CN107835723A - 用于产生工具的超声振动并测量振动参数的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于产生用于工件的超声加工的工具(90)的超声振动并用于测量工具(90)的超声振动的超声振动参数设备，所述设备包括一用于接收工具的工具夹(10)，一在工具夹中用于产生工具的超声振动的超声换能器(20)，一在工具夹中用于根据工具的超声振动产生传感器信号的传感器装置(40)，以及一用于分析传感器信号的传感器信号评估设备(110)。

Description

用于产生工具的超声振动并测量振动参数的设备

技术领域

本发明涉及一种设备，其用于产生用于工件的超声加工的工具的超声振动，并用于测量工具的超声振动的超声振动参数，其具有用于接收工具的工具夹，以及在工具夹中用于产生工具的超声振动的超声传感器，以及一种用于测量用于工件的超声加工的工具的超声振动参数。

背景技术

现有技术公开了用于加工工件的加工工具，其在工具夹中具有信号处理单元与发射和接收二极管，通过这些构件，信号可以被传递给发射与接收站。

在这方面，EP0229399A2描述了一种卡盘，其具有以周向距离被布置在径向平面中的多个发射二极管与接收二极管，以及被安装在卡盘中并具有放大元件的信号处理单元。固定的发射与接收站被布置在所述的径向平面内。安装在卡盘中的传感器检测相应的操作状态，操作状态由各个通过信号处理单元处理，被发射与接收站再次获得，并通过卡盘的发射二极管发射给组合的发射与接收站。

DE202006020526U1描述了一种具有定子部件和转子部件的旋转发射器，每个发射器具有在相互面对的一端通过气隙彼此分开的定子侧磁芯部和转子侧磁芯部，每一个发射器具有根据变压器原理绕制在定子侧磁芯部和转子侧磁芯部用于功率传递的至少一个功率绕组，以及具有定子侧和转子侧耦合线圈(其彼此成对关联并用于感应数据传递)，所述耦合线圈被连接到发射和/或接收电子单元，其中定子部件被布置在外壳上，所述外壳包括基本壳体(其用于接纳具有连接电缆的发射和接收电子单元)以及可互换壳体(其可拆卸地布置在基本壳体上并用于接纳功率绕组和至少一个耦合线圈)，并且其中，用于产生电连接的可拆卸插头被布置在基本壳体和可互换壳体之间。

现有技术还公开了工具头，其提出了用于在工具头中的功率消耗的感应功率传动装置。

在这方面，EP0719199B1描述了一种用于机床工具的工具头，包括机座，轴向伸出机座的工具轴，工具轴可以被连接到在机床侧的定子中旋转的机床主轴，包括被设计为用于被布置在机座内的滑动器的调整电机和/或测量电子单元的至少一种功率消耗装置，并且包括用于功率消耗的外部功率提供装置，其中功率提供装置具有感应功率传输电路，其具有布置在机床侧线圈室中的一次线圈和布置在被设置在工具头侧的线圈室中并环形围绕工具轴的二次线圈，并且其中，当工具中连接到机床主轴时，两个线圈室通过气隙彼此分离。

此外，机床工具利用工具已知在何处何时加工工件，工具的旋转运动可以叠加工具的超声振动。

在这方面，EP1763416B1描述了具有工具夹的工具，其具有与在第一端处的旋转主轴端部匹配的工具夹支座，并具有在相对于第一端的第二端处的工具支座；以及，工具具有可以插入到工具支座的工具头，其中，工具夹包括振动电机。

在这样的机床工具中，在工具夹中产生工具的超声振动的超声传感器，振动体插入在工具夹中的工具形状振动系统，其通过电信号激励以产生机械振动，其中最大可能的机械振动振幅在振动系统利用其共振频率激励时获得。

这样引起的问题在于，共振频率可能因为加工操作而改变。大致有三个原因。一方面，振动系统或其零件在加工期间可能变热，因此改变材料的性质。这导致共振频率的温度漂移。

另一方面，振动在工具接触待加工的工件时被加工力抑制，其中在阻尼振动的情况下系统的共振频率比系统的自由共振频率小。

此外，新的耦合振动系统通过将振动系统结合到工件形成，所述振动系统的共振频率通常比自由的共振频率高。实际上，这三种影响组合发生，并且哪一个的作用为主取决于具体的加工情况。

还应该注意的是除了共振频率的改变，功率的变化也在其中起作用，因为由于工具和工件之间的相互作用，可能需要更高的输出电压以得到相同的功率。

如果在加工的过程中，用自由共振频率激励，并且系统实际的共振频率与之不同，那么工具的振动将会有较低的振幅，从而使得加工效率降低。

为此，检测振动系统的共振频率的变化是很重要的，以便能够相应地调整振动参数，以再次获得最大可能的振动振幅。

为此，已知从超声焊接应用根据发生器(发生器为机械振动提供电信号)的初始值确定自由的共振频率和系统的共振频率到工具夹中的压电驱动器的变化。发生器保证通过感应传输电路连接的振动系统具有取决于频率的电阻抗在机械共振频率下具有最小值。因此，发生器在共振频率偏移的情况下，重新调整其频率直到其再次达到阻抗最小值。除阻抗最小值的频率之外，阻抗值本身也由于加工操作变化，即需要更高的输出电压来驱动相同的功率。

然而，该方法不适于机械加工，因为不同于超声焊接，采用的超声波发生器在具有插入的工具时的阻抗曲线要复杂的多。一方面，由于具有复杂形态的工具的许多不同的振动模式，所以阻抗最小值明显更多。另一方面，引起共振频率的偏移的影响变量具有更极端的影响，即频移可以很大使得阻抗最小值进一步跳跃。超声波发生器在整个焊接加工过程中施加几乎相同的压力于工件上。这导致单一频移，这与在循环加工中是相同的，并且其中的阻抗最小值通常可以清楚识别。相反地，由于工具进入材料的前进情况变化，频移在加工的过程中不断变化，并且如上所述，仅凭阻抗测量进行分配通常不再可行。

这是因为使用了具有不同形态的大量工具，即具有不同尺寸的钻机和铣刀以及具有不同切削几何图形的切削工具，与超声焊接相比，其导致阻抗曲线的形状的变化更高。此外，作用在振动系统上的力通常在加工操作中明显更高，且因此阻抗曲线的变化更加明显。

此外，因为在焊接过程中的循环加工步骤，所以主频移影响可以很好地预计，其限制了系统的可能反应。相反地，所有的影响在加工操作中必须考虑在内，这就是为什么预计可能和/或限制控制参数的可能是不充足的。

而且，仅仅根据阻抗测量区分来自纵向振动模式的弯曲振动或诸如此类是不可能的。还有不能产生任何振动的纯电气共振。这些寄生效应不能够通过已知的方法检测到。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于产生超声加工工件的工具的超声振动以及用于测量工具的超声振动的超声振动参数的设备，上述问题可以通过该设备避免。

特别地，本发明的一个目的是提供一种设备，在工件的超声加工中更高的加工精度可以通过该设备获得。

此外，本发明的一个目的是提供一种方法，在工件的超声加工中的加工精度可以通过该方法提高。

这些目的通过根据权利要求1的设备，权利要求15的方法获得。附属权利要求分别涉及根据本发明所述的设备和根据本发明所述的方法的优选实施例。

根据本发明的一种用于产生用于工件的超声加工的工具的超声振动并用于测量工具的超声振动的超声振动参数设备，包括：一用于接收工具的工具夹；一在工具夹中的超声换能器，用于产生工具的超声振动；一在工具夹中的传感器装置，用于根据工具的超声振动产生传感器信号；以及一用于分析传感器信号的传感器信号评估设备。

例如，超声换能器可以以一个或几个压电元件制成，压电元件也可以充当传感器装置。这里，用于压电元件的激励信号被中断一小段时间，且压电元件的衰减振动被检测为电压信号。为了激励和振动测量，相同的传输路径或不同的传输路径可以被在机床侧的相应的绕组使用，其中，如果仅仅一个传输路径使用，其可以被连接到发生器用于振动激励，并可以被连接到电子单元用于振动测量。

或者，超声换能器和传感器装置可以被设计为彼此不同的设备元件，其中，可以使用不同的传输路径用于振动激励和振动测量。传感器装置可以设计为例如压电传感器。传感器装置也可以设计为具有电子电路的应变计，在工具夹中用于产生传感器信号。

因此，工具的超声振动可以通过提供的设备产生，且同时执行振动工具的超声振动参数的直接测量。从而，可以产生允许给机械振动一个直接的结论的电子传感器信号。传感器信号可以在加工的过程中在一个或多个点处及时或一段时间内产生，因此可以在任何时间更新。由此，可以监控振动和/或检测振动参数的变化，例如振动振幅的减少或共振频率的变化。

优选地，传感器装置被设计为压电传感器元件，以及传感器信号为由工具的超声振动产生的电压。

有益之处在于，为了在工具夹中产生和传递传感器信号，无附加电路必须被设置在工具夹中。

优选地，工具夹可旋转，以及设备具有一在工具夹中的被连接到传感器装置的发射元件，和一与发射元件间隔开的接收元件，用于传感器信号从发射元件至接收元件的非接触传递。

因此，接收元件通过根据本发明的设备可以被布置在机床工具的固定部件(例如工具夹的外部)中。通过与发射元件间隔开的接收元件，传感器信号可以供旋转的工具夹中导出以用于评估。

优选地，传感器装置具有一由压电材料制成的单片元件和多个电极分片，用于检测工具在轴向方向上的超声振动部分和工具的超声振动的弯曲振动部分。

例如，传感器装置可以被设计为压电元件薄片，其在两侧具有彼此相对的电极。电极的分片的有益之处在于，不仅工具的轴向(沿着工具的轴线)振动分量而且弯曲或倾斜振动部分(其可以发生在工具的横向载荷的情况中)都可以被检测到。有益之处在于，传感器信号包含机械振动更精确的信息。

优选地，传感器装置具有一用于超声换能器的电绝缘的绝缘元件，以及设备具有一功率传递设备，用于将功率传递给工具夹以供电给超声换能器，其中，功率传递设备与发射元件和接收元件电绝缘。

由于在工具夹中的传感器装置和传感器信号路径从超声振动驱动器及其供电中电气分离，工具振动被完全独立于工具振动产生而被检测，其阻止了传感器信号的误传。

优选地，传感器装置相对于超声换能器被布置在工具夹中，使得通过超声换能器产生的工具的超声振动和传感器装置检测的工具的超声振动基本上发生在相同的方向中。

有益之处在于，没有测量与工具的超声波振动不一致的振动系统的固有频率模式(例如工具的弯曲振动)，而仅仅是相关的振动形式被传感器元件检测，这对于加工操作是有利的。传感器元件和超声换能器可以例如沿工具轴线被连续布置在工具夹中以产生和/或检测轴向振动。

优选地，超声换能器具有由多个第一压电元件制成的层状结构，以及传感器装置具有由第二压电元件和多个绝缘元件制成的层状结构，其中超声换能器和传感器装置彼此机械耦合。

因此，有益之处在于，第二压电元件被布置在超声换能器的一端，因为此处被测量的振幅处于最大值。例如，六个第一压电元件和压电传感器元件可以沿工具轴线连续布置。因此，容纳在工具夹中的超声换能器和传感器元件可以节省空间。因此，第一压电元件的数量增加一倍，可以将两倍的力施加到工具上。换句话说，与两个第一压电元件相比，三倍的力可以被传递到具有六个第一压电元件的工具。

优选地，连接到传感器装置的多个发射元件沿工具夹的周向布置。

例如，四个发射元件可以沿着工具夹的周向以间隔90°的距离被布置。有益之处在于，当传感器信号从工具夹传递到机床侧部件时，特别是当工具夹旋转时，信号损失保持在最小值。

优选地，发射元件和接收元件被配置为将传感器信号从发射元件感应地传递到接收元件。

这种非接触传递形式的有益之处在于不必在工具夹中或电源适配器中提供附加电路或供电以将传感器信号导出工具夹。

优选地，发射元件和接收元件形成一第一变压器，其中发射元件具有第一变压器的第一铁氧体磁芯和初级绕组，且接收元件具有第一变压器的第二铁氧体磁芯和次级绕组，以及功率传递设备被设计为第二变压器，具有第二变压器的第一绕组和第二变压器的第二绕组，其中第一变压器和第二变压器被布置为将传感器信号沿相对于用于从第二变压器的第一绕组至第二变压器的第二绕组供电给超声换能器的功率传输方向大致垂直的方向从第一变压器的初级绕组传递给第一变压器的次级绕组。

有益之处在于，两个变压器的各自的磁场彼此垂直对齐，使得供电和信号传递仅在较小程度上相互影响。

或者，发射元件和接收元件被配置为将传感器信号从发射元件光学地传递给接收元件。

优选地，发射元件被布置在工具夹的外侧上的钻孔中。

因此，工具夹中已有的钻孔，例如用于接纳芯片以存储数据，还可以用于接纳发射元件。

优选地，设备具有一用于补偿在发生器和工具夹之间流动的无功功率的补偿电路。

补偿电路可以设计为并联电路，串联电路或来自于一个或多个电容和/或一个或多个电感的组合电路。例如，补偿电路可以设计为并联于第一变压器转换的电容。有益之处在于，可以减少无功功率对系统的加热。设备还可以具有用于调整在发生器和工具夹之间流动的无功功率的补偿的继电器。有益之处在于，补偿电路的电容和/或电感值可以很容易地以这种方式被改变。

根据本发明，一种用于加工工件的机床包括根据本发明的设备和外壳，其容纳包括第二变压器的第一绕组和第二变压器的第一罐形磁芯的功率发射设备的固定部件以及接收元件。

因此，传感器信号可以被传递给机床工具的传感器信号评估的固定部。

根据本发明的方法，其用于测量用于工件的超声加工的工具的超声振动参数，包括步骤：将工具放置在超声振动的一工具夹中；通过工具夹中的一传感器装置基于工具的超声振动产生一传感器信号；将传感器信号在工具夹中从传感器装置发送到一连接到传感器装置的发射元件；将传感器信号从发射元件发射到一与发射元件间隔的接收元件；将传感器信号从接收元件发送到一传感器信号评估设备；利用传感器信号评估设备评估传感器信号以确定工具的超声振动参数。

因此，电子传感器信号被产生，其允许给机械振动一个直接的结论。传感器信号可以在加工的过程中在一个或多个点处及时或一段时间内产生。因此，超声振动参数可以被不断地更新，并且振动的变化可以被连续检测。

优选地，传感器信号是工具的超声振动引起的电压。

有益之处在于，机械振动参数可以从这种传感器信号被容易地确定。

优选地，当传感器信号被评估时，工具的超声振动的频率由传感器信号的频率确定，和/或工具的超声振动的振幅由传感器信号的振幅确定。

因此，振动系统中的共振频率变化和/或振幅的减小可以容易地从传感器信号中被确定。因此，可以根据发射的频率和当前的共振频率的比较来调节振动系统的共振，只要这对于加工操作是有利。

附图说明

图1示出了根据本发明的设备的一个实施例的工具夹的截面视图。

图2示出了根据本发明的设备的一个实施例的工具夹。

图3示出了根据本发明的设备的一个实施例的压电传感器元件的截面视图。

图4A示出了根据本发明的设备的一个实施例的电极。

图4B示出了根据本发明的设备的另一个实施例的电极。

图5A示出了在加工过程中的根据本发明的设备的一个实施例。

图5B示出了在加工过程中的根据本发明的设备的一个实施例。

图6示出了根据本发明的机床的部分，该机床具有根据本发明的设备的一个实施例。

图7示出了根据本发明的设备的另一个实施例。

具体实施方式

本发明通过下面的实施例和示例性的附图来详细描述和说明。

图1示出了根据本发明的的设备的工具夹10。工具支撑部11被布置在工具夹10的一端，用于接纳工具90(未示出)。工具夹10以叠置的方式容纳多个，例如六个，穿孔的盘状第一压电元件21，第一压电元件21通过传动部12被连接到工具支撑部11，并组成用于将电压转换成机械振动的超声换能器20。第一压电元件21的机械振动通过传动部12被传递给工具90。第一压电元件21可以被设计为在它们之间安装有电极的压电陶瓷盘。能量通过变压器(第二变压器)被提供给超声换能器20，所述变压器在机床侧包括第一罐形磁芯31和第一绕组32(未示出)，在工具侧的第二罐形磁芯33和第二绕组34，所述第二罐形磁芯33和第二绕组34在所述工具夹10的外侧被布置成环形元件。

穿孔的盘状压电传感器元件作为传感器构件40被布置在由第一压电元件21构成的叠组远离工具支撑部11的一侧，其被机械耦合于第一压电元件21，并通过绝缘元件43与第一压电元件21绝缘，所述绝缘元件43可以由穿孔陶瓷盘构成。压电传感器元件40通过另一个绝缘元件43与附接元件13(例如附接螺母)绝缘。附接元件13用来将压电传感器元件40附接到超声换能器20以及用于第一压电元件21(由于它们是动态加载的)的预压。压电传感器元件40在图3中更详细地解释。第一压电元件21和压电传感器元件40具有相同的定向，一方面致使在相同方向的振动的产生和检测成为可能，另一方面导致元件在工具夹10内的布置节省空间。压电传感器元件40将由工具90、传动部12、超声换能器20和压电传感器元件40组成的振动系统的机械振动转换成传感器信号S2，传感器信号S2作为电压通过电线连接50从压电传感器元件40穿过工具夹10被传递到工具夹外侧的发射元件60。传感器信号S2从发射元件60以非接触的方式被传递给机床侧的接收元件80(未示出)。发射元件60是另一个变压器(第一变压器)的部分，并且包括第一铁氧体磁芯61和初级绕组62；接收元件80也是第一变压器的部分，并且包括第二铁氧体磁芯81和次级绕组82。从而，传感器信号S2可以从工具夹10感应地传递给在机床侧的传感器信号评估设备110(未示出)。可选择地，光传输也是可以的，其中发射元件60被设计为发光二极管，以及接收元件80被设计为光电二极管。发射元件60的尺寸和定位可以被设定以适于根据DIN69893标准的用于工具数据的数据芯片的钻孔70。功率传递设备30和由发射元件60和接收元件80组成的信号传递设备在图6中更详细的解释。工具夹10可以关于机床工具(未示出)的固定部旋转。

图2从侧面示出了工具夹10。钻孔70设置在工具夹10的外侧，发射元件60布置在钻孔70中。在图片的下部，示出了功率传递设备30的罐形磁芯33(第二罐形磁芯)，其供电给工具夹10中的超声换能器20。在该表示中，工具90(未示出)可以在工具支撑部11(未示出)中朝下被接收。

图3示出了压电传感器元件40的设计的截面视图。压电传感器元件40包括由单片元件41，所述单片元件由压电材料(例如压电陶瓷材料)制成，其具有圆形中心孔的圆形盘的形状。电极42被安装在单片元件41的两侧，使得电压通过机械振动引起的电场产生在电极42上。电极42既可以制成单片(如具有圆形中心孔的圆形盘，类似于压电材料制成的单片元件41，但比该元件更薄，见图4A)，也可以制成盘分片42a(例如，四等分盘，见图4B)。振动系统的轴向振动分量可以通过单片电极盘42沿着工具轴线被检测；电极分片42a的有益之处在于，其可以在两个轴上检测系统的振动部分。这通过图5A和5B更详细地解释。此外，工具90的扭转振动也可以通过多个电极分片42a和适当偏振的压电陶瓷材料作为单片元件41被检测。绝缘元件43，其每一个也可以制成具有中心孔的圆形盘并可以由陶瓷材料组成，其分别与其他电极表面邻接，所述其他电极表面不与由压电材料制成的单片元件邻接。压电传感器元件40通过绝缘元件43与相邻的超声换能器20以及工具夹10的其他部件电绝缘，特别地，与附接元件13电绝缘，使得由压电传感器元件40产生的传感器信号不被干扰并仅仅通过电线连接50传递。

图5A和5B示出了振动系统的不同的振动形状。在图5A中，工具夹10中的工具90沿着轴向(即沿着工具轴线的方向)上下振动，如垂直箭头所示。图5B也示出了工具90的轴向振动，不过，叠加了一与之垂直的方向上的振动。所叠加的振动可以通过例如在加工过程中的横向压缩载荷(其弯曲工具90的工具)触发。如图4A所示的单片电极42足以检测沿轴向的振动部分。如果其他方向上的弯曲振动部分也要被检测到，则如图4B所示的分片的电极42a则是必要的，因为在那种情况下，电极分片42a可以在由压电材料制成的单片元件41的表面以不同的方向振动。

图6示出了能量传递设备30的一个布置的截面视图，能量传递设备30将用于超声换能器20的功率传递到工具夹10，发射元件60和接收元件80的布置用于传递来自于工具夹10的传感器信号。

能量传递设备30被设计成一变压器(第二变压器)，其具有第一罐形磁芯31，第一绕组32，第二罐形磁芯33和第二绕组34，其中罐形磁芯31和33的开口相对，并且绕组32和34被分别布置在罐形磁芯31和33中。第二罐形磁芯33在此成环形地被布置在工具夹外围；第一罐形磁芯31沿轴向方向关于第二罐形磁芯以间隔的方式被定位在机床侧外壳100中，并且围绕工具夹10被布置为环形段或完整的环。因此，功率沿着轴向方向(在图6中，从上到下)从第一绕组32感应地传递到第二绕组34。

接收元件80也位于外壳100中。发射元件60与接收元件80相对且以一距离间隔地被布置在工具夹10上的钻孔70中。因此，传感器信号沿径向方向(在图6中，从左向右)从发射元件60以非接触的方式被传递给接收元件80。也可以将多个发射元件60周向布置在工具夹10上以减少，当传感器信号被传递时，工具夹10旋转过程中的信号损失。类似地，多个接收元件80可以被布置为与发射元件60或多个发射元件60相对。

在工具夹10旋转的过程中，功率传递设备30的第二罐形磁芯33和第二绕组34以及发射元件60与工具夹10一起旋转，而具有功率传递设备30的第一罐形磁芯31和第一绕组32以及接收元件80的外壳100是安装在例如工具主轴(未示出)上并且不旋转。

图7示出了具有示例性补偿电路的上述组件的电路图。其示出了在工具夹10中压电驱动，在左侧具有第一绕组32在右侧具有第二绕组34的第二变压器31-34和用于压电驱动的超声发生器120的可替代电路图。电容180并联于变压器31-34在机床侧切换，电容值可以通过继电器190(未示出)进行改变。

基于电压和电流之间的相移，无功功率在发生器120和工具夹10之间往复流动，并且不能进行任何机械做功，只是对系统进行加热。无功功率可以利用电容180补偿。然而，由于所补偿的电阻抗也具有频率响应，所以补偿在工作频率f1的变化小时仅通过具有足够精度的电容180的恒定值运行。随着共振频率f2相对工作频率f1的大变化和/或大偏差时，电容180的值通过继电器190相应地转换。

补偿电路可以设计为并联电路，串联电路或电容和/或电感的组合电路，并可以通过继电器190转换。

本发明不局限于上述实施例，而是上述实施例的各个方面和/或各个特征可以相互组合以提供本发明的进一步的实施例。

附图标记列表

10 工具夹

11 工具支撑部

12 传动部

13 附接元件

20 超声换能器

21 第一压电元件

30 功率传递设备

31 第一罐形磁芯

32 第二变压器的第一绕组

33 第二罐形磁芯

34 第二变压器的第二绕组

40 作为传感器装置的压电传感器元件

41 由压电材料制成的单片元件

42 电极

42a 电极片

43 绝缘元件

50 电线连接

60 发射元件

61 第一铁氧体磁芯

62 第一变压器的初级绕组

70 钻孔

80 接收元件

81 第二铁氧体磁芯

82 第一变压器的次级绕组

90 工具

100 外壳

110 传感器信号评估设备

180 电容

190 继电器

Claims (17)

1.一种设备，用于产生用于工件的超声加工的工具(90)的超声振动并用于测量所述工具(90)的所述超声振动的超声振动参数，其包括：

一用于接收所述工具(90)的工具夹(10)，

一在所述工具夹(10)中的超声换能器(20)，用于在所述工具(90)中产生所述超声振动，

一在所述工具夹(10)中的传感器装置(40)，用于根据所述工具(90)的所述超声振动产生传感器信号，以及

一用于分析所述传感器信号的传感器信号评估设备(110)。

2.根据权利要求1所述的设备，其中

所述传感器装置(40)被设计为压电传感器元件，以及

所述传感器信号为由所述工具(90)的所述超声振动产生的电压。

3.根据上述权利要求中的任意一项所述的设备，其中

所述工具夹(10)可旋转，以及

所述设备具有一在所述工具夹(10)中的连接到所述传感器装置(40)的发射元件(60)，和一与所述发射元件60间隔开的接收元件(80)，用于所述传感器信号从所述发射元件(60)至所述接收元件(80)的所述非接触传递。

4.根据上述权利要求中的任意一项所述的设备，其中

所述传感器装置(40)具有一由压电材料制成的单片元件(41)和多个电极分片(42a)，以用于检测所述工具(90)在轴向方向上的超声振动部分和所述工具(90)的超声振动的弯曲振动部分。

5.根据上述权利要求中的任意一项所述的设备，其中

所述传感器装置(40)具有一用于所述超声换能器(20)的电绝缘的绝缘元件(43)，以及

所述设备具有一功率传递设备(30)，用于将功率传递给所述工具夹(10)以供电给所述超声换能器(20)，其中，所述功率传递设备(30)与所述发射元件(60)和所述接收元件(80)电绝缘。

6.根据上述权利要求中的任意一项所述的设备，其中

所述传感器装置(40)相对于所述超声换能器(20)被布置在所述工具夹(10)中，使得通过所述超声换能器(20)产生的所述工具(90)的所述超声振动和所述传感器装置(40)检测的所述工具(90)的所述超声振动基本上发生在相同的方向中。

7.根据权利要求5至6中的任意一项所述的设备，其中

所述超声换能器(20)具有由多个第一压电元件(21)制成的层状结构，以及

所述传感器装置(40)具有由第二压电元件(41,42；41a，42b)和多个绝缘元件(43)制成的层状结构，其中

所述超声换能器(20)和所述传感器装置(40)彼此机械耦合。

8.根据上述权利要求中的任意一项所述的设备，其中

连接到所述传感器装置(40)的多个发射元件(60)沿所述工具夹(10)的周向布置。

9.根据权利要求3至8中的任意一项所述的设备，其中

所述发射元件(60)和所述接收元件(80)被配置为将所述传感器信号从所述发射元件(60)感应地传递到所述接收元件(80)。

10.根据权利要求3至9中的任意一项所述的设备，其中

所述发射元件(60)和所述接收元件(80)形成一第一变压器(61,62,81,82)，其中

所述发射元件(60)具有所述第一变压器(61,62,81,82)的第一铁氧体磁芯(61)和初级绕组(62)，且所述接收元件(80)具有所述第一变压器(61,62,81,82)的第二铁氧体磁芯(81)和次级绕组(82)，以及

所述功率传递设备(30)被设计为第二变压器(31-34)，其具有所述第二变压器(31-34)的第一绕组(32)和所述第二变压器(31-34)的第二绕组(34)，其中

所述第一变压器(61,62,81,82)和所述第二变压器(31-34)被布置为将所述传感器信号沿相对于用于从所述第二变压器(31-34)的所述第一绕组(32)至所述第二变压器(31-34)的所述第二绕组(34)供电给所述超声换能器(20)的功率传输方向大致垂直的方向从所述第一变压器(61,62,81,82)的所述初级绕组(62)传递给所述第一变压器(61,62,81,82)的所述次级绕组(82)。

11.根据权利要求3至8中的任意一项所述的设备，其中

所述发射元件(60)和所述接收元件(80)被配置为将所述传感器信号从所述发射元件(60)光学地传递给所述接收元件(80)。

12.根据权利要求3至11中的任意一项所述的设备，其中

所述发射元件(60)被布置在所述工具夹(10)的外侧上的钻孔(70)中。

13.根据权利要求10至12中的任意一项所述的设备，包括：

一用于补偿在发生器(120)和所述工具夹(10)之间流动的无功功率的补偿电路。

14.一种用于加工工件的机床，包括：

根据权利要求3至13中的任意一项所述的设备，以及

一外壳(100)，其容纳包括所述第二变压器(31-34)的所述第一绕组(32)和所述第二变压器(31-34)的所述第一罐形磁芯(31)的所述功率发射设备(30)的固定部件；以及所述接收元件(80)。

15.一种用于测量用于工件的超声加工的工具(90)的超声振动参数的方法，包括以下步骤：

将工具(90)放置在超声振动的一工具夹(10)中；

通过所述工具夹(10)中的一传感器装置(40)基于所述工具(90)的所述超声振动产生一传感器信号；

将所述传感器信号在所述工具夹(10)中从所述传感器装置(40)发送到一连接到所述传感器装置(40)的发射元件(60)；

将所述传感器信号从所述发射元件(60)发射到一与所述发射元件(60)间隔的接收元件(80)；

将所述传感器信号从所述接收元件(80)发送到一传感器信号评估设备(110)；

利用所述传感器信号评估设备(110)评估所述传感器信号以确定所述工具(90)的所述超声振动参数。

16.根据权利要求15所述的方法，其中

所述传感器信号是由所述工具(90)的所述超声振动引起的电压。

17.根据权利要求15至16中的任意一项所述的方法，其中

在所述传感器信号的所述评估中，所述工具(90)的所述超声振动的频率由所述传感器信号的频率确定，和/或所述工具(90)的所述超声振动的振幅由所述传感器信号的振幅确定。