CN114310487A - 工具保持器和具有这种工具保持器的工具系统 - Google Patents

工具保持器和具有这种工具保持器的工具系统 Download PDF

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CN114310487A CN202111055383.9A CN202111055383A CN114310487A CN 114310487 A CN114310487 A CN 114310487A CN 202111055383 A CN202111055383 A CN 202111055383A CN 114310487 A CN114310487 A CN 114310487A
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Abstract

一种工具保持器(10、10')，具有工具容纳部(14、14')，该工具容纳部被构造为能够释放地接收具有用于加工工件的至少一个切削刃(22、22')的工具(12、12')；具有机器接口(26、26')，该机器接口被构造为使得工具保持器(10、10')能够被紧固到机床；并且具有传感器容纳部(30、30')，在该传感器容纳部中容纳传感器(32、32')，该传感器被构造为生成取决于作用在工具保持器(10、10')上的力的测量信号；其中，传感器容纳部(30、30')与工具容纳部(14、14')和机器接口(26、26')两者间隔开，使得当工具(12、12')被容纳在工具容纳部(14、14')中并且工具保持器(10、10')被紧固到机床时，传感器(32、32')既不与工具(12、12')直接接触、也不与机床直接接触。

Description

工具保持器和具有这种工具保持器的工具系统
技术领域
本发明涉及一种工具保持器，所述工具保持器具有工具容纳部，该工具容纳部被构造为在该工具容纳部中能够释放地接收工具，该工具具有用于加工工件的至少一个切削刃，所述工具保持器具有机器接口，该机器接口被构造为使得工具保持器能够被紧固到机床(machine tool)，并且所述工具保持器具有传感器容纳部，在该传感器容纳部中容纳传感器，该传感器被构造为生成取决于作用在工具保持器上的力的测量信号。
本发明的另一方面涉及一种工具系统，该工具系统包括这样的工具保持器和具有用于加工工件的至少一个切削刃的工具。因此，本发明的后一方面不仅仅涉及根据本发明的工具保持器，而且还涉及能够安装在该工具保持器中的工具。原则上，该工具可以是任何类型的切削工具。优选地，该工具是车削工具或铣削工具。
在根据本发明的工具保持器中所使用的传感器优选地是力传感器(forcetransducer)。
背景技术
当借助于机床制造工件时，经常需要测量作用在工具上的力，该工具布置在工具保持器中，该工具保持器又紧固在机床中。
使用传感器来监测作用在工具上的各种力，在原理上从现有技术中是已知的。
例如，EP 1 984 142B1公开了使用压电陶瓷传感器来测量施加在切削本体或工具的保持器上的压缩力、拉伸力和剪切力，并且控制机床，以这样的方式使得防止由于过载导致的损坏。其中，为这些力规定了阈值，其中如果超过所述阈值，则在加工过程中对其进行干预。
DE 10 2014 224 778 A1公开了一种类似的工具，其中为了切削刀片的预防性破损、裂纹和/或磨损检测的目的，在该工具上使用一个或多个传感器。
但是，在切削工具和工具保持器中使用这样的传感器不一定必须用于对以能够更换的方式布置在该工具上的切削刀片的破损或磨损进行检测的目的。传感器还可以用于质量保证和/或存档。例如，这样的传感器可以用于记录在加工期间随时间的推移作用在工具的切削刀片上的力，并存储这些力以用于存档目的。传感器通常被用于监测过程力和过程稳定性。同样地，这可用于工具状况监测，这对在工业长期使用中此类工具系统的牢固性和耐用性具有积极作用。
就为此目的所使用的传感器类型而言，基本上可以使用测功仪。但是，测功仪的大尺寸是不利的，使得测功仪经常干扰机房并且不能安装在机床中的任意位置。此外，测功仪的制造和采购成本较高。
应变仪也可以用于测量工具的力。原则上，应变仪要求待测量的机器部件(尤其是工具)具有一定的柔性，但是，这在工件的精密加工中是不理想的。因此，应变仪的使用导致测量的低的动态分辨率。
CH 680 421 A5中进一步公开了一种多分量力测量装置。但是，对于加工技术中的大多数应用而言，在一个特征力方向上的力测量就足够了，并不需要多维测量(例如，3个分量的测量)。
一个更重要的性质通常是关于在长时间内传感器技术的灵敏度的稳定性，从而在大量循环和生产订单上可以可靠地比较和评估在加工过程中的变化。但是，对测量尽可能高的灵敏度的期望通常被将传感器尽可能合适地布置在机床内或在工具内的问题所抵消。
为了实现尽可能准确的测量，通常希望在尽可能靠近加工点处使用传感器，即传感器尽可能地靠近工具的切削刃。但是，不仅出于空间原因，而且仅出于稳定性原因，这通常是有问题的。例如，在具有被夹持在切削刀片保持器中的可更换切削刀片的工具的情况下，仅可能在有限范围内将传感器安装在切削刀片保持器中、直接在切削刀片与切削刀片保持器之间。但是，仅出于机械原因，这样的附接通常相当不适用于现有技术中已知的工具，这是因为传感器可能损害切削刀片在切削刀片保持器中的夹持的稳定性。
由于空间原因和稳定性原因两者，将传感器安装在工具被夹持在工具保持器中的连接点处、或者安装在工具保持器被紧固到机床的连接点处更容易被保证。例如，WO 2020/074434 A1公开了将传感器布置在工具的柄部上的凹部中，使得传感器布置在工具的柄部与其中夹持该工具的工具保持器之间。
DE 34 07 619 A1进一步公开了将传感器壳体布置成在相应的凹部中直接邻近机器部件。此外，DE 10 2012 005 555 B3公开了一种提供具有中空圆柱形凹部的测量板，在预加载下借助于拧上的推力件将用于测量不同力方向的力的压电传感器分别安装在该中空圆柱形凹部中。这种测量板特别适用于测量轴承表面之间出现的高剪切力和压缩力。
与从现有技术已知的上述方案相比，需要确定传感器在工具系统内的布置，该布置能够减小传感器的滞后性并因此进行更稳定和更可靠地可重复的测量。此外，该系统不应由于更换工具内的切削刀片或更换整个工具而被不利作用。此外，该工具系统应该是用户友好的，并且在安装该工具时不应产生较多的附加工作。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供工具保持器、和具有这种工具保持器和相关工具的工具系统，其在线性度、减少传感器的干扰滞后、提高测量稳定性和尽可能简单的操作方面尽可能好地实现了上述目标。
根据本发明，根据权利要求1通过开头提到的类型的工具保持器解决了该目的，因为传感器容纳部与工具容纳部和机器接口两者都间隔开，使得当工具被容纳在工具容纳部中并且工具保持器被紧固到机床时，该传感器既不与工具直接接触、也不与机床直接接触。
乍一看，因为传感器没有被布置成：在工具保持器内、在工具保持器与机床之间的连接点处或在工具保持器与在该工具保持器中所接收的工具之间的连接点处直接摩擦接触，因此可能会认为根据本发明的传感器的布置类型是不利的。但是，实际上，与上述两个点相距一距离的传感器布置不仅在测量稳定性和可重复性方面是有利的，而且在多种不同的其他方面也是有利的。通过将传感器放置在力分流(force shunt)中，流经该传感器的力分量确实比当直接以摩擦连接放置该传感器时更小。但是，发明人已经认识到，通过所描述的传感器的布置，可以确保尽可能小的滞后性和由线性度来描述的高测量质量。减少了干扰，从而显著提高了测量的重复性。
传感器被完全结合到保持器中，并因此被布置在受保护的位置。安装在工具保持器内的力流中可以实现非常精确的测量。此外，结合到工具保持器中使得能够简单且有序地供应线缆。
另一特别的优点是如下事实：该工具能够容易地从工具保持器拆卸下来并且能够由另一工具替换，而不必从工具保持器中移除传感器和相关联的线缆、或改变该传感器和相关联的线缆的布置。因此，将工具安装在根据本发明的工具保持器上对传感器技术没有明显的影响或完全没有影响。
根据本发明的优选改进，传感器的敏感轴线相对于工具保持器的纵向轴线以锐角定向，所述传感器沿着所述敏感轴线具有该传感器的主要灵敏度。
如果传感器被构造为力传感器，则所述敏感轴线可以例如是垂直于传感器的上侧定向的轴线。工具保持器的纵向轴线优选地横向于该工具的至少一个切削刃定向，其中传感器的敏感轴线相对于该工具保持器的纵向轴线优选地以锐角倾斜。
在本文中，“横向”被理解为表示不是平行的任何类型的取向。这包括以不是0°的角度的任何类型的取向。因此，术语“横向”还包括垂直或正交，但不限于此。
根据本发明，特别优选的是，传感器的敏感轴线与作用在所述至少一个切削刃上的力所产生的合力的方向重合，或者所述敏感轴线相对于该方向以最大为10°的角度定向。
因此，对于大多数应用，传感器的敏感轴线尽可能地匹配最大的力方向。传感器的插入角度对应于由切削力产生的力的方向。因此，传感器被精确地定位在工具保持器内的力流中，从而使得可以实现非常精确的测量。由于传感器的敏感轴线尽可能地与在拉伸/压缩方向上的合力的方向相对应，因此传感器受到尽可能小的剪切应力，从而在测量期间出现尽可能小的滞后。
偏离该力方向的10°的偏差通常是可以容忍的。不言而喻，这里指的是+/-10°的偏差，因此该规定应被理解为在量方面的规定。优选地，敏感轴线相对于合力方向的所述方向偏差最大为5°。特别优选地，敏感轴线被定向成平行于合力的方向，或与合力的方向重合。
根据进一步的改进，优选的是，所述工具保持器包括用于与所述工具邻接的第一邻接表面和第二邻接表面，所述第二邻接表面横向于所述第一邻接表面延伸，并且所述传感器的所述敏感轴线相对于所述第一邻接表面以第一锐角定向、并且相对于所述第二邻接表面以第二锐角定向。
当工具被保持在工具保持器的工具容纳部中时，该工具优选地在所提到的两个邻接表面中的每一个处与该工具保持器齐平。应当注意的是，原则上可以存在另外的邻接表面或单独的邻接点。优选地，传感器的敏感轴线相对于工具保持器的工具容纳部的两个所述邻接表面以30°至60°的角度定向。特别优选地，两个所述邻接表面彼此垂直地或正交地定向，因此使得所述两个锐角(第一锐角和第二锐角)互为余角(counter angle)，这两个锐角优选地落入上述角度范围内。
根据应用的类型，前面提到的角度也可以代表旨在覆盖尽可能多的不同类型的工具的折衷方案。
例如，第一邻接表面可以平行于工具保持器的纵向轴线定向。在这种情况下，上述第一锐角对应于在传感器的敏感轴线与工具保持器的纵向轴线之间所测量的传感器的上述插入角度。对于组合的拉伸和压缩载荷，在前述的30°至60°的范围内选择该传感器的插入角度。另一方面，对于纯剪切载荷，传感器的插入角度将被选择为0°。
优选地，被安装在传感器容纳部中的传感器布置在工具保持器的力分流中。由此，该力的大部分继续流经工具保持器，使得仅最小程度地降低工具保持器的稳定性以及因此整个工具系统的稳定性。
根据本发明的进一步改进，规定规定传感器容纳部被构造为从至少四个侧包围传感器的容纳凹部。特别优选地，传感器容纳部被构造为从五个侧包围传感器的接收凹部。
根据该改进，传感器因此如同被封闭的框架所围绕。与开放的框架相对比，这可以使工具保持器上的缺口效应尽可能低，避免工具保持器的永久变形，并且确保对待测量的较大的力的牢固性。如果传感器被不仅从四侧而被从五侧包围，则进一步提高了牢固性和稳定性。
根据进一步的改进，规定传感器借助于夹持设备被夹持在传感器容纳部中。
借助于该夹持设备，即使在工具保持器未受力时，该传感器也被预加载。这很重要，使得传感器可以沿其敏感轴线测量拉伸载荷和压缩载荷二者。在仅测量拉伸载荷的情况下，传感器的预加载优选地被选择为大于由于加工过程而作用在插入工具保持器中的传感器上的拉伸力。这是必要的，以便传感器始终保持在预加载状态。
夹持设备优选地被构造为能够至少部分地从工具保持器拆卸。特别优选地，夹持设备可以从工具保持器完全拆卸下来。
根据进一步优选的改进，规定夹持设备包括第一楔形元件和第二楔形元件。借助于这两个楔形元件，可以非常容易地将传感器夹持在工具保持器的传感器容纳部中。除了简单的夹持之外，优点主要还在于传感器的可释放性和可定位性。
特别优选地，所述第一楔形元件以第一侧表面邻接所述传感器、并且以相反的第二侧表面邻接所述第二楔形元件的楔形表面，其中所述第一楔形元件的第二侧表面和所述第二楔形元件的楔形表面相对于所述第一侧表面以锐角定向。对于第二侧表面和楔形表面两者而言，该(后一)锐角是相同的。
因此，根据该改进，存在两个相对的楔形元件，所述两个相对的楔形元件被夹持在凹形的传感器容纳部中以紧固该传感器。这进一步降低了剪切力。
不言而喻，术语第二楔形元件的“楔形表面”仅用于区分第一楔形元件的“侧表面”，但在当前情况下不应以限制性方式理解。该“楔形表面”也是第二楔形元件的侧表面。
两个楔形元件之中的一个(优选地，第二楔形元件)优选地借助于紧固元件被能够移位地紧固在传感器容纳部中。紧固元件例如是螺钉，第二楔形元件可以借助于该螺钉在传感器容纳部内移位。这种类型的组合的螺钉/楔形连接允许非常精确地调整传感器的预加载力。这进而又对减小滞后具有积极作用，并因此对传感器的测量稳定性具有积极作用。
根据一改进，规定在所述传感器容纳部中布置有支撑部，所述支撑部被构造为当将所述第二楔形元件推动到所述传感器容纳部中时支撑所述第一楔形元件。
由于该支撑部，当第二楔形元件被插入时，面向传感器的第一楔形元件不会在该传感器上施加任何剪切力，所述剪切力会对传感器产生负面作用或甚至损坏该传感器。支撑部可以例如是设置在传感器容纳部中的支撑表面，第一楔形元件相对于该支撑表面平齐。
根据进一步的改进，规定所述传感器的敏感轴线平行于所述工具保持器的纵向轴线定向，所述传感器沿着所述敏感轴线具有该传感器的主要灵敏度。当传感器位置处的合力的方向平行于工具保持器的纵向轴线定向时，这是特别需要的。
例如，这可以在工具保持器的改进方面是有利的，其中，所述工具容纳部被布置在所述工具保持器的前端处，并且被构造为所述工具保持器中罐形的凹部。
如已经提到的，所述传感器优选地是力传感器。例如，该力传感器可以包括压电传感器。可以在测量范围内以电子的方式修改这种压电传感器，并且该压电传感器的测量结果不取决于工具保持器的变形。压电传感器还经受非常短的老化过程，使得可以用传感器在非常长的使用寿命内进行稳定和可重复的测量。
根据进一步的改进，传感器包括线缆，所述线缆穿过在所述工具保持器内部延伸的线缆管道从所述传感器容纳部引出。
换句话说，在根据该改进的工具保持器内部引导缆线。线缆管道优选地包括线缆出口，该线缆出口布置在工具保持器的背离工具的一侧上，并且线缆在该侧离开线缆管道。因此，线缆的出口优选地被选择在工具保持器的背离工具的切削刃的一侧上。通过这种方式，可以安全地容纳线缆并保护该线缆免受损坏，尤其是在工具更换期间是这样。
如开头所提到的，本发明不仅涉及工具保持器本身，而且还涉及一种工具系统，该工具系统包括所述工具保持器和可以被夹持在该工具保持器中的工具，该工具具有用于加工工件的至少一个切削刃。
根据该工具系统的改进，规定所述工具包括/是具有切削刀片容纳部的工具匣盒(tool cartridge)，切削刀片布置在所述切削刀片容纳部中，至少一个切削刃形成在所述切削刀片上，并且规定借助于至少一个固定元件，所述工具匣盒能够拆卸地紧固到所述工具保持器。
由于它们相对节省空间的设计，这种工具匣盒特别适用于在其中同时使用多个工具的机床中。例如，工具本身可以是车削工具或铣削工具。工具匣盒通常具有相对平坦的设计，并且借助于一个或多个用作紧固元件的紧固螺钉该工具匣盒能够拆卸地紧固到工具保持器。因此，如果需要的话，可以轻松且快速地从工具保持器拆卸该工具匣盒。如果例如由于磨损而仅需要替换切削刀片，工具匣盒在另一方面可以维持安装在工具保持器上，并且该切削刀片可以从工具匣盒分离地拆卸下来并且被用一个新的切削刀片替换。
不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，上面提到的特征和下面将要解释的特征不仅可以在分别提供的组合中使用，而且可以在其他组合中使用或单独地使用。同样地，不言而喻，在与工具保持器相关的权利要求中所限定的特征不仅涉及根据本发明的工具保持器，而且以等效的方式涉及根据本发明的工具系统。因此，所有前述陈述不仅涉及根据本发明的工具保持器，而且还等效地涉及包括根据本发明的工具保持器的根据本发明的工具系统。
附图说明
在附图中示出并且将在以下描述中更详细地解释本发明的实施例。附图示出：
图1是包括根据本发明的工具保持器的、根据本发明的工具系统的第一实施例的透视图；
图2是在图1所示的根据本发明的工具系统的第一实施例的分解图；
图3是在图1所示的根据本发明的工具系统的第一实施例的侧视图；
图4是在图1所示的根据本发明的工具系统的第一实施例的另一侧视图；
图5是在图1所示的根据本发明的工具保持器的第一实施例的细节的剖视图；
图6是包括根据本发明的工具保持器的、根据本发明的工具系统的第二实施例的透视图；
图7是在图6所示的根据本发明的工具系统的第二实施例的分解图；和
图8是在图6所示的根据本发明的工具系统的第二实施例的剖视图。
具体实施方式
图1至图4以透视图、分解图和两个侧视图示出了根据本发明的工具系统的第一实施例。根据本发明的工具系统在其中整体用附图标记100来表示。
工具系统100包括工具保持器10和工具12。工具12能够拆卸地紧固到工具保持器10。为此目的，工具保持器10包括凹形的工具容纳部14，工具12可以以精确限定的方式布置在该工具容纳部14中。在本实施例中，4个螺钉16用于将工具12紧固在工具容纳部14中。但是，不言而喻的是，也可以使用更多或更少的螺钉以将工具12紧固到工具保持器10。同样地，用于将工具12紧固到工具保持器10的其他紧固装置是可以设想到的。
工具12本身包括切削刀片保持器18和能够拆卸地布置在该切削刀片保持器18中的切削刀片20。切削刀片20通常是由硬质合金制成的切削刀片或所谓的可转位刀片(indexable insert)。切削刀片20包括用于加工工件的至少一个切削刃22。在这种情况下，它是具有直的切削刃的切削刃22。但是，切削刀片20也可以包括用于加工工件的弯曲的切削刃或多个不同的切削刃。
在本文所示的实施例中，工具12被构造为车削工具，该车削工具特别适用于凹槽车削。但是，本发明不限于工具12的这种类型的构造。
切削刀片保持器18被构造为工具匣盒，如果在机床内同时使用多个这样的工具系统，出于空间原因这是特别有利的。在此借助于另一夹持螺钉24来进行切削刀片20在切削刀片保持器或工具匣盒18中的固定。但是，用于夹持该切削刀片20的其他固定装置也是可以设想到的。在任何情况下，有利的是，切削刀片20可以从工具匣盒18单独地释放，而该工具匣盒18又不必从工具保持器10释放。以这种方式，当切削刀片20被磨损了，可以非常容易地用一个新的切削刀片来替换该切削刀片20，而不必为此目的从工具保持器10移除整个工具12。
工具保持器10进一步包括机器接口26，该机器接口26允许工具保持器10被紧固到机床。机器接口26可以包括工具保持器10的壳体的一部分。同样地，另外的紧固装置(例如，螺钉)可以从属于该机器接口26。此外，在本实施例中，机器接口26包括设置在工具保持器10的后侧的冷却剂端口28。
根据本发明的工具保持器10进一步包括传感器容纳部30，传感器32能够拆卸地安装在该传感器容纳部30中。特别地从图2中可以看出，传感器容纳部30被构造为凹形的容纳部，传感器32可以完全地或至少几乎完全地插入该凹形的容纳部中。在本文所示的实施例中，凹形的传感器容纳部30从5个空间侧包围该传感器32。但是，6个空间侧中的一个是敞开的，以便能够从该传感器容纳部30移除传感器32，如在图2中示意性地示出的。
传感器容纳部30布置在工具保持器10上，使得在工具保持器的安装状态中，被插入到传感器容纳部30中的传感器不与安装在工具保持器10上的工具12直接接触，也不与该工具保持器10所紧固到的机床直接接触。换言之，传感器容纳部30与工具容纳部14和机器接口26两者均间隔开。
传感器32优选地是力传感器。该力传感器被构造为测量由作用在工具12上的加工力所产生的作用在工具保持器10上的力。换言之，传感器32被用于测量在工具12的使用期间作用在至少一个切削刃22上的切削力或加工力。至少，由传感器32生成的测量信号取决于作用在至少一个切削刃22上的力。
传感器32在工具保持器10中是倾斜的。更具体地，传感器32的敏感轴线(在图3中用虚线示出并且用附图标记34指示)相对于工具保持器10的纵向方向或纵向轴线36是倾斜的。敏感轴线34是传感器32沿着该轴线具有该传感器的主要敏感度的轴线。该轴线34优选地垂直于传感器32的顶部或底部表面38。
传感器32的敏感轴线34相对于工具保持器10的纵向轴线36倾斜的角度α优选地具有30°至60°的量值。因此，角度α优选地为锐角。
角度α特别优选地被选择为使得传感器32的敏感轴线34与在加工过程期间作用在工具保持器10上的合力的方向重合、或者相对于该合力的方向以最大为10°的角度定向。特别地，该合力的方向是在传感器32的位置处的合力的方向。在图4中通过具有附图标记40或40'的箭头示意性地指示该合力的方向。
在加工期间，力作用在切削刀片20或切削刃22上，这在图4中用箭头68示意性地指示出。该加工力68可以分成切削力分量70和进给力分量72。在三维视图中，被动力的垂直于加工力的那部分也需要被考虑，但为了简单起见，这里将其省略。
由于加工力68，在工具保持器10中引起相应的力和力矩，所述力和力矩的大小和方向根据在工具保持器10中的观察位置而彼此不同。图4示意性地示出了两个可能位置74、74'的力平行四边形，其中合力40、40'分别作用在这些位置74、74'处。
合力40、40'各自包括竖直力分量48、48'和水平力分量50、50'。竖直力分量48、48'各自主要来源于加工力68的切削力分量70。另一方面，水平力分量50、50'主要来源于加工力68的进给力分量72以及来源于传感器32的相应位置74、74'处的力矩引起的杠杆力。相关的杠杆臂是所述位置74、74'距离切削刃22的竖直距离和水平距离。
因此，对于位置74产生拉伸载荷，而对于位置74'产生压缩载荷。因此，如果传感器32布置在工具保持器10中的第一位置74处，则该传感器32主要经受拉伸载荷。另一方面，如果传感器32布置在工具保持器10中的第二位置74'处，则该传感器32主要经受压缩载荷。根据位置，尽可能精确地沿着合力40或40'的方向来进行传感器32的敏感轴线34的对准。
不言而喻，所示的位置74、74'是传感器32在力分流中的可能位置。当传感器32布置在该力分流中时，只有该力的一部力流过传感器32。因此，图4中示意性示出的平行四边形也仅代表力在工具保持器10的切削平面中的一部力，即是流过相应位置74、74'处的传感器32的部分。
从图4可以进一步看出，当工具12安装在工具保持器10上时，工具12搁置抵靠于工具容纳部14中的两个邻接表面42、44。在本文所示的实施例中，第一邻接表面表面42在竖直方向上延伸，而第二邻接表面44水平地延伸。因此，两个邻接表面42、44彼此垂直地延伸。从图4中可以看出，第二邻接表面44被凹部46中断，以便稳定对该工具12的支撑或者能够对其进行更精确地设计。
因此，根据用该传感器32主要测量拉伸载荷还是压缩载荷，根据本发明，产生该传感器32在工具保持器10内的两个可能的最佳位置(参见位置74、74')或对准。在图3中示出两个最佳对准可能性中的一个，其中传感器32的敏感轴线34与合力的方向40重合。此处未明确示出的第二最佳对准可能性是传感器32的敏感轴线34沿方向40'的对准(参见图4)。
敏感轴线34与合力的方向40对准得越精确，对作用在至少一个切削刃22上的切削力的测量就越准确和稳定。由于第二邻接表面44在本实施例中被定向成平行于工具保持器10的纵向轴线36，因此不仅在敏感轴线34与纵向轴线36之间、而且在敏感轴线34与第二邻接表面之间产生相同的角度α。在敏感轴线34与第一邻接表面42之间产生相对应的余角。
借助于夹持设备52将传感器32夹持在工具保持器10中，这在图5中详细示出。更准确地说，借助于夹持设备52夹持该传感器32。夹持设备52包括两个楔形元件54、56。这两个楔形元件54、56以彼此相反的方向插入到传感器容纳部30中。第一楔形元件54以该第一楔形元件54的第一侧表面58抵靠传感器32、并且以该第一楔形元件54的相反的第二侧表面60抵靠第二楔形元件56的楔形表面62进行搁置。第一侧表面58优选地被定向成平行于传感器32的该第一侧表面58所抵靠的顶部表面。第二侧表面60和楔形表面62优选地彼此平齐、并且被定向成相对于邻接该传感器32的第一侧表面58成锐角。优选地可以借助于两个螺钉(未示出)使第二楔形元件56移位(参见图1和图2)。以此方式，可以精确地调节传感器32在传感器容纳部30中被预加载的预加载力。
第一楔形元件54以其端面上抵靠设置在传感器容纳部30内部的邻接表面59。该邻接表面59用作对第一楔形元件54的支撑部。特别是在将第二楔形元件56插入到传感器容纳部30期间，该邻接表面59支撑第一楔形元件54，并由此防止不希望的剪切力从第一楔形元件54传递到传感器32。因此，所提供的夹持设备52使得传感器32能够被夹持在传感器容纳部30内、而不会使该传感器32经受所导致的不希望的剪切力。
不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，可以以另一方式实现对第一楔形元件54的这种类型的支撑。
但是，传感器32沿其敏感轴线34的预加载是优选的。如果通过传感器32不仅测量压缩载荷而且还测量拉伸载荷，则这种预加载是特别必要的。在拉伸载荷的情况下，对传感器32的预加载必须大于由于加工过程而作用在该传感器32上的拉伸力，使得该传感器32始终保持在预加载状态中。
经由线缆64连接传感器32，该线缆64穿过在工具保持器10内部延伸的线缆管道66而从传感器容纳部30引出到外部(参见图2)。因此，线缆64被安全地保护免受损坏，并且可以毫无问题地连接传感器32。
图6至图8示出了根据本发明的工具系统100'的第二实施例。在图中相同或等效的部件提供有包括额外的撇号的前述附图标记。
图6至图8所示的工具系统100'是具有细长的工具保持器10'的切削工具，在该细长的工具保持器10'的前端76处布置有罐形的工具容纳部14'。工具12'在这种情况下是切削刀片20'，该切削刀片20'借助于紧固装置78能够释放地紧固在工具容纳部14'中。在这种情况下，紧固装置78被构造为夹持螺钉。但是，不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，也可以使用用于将工具12'紧固在工具容纳部14'中的其他可能手段。
在这里工具保持器柄部80的后部部分用作机器接口26'。该工具保持器柄部80可以在一个或多个位置处部分地平坦，以便于将工具保持器10'附接到机床。
切削刀片20'包括夹持段82、悬臂84和切削头86，至少一个切削刃22'布置在该切削头86上。切削头86布置在悬臂84的第一端处。夹持段82布置在悬臂84的相反的第二端处。悬臂84具有比夹持段82更小的横截面。
在组装状态下，工具12'的夹持段82插入到工具容纳部14'中。在该实施例中，夹持段82和工具容纳部14'具有基本上为泪珠形的横截面。
在该实施例中，传感器32'也能够移除地插入到传感器容纳部30'中，该传感器容纳部30'与工具容纳部14'和机器接口26'两者间隔开。类似地，在这种情况下，传感器32'的位置和取向也被选择为使得该传感器32'被暴露于尽可能小的剪切力、并且被定位成尽可能平行于工具保持器10'内的力流。但是，由于工具保持器10'内略有不同的力流，在这种情况下，敏感轴线34'平行于或至少基本上平行于工具保持器10'的纵向轴线36'对齐布置(参见图8)。
在这种情况下，夹持设备52'包括紧固螺钉88，借助于该紧固螺钉88该传感器32'可以被轴向地预加载。此外，板形的压力件90用于将力尽可能均匀地分布、且分布在传感器32'的整个表面上，并且避免不希望的剪切力。板形的压力件90布置在传感器32'与紧固螺钉88之间，并且优选地平靠于传感器32'。另外，传感器32'的操作模式基本上对应于如关于第一实施例所解释的操作模式。

Claims (19)

1.一种工具保持器(10、10')，包括：
-工具容纳部(14、14')，所述工具容纳部(14、14')被构造为能够释放地接收具有用于加工工件的至少一个切削刃(22、22')的工具(12、12')；
-机器接口(26、26')，所述机器接口(26、26')被构造为使得所述工具保持器(10、10')能够被紧固到机床；和
-传感器容纳部(30、30')，在所述传感器容纳部(30、30')中容纳传感器(32、32')，所述传感器(32、32')被构造为生成取决于作用在所述工具保持器(10、10')上的力的测量信号；
其中，所述传感器容纳部(30、30')与所述工具容纳部(14、14')和所述机器接口(26、26')两者间隔开，使得当所述工具(12、12')被容纳在所述工具容纳部(14、14')中并且所述工具保持器(10、10')被紧固到所述机床时，所述传感器(32、32')既不与所述工具(12、12')直接接触、也不与所述机床直接接触。
2.根据权利要求1所述的工具保持器，其中，所述传感器(32)的敏感轴线(34)相对于所述工具保持器(10)的纵向轴线(36)以锐角(α)定向，所述传感器(32)沿着所述敏感轴线(34)具有该传感器的主要灵敏度。
3.根据权利要求2所述的工具保持器，其中，所述敏感轴线(34)与作用在所述工具保持器(10)上的力所产生的合力的方向(40)重合，或者所述敏感轴线(34)相对于所述方向(40)以最大为10°的角度定向。
4.根据权利要求2所述的工具保持器，其中，所述工具保持器(14)包括用于与所述工具(12)邻接的第一邻接表面(42)和第二邻接表面(44)，所述第二邻接表面(44)横向于所述第一邻接表面(42)延伸，并且其中所述传感器(32)的所述敏感轴线(34)相对于所述第一邻接表面(42)以第一锐角定向、并且相对于所述第二邻接表面(44)以第二锐角定向。
5.根据权利要求4所述的工具保持器，其中，所述第二接触表面(44)平行于所述工具保持器(10)的所述纵向轴线(36)定向。
6.根据权利要求1所述的工具保持器，其中，被容纳在所述传感器容纳部(30、30')中的所述传感器(32、32')布置在所述工具保持器(10、10')的力分流中。
7.根据权利要求1所述的工具保持器，其中，所述传感器容纳部(30、30')被构造为从至少四侧包围所述传感器(32、32')的容纳凹部。
8.根据权利要求1所述的工具保持器，其中，所述传感器(32、32')借助于夹持设备(52)被夹持在所述传感器容纳部(30、30')中。
9.根据权利要求1所述的工具保持器，其中，所述夹持设备(52)被构造为能够从所述工具保持器(10、10')至少部分地拆卸。
10.根据权利要求9所述的工具保持器，其中，所述夹持设备(52)包括第一楔形元件(54)和第二楔形元件(56)。
11.根据权利要求10所述的工具保持器，其中，所述第一楔形元件(54)以第一侧表面(58)邻接所述传感器(32)、并且以与所述第一侧表面(58)相反的第二侧表面(60)邻接所述第二楔形元件(56)的楔形表面(62)，并且其中所述第二侧表面(60)和所述楔形表面(62)相对于所述第一侧表面(58)以锐角定向。
12.根据权利要求11所述的工具保持器，其中，在所述传感器容纳部(30)中布置有支撑部(59)，所述支撑部(59)被构造为当所述第二楔形元件(56)被推动到所述传感器容纳部(30)中时支撑所述第一楔形元件(54)。
13.根据权利要求1所述的工具保持器，其中，所述传感器(32')的敏感轴线(34')平行于所述工具保持器(10')的纵向轴线(36')定向，所述传感器(32')沿着所述敏感轴线(34')具有该传感器的主要灵敏度。
14.根据权利要求1所述的工具保持器，其中，所述工具容纳部(14')被布置在所述工具保持器(10')的面端处，并且被构造为所述工具保持器(10')中的罐形的凹部。
15.根据权利要求1所述的工具保持器，其中，所述传感器(32、32')包括力传感器。
16.根据权利要求1所述的工具保持器，其中，所述传感器(32)包括线缆(64)，所述线缆(64)穿过在所述工具保持器(10)内部延伸的线缆管道(66)被引出所述传感器容纳部(30)。
17.一种工具系统(100)，包括：
-根据权利要求1所述的工具保持器(10、10')；和
-工具(12、12')，所述工具(12、12')具有用于加工工件的至少一个切削刃(22、22')。
18.根据权利要求17所述的工具系统，其中，所述工具(12)包括具有切削刀片容纳部的工具匣盒，切削刀片(20)布置在所述切削刀片容纳部中，所述至少一个切削刃(22)形成在所述切削刀片(20)上，并且其中，在所述工具容纳部(14)中，借助于至少一个固定元件(16)，所述工具匣盒能够拆卸地紧固到所述工具保持器(10)。
19.根据权利要求17所述的工具系统，其中，所述工具(12')包括切削刀片(20')，所述至少一个切削刃(22')形成在所述切削刀片(20')上，其中所述切削刀片(20')包括夹持部分，所述夹持部分插入并且能够释放地紧固在所述工具保持器(10')的所述工具容纳部(14')中。
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