DE202018006651U1

DE202018006651U1 - Sensormodul, Maschinen- oder Werkzeugelement und Werkzeugmaschine

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Publication number: DE202018006651U1
Application number: DE202018006651.6U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2028-12-22
Also published as: US20210114156A1; EP3727743A1; WO2019122375A1

Abstract

Sensormodul für eine Werkzeugmaschine oder Bearbeitungseinheit, mit einer Sensorik (34) zur Erfassung von bei einer Bearbeitung eines Werkstücks (22) auftretenden System- oder Betriebszuständen und mit einer Datenübertragungseinrichtung zum Übertragen von Messsignalen der Sensorik (34) an eine Auswerteeinheit (60), wobei das als bauliche Einheit ausgebildete Sensormodul (30) ausgelegt ist, in eine radiale Ausnehmung (26) einer Werkzeugaufnahme (1) oder eines Werkzeugkörpers eines Dreh- oder Fräswerkzeugs oder
eines Werkzeugs der Umformtechnik, wie einer Walze, ein Tiefziehwerkzeug oder ein Stanzwerkzeug oder
in eine Ausnehmung an einem mit einer derartigen Werkzeugaufnahme oder einem derartigen Werkzeugelement verstellbaren oder dieses tragenden Maschinenelement, wie beispielsweise einen Vorschubschlitten, eingesetzt zu werden
und mit einem Kanal (42) zur Durchführung von Kühlschmiermittel von der Schnittstelle zur Spannvorrichtung (20), wobei vorzugsweise die Sensorik (34) zumindest teilweise in einer Drehachse angeordnet ist und der Kanal (42) die Sensorik (34) umlaufend ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensormodul für eine Werkzeugmaschine, ein mit einem derartigen Sensormodul ausgeführtes Maschinen- oder Werkzeugelement und eine Werkzeugmaschine, die mit derartigen Maschinen- oder Werkzeugelementen ausgeführt ist.
Unter dem Begriff „Maschinen- oder Werkzeugelement“ wird im Folgenden in allgemeiner Form ein Werkzeugkörper oder ein Werkzeug zur Zerspanung mit geometrisch bestimmten und unbestimmten Schneiden und auch Walzen, Tiefziehwerkzeuge oder Stanzwerkzeuge der Umformtechnik. Werkzeugaufnahmen für derartige Werkzeugelemente sowie Führungs- und Tragelemente von Werkzeugmaschinen, wie Schlitten, verstanden, die derartige Werkzeugelemente tragen bzw. führen und die mit dem Werkzeugelement verstellt werden.
Eine gattungsgemäße Werkzeugaufnahme ist beispielsweise in den Druckschriften WO 2017/068158 A1 und DE 10 2006 030 834 A1 beschrieben. Die dort offenbarten Werkzeugaufnahmen haben eine mechanische Schnittstelle, beispielsweise einen Hohlschaftkegel (HSK), der in an sich bekannter Weise in eine Werkzeugmaschine eingesetzt wird. Werkzeugseitig ist die Werkzeugaufnahme mit einer Spannvorrichtung ausgeführt, in die ein Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise ein Fräser, ein Bohrer oder dergleichen eingesetzt werden kann. Zur Erfassung von während der Bearbeitung auftretenden Zuständen, wie beispielsweise eine die Werkzeugaufnahme beaufschlagende Kraft, Beschleunigungen (Schwingungen) der Werkzeugaufnahme und die Temperatur, beispielsweise des Kühlschmiermittels, oder des Werkzeuges, können eingeschwungene Instabilitätszustände erfasst und dann entsprechend durch eine Adaptierung der Bearbeitungsparameter, wie beispielsweise Vorschub, Drehzahl korrigiert werden. Auf diese Weise lässt sich ein übermäßiger Krafteintrag am Werkzeug oder aber während der Bearbeitung auftretende Vibrationen minimieren. Der Nachteil der bestehenden Lösungen ist, dass die Sensoren in einer aufgelösten Bauweise spezifisch je nach Sensorart und Werkzeughalter in unterschiedliche Kanäle/Taschen der Werkzeugaufnahme - auch Werkzeughalter genannt - eingesetzt werden. So ist bei der in der WO 2017/068158 A1 ein Hohlschaftkegel mit einer Sonderbauform erforderlich, in dem entsprechende Hohlräume/Kanäle zur Aufnahme der Sensorik vorgesehen sein müssen. Eine derartige Bauweise erfordert einen erheblichen vorrichtungstechnischen und fertigungstechnischen Aufwand zur Herstellung der Werkzeugaufnahme. Außerdem muss die Werkzeugaufnahme gegebenenfalls adaptiert werden. Ein weiterer Nachteil liegt in der anwendungsspezifisch gestalteten Ausführung der Messtechnik und Sensorik - und damit für die Erfassung physikalischer Größen, welche stets eine ganz spezifisch ausgeführte Lösung für die jeweilige Anwendung in der Werkzeugaufnahme darstellt. Als weiteres Charakteristikum bzw. nachteiliger Gestaltung ist gemein, dass alle Lösungen von einem erfassten eingeschwungenen Zustand physikalischer Größen ausgehen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Sensorik und/oder die Werkzeug- und Maschinenelemente einer Werkzeugmaschine derart weiter zu bilden, dass Systemzustände mit geringem vorrichtungstechischen und regelungstechnischen Aufwand erfassbar sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Sensormodul mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Werkzeug- oder Maschinenelement gemäß dem nebengeordneten Anspruch 3, das mit einem derartigen Sensormodul ausgeführt ist, gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Demgemäß wird durch die Erfindung eine nicht ortsfeste und insbesondere modulare messtechnische Lösung geschaffen, welche insbesondere in Werkzeugelementen (z.B. Schleifscheibenkörpern, Kegelaufnahmen von Zerspanungswerkzeugen, Stanzwerkzeugen) oder Vorrichtungen oder in eine mit einer Werkzeugaufnahme versehene Werkzeugmaschineintegriert sind, so dass eine zuverlässige Erfassung von Betriebs- oder Systemzuständen in Echtzeit und damit bereits auf Basis transienter Übergänge von Systemzuständen mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand ermöglicht ist. Der modulare Aufbau ermöglicht durch die Gestaltung eines Einbaumoduls auch das Lösen von mehrkriteriellen Fragestellungen. So kann durch die dieser Erfindung innewohnenden Flexibilität in der Gestaltung von Modulen ein Schwingungssensor in einem rotierenden Maschinenteil für die Anwendung günstig in der Drehachse positioniert werden und der Kühlmittelstrom um diese Position konstruktiv umgeleitet werden. Die daraus resultierenden komplexen geometrischen Formen der Sensormodule werden unter Nutzung der Technologien der additiven Fertigung hergestellt und in das jeweilige Gesamtsystem, Vorrichtung, Werkzeugkörper bzw. -aufnahme, das standardisierte Sensormodul eingesetzt.
Wie vorstehend ausgeführt, können die Sensormodule prinzipiell bei beweglichen Maschinenteilen-/-elementen wie Schlitten oder Vorrichtungen, oder aber auch in Werkzeugkörpern von Werkzeugen für die Zerspanung mit geometrisch bestimmten und unbestimmten Schneiden eingesetzt werden. Des Weiteren umfasst der Einsatz der Sensormodule auch Werkzeuge der Umformtechnik, wie Gesenke, Stanzwerkzeuge oder Walzen, in die derartige Sensormodule eingesetzt werden können, um Systemzustände zu erfassen.
Das erfindungsgemäße Sensormodul hat eine Sensorik, beispielsweise bestehend aus modularen Sensoren zur Erfassung von bei einer Bearbeitung auftretenden Systemzuständen, deren Messsignale über eine Datenübertragungseinrichtung an eine Auswerteeinheit übertragen werden. Erfindungsgemäß ist somit die Sensorik als bauliche Einheit in ein, vorzugsweise patronenförmiges, Sensormodul, auch als „Patrone“ bezeichnet, integriert, die in eine entsprechend ausgebildete radiale Ausnehmung einer Werkzeugaufnahme oder eines sonstigen Werkzeug- oder Maschinenelementes eingesetzt ist. Erfindungsgemäß kann dieses Sensormodul auf einem Vorschubschlitten, einer Vorrichtung, einem Umformwerkzeug oder einer Schleifscheibe eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, die Sensorik, das heißt zumindest die zur Erfassung der Betriebszustände erforderlichen Sensoren in einem Modul oder zumindest als bauliche Einheit auszubilden und diese in eine entsprechende radiale Ausnehmung eines erfindungsgemäßen Werkzeug- oder Maschinenelementes - vorzugsweise auswechselbar - einzusetzen.
Diese Bauweise ermöglicht es, die Sensorik mit dem Sensormodul vorzumontieren, zu testen und anschließend in die Werkzeugaufnahme oder in die oben genannten Subsysteme einer Bearbeitungsmaschine einzusetzen, so dass der vorrichtungstechnische und fertigungstechnische Aufwand gegenüber den eingangs geschilderten Lösungen deutlich verringert ist. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht es des Weiteren, je nach Fertigungsaufgabe die Werkzeug- oder Maschinenelemente mit unterschiedlichen Sensormodulen auszustatten, so dass jeweils eine im Hinblick auf das verwendete Werkzeug und die verwendeten Fertigungsparameter optimierte Signalerfassung und damit einhergehende Prozessteuerung gewährleistet ist. Dies betrifft insbesondere die Wahl der Sensorik hinsichtlich der Erfassung unterschiedlicher physikalischer Größen bzw. der Auflösung und Empfindlichkeit dieser Sensoren.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist, wie oben erwähnt, eine mechanische Schnittstelle einer Werkzeugaufnahme mit einem Spannkegel, beispielsweise einem HSK ausgeführt, an dem zur werkzeugseitigen Spannvorrichtung hinweisend ein Sensorschaft angesetzt ist, in dem die Ausnehmung für das Sensormodul ausgebildet ist. Weder maschinenseitige noch werkstückseitige Schnittstellen müssen durch diese Ausnehmung konstruktiv verändert werden, sollte ein Sensormodul eingesetzt oder im Sinne der angedachten Flexibilität ausgetauscht werden. Derartige Ausnehmungen (auch Taschen, Aufnahmen, Kammern oder dergleichen genannt) können selbstverständlich auch an den oben genannten sonstigen Werkzeug- und Maschinenelementen vorgesehen werden, um Sensormodule aufzunehmen. Prinzipiell ist es auch möglich, mehrere derartiger Ausnehmungen vorzusehen, die je nach Bedarf mit einem oder mehreren Sensormodulen versehen werden.
Das einzusetzende Sensormodul kann zusätzlich zur Sensorik, die beispielsweise zur Erfassung der Krafteinleitung, der Temperatur und der Beschleunigung (Schwingungen) vorgesehen ist auch die zur Signalverarbeitung erforderliche Sensorelektronik und/oder eine Übertragungseinrichtung, beispielsweise ein Funkmodul und/oder eine Energieversorgung, wie beispielsweise einen Akkumulator aufnehmen.
Bei einer alternativen Lösung sind die Energieversorgung und/oder die Signalübertragungseinrichtung und/oder die Sensorelektronik in umfangseitige Taschen/Aufnahmen eingesetzt, während die übrigen Komponenten, wie beispielsweise die Sensorik in das erfindungsgemäße Sensormodul integriert sind.
Die Positionierung dieser Komponenten in den Taschen/Aufnahmen ist optimiert, wenn diese mit einer, beispielsweise T-Nut- oder schwalbenschwanzförmigen, Hinterschneidung ausgebildet sind, durch die die jeweilige Komponente (Energieversorgung, Sensorelektronik, Signalübertragungseinrichtung, ein sonstiger Sensor) vorzugsweise in Radialrichtung, lagefixiert ist. Eine derartige Hinterschneidung kann beispielsweise mittels eines T-Nut-Fräsers ausgebildet werden.
Bei einem Werkzeugelement kann diese mit einer Hinterschneidung ausgeführte Tasche sich bis in den Bereich eines Greiferrillen-Flansches erstrecken, an dem eine Greiferrille ausgebildet ist.
Die Herstellung der Hinterschneidung ist besonders einfach, wenn ein derartiger Flansch als gesondertes Bauteil nach dem Ausbilden der Tasche auf einen Grundkörper des Maschinen- oder Werkzeugelementes aufgesetzt wird und dabei die Tasche abschnittsweise überdeckt.
Zur Vereinfachung der Montage des Sensormoduls kann ein Grundkörper der Werkzeugaufnahme in zwei oder mehr Grundkörperteile geteilt sein, die nach dem Ein- oder Ansetzen des Sensormoduls oder zugehöriger Bauelemente zum Grundkörper verbunden werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Teilung im Bereich einer Greiferrille.
Die Befestigung des Flansches an dem Grundkörper oder das Verbinden der Grundkörperteile kann beispielweise durch Aufschrumpfen, Löten, Schweißen oder in sonstiger Weise erfolgen.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Sensormodul koaxial zur Achse des Werkzeug- oder Maschinenelementes, beispielsweise der Werkzeugaufnahme bzw. einer Werkzeugspindel angeordnet, so dass die Unwucht minimiert ist und des Weiteren das Einsetzen des Sensormoduls vereinfacht ist. Diese Anordnung ist insbesondere günstig, zumal beispielsweise Beschleunigungssignale nicht durch Fliehkräfte in hohem Maße überlagert werden.
In den meisten Fällen ist eine Werkzeugaufnahme mit einer Kühlschmiermittelversorgung (KSM) ausgeführt. Erfindungsgemäß kann sich bei dieser modularen Lösung zumindest ein Teil des KSM-Strömungspfades durch das Sensormodul hindurch erstrecken. Hier ist im Sinne der oben erwähnten Unwuchterscheinung eine symmetrische Gestaltung möglich.
Dabei kann beispielsweise die Sensorik zumindest teilweise axial mit Bezug zur Achse der Werkzeugaufnahme ausgerichtet sein, so dass ein Kanal zur Führung des KSM die Sensorik außermittig umlaufend ausgeführt ist. Dabei kann der Kanal, für die symmetrische Anordnung wären es zwei gegenüberliegende, beispielsweise bogenförmig oder mit einer Doppel-S-Form ausgeführt sein.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept ist die Ausnehmung für das Sensormodul in Radialrichtung orientiert im Maschinen- oder Werkzeugelement ausgeführt sein. Dementsprechend wird dann das Sensormodul in Radialrichtung in die Ausnehmung eingesetzt.
Die Lagenpositionierung des Sensormoduls mit Bezug zur Ausnehmung ist vereinfacht, wenn dieses mit einer entsprechenden Indexierung ausgeführt ist.
Das Sensormodul kann kraft- oder formschlüssig in der Ausnehmung aufgenommen sein. So lässt sich beispielsweise das Sensormodul per Presspassung einsetzen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen das Maschinen- oder Werkzeugelement, beispielsweise die Werkzeugaufnahme oder den Werkzeugkörper oder das Werkzeug, zumindest abschnittsweise in dem Bereich, der das Sensormodul aufnimmt, nach einem generativen Fertigungsverfahren herzustellen.
Bei einem derartigen generativen Verfahren wird das zu fertigende Bauteil schichtweise aus formlosen oder formneutralen Material - beispielsweise Sintermaterial - unter Ausnutzug physikalischer und / oder chemischer Effekte aufgebaut. Bei einem SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) wird beispielsweise Metallpulver schichtweise aufgetragen und die Schicht mittels eines Lasers aufgeschmolzen und mit den darunter liegenden Schichten verschmolzen, so dass sich auch komplexe Geometrien mit innen oder außen liegenden Verschneidungen ausbilden lassen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Herstellung des Maschinen- oder Werkzeugelementes durch eine Art Hybridbearbeitung, wobei zumindest ein Teilbereich konventionell, beispielsweise durch spanende Bearbeitung gefertigt werden und dann auf diesem konventionell gefertigten Teilbereich nach einem generativen Verfahren, beispielsweise mittels der 3D-Drucktechnik oder des oben genannten SLM-Verfahrens eine das Sensormodul zumindest teilweise aufnehmende Innen- oder Außenstruktur ausgebildet wird.
Eine mit dem erfindungsgemäßen Sensormodul ausgeführte Werkzeugmaschine ist mit dem vorbeschriebenen Sensormodul bzw. einem erfindungsgemäßen Werkzeug- oder Maschinenelementen ausgerüstet. Die Werkzeugmaschine hat des Weiteren eine Datenerfassungs- und Auswerteeinheit, über die die Messsignale der Sensorik in Echtzeit verarbeitbar sind und über die Steuersignale - vorzugsweise über eine echtzeitfähige Verbindung - an eine Werkzeugmaschinensteuerung zur Regelung von Prozessparametern übertragen werden.
Die Anmelderin behält es sich vor, auf die Anordnung der Sensorik in einer sich in Radialrichtung erstreckenden Ausnehmung einen eigenen unabhängigen Anspruch zu richten.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Werkzeugaufnahme in einer Seitenansicht;
2 eine geschnittene Explosionsdarstellung der Werkzeugaufnahme gemäß 1;
3a, 3b Varianten eines in 2 dargestellten Sensormoduls zur Aufnahme einer Sensorik;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine;
5 eine schematische Darstellung eines Steuerungs-/Regelungskonzepts einer mit einer Werkzeugaufnahme ausgeführten Werkzeugmaschine;
6 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 4, wobei eine Tasche mit einer Hinterschneidung ausgeführt ist;
7a, 7b ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Greiferrillen-Flansch als gesondertes Bauteil ausgeführt ist, das auf einen Grundkörper des Maschinen- oder Werkzeugelementes aufgesetzt wird;
8a, 8b eine dreidimensionale Darstellung des Greiferrillen-Flansches und des Grundkörpers gemäß 7;
9a, 9b eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß den 7 und 8;
10a, 10b eine dreidimensionale Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 9 und
11 eine Variante einer Werkzeugaufnahme mit geteiltem Grundkörper.

Im Folgenden wird beispielhaft eine Werkzeugaufnahme 1 beschrieben, die für den Einsatz in einer Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Prinzipiell können derartige Werkzeugaufnahmen jedoch auch an beliebigen Bearbeitungsmaschinen der Zerspanung und der Umformtechnik vorgesehen sein, um dort Prozessparameter wie Kräfte, Beschleunigungen, Temperaturen etc. aufzunehmen. Es sei neben der Zerspanung als ein weiteres Beispiel die Erfassung des Scherschlags bei der Stanzbearbeitung genannt, indem das Sensormodul in dieser Anwendung am Schneidwerkzeug appliziert werden kann.
Wie vorstehend ausgeführt, können auch sonstige Werkzeug- oder Maschinenelemente mit einem oder mehreren der im Folgenden beschriebenen Sensormodule ausgeführt sein.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer derartigen Werkzeugaufnahme 1, diese hat als mechanische Schnittstelle zur Werkzeugmaschine einen an einem Grundkörper 3 ausgebildeten Hohlschaftkegel (HSK) 2, der in an sich bekannter Weise zwei Mitnehmernuten 4, 6 am eigentlichen Kegel 8, eine an einem Greiferrillen-Flansch 10 ausgeführte Greiferrille 12 sowie eine nicht dargestellte Indexiernut zur Vereinfachung eines automatischen Werkzeugwechsels aufweist. Der Aufbau derartiger HSK-/Adapter ist bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. Am Grundkörper 3 ist benachbart zu dem HSK 2 ein Sensorschaft 16 angesetzt, der die anhand der 2 und 3 näher erläuterte Sensorik aufnimmt. Die Messsignale dieser Sensorik werden bei der in 1 dargestellten Ausführung über eine Antenne 18 und ein nicht dargestelltes Funkmodul oder eine sonstige Datenübertragungseinrichtung an eine werkzeugmaschinenseitige Auswerteeinheit übertragen. Diese Antenne 18 kann- wie in 1 dargestellt - an der Peripherie im Bereich des Sensorschafts 16, und/oder des Bunds 10, und/oder der Greiferrille 12 angeordnet sein.
In der Darstellung gemäß 1 links von dem Sensorschaft 16 ist am Grundkörper 3 eine Spannvorrichtung 20 ausgebildet, über die in an sich bekannter Weise ein gestrichelt angedeutetes Werkzeug 22 gespannt wird.
2 zeigt eine geschnittene Explosionsdarstellung der Werkzeugaufnahme 1 gemäß 1, wobei die Spannmittel der Spannvorrichtung 20, und die eigentliche Kühl-/Schmiermittelversorgung nicht im Detail dargestellt sind.
Der vorstehend beschriebene HSK 2, der Sensorschaft 16 und die Spannvorrichtung 20 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet. Selbstverständlich ist auch eine modulare Bauweise möglich, bei der die einzelnen Komponenten über geeignete Verbindungsmittel miteinander verbunden sind.
An einen Hohlraum des kegelförmig ausgebildeten Hohlschaft 24 des HSK 2 schließt sich im Bereich des Sensorschaftes 16 eine etwa zylindrische Ausnehmung 26 an, die ihrerseits in einen spannvorrichtungsseitigen Spannkegel 28 übergeht. In die etwa zylindrische Ausnehmung 26 wird ein in 2 rechts dargestellte Patrone, das Sensormodul 30, eingesetzt und kraft- oder formschlüssig festgelegt. Dabei kann das Sensormodul 30 beispielsweise über eine Presspassung in der Ausnehmung 26 gehalten werden. Zur Lagepositionierung kann das Sensormodul 30 mit einem Indexvorsprung 32 versehen sein, der passgenau in eine entsprechende Indexfreistellung der Ausnehmung 26 eingreift. Selbstverständlich kann der Vorsprung auch ausnehmungsseitig vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß ist in dem Sensormodul 30 eine Sensorik 34 aufgenommen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Sensorik 34 oder zumindest einer der Sensoren in etwa koaxial zur Achse 36 der Werkzeugaufnahme 1 angeordnet. Auch das in etwa zylinderförmige Sensormodul 30 ist koaxial zur Achse 36 angeordnet. Wie in 2 dargestellt, erfolgt das Einsetzen des Sensormoduls 30 durch den Hohlraum des HSK 2. Im Übergangsbereich zu diesem ist in dem Sensormodul 30 ein Anschluss 38 ausgebildet, der in Fluidverbindung mit einem Kühlschmiermittel (KSM) führenden Rohr 40 bringbar ist. Dieses Kühlschmiermittel wird bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel über einen sich bogenförmig verzweigenden Kanal 42 innerhalb des Sensormoduls 30 um die Sensorik 34 herumgeführt und mündet dann in einem Ausgangsanschluss 44 im Bereich der Spannvorrichtung, so dass das gespannte Werkzeug 22 mit Kühlschmiermittel versorgt wird. Wie oben beschrieben, ist eine günstige Gestaltung symmetrisch ausgeführt, bei der die Sensorik von zwei Kanälen umgeben ist.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das Sensormodul 30 neben der eigentlichen Sensorik 34, d. h., beispielsweise einem Beschleunigungssensor, einem Temperatursensor und/oder einem Dehnungsmessstreifen oder einem sonstigen Sensor zur Erfassung eines Krafteintrags die zugehörige Sensorelektronik, die in Signalverbindung mit der in 1 sichtbaren Antenne 18 steht. In das Sensormodul 30 kann auch eine Energieversorgung, beispielsweise ein Akkumulatorpaket integriert sein. D. h., abgesehen von der Antenne 18 sind bei diesem Ausführungsbeispiel alle zur Signalerfassung und Signalübertragung zur Antenne 18 erforderlichen Baugruppen in dem Sensormodul 30 integriert, so dass beispielsweise durch Auswechseln des Sensormoduls 30 eine für den jeweiligen Bearbeitungsvorgang optimierte Sensorik bei unveränderter Werkzeugaufnahme 1 verwendet werden kann.
3a zeigt eine Variante des Sensormoduls 30 gemäß 2. Ähnlich wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die eigentliche Sensorik 34 mit einem beispielsweise im Bereich der Achse 36 (2) angeordneten Beschleunigungssensor ausgeführt. Der Kanal 42 zur Durchführung des KSM ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht verzweigt, sondern U- oder doppel-S-förmig ausgeführt, so dass die Sensorik 34 vom Kanal 42 umgangen wird. Wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel stellt dieser eine Fluidverbindung zwischen dem Anschluss 38 und einem Ausgangsanschluss 44 her. In das Sensormodul 30 integriert ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel des Weiteren eine Energieversorgung, die beispielsweise durch ein Akkumulatorpaket 48 ausgebildet ist. Nicht dargestellt in 3a ist die eigentliche Sensorelektronik, die ebenfalls in das Sensormodul 30 integriert ist.
Diese Sensorelektronik 50 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3b sichtbar. Demgemäß ist diese Sensorelektronik 50 durch eine Platine mit der zugehörigen Schaltung ausgebildet. Diese Sensorelektronik 50 umfasst alle Komponenten zur Datenvorverarbeitung, Datenübertragung und Steuerung der Energieversorgung. In 3b sind beispielhaft Anschlusspins 52 für die Antenne 18 ausgebildet, über die die von der Sensorik erfassten Messsignale an eine im Folgenden beschriebene Auswerteeinheit abgegeben werden.
Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel demjenigen aus 3a, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
4 zeigt eine Variante einer Werkzeugaufnahme 1, bei der die Ausnehmung 26 im Sensorschaft 16 nicht in Axialrichtung, sondern in Radialrichtung orientiert ist. D. h., bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Sensormodul 30 oder die Sensorik in Radialrichtung in den Sensorschaft 16 eingesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Integration der Bauelemente in das Sensormodul 30 dahingehend minimalisiert, dass in die radiale Ausnehmung 26 im Wesentlichen nur die Sensorik eingesetzt wird. Die sonstigen Baugruppen, wie beispielsweise die vorbeschriebene Sensorelektronik, die Antenne/Übertragungseinrichtung und/oder die Energieversorgung (Akkupack 48) sind am Umfang des Sensorschafts 16 angeordnet. Hierzu können beispielsweise umfangseitig Taschen 54, 56 vorgesehen sein, in die die jeweiligen Komponenten eingesetzt werden. Zur Vermeidung von Unwuchten kann es auch vorteilhaft sein, die Energieversorgung, beispielsweise das Akkumulatorpaket axial anzuordnen. Die Energieversorgung kann einerseits über das Akkumulatorpaket und/oder aber auch über ein Magnetfeld (Induktion) oder dergleichen erfolgen.
Der Aufbau des HSK 2 und der Spannvorrichtung 20 entspricht dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass diesbezüglich auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
5 zeigt ein Blockschaubild der Steuerungs-Regelungsanordnung einer Werkzeugmaschine oder einer sonstigen Bearbeitungsmaschine, die mit der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme 1 ausgeführt ist. Wie vorstehend ausgeführt, erfolgt die Signalübertragung der von der sensorischen Werkzeugaufnahme 1 aufgenommenen, vorverarbeiteten Messsignale vorzugsweise per Funk über einen Sender und die Antenne 18. Werkzeugmaschinenseitig ist ein Empfänger (Transceiver) 58 zum Empfang der per Funk übertragenen Daten vorgesehen. Die Regelungsanordnung ermöglicht eine ad-hoc-Reaktion auf noch nicht eingeschwungene Instabilitätszustände. Dies wird durch eine Echtzeit-Adaptierung von Bearbeitungsparametern, wie beispielsweise Vorschub, Drehzahl usw. umgesetzt, wobei diese Adaptierung in Abhängigkeit von den Prozesszuständen, wie beispielsweise der Vibration oder dem Krafteintrag am Werkzeug umgesetzt wird. Diese Prozesszustände werden über die erfindungsgemäße sensorische Werkzeugaufnahme 1 erfasst und an die Regelungsanordnung übertragen. Diese besteht im Wesentlichen aus einer Datenerfassungs- und Auswerteeinheit 60, über die - wie vorstehend ausgeführt - die Prozessstabilität beurteilt und ggf. Bearbeitungsparameter verändert werden, sofern diese Prozessstabilität nicht der Vorgabe entspricht. Der Empfänger 58 (Transceiver) ist dabei über einen Echtzeitkanal 70 mit dieser Datenerfassungs- und Auswerteeinheit 60 verbunden. Eine Konfiguration der Auswerteeinheit 60 erfolgt über eine Konfigurationsverbindung 62. Die Adaption der Bearbeitungsparameter erfolgt dabei auf der Basis der erfassten Prozesszustände, die durch die Auswerteeinheit beurteilt werden. Es können jedoch andere maschineninterne Messdaten sowie Daten einer zusätzlichen externen Sensorik oder Daten aus einer Prozess-Datenbank 68 in die Auswerteeinheit 60 eingehen.
Die Auswerteeinheit 60 erhält Messdaten des bewegten Sensormoduls, hier der rotierenden sensorischen Werkzeugaufnahme 1, legt diese in einem Pufferspeicher ab und arbeitet zeitnah verschiedene Algorithmen für die Erfassung von Prozesszuständen ab. Sie bildet auch die Schnittstelle zu der genannten Prozessdatenbank. Die verwendeten Algorithmen sind so ausgelegt, dass festgelegt wird, unter welchen Bedingungen ein Eingriff in die NC-Steuerung der Werkzeugmaschine erfolgt. Ein Teil der Algorithmen ermittelt aus den Messdaten der Werkzeugaufnahme 1 Prozesszustände. Ein anderer Teil der Algorithmen verknüpft diese Prozesszustände mit Bearbeitungsparametern, wie beispielsweise Materialparametern, Benutzereingaben und/oder Prozessdatenbankwerten, um zu entscheiden, ob ein Eingriff zu erfolgen hat. Ein weiterer Teil der Algorithmen adaptiert die Bearbeitungsparameter auf der Basis dieser Daten. Die Prozesszustände beziehen sich dabei vorzugsweise auf die aktuell in Echtzeit gemessenen Daten und nicht auf gesammelte Daten aus anderen Fertigungsläufen. Zusätzlich kann auch unter Verwendung des Ansatzes von Softsensoren aus den Messdaten der Werkzeugaufnahme 1 ein Rückschluss auf sekundäre Prozess- Resultate wie die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks erfolgen.
Die Konfiguration des Systems erfolgt über eine nicht zwingend-echtzeitfähige Verbindung, beispielsweise über eine OPC UA-Anwendung und/oder über die Werkzeugmaschinensteuerung beispielsweise mittels M-Befehlen. Die Algorithmen können dabei je nach Bearbeitungsschritt (beispielsweise Schruppen, Schlichten, Feinschlichten) und unterschiedlichen Bauteil-Materialien ausgewählt werden. Es können auf diese Weise auch Eingriffsparameter verändert werden. Zusätzlich kann bei Anwendung von mehreren Auswerteeinheiten die Verknüpfung der einzelnen Sensoren zu den entsprechenden Algorithmen und den resultierenden Prozessparametern bestimmt werden.
Über einen Echtzeitkanal 70 ist die Auswerteeinheit 60 mit der Werkzeugmaschinensteuerung 66 gekoppelt. Dadurch wird eine ad-hoc-Verstellung von Maschinenvorschub und/oder Maschinendrehzahl während der Bearbeitung ermöglicht. Typische Anwendungen sind die Vermeidung und/oder Erkennung von Prozessfehlern, Prozessinstabilitäten, Werkzeugbrüchen und so weiter. Auch ein vorzeitiger Verschleiß des Werkzeugs ist erkennbar - im letztgenannten Fall wird ein Signal zum Werkzeugwechsel generiert. Beim Auftreten einer Prozessinstabilität oder dergleichen werden als Reaktion die Bearbeitungsparameter über die Werkzeugmaschinensteuerung 66 verändert. Zusätzlich können auch Maschinendaten an die Auswerteeinheit 60 übergeben werden, um diese für Analysen heranzuziehen.
Über die Prozessdatenbank 68 erfolgt eine gemeinsame Dokumentation von Prozesssignalen der Werkzeugaufnahme 1 mit NC-Sätzen, maschineninternen Messdaten sowie Messdaten zusätzlicher externer Sensorik und eröffnet somit die Möglichkeit, eine Vielzahl von für die Maschinensteuerung wesentlichen Daten zu sammeln und zu verwerten. Diese Datensätze ermöglichen es, komplexe Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und Fertigungsresultaten zu berechnen und zu analysieren, so dass es auf der Basis einer solchen Prozessdatenbank 68 möglich ist, NC-Programme hinsichtlich der Prozessstabilität zu optimieren.
Der Grundaufbau der in 6 dargestellten Werkzeugaufnahme 1 entspricht weitestgehend den in den 2 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich wesentliche Komponenten erläutert werden und im Übrigen auf die obige Beschreibung verwiesen werden kann.
Demgemäß hat die Werkzeugaufnahme 1 gemäß 6 eine Spannvorrichtung 20, die mit einem inneren Spannkegel 28 ausgeführt ist. An die Spannvorrichtung 20 schließt sich nach rechts hin ein Sensorschaft 16 an, an dem - ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 - eine beispielsweise in Radialrichtung orientierte Ausnehmung 26 für das vorstehend beschriebene Sensormodul 30 ausgeführt ist. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel mündet die Ausnehmung 26 zur Aufnahme des Sensormoduls 30 in zwei radial außen liegenden Taschen 54, 56, in die eine Energieversorgung oder eine Übertragungseinrichtung oder eine Sensorelektronik oder eine Antenne oder dergleichen eingesetzt werden kann.
An den Sensorschaft 16 schließt sich ein an sich bekannter HSK 2 an, wobei im Übergangsbereich der Greiferrillen-Flansch 10 mit der Greiferrille 12 vorgesehen ist.
Im Unterschied zu dem anhand 4 erläuterten Ausführungsbeispiel endet die Tasche 54 nicht an dem Greiferrillen-Flansch 10, sondern erstreckt sich gemäß 6 in den Bereich hinein, der vom Außenumfang des Greiferrillen-Flansches 10 umgriffen ist. Insbesondere in diesem Bereich wird eine Hinterschneidung 72 ausgebildet, die zur Lagefixierung der in diese Tasche 54 einzusetzenden Komponente beiträgt. Die Hinterschneidung 72 kann beispielsweise mittels eines T-Nut-Fräsers ausgebildet werden. Die sich tief unter die Greiferrille 12 erstreckende Tasche 54 ermöglicht es, eine Vielzahl der gängigen Bauformen mit der Sensorelektronik oder sonstigen Komponenten auszustatten. Zur Herstellung der Hinterschneidung 72 kann beispielsweise die Greiferrille 12 in dem mit dem Bezugszeichen 74 gekennzeichneten Bereich ausgefräst werden, so dass dann die Nut mittels des T-Nut-Fräsers ausgebildet werden kann. Durch diese Hinterschneidung 72 wird eine sehr einfache geometrische Integrationslösung zur Lagepositionierung/-fixierung der außen liegenden Komponenten des Sensormoduls geschaffen.
Die 7a, 7b zeigen eine Ausführungsform, bei der die Ausbildung der Hinterschneidung 72 für die Tasche 54 vereinfacht ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 7a, 7b sind die Spannvorrichtung 20 mit dem Spannkegel 28, der Sensorschaft 16 und der HSK 2 durch den Grundkörper 3 gebildet. Der Greiferrillen-Flansch 10 mit der Greiferrille 12 ist als gesondertes Bauteil ausgeführt, das dann nach dem Fräsen der Tasche 54 mit der Hinterschneidung 72 auf diesen Grundkörper 3 aufgesetzt, beispielsweise aufgeschrumpft wird, wobei die Axialposition durch Relativpositionierung einer Stirnfläche 78 zu einer Anlageschulter 80 vorgegeben ist. In dem aufgesetzten Zustand überdeckt der Greiferrillen-Flansch 10 zumindest abschnittsweise die Hinterschneidung 72 der Tasche 54. Diese geteilte Bauform mit einem Grundkörper 3 und einem Greiferrillen-Flansch 10 bietet umfassende Möglichkeiten der Taschengestaltung und damit der Elektronik-Integration. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7b kann im Bereich der Greiferrille 12 ein ausgefräster Bereich 74 vorgesehen sein, der in der Hinterschneidung 72 mündet.
Die 8a, 8b zeigen dreidimensionale Darstellungen des Grundkörpers 76 und des Flansches 10. Man sieht in dieser Darstellung deutlich den ausgefrästen Bereich 74, der die Greiferrille 12 praktisch unterbricht und der sich bis in die Tasche 54 mit der dort ausgebildeten T-Nut-förmigen Hinterschneidung 72 erstreckt. Wie in der Darstellung gemäß 8a erkennbar, erstreckt sich die Tasche 54 bis in den Bereich der radialen Ausnehmung 26, in die das eigentliche Sensormodul 30 eingesetzt ist. Die Breite der Tasche 54 ist dabei etwas größer als diejenige der Ausnehmung 26, so dass sich eine Auflagefläche 82 bildet, auf die die Komponente, beispielsweise die Sensorelektronik, aufgesetzt werden kann. An der Auflagefläche 82 sind Befestigungsausnehmungen 84, beispielsweise Gewindebohrungen oder dergleichen, zur Fixierung der Sensorelektronik oder zur Durchleitung von Signalleitungen vorgesehen. Die Tasche ist im Anschluss an die abschnittsweise ausgebildete, T-Nutförmige Hinterschneidung 72 verbreitert. Die Befestigungsausnehmungen 84 sind in diesem Bereich ausgebildet, der auch das Einsetzen der Elektronikkomponente in die Hinterschneidung 72 vereinfacht.
Die in 8a zum HSK 2 weisende Stirnseite der Tasche 54 ist verrundet. Der ausgefräste Bereich 74 hat eine entsprechend verrundete Innenstirnfläche.
Die 9a, 9b und 10a, 10b zeigen eine Variante des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels. Dabei ist am Grundkörper 3 ein etwa ringförmig umlaufender Anschlagbund 85 ausgeformt, der als Anlagefläche für die in 9b linke Stirnfläche 86 des Flansches 10 ausgebildet ist, so dass dieser in Axialrichtung zuverlässig lagefixiert ist.
10a, 10b zeigen wiederum dreidimensionale Darstellungen des Grundkörpers 3 und des Flansches 10. Wie dieser Darstellung entnehmbar ist, wird der Anschlagbund 85 durch den Mündungsbereich der Tasche 54 unterbrochen und umgreift im Übrigen den Grundkörper 3, genauer gesagt den Sensorschaft 16.
Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß den 9a, 9b und 10a, 10b dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 6 bis 10 mündet - wie erläutert - die Aufnahme 26 für das Sensormodul 30 in den oder der Tasche(n) 54, 56. Prinzipiell kann natürlich auch die Tasche 56 oder sonstige Taschen mit einer Hinterschneidung zur Lagefixierung einer Elektronikkomponente oder dergleichen ausgeführt sein. Anstelle der beschriebenen T-Nut-Hinterschneidung können selbstverständlich auch andere Hinterschneidungsformen, beispielsweise eine schwalbenschwanzförmige Hinterschneidung oder dergleichen ausgebildet werden.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 6 ist der Grundkörper 3 der Werkzeugaufnahme monolithisch als Einzelteil ausgeführt. Anhand der 7 bis 10 werden Ausführungsbeispiele erläutert, bei denen der Greiferrillen-Flansch 10 mit der Greiferrille 12 als gesondertes Bauteil ausgeführt ist und dann mit dem eigentlichen Grundkörper 3 verbunden wird.
11 zeigt eine Variante, bei der der Grundkörper 3 in zwei Grundkörperteile 88, 90 geteilt ist, die sich zum Grundkörper 3 ergänzen. An dem in 11 oben liegenden Grundkörperteil 88 ist der Greiferrillen-Flansch 10 ausgebildet, in dessen Bereich eine Innenumfangsfläche des Grundkörperteils 88 zu einer Aufnahme 92 erweitert, in die ein Axialvorsprung 94 des in 11 unten liegenden Grundkörperteils 88 eintaucht. Dieser Axialvorsprung 94 hat eine Radialschulter 96, auf der eine Ringstirnfläche 98 des Greiferrillen-Flanschs 10 beziehungsweise des Grundkörperteils 88 aufsitzt, so dass beide Grundkörperteile 88, 90 sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung zueinander lagepositioniert sind.
Vor der Montage des Sensormoduls 30 mit der eigentlichen Sensorik 34 ist der Grundkörper 3 geteilt, so dass diese Bauelemente auf einfache Weise in das axial offene Grundkörperteil 90 eingesetzt werden können. Nach der Montage wird dann das obere Grundkörperteil 88 aufgesetzt und mit dem unteren Grundkörperteil 90 verbunden.
Dieses Verbinden kann beispielsweise durch Aufschrumpfen erfolgen, wobei das unten liegende Grundkörperteil 90 beispielsweise mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird und/oder durch eine stoffschlüssiges Verfahren, beispielsweise durch Verschweißen mittels Laser oder Elektronenstrahl verbunden werden.
Anstelle der vorbeschriebenen gestuften Trennflächenverlaufs zwischen den beiden Grundkörperteilen 88, 90 kann selbstverständlich auch ein anderer Verlauf verwendet werden. Bei komplexen Lösungen kann der Grundkörper 3 auch in mehr als zwei Teile geteilt werden, um die Montage des Sensormoduls 30 in der Ausnehmung 26 zu vereinfachen. Prinzipiell ist es auch möglich, durch die Teilung des Grundkörpers 3 die Kanäle zur Führung des KSM auf einfache Weise auszubilden, indem in der Trennebene beidseitig jeweils ein Teil der Kanalstruktur ausgebildet wird, so dass dann beim vorbeschriebenen Zusammenfügen der Grundkörperteile 88, 90 auch komplexe Kanalverläufe ausgebildet werden können.
Selbstverständlich kann die vorbeschriebene Teilung des Grundkörpers 3 auch bei den eingangs erläuterten Ausführungsbeispielen realisiert sein.
Wie eingangs erläutert, kann der Grundkörper 3 des Maschinen- oder Werkzeugelementes oder ein sonstiges Bauelement zur Aufnahme des Sensormoduls 30 zumindest abschnittsweise nach einem generativen Verfahren, beispielsweise durch Lasersintern oder durch 3D-Drucktechnik ausgebildet werden. Bei der vorbeschriebenen Werkzeugaufnahme kann beispielsweise der Kegelteil mit dem HSK sowie dem mit der Greiferrille 12 ausgebildeten Bund 10 konventionell gefertigt werden. Auf diesen Rohling wird dann mittels des generativen Verfahrens die komplexe Struktur zur Aufnahme des Sensormoduls 30 aufgebaut.
Prinzipiell ist es auch möglich, die gesamte Werkzeugaufnahme 1 mit dem Grundkörper 3, dem Kegel 8, dem daran ausgeführten Bund 10 und der Greiferrille 12 nach einem generativen Fertigungsverfahren auszubilden.
Offenbart sind Sensormodule für z.B. eine Werkzeugaufnahme, bei der die Sensorik als bauliche Einheit integriert ist und mit derartigen Sensormodulen ausgeführte Werkzeug- oder Maschinenelemente sowie eine Bearbeitungs-/Werkzeugmaschine mit einem derartigen Sensormodul.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeugaufnahme
2: Hohlschaftkegel (HSK)
3: Grundkörper
4: Mitnehmernut
6: Mitnehmernut
8: Kegel
10: Bund
12: Greiferrille
16: Sensorschaft
18: Antenne
20: Spannvorrichtung
22: Werkzeug
24: Hohlschaft
26: Ausnehmung
28: Spannkegel
30: Sensormodul
32: Indexvorsprung
34: Sensorik
36: Drehachse
38: Anschluss KSM
40: Kühlschmiermittelrohr
42: Kanal
44: Ausgangsanschluss
48: Akkumulatorpaket
50: Sensorelektronik
52: Anschlusspins
54: Tasche
56: Tasche
58: Empfänger/Transceiver
60: Auswerteeinheit
62: Konfigurationsverbindung
66: Werkzeugmaschinensteuerung
68: Prozessdatenbank
70: Echtzeitkanal
72: Hinterschneidung
74: ausgefräster Bereich
78: Stirnfläche
80: Anlageschulter
82: Auflagefläche
84: Befestigungsausnehmung
85: Anschlagbund
86: linke Stirnfläche
88: Grundkörperteil
90: Grundkörperteil
92: Aufnahme
94: Axialvorsprung
96: Radialschulter
98: Ringstirnfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2017/068158 A1 [0003]
DE 102006030834 A1 [0003]

Claims

Sensormodul für eine Werkzeugmaschine oder Bearbeitungseinheit, mit einer Sensorik (34) zur Erfassung von bei einer Bearbeitung eines Werkstücks (22) auftretenden System- oder Betriebszuständen und mit einer Datenübertragungseinrichtung zum Übertragen von Messsignalen der Sensorik (34) an eine Auswerteeinheit (60), wobei das als bauliche Einheit ausgebildete Sensormodul (30) ausgelegt ist, in eine radiale Ausnehmung (26) einer Werkzeugaufnahme (1) oder eines Werkzeugkörpers eines Dreh- oder Fräswerkzeugs oder eines Werkzeugs der Umformtechnik, wie einer Walze, ein Tiefziehwerkzeug oder ein Stanzwerkzeug oder in eine Ausnehmung an einem mit einer derartigen Werkzeugaufnahme oder einem derartigen Werkzeugelement verstellbaren oder dieses tragenden Maschinenelement, wie beispielsweise einen Vorschubschlitten, eingesetzt zu werden und mit einem Kanal (42) zur Durchführung von Kühlschmiermittel von der Schnittstelle zur Spannvorrichtung (20), wobei vorzugsweise die Sensorik (34) zumindest teilweise in einer Drehachse angeordnet ist und der Kanal (42) die Sensorik (34) umlaufend ausgeführt ist.
Sensormodul nach Anspruch 1, in das eine Sensorik (34), und/oder eine Sensorelektronik (50) und/oder die Übertragungseinrichtung und/oder eine Energieversorgung integriert sind.
Maschinen- oder Werkzeugelement, vorzugsweise eine Werkzeugaufnahme (1), mit einer Spannvorrichtung (20) für ein Werkzeug (22) und mit einer mechanischen Schnittstelle für eine Werkzeugmaschine oder Werkzeugkörper eines Dreh- oder Fräswerkzeugs oder einer Schleifscheibe oder Werkzeugkörper eines Werkzeugs der Umformtechnik, wie eine Walze, ein Tiefziehwerkzeug oder ein Stanzwerkzeug oder ein derartige Werkzeugelemente verstellendes oder tragendes Maschinenelement einer Werkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Vorschubschlitten, mit einer Ausnehmung (26) zur Aufnahme eines Sensormoduls (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (26) radial im Sensorschaft (16) oder eines Bauteils des Werkzeug- oder Maschinenelements (1) ausgeführt ist, so dass das Sensormodul (30) radial einsetzbar ist.
Maschinen- oder Werkzeugelement nach Anspruch 3, wobei die Schnittstelle ein Spannkegel, beispielsweise ein Hohlschaftkegel (HSK) (2) ist, an den zur Spannvorrichtung (20) hin ein Sensorschaft (16) angesetzt ist, in dem die Ausnehmung (26) ausgebildet ist.
Maschinen- oder Werkzeugelement nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine Energieversorgung und/oder die Übertragungseinrichtung und/oder eine Antenne und/oder eine Sensorelektronik in umfangsseitige Taschen (54, 56) eines Sensorschafts (16) eingesetzt sind.
Maschinen- oder Werkzeugelement nach Anspruch 5, wobei die Tasche (54, 56) zumindest abschnittsweise mit einer, vorzugsweise T-Nut-förmigen, Hinterschneidung (72) ausgeführt ist.
Maschinen- oder Werkzeugelement nach Anspruch 6, wobei sich die Tasche (54, 56) bis in einen Bereich eines Greiferrillen-Flansches (10) mit einer Greiferrille (12) erstreckt.
Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Ansprüche 3 bis 7, mit einer Indexierung zur Lagepositionierung des Sensormoduls (30) in der Ausnehmung (26).
Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Werkzeugaufnahme (1) oder der Werkzeugkörper oder das Maschinenelement einen Grundkörper (3) hat, der zum Ein- oder Ansetzen des Sensormoduls (30) oder zugehöriger Komponenten geteilt ist, wobei Grundkörperteile (88, 90) nach dem Ein- oder Ansetzen zum Grundkörper (3) verbindbar sind.
Maschinen- oder Werkzeugelement nach Anspruch 9, wobei der Grundkörper (3) im Bereich einer Greiferrille (12) geteilt ist.
Maschinen- oder Werkzeugelement nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Greiferrillen-Flansch (10) als gesondertes Bauteil auf einen Grundkörper (76) aufgebracht ist.
Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Anlagebereich der Grundkörperteile (88, 90) im Bereich der Teilung gestuft ist.
Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei zumindest ein Grundkörper (3), in den zumindest abschnittsweise das Sensormodul (30) aufgenommen ist, nach einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt ist.