传感器组件和机床的制作方法

1.本发明涉及机加工领域，具体地，涉及传感器组件和机床。


背景技术：

2.用于机床的刀具需要正确地安装在机床上，以用于机加工。为此，需要在机加工之前，测量刀具的安装位置并且确认该刀具已经被正确安装。但是，由于刀具周围的空间有限，该测量操作难以实施，而且，测量工具的价格昂贵，以及，对于不同类型的刀具通用性较差。此外，刀具在机加工期间是否处于正确的安装位置也备受关注。
3.因此，期望用于测量刀具的测量工具具有通用性好、体积小且适用于机加工阶段。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种通用性好、体积小且适用于机加工阶段的传感器组件，以及，包括该传感器组件的机床。
5.本发明的一方面提供一种传感器组件，其包括刀具和位置传感器，所述位置传感器用于检测所述刀具的安装位置，
6.其中，
7.所述位置传感器被构造为无线位置传感器，包括识别模块和用于对所述识别模块发出的识别信号进行读取的读取模块，所述识别模块包括设置在所述刀具上的第一射频识别芯片和第一天线，所述读取模块包括读取器和第三天线，并且，所述读取器通过所述第一天线和第三天线之间的通信读取所述第一射频识别芯片发出的射频信号，以及，
8.所述位置传感器还包括设置在所述刀具上的微动开关，所述微动开关被构造为在所述刀具被正确安装时接通或切断所述第一天线和所述第三天线之间的通信，并且，在所述刀具未被正确安装时切断或接通所述第一天线和所述第三天线之间的通信。
9.根据本发明的实施例，所述刀具包括在其轴向上相对的第一端和第二端，所述第一端被构造为用于加工的前端，所述第二端被构造为将所述刀具固定到机床的固定端，以及，所述刀具还包括与所述第二端的端面间隔一定距离且垂直于所述轴向的中间参考面，所述微动开关设置在所述中间参考面处。
10.根据本发明的实施例，所述微动开关包括弹性头，当所述刀具被正确安装时，所述弹性头被按压而不凸出于所述中间参考面，以接通或切断天线之间的通信，并且，在所述刀具未被正确安装时，所述弹性头凸出于所述中间参考面，以切断或接通天线之间的通信。
11.根据本发明的实施例，所述识别模块和所述微动开关均被安装在所述刀具的内侧，并且，所述中间参考面上设置有第一槽，以用于所述弹性头相对于其的伸缩式移动。
12.根据本发明的实施例，所述识别模块还包括设置在所述刀具上的第二射频识别芯片和第二天线，并且，所述读取器通过所述第二天线和第三天线之间的通信读取所述第二射频识别芯片发出的射频信号，以及，
13.所述微动开关被构造为在所述刀具被正确安装时接通所述第三天线与所述第一
天线、所述第二天线中仅一者之间的通信，并且，在所述刀具未被正确安装时切断所述第三天线与所述第一天线、所述第二天线中至少一者之间的通信。
14.根据本发明的实施例，所述刀具的周向侧面上设置有第二槽，以使布置在所述刀具内侧的天线在所述第二槽处裸露于外部环境。
15.根据本发明的实施例，所述第一天线和第二天线均被构造为线圈式天线。
16.根据本发明的实施例，所述刀具的所述第二端在沿着所述轴向朝向远离所述第一端的方向上延伸以收窄。
17.根据本发明的实施例，所述第一射频识别芯片和所述第二射频识别芯片被构造为无源式元件。
18.根据本发明的实施例，所述刀具被构造为在旋转时加工待加工件。
19.本发明的另一方面提供一种机床，其包括任一前述传感器组件，以及，
20.所述机床上还设置有用于固定所述刀具的固定部和用于启动微动开关的开关部，当所述刀具被正确安装在所述固定部中时，所述开关部致动所述微动开关以接通或切断天线之间的通信。
21.根据本发明的实施例，所述机床的所述开关部被构造为所述刀具被正确安装在所述固定部中时与所述中间参考面彼此抵靠的抵靠平面。
附图说明
22.下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。在附图中，相同的符号标示相同的元件，其中：
23.图1示意性地示出根据本发明实施例的传感器组件。
24.图2示意性地示出根据本发明实施例中位置传感器的电路连接图。
具体实施方式
25.以下将结合附图描述根据本发明的传感器组件和机床的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明描述的各个实施例既可以单独使用，也可以任意组合，本发明的保护范围由权利要求书限定。
26.此外，空间相关术语(诸如“上”、“下”、“左”和“右”等)用于描述附图所示的元件与另一个元件的相对位置关系。因此，空间相关术语可以应用到使用时与附图所示的方向不同的方向中。显然，虽然为了易于说明，所有这些空间相关术语指的是附图所示的方向，但是本领域技术人员能够理解可以使用与附图中所示的方向不同的方向。
27.图1示意性地示出根据本发明实施例的传感器组件。以下参照图1描述根据本发明实施例的传感器组件。
28.如图1所示，根据本发明实施例的传感器组件10中，传感器组件10包括刀具100和位置传感器200，该位置传感器200用于检测刀具100的安装位置。在图1所示的实施例中，刀具100包括在其轴向上相对的第一端101(即，图1中的上端)和第二端102(即，图1中的下端)，并且，第一端101被构造为用于加工的前端，第二端102被构造为将刀具100固定到机床的固定端。
29.在一个示例中，刀具100被构造为在旋转时加工待加工件，例如，用于车床的刀具。
30.在一个示例中，第二端102被构造为锥形，即，在沿着刀具100的轴向朝向远离第一端101的方向上延伸以收窄，能够理解，该锥形的第二端102具有自定心功能，有利于刀具100迅速且准确地定位到机床的预定安装位置。
31.以及，如图1所示，在本发明实施例的传感器组件10中，刀具100还包括与第二端102的端面间隔一定距离且垂直于刀具100的轴向的中间参考面103，例如，平面。在本发明的传感器组件10中，位置传感器200被构造为无线位置传感器，包括识别模块和读取模块，读取模块用于对识别模块发出的识别信号进行读取。识别模块被设置在刀具100的相较于第一端101更靠近第二端102的部分处，具体地，设置在中间参考面103处，以下将参照图1对此进行详细描述。
32.如图1所示，识别模块包括设置在刀具100内侧的第一射频识别芯片221和第一天线222、第二射频识别芯片223和第二天线224，刀具100的周向面上设置有第二槽105，以使得第一天线222和第二天线224的至少部分暴露于外部环境，这有利于天线之间(即，第一天线与第三天线之间，以及，第二天线与第三天线之间)的通信。此外，读取模块包括读取器211和第三天线212，其可以布置在距离刀具100一定距离处，读取器211能够通过第一天线222和第三天线212之间的通信读取第一射频识别芯片221发出的射频信号，以及，读取器211能够通过第二天线224和第三天线212之间的通信读取第二射频识别芯片223发出的射频信号。能够理解，识别模块中射频识别芯片和天线的上述布置使其以仅占用刀具的内部空间，且刀具的槽的加工能够以成本有利的方式进行，因此具有体积小且成本低的特点。
33.传感器组件10的工作原理是，第一射频识别芯片221和第二射频识别芯片223能够发出电信号，分别通过第一天线222和第二天线224转化为射频信号，以实现读取第三天线212分别与第一天线221和第二天线223之间的通信。而且，第一射频识别芯片221和第二射频识别芯片223均是无源器件，自身无法发射射频信号，需要分别通过第一天线222和第二天线224接收到第三天线212发出的电磁波提供的能量，才能发射射频信号以正常工作。
34.如图1所示，本发明的传感器组件10还包括设置在刀具100上的微动开关230，在一个示例中，微动开关230设置在中间参考面103处。具体地，微动开关230包括弹性头，在图1所示的状态下，弹性头处于未被按压的初始位置并且凸出于中间参考面103，并且，在受到按压力时收缩变形以不再凸出于中间参考面103，这包括弹性头的顶部与中间参考面103齐平或者相对于中间参考面103内陷，以及，当按压力不再作用时，弹性头能够恢复到初始位置以再次凸出于中间参考面103。例如，中间参考面103上设置有第一槽104，以用于弹性头相对于刀具100、特别是中间参考面103的上述伸缩式移动。因此，在本示例中，弹性头的上述伸缩变形被用于指征刀具100是否被正确安装。具体地，当刀具100被正确安装时，弹性头被按压而不凸出于中间参考面103，以接通天线之间的通信，并且，在刀具未被正确安装时，弹性头凸出于中间参考面103，以切断天线之间的通信；或者，当刀具100被正确安装时，弹性头被按压而不凸出于中间参考面103，以切断天线之间的通信，并且，在刀具未被正确安装时，弹性头凸出于中间参考面103，以接通天线之间的通信。这将参照图2进行更详细描述。
35.图2示意性地示出根据本发明实施例中位置传感器的电路连接图。以下参照图2进行详细描述。
36.如图2所示，此时，微动开关230的弹性头处于未被按压的原始位置并且凸出于中间参考面103，微动开关230的第一连接点a和第二连接点b接触并且第一连接点a和第三连接点c断开，第一天线222被接通而正常工作以与第三天线212通信，读取器211由此读取到仅第一射频识别芯片221发出的第一射频识别信号，规定第一射频识别信号被读取器211成功读取指征刀具100未被正确安装。以及，微动开关230的弹性头在受到按压力时收缩变形以不再凸出于中间参考面103，微动开关230的第一连接点a和第三连接点c接触并且第一连接点a和第二连接点b断开，第二天线224被接通而正常工作以与第三天线212通信，读取器211由此读取到仅第二射频识别芯片223发出的第二射频识别信号，规定第二射频识别信号被读取器211成功读取指征刀具100被正确安装。此外，如果读取器211无法接收到第一射频识别信号和第二射频识别信号两者时，也指征刀具100未被正确安装，容易理解，这是因为刀具100未处于正确的安装位置而使得微动开关230的弹性头受到的按压力不够。
37.需要说明的是，本发明的传感器组件不限于上述示例中的具体微动开关，例如，弹性头可以布置在刀具的外周向侧面上，或者，满足以下条件的微动开关均可在本发明的传感器组件中使用，即，微动开关被构造为在刀具100被正确安装时接通第三天线212与第一天线222、第三天线224中仅一者之间的通信，并且，在刀具100未被正确安装时切断第三天线212与第一天线222、第一天线224中至少一者(即，第一天线与第三天线之间、第二天线与第三天线之间的一者或者两者)之间的通信。
38.当然，上述实施例仅仅是示例。本发明的传感器组件不限于包括两个射频识别芯片以及用于它们的两个天线，例如，本发明还包括仅一个射频识别芯片和用于其的一个天线，读取器能够通过天线之间的通信读取射频识别芯片发出的射频识别信号，这种情况下，微动开关可以被构造为(1)在刀具被正确安装时接通天线之间的通信，并且，在刀具未被正确安装时切断天线之间的通信，读取器能够成功读取射频信号指征刀具被正确安装；或，(2)在刀具被正确安装时切断天线之间的通信，并且，在刀具未被正确安装时接通天线之间的通信，读取器能够成功读取射频信号指征刀具未被正确安装。上述第(1)中设置被认为是更优选的，这是因为考虑到即使刀具仅仅偏离预定安装位置非常小的距离(例如，在执行机加工操作期间飞出)，都被认为是未被正确安装，因此在这种情况下，如果天线之间通信被切断指征刀具被正确安装，则，有可能无法指征刀具的安装位置发生了上述小范围的偏离。当然，如果在允许刀具的安装位置发生小范围偏离的工况下，上述第(1)设置和第(2)设置均可采用。
39.因此，在本发明的传感器组件中，传感器组件的各个元件体积小且易于安装到各种类型的刀具上，与此同时，无线式位置传感器特别适用于刀具旋转加工待加工件的机加工阶段，因此，本发明的传感器组件具有通用性好、体积小且适用于机加工阶段的特点。
40.作为本发明的一个实施例，所述第一天线和第二天线均被构造为线圈式天线，其成本较低且便于安装到刀具。
41.根据本发明的实施例，所述第一射频识别芯片和所述第二射频识别芯片被构造为无源式元件，其使得通信方式更为简单。
42.本发明的另一方面提供一种机床(未示出)，其包括前述传感器组件，以及，机床上还设置有用于固定刀具的固定部(例如，与刀具的第二端102形状适配的锥形孔)和用于启动微动开关的开关部，当刀具被正确安装在固定部中时，开关部致动微动开关以接通或切
断天线之间的通信。具体地，在刀具被正确安装时，由该开关部提供作用在微动开关的弹性头上的按压力。在一个示例中，机床的开关部被构造为刀具被正确安装在固定部中时与中间参考面彼此抵靠的抵靠平面。
43.以上参照本发明的传感器组件描述的优点同样地适用于本发明的机床，这里不再赘述以避免冗余。
44.如前所述，尽管说明中已经参考附图对本发明的示例性实施例进行了说明，但是本发明不限于上述具体实施方式，本发明的保护范围应当由权利要求书及其等同含义来限定。

技术特征：
1.一种传感器组件(10)，其包括刀具(100)和位置传感器(200)，所述位置传感器(200)用于检测所述刀具(100)的安装位置，其特征在于，所述位置传感器(200)被构造为无线位置传感器，包括识别模块和用于对所述识别模块发出的识别信号进行读取的读取模块，所述识别模块包括设置在所述刀具(100)上的第一射频识别芯片(221)和第一天线(222)，所述读取模块包括读取器(211)和第三天线(212)，并且，所述读取器(211)通过所述第一天线(222)和第三天线(212)之间的通信读取所述第一射频识别芯片(221)发出的射频信号，以及，所述位置传感器(10)还包括设置在所述刀具(100)上的微动开关(230)，所述微动开关(230)被构造为在所述刀具(100)被正确安装时接通或切断所述第一天线(222)和所述第三天线(212)之间的通信，并且，在所述刀具(100)未被正确安装时切断或接通所述第一天线(222)和所述第三天线(212)之间的通信。2.根据权利要求1所述的传感器组件(10)，其中，所述刀具(100)包括在其轴向上相对的第一端(101)和第二端(102)，所述第一端(101)被构造为用于加工的前端，所述第二端(102)被构造为将所述刀具(100)固定到机床的固定端，以及，所述刀具(100)还包括与所述第二端(102)的端面间隔一定距离且垂直于所述轴向的中间参考面(103)，所述微动开关(230)设置在所述中间参考面(103)处。3.根据权利要求2所述的传感器组件(10)，其中，所述微动开关(230)包括弹性头，当所述刀具(100)被正确安装时，所述弹性头被按压而不凸出于所述中间参考面(103)，以接通或切断天线之间的通信，并且，在所述刀具(100)未被正确安装时，所述弹性头凸出于所述中间参考面(103)，以切断或接通天线之间的通信。4.根据权利要求3所述的传感器组件(10)，其中，所述识别模块和所述微动开关(230)均被安装在所述刀具(100)的内侧，并且，所述中间参考面(103)上设置有第一槽(104)，以用于所述弹性头相对于其的伸缩式移动。5.根据权利要求1所述的传感器组件(10)，其中，所述识别模块还包括设置在所述刀具(100)上的第二射频识别芯片(223)和第二天线(224)，并且，所述读取器(211)通过所述第二天线(224)和第三天线(212)之间的通信读取所述第二射频识别芯片(223)发出的射频信号，以及，所述微动开关(230)被构造为在所述刀具(100)被正确安装时接通所述第三天线(212)与所述第一天线(222)、所述第二天线(224)中仅一者之间的通信，并且，在所述刀具未被正确安装时切断所述第三天线(212)与所述第一天线(222)、所述第二天线(224)中至少一者之间的通信。6.根据权利要求4所述的传感器组件(10)，其中，所述刀具(100)的周向侧面上设置有第二槽(105)，以使布置在所述刀具(100)内侧的天线在所述第二槽(105)处裸露于外部环境。7.根据权利要求5所述的传感器组件(10)，其中，所述第一天线(222)和第二天线(224)均被构造为线圈式天线。8.根据权利要求2所述的传感器组件(10)，其中，所述刀具(100)的所述第二端(102)在沿着所述轴向朝向远离所述第一端(101)的方向上延伸以收窄。
9.根据权利要求5所述的传感器组件(10)，其中，所述第一射频识别芯片(221)和所述第二射频识别芯片(223)被构造为无源式元件。10.根据权利要求1所述的传感器组件(10)，其中，所述刀具(100)被构造为在旋转时加工待加工件。11.一种机床，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的传感器组件(10)，以及，所述机床上还设置有用于固定所述刀具(100)的固定部和用于启动微动开关(230)的开关部，当所述刀具(100)被正确安装在所述固定部中时，所述开关部致动所述微动开关(230)以接通或切断天线之间的通信。12.根据权利要求11所述的机床，其中，所述机床的所述开关部被构造为所述刀具(100)被正确安装在所述固定部中时与所述中间参考面(103)彼此抵靠的抵靠平面。

技术总结
本发明公开了一种传感器组件和机床。该传感器组件包括刀具和位置传感器，位置传感器用于检测刀具的安装位置，其中，位置传感器被构造为无线位置传感器，包括识别模块和用于对识别模块发出的识别信号进行读取的读取模块，识别模块包括设置在刀具上的第一射频识别芯片和第一天线，读取模块包括读取器和第三天线，并且，读取器通过第一天线和第三天线之间的通信读取第一射频识别芯片发出的射频信号，以及，位置传感器还包括设置在刀具上的微动开关，微动开关被构造为在刀具被正确安装时接通或切断第一天线和第三天线之间的通信，并且，在刀具未被正确安装时切断或接通第一天线和第三天线之间的通信。第三天线之间的通信。第三天线之间的通信。


技术研发人员：罗盼 关冉 陈士玮
受保护的技术使用者：舍弗勒技术股份两合公司
技术研发日：2022.03.11
技术公布日：2023/9/20