CN107848090B - 具有工具夹紧装置的机床单元 - Google Patents

Abstract

公开了一种电动机驱动的机床单元，如多轴旋转头或电动机主轴，机床单元具有定子单元和能够至少围绕旋转轴线旋转的转子单元，其中，转子单元包括至少一个具有工具夹紧装置的工具接收单元，工具夹紧装置在旋转轴线的纵向方向上可调整并且可以向工具夹紧装置施加夹紧力，以用于固定并夹紧可拆卸式固定的工具，其中，满足了更高的要求，特别是关于加工精度和/或加工的安全性。这根据本发明得以实现，主要在于：设置有至少两个夹紧力传感器(4)以用于检测工具夹紧装置(1)的夹紧，特别是检测在固定和夹紧过程中产生的夹紧力(F)。

Description

具有工具夹紧装置的机床单元

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有工具夹紧装置的机床单元，以及涉及一种根据权利要求12的前序部分的方法。

现有技术

在机床的情况中，存在各种各样的分别通过标准接口连接到机床上的可替换的装置或工具。这些在此主要是通过可释放的锥形连接件分别连接到机床心轴或电动机主轴的工具，并且在这些工具中所谓的套爪卡盘通过轴向移动来分别打开或关闭，以使得用于可靠地固定该工具所需的轴向力可以分别传输到工具上或者稍后再次释放。所谓的套爪卡盘或其夹紧元件分别借助其轴向调节而分别推靠在棘爪/环或心轴上，并且因此其被夹紧或形成关于夹紧力的反向轴承以夹紧工具。

套爪卡盘的功能要求尽可能最高的精度，也就是说，各个夹紧段必须非常精确地制造并可选地也是精加工。套爪卡盘通常具有围绕旋转轴线径向设置的六个夹紧段。

用于机床的这种类型的夹紧系统例如从DE 196 36 701A1或DE 35 29 181A1中是已知的。

在操作中，由于机床中“粗糙的”且“脏的”条件，容易出现小的刨花或磨损颗粒等分别容纳在夹紧系统中的冷却剂中或容纳在各个夹紧段和轴之间，导致相应夹紧元件的位置改变。这会造成工具在理想位置或标称位置方面的误差并因此导致工件加工方面的误差。然而，这些潜在的几微米的误差在如今通常不再可以容忍并会导致报废，从而造成经济损失。

在一些情况下，在操作过程中，夹紧系统或各个夹紧段分别也可能出现故障和/或障碍，也就是说，在使用夹紧工具进行减断加工过程中，所述故障和/或障碍另外也会在工件加工中导致误差。但是，这些误差在如今也是不再容忍的并会导致报废，从而造成经济损失。在夹紧段断裂的情况下，碎片甚至可以被甩出，潜在地造成对机床的严重损坏，并且甚至分别会对人员带来重大风险或导致人身伤害。

而且，从DE 196 30 205 A1中已经知晓了一种机床，其中，通过独立于机器的坐标系提高了加工精度。将在构造和成本方面非常复杂的光学测量系统安装于加工拖板上，通过尤其是被引导至固定安装的接收器上的光束以及各种评估部件，所述光学测量系统旨在对由过程力引起的方向动态变形等方面的误差进行检测并尽可能地校正。此外，这种复杂的光学测量系统仅仅对于特定机床(特别是具有主拖板和横向拖板的机床)是适用的。

本发明的目的和优点

本发明的目的在于分别提出一种具有工具夹紧装置的机床单元以及方法，其中，特别是在加工精度和/或加工可靠性方面，满足高的要求而不存在任何相对较高的复杂度。

分别从具有工具夹紧装置的机床单元和在开始所提到类型的方法出发，这个目的分别通过权利要求1和权利要求12的特征得以实现。由于在从属权利要求中列出了一些措施，本发明的有利实施例和改进是可能的。

因此，根据本发明的机床单元的特征在于，设置了至少两个夹紧力传感器，以用于检测工具夹紧装置的夹紧，特别是检测在固定和夹紧时产生的夹紧力的夹紧；所述至少两个夹紧力传感器构造为接近传感器，以用于检测转子单元和定子单元之间的间距，特别是用于测量转子单元至少一部分的变形上的夹紧力，该转子单元围绕旋转轴线对称地运转并且转子单元至少一部分的变形由夹紧力的作用而产生，其中，至少两个夹紧力传感器构造为变形传感器，以用于检测转子单元的至少一部分的由夹紧力产生的变形，其中，所述至少两个夹紧力传感器围绕旋转轴线设置在相互不同的角位置，和/或围绕旋转轴线对称地设置，以用于在机床的加工过程中确定旋转轴线的位置和/或对准。

因此，根据本发明，通过改变转子单元和定子单元之间的间距来实现有效夹紧力的间接检测以及转子单元的确切的实际位置。与DE 196 30 205A1相反，在这里没有使用独立于机床的、外部的、复杂的光学测量系统，而是机床单元(例如电动机主轴或转台)包括两个有利的夹紧力传感器，这两个夹紧力传感器尤其在构造和成本方面是明显地比较不复杂，且允许在工件加工和/或转子单元旋转之前/之后以及期间直接在转子单元上/内进行根据本发明的检测。

具体地，本发明以创新的方式使用了这样的概念：所有操作模式或操作阶段中的加工过程精度分别不是不可避免地分别通过转子单元的旋转轴线的标称位置或静止位置以及通过加工工具(例如铣刀、钻头等)由此产生在工件上的加工点/位置而确定，而是通过旋转轴线的实际位置或旋转轴线的位置/对准的变化而确定，也就是说，分别通过比较当前/真实单独运转时刻的标称值和实际值来确定或通过实际操作条件来确定。这意味着，分别在不同转数、进料速率、工件材料性能/阻力、工具磨损度、冷却/润滑条件、热膨胀、套爪卡盘或夹紧元件的障碍或损坏的加工过程中，或者通常在工具夹紧系统上的任意磨损或对工具夹紧系统的任何改变(如对弹簧挡圈、拉杆等或在弹簧挡圈上、拉杆上)、工具的固定/夹紧过程中的污染等的加工过程中，实际操作或者旋转轴线的实际位置/对准分别通过本发明或至少两个夹紧力传感器来确定，并且可以以有利的方式使用以用于在几乎所有各个运转情况下提高加工精度，例如在工具和工件接触之前和/或期间。

所谓的弹簧挡圈组件的夹紧力的逐渐损失会出现相对长的时间周期，特别地为数月/数年，在这里甚至可以通过根据本发明的两个传感器检测到该夹紧力的损失，并且该夹紧力的损失尤其分别用于发信号通知维护工作或更换。在这种情况下，所有套爪卡盘元件中的大部分统一的损失以及与之相关的转子单元或工具容纳单元的变形变得可以检测到，并且可以在加工之前将这个实际情况与标称情况比较，也就是说，如论存在或低于套爪卡盘的每个夹紧元件的最小夹紧力或最小变形。例如，在此如果分别建立了根据本发明的过小变形或过大间距，则例如这可以以有利的方式进行信号通知，并且可以参考需要检查/维护/维修夹紧系统。

对于夹紧系统的这些内部的逐渐变化/劣化会在相对长的时间变得有效，该变化/劣化不能由根据DE 196 30 205A1的独立于机器的坐标系进行识别，并且这种独立于机器的坐标系因此也不能进行任何的补偿。

相反，根据本发明，在工件的加工过程中，不仅可以检测到加工程序之前的工具的有序卡紧，而且可以检测到整个夹紧系统内(如对于套爪卡盘的夹紧元件或套爪卡盘的夹紧元件上)的缺陷或者任何破坏或磨损，并且可选地分别通过调节或重新调整(特别对进料路径等调节或重新调整)进行补偿，否则加工可能会中断或终止。

同样，分别由进料、工具的旋转或由加工产生并且作用在夹紧系统或转子单元/工具容纳单元上的力可以由两个夹紧力传感器检测到，并且分别用于机器程序的有利的调节或控制、信号通知和/或重新调整/调节。例如，如果由于相对高的进料速率，相对高的力分别作用在转子单元/工具容纳单元上，可以分别相对于静止/标称位置或对准对转子单元的旋转轴线的实际位置/实际对准进行修改，其中，尤其分别是转子单元或工具容纳单元变形，导致转子单元和定子单元之间间距的根据本发明可检测到的变化。

由于根据本发明的两个夹紧力传感器有利的角定位，不仅旋转轴线的位置，而且分别作用在转子单元或工具容纳单元上的实际力/应力的值以及有利地还有位置/对准可以被检测/确定，和/或可以在运转/加工过程之前或期间得出与之相关的结论。

因此，将夹紧力传感器分别构造为以非接触的方式操作的传感器，或者构造为接近传感器，以用于检测转子单元和定子单元之间的间距。由夹紧所引起的材料变形可以尤其以有利的方式进行检测，因为转子单元和定子单元之间的气隙或间距由所述材料变形而改变，即减小或扩大。根据本发明，这种间距的改变可以分别用于间接地检测工具夹紧装置的正确/有序的夹紧或者工具的夹紧。因而有效地防止了相应(接触的或摩擦的)元件的磨耗或磨损，使其具有长的使用寿命。

优选地设置了有利的电子控制单元和/或电气控制单元，其特别地具有根据本发明的变形/间距/间距的改变的/之间的的存储值/相关性和可选地由此引起的加工力/有效力等的存储值/相关性。

原则上，借助于根据本发明的夹紧的检测，可以分别实现工具(特别地，为或者甚至为每个夹紧元件或夹紧段，例如构造为工具夹紧装置的套爪卡盘)的正确或有序的夹紧或固定。例如，如果分别在运转或加工之前和/或过程中，所检测到的工具的实际夹紧或实际固定分别从工具的(预定的/理想的/正确的)标称夹紧或标称固定偏离，则可以通过例如有利的控制单元生成信号，和/或进行/生成加工的停止。

根据本发明，可以满足通常关键性地较高的要求，特别是在加工精度和/或加工可靠性方面的要求。

根据本发明，夹紧力传感器构造为变形传感器，以用于检测转子单元的至少一部分和/或工具容纳单元的由夹紧力产生的变形。工具夹紧装置或套爪卡盘在力的作用下分别进行轴向移动。这个夹紧力产生显著的材料应力，该材料应力特别地出现在每个夹紧段上并因此也出现在夹紧段的每个棘爪上，或者以相对点状的方式分别出现在转子单元或心轴上。由于所述显著的材料应力，可以产生材料变形，该材料变形通过根据本发明的夹紧力传感器进行检测并且例如可以通过有利的电子控制单元分别进一步利用或处理。

根据本发明，分别通过工具的夹紧或通过工具夹紧装置/套爪卡盘的启动而产生(非常小的)材料变形，所述变形特别地为几微米，根据本发明工具的夹紧通过所述变形来进行检测，并有利地分别被进一步使用或评价，并且优选地能够调整/控制加工，特别是分别在运转或减材加工过程中。由此可以实现用于监测加工过程的完全新颖的可能性，并且因此可以实现加工中的关键性地较高的精度和可靠性。

当从旋转轴线的圆周方向观察时，工具夹紧装置有利地分别构造为对称的或旋转对称的。分别在复杂且准确的测试或计算中已经证明，例如在使用如具有在圆周方向上(对称)设置的六个夹紧段的所谓的套爪卡盘的情况下，通过工具的夹紧分别产生了轴/心轴或棘爪元件和/或棘爪环元件的分别非常小但对称的或旋转对称的材料变形。

特别是在工具有利地具有空心轴锥(HSC)的情况下，材料变形(在工具以正确/有序的方式夹紧的情况下)以有利的方式有利地表示本发明文中的标称状态，该标称状态可以通过根据本发明的两个夹紧力传感器检测或监控。这种标称状态的每个(即使很小)偏移或多个偏移或者转子单元或工具容纳单元的部分的变形的每个(即使很小)偏移或多个偏移分别都可以被检测到，该变形围绕旋转轴线对称地构造/存在。在静止状态以及在运转或加工过程中，这些主要指标表示本发明文中的实际状态。可以以有利的方式(特别是通过电子控制单元和/或电气控制单元)对这种当前实际状态或标称变形的变化进行评估/评价。只要在实际状态中建立了旋转轴线的位置/对准的变化，则可以可选地启动/进行补偿措施或者进料路径、进料方向、转数等的重新调整或校正。这提高了加工过程的精度，或者将加工工件的尺寸精度提高到决定性的程度。

至少两个相邻的夹紧力传感器优选地具有90°的相互角位置，和/或旋转轴线设置在至少两个夹紧力传感器的至少两个检测区域中。由此，旋转轴线的位置或倾斜分别可以以有利的方式进行确定/检测。

当在旋转轴线的方向上观察时，夹紧力传感器优选地设置在工具夹紧装置/套爪卡盘/夹紧段的旁边，或者设置成以与工具夹紧装置/套爪卡盘/夹紧段的高度齐平，或者设置在工具夹紧装置/套爪卡盘/夹紧段的区域中，和/或，设置在工具容纳单元的旁边或者设置成以与工具容纳单元齐平或设置在工具容纳单元的区域中，并且特别地当在径向方向上观察时，夹紧力传感器优选地设置在工具夹紧装置/套爪卡盘/夹紧段和/或工具容纳单元以外，或者设置在比所述工具夹紧装置/套爪卡盘/夹紧段和/或工具容纳单元的更大的半径上。反向轴承/棘爪或心轴或工具容纳单元的材料变形由此分别可以以有利的方式进行检测。

例如，夹紧力传感器设置在转子单元上和/或转子单元里面，并且夹紧力传感器包括用于传输测量数据的传输单元。夹紧力传感器在这里可以分别直接或即时地检测工具夹紧装置/套爪卡盘/夹紧段和/或工具容纳单元的变形，或者检测反向轴承/棘爪(夹紧元件)的变形，或者检测心轴的变形。有利的传输单元能够将传感器信号或测量数据传输到定子单元，并且由此以有利的方式传输到有利的控制单元，以用于调整/控制机床和/或机床组件/电动机主轴。

例如，传输单元可以实施为旋转馈通件。传输单元优选地构造为发送单元/接收单元，或者构造为射频单元，以用于以无触点或无线的方式分别传输所测量的数据/传感器信号。

传输单元有利地构造为电气数据传输单元和/或电力传输单元，以用于在定子单元和转子单元之间传输电力。电力传输单元优选地具有至少两个可操作地连接的线圈。由此可以将测量数据或传感器信号和/或相应的电力脉冲/信号从机床组件的旋转部分传输至机床组件的静止部分。

例如，可选的第三夹紧力传感器可以构造为应变仪或电容传感器。在这里，传感器的至少一个部分(也就是应变仪或电容器的侧部/面部)设置在转子单元上/转子单元处，并且可以以有利的方式(共同)产生传感器信号并通过传输单元传输到定子单元。

在本发明的一个优选变形中，夹紧力传感器设置在定子单元上和/或设置在定子单元内。由此，用于分别将传感器信号或测量数据从旋转的转子单元传输到静止的定子单元的传输单元可以省去。这降低了构造投入和经济投入。

例如，至少一个夹紧力传感器/多个夹紧力传感器构造为雷达传感器或基于电磁波的定位传感器。在本发明的有利实施例中，夹紧力传感器中的至少一个构造为感应传感器和/或光学传感器和/或磁传感器/霍尔传感器和/或超声波传感器。根据本发明，相应的传感器可以像市场上已有的那样获得并已经得到证实的传感器，并且可以分别使用或应用。这提高了检测的经济性和可靠性。

例如，夹紧力传感器中的至少一个构造为轴向传感器，该轴向传感器具有沿着纵向方向对准的至少一个检测区域，所述夹紧力传感器优选地构造为接近传感器，以用于检测转子单元和定子单元之间的轴向方向上的间距。在复杂测试中已经证明，工具夹紧装置或套爪卡盘的夹紧或轴向启动分别产生了反向轴承/棘爪或心轴的(微小的)轴向变形。这种反向轴承/棘爪或心轴的由夹紧力产生的轴向对准的压缩可以通过有利的轴向传感器得到检测。根据轴向传感器的布置/构造，待检测的间距/气隙在这里可以增大或减小。

在本发明的一个特别的改进中，转子单元为在径向方向上对准的突起和/或具有在径向方向上对准的臂部，并且将轴向传感器对准以使得突起和/或臂部位于轴向传感器的检测区域中，以便检测转子单元在轴向方向上的位移和/或测量旋转轴线的任意倾斜。

优选地分别设置有分别至少部分地或大致地径向对准的腹板或测量臂。腹板或测量臂例如分别构造为前面提及的突起和/或臂部。由于突起和/或腹板或测量臂的有利长度，可以以有利的方式分别实现传感器系统的灵敏度的增大或提高。由于转子单元或工具容纳单元的径向变形，可以分别对突起和/或腹板或测量臂相对于旋转轴线进行角度重新调整或对准校正，特别是径向的或90°对准的校正，分别直到从其偏离或相对于旋转轴线的对准为锐角，以使得偏转或者最初的径向变形的扩大或倍增例如分别通过突起和/或腹板或测量臂的定位/位置的有利的检测来实现，该有利的检测通过突起和/或腹板或测量臂的端部区域或端部上的夹紧力传感器或间距传感器来进行。由此可以分别提高或改善根据本发明的传感器系统的测量灵敏度。

在本发明的一个特别的改进中，夹紧力传感器构造为具有至少一个检测区域的径向传感器，将所述至少一个检测区域对准以垂直于旋转轴线的纵向方向。分别由夹紧或夹紧力产生的工具夹紧装置或套爪卡盘的反向轴承/棘爪和/或心轴的轴向变形因此可以由有利的径向传感器以有利的方式进行检测。特别地，作为无触点和/或非接触式径向传感器的夹紧力传感器的布置和/或构造也分别确保了对变形的特别有利的检测，并且确保了有利的传感器信号或测试数据的产生和可选的转送。转子单元和定子单元之间的待检测的间距/气隙的大小将有利地减小。为此，具有至少一个测量线圈的感应传感器、具有磁性或磁化材料/元件的磁性传感器，和/或具有光发送器和/或光接收器和/或光反射器(例如转子单元/工具夹紧装置/心轴的变形部分/表面)的光学传感器是特别有利的。例如，可以使用可见光、激光、UV或IR光和/或光干涉仪等，以便校正待检测的间距。

通常，在工具夹紧装置或夹紧元件的障碍和/或破损和/或污染或不利的改变的情况下，借助于根据本发明的夹紧力传感器，一个单个的传感器可能就已经是有利的了。例如，在工具的加工或减材加工过程中，即在旋转操作中或者转子单元/心轴/电动机主轴旋转的情况下，在套爪卡盘的(六个)夹紧元件的其中一个折断的情况下，根据本发明的这一个传感器可以已经检测该改变/障碍。毕竟，由于在这一个夹紧段的位置处根据本发明的变形改变/减少或缺少，该情况最迟在轴/转子单元的一个完整旋转处/之后变得可检测。

同样，例如，甚至分别在工具进行加工活减材加工之前，通过根据本发明的单个夹紧力传感器就可以分别检测套爪卡盘或工具夹紧装置的优选六个夹紧段/元件的其中一个的已有的污染。毕竟，例如，当启动或最迟在转子单元/心轴完全旋转时，已经存在或填塞在夹紧元件/段和心轴/反向夹持器/棘爪之间的刨花或污染颗粒可以导致变形的可检测到的改变，特别地会在这个特定位置导致相对较大或较强的材料变形。根据本发明，可以检测该情况并进一步处理/使用，例如分别用于控制或调整，和/或用于使转子单元/心轴/电动机主轴减速/停止。

通常，检测到的变形的变化的有利信号通知(即尤其是所检测的实际变形相对于标称变形的(预期的)偏离)对于机床的操作人员而言是有帮助的。优选地分别启动信号桅和/或显示屏/屏幕的显示器，以使得将操作人员的注意力吸引到该变化或障碍，并且所述操作人员可以分别关注到该错误或变化，并且补救后者。实现了在质量保证或避免报废方面的重大改善。

例如，可以通过有利的旋转编码器等来实现确定并可选地显示/识别相应的夹紧元件/段。

在分别通过电气控制单元或电气调整单元检测变形的变化和/或检测的实际变形相对于(存储的/限定的)标称位置偏离时/过程中，就优选地可以启动(分别立即地或直接地)中止/减速或停止转子单元，以使得在工件加工中不出现误差或不足，特别是在后者的精度方面。

至少两个或多个夹紧传感器有利地设置在圆周方向上，特别是设置在围绕旋转轴线的相互不同的角位置和/或围绕旋转轴线对称地设置。上述提及的变形的变化并且还有旋转的转子单元(特别是心轴或电动机主轴)的任何振动由此可以以有利的方式进行检测。在分别通过电气控制单元或电气调整单元检测旋转的转子单元(特别是心轴或电动机主轴)的振动变化和/或检测的实际振动相对于(存储的/限定的)标称位置的偏离时/过程中，就优选地可以启动(分别立即地或直接地)中止/减速或停止转子单元，以使得在工件加工中不出现误差或不足，特别是在后者的精度方面。

心轴在直径方面可以加宽至例如大约5μm。迄今为止，这个事实在一定程度上时是有疑问的，因为这种加宽刚好发生在轴承的区域。由于工具的夹紧力/拉拔力而分别出现转子单元或轴的这种加宽或变形。一旦工具卡紧在轴中，轴就在前部区域中受到轴向压缩，由此使所述轴以径向方式扩张。

本发明涉及机床主轴的部件位于力通量中的弹性变形的检测，所述变形由工具夹紧系统和心轴之间的夹紧力引起。在此有利的是，通过拉拔力而引起的变形也可以在操作中时进行测量，也由此能够在主轴的操作中得出关于牢固地夹紧工具的结论。

也可以通过部件的变形的相应明显的径向不对称性得出关于引入到夹具段中的夹紧力的均匀性的结论。

此外，通过布置至少一个以角度间隔开的第二测量可能性，作为用于评价加工过程在振动技术方面的基础的同轴运转的动态测量是可能的。

通过将工具拉入心轴的容纳部中的拉拔力而在力通量区域中发生几何结构的弹性变形。基于该变形可以得出关于将工具拉入容纳部中的拉拔力的幅度的结论。在主轴操作中的测量技术方面，因此可以检测并评估标准以下的张力和不足的拉拔力以及过量的拉拔力。

还可以以有利的方式实施在接口中对工具的轴承进行监控。为了通过工具在工件上建立精确的几何图形，工具的相应面部和主轴中的工具容纳部的相应面部以顺滑的方式互相支承是非常重要的。如果例如通过“填塞”的刨花使这种支承受到干扰，那么直接力通量中的区域与剩余区域相比以一种不均匀的方式变形。这种不均匀变形可以通过根据本发明的传感器系统进行检测和评估。

对加工过程的监控是有利地可实施的。心轴的“轨迹”可以通过以角度方式间隔开的传感器系统进行检测。利萨如图形(lissajou figures)是尽可能均匀的并在这里特别地窄，其表示了具有可再生工件的特征的稳定过程。“混乱”的形状表示受到干扰的过程。制造成具有这些参数的工件在大多数情况下不满足规格，并因此报废。

示例性实施例

在附图中示出了本发明的示例性实施例，并将在下文通过附图对示例性实施例进行更加具体地解释，其中：

图1示出了具有径向传感器的根据本发明的电动机主轴的示意性截面片段；

图2示出了具有轴向传感器的根据本发明的电动机主轴的示意性截面片段；以及

图3示出了在根据图2的电动机主轴的旋转轴线方向上的示意性横截面，该电动机主轴具有两个根据本发明的轴向传感器。

在图1和图2的每个中的机床的电动机主轴3的截面中均示意性示出了具有多个夹紧段2的套爪卡盘1。如机床工程中通常的那样，将套爪卡盘1的一侧分别在电动机主轴3或套爪卡盘1的非张紧状态下(几乎未示出的部分)和张紧状态下示出。

在图中示出的电动机主轴3的张紧部分中可以看到根据本发明的夹紧力传感器4。图1中的该传感器4具有以径向方式对准的有效区域，并且图2中的传感器4具有与旋转轴线D对准的有效区域。因此，在图1中示出了本发明上下文中的径向传感器4，且在图2中示出了本发明上下文中的轴向传感器4。但是，在图1或图2中的每种情况下均不能看见根据本发明的第二相应传感器4，由于所述第二传感器4在每种情况下均设置成在圆周方向上偏置(特别地为90°)，并因此其在截面图中是不可见的。在图3中可以看到根据本发明的两个传感器4的布置。

在图1中示意性示出了电动机主轴3的心轴5的或反向保持器6的或棘爪/环元件6的区域X，分别由于工具(未更加具体地示出)的夹紧或者由于在旋转轴线D的方向上轴向地引导进行的套爪卡盘1或夹紧段2的重新调整，区域X在径向方向R上变形或变宽。心轴5的元件7在这里将夹紧力F或工具容纳单元8的变形/改变传输给元件6。转子单元或心轴5与具有径向传感器4的定子单元10之间的间距9或气隙9的尺寸由此得以改变或减小。在本发明的上下文中，由于夹紧而引起的区域X中的变形的改变为标称变形，并且因此所检测的实际变形的改变以以有利的方式用于调整/控制电动机主轴3。

在图2中，测量臂11的轴向对准的变形或间距9的轴向改变A分别可以通过轴向传感器4来检测并进一步处理。这种轴向改变A反过来由夹紧力F生成或由作用在元件6上的工具容纳单元8的径向变形/改变生成。

在图3中以高度示意性的方式示出了根据图2的变体的横截面，其中，突出显示了根据本发明的两个传感器4的有利布置。这两个传感器4(如根据图1的两个径向定向的传感器4(也未更具体地示出))设置成在圆周方向上偏置(优选90°)。旋转轴线D的准确位置/对准可以以有利的方式分别进行检测或确定。电动机主轴3的反向保持器6或棘爪/环元件6的和/或工具容纳单元8的对称或非对称变形/改变可以通过两个传感器4以有利的方式进行检测并评估/评价。

Claims (13)

1.一种电动机驱动的机床单元，所述机床单元具有定子单元(10)以及能够围绕至少一个旋转轴线(D)旋转的转子单元(5)，其中，所述转子单元(5)包括具有工具夹紧装置(1)的至少一个工具容纳单元(8)，所述工具夹紧装置(1)能够在所述旋转轴线(D)的纵向方向(A)上调整并且能够使用夹紧力(F)冲击，以便将释放性固定的工具固定并夹紧，其中，

-设置至少两个夹紧力传感器(4)，用于检测在固定和夹紧中引起的所述夹紧力(F)；

-所述至少两个夹紧力传感器(4)围绕所述旋转轴线(D)设置在相互不同的角位置处，和/或所述至少两个夹紧力传感器(4)围绕所述旋转轴线(D)对称地设置；

-为了在机床的加工过程中确定所述旋转轴线(D)的位置和/或对准；

其特征在于，

所述至少两个夹紧力传感器构造成为变形传感器，以用于检测所述转子单元(5)的至少一部分和/或所述工具容纳单元(8)的由所述夹紧力(F)产生的变形；

-所述至少两个夹紧力传感器构造成为接近传感器，以用于检测所述转子单元和所述定子单元之间的间距，用于测量所述转子单元的至少一部分的变形上的夹紧力(F)，所述变形围绕所述旋转轴线(D)对称延伸且由所述夹紧力(F)的作用引起。

2.根据权利要求1所述的机床单元，其特征在于，所述至少两个夹紧力传感器(4)构造成为径向传感器(4)，所述径向传感器(4)在每种情况下均具有至少一个对准成以垂直于所述旋转轴线(D)的纵向方向的检测区域。

3.根据权利要求1所述的机床单元，其特征在于，所述至少两个夹紧力传感器(4)的至少两个相邻夹紧力传感器(4)具有90°的相互角位置。

4.根据权利要求1所述的机床单元，其特征在于，所述旋转轴线(D)设置在所述至少两个夹紧力传感器(4)的至少两个检测区域中。

5.根据权利要求1所述的机床单元，其特征在于，

-夹紧力传感器(4)中的至少一个设置为轴向传感器(4)，所述轴向传感器(4)具有至少一个在所述旋转轴线(D)的纵向方向(A)上对准的检测区域，

-所述夹紧力传感器(4)中的至少一个构造为接近传感器(4)，以用于检测所述转子单元(5)和所述定子单元(10)之间的沿着轴向方向(B)的间距(9)。

6.根据权利要求5所述的机床单元，其特征在于，所述转子单元(5)具有在径向方向上对准的突起(11)，和/或在径向方向上对准的臂部(11)，并且将轴向传感器(4)对准使得所述突起(11)和/或所述臂部(11)位于所述轴向传感器(4)的检测区域中，以便检测所述转子单元(5)在所述轴向方向(B)上的位移，和/或测量所述旋转轴线(D)的任意倾斜。

7.根据权利要求1所述的机床单元，其特征在于，所述夹紧力传感器(4)在所述旋转轴线(D)的方向上设置在所述工具夹紧装置(1)和/或所述工具容纳单元(8)的区域中。

8.根据权利要求1所述的机床单元，其特征在于，所述夹紧力传感器(4)设置在所述定子单元(10)上和/或设置在所述定子单元(10)内部。

9.根据权利要求1所述的机床单元，其特征在于，所述夹紧力传感器(4)设置在所述转子单元(5)上和/或设置在所述转子单元(5)内部，并且所述夹紧力传感器(4)包括用于传输测量数据的传输单元。

10.根据前述权利要求中任一项所述的机床单元，其特征在于，所述夹紧力传感器(4)构造成为感应传感器(4)和/或光学传感器(4)和/或磁性传感器(4)和/或超声波传感器(4)。

11.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的机床单元的机床。

12.一种用于将释放性固定的工具夹紧在机床单元中的方法，其中，能够围绕旋转轴线(D)旋转的转子单元(5)使用至少一个具有工具夹紧装置(1)的工具容纳单元(8)以用于固定和夹紧释放性固定的工具，所述工具夹紧装置(1)能够在所述旋转轴线(D)的纵向方向(A)上进行调整并且能够使用夹紧力(F)冲击，其中，至少在沿着所述旋转轴线(D)的纵向方向(A)引导进行以固定所述工具的所述工具夹紧装置(1)的调整和夹紧过程中和/或之后，和/或在固定的工具的情况下，至少两个夹紧力传感器(4)检测在固定和夹紧中引起的所述夹紧力(F)，

-所述至少两个夹紧力传感器围绕所述旋转轴线设置在相互不同的角位置处和/或围绕所述旋转轴线对称地设置；

其中，所述至少两个夹紧力传感器(4)

-在机床的加工过程中确定所述旋转轴线(D)的位置和/或对准；

其特征在于，

-使用如下构造的夹紧力传感器(4)作为这些夹紧力传感器(4)：

-所述至少两个夹紧力传感器(4)构造成为接近传感器(4)以用于检测所述转子单元(5)和定子单元(10)之间的间距(9)；

-所述至少两个夹紧力传感器(4)构造成为变形传感器(4)，以用于检测所述转子单元(5)的至少一部分和/或所述工具容纳单元(8)的由所述夹紧力(F)产生的变形，

-通过所述转子单元(5)的至少一部分的变形测量所述夹紧力(F)，所述变形围绕所述旋转轴线(D)对称延伸并由所述夹紧力(F)的作用而引起所述变形。

13.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于：

-所述至少两个夹紧力传感器(4)构造成为径向传感器(4)，所述径向传感器(4)在每种情况下均具有对准以垂直于所述旋转轴线(D)的所述纵向方向(A)的至少一个检测区域；

-至少一个第三夹紧力传感器(4)用作轴向传感器(4)，所述轴向传感器(4)具有在所述旋转轴线(D)的所述纵向方向(A)对准的至少一个检测区域；

-所述轴向传感器(4)构造成为接近传感器(4)，以用于检测所述转子单元(5)和所述定子单元(10)之间的在轴向方向(B)上的间距(9)；

-具有在径向方向上对准的突起(11)和/或具有在径向方向上对准的臂部(11)的转子单元(5)用作这种转子单元(5)；

-其中，所述轴向传感器(4)通过其检测区域检测所述突起(11)和/或所述臂部(11)；

-并且测量所述转子单元(5)在所述轴向方向(B)上的位移和/或测量所述旋转轴线(D)的倾斜。

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