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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Spannkraft an einer Werkzeugspannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8.
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Eine gattungsgemäße Messvorrichtung ist aus der
EP 1 925 396 A1 bekannt. Sie wird bei Bedarf aus dem Werkzeugmagazin einer Bearbeitungsmaschine in die Werkzeugspannvorrichtung der Bearbeitungsmaschine gespannt, wozu sie einen geeignet geformten Spannkörper aufweist. Im eingespannten Zustand wird mittels eines Sensors die von der Werkzeugspannvorrichtung auf den Spannkörper ausgeübte Spannkraft gemessen. Der erfasste Messwert wird drahtlos zu einer tragbaren Anzeigeeinheit übertragen, anhand derer sich ein Bediener der Bearbeitungsmaschine über die Spannkraft informieren kann. Bei einem zu geringen Wert der Spannkraft, der ein Indiz für Verschleiß darstellt, kann rechtzeitig vor einer Beeinträchtigung der Produktionsqualität der Bearbeitungsmaschine ein Austausch der Werkzeugspannvorrichtung vorgenommen werden.
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Die bekannte Messvorrichtung enthält als Energiequelle eine Batterie. Um die Funktionsfähigkeit der Messvorrichtung sicherzustellen, wird der Ladezustand der Batterie überwacht und ebenfalls drahtlos zu der Anzeigeeinheit übertragen. Bei Bedarf kann die Batterie somit rechtzeitig ausgetauscht werden. Dies erfordert jedoch die Entnahme der Messvorrichtung aus dem Werkzeugmagazin der Bearbeitungsmaschine und damit eine Unterbrechung des normalen Betriebsablaufs der Bearbeitungsmaschine. Deshalb ist eine möglichst lange Lebensdauer der Batterie wünschenswert. Der Kapazität der Batterie sind jedoch durch den verfügbaren Bauraum Grenzen gesetzt.
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Aus der
DE 60 2004 008 446 T2 ist ein Tastkopf zum Erfassen der Position eines Objektes bekannt, der dazu bestimmt ist, in einer Werkzeugmaschine anstelle eines Schneidwerkzeugs eingesetzt zu werden und die von ihm erfassten Positionswerte drahtlos zu einer externen Schnittstelle zu übertragen. Da der Tastkopf batteriebetrieben ist, sollen die Tastkopfschaltung und der Sender nur zu ihrem Gebrauch eingeschaltet werden. Hierzu ist der Tastkopf mit einem oder mehreren Beschleunigungssensoren und einem Prozessor ausgerüstet. In einer Ausführungsform ist die Einschaltung des Tastkopfes durch eine Rotation der Spindel der Werkzeugmaschine vorgesehen. Der Prozessor verarbeitet hierzu das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors und detektiert anhand dieses Signals eine Rotation der Spindel. Das Einschalten des Tastkopfes erfolgt also nicht automatisch, sondern muss von der Steuerung der Werkzeugmaschine durch eine Spindelrotation ausgelöst werden. In einer anderen Ausführungsform werden mehrere Beschleunigungssensoren verwendet und es wird zunächst in einem Lernvorgang eine für die Bewegung zum Einsetzen des Tastkopfes in die Spindel charakteristische Signatur der Signale der Beschleunigungssensoren gespeichert. Im Betrieb werden die Sensorsignale dann von dem Prozessor mit der gespeicherten Signatur verglichen, um das Einsetzen des Tastkopfes in die Spindel zu erkennen und in diesem Fall seine Einschaltung vorzunehmen. Die automatische Einschaltung des Tastkopfes wird hier mit der Notwendigkeit eines Lernvorgangs erkauft.
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In Anbetracht dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Messvorrichtung der eingangs genannten Art eine möglichst lange unterbrechungsfreie Betriebsdauer zu erreichen und hierfür eine einfache und automatische Lösung zu schaffen, die keine zusätzlichen Schritte für den Betriebsablauf der Bearbeitungsmaschine erfordert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß weist eine gattungsgemäße Messvorrichtung eine Bewegungssensoreinheit zur Erfassung des Bewegungszustandes der Messvorrichtung auf und die Stromversorgung einer Kraftsensoreinheit und/oder Kommunikationseinheit und/oder Anzeigeeinheit der Messvorrichtung aus der elektrischen Energiequelle der Messvorrichtung ist in Abhängigkeit von dem erfassten Bewegungszustand der Messvorrichtung zwischen einem aktivierten und einem deaktivierten Zustand umschaltbar. Nach dem Umschalten der Stromversorgung vom deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand wird zu einer vorbestimmten Zeit mindestens eine Messung der Spannkraft durchgeführt und die Stromversorgung vom aktivierten Zustand sofort wieder in den deaktivierten Zustand umgeschaltet, wenn der Wert der Spannkraft bei der ersten Messung nach dem Umschalten der Stromversorgung vom deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt.
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Hierdurch können die nur für eine Spannkraftmessung einschließlich der drahtlosen Übertragung und/oder Anzeige der Messdaten benötigten elektronischen Komponenten abgeschaltet werden, wenn längere Zeit keine Messung stattfindet, und gezielt nur dann aktiviert werden, wenn eine Messung durchgeführt werden soll. Eine fehlerhafte Aktivierung der Stromversorgung wird anhand eines unplausibel geringen ersten Messwertes der Spannkraft erkannt und führt sofort wieder zu einer Deaktivierung. Letztere erfolgt auch automatisch nach einer erfolgreichen Spannkraftmessung. Dadurch wird die Dauer der Phasen höheren Stromverbrauchs auf ein Mindestmaß beschränkt. Dies erbringt eine erhebliche Reduktion des mittleren Stromverbrauchs der Messvorrichtung und folglich eine längere Standzeit des als Energiequelle dienenden Akkus.
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Die erfindungsgemäße Messvorrichtung erkennt selbständig, dass eine Spannkraftmessung durchgeführt werden soll, wenn sich ihr Bewegungszustand signifikant ändert, d. h. wenn sie aus einer Ruhelage in eine Bewegung übergeht, die zu ihrer Verbringung von einer Ablage zu einer Werkzeugspannvorrichtung nötig ist. Zur Vorbereitung einer Messung ist also kein Bedienereingriff nötig. Damit eignet sich die erfindungsgemäße Messvorrichtung insbesondere für den Einsatz in Bearbeitungsmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel und kann von einer solchen Maschine wie ein normales Werkzeug gehandhabt werden.
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Nach Abschluss einer erfolgreichen Spannkraftmessung oder wenn sich eine Aktivierung zur Spannkraftmessung anhand eines unplausibel geringen ersten Messwertes der Spannkraft als fehlerhaft erweist, erfolgt eine automatische Deaktivierung der Stromversorgung der nicht benötigten Komponenten. Dadurch wird die Dauer der Phasen höheren Stromverbrauchs auf ein Mindestmaß beschränkt.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung,
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2 einen Überblick über die verschiedenen Betriebsmodi einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung und
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3 ein elektrisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 in einer teilweise, d. h. in der rechten Hälfte, geschnittenen Seitenansicht zu sehen. Die Messvorrichtung 1 ist in einer Werkzeugspannvorrichtung 2 gespannt, die Bestandteil einer Arbeitsspindel einer Bearbeitungsmaschine ist. Deutlich erkennbar ist in dem geschnittenen Bereich der Darstellung von 1 der Eingriff von beweglichen Klauen 4 der Werkzeugspannvorrichtung 2 mit klauenförmigen Halterungsabschnitten 5 der Messvorrichtung 1. Die Formgebung der Messvorrichtung 1 entspricht im Bereich der Halterungsabschnitte 5 der Formgebung eines Werkzeugs, wie es normalerweise mittels der Werkzeugspannvorrichtung 2 gespannt wird. Die Bewegung der Klauen 4, d. h. die Umschaltung der Werkzeugspannvorrichtung 2 zwischen dem gespannten und dem gelösten Zustand, wird durch die axiale Bewegung einer Zugstange 3 bewirkt. Die Aufgabe der Messvorrichtung 1 ist die Messung der Kraft, mit der die Zugstange 3 in derjenigen axialen Position gehalten wird, welche dem gespannten Zustand entspricht.
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Hierzu ist die Messvorrichtung 1 so gestaltet, dass die Zugstange 3 im gespannten Zustand im Inneren der Messvorrichtung 1 eine Kraft auf einen in 1 nicht sichtbaren Bolzen ausübt. Die hierdurch verursachte Längenänderung dieses Bolzens wird durch einen auf ihm angebrachten Sensor in Form eines Dehnungsmessstreifens in eine Widerstandsänderung umgesetzt. Es könnten auch mehrere Dehnungsmessstreifen in einer Brückenschaltung vorgesehen sein. Der Sensor ist mit einer Signalelektronik verbunden, die das analoge Sensorsignal verstärkt und in ein digitales Signal wandelt. Am vorderen Ende der Messvorrichtung 1 befindet sich eine Anzeigeeinheit 6, die den gemessenen Wert der Spannkraft digital anzeigt. Der in 1 gezeigten dreistelligen Anzeige liegt eine Einheit von 0,1 kN zugrunde. Nicht sichtbar sind in 1 Bedientasten, die am Gehäuse der Messvorrichtung 1 zur manuellen Bedienung, beispielsweise zum Ein- und Ausschalten, vorgesehen sind.
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Einen Überblick über die verschiedenen Betriebsmodi der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1 gibt 2. Wie aus dieser zu ersehen ist, gibt es neben dem ausgeschalteten Zustand 7 drei verschiedene Betriebsmodi, nämlich einen manuellen Modus 8, einen automatischen Modus 9 und einen Konfigurationsmodus 10. Die in 2 durch Pfeile dargestellten Übergänge zwischen den drei verschiedenen Betriebsmodi 8 bis 10 sowie dem ausgeschalteten Zustand 7 werden jeweils durch Betätigung von Bedientasten ausgelöst.
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Vom ausgeschalteten Zustand 7 aus kann die Messvorrichtung 1 zunächst nur in den manuellen Betriebsmodus 8 geschaltet werden. In diesem kann eine Spannkraftmessung nur durch Betätigung einer bestimmten Bedientaste ausgehst werden. Vom manuellen Betriebsmodus 8 aus ist ein Wechsel in den automatischen Betriebsmodus 9 oder in den Konfigurationsmodus 10 möglich. Im Konfigurationsmodus 10 können durch Betätigung von Bedientasten verschiedene Konfigurationsdaten der Messvorrichtung 1 eingestellt und an der Anzeigeeinheit 6 angezeigt werden. Zu diesen Konfigurationsdaten zählen beispielsweise eine Geräteidentifikationsnummer, die Helligkeit der Anzeige 6, sowie bestimmte Parameter des automatischen Betriebsmodus 9.
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Der automatische Betriebsmodus 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung 1 ausgehend von einem Bereitschaftszustand 9A (Standby-Zustand), in dem sie nur einen sehr geringen Stromverbrauch hat, bei Bedarf selbsttätig in einen aktiven Zustand 9B übergeht, in diesem aktiven Zustand 9B Spannkraftmessungen durchführt, und danach wieder in den stromsparenden Bereitschaftszustand 9A zurückkehrt. Der automatische Betriebsmodus 9 mit diesen beiden internen Zuständen 9A und 9B ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung und wird nachfolgend näher erläutert. Er kann entweder durch den Übergang zum manuellen Betriebsmodus 8 oder durch Ausschalten der Messvorrichtung 1, jeweils ausgelöst durch eine entsprechende Tastenbedienung, beendet werden.
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Ein Blockschaltbild der im Inneren der Messvorrichtung 1 vorhandenen elektronischen Komponenten, anhand dessen der Zweck und die Realisierung des automatischen Betriebsmodus 9 verständlich werden, zeigt 3. Dort sind nicht wie sonst üblich die zwischen den einzelnen Komponenten verlaufenden Signalpfade dargestellt, sondern vielmehr die Struktur der Stromversorgung, da diese für die vorliegende Erfindung von besonderem Interesse ist. Die einzige Ausnahme bildet der gestrichelt dargestellte Signalpfad, auf den später noch eingegangen wird.
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Außer der bereits erwähnten Anzeigeeinheit 6 gehört zu den elektronischen Komponenten der Messvorrichtung 1 zunächst eine Kraftsensoreinheit 11, welche den eigentlichen Kraftsensor in Form eines oder mehrerer Dehnungsmessstreifen, sowie eine dem Sensor zugeordnete Signalelektronik umfasst. Deren Aufgabe ist die gesamte analoge Vorverarbeitung des Sensorsignals sowie dessen Digitalisierung. Ferner ist eine in 3 kurz als Funkeinheit 12 bezeichnete drahtlose Kommunikationseinheit vorgesehen, um die von der Kraftsensoreinheit 11 gelieferten Messwerte berührungslos zu einer externen Empfangseinheit zu übertragen. Die Funkeinheit 12 kann auch für eine bidirektionale Kommunikation ausgelegt sein, um ein Übertragungsprotokoll mit Quittierung übermittelter Datentelegramme verwenden zu können. Die externe Empfangseinheit kann mit einer mobilen Anzeigeeinheit kombiniert sein. Sie kann aber auch an die zentrale Steuerung der Bearbeitungsmaschine angeschlossen sein, um eine automatische Spannkraftüberwachung durch die zentrale Maschinensteuerung zu ermöglichen.
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Eine USB-Schnittstelle 13 gestattet den Anschluss der Messvorrichtung 1 an einen externen Computer, beispielsweise zur Konfiguration und zur Fehlerdiagnose, aber auch zum nachträglichen Auslesen von intern gespeicherten Messdaten für den Fall, dass von der Möglichkeit der drahtlosen Übertragung durch die Funkeinheit 12 kein Gebrauch gemacht wird. Über die USB-Schnittstelle 13 ist der Zugriff auf Konfigurationsdaten auch ohne manuell ausgelösten Übergang in den Konfigurationsmodus 10 möglich.
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Kernstück der Elektronik der Messvorrichtung 1 ist ein Mikrocontroller 14, der die Funktionen aller übrigen Komponenten koordiniert und den digitalen Datenverkehr innerhalb der Messvorrichtung 1 sowie nach außen über die Funkeinheit 12 oder über die USB-Schnittstelle 13 abwickelt. Ferner sind an den Mikrocontroller 14 die in den Figuren nicht gezeigten Tasten zur manuellen Bedienung der Messvorrichtung 1 angeschlossen. Der permanenten, d. h. von der Stromversorgung der Messvorrichtung 1 unabhängigen Speicherung von Konfigurations- und Messdaten dient ein nichtflüchtiger Speicher 15. Ferner ist eine Echtzeituhr 16 vorgesehen, welche die Zuordnung von Datum und Zeit zu erfassten Messdaten und anderen Ereignissen gestattet.
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Zur Versorgung sämtlicher elektronischer Komponenten enthält die Messvorrichtung 1 eine Energiequelle 17 begrenzter Kapazität in Form einer wiederaufladbaren Batterie (Akku). Die Ladung der Energiequelle 17 erfolgt bei Bedarf in bekannter Weise über die USB-Schnittstelle.
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Bei einem automatischen Betrieb, bei dem die Messvorrichtung 1 ebenso wie ein Werkzeug im Werkzeugmagazin einer Bearbeitungsmaschine aufbewahrt und in bestimmten Zeitabständen zur Überprüfung der Spannkraft anstelle eines Werkzeugs automatisch in der Werkzeugspannvorrichtung 2 gespannt wird, würde die Energiequelle 17 stark belastet werden, wenn sich alle elektronischen Komponenten ständig im Normalbetrieb befänden. Dabei wird der Gesamtstromverbrauch weitgehend von der Stromaufnahme der Funkeinheit 12 bestimmt, die im Fall der bidirektionalen Kommunikation wegen des unbekannten Zeitpunktes eines Datenempfangs sowie einer hohen Verstärkung des Empfangssignals zum Empfang im allgemeinen mehr Leistung verbraucht als zum Senden. Um die Standzeit der Energiequelle 17 zwischen zwei Ladevorgängen zu verlängern, sind daher erfindungsgemäß zusätzlich eine Stromsteuereinheit 18 und eine Bewegungssensoreinheit 19 vorgesehen, wobei letztere ebenfalls von der Energiequelle 17 mit Strom versorgt wird.
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Die Stromsteuereinheit 18 ist zwischen die Energiequelle 17 und die Anzeigeeinheit 6, die Kraftsensoreinheit 11 sowie die Funkeinheit 12 geschaltet und wird von dem Mikrocontroller 14 gesteuert, wie in 2 durch den gestrichelt dargestellten Signalpfad angedeutet ist, um die Stromversorgung der über die Stromsteuereinheit 18 versorgten Komponenten bedarfsabhängig zu variieren, insbesondere ein- und auszuschalten. Die über die Stromsteuereinheit 18 versorgten Komponenten müssen nämlich nicht ständig in Betrieb sein, sondern brauchen nur dann eingeschaltet zu werden, wenn ihre jeweiligen Funktionen tatsächlich benötigt werden. Dies ist bei der Anzeigeeinheit 6, der Kraftsensoreinheit 11 und der Funkeinheit 12 nur dann der Fall, wenn gerade eine Spannkraftmessung durchgeführt wird.
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Demgegenüber sind der Mikrocontroller 14, die Echtzeituhr 16 und die Bewegungssensoreinheit 19 direkt mit der Energiequelle 17 verbunden, da diese ständig in Betrieb sein müssen, um die Funktionsfähigkeit der Messvorrichtung 1 aufrecht zu erhalten.
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Der nichtflüchtige Speicher 15 kann ebenfalls direkt mit der Energiequelle 17 verbunden sein, da er keine Leistung verbraucht, wenn kein Schreib- oder Lesevorgang stattfindet.
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Die Aufgabe der Bewegungssensoreinheit 19 ist es, den Lage- bzw. Bewegungszustand der Messvorrichtung 1 festzustellen, um dem Mikrocomputer 14 ein Entscheidungskriterium für die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Stromversorgung der nur zur Durchführung einer Spannkraftmessung benötigten elektronischen Komponenten zu liefern. Zu diesem Zweck enthält die Bewegungssensoreinheit 19 einen Beschleunigungssensor, dessen Empfindlichkeit auf die charakteristischen Bewegungen der Messvorrichtung 1 bei der Entnahme aus dem Werkzeugmagazin und bei der Zuführung zu der Spannvorrichtung 2 durch den automatischen Werkzeugwechsler der Bearbeitungsmaschine abgestimmt ist. Der Messbereich des Beschleunigungssensors liegt daher etwa im Bereich von 1 g bis 10 g. Da der genaue Ablauf der Bewegung von der jeweiligen Bearbeitungsmaschine abhängt und somit nicht vorhersehbar ist, sollte der Beschleunigungssensor eine mehrachsige Empfindlichkeit besitzen, also auf Beschleunigungen in mehreren Richtungen ansprechen.
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Die Bewegungssensoreinheit 19 enthält ferner eine Signalverarbeitungselektronik, welche das Messsignal des Beschleunigungssensors analog verarbeitet, digitalisiert und auf bestimmte Kriterien hin auswertet. Beispiele für solche Kriterien sind das Überschreiten einer vorbestimmten Schwelle der Beschleunigung und/oder der Geschwindigkeit, die durch Integration der gemessenen Beschleunigung über der Zeit ermittelt werden kann. Hierbei kann auch die Richtung der Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit berücksichtigt werden. Ferner erfasst der Beschleunigungssensor der Bewegungssensoreinheit 19 auch die Erdbeschleunigung. Diese führt beim Ruhen der Messvorrichtung 1 im Werkzeugmagazin einer Bearbeitungsmaschine zu einem konstanten Messsignal mit bekanntem Wert. Daher ist eine signifikante Änderung des Messsignals nach längerem Verharren bei diesem Wert ein erstes Indiz für eine Entnahme der Messvorrichtung 1 aus dem Werkzeugmagazin.
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Die genaue Festlegung der Kriterien, nach denen die Signalverarbeitungselektronik der Bewegungssensoreinheit 19 das Messsignal des Beschleunigungssensors auswertet, ist eine Frage der Optimierung anhand von Versuchen. Zu bedenken sind hierbei die im regulären Betrieb einer Bearbeitungsmaschine auftretenden Vibrationen und Erschütterungen, beispielsweise bei der Entnahme eines Werkzeugs aus dem Werkzeugmagazin von einer der Messvorrichtung 1 benachbarten Position.
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Geht man davon aus, dass die Messvorrichtung 1 für die Verwendung in einer Bearbeitungsmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel von einem Bediener der Maschine wie ein normales Werkzeug im Werkzeugmagazin abgelegt und dort durch eine entsprechende Tastenbetätigung aus dem manuellen Betriebsmodus 8 in den automatischen Betriebsmodus 9 versetzt wird, so nimmt die Messvorrichtung 1 zunächst innerhalb des automatischen Betriebsmodus 9 den Bereitschaftszustand 9A ein. Hierzu unterbricht der Mikrocontroller 14 über die Stromsteuereinheit 18 die Stromversorgung der Anzeigeeinheit 6, der Kraftsensoreinheit 11 sowie der Funkeinheit 12 und geht dann selbst in einen internen Bereitschaftszustand über, in dem er nur einen minimalen Stromverbrauch hat. Ein stromsparender interner Bereitschaftszustand ist als Funktion von Mikrocontrollern bekannt und bedarf daher keiner Erläuterung. Die einzigen jetzt noch normal arbeitenden Komponenten sind die Echtzeituhr 16 und die Bewegungssensoreinheit 19.
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Stellt die Bewegungssensoreinheit 19 eine Bewegung der Messvorrichtung 1 fest, die auf eine Entnahme aus dem Werkzeugmagazin hindeutet, dann sendet sie dem Mikrocontroller 14 ein Wecksignal (Interrupt), das ihn aus seinem internen Bereitschaftszustand in den normalen Betriebszustand versetzt. Der Mikrocontroller 14 aktiviert dann nach einer gewissen Wartezeit über die Stromsteuereinheit 18 die zuvor unterbrochene Stromversorgung der Anzeigeeinheit 6, der Kraftsensoreinheit 11 sowie der Funkeinheit 12, womit die Messvorrichtung 1 im aktiven Zustand 9B des automatischen Betriebsmodus 9 und zur Durchführung einer Spannkraftmessung bereit ist. Mit dem endgültigen Übergang in den aktiven Zustand 9B wird nach dem Empfang des Wecksignals von der Bewegungssensoreinheit 19 deshalb noch etwas gewartet, weil der Transport der Messvorrichtung 1 zu der Werkzeugspannvorrichtung 2 durch den Werkzeugwechsler eine gewisse Zeit dauert. Die Wartezeit ist im Konfigurationsmodus 10 einstellbar und kann auf die Transportdauer abgestimmt werden.
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Im aktiven Zustand 9B wird dann zunächst durch eine Messung der Spannkraft kontrolliert, ob die Messvorrichtung 1 tatsächlich in der Werkzeugspannvorrichtung 2 gespannt ist. Ist ein einstellbarer Schwellwert der Spannkraft überschritten, so wird die Kraftmessung zur statistischen Verifikation mehrfach wiederholt und der Messwert schließlich in dem nichtflüchtigen Speicher 15 abgespeichert und über die Funkeinheit 12 an eine externe Empfangseinheit übertragen. Nach Abschluss des Sendevorgangs geht die Messvorrichtung 1 automatisch wieder in den Bereitschaftszustand 9A mit minimalem Stromverbrauch über. Der Mikrocontroller 14 unterbricht hierzu mittels der Stromsteuereinheit 18 die Stromversorgung der nicht mehr benötigten Komponenten und nimmt dann selbst seinen internen Bereitschaftszustand ein. Dieser Übergang der Messvorrichtung 1 in den Bereitschaftszustand 9A erfolgt auch dann, wenn die erste, zur Kontrolle des Spannzustandes dienende Kraftmessung negativ verläuft.
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Es leuchtet ein, dass durch diese Gestaltung des automatischen Betriebsmodus 9 eine erhebliche Energieersparnis und damit eine entsprechende Verlängerung der Standzeit der Energiequelle 17 zwischen zwei Ladevorgängen erzielbar ist, sofern der kombinierte Stromverbrauch der Bewegungssensoreinheit 19 und des Mikrocontrollers 14 in dessen internem Bereitschaftszustand wesentlich geringer ist als der kombinierte Verbrauch der Anzeigeeinheit 6, der Kraftsensoreinheit 11, der Funkeinheit 12 und des Mikrocontrollers 14 im normalen Betriebszustand. Diese Bedingung ist mit den Mikrocontrollern 14 und integrierten Beschleunigungssensoren, die heute verfügbar sind, ohne weiteres erfüllbar. Hierbei ist zu bedenken, dass eine Kraftsensoreinheit 11 mit Dehnungsmessstreifen und eine Funkeinheit 12, insbesondere eine bidirektionale mit ständig in Betrieb befindlichem Empfangsteil, einen vergleichsweise hohen Stromverbrauch haben.
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Der Messwert der Spannkraft kann bei Bedarf zusätzlich zur drahtlosen Übertragung an eine externe Empfangseinheit an der internen Anzeigeeinheit 6 angezeigt werden. Falls sich dies jedoch erübrigt, was bei einer drahtlosen Übertragung der Regelfall sein dürfte, so kann die Messvorrichtung 1 so konfiguriert werden, dass die Stromversorgung der Anzeigeeinheit 6 bereits beim Übergang vom manuellen Betriebsmodus 8 zum automatischen Betriebsmodus 9 abgeschaltet wird und in letzterem auch im aktiven Zustand 9B abschaltet bleibt, was zu einer weiteren Reduktion des Stromverbrauchs führt.
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Um zu vermeiden, dass die Bewegung der Messvorrichtung 1 zurück zum Werkzeugmagazin nach Abschluss einer Spannkraftmessung einen erneuten Übergang in den aktiven Zustand 9B auslöst, kann dieser Übergang für eine vorbestimmte Wartezeit nach dem Übergang in den Bereitschaftszustand 9A gesperrt werden. Ein fehlerhafter Übergang in den aktiven Zustand 9B ist jedoch weitgehend unkritisch, da der aktive Zustand 9B bei einem Fehlschlag der vorgesehenen Kontrollmessung der Spannkraft sofort wieder verlassen wird und somit kein großer Energieverbrauch anfällt.
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Alternativ zu der vorausgehend beschriebenen Aktivierung des Mikrocontrollers 14 aus seinem internen Bereitschaftszustand durch ein Wecksignal der Bewegungssensoreinheit 19, die eine entsprechende Signalverarbeitungskapazität der Bewegungssensoreinheit 19 voraussetzt, wäre es auch denkbar, den Mikrocontroller 14 periodisch durch einen internen Zeitgeber aktivieren zu lassen und eine einfachere Bewegungssensoreinheit 19 zu verwenden, deren Signalelektronik beispielsweise nur über einen Analog-/Digital-Wandler und einen Spitzenwertspeicher verfugt Der Mikrocontroller 14 müsste in diesem Fall nach jeder periodischen Aktivierung den Spitzenwertspeicher auslesen und bei Überschreitung einer vorbestimmten Schwelle entweder anhand einer weiteren Beobachtung des Signals des Beschleunigungssensors über die Aktivierung der abgeschalteten Komponenten der Messvorrichtung 1 entscheiden, oder besagte Komponenten aktivieren und durch eine Kontrollmessung der Spannkraft feststellen, ob die Messvorrichtung 1 in der Werkzeugspannvorrichtung 2 gespannt ist oder nicht.
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Es kommt also nicht darauf an, ob die Entscheidung über den Wechsel in den aktiven Zustand in der Bewegungssensoreinheit 19 oder in dem Mikrocontroller 14 getroffen wird, sondern lediglich darauf, dass der Gesamtstromverbrauch im Bereitschaftszustand 9A durch Abschaltung und/oder Reduktion der Stromversorgung von nicht benötigten Komponenten reduziert wird, und dass der Übergang zum aktiven Zustand 9B, in dem eine Spannkraftmessung erfolgt, automatisch in Abhängigkeit vom Bewegungszustand der Messvorrichtung 1 erfolgt.
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Dabei kann es erforderlich sein, zur Unterbrechung der Stromversorgung nicht benötigter Komponenten eine Stromsteuereinheit 18 einzusetzen. Es ist aber auch möglich, dass eine oder mehrere dieser Komponenten über einen Eingang verfügen, an dem sie unmittelbar durch ein Signal des Mikrocontrollers 14 abgeschaltet oder in einen Standby-Zustand mit minimalem Stromverbrauch versetzt werden können, so dass für solche Komponenten keine Stromsteuereinheit 18 benötigt wird. Falls nicht ständig benötigte Komponenten in einen Standby-Zustand mit minimalem Stromverbrauch versetzbar sind, so ist dieser Standby-Zustand deren deaktivierter Zustand. Eine Deaktivierung im Sinne der vorliegenden Erfindung muss also nicht unbedingt eine völlige Abschaltung bedeuten, sondern es genügt eine wesentliche Reduzierung der Leistungsaufnahme.
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Die in 2 dargestellte Systempartitionierung hat in erster Linie funktionale Bedeutung. Diese Aufteilung der Funktionen des Gesamtsystems in verschiedene Einheiten kann sich zwar in der Zuordnung der Funktionen zu einzelnen physischen Baueinheiten widerspiegeln, muss es aber nicht. Beispielsweise können der Mikrocontroller 14 und der nichtflüchtige Speicher 15 zu einer einzigen integralen Baueinheit zusammengefasst sein, oder es können Signalverarbeitungsfunktionen der Kraftsensoreinheit 11 und/oder der Bewegungssensoreinheit 19, wie die Analog-/Digital-Wandlung und die Verarbeitung des digitalisierten Sensorsignals, mit dem Mikrocontroller 14 zu einer einzigen integralen Baueinheit zusammengefasst sein. Die Systempartitionierung auf der Ebene physischer Baueinheiten ist eine Frage der Optimierung unter Nutzung verfügbarer Bausteine und liegt im fachmännischen Ermessen.
