(57)【要約】  工作機械スピンドルシャンクを渡る電力及び／又は信号の伝達が開示されている。シャンクの接点（３４０）がスピンドル（２１０）のトラック（２４／２２）に接続可能である。シャンクがスピンドル内に未知の向きで挿入されているとき、トラックに対する接点の向きを決定するために回路（例えば図１５）が使用される。
2007509764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械付属品であって、前記付属品を工作機械のスピンドルに着脱可能に取り付けるためのシャンクを含み、前記シャンクが、前記スピンドルに複数の向きで取付可能であると共に、前記スピンドルの相補的な電気的接点との導通のための電気的接点を有し、前記付属品が、前記スピンドルの相補的な接点に対する前記シャンクの接点の向きを決定するための回路をさらに含むことを特徴とする工作機械付属品。
【請求項２】
前記スピンドルが軸回りに回転可能であり、前記付属品の前記シャンクが前記軸回りのあらゆる向きで前記スピンドルに取付可能であることを特徴とする請求項１記載の工作機械付属品。
【請求項３】
前記シャンクの前記接点の数が前記スピンドルの相補的な接点の数より多いことを特徴とする請求項２記載の工作機械付属品。
【請求項４】
前記回路が、接点の経路を適切に切換可能な複数の多方向スイッチを備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の工作機械付属品。
【請求項５】
前記回路が電圧又は電流検知装置を含み、該電圧又は電流検知装置は、前記接点間の電圧の存在を検知するか又は前記接点を流れる電流を検知し、且つ前記スイッチの適切な切換えを生じさせることを特徴とする請求項４記載の工作機械付属品。
【請求項６】
前記回路が、前記相補的な接点間のインピーダンスを検知するよう作動可能であることを特徴とする請求項４記載の工作機械付属品。
【請求項７】
前記接点が、前記付属品への／からの電力及び信号のためのルートを提供することを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の工作機械付属品。
【請求項８】
前記回路が、前記接点から供給される電力によって作動することを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の工作機械付属品。
【請求項９】
前記接点が、少なくとも三つの接点を備えることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の工作機械の付属品。
【請求項１０】
前記シャンクが雄テーパを備え、前記接点が前記テーパに又はその付近に配設されることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の工作機械付属品。
【請求項１１】
静止部と、
回転可能なスピンドルと、
シャンクを有する工作機械付属品とを備える工作機械であって、
前記スピンドルが、前記工作機械付属品の前記シャンクを複数の向きで着脱可能に受け入れるシャンク受容領域を有し、
前記工作機械が、前記静止部と前記スピンドルとの間の第１の電気的リンクと、前記シャンクにおける複数の電気的接点の形態を有する、前記スピンドルと前記シャンクとの間の第２の電気的リンクと、前記スピンドルの前記シャンク受容領域における複数の相補的な電気的接点とをさらに備え、前記接点のそれぞれが前記相補的な接点のいずれか一つに接続可能であるように前記接点が配置されている
ことを特徴とする工作機械。
【請求項１２】
前記付属品が、請求項１乃至９のいずれかで規定されているものであることを特徴とする請求項１０記載の工作機械。
【請求項１３】
前記シャンクと前記スピンドルとの間に液体シールが設けられることを特徴とする請求項１２記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械における電力及び／又はデータの伝達に係り、特に、限定的ではないが、例えば機械スピンドルに取り付けられた計測プローブ等の電気的な付属品に電力を供給し、データの伝達を行うための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測プローブのような電気的付属品が、カッタ（切削工具）のために通常用いられる工作機械スピンドルに配設されているとき、その付属品に電力を供給すること、及びその付属品に対する信号経路を設けることは困難となる。特に遠隔受信機への大量の計測データのワイヤレス送信が生じるとき、バッテリは限定された寿命を有する。また、機械のスピンドルの周りに取り付けられた外部電源又はデータ送信部品を有することは望ましくない。なぜならこれらの部品が、スピンドルに隣接して位置されたカッタと干渉する可能性があり、或いはこれらの部品が、ワークピースや自動カッタ交換機構とぶつかるかもしれないからである。
【０００３】
機械への電力供給及び機械からの信号送信のためにスピンドル周辺に取り付けられた部品を含む機械の一例が特許文献１に示されている。他の類似の装置は特許文献２及び３に示されている。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，３３９，７１４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７９１，８３６号明細書
【特許文献３】米国特許第４，５３６，６６１号明細書
【特許文献４】米国特許第５，１０９，２２３号明細書
【特許文献５】国際出願  ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００１６７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
工作機械における信号経路を提供する装置が特許文献４に開示されている。開示は、回転可能なスピンドルへの信号経路を第１の誘導リンクの形態で有する工作機械本体を示す。テーパ状のシャンク（５）の最大幅部分を渡るスピンドルと計測プローブとの間の第２の誘導リンクも示されている。プローブはシャンクに取り付けられている。
【０００６】
この特許文献４における第２のリンクの配置は、現代の工作機械に適さない。なぜなら、カッタが使用されているとき、例えば高いカッタ側方荷重及び高いスピンドル速度によって、テーパの基端の広幅の領域は高い応力が与えられるからである。この第２のリンク手段の位置は、シャンクホルダに挿入されシャンクホルダから取り外されるカッタシャンクによって叩かれるかもしれないことを意味する。よって、工作機械製造者が、図示された装置を組み込むよう、既存の機械デザインにうまく順応することは難しいであろう。同様に、新たなデザインは、図示された第２の誘導リンクによって作られる脆弱部を補うための追加の強化を必要とするであろう。
【０００７】
また、リンクは、仮にそれらが小さすぎる場合、十分な電力を伝達できないであろう。よって、第２のリンクを、そのサイズを最大化するため、テーパ状シャンクの大端部に位置させる必要があると思われる。さらに、小さいツールシャンク（例えば直径で３０ｍｍ以下）への使用は、実用的な提案ではないであろう。なぜなら、シャンクにおけるリンクは、十分な電力を伝達するには遙かに小さすぎるからである。
【０００８】
誘導リンクを効果的に機能させるためには、特許文献４で述べられているフェライト要素は、磁化可能な材料（例えばシャンクの金属表面）によって分離されるべきではない。結果として、効果的作動のため、シャンクの表面における遮断が、シャンクのリンクにおいてなされなければならない。このような遮断はシールされなければならないであろう。金属部品に対する非金属部品のシールは、工作機械の作動環境において、特許文献４の図１に示された応力がかかる位置では非常に難しい。
【０００９】
当該文献における図１の配置は、ツールシャンクとスピンドルとの相対的な方向付けを要求する。このような方向付けは工作機械において必ずしも可能ではない。図２の配置は、前述した高応力位置におけるシャンクの環状凹部を必要とする。
【００１０】
プローブへの電力の伝送は特許文献４では考慮されていない。
【００１１】
特許文献５に示された実施形態は、前記課題に向かってはいるが、以下の事項を示していない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、工作機械付属品であって、前記付属品を工作機械のスピンドルに着脱可能に取り付けるためのシャンクを含み、前記シャンクが、前記スピンドルに複数の向きで取付可能であると共に、前記スピンドルの相補的な電気的接点（コンタクト）との導通のための電気的接点（コンタクト）を有し、前記付属品が、前記スピンドルの相補的な接点に対する前記シャンクの接点の向きを決定するための回路をさらに含むことを特徴とする工作機械付属品が提供される。
【００１３】
この説明において、電気的接点は、物理的に導電性の接点を提供し、それ故電気用リンクを通ずる導電経路を生成するあらゆる部分である。第１のリンクは、説明において第１の要素として述べられ、第２のリンクは第３の要素として述べられる。
【００１４】
本発明は、工作機械カッタや他の工作機械付属品を工作機械のスピンドルに着脱可能に取り付けるための工作機械シャンクに及ぶ。工作機械シャンクは、複数の電気的接点の形態を有する電気的リンクの部分を備え、その複数の電気的接点は、そのそれぞれが、スピンドルのシャンク受容領域における複数の相補的接点のいずれか一つに接続可能となるように、配置されている。
【００１５】
本発明は、静止部と、シャンク受容領域を有するスピンドルと、スピンドルに対する任意の向き又は複数の向きでシャンク受容領域に着脱可能に受け入れられるシャンクと、シャンクに取り付けられた工作機械付属品とを備える工作機械に及ぶ。工作機械は、静止部及びスピンドル間の第１の電気的リンクと、第１の電気的リンクと電気的に導通状態にあるシャンク受容領域における第２の電気的リンクであって、使用時にスピンドル間の切断可能な電気的リンクを提供するための第２の電気的リンクとを備える。シャンクは付属品のための電力又は信号を供給するためのものである。第２のリンクは二つの部分として形成され、一方の部分はスピンドルに取り付けられ、他方の部分はシャンクに取り付けられる。それぞれの部分は、二つの部分の間の電気的導通のための複数の相補的な接点を有する。一方の部分の複数の電気的接点のうちのいずれが、他方の部分の複数の電気的接点のうちのいずれに接続されているかを決定するための回路が備えられる。
【００１６】
本発明は、前述の工作機械又はシャンクと共に使用されるための計測プローブにも及ぶ。
【００１７】
好ましくは、前述のリンクは付属品に電力を供給するために用いられる。好ましくは、リンクは付属品に及び／又は付属品から信号を伝達するために用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明が図面を参照しつつ説明される。
【００１９】
図１を参照すると、工作機械２００の部分が示され、工作機械２００は、モータ２２０によって直接駆動されるスピンドル２１０を有する。スピンドル２１０におけるテーパ状ハウジング２３０の形態を有する穴又はシャンク受容領域が、カッタ又は、本図の如く計測プローブ１００を保持するため、用いられる。現代の工作機械は自動カッタ交換機を有する。他の付属品もカッタの代わりに用いられることができる。全ては、標準的なツールシャンク３６０に取り付けられる。最も標準的なツールシャンクはテーパ（錘台）形状である。本発明と一緒に、カッタと一以上の付属品とのカルーセル（回転ラック；carousel）が用いられ、正確なカッタ／付属品の選択がプログラムによってなされるであろう。計測操作が実行されるとき、計測プローブの形態を有する付属品がカルーセルから選択され、スピンドルに自動的に取り付けられる。機械は所望の位置に移動されることができ、ワークピースは、スピンドルの並進移動や、（もしプローブ自身が動けるならば）スピンドルを静止させプローブを操作することにより、計測されることができる。
【００２０】
回転部品（この場合では連続回転可能なスピンドル２１０）を介して、工作機械２００の計測プローブ１００又は他の付属品に電力及び信号経路を与えるため、三つの要素が必要とされる。
【００２１】
第１の要素は、固定された機械２００とスピンドル２１０との間の電気的リンクであり、これは回転する境界を越える電力及び／又は信号接続を提供するためのものである。第２の要素はスピンドル２１０に沿った経路である。第３の要素は、シャンク受容領域２３０における、スピンドルからプローブ１００若しくは他の付属品への、切断可能な電気的リンクである。
【００２２】
この第１の要素（その様々な形態が後に詳述される）が配置され得る多くの位置が存在し、その複数例が、図１に丸付き数字１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄで示される。位置１ａは、破線で概略的に描かれていると共に、信号経路Ｓ、電源Ｐ及び（本例では）シャシ戻りＥを与える回転リンクを提供する。
【００２３】
符号１ｂは第１の要素のための他の可能な位置を示す。位置１ｂにおいて、機械とそのスピンドルとの間のリンクは、モータ２２０内に形成され、後述するようにステータ・ロータコイルの形態を採るであろう。
【００２４】
符号１ｃ及び１ｄは第１の要素のための他の可能な位置を示し、第１の要素は、完全密閉の利点を有する後述のリンクのいかなる形態をも採り得る。
【００２５】
符号２は、第２の要素、即ち、第１及び第３の要素をつなぐスピンドルに沿った電力及び信号経路を示す。この部分の代替的実施形態が後に説明される。
【００２６】
符号３は、同様に、第３の要素、即ち、スピンドル２１０とプローブ１００若しくは他の付属品との間のリンクの位置を示す。この部分の代替例も後に説明される。
【００２７】
図２〜１１は、固定された機械２００から回転部分、本例ではスピンドルへの、電力及び信号リンクを提供する種々の方法を示している。
【００２８】
図２はスリップリング装置を示し、スリップリング装置は、二つのリング２２２と、二つのワイパ２２５とを有し、一方は、信号（Ｐ＋Ｓ）が組み合わされた電力を供給し、一方は、共通の戻りＥを形成する。電力及び信号は、スピンドルに沿った絶縁された経路Ｉを通じて伝達されることを予定されており、また、共通の戻りＥはスピンドルの残部によって形成されている。三以上のスリップリングが、例えば分離された電力及び信号経路のために、用いられ得る。
【００２９】
図３は、誘導回転変圧器の形態を有した、スピンドルリンクに対する他の機械を示す。この変形例において、交流が、静止変圧器の巻線２３５を導通され、回転コイル２３０によってピックアップされる。この装置では一組の巻線のみが使用されるが、例えば一対の組等、より以上の巻線が使用され得る。本装置において、電力及び信号Ｐ，Ｓは、絶縁されたスピンドル経路Ｉを通じて付属品１００に送られる一つの交流に組み合わされ、スピンドル経路Ｅを通じて戻される。この回転変圧器は、例えば５００００ｒｐｍといった非常に高速のスピンドル速度が用いられるとき、より頑丈なものとされる。なぜなら使用時に、変圧器のコイルが、遠心力により側壁２５０に押し付けられるからである。これらの壁はコイルを回転中支持するであろう。
【００３０】
図４は、単コイル回転変圧器の形態を有した、スピンドルリンクに対する他の機械を示す。単コイル回転変圧器は、軸方向に離間されたステータ２４５とロータ２４０とを有する。この装置は、図３に示された回転変圧器と同様の方法で作動する。
【００３１】
図５は、多コイル回転変圧器の形態を有した、スピンドル誘導リンクに対する機械を示す。多コイル回転変圧器は、回転部品２５２及び静止部品２５３をそれぞれ有する。使用に際し、分離された電力及び信号経路が利用されることができ、この場合、二つの絶縁された経路ＩＰ，ＩＳがスピンドルに望まれるであろう。ここでは共通のスピンドル戻りＥが使用される。
【００３２】
図６はスピンドルリンクに対する他の機械を示す。この変形例は回転変圧器を採用し、回転変圧器はステータ２６５及びロータ２６０を、静電容量リンクとの組み合わせで有している。静電容量リンクは、同様に、ステータ部２７５及びロータ部２７０を有している。信号Ｓが静電容量リンクを介して通過され、電力は回転変圧器を介して供給される。スピンドルは、二つの絶縁された経路ＩＳ，ＩＰと共通の戻りＥとを有する。
【００３３】
図７は、単に静電性のスピンドルリンクに対する機械を示す。ステータ２９０とロータ２９５とが示される。この例では、電力経路Ｐ−ＩＰと、分離された信号経路Ｓ−ＩＳと、共通の戻りＥとがある。電力経路は、比較的高い静電容量を有しなければならないであろう。それゆえ、静電プレート２８０の表面積は、信号経路プレート２８５の面積に比べて大きくすべきである。
【００３４】
図８は、スピンドルリンクに対する他の静電機械を示す。この変形例は、図６及び図７に示された円周方向に延びるプレートによって達成されるであろうものよりもより大きな表面積を与える半径方向に延びるプレート２９７／３００を有する。この例は、図７に示され上述された静電リンクと同様の方法で機能する。ステータ２９７とロータ３００とが示される。
【００３５】
図９は、スピンドルリンクに対するさらに他の機械を示す。この例において、回転変圧器３１０が電力伝達のために用いられる。信号経路ＩＳが、光学機械モジュール（ＯＭＭ）と協働する、スピンドル内の光ファイバ３１５によって設けられる。スピンドル内の信号経路は、使用時に回転する光ファイバ３１５を通じる。光が横断するための小さい隙間が、静止したＯＭＭとスピンドルの回転部品との間に存在する。こうして、信号のための回転リンクが形成される。スピンドル又は付属品における光トランシーバが、ファイバ３１５に沿った双方向通信のために設けられてもよい。
【００３６】
図１０及び図１１は、ＯＭＭリンクに対する光ファイバの例を示す。図１０は、静止軸エミッタ／センサ（static axial emitter/sensor）３２０を通じてデータを送信及び／又は受信することができるファイバ３１５を示す。図１１ａは、静止エミッタ／センサのリング３２５を通じてデータを送信及び／又は受信することができるＹ字状のファイバ３１５を示す。静止エミッタ／センサのリング３２５は、Ｙ字状ファイバ３１５両端の周りに周方向に配置されている。図１１ｂは、ディスク３１６に結合するファイバ３１５を示し、ディスク３１６は同様に静止エミッタ／センサのリング３２５を通じてデータを送信及び／又は受信することができる。
【００３７】
図２に示された電気的リンクは接触リンクであり、他方、図３〜１１ｂに示された電気的リンクは全て非接触リンクである。
【００３８】
図１２及び図１３は、第２の要素の例を図示しており、スピンドル２１０内を通る断面を示す。スピンドル２１０はドローバー穴（引張り棒穴；draw-bar bore）３３０を有している。各図は、信号及び電力それぞれのための絶縁された経路ＩＳ，ＩＰと、スピンドルの残部によって形成された共通の戻りＥとを示している。これらの例では二つのワイヤがスピンドルの動的バランス取りのために用いられている。組み合わされた信号・電力経路が用いられるであろうから、一つのワイヤのみが必要とされる。もし一つのワイヤのみがあるならば、カウンタウェイト又は非対称部がバランス取りされたシャフトを提供するために用いられるであろう。示されたのは二つの絶縁ワイヤであるが、二より多いワイヤが用いられてもよい。代替的に又は追加的に、一以上の光ファイバが、望まれる信号経路を形成してもよい。光ファイバは完全に省略されてもよく、よって直線光経路が、スピンドルリンクに対する機械及び電気的装置の間に設けられてもよい。
【００３９】
電気的経路ＩＳ，ＩＰは、あらゆる別々の導電経路によって、例えばおそらく一つ或いは複数の溝内に位置するか又は中心ドローバー穴３３０の中に丸められた可撓性の導電ストリップによって、形成されてもよい。電力・信号経路は、絶縁されたドローバー、スピンドル若しくはドローバーに形成された別々片の導電めっき、又はスピンドル若しくはドローバーの中の同心で絶縁された多重管によって、形成されてもよい。
【００４０】
図１４ａは、本発明の第３の要素、即ち、スピンドルと電気的装置との間の切断可能なリンクの例を示す。
【００４１】
プローブ１００がシャンク３６０に取り付けられ、シャンク３６０は（通常自動的に）、スピンドル２１０の端部におけるテーパ状ハウジング２３０の形態を有したシャンク受容領域に挿入可能である。導電トラック（導電軌道；conductive track）２４，２２が、プローブ１００への電力と、プローブ１００への／からの信号とのための経路を提供する。トラックは、それらの周辺物から電気的に絶縁されている。
【００４２】
シャンクがハウジング２３０に挿入されるとき、シャンクのバネ付勢されたピン３４０がトラックに接触し、プローブに対する電力及び信号のための経路を提供する。ピン３４０もそれらの周辺物から電気的に絶縁されている。ピンはハウジング２３０の隣に位置される。図１４ｂはトラック２２／２４及びピン３４０の代替的な装置を示す。この場合、三つのピン３４０が各トラック２２／２４に対し設けられる。
【００４３】
図１５は、トラック２４，２２に対する供給回路を示す。これらの回路は図１８により詳細に示される。回路は接点２２／２４から給電されてもよい。
【００４４】
ここで、仮にスピンドルに対するシャンクの向きの制御が不可能であるか、又はシャンクが二以上の位置に向かってランダムに指向可能であるならば、トラックに対するピンの位置は未知或いは不確定である。この問題を克服するため、ピン３４０は、どのピンがどのトラックに接続されるかを決定する回路３６０に接続される。そして回路は、正しいプローブ回路に給電するようピンを切り換える。
【００４５】
それぞれのピンは多方向制御スイッチ（マルチウェイコントロールスイッチ；multi-way controlled switch）３５０（即ち、スイッチ１，２，３又は４）に接続される。この例において、多方向制御スイッチ３５０は固体スイッチであり、テスト位置Ｔと、この場合四つの他の位置とを有し、四つの他の位置のうち二つは電力供給用Ｐ１，Ｐ２、二つは信号経路用Ｓ１，Ｓ２である。回路３６０はコントローラを含む。コントローラはこの例ではマイクロプロセッサであり、スイッチ３５０を制御すると共に、各スイッチ３５０を初期テスト位置Ｔにセットする。この位置において、トラック２４を通ずる交流の供給は、交流半周期において、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３又はＲ４のうちの二つに印加される、半波長電圧上昇を生成するであろう。それぞれの抵抗に印加される電圧Ｖはマイクロプロセッサによってモニタされる。マイクロプロセッサは、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３又はＲ４がそれに印加される電圧を有する場合、それに対応する第１のスイッチ１，２，３又は４をＰ１位置に切り換える。同様に、マイクロプロセッサは、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３又はＲ４がそれに印加される電圧を有する場合、それに対応する第２のスイッチ１，２，３又は４をＰ２位置に切り換える。
【００４６】
そしてマイクロプロセッサは、残りの二つのスイッチを位置Ｓ１及びＳ２に切り換えることができる。
【００４７】
図１６は、単純化されたプローブ回路を示す。これにおいて、スイッチ３５０はマイクロプロセッサによって正確に切り換えられる。負荷回路３８０がスイッチ１，２によって提供され、信号経路がスイッチ３，４を介して送受信回路３９０に対し設けられる。図１５において、電気的接続２４，２１が隣り合わせで示されていることが理解されるであろう。しかしながら、もしそれらが対角的に反対側にあるならば、接触の向きを決定するための回路を有する必要はない。なぜなら向きが重要でなくなるように接触が一緒に行われるからである。
【００４８】
図１７ａ及び図１７ｂは、図１５及び図１６の装置の改良を示す。図１５及び図１６に示された一以上のピン３４０が、例えば図１７ｂに示されるようなトラック２４の間の隙間４００に入ることが可能なので、図１７ａ及び図１７ｂに示されるような五つのピン３４０  １，２，３，４，５を有する方がよい。そして、少なくとも一つのピン３４０が、ハウジング２３０に対するシャンク３６０の向きに拘わらず、各トラック２４／２２に接触するであろう。
【００４９】
この改良において、回路３６０の作動は変更されなければならないであろう。回路は、前記同様、どのピンが電源に接続されているかを決定するであろう。そしてマイクロプロセッサは、どの複数ピンがそれらの間に変圧器コイル５５と同じインピーダンスを有しているか（信号経路Ｓへの接続を示す）、どの複数ピンがそれらの間のショートを有しているか（二つのピンが同じトラックにあることを示す）、及びどの複数ピンが開回路であるか（隙間４００における未接続ピンを示す）を、決定することができる。またマイクロプロセッサはスイッチ３５０を正しく切り換えることができ、回路３８０，３９０に対し適切な接続がなされる。すぐ前で述べた技術は、複数のトラックと複数のピンとのために機能するであろう。トラックとピンとの数は同じである必要はない。
【００５０】
図１４〜図１７はシャンク３６０のバネ付勢されたピン３４０と、スピンドル２１０のトラック２４／２２とを示す。ピンとトラックの位置は逆にされることができる。図示されたピンとトラックの代わりにあらゆるタイプの電気的接続が用いられ得る。あらゆる適度数のピンとトラック等が使用されることができるが、簡単のためには、シャンクに搭載された五つのピン又はトラック等と接続する、スピンドル上の電力用の二つ及び／又は信号用の二つが好ましい。
【００５１】
図１８は、図１４から図１７ｂに図示された装置に使用される電気的方式の概略図である。二つの導電リンクが、静止ハウジングとスピンドルの回転部分との間の伝達を提供するために用いられ、一つは電力用であり、一つは信号伝達用である（第１の要素）。スピンドルとシャンクとの間の伝達のための二つの接触対２１／２２，２４／２５も示される。リンクの回転部は、破線で仕切られた領域内に示される。それぞれの導電リンクは、近接して離間された一対の環状リング４０／５０（図１８）、この例ではフェライトリングによって形成され、一対の環状リング４０／５０のそれぞれは、それに関連された導電コイル４５／５５を有する。フェライトリングとコイルは、静止機械２００とスピンドル２１０との間の非接触導電リンクを共に形成する。フェライトリングとコイルは、互いに相対回転可能であってもよい。本実施形態において、二組のフェライトリング／コイルは異なる直径ＤＰ，ＤＳを有し、よって一方の組は他方の組の中に位置されることができる。これは、機械の軸方向のスペースが節約され得ることを意味する。導電要素間の分離は、スピンドルの回転軸周りの円筒状として示されている。しかしながら、軸に垂直な平面での分離が可能である。
【００５２】
上で示された接点は厳しい環境で作動しなければならない。例えば、機械クーラントが使用され、しばしばスピンドル３３０の中心を流される（図１）。このクーラントは接点で電気的接触の問題を引き起こす。この問題を緩和するため、シールが設けられてもよい。
【００５３】
図１９は、ＢＴ４０シャンクとして知られているテーパシャンクを示す。接点２２，２４がシャンク３６０の周りに配置される。接点３４０に隣接して取り付けられたシール３６２が、スピンドル中心３３０からのクーラントが接点２２／２４／３４０上に漏れることを阻止する。シールは、シャンク３６０がスピンドルキャビティ２３０内に挿入されたとき機能するようになる。代替装置において、シール３６２はシャンク３６０に取り付けられてもよい。
【００５４】
計測プローブに、これが搭載された機械を介して、電力を供給し及び／又は信号経路を提供することの利点は、
プローブに少ない又はゼロの内部電源が要され、
バッテリ室及び伝達モジュールの省略がプローブをよりコンパクトにすることを可能とし、
オペレータがバッテリ交換を必要とされず、
説明された接触、誘導又は静電容量リンクが、機械のスピンドルの外部で使用される無線又は光データ伝送システムよりも少ない外部干渉を受け、
機械外部で用いられる部品が無いことにより、プローブが使用されていないとき、機械の他の作動と干渉する残余の部品が無い
ことである。
【００５５】
本発明が、切削工具及び計測プローブへの適用を参照して説明されたけれども、他の多くの適用例があり、よってこの分野に限定されることは意図されていない。例えば本発明は、回転機械部分に電気的装置を受け入れるよう適用され、且つ、電力又は装置への若しくは装置からの信号経路を与えることが可能なあらゆる機械に、使用を見つけることが可能である。
【００５６】
前述の回転部分と共に使用され得るプローブ以外の付属品の例は以下のものを含む：ロボットのグリッパ若しくはワークピースマニピュレータ；レーザデバリング（バリ取り）工具（おそらく関節式）；レーザドリル／かたどり機／彫刻機／表面硬化機；例えば表明仕上げ計測用又はツール破損監視用のカメラ；寸法調節可能な工具、ワークピースクリーナ（例えば吸引クリーナ）；電磁石；高速モータ（例えばバリ取り用）又は、例えば摩耗、ゆがみ、破損、識別、用法記録装置、又は温度、切削トルク又は振動検出などの追加の装備を有する工具。
【００５７】
使用され得る異なるプローブの例は以下のものを含む：例えばアナログプローブやデータストリーミングプローブ等の走査プローブ；タッチトリガプローブ；例えばカメラ、レーザプローブ又は表面組織プローブ等の非接触プローブ。加えて、プローブは、可動プローブヘッドを前述のシャンクに取り付けることにより関節式とされることもできる。
【００５８】
付属品はデータストレージを含んでもよく、データが読み出されたり再書き込みされてもよい。記憶されたデータは、識別を含んでもよく、工具と補助装置とが用いられる場合には、工具寸法や使用法情報を含んでもよい。
【００５９】
説明と特許請求の範囲とはシャンクに言及する。ここで、単語「シャンク」は、付属品に対する、機械の回転部の着脱可能な継手に適した、あらゆる継手（例えば雄又は雌）を含むよう意図される。
【００６０】
現在、幾つかの標準的なツールシャンクデザイン、即ち切削工具のスピンドルの端部に嵌まるツールの部分が存在する。図１及び図１４〜図２３に示されたプローブ１００は、２タイプのシャンクのみを示している（ＨＳＫとＢＴ４０）。結果として、工具の代わりに使用されるあらゆる付属品、例えばプローブは、電力を供給し又は信号を伝達するよう適合されたスピンドルを有する全ての機械に嵌る、幾つかの異なるシャンクを必要とするかもしれない。結局、本発明の特徴はシャンクそれ自身、即ち付属品と機械の回転部との間の継手である。それは、幾つかの図面でプローブと一体化されたシャンクであるように図示されたものが、付属品が用いられる機械に適合する複数のデザインから選択し得る分離品であってもよいが、付属品に電力を送る能力を有し、及び／又は信号経路を提供するであろう。
【００６１】
ここで説明され図示されたシャンクらは、使用時に機械に嵌ることを意図されている。しかしながらそれらは機械から外されたときに用いられてもよい。例えば、計測時の熱誘導誤差が起きぬよう、計測プローブ等が機械から外されている間にそれを保温するための予熱電流を供給するのに、シャンクの接点が用いられてもよい。他の例は、例えば寸法、ツールセット情報、予想される使用法、歯の数等のツールデータを、機械への取り付け前に、接点を介してツールにアップロードすることである。
【００６２】
特許請求の範囲はスピンドルに言及する。ここで単語「スピンドル」は、回転駆動及び工具の保持に適した、切削工具のあらゆる連続回転する部分を含むことを意図される。
【００６３】
詳細な説明及び特許請求の範囲で用いられている単語「リンク」は、直列又は並列、単数又は複数経路、接触又は非接触といった、全ての電気的インターフェースを含むことを意図される。
【００６４】
信号は好ましくは１ＭＨｚと１００ＭＨｚとの間の周波数で送られる。この範囲は低損失に帰結する。電力は好ましくは、２０ＫＨｚより大きい周波数（約１００ＫＨｚが好ましい）の交流として送られる。この周波数又はより高い周波数では、使用されたいかなる接点間にも電解腐食は殆ど起きない。接点の腐食をさらに抑制するため、接点はタングステンから作られることができる。２０ＫＨｚ以上の周波数の交流が使用されると腐食は起きないけれども、それに拘わらず、短パルスの電力が、使用時のあらゆる腐食を除去するため、特に単経路Ｓにおいて、使用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、工作機械スピンドルに取り付けられた付属品に電力を供給するため、また、付属品への及び付属品からのデータの伝達のために、適合された、工作機械スピンドルの典型的な配置を示す。
【図２】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図３】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図４】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図５】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図６】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図７】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図８】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図９】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図１０】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図１１ａ】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図１１ｂ】図２〜１１は、スピンドルに電力を供給するため、また、スピンドルへデータを送信し又はスピンドルからデータを受信するための、装置の様々な実施形態を示す。
【図１２】図１２及び図１３は、スピンドルに沿って電力及び信号を運ぶための装置を示す。
【図１３】図１２及び図１３は、スピンドルに沿って電力及び信号を運ぶための装置を示す。
【図１４ａ】図１４ａは、スピンドルから、スピンドルに取り付けられた付属品に、電力を供給し、データを受信／送信するための装置を示す。
【図１４ｂ】図１４ｂは、図１４ａに示された装置に対する代替的な装置を示す。
【図１５】図１５は、図１４に示された装置の部分と、スピンドルのシャンクの向きを決定するための回路とを示す。
【図１６】図１６は、図１４に示された装置の部分と、電力及び信号を使用する付属品に包含されるための回路とを示す。
【図１７ａ】図１７ａは、スピンドルから付属品に電力を供給すると共にデータを受信／送信するための装置の他の実施形態を示す。
【図１７ｂ】図１７ｂは、図１７ａに示された装置の部分平面図を示す。
【図１８】図１８は、スピンドルから、スピンドルに取り付けられた付属品に、電力を供給し又はデータを受信／送信するための装置を示す。
【図１９】図１９は、本発明と共に使用するためのシール装置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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