CN110505938A - 具有测量功能的转轴端部 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机床的刀具转轴的转轴端部(1)，其中转轴端部(1)具有纵轴和接收端，在纵轴的方向上并且远离接收端锥形地逐渐变细的用于接收刀柄的锥形容纳部(2)逐渐引入直到接收端处为止，其中所述锥形容纳部(2)被环绕的壁(3)包围，壁(3)在接收端处形成环绕的设备边缘(4)，其中设备边缘(4)具有平面设备面，刀柄的设备面在刀具在所述刀具转轴中张紧的情况下抵靠在刀柄锥部的平面设备面处。本文所公开的转轴端部(1)的特征在于，在壁(3)中以垂直于平面设备面(5)予以引导、在平面设备面(5)之下终止的盲孔的形式来形成接收钻孔(6)，其中设备边缘(4)被细分成至少四个角度相同的区段(I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII)，并且至少一个接收钻孔(6)的区段(I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII)中的至少四个形成为使得每两个如此形成的接收钻孔(6)相对而立，其中每个接收钻孔(6)布置有传感器(7)，该传感器(7)对在接收钻孔(6)的延伸方向上出现的力和/或变形灵敏，并根据这种力和/或变形改变测量参量的测量值，尤其是其电阻(R1、R2、R3、R4)；其中设置有分析部，在分析部中传感器在沿着纵轴的方向指向的所施加的力或者变形的情况下提供具有不同的数学符号的数值。

Description

具有测量功能的转轴端部

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的用于机床的刀具转轴的转轴端部。此外，本发明涉及一种具有这种转轴端部的刀具转轴。

背景技术

在材料加工和工件生产中，对在机床中执行的加工步骤的精度和尺寸稳定性的要求越来越高，对容差的要求也更严格。此外，机床的操作仍然需要逐步自动化，进一步减少机器操作员介入的必要性，并因此尽可能全面地监控机床的工作过程。

众所周知，在加工过程中利用借助于测量技术分析的传感器元件来实时地监测接收在刀具转轴中的刀具在所出现的力和/或弯矩方面的特性。为此，将所施加的DMS传感器应用在刀架的罩面上，例如在DE 9014037 U1中所示出且描述的那样。在EP 2103379 A1中也描述了一种可对比的方法。在上述方法中公开了一种适配器，其应用在机床的刀具转轴中并且被固定在该转轴上，该转轴反过来容纳刀具。该适配器设有应变仪，该应变仪将测量的值无线传输到被布置在定子上的接收装置。利用上述两个出版物中所示的测量装置应当确定临界力或者转矩，以便确定，例如所使用的刀具何时出现磨损，并且必须将其替换以保证加工质量。

在EP 1889685 B1中描述并公开了布置在刀具转轴中的测量传感器的另一种用途。通过相应的传感器、尤其是在静止的刀具转轴的情况下确定在刀具转轴的刀架中是否有外部小部件，尤其是碎屑，这导致所应用的以及固定在刀具转轴中的刀具的不精确的定位。通过例如在刀具替换时刀具转轴的区域中得到的碎屑可能造成的对准误差导致例如刀具切割的不精确的对准，从而导致加工结果的偏差，直至完全排除利用机床加工或者制造的工件。

现有技术中所示的可能性和解决方案基本上已经证明了，其在每种情况下仅仅考虑特定的值和参数的检测，特别是可以确定外部物体存在于刀具转轴的刀架中或者说出现关于力和弯矩的偏差，这表明，例如刀具的磨损以及因此需要更换刀具。特别地，根据从EP2103379 A1中已知的用于测量力和力矩的方法，将大面积的适配工件置于刀具转轴和实际刀具之间应是不利的。一方面，不是每个机床都提供足够的构造空间以便能够配置这种适配工件。另一方面，这种中间适配工件导致与刀具的正确以及精确的构造位置有关的不精确性可能增大，因为适配工件的制造容差与必须高精度制造的刀具转轴的可能的尺寸偏差相加，使得产生更高的容差偏差。此外，只有在电机主轴中更换安装有传感器刀架，才能对加工过程进行监控。为了完全监控整个加工过程，所有刀架都必须配备相应的传感器系统，这将导致耗费和成本会更高。

发明内容

从已知的现有技术出发并且鉴于上述问题，本发明的目的是改进刀具转轴的传感器，使得在不必要引入适配工件的情况下利用该传感器可以自动地监控大量参数或者状态，尤其是对于利用该刀具转轴所执行的所有步骤。特别地，利用该传感器应当不仅可以监控替换的刀具的正确位置，并且可以记录在加工过程中施加到刀具上的横向力或者弯矩。有利地，该传感器应集成到转轴端部中，即刀具转轴的子部件中，其背向刀具在前侧被布置在转轴刀具的转子上。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的机床的刀具转轴的转轴端部来实现。这种转轴端部的有利的改进方案在权利要求2至13中说明。用于机床的具有权利要求14的特征的刀具转轴构成另一解决方面，该刀具转轴具有如根据本发明所设计的转轴端部。

根据本发明，用于机床的刀具转轴的转轴端部具有纵轴以及接收端。在纵轴的方向上并且远离接收端锥形地逐渐变细的用于接收刀柄锥部的锥形容纳部逐渐引入直到接收端处为止。该锥形容纳部被环绕的壁包围，该环绕的壁在接收端处形成环绕的、尤其是圆形的、环绕的设备边缘。该设备边缘在此具有平面设备面，刀柄锥部的设备面在刀具在刀具转轴中张紧的情况下抵靠在平面设备面处。在此范围内，转轴端部的特征对应于现有技术并且对应于在那里预先已知的以及预先描述的转轴端部。根据本发明的转轴端部特征在于，在包围锥形容纳部的壁中以垂直于平面设备面所引导的、结束在平面设备面之下的盲孔的形式构成接收孔，在接收孔中在每个至少四个角度相同的设备边缘细分成的区段中分别存在一个这种盲孔。将设备边缘细分成至少八个角度相同的区段在此不强制通过特殊的结构或元件以可识别的方式给定，区段也可以被理解为虚拟区段，该虚拟区段可以以栅格的方式被置于接收边缘之上，而不是将这些区段直接物理地描绘到设备边缘上。

此外，对于本发明必要的是，以这种方式形成的两个接收钻孔彼此正向相对，这可以以成对分配，尤其是在传感器用在全桥中时。换言之，存在至少两对接收钻孔，其中在每一对中，这样关联的两个接收钻孔沿着圆形的设备边缘的直径彼此相对。此外，在这些接收钻孔的每一个中布置有传感器，该传感器对在接收钻孔的延伸方向上出现的力和/或变形灵敏，并根据这种力和/或变形改变测量参量的测量值，尤其是其电阻。此外，设置有分析部，该分析部例如可以存在于集成在转轴端部中的逻辑互连中或者布置那里的处理器控制的计算单元中，但是该计算单元原则上还可以提供在转轴端部之外并且尤其是以无线的方式接收和处理的传感器的信号，并且在计算单元中可以对传感器进行分析，使得传感器在沿着指向纵轴的方向上加载力或者变形的时候提供具有不同数学符号的测量值的数值。在此，布置在相对的第一区段中的至少两个传感器尤其是可以提供具有第一符号+或者-的数值，其中布置在相对的、与第一区段(I、II、V、VI)不同的第二区段中的至少两个传感器提供与具有与第一符号相反的第二符号+或者-的数值。

特别地，布置在彼此相邻的第一区段中的至少两个传感器也可以提供具有第一符号+或者-的数值，其中布置在彼此相邻的、与第一区段不同的第二区段中的至少两个传感器提供具有与第一符号相反的第二符号+或者-的数值。

通过如上所述的特定的互连，尤其是在可能的设计变形方案中，现在也可以一方面在动态操作中，即在刀具转轴或者转轴端部旋转的情况下，确定由于出现垂直于纵向的力，即也垂直于刀具纵轴所引起的弯矩，使得在此在利用装备有具有刀具转轴的根据本发明的转轴端部的机床所执行的工件加工过程中可以获得对刀具特性的动态监控。因此，例如，可以通过分析出现的弯矩，例如与持久性相比来确定刀具的断裂或磨损并且促使其更换。因此排除不满足要求的工件。弯矩自然也可以在刀具转轴静止时予以确定，例如由于工件和刀具之间的碰撞。

对利用根据本发明的转轴端部所检测到的弯矩的相应分析例如可以根据在EP2924526 A1中所描述的方法来进行。

此外，如上所述，传感器的特定互连也可以根据时间的相应顺序(即与刀具的夹紧的时间关系)来实现，互连检测由外部物体，例如在转轴端部或者装备有该转轴端部的刀具转轴的刀具接收区域中的碎屑引起的由于将刀柄圆锥的设备面按压在平面设备上所得到的按压力的偏差，尤其是由此通常产生的不对称。这尤其是可以但不仅仅是在刀具静止的情况下，即刀具转轴不转动的情况下来进行。因为对布置在不同区段中的传感器的不均匀施压也通过如上所描述的分析部以将传感器信号以相加的形式作为偏离“零”的测量值来予以确定。通过上述分析部在这里可以确定偏差，即加和信号在容差极限的偏差，并且当其在时间长由于刀具的夹紧而出现时作为事件“未正确夹紧的刀具”或者“刀具转轴中有碎屑”来分析出。

在此，根据本发明的测量技术通过将传感器布置在形成在平面设备面之下的盲孔中的接收钻孔而集成在转轴端部中，如其本来是刀具转轴的组成部分，使得取消适配器的额外安装，不需要额外的构造空间，并且也不造成刀具夹紧的尺寸精密性损失。特别地，已有的刀具转轴的现有的转轴端部通过相应的后处理进行改装，其中传感器根据本发明的原理起作用，或者刀具转轴中存在的转轴端部可以由根据本发明所涉及的转轴端部来代替，使得在具有现有的刀具转轴和转轴端部的已有机床中也可以集成利用本发明首次在系统中实现的、不同的测量或者监控功能。传感器在盲孔中的特殊布置导致传感器的灵敏度特别高，因为这些传感器非常接近并且直接被引导到施加了力或者弯矩的刀具处，并且可以在那里接收测量值。

在这一点上应强调的是，本发明不限于将四个传感器布置在分布到四个区段上的接收孔。例如也可以将六个、八个或者更多的，例如12、16或甚至更多的传感器以分布式方式布置在相应分开的区段上的接收钻孔上，并且在分析装置中以关联的方式相应的进行分析。

作为传感器尤其是考虑在其电阻发生变化的膨胀测量传感器(DMS)，尤其是考虑到圆柱形的那些。但是也可以使用根据其他测量原理工作的传感器，例如SAW元件或者容性膨胀测量传感器。

特别地，分析还可以通过桥接电路来进行，其中传感器以满足上述的符号条件的方式组合。本文可设想的是半桥或者全桥的电连接。在半桥连接的情况下，将布置在彼此相对的区段中的两个传感器连接到这种半桥以实现本发明。这种半桥电路原则上具有可设想的数字连接(例如“虚拟桥电路”)的优点，即它们不易受任何线路电阻的影响，因此在计算关系上不容易错。

在本发明的可能的以及目前优选的改进方案中，设备边缘被细分成至少八个角度相同的区段，并且在区段的每一个中都形成至少一个接收钻孔，使得由此形成的两个接收钻孔成对地相反而对。在每个接收钻孔中布置有传感器，该传感器中的每一个对在接收钻孔的延伸方向上出现的力和/或变形灵敏，并根据这种力和/或变形改变电测量输出，尤其是其电阻。在分析部中，传感器中的每四个以这种方式连接成一个全桥，使得在各两个彼此相对的接收钻孔中，成对地布置在相邻的区段中的传感器被连接在全桥的并行支路中。换言之，全桥，例如，尤其是惠斯通电桥，由两个布置在由相邻区段构成的接收钻孔中的传感器以及如下传感器形成，这些传感器布置在与那些接收钻孔分别相对布置的接收钻孔中。根据本发明，传感器在全桥的并行支路中的互连如下进行：

在全桥的第一支路中，布置在接收钻孔中的第一接收钻孔中的第一传感器与设置与区段相邻的第三接收钻孔串联，其中在区段中布置有在第一接收钻孔的第二接收钻孔中相对的第一接收钻孔的第二传感器。在全桥的第二支路中，与第一传感器平行、与第一接收钻孔相对布置的第四接收钻孔中的第四传感器与第二传感器串联连接，然后第二传感器与第三传感器并联布置在全桥中。

以这种方式，在将八个传感器布置在八个接收钻孔中时完成两个全桥，全桥通过如上所述的互连的四个相邻区段产生，其中在传感器的轴向方向上的变形，例如切削压缩，对桥电路的具有负号的电压变化产生影响，而另外的四个相邻区段在相同的轴向变形、即切削压缩的情况下造成桥电路的具有正号的电压变化。

在根据本发明的转轴端部中，接收钻孔尤其是可以在纵向方向上延伸，也就是说，通常情况下，平面设备面垂直于转轴端部的纵向方向。在这一点上应强调的是，术语“平面设备面”不一定假定各个平面设备面之间的分离，如许多转轴端部中的情况，在转轴端部中存在沿着设备边缘的周围单独形成的平面设备面，该平面设备面被其他结构中断。延伸穿过整个设备边缘形成的平面设备面在本发明的意义上也形成平面设备面，然后在连续的平面设备面的布置在不同区段中的片段中。

特别有利地，在根据本发明的转轴端部中存在接收钻孔，使得接收钻孔以其中心轴线与同转轴端部的中央纵轴同心的圆(其位于与中心纵轴垂直的平面上)的共同的圆周线相交。以这种方式，有利地通过桥接电路，实现了传感器围绕转轴端部的中心纵轴对于传感器的分析来说的对称布置。此外，还特别有利地，接收钻孔可以布置成使得相邻的接收钻孔的中心轴线在相同角度间隔下与所述圆周线相交。这种特别的布置还导致对称性增加，这对于利用传感器确定的测量结果的分析来说是特别有利的。

同样出于对称以及由此实现的良好的可实施性以及由传感器形成的测量传感器的高敏感度的原因，有利的是，传感器的类型相同。因此，传感器有利地是具有相同的类型和相同的灵敏度，因此理想地，在具有均匀轴向载荷的桥接电路中，传感器的测量值不会导致桥的失调，即不会导致桥信号“0”。

有利地，传感器是圆柱形膨胀传感器，该膨胀传感器检测其轴向的变形、或者在该方向上的施加力。圆柱形膨胀传感器尤其是在其圆柱直径上进行测量，使得膨胀传感器准确地插入接收钻孔中(或者接收钻孔被设计成使得其直径对应于圆柱形膨胀传感器的直径)，使得可以利用简单装置确定传感器在接收钻孔中的准确位置。

在本发明的范围中，转轴端部除了布置在接收钻孔中的传感器之外还具有另外的、布置在盲孔中的附加的探测器，盲孔垂直地被引导到平面设备面并且从与接收钻孔相对的一侧到达平面设备面，探测器独立于传感器用于检测另外的测量参量并且相应地予以连接。利用这种附加的探测器，例如可以通过相应的互连确定施加在刀具上的轴向力，使得该参数在具有根据本发明的转轴端部的机床运行中也可以被检测并且例如被分析用于识别刀具磨损。

为了能够分析由转轴端部所检测的数据，有利的是，在转轴端部布置有传输装置，其用于将利用传感器以及必要时另外的布置的探测器所检测的测量数据传输到布置在转轴端部之外的接收单元处。这种无线传输相对于有线传输显然更好，然后通过执行转动来从刀具转轴端部的转动元件传输到定子。相应的远程测量数据传输例如可以借助于RFID技术等进行。

此外，被布置在转轴端部上的传感器以及必要时其它的在那里设置的耗电器的能量供应可以有利地无线地进行，例如通过感应来进行。替代地或附加地，也可以在转轴端部上设置能量存储器，该能量存储器为传感器以及必要时其他耗电器供应电能。这种能量存储器可以是蓄电池或电池或者也可以是电容器等等。

在转轴端部的设计中尤其应注意的是，由于所布置的传感器和另外的元件以及由于所引入的接收钻孔以及必要时另外的盲孔不会产生不均衡，这可能在刀具转轴的高转速的情况下影响转轴端部的转动。

用于接收传感器而被实施为盲孔的接收钻孔必须能够以高精度西沟相应的力或变形，以便传感器仍能检测施加到平面设备面上的压力，必须接收具有高精度的传感器，直至被引导到平面设备面之下。在此，相应的传感器、即盲孔尽可能地从背侧被引导向平面设备面。另一方面，盲孔不应干扰平面设备面的平面朝向的稳定性和精确性。平面设备面必须保持机械稳定，尤其是在恶劣的操作条件下。相应地，在设计中应考虑所期望的操作条件和转轴端部的几何结构，尤其是在平面设备面区域中的几何结构。例如，接收钻孔可以在平面设备面之下3至15mm处。

最后应提及的是，全桥的所提及的互连可以以硬接线方式进行，但是也可以是可切换的互接，使得传感器例如可以不仅仅连接在全桥中，而且可以在半桥或四分桥中互连，或者说可以获得具有与传感器的不同关联的桥电路，以便例如利用传感器可以检测并分析其他参量，例如出现的轴向力。

附图说明

参照附图，本发明的其它优点和特征从以下对实施例的描述中变得显而易见。在附图中：

图1示出根据本发明的转轴端部的可能的设计形式从接收端起的俯视图，其中本文也示出布置在表面之下的传感器以及探测器的位置；

图2示出图1中的转轴端部的后视图；

图3示出图1中的转轴端部的细节的沿着径向直线所得到的纵向切面图；

图4示出图1中的转轴端部的细节的沿着切割线所得到的截面图；

图5示出一种全桥的示意图，在所述全桥中图1中的转轴端部的传感器被互连成信号分析装置；

图6示出刀具非正常夹紧的情况下、例如由于在刀具接收部中的外部物体(如碎屑)出现的由区段中的传感器所获得的信号的图示，以及

图7示出根据图6的信号的图示，所述图示根据其数值为了更好地说明来自不同区段的传感器信号的由于错误夹紧而出现的差异。

具体实施方式

在附图中，首先示意性地并且在不同图示中示出根据本发明的转轴端部的可能的实施例，并且统一标记为附图标记1。然而，本说明并不声称关于该转轴端部1的所有特征都是完整的，而是应理解为仅用于作为图解来说明本发明的基本特征以及进一步的特别有利的特征。

其他的图示出根据本发明的全桥的互连(图5)以及对传感器数据的分析以便确认刀具在转轴端部1静止状态下的不正确夹紧以及随该转轴端部设置的刀具转轴。

首先，本文参照编号为1至4的图，这些图在不同的视图中表示根据本发明的转轴端部1的可能的实施例的附图。转轴端部1通常以环形的方式形成有锥形容纳部2，该锥形容纳部2位于转轴端部1的中央并在纵向方向L或者纵轴的方向上延伸(参照图3)。图1示出转轴端部1的从前侧或者接收端起的视图，图2是后视图。图3和4包含细节的截面图，其中在这些图中，转轴端部1的接收端示出为位于右侧。特别地，在图3中能够清楚地看到，锥形容纳部2从接收端开始、在反向端的方向上锥形地逐渐变细，这如针对在刀具转轴或者转轴端部的相应的刀具容纳部来说是常见的。

锥形容纳部2被壁3包围，在所示出的实施例中具有总体分条形状的走势。该壁3朝向接收端形成环绕的设备边缘4，平面设备面5与设备边缘4对于相应的设备面的布置来说形状匹配，为此目的，该设备面通常形成在刀柄的轮缘处。平面设备面5在所示出的实施例中彼此分离地形成并且分别大致成形为半圆形。平面设备面5的设计方案不限于该形状。例如，也可以在整个设备边缘4上设置连续的平面设备面5。如在图1中所示，设备边缘4连同平面设备面5细分成总共八个区段，这些区段在图中以I至VIII顺时针连续编号。本文所示的实施例中，在八个区段I至VIII中的每一个中都存在平面设备面5。根据本发明的转轴端部1的特殊特征在于，在形成为平行于平面设备面5的平面延伸的盲孔的接收钻孔6中布置有传感器7(参照图3和图4)，该传感器可以检测施加到平面设备面5上的材料的力或者变形。这些传感器7被构造为圆柱形的，并且精确地插入在接收钻孔6中并且被固定在那里。接收钻孔6从与接收端相对的背侧(参照图2)出发被引导到壁3的材料中并且在那里终止，例如以3至15mm的间隔，尤其是10至15mm的间隔，尤其是12mm的间隔在被分配的各个平面设备面5之下终止。传感器7尤其是可以形成有应变仪(DMS)。该应变仪被布置为使得其纵轴位于虚构的、跨过平面设备面5的平面的圆，其形成为与转轴端部1的圆周同心。此外，两个接收钻孔6分别成对地相反而立。

根据本发明的一种选择，本文所示的转轴端部1的实施例在传感器7旁边布置有另外的探测器8，该探测器8在附加的盲孔9中，该盲孔以相同方式从转轴端部1的背侧被引导到壁3的材料中，如接收钻孔6那样，并且该盲孔还被引导到分别给其分配的平面设备面5之下。该探测器8也可以以与传感器7相同的方式形成为圆柱形探测器8，圆柱形探测器8精准地布置在盲孔9中。再次，其也可以是设置有应变仪(DMS)的探测器8。这些附加的探测器8以与传感器7单独连接的方式用于检测另外的测量变量，如下所述。

特别地，传感器7的类型都是相同的，即相同的类型和相同的灵敏度，探测器8也可以是与传感器7类型相同的构件。

根据本发明的转轴端部1的另一特殊特征是其具有对传感器7接收的信号的分析部，该信号是传感器7的相应的电阻的变化。为此，传感器7中的四个分别互连成全桥或者以这种方式互连以进行评估，如图5中示出了全桥10。如通常用于这种电路的那样，图5中示出的全桥10具有两个并行桥支路。在第一桥支路中，电阻R1和另一电阻R4串联连接，与此平行地，以相同的顺序在第二桥支路中串联连接电阻R3和电阻R2。在根据本发明的转轴端部1中，传感器7如下等同于图5中示出的电阻R1至R4：在这种第一桥电路中，R1代表布置在区段I中的传感器7。R1是布置在区段II中的传感器7。R3是布置在区段V中的传感器7，而R4是布置在区段VI中的传感器7。

在第二全桥10中，区段VII中的传感器7等效于电阻R1，传感器7在区段VIII中形成电阻R2。然后，电阻R3在该全桥中通过布置在区段III中的传感器7形成；最后，区段IV中的传感器7在第二全桥中是电阻R4。

通过这种特殊的互连所实现的是，在所施加的垂直于平面设备5的在原理设备端的方向上的力分量(其导致传感器7的切削压缩)的情况下，传感器7在区段I、II、VII和VIII的桥组合中得出具有正号的数值，传感器7在区段III、VI、V和VI得出具有负号的数值。

这种互连于是不能对关于均匀施加的轴向力进行分析，因为各自的数值抵消，因此不能确定桥调整。然而，其能确定在工作运行中、尤其是在转轴端部1转动或静止的情况下出现的横向力或弯矩，这导致垂直于平面版面、即在转轴的旋转轴的方向上起作用的轴向力分量的不均匀分布。因此，也可以利用该传感器装置和互连同时进行相应的横向力或者弯矩的检测，然后横向力或者弯矩又可以根据已知的方法使用，例如用于检测刀具磨损或者刀具断裂或者其他异常。此外，该设计方案原则上还可以检测不均匀的压制，如其在不精确的、尤其是弯曲的情况下产生的外部物体，例如由于在刀架中存在外部物体，例如进入那里的碎屑。因此，可以在动态以及静态状态下利用根据本发明的转轴端部1紧接着刀具的夹紧过程检测不正确的刀具夹紧，例如在刀具替换之后。

图6和7中的图示说明可以推断出不正确的刀具夹紧。在实验装置处接收利用引入在刀具接收部中已知的外部物体，外部物体是由利用布置在各个区段中的传感器7获得的针对其电阻的测量值表示的，其中在图6中，通过根据本发明的互连在全桥10中所获得的符号被考虑在内。图7示出这些测量值的纯粹指示性表示，其然后能够非常清楚地表明，这些测量值由于同类型的传感器7的对称布置而与预期值偏离程度不同。这意味着由于刀具的不正确夹紧而引起的平面设备面5的不均匀负荷，并且因此被分析出。

为了能够在所示的实施例中获得对(均匀)施加的轴向力的推断而使用另外的探测器8。这些探测器在本身已知的互连中彼此联接，使得(均匀)施加的轴向力例如导致利用探测器8所形成的桥电路的失调，从而可以进行对这种轴向力的推断。因此，根据本发明的转轴端部1通过该附加的装备允许实时地监测这些参数。

例如通过在图中未详细示出的分析的结果或者数据可以在布置在转轴端部1上的芯片集成计算单元中进行，通过同样未示出的位于转轴端部1上的无线远程测量模块、例如RTID发射器将结果或者数据传输到与转轴端部1相对的接收器，该接收器然后可以将结果和数据例如转送到机床的机器控制器。因此，基于这些数据可以在机器控制器中生成警告信息或者触发操作。例如，如果利用根据本发明的转轴端部1以及集成在其中的传感器检测到不正确的刀具夹紧，则机器控制器可以使刀具可以自动地再次更换，并且例如利用高压气体来吹刀柄以及刀架，以便尽可能去除存在那里的碎屑或者其他外部物体，然后重新使用刀具。如果这种方法仍然导致错误夹紧的测量，则可以发出警报，以便机械操作员检查并且消除故障。

布置在根据本发明的转轴端部1上的元件的能量供给有利地是无线的，其方式是，例如通过辐射的电磁波来在被布置在转轴端部1处的电感中产生感应电压。附加地或替代地，电能存储器也可以被布置在转轴端部1上，例如电池组、蓄电池、电容器等等。

上述实施例示出了本发明的可能实施方式，其中设置了八个区段，在这些区段中在盲孔中布置传感器，该传感器被互连成全桥。也可设想其他的解决方案。因此，可以设置少于(或甚至多于)八个区段，并且两个传感器互连成半桥电路并且相应地进行分析，而不是将四个传感器互连成全桥。

从以上对实施例的描述，根据本发明的转轴端部1本身所带来的益处非常明显，其是通过在转轴端部监控转轴端部1在静止或动态状态中的或者装备有该转轴端部的机床的刀具转轴的多个运行参数，而不需要额外的构造空间用于该措施或者无需将适配器形式的特殊部件安置在转轴端部1处或刀具转轴处。

附图标记列表

1 转轴端部

2 锥形容纳部

3 壁

4 设备边缘

5 平面设备面

6 接收钻孔

7 传感器

8 探测器

9 盲孔

10 全桥

I 区段

II 区段

III 区段

IV 区段

V 区段

VI 区段

VII 区段

VIII 区段

L 纵向方向(纵轴的方向)

R1-R4 电阻

Claims (14)

1.一种用于机床的刀具转轴的转轴端部(1)，其中所述转轴端部(1)具有纵轴和接收端，在所述纵轴的方向上并且远离所述接收端锥形地逐渐变细的用于接收刀柄的锥形容纳部(2)逐渐引入直到所述接收端处为止，其中所述锥形容纳部(2)被环绕的壁(3)包围，所述壁(3)在所述接收端处形成环绕的设备边缘(4)，其中所述设备边缘(4)具有平面设备面，所述刀柄的设备面在刀具在所述刀具转轴中张紧的情况下抵靠在所述刀柄锥部的平面设备面处，其特征在于，在所述壁(3)中以垂直于所述平面设备面(5)予以引导、在所述平面设备面(5)之下终止的盲孔的形式来形成接收钻孔(6)，其中所述设备边缘(4)被细分成至少四个角度相同的区段(I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII)，并且至少一个接收钻孔(6)的区段(I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII)中的至少四个形成为使得每两个如此形成的接收钻孔(6)相对而立，其中每个接收钻孔(6)布置有传感器(7)，所述传感器(7)对在所述接收钻孔(6)的延伸方向上出现的力和/或变形灵敏，并根据这种力和/或变形改变测量参量的测量值，尤其是其电阻(R1、R2、R3、R4)，其中设置有分析部，在所述分析部中所述传感器在沿着所述纵轴的方向指向的所施加的力或者变形的情况下提供具有不同的数学符号的数值。

2.根据权利要求1所述的转轴端部(1)，其特征在于，所述接收钻孔(6)中的每两个成对地相对而立，并且布置在彼此相邻的第一区段(I、II、V、VI)中的至少两个传感器(7)提供具有第一符号+或者-的数值，布置在与所述第一区段(I、II、V、VI)不同的区段(III、IV、VII、VIII)中的至少两个传感器(7)提供具有与所述第一符号相反的第二符号-或者+的数值。

3.根据权利要求1或2所述的转轴端部(1)，其特征在于，所述设备边缘(4)被细分成至少八个区段(I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII)，并且在每个区段(I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII)中形成至少一个接收钻孔(6)，使得如此形成的每两个接收钻孔(6)成对地相对而立，其中在每个接收钻孔(6)中布置有传感器(7)，所述传感器(7)中的每一个对在所述接收钻孔(6)的延伸方向上出现的力和/或变形灵敏，并根据这种力和/或变形改变测量参量的测量值，尤其是其电阻(R1、R2、R3、R4)，其中设置有分析部，在所述分析部中，所述传感器(7)中的每四个被电连接或逻辑互连成全桥(10)，并且在每两个彼此相对而立的接收钻孔(6)中，布置在相邻的区段中的成对的传感器(6)在所述全桥(10)的并行支路中被连接为使得在桥(10)的第一支路中布置在所述接收钻孔(6)中的第一接收钻孔中的第一传感器(7)与被置于接收钻孔(6)的与如下区段相邻的区段中的第三接收钻孔(6)中的第三传感器(7)串联连接，在上述区段中在与第一接收钻孔(6)相对而立的第二接收钻孔(6)中布置有第二传感器(7)，以及在全桥(10)的第二支路中与所述第一传感器(7)并行的、被布置在与第一接收钻孔(6)相对而立的第四接收钻孔(6)中的第四传感器(7)与所述第二传感器(7)串联连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的转轴端部(1)，其特征在于，所述接收钻孔(6)在所述纵轴的方向(L)上延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的转轴端部(1)，其特征在于，所述接收钻孔(6)被设置为使得所述接收钻孔以其中心轴线与同所述转轴端部(1)的中央纵轴同心的圆的共同圆周线相交。

6.根据权利要求5所述的转轴端部(1)，其特征在于，所述接收钻孔(6)的中心轴线在相同角度间隔下、在与中轴相邻的接收钻孔(6)之间与圆周线相交。

7.根据前述权利要求中任一项所述的转轴端部(1)，其特征在于，所述传感器(7)的类型相同。

8.根据前述权利要求中任一项所述的转轴端部(1)，其特征在于，所述传感器(7)是圆柱形膨胀测量传感器，所述膨胀测量传感器探测在其轴向上的变形。

9.根据前述权利要求中任一项所述的转轴端部(1)，其特征在于，除了所述接收钻孔(6)之外，垂直于所述平面设备面(5)的另外的盲孔(9)从与所述接收端相对的一侧被引入所述平面设备面(5)，在所述平面设备面(5)中布置有附加的探测器(8)，其中探测器(8)独立于所述传感器(7)被连接用于检测另外的测量参量。

10.根据前述权利要求中任一项所述的转轴端部(1)，其特征在于，通过传输装置将利用所述传感器(7)以及必要时布置的附加的探测器(8)所检测的测量数据无线传输到被布置在所述转轴端部(1)之外的接收单元。

11.根据前述权利要求中任一项所述的转轴端部(1)，其特征在于，能量供应模块借助于无线获得的能量为所述传感器(7)以及必要时另外的被布置在转轴端部(1)上的耗电器供能。

12.根据前述权利要求中任一项所述的转轴端部(1)，其特征在于，能量存储器布置在所述转轴端部(1)上，用于存储电能。

13.根据前述权利要求中任一项所述的转轴端部(1)，其特征在于，所述接收钻孔(6)在所述平面设备平面(5)之下3至15mm处终止。

14.一种用于机床的刀具转轴，具有定子和转子以及具有根据前述权利要求中任一项所述的布置在所述转子的前端上的转轴端部(1)。