(57)【要約】  本発明は、工作機械に固定のステータ部分（４）と工具に固定のロータ部分（６）との間に配置される誘導性エネルギー伝送区間（３１）と、無接触双方向データ伝送区間（３５）とを備えた、工作機械用回転伝送器（２）に関する。本発明の特徴は、エネルギー伝送区間（３１）の性能を最大限に発揮させるため、トランス原理に従って作動するエネルギー伝送の最適な作動周波数（ｆｏｐｔ）を、いかなるシステムにおいても、通電される試験抵抗器（５１）と可変周波数（ｆｐ）とを用いて試験作動で求める。さらに、支障のないデータ伝送を目的として、所定の複数のタイムウィンドウ内でエネルギー伝送の支障のない時間部分と同期する、データ伝送区間（３５）を介して伝送されるデータを中間記憶することを提案する。
2014529886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーのための誘導性伝送区間（３１）と、工作機械に固定のステータ部分（４）および回転軸線（６４）のまわりに回転可能な工具固定のロータ部分（６）とを備え、前記ステータ部分（４）が一次電気回路（８）内に配置される一次巻線（１０）を有し、前記ロータ部分（６）が二次電気回路（３６）内に配置される、エアギャップを介して前記一次巻線から分離される二次巻線（３８）を有している、工作機械用回転伝送器（２）において、
前記一次電気回路（８）内にインバータ（１２）が配置され、その直流入力部（１４，１６）が直流電源（７，９）に接続され、且つその交流出力部（１８，２０）が前記一次巻線（１０）を含んでいる一次発振回路に接続され、該インバータの作動周波数が制御アッセンブリ（２４）を介して変更可能であり、調整可能であること、
前記二次電気回路（３６）内に整流器（４０）が配置され、その交流入力部（４２，４４）に、前記二次巻線（３８）を含んでいる二次発振回路が接続され、且つその直流出力部（４６，４８）が消費装置接続部として構成されていること、
前記二次電気回路が、選択的に通電可能で前記消費装置接続部を橋絡する試験抵抗器（５１）を含んでいること、
前記一次電気回路内の、前記インバータ（１２）の前記直流入力部（１４，１６）に、電流計（２８）が配置されていること、
前記制御アッセンブリ（２４）が、前記インバータ（１２）の前記周波数入力部（２２）に接続されるプログラミング可能な調整出力部（２６）と、前記電流計（２８）に接続または通信される測定入力部（３２）を有していること、
を特徴とする回転伝送器（２）。
【請求項２】
電気エネルギーのための誘導性伝送区間（３１）と、工作機械に固定のステータ部分および回転軸線（６４）のまわりに回転可能な工具固定のロータ部分（６）とを備え、前記ステータ部分（４）が一次電気回路（８）内に配置される一次巻線（１０）を有し、前記ロータ部分（６）が二次電気回路（３６）内に配置される、エアギャップを介して前記一次巻線から分離される二次巻線（３８）を有している、工作機械用回転伝送器（２）において、
前記一次電気回路（８）内にインバータ（１２）が配置され、その直流入力部（１４，１６）が直流電源（７，９）に接続され、且つその交流出力部（１８，２０）が前記一次巻線（１０）を含んでいる一次発振回路に接続され、該インバータの作動周波数が制御アッセンブリ（２４）を介して変更可能であり、調整可能であること、
前記二次電気回路（３６）内に整流器（４０）が配置され、その交流入力部（４２，４４）に、前記二次巻線（３８）を含んでいる二次発振回路が接続され、且つその直流出力部（４６，４８）が消費装置接続部として構成されていること、
前記二次電気回路が、選択的に通電可能で前記消費装置接続部を橋絡する試験抵抗器（５１）を含んでいること、
前記二次電気回路内に、前記試験抵抗器（５１）での電圧降下を検知する電圧計（１０２）が配置されていること、
前記制御アッセンブリ（２４）が、前記インバータ（１２）の前記周波数入力部（２２）に接続されるプログラミング可能な調整出力部（２６）と、前記電圧計（１０２）と無線通信する測定入力部（３９）を有していること、
を特徴とする回転伝送器。
【請求項３】
前記制御アッセンブリ（２４）が、前記測定入力部（３２）を介して測定信号の形態で受信した測定値を、前記試験抵抗器（５１）の通電時に前記調整出力部（２６）を介して周波数信号の形態で出力される周波数値に依存して記憶および／または評価するための評価回路または評価ルーチンと、該評価回路または評価ルーチンを用いて算出される最適な作動周波数を記憶するためのデータメモリとを有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の回転伝送器。
【請求項４】
前記制御アッセンブリ（２４）が、前記インバータ（１２）から出力された交流電流の周波数を、前記二次発振回路の共振周波数付近にある作動周波数に調整することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の回転伝送器。
【請求項５】
前記ステータ部分（４）内と前記ロータ部分（６）内とに、それぞれ無接触双方向データ伝送用の送受信要素（１０６，１０８，１０６’，１０８’）が配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の回転伝送器。
【請求項６】
ステータ側およびロータ側の送信要素（１０６，１０６’）がそれぞれ、中間メモリ（３４，５８）を含んでいる前記制御アッセンブリ（２４，５６）に接続され、前記中間メモリ（３４，５８）内に、付属のロータ側またはステータ側の受信要素（１０８，１０８’）へ伝送するためのデータパック（１８０，１８２；１７６，１７８）が所定のタイムウィンドウでファイルされており、前記タイムウィンドウの時間的長さが、前記一次巻線（１０）および／または前記二次巻線（３８）を流れる交流電流の半分の周期よりも短く、前記タイムウィンドウの時間的始点および時間的終点が、前記一次巻線（１０）および／または前記二次巻線（３８）を流れる交流電流の連続するゼロ通過点から時間的な間隔を有していることを特徴とする、請求項５に記載の回転伝送器。
【請求項７】
電気エネルギーのための誘導性伝送区間と、一次電気回路（８）内に配置される一次巻線（１０）を有する、工作機械に固定のステータ部分（４）、および、回転軸線（６４）のまわりに回転可能な工具固定のロータ部分（６）であって、エアギャップ（３７）を介して前記一次巻線から分離される二次巻線（３８）を備えた二次電気回路（６）を有している前記ロータ部分（６）と、双方向無接触データ伝送のためのステータ側およびロータ側の送受信要素（１０６，１０８，１０６’，１０８’）とを備えた、工作機械用回転伝送器において、
ステータ側およびロータ側の送信要素（１０６，１０６’）がそれぞれ、中間メモリ（３４，５８）を含んでいる制御アッセンブリ（２４）に接続され、前記中間メモリ（３４，５８）内に、付属のロータ側またはステータ側の受信要素（１０８，１０８’）へ伝送するためのデータパック（１８０，１８２，１７６，１７８）が所定のタイムウィンドウでファイルされており、前記タイムウィンドウの時間的長さが、前記一次巻線（１０）および／または前記二次巻線（３８）を流れる交流電流の半分の周期よりも短く、前記タイムウィンドウの時間的始点および時間的終点が、前記一次巻線（１０）および／または前記二次巻線（３８）を流れる交流電流の連続するゼロ通過点から時間的な間隔を有していることを特徴とする回転伝送器。
【請求項８】
電気消費装置（５０）と、請求項１から７までのいずれか一つに従って構成された回転伝送器（２）とを備える工具ヘッドにおいて、
前記電気消費装置（５０）が、前記二次電気回路（３６）に接続可能な、スライダ（７０）を位置調整するための電動機（７６）として、および／または、刃先位置調整用のアクチュエータとして、および／または、レーザーとして、および／または、インダクタとして、および／または、焼入れ流体用の電気制御可能な噴霧機として、および／または、工作物を溶接、蝋付け、加熱、硬化、コーティング、またはラベリングを行なうための装置として構成されていることを特徴とする工具ヘッド。
【請求項９】
工作機械内で、一次電気回路（８）を備えた工作機械固定のステータ部分（４）から、二次電気回路（３６）を備えた工具固定のロータ部分（６）へ電気エネルギーを回転伝送器（２）を用いて誘導性伝送するための方法において、
第１ステップで、前記二次電気回路（３６）に試験抵抗器（５１）を接続すること、
第２ステップで、前記一次電気回路（８）内または前記二次電気回路（３６）内での消費電力量を、前記一次電気回路（８）内の交流電流の周波数（ｆｐ）に依存して検出すること、
第３ステップで、前記消費電力が最大であるような、前記一次電気回路（８）内での交流電流の最適周波数（ｆｏｐｔ）を検出すること、
第４ステップで、電気エネルギーを前記ステータ部分（４）から前記ロータ部分（６）へ伝送するための、前記一次電気回路（８）内での交流電流の作動周波数を検出し、該作動周波数の値が前記最適周波数（ｆｏｐｔ）の値に相当していること、
を特徴とする方法。
【請求項１０】
誘導性エネルギー伝送区間（３１）をも有している無接触回転伝送器（２）によりデータ伝送区間（３５）を介してデータを伝送するための方法であって、データをデータパック（１８０，１８２，１７６，１７８）の形態で複数のタイムウィンドウで伝送するようにした前記方法において、
前記エネルギー伝送区間（３１）内での交流電流のゼロ通過点の時間的位置に関する情報を検出すること、
前記エネルギー伝送区間（３１）の一次電気回路（８）内または二次電気回路（３６）内での前記交流電流のゼロ通過点の時間的位置に関する情報に基づいて、前記データパック（１８０，１８２，１７６，１７８）を伝送するための前記複数のタイムウィンドウを次のように設定すること、すなわち前記複数のタイムウィンドウが前記交流電流の２つの連続するゼロ通過点の間にあり、且つそれぞれ前記交流電流のゼロ通過点から時間的に間隔をもっている始点および終点を有するように、設定すること、
を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーのための誘導性伝送区間と、工作機械に固定のステータ部分および回転軸線のまわりに回転可能な工具固定のロータ部分とを備え、前記ステータ部分が一次電気回路内に配置される一次巻線を有し、前記ロータ部分が二次電気回路内に配置される、エアギャップを介して前記一次巻線から分離される二次巻線を有している、工作機械用回転伝送器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転伝送器は、たとえば位置調整工具を備えた工作機械で使用される（特許文献１）。この公知の回転伝送器の場合、トランス原理に従ってエネルギーを誘導性伝送するためにそれぞれ１つのステータ側エネルギー巻線とロータ側エネルギー巻線とが設けられている。これらのエネルギー巻線はそれぞれステータ側とロータ側とに１つずつ設けたコア部分によって互いに分離されている。ステータ側のコア部分とロータ側のコア部分とは、互いに対向しあっている端部において、エアギャップを介して互いに対向しあっている。さらに、この公知の回転伝送器の場合、ステータ側およびロータ側に送受信要素が設けられている。これらの送受信要素は、互いに対を成すように付設される、誘導性データ伝送用のステータ側およびロータ側の連結巻線を有し、且つ送受信電子装置に接続されている。この回転伝送器に対する主要な要求は、構成空間をできるだけ小さくして、高電力と大データ量とを伝送できるようにすることにある。さらにシステムは、厳しい環境、使用条件でも確実に作動しなければならないので、頑丈で、操作が簡単でなければならない。公差を伴う部材を使用して製造し、連結要素を一部機械的に作製する場合も、また修理、保守の際にロータ、ステータ、評価電子装置が交換可能でなければならないような実際の使用時においても、個々の構成要素に相違が生じ、エネルギー伝送特性にもデータ伝送特性にも影響することがある。また、コンパクトな構成が実現されたとしても、エネルギー伝送要素とデータ伝送要素とが空間的に接近していることにより、エネルギー伝送がデータ伝送を阻害するという問題がある。このような影響を低減するために遮蔽、対称配置、障害を低減させる回路技術による多面的な構造的処置がとられているが、このことは伝送効率、構成空間の減少、データ効率、融通性に限度があり、適用範囲を制限させるということを意味している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許第１８５６７０５Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この点から出発して、本発明の課題は、データ伝送を阻害することなく、エネルギー伝送区間で伝送可能な電力を増大させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するため、請求項１，２，７，９，１０に記載の構成要件の組み合わせが提案される。本発明の有利な構成、更なる構成は従属項から明らかである。
【０００６】
本発明による解決手段は、電気エネルギーを位置固定のステータから回転するロータへトランスの原理に従って伝送するには、電気エネルギーは交流電流として、または、交流電圧として存在していなければならないという認識から出発している。電力網からの給電は周波数が低すぎ（５０Ｈｚ）、電圧が高すぎる（２３０Ｖ）ため、そのままでは伝送に適していないので、回転伝送器自体の内部で適当な交流電流を生成させねばならない。このため、整流器を介して適当な周波数の交流電圧にコンバートされる直流電圧を提供する主電源を使用する。交流電圧は二次側で整流器とバッファコンデンサとを介して再び直流電圧に変換される。トランス原理に従ってエアギャップを介してエネルギーを無接触で伝送することには欠点があり、すなわち一次側巻線と二次側巻線との間の連結率(Kopplungsmass)は１よりも著しく小さく、エアギャップの大きさに伴って変化する。さらに、一次側巻線および二次側巻線の誘導率がエアギャップに伴って変化する。最適な電力出力を得るには、二次発振回路の固有周波数付近に特定の周波数を持ったカップラーを作動させねばならない。この特定の周波数はエアギャップの大きさとともに変化し、且つ部品公差の相違によっても変化するので、不変の固有周波数を出力させることができない。それ故、本発明によれば、どのような種類のシステムにおいても周波数を新たに特定し設定することで、工具ヘッドの交換、エアギャップのずれ、或いはアッセンブリの交換のような条件が変化する場合も、エネルギー伝送区間で常に最適な作動周波数で作動できることを提案する。
【０００７】
これを達成するため、本発明によれば、どのような種類のシステムにおいても以下の方法ステップを含む方法が提案される。すなわち、
・第１ステップで、二次電気回路に試験抵抗器を接続すること、
・第２ステップで、一次電気回路内または二次電気回路内での消費電力量を、一次電気回路内の交流電流の周波数に依存して検出すること、
・第３ステップで、消費電力が最大であるような、一次電気回路内での交流電流の最適周波数を検出すること、
・第４ステップで、電気エネルギーをステータ部分からロータ部分へ伝送するための、一次電気回路内での交流電流の作動周波数を検出し、該作動周波数の値が最適周波数の値に相当していること、
を提案する。
【０００８】
前記の課題は、回路技術的な点では以下の構成によって解決される。すなわち、
ａ）一次電気回路内にインバータが配置され、その直流入力部が直流電源に接続され、且つその交流出力部が一次巻線を含んでいる一次発振回路に接続され、該インバータの作動周波数が制御アッセンブリを介して変更可能であり、調整可能であること、
ｂ）二次電気回路）内に整流器が配置され、その交流入力部に、二次巻線を含んでいる二次発振回路が接続され、且つその直流出力部が消費装置接続部として構成され、二次電気回路が、選択的に通電可能で消費装置接続部を橋絡する試験抵抗器を含んでいること、
ｃ）さらに、本発明の第１実施形態では、一次電気回路内の、インバータの直流入力部に、電流計が配置され、他方制御アッセンブリが、インバータの周波数入力部に接続されるプログラミング可能な調整出力部と、電流計に接続または通信される測定入力部を有していること、
ｃ’）本発明の第２実施形態では、二次電気回路内に、試験抵抗器での電圧降下を検知する電圧計が配置され、他方制御アッセンブリが、インバータの周波数入力部に接続されるプログラミング可能な調整出力部と、電圧計と無線通信する測定入力部とを有していること、
によって解決される。
【０００９】
所望の目的を達成するため、本発明の有利な構成によれば、制御アッセンブリは、測定入力部を介して測定信号の形態で受信した測定値を、試験抵抗器の通電時に調整出力部を介して周波数信号の形態で出力される周波数値に依存して記憶および／または評価するための評価回路または評価ルーチンと、該評価回路または評価ルーチンを用いて算出される最適な作動周波数を記憶するためのデータメモリとを有している。換言すれば、このことは、制御アッセンブリが、インバータから出力された交流電流を、二次電気回路の共振周波数に近い最適な作動周波数に調整することを意味している。
【００１０】
本発明の更なる有利な構成によれば、ステータ部分内とロータ部分内とに、それぞれ無接触双方向データ伝送用の送受信要素が配置されている。エネルギー伝送用の交流電圧が特にインバータ内で一種の矩形電圧のごとく形成されるならば、特にゼロ通過点で比較的高周波の障害信号が発生し、回転伝送器内のエネルギー伝送区間およびデータ伝送区間のコンパクトな配置のために、前記障害信号がデータ伝送時の障害になることがある。これを回避するため、本発明によればさらに次の構成が提案される。すなわち、
ａ）データを双方向データ伝送区間を介してデータパックの形態で複数のタイムウィンドウで伝送すること、
ｂ）エネルギー伝送区間内での交流電流のゼロ通過点の時間的位置に関する情報を検出すること、
ｃ）エネルギー伝送区間の一次電気回路内または二次電気回路内での交流電流のゼロ通過点の時間的位置に関する情報に基づいて、データパックを伝送するための複数のタイムウィンドウを次のように設定すること、すなわち、
・複数のタイムウィンドウが交流電流の２つの連続するゼロ通過点の間にあり、
・且つそれぞれ交流電流のゼロ通過点から時間的に間隔をもっている始点および終点を有するように、設定すること、
が提案される。
【００１１】
これは、回路技術的には、本発明によれば、ステータ側およびロータ側の送信要素がそれぞれ、中間メモリを含んでいる制御アッセンブリに接続され、中間メモリ内に、付属のロータ側またはステータ側の受信要素へ伝送するためのデータパックが所定のタイムウィンドウでファイルされており、タイムウィンドウの時間的長さが、一次巻線および／または二次巻線を流れる交流電流の半分の周期よりも短く、タイムウィンドウの時間的始点および時間的終点が、一次巻線および／または二次巻線を流れる交流電流の連続するゼロ通過点から時間的な間隔を有していることによって実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
次に、本発明を図面に図示したいくつかの実施形態に関して詳細に説明する。
【図１】エネルギーとデータを伝送するための回転伝送器を備えた、工作機械主軸に締め付け固定される工具ヘッドの部分断面側面図である。
【図２】ステータ側一次巻線とロータ側二次巻線とを備えた回転伝送器の結線図である。
【図３】エネルギー伝送経路の最適作動周波数を特定するための最適化グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２に図示した回転伝送器は、図１に例示したような工作機械の交換可能な工具ヘッドの領域での使用に特定されている。図１に示した、精密仕上げ回転ヘッドとして構成された工具ヘッド６０は、実質的に、ベース体６８と、工具ヘッド６０の回転軸線６４に対し矢印７４の方向に横方向へ位置調整可能で、切削工具７２を有しているスライダ７０と、工具ヘッド６０の内部に配置されている、たとえばダイレクトな位置調整距離測定用の測定装置７８の形態の電流消費装置５０と、スライダ７０用の電気位置調整モータ７６とから構成されている。電流消費装置５０の給電とデータ交換とは回転伝送器２を介して行う。回転伝送器はステータ部分４とロータ部分６とから成っている。工具ヘッド６０は、軸線方向においてベース体から突出している工具シャンク８０でもって、工作機械６３の機械主軸６２と連結可能である。ステータ部分４とロータ部分６との間のエアギャップ３７を調整するため、ステータケース８２がステータ固定のホールダ８６に位置調整機構８８を用いて、ロータに対する間隔と回転軸線６４に対し平行な軸線のまわりでの回転位置とに関し調整可能に配置されている。図１に図示した実施形態の場合、ステータ部分４は工具シャンク８０のほぼ６０゜ないし１００゜の部分周にわたってのみセグメント状に延在してシャンク周部の大部分を露出させることで、工具自動交換のために工具グリッパー９２をアクセスするための自由空間９０を形成させている。工具交換の場合、工具ヘッド６０をステータ部分４とは反対の側から工具グリッパー９２のグリッパー溝９６で把持し、工具の連結を解除する場合には、機械主軸６２に対し軸線方向に変位させる。工具ヘッド６０と機械主軸６２との連結は、工作機械側で引張り棒９８を介して操作可能な締め付け固定機構を介して行う。締め付け固定機構は、工作機械側から工具シャンク８０の中空空間１００に係合し、平面締め付け固定および相対締め付け固定の形成のもとに工具ヘッド６０を機械主軸６２と連結させる。
【００１４】
図２からわかるように、回転伝送器２は誘導性エネルギー伝送経路３１を有している。誘導性エネルギー伝送経路３１は、すでに図１との関連で説明した工作機械固定のステータ部分４と、工具に固定され、回転軸線６４のまわりに回転可能なロータ部分６とを含んでいる。ステータ部分４は一次電気回路８内に配置される一次巻線１０を有し、ロータ部分６は二次電気回路３６内に配置されてエアギャップ３７を介して一次巻線１０から分離されている二次巻線３８を有している。
【００１５】
一次電気回路８内にはインバータ１２が配置され、その直流入力部１４，１６は直流源７，９に接続され、その交流出力部１８，２０は一次巻線１０を含んでいる一次発振回路に接続されている。インバータ１２の作動周波数はステータ側の制御アッセンブリ２４を介して調整可能である。ロータ側の二次電気回路３６内にはインバータ４０が設けられ、その交流入力部４２，４４には、二次巻線３８を含んでいる二次発振回路が接続され、その交流出力部４６，４８は、ロータ側の電流消費装置５０のための接続部として形成されている。
【００１６】
ステータ部分４とロータ部分６との間には、さらに、データ伝送区間３５が設けられている。データ伝送区間３５は、無接触双方向データ伝送用の送受信要素１０６，１０８または１０６’，１０８’を有し、送受信要素１０６，１０８または１０６’，１０８’はそれぞれ送受信電子回路１１０，１１２または１１０’，１１２’を有している。送受信要素の制御はステータ側の制御アッセンブリ２４またはロータ側制御アッセンブリ５６を介して行う。送受信要素は、合目的には、誘導性、容量性、または光学的データ伝送区間の構成要素である。
【００１７】
トランス原理に従ってエアギャップ３７を介して無接触でエネルギー伝送することには、ステータ側一次巻線１０とロータ側二次巻線３８との間のカップリングが１よりも小さくエアギャップ３７の大きさに伴って変化するという欠点がある。一次巻線および二次巻線１０，３８の誘導率もエアギャップ３７の大きさに伴って変化する。最大パワー伝送を可能にするには、一次電気回路８と二次電気回路３６とを、二次電気回路の固有周波数にほぼ相当する最適周波数で作動させねばならない。この固有周波数はエアギャップの大きさおよびステータ部分およびロータ部分４，６のいくつかの構成部品の公差とともに変化するので、システムの種類ごとに作動周波数の整合を行なう必要がある。
【００１８】
この目的のため、二次電気回路３６は、スイッチ５３を介して選択的に通電可能で、消費装置接続部の領域にある直流出力部４６，４８を橋絡する試験抵抗器５１を有している。さらに、第１実施形態によれば、一次電気回路内には、インバータ１２の直流入力部１４，１６に電流計２８が配置され、その出力部３０はステータ側の制御アッセンブリ２４の測定入力部３２に接続している。これとは択一的に、第２実施形態によれば、二次電気回路内に、試験抵抗器５１での電圧降下を検知する電圧計１０２が配置され、その出力部はたとえばデータ伝送経路４１を介してステータ側の制御アッセンブリ２４の測定入力部３９に接続している。
【００１９】
上記両実施形態では、ステータ側の制御アッセンブリ２４は、インバータ１２の周波数入力部２２に接続されたプログラミング可能な調整出力部２６を有している。制御アッセンブリ２４は、測定入力部３２または３９を介して測定信号の形態で受信した電流計２８または電圧計１０２の測定値を、試験抵抗器５１の通電時に調整出力部２６を介して周波数信号Ｓの形態で出力される周波数値ｆｐに依存して記憶および／または評価するための評価回路または評価ルーチンと、該評価回路または評価ルーチンを用いて算出される最適な作動周波数ｆｏｐｔを記憶するためのデータメモリとを有している。このような回路構成の作動態様は以下のとおりである。
【００２０】
回転伝送器２の起動後、ステータ側の制御アッセンブリ２４はインバータ１２に固定交流周波数を短時間で設定する。この固定交流周波数はほぼ後の作動周波数の範囲にある。その際、エネルギーがステータ側からロータ側へ伝達され、このエネルギーによりロータ側の制御アッセンブリ５６はその作動を開始することができる。ロータ側の制御アッセンブリ５６は、まず、出力部５９とスイッチ５３とを介して試験抵抗器５１を通電させ、試験抵抗器５１は伝送されたエネルギーを整流器４０の直流出力部４６，４８を介して受け取り、従って固有周波数用の二次発振回路を低インピーダンスにさせ、すなわち二次発振回路にある程度の特性を付与する。
【００２１】
これに続いて、ステータ側の制御アッセンブリ２４は、所定の周波数範囲を段階的にパススルーすることを開始する。その際、各周波数段階で、インバータ１２の消費電力量Ｉが電流計２８を介して測定されて、或いは、試験抵抗器５１での電圧降下Ｕが電圧計１０２を介して測定されて、付属の周は数値ｆｐとともに記憶され、曲線１４０（図３）が形成される。いま、ロータ側の二次発振回路の固有周波数がパススルーした周波数範囲内にあれば、電流最大値１４２か電圧最大値１４４のいずれかを確認することができる（図３を参照）。
【００２２】
この時点で、ステータ側の制御アッセンブリ２４に設けられている評価回路または評価ルーチンは、電流最大値１４２または電圧最大値１４４に属している周波数を特定し、場合によってはこれを補正値で処理し、これを最適な作動周波数ｆｏｐｔとしてインバータ１２の次の制御のためにデータメモリに記憶させる。その後、試験抵抗器５１がスイッチ５３を介して遮断され、その結果この時点で伝送可能な全パワーが電流消費装置５０に提供される。
【００２３】
すでに述べたように、回転伝送器２のステータ部分４とロータ部分６との間には、誘導性エネルギー伝送区間３１と無接触双方向データ伝送区間３５の双方が設けられている。エネルギー伝送用の交流電圧は、特に、直流電源に接続されているインバータ１２で一種の矩形波電圧として形成される。直流電圧を交流電圧にチョッピングする場合、とりわけゼロ通過時に皮革高周波の障害が生じるが、すぐに消失する。各ゼロ通過から時間的に間隔をおいて、より長い時間部分が次のゼロ通過まで続き、次のゼロ通過では障害は存在しない。他方、データは十分なビットレートであればデータ伝送区間３５を介して連続的に伝送する必要はない。これは、本発明によれば、データを双方向データ伝送区間３５を介してデータパック１８０，１８２の形態で、伝送中断を中間接続したタイムウィンドウで伝送するために利用することができる。支障のない伝送を保証するため、まずエネルギー伝送区間における交流電流のゼロ通過点の時間的位置に関する情報を検出する。次に、エネルギー伝送区間における交流電流のゼロ通過点の時間的位置に関する情報に基づいて、データパック１８０，１８２，１７６，１７８を伝送するためのタイムウィンドウを次のように決定し、すなわち該タイムウィンドウが２つの連続するゼロ通過点の間にあるように、且つ該タイムウィンドウがそれぞれ交流電流のゼロ通過点から時間的に間隔をもった始点および終点を持つように、決定する。
【００２４】
これは、回路技術的には、図２によれば、ステータ側の送信要素およびロータ側の送信要素がそれぞれ制御アッセンブリ２４，５６に接続され、該制御アッセンブリ２４，５６がそれぞれ、付属のロータ側またはステータ側の送信要素１０６，１０６’を介して送信するためのデータパック１８０，１８２または１７６，１７８が所定のタイムウィンドウでファイルされている中間メモリ３４，５８を含んでいることによって実現される。この場合、データパック１８０，１８２，１７６，１７８は、付属のタイムウィンドウの時間的長さが一次電気回路８内の一次巻線１０の半分の周期および／または二次電気回路３６内の二次巻線３８を流れる交流電流の半分の周期よりも小さいようなサイズであり、その際タイムウィンドウの時間的始点および時間的終点は、一次巻線１０または二次巻線３８を流れる交流電流の連続するゼロ通過点から時間的に間隔をもっている。この処置により、回転伝送器２がコンパクトであるにもかかわらず、エネルギー伝送区間での切換え障害に阻害されないデータ伝送が得られる。
【００２５】
総括すると、以下のようになる。本発明は、工作機械に固定のステータ部分４と工具に固定のロータ部分６との間に配置される誘導性エネルギー伝送区間３１と、無接触双方向データ伝送区間３５とを備えた、工作機械用回転伝送器２に関する。本発明の特徴は、エネルギー伝送区間３１の性能を最大限に発揮させるため、トランス原理に従って作動するエネルギー伝送の最適な作動周波数ｆｏｐｔを、いかなるシステムにおいても、通電される試験抵抗器５１と可変周波数ｆｐとを用いて試験作動で求める。さらに、支障のないデータ伝送を目的として、所定の複数のタイムウィンドウ内でエネルギー伝送の支障のない時間部分と同期する、データ伝送区間３５を介して伝送されるデータを中間記憶させることを提案する。
【符号の説明】
【００２６】
２          回転伝送器
４          ステータ部分
６          ロータ部分
７．９      直流電源
８          一次電気回路
１０        一次巻線
１２        インバータ
１４        スライダ
１４，１６  直流電流入力部
１８，２０  交流出力部
２２        周波数入力部
２４        ステータ側制御アッセンブリ
２６        調整出力部
２８        電流計
３０        出力部
３１        エネルギー伝送区間
３２        測定入力部（Ｉ）
３４        中間メモリ、データメモリ
３５        データ伝送区間
３６        二次電気回路
３７        エアギャップ
３８        二次巻線
３９        測定入力部（Ｕ）
４０        整流器
４１        データ伝送区間
４２，４４  交流入力部
４６，４８  直流出力部
５０        電流消費装置
５１        試験抵抗器
５３        スイッチ
５６        ロータ側制御アッセンブリ
５８        中間メモリ
５９        出力部
６０        工具ヘッド
６２        工作機械主軸
６３        工作機械
６４        ローテーション軸線、回転軸線
６８        ベース体
７０        スライダ
７２        切削工具
７４        矢印
７６        電気位置調整モータ
７８        測定装置
８０        工具シャンク
８２        ステータケース
８６        ステータ固定のホールダ
８８        位置調整機構
９０        自由空間
９２        工具グリッパー
９６        グリッパー溝
９８        引張り棒
１００      中空空間
１０２      電圧計
１０６，１０８      送受信要素（ステータ側）
１０６’，１０８’  送受信要素（ロータ側）
１１０，１１２      送受信要素（ステータ側）
１１０’，１１２’  送受信要素（ロータ側）
１４０      曲線
１４２      電流最大値
１４４      電圧最大値
１７６，１７８，１８０，１８２      データパック
Ｉ          電流
Ｕ          電圧
ｆｐ        周波数
ｆｏｐｔ      最適作動周波数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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