智能刀柄用非接觸供電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)部件電力傳輸領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)械制造的現(xiàn)代化對(duì)切削加工的速度與精度提出了越來越高的要求，為了有效發(fā) 揮自動(dòng)化加工系統(tǒng)的制造能力，對(duì)切削加工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控顯得尤為重要。
[0003] 傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段主要是利用臺(tái)式測(cè)力儀、獨(dú)立的振動(dòng)傳感器及聲發(fā)射傳感器等搭 建一套單參數(shù)或多參數(shù)切削狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，考慮到該方法安裝復(fù)雜、使用不便及易受工件 形狀尺寸影響等不足，一些研宄學(xué)者和從業(yè)人員開始將一種或多種傳感器集成到數(shù)控刀柄 上，從而構(gòu)成一套用于切削加工環(huán)境中刀具狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)的智能刀柄系統(tǒng)。智能刀柄系統(tǒng) 使得刀柄自身具備測(cè)量切削力、振動(dòng)及聲發(fā)射中一種或多種參數(shù)的功能，無需額外安裝，不 受工件形狀尺寸影響，適用面更廣。
[0004] 隨著多參數(shù)信號(hào)監(jiān)測(cè)的需求，多個(gè)傳感器安裝于刀柄相關(guān)位置，需要三、四瓦供電 功率成為常態(tài)，而相似尺寸的旋轉(zhuǎn)部件供電裝置及方法一般只能提供幾百毫瓦的功率。目 前存在利用電池、電刷及分離變壓器等技術(shù)方案來解決智能刀柄系統(tǒng)供電問題。而傳統(tǒng)的 電池供電存在著容量有限需頻繁更換電池或給電池充電的不足；電刷式供電是接觸式供 電，易磨損，且不能適應(yīng)工業(yè)上越來越快的轉(zhuǎn)速要求；分離變壓器供電則存在著傳輸距離過 小、發(fā)熱量較大及初級(jí)繞組周向封閉不利于換刀操作等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有智能刀柄系統(tǒng)的供電方式存在功率低、不能適應(yīng)高 轉(zhuǎn)速及不易換刀的問題，本發(fā)明提供一種智能刀柄用非接觸供電裝置。
[0006] 本發(fā)明的智能刀柄用非接觸供電裝置，所述供電裝置包括發(fā)射端裝置和接收端裝 置；
[0007] 所述接收端裝置包括接收端電路10、接收線圈組12和接收支架2 ;
[0008] 所述接收支架2套接在刀柄1上，隨刀柄旋轉(zhuǎn)，接收線圈組12設(shè)置在接收支架2 的外表面，接收端電路10設(shè)置在接收支架2的內(nèi)部；
[0009] 所述發(fā)射端裝置包括發(fā)射端電路9、發(fā)射線圈組13和發(fā)射支架6 ;
[0010] 發(fā)射支架的一側(cè)為弧形面，發(fā)射線圈組13固定在所述發(fā)射支架6的弧形面的內(nèi) 偵U，發(fā)射端電路9設(shè)置在發(fā)射支架6的內(nèi)部；
[0011] 所述發(fā)射線圈組13和接收線圈組12構(gòu)成磁諧振耦合基本傳輸模型；
[0012] 發(fā)射端電路9用于將直流電信號(hào)轉(zhuǎn)化為正弦交流電信號(hào)，并利用所述正弦交流電 信號(hào)激勵(lì)發(fā)射線圈組13產(chǎn)生諧振，從而使空間產(chǎn)生相同頻率的變化磁場(chǎng)，所述正弦交流電 信號(hào)頻率與發(fā)射線圈組13的電諧振頻率相同；
[0013] 接收線圈組12通過所述傳輸模型，與發(fā)射線圈組13發(fā)生諧振，得到同頻率的正弦 交流電信號(hào)，接收端電路10將所述正弦交流電信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電信號(hào)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成刀柄上 的傳感器所需的電壓大小，為其供電。
[0014] 所述發(fā)射線圈組13包括線圈LC1和線圈LC2,且線圈LC1和線圈LC2相互垂直設(shè) 置在所述發(fā)射支架6的弧形面的內(nèi)側(cè)；
[0015] 所述接收線圈組12包括線圈RC1、線圈RC2、線圈RC3、線圈RC4、線圈RC5和線圈 RC6,這6個(gè)線圈呈正六邊形周向均勻分布設(shè)置在接收支架2的外表面上。
[0016] 所述發(fā)射端電路9包括方波發(fā)生電路、MOS管驅(qū)動(dòng)電路和2個(gè)DC-AC電路；
[0017] 電源的直流電信號(hào)輸入至方波發(fā)生電路，方波發(fā)生電路輸出的方波信號(hào)輸入至 MOS管驅(qū)動(dòng)電路，MOS管驅(qū)動(dòng)電路輸出的放大信號(hào)同時(shí)輸入至2個(gè)DC-AC電路，所述2個(gè) DC-AC電路分別輸出正弦交流電信號(hào)輸入至線圈LC1和線圈LC2 ;
[0018] 所述接收端電路10包括AC-DC電路、3vDC-DC電路、5vDC-DC電路和12vDC-DC電 路；
[0019] 接收線圈組12產(chǎn)生的正弦交流電信號(hào)輸入至AC-DC電路，AC-DC電路輸出的直流 電信號(hào)同時(shí)輸入至3vDC-DC電路、5vDC-DC電路和12vDC-DC電路，3vDC-DC電路、5vDC-DC電 路和12vDC-DC電路輸出的電壓為相應(yīng)的傳感器供電。
[0020] 所述DC-AC電路采用E類逆變電路實(shí)現(xiàn)。
[0021] 所述AC-DC電路采用全橋整流后串聯(lián)以及JT型濾波電路實(shí)現(xiàn)。
[0022] 所述供電裝置還包括接收端軟磁片11和發(fā)射端軟磁片14 ;
[0023] 在接收線圈組12和接收支架2的外表面之間上粘貼有接收端軟磁片11 ;
[0024] 在發(fā)射線圈組13和發(fā)射支架6的弧形面之間上粘貼有發(fā)射端軟磁片14。
[0025] 所述發(fā)射支架6為非封閉環(huán)式結(jié)構(gòu)。
[0026] 所述供電裝置還包括接收支架封裝環(huán)3、封裝環(huán)固定螺釘4、發(fā)射線圈組保護(hù)蓋5、 發(fā)射支架端蓋7、端蓋固定螺釘8和接收支架凹腔15 ;
[0027] 所述接收支架封裝環(huán)3套在接收線圈組12的外表面，所述發(fā)射線圈組保護(hù)蓋5固 定在發(fā)射支架6的弧形面的外側(cè)；
[0028] 接收支架封裝環(huán)3通過封裝環(huán)固定螺釘4固定在接收支架2上；
[0029] 所述接收支架2內(nèi)設(shè)置有接收支架凹腔15,接收端電路10設(shè)置在接收支架凹腔 15 ；
[0030] 發(fā)射支架6的另一端側(cè)設(shè)置有發(fā)射支架端蓋7,發(fā)射支架端蓋7通過端蓋固定螺釘 8固定在發(fā)射支架6上。
[0031] 本發(fā)明的有益效果在于，
[0032] 1.本發(fā)明的發(fā)射支架為非封閉環(huán)，發(fā)射線圈組在總占據(jù)空間小于周向120度的情 況下為智能刀柄系統(tǒng)供電，與傳統(tǒng)的電刷式供電相比，實(shí)現(xiàn)了非接觸，可適用于高轉(zhuǎn)速；與 傳統(tǒng)的分離變壓器式供電相比，實(shí)現(xiàn)了初級(jí)非封閉環(huán)、幾乎無發(fā)熱量且方便進(jìn)行換刀操作 等特點(diǎn)。
[0033] 2.本發(fā)明采用磁諧振耦合能量傳輸原理進(jìn)行供電，與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部件供電裝置相 比，傳輸距離有所提升；本發(fā)明在發(fā)射端電路中采用E類逆變電路，通過基于負(fù)載阻抗的一 體化設(shè)計(jì)，提高了供電裝置整體效率。
[0034] 3.本發(fā)明在有效距離內(nèi)，為智能刀柄提供了足夠的功率（5W以上），功率高，通過 多抽頭DC-DC電路實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器及設(shè)備同時(shí)供電。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明所述的智能刀柄用非接觸供電裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0036] 圖2是圖1三維爆炸視圖。
[0037] 圖3是圖1的俯視圖。
[0038] 圖4是圖1的半剖視圖。
[0039] 圖5是圖4中的局部放大圖A的示意圖。
[0040] 圖6是圖4中的局部放大圖B的示意圖。
[0041] 圖7是【具體實(shí)施方式】二中發(fā)射線圈組與接收線圈組布局示意圖。
[0042] 圖8是【具體實(shí)施方式】三中所述的接收端電路和發(fā)射端電路的原理示意圖。
[0043] 圖9是【具體實(shí)施方式】四中DC-AC電路的原理示意圖。
[0044] 圖10是【具體實(shí)施方式】五中AC-DC電路的原理示意圖。
[0045] 圖11是【具體實(shí)施方式】八中接收支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0046] 一：結(jié)合圖1至圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的智能刀柄用 非接觸供電裝置，所述接收端裝置包括接收端電路10、接收線圈組12和接收支架2 ;
[0047] 所述接收支架2套接在刀柄1上，隨刀柄旋轉(zhuǎn)，接收線圈組12設(shè)置在接收支架2 的外表面，接收端電路10設(shè)置在接收支架2的內(nèi)部；
[0048] 所述發(fā)射端裝置包括發(fā)射端電路9、發(fā)射線圈組13和發(fā)射支架6 ;
[0049] 發(fā)射支架的一側(cè)為弧形面，發(fā)射線圈組13固定在所述發(fā)射支架6的弧形面的內(nèi) 偵U，發(fā)射端電路9設(shè)置在發(fā)射支架6的內(nèi)部；
[0050] 所述發(fā)射線圈組13和接收線圈組12構(gòu)成磁諧振耦合基本傳輸模型；
[0051] 發(fā)射端電路9用于將直流電信號(hào)轉(zhuǎn)化為正弦交流電信號(hào)，并利用所述正弦交流電 信號(hào)激勵(lì)發(fā)射線圈組13產(chǎn)生諧振，從而使空間產(chǎn)生相同頻率的變化磁場(chǎng)，所述正弦交流電 信號(hào)頻率與發(fā)射線圈組13的電諧振頻率相同；
[0052] 接收線圈組12通過所述傳輸模型，與發(fā)射線圈組13發(fā)生諧振，得到同頻率的正弦 交流電信號(hào)，接收端電路10將所述正弦交流電信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電信號(hào)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成刀柄上 的傳感器所需的電壓大小，為其供電。
[0053] 本實(shí)施方式中，在供電時(shí)，所述發(fā)射支架6的弧形面?zhèn)扰c接收支架2的外側(cè)相對(duì) 應(yīng)，但并不接觸，所述發(fā)射端裝置固定