EP3727743A1 - Sensor module, machine element or tool element, and machine tool - Google Patents

Sensor module, machine element or tool element, and machine tool

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Publication number
EP3727743A1
EP3727743A1 EP18833431.2A EP18833431A EP3727743A1 EP 3727743 A1 EP3727743 A1 EP 3727743A1 EP 18833431 A EP18833431 A EP 18833431A EP 3727743 A1 EP3727743 A1 EP 3727743A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
machine
sensor
sensor module
element according
Prior art date
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Pending
Application number
EP18833431.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Friedrich Bleicher
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102018109880.4A external-priority patent/DE102018109880A1/en
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3727743A1 publication Critical patent/EP3727743A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/12Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine
    • B23Q11/126Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only
    • B23Q11/127Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only for cooling motors or spindles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2260/00Details of constructional elements
    • B23B2260/128Sensors

Definitions

  • the invention relates to a sensor module for a machine tool, a machine or tool element embodied with such a sensor module, and a machine tool that is designed with such machine or tool elements.
  • machine or tool element is in the following in general form a tool body or a tool for machining with geometrically determined and indefinite cutting edges and also rolls,
  • Deep-drawing tools or stamping tools of metal forming technology Deep-drawing tools or stamping tools of metal forming technology.
  • Machine tools such as carriages, understood that wear such tool elements and lead and that are adjusted with the tool element.
  • a generic tool holder is for example in the
  • FISK shuttle shaft cone
  • Machine tool is used.
  • the tool holder is designed with a clamping device, in which a machining tool, such as a milling cutter, a drill or the like can be used.
  • a machining tool such as a milling cutter, a drill or the like.
  • Cavities / channels must be provided for receiving the sensor. Such a design requires a considerable device technology and
  • the invention has for its object to further develop the sensor and / or the tool and machine elements of a machine tool that system states with low device and device
  • Tool elements e.g., grinding wheel bodies, cone seats of
  • Cutting tools, punching tools) or devices or in a tool-receiving machine tool are integrated, so that a Reliable detection of operating or system states in real time and thus already based on transient transitions of system states with low
  • the modular design allows the design of a built-in module and the release of multi-criteria
  • a vibration sensor in a rotating machine part for the application can be conveniently positioned in the axis of rotation and the coolant flow are diverted constructively around this position.
  • the resulting complex geometric shapes of the sensor modules are manufactured using the technologies of additive manufacturing and in the respective overall system, device, tool body or recording, the standardized sensor module used.
  • the sensor modules can in principle be used in moving machine parts / elements such as carriages or devices, or else in tool bodies of tools for machining with geometrically determined and indefinite cutting edges. Furthermore, the use of the sensor modules also includes tools of the forming technology, such as dies, punching tools or rollers into which such sensor modules can be used
  • the sensor module according to the invention has a sensor, for example consisting of modular sensors for detecting occurring during processing
  • the senor as a structural unit in a, preferably cartridge-shaped, sensor module, also referred to as "cartridge”, integrated, which is inserted into a correspondingly formed recess of a tool holder or other tool or machine element.
  • this sensor module on a
  • Feed slide a device, a forming tool or a grinding wheel can be used.
  • the sensors that is to say at least the sensors required for detecting the operating states, are in a module or at least form as a structural unit and this centrally in a corresponding recess of a tool or machine element according to the invention - preferably interchangeable - use.
  • the inventive concept also makes it possible, depending on the manufacturing task, the tool or
  • Process control is guaranteed. This applies in particular to the choice of sensors with regard to the detection of different physical quantities or the resolution and sensitivity of these sensors.
  • Machine elements are provided to accommodate sensor modules. In principle it is also possible to provide a plurality of such recesses, which are provided as needed with one or more sensor modules.
  • the sensor module to be used in addition to the sensor, for example, to detect the introduction of force, temperature and acceleration
  • Such an undercut can be formed for example by means of a T-slot milling cutter.
  • this pocket which has an undercut, can extend into the region of a gripper groove flange on which a gripper groove is formed.
  • the production of the undercut is particularly simple if such a flange as a separate component after forming the bag on a
  • Basic body of the machine or tool element is placed and covers the bag sections.
  • a main body of the tool holder can be divided into two or more main body parts, which are connected to the base body after insertion or attachment of the sensor module or associated components.
  • the division takes place in the region of a gripper groove.
  • the attachment of the flange to the main body or the joining of the main body parts can be done for example by shrinking, soldering, welding or otherwise.
  • the sensor module is arranged coaxially to the axis of the tool or machine element, for example, the tool holder or a tool spindle, so that the imbalance is minimized and further, the insertion of the sensor module is simplified.
  • This arrangement is particularly favorable, especially since acceleration signals are not superimposed by centrifugal forces to a large extent.
  • Coolant lubricant supply carried out.
  • KSM Coolant lubricant supply
  • the senor can be aligned at least partially axially with respect to the axis of the tool holder, so that a channel for guiding the KSM, the sensor is performed eccentrically circumferentially.
  • the channel for the symmetrical arrangement, it would be two opposite, for example
  • Sensor module in the axial direction or in the radial direction oriented to be executed in the machine or tool element. Accordingly, the sensor module is then inserted into the recess in the axial direction or in the radial direction.
  • the positional positioning of the sensor module with respect to the recess is simplified if this is carried out with a corresponding indexing.
  • the sensor module can be received positively or non-positively in the recess.
  • the sensor module can be press-fitted.
  • Machine or tool element for example, the tool holder or the tool body or the tool, at least partially produce in the area that receives the sensor module, according to a generative manufacturing process.
  • the component to be manufactured is built up layer by layer from informal or shape-neutral material, for example sintered material, by utilizing physical and / or chemical effects.
  • a SLM (Selective Laser Melting) process for example, metal powder is applied in layers and the layer is melted by means of a laser and fused with the underlying layers, so that even complex geometries with internal or external intersections can be formed.
  • the production of the machine or tool element by a kind of hybrid processing wherein at least a portion are conventionally made, for example by machining and then on this conventionally manufactured portion by a generative method, for example by means of 3D printing or the above-mentioned SLM method, the sensor module is at least partially receiving internal or external structure is formed.
  • the machine tool according to the invention is with the above
  • the machine tool further has a data acquisition and evaluation unit, via which the measurement signals of the sensors can be processed in real time and are transmitted via the control signals-preferably via a real-time connection-to a machine tool controller for controlling process parameters.
  • the Applicant reserves the right to set its own independent claim on the arrangement of the sensors in a radially extending recess.
  • FIG. 1 shows a tool holder according to the invention in a side view
  • Figure 2 is a sectional exploded view of the tool holder of Figure 1;
  • Figure 4 shows another embodiment of an inventive
  • Figure 5 is a schematic representation of a control / regulation concept executed with a tool holder according to the invention
  • Figure 6 shows a variant of the embodiment of Figure 4, wherein a bag is designed with a Flinterschneidung;
  • FIGS. 7a, 7b a further embodiment in which a gripper groove flange is designed as a separate component which is placed on a base body of the machine or tool element;
  • FIGS. 8a, 8b show a three-dimensional representation of the gripper groove flange and of the main body according to FIG. 7;
  • FIGS. 9a, 9b show a variant of the embodiment according to FIGS. 7 and
  • Figures 10a, 10b is a three-dimensional representation of the embodiment of Figure 9 and
  • Figure 1 1 shows a variant of a tool holder with shared body.
  • a tool holder 1 is described by way of example, which is intended for use in a machine tool. In principle, however, such tool holders can also on any processing machines of
  • Cutting and the forming technology be provided to accommodate there process parameters such as forces, accelerations, temperatures, etc. It is next to the
  • Cutting tool can be applied.
  • Figure 1 shows a first embodiment of such a tool holder 1, this has as a mechanical interface to the machine tool formed on a base body 3 Flohlschaftkegel (FISK) 2, in a conventional manner two driving grooves 4, 6 on the actual cone 8, one on a gripper grooves Flange 10 executed gripper groove 12 and a not shown Indexiernut to
  • Base body 3 is adjacent to the FISK 2, a sensor shaft 16 attached, which receives the reference to the figures 2 and 3 explained in more detail sensors.
  • the measurement signals of this sensor are in the embodiment shown in Figure 1 via an antenna 18 and a not shown wireless module or another
  • this antenna 18 can be arranged on the periphery in the region of the sensor shaft 16, and / or the collar 10, and / or the gripper groove 12.
  • a clamping device 20 is formed, on the in a conventional manner a dashed lines indicated tool 22 is tensioned.
  • Figure 2 shows a sectional exploded view of the tool holder 1 according to Figure 1, wherein the clamping means of the clamping device 20, and the actual coolant / lubricant supply are not shown in detail.
  • Clamping device 20 are integral in the illustrated embodiment
  • a roughly cylindrical recess 26 connects to a flea space of the cone-shaped flute shank 24 of the HSK 2, which for its part merges into a tensioning device-side tensioning cone 28.
  • the sensor module 30 inserted and fixed non-positively or positively.
  • the sensor module 30 can be held in the recess 26, for example via a press fit. For position positioning, the sensor module 30 with a
  • the projection may also be provided recess side.
  • a sensor 34 is accommodated in the sensor module 30.
  • this sensor 34 or at least one of the sensors is arranged approximately coaxially with the axis 36 of the tool holder 1.
  • the approximately cylindrical sensor module 30 is arranged coaxially with the axis 36.
  • the sensor module 30 is inserted through the cavity of the HSK 2.
  • a connection 38 is formed in the sensor module 30, which can be brought into fluid communication with a tube 40 carrying cooling lubricant (KSM).
  • This cooling lubricant is in the illustrated in Figure 2 Embodiment over an arcuately branching channel 42 passes around the sensor 34 within the sensor module 30 and then opens into an output port 44 in the region of the clamping device, so that the tensioned tool 22 is supplied with cooling lubricant.
  • a favorable design is performed symmetrically, in which the sensor is surrounded by two channels.
  • the sensor module 30 contains, in addition to the actual sensor system 34, ie. h., for example one
  • Acceleration sensor a temperature sensor and / or a
  • a power supply such as a battery pack can be integrated.
  • all components required for signal detection and signal transmission to the antenna 18 are integrated in the sensor module 30, so that, for example, by replacing the sensor module 30, a sensor system optimized for the respective machining operation is used with the tool holder 1 unchanged can be.
  • FIG. 3 a shows a variant of the sensor module 30 according to FIG. 2. Similar to the previously described exemplary embodiment, the actual sensor system 34 is arranged with one, for example, in the region of the axis 36 (FIG. 2)
  • the channel 42 for carrying out the KSM is not branched in this embodiment, but U- or double-S-shaped designed so that the sensor 34 is bypassed by the channel 42. As in the previously described embodiment, this establishes fluid communication between the port 38 and an output port 44.
  • Integrated in the sensor module 30 is in the illustrated embodiment further includes a power supply, which is formed for example by a battery pack 48.
  • a power supply which is formed for example by a battery pack 48.
  • the actual sensor electronics which is also integrated into the sensor module 30.
  • This sensor electronics 50 is visible in the embodiment according to FIG 3b. Accordingly, this sensor electronics 50 is formed by a circuit board with the associated circuit.
  • This sensor electronics 50 includes all
  • connecting pins 52 for the antenna 18 are formed by way of example, via which the measuring signals detected by the sensor system are delivered to an evaluation unit described below.
  • Figure 4 shows a variant of a tool holder 1, wherein the recess 26 is not oriented in the sensor shaft 16 in the axial direction, but in the radial direction.
  • the sensor module 30 or the sensors are inserted into the sensor shaft 16 in the radial direction.
  • the integration of the components into the sensor module 30 is minimized to the effect that in the radial recess 26 substantially only the sensor is used.
  • the other components such as the above-described sensor electronics, the antenna / transmission device and / or the power supply (battery pack 48) are arranged on the circumference of the sensor shaft 16.
  • Flierzu for example, circumferentially pockets 54, 56 may be provided, in which the respective components are used.
  • the energy supply can take place on the one hand via the accumulator package and / or via a magnetic field (induction) or the like.
  • the structure of the FISK 2 and the tensioning device 20 corresponds to the
  • FIG. 5 shows a block diagram of the control regulation arrangement of a machine tool or another processing machine, which is designed with the tool holder 1 according to the invention.
  • the signal transmission of the preprocessed measuring signals received by the sensory tool holder 1 preferably takes place by radio transmission via a transmitter and the antenna 18.
  • a receiver (transceiver) 58 is provided for receiving the data transmitted by radio.
  • the vibration or the force input is implemented on the tool.
  • These process states are detected by the sensory tool holder 1 according to the invention and transmitted to the control arrangement.
  • This essentially consists of a data acquisition and evaluation unit 60, over which - as stated above - assesses the process stability and possibly editing parameters are changed, if this process stability does not meet the target.
  • the receiver 58 (transceiver) is connected via a real-time channel 70 with this data acquisition and evaluation unit 60.
  • a configuration of the evaluation unit 60 takes place via a configuration connection 62.
  • the adaptation of the processing parameters takes place on the basis of the detected process states, which are evaluated by the evaluation unit.
  • other machine-internal measurement data as well as data of an additional external sensor system or data from a process database 68 can enter the evaluation unit 60.
  • the evaluation unit 60 receives measurement data of the moving sensor module, in this case the rotating sensory tool holder 1, stores it in a buffer memory and processes various algorithms for the detection of process states in a timely manner. It also forms the interface to the named process database.
  • the algorithms used are designed so that it is determined under which conditions an intervention in the NC control of the machine tool takes place. Some of the algorithms are determined from the measured data of the tool holder 1
  • Process states Another part of the algorithms links these process states with processing parameters, such as material parameters,
  • the process states preferably relate to the data currently measured in real time and not to collected data from other production runs. In addition, also under
  • Tool holder 1 a conclusion on secondary process results such as the surface finish of the workpiece done.
  • the system is configured via a connection that is not necessarily real-time capable, for example via an OPC UA application and / or via the
  • Machine tool control for example by means of M commands.
  • the algorithms can be selected depending on the processing step (for example, roughing, finishing, fine finishing) and different component materials. It can also be changed intervention parameters in this way. In addition, when using several evaluation units, the linkage of the individual sensors to the corresponding algorithms and the resulting process parameters can be determined.
  • Machine tool control 66 coupled. This allows for ad hoc adjustment of machine feed and / or machine speed during machining. Typical applications are the prevention and / or detection of process errors, process instabilities, tool breaks and so on. A premature wear of the tool is recognizable - in the latter case, a signal to
  • Machine tool control 66 changed.
  • machine data can also be transferred to the evaluation unit 60 in order to use it for analyzes.
  • Measurement data and measurement data of additional external sensors opens up the possibility to collect and utilize a variety of data essential for the machine control.
  • These records allow complex Calculate and analyze relationships between process parameters and manufacturing results, so that it is possible based on such a process database 68 to optimize NC programs in terms of process stability.
  • the basic structure of the tool holder 1 shown in FIG. 6 largely corresponds to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 2 and 4, so that only essential components are explained to avoid repetition and, incidentally, reference may be made to the above description.
  • the tool holder 1 has a clamping device 20 which is designed with an inner clamping cone 28.
  • the clamping device 20 is followed to the right by a sensor shaft 16 at which - similar to the
  • Embodiment according to Figure 4 - an example oriented in the radial direction recess 26 is designed for the sensor module 30 described above.
  • the recess 26 for receiving the sensor module 30 opens into two radially outer pockets 54, 56 into which a power supply or a transmission device or sensor electronics or an antenna or the like can be inserted.
  • the sensor shaft 16 is followed by a known FISK 2, wherein the gripper groove flange 10 with the gripper groove 12 is provided in the transition region.
  • the pocket 54 does not terminate on the gripper groove flange 10, but according to FIG. 6 extends into the area encompassed by the outer circumference of the gripper groove flange 10. In particular in this area, an undercut 72 is formed, which contributes to the positional fixation of the component 54 to be inserted into this pocket.
  • Undercut 72 can be formed for example by means of a T-slot milling cutter.
  • the pocket 54 which extends deeply under the gripper groove 12 makes it possible to use a multiplicity of the common designs with the sensor electronics or others
  • the gripper groove 12 are milled in the region indicated by the reference numeral 74, so that then formed the groove by means of the T-slot milling cutter can be.
  • this undercut 72 By means of this undercut 72, a very simple geometric integration solution for positional positioning / fixing of the outer components of the sensor module is created.
  • FIGS. 7 a, 7 b show an embodiment in which the formation of the undercut 72 for the pocket 54 is simplified.
  • the gripper groove flange 10 with the gripper groove 12 is designed as a separate component, which is then placed after milling the pocket 54 with the undercut 72 on this base body 3, for example
  • End face 78 is predetermined to a contact shoulder 80.
  • This split design with a base 3 and a
  • Gripper groove flange 10 offers extensive possibilities of pocket design and thus of the electronics integration. Also in the embodiment according to FIG. 7b, a milled-out region 74 can be provided in the region of the gripper groove 12 which opens into the undercut 72.
  • FIGS. 8a, 8b show three-dimensional representations of the base body 76 and the flange 10.
  • the milled area 74 which practically interrupts the gripper groove 12 and which extends into the pocket 54 with the T-slot-shaped formed there Undercut 72 extends.
  • the pocket 54 extends into the region of the radial recess 26 into which the actual sensor module 30 is inserted.
  • the width of the pocket 54 is slightly larger than that of the recess 26, so that a support surface 82 forms, to which the component, for example, the
  • Sensor electronics can be placed. On the support surface 82 are
  • Mounting recesses 84 for example, threaded holes or the like, for fixing the sensor electronics or for the passage of signal lines
  • the bag is made after the sectionally formed, T-slot shaped undercut 72 widened.
  • the mounting recesses 84 are formed in this area, which also simplifies the insertion of the electronic component in the undercut 72.
  • the front side of the pocket 54 facing the HSK 2 in FIG. 8a is rounded.
  • the milled out area 74 has a correspondingly rounded inner end face.
  • Figures 9a, 9b and 10a, 10b show a variant of the above-described embodiment.
  • an approximately annular circumferential stop collar 85 is formed on the base body 3, which is formed as a contact surface for the left in Figure 9b end face 86 of the flange 10 so that it is reliably fixed in position in the axial direction.
  • FIGS. 10a, 10b again show three-dimensional representations of FIG
  • the stop collar 85 is interrupted by the mouth region of the pocket 54 and, moreover, surrounds the main body 3, more precisely the sensor shaft 16.
  • FIGS. 9a, 9b and 10a, 10b corresponds to the exemplary embodiment described above, so that more
  • undercut forms such as a dovetail-shaped undercut or the like are formed.
  • the base body 3 of the tool holder is monolithically designed as a single part.
  • the gripper groove flange 10 with the gripper groove 12 is designed as a separate component and is then connected to the actual base body 3.
  • Figure 1 1 shows a variant in which the main body 3 is divided into two main body parts 88, 90, which complement each other to the main body 3.
  • the gripper groove flange 10 in the area of which an inner peripheral surface of the main body part 88 extends to a receptacle 92 into which an axial projection 94 of the base body part 88 lying in FIG.
  • This axial projection 94 has a radial shoulder 96 on which a
  • Ring end face 98 of the gripper groove flange 10 and the base body part 88 is seated, so that both basic body parts 88, 90 are positionally positioned relative to each other both in the radial direction and in the axial direction.
  • the base body 3 Before assembly of the sensor module 30 with the actual sensor 34, the base body 3 is divided, so that these components can be easily inserted into the axially open main body part 90. After assembly, the upper base body portion 88 is then placed and with the lower body portion 90th
  • This bonding can be done, for example, by shrinking, wherein the underlying body portion 90 is cooled, for example, with liquid nitrogen and / or connected by a cohesive process, for example by welding by laser or electron beam.
  • the base body 3 can also be divided into more than two parts in order to simplify the assembly of the sensor module 30 in the recess 26.
  • the above-described division of the base body 3 can also be realized in the embodiments explained above. As explained above, the main body 3 of the machine or
  • the cone part with the HSK and formed with the gripper groove 12 collar 10 are conventionally manufactured.
  • the complex structure for receiving the sensor module 30 is then built up by means of the generative method on this blank.
  • Base body 3 the cone 8, the collar 10 executed thereon and the gripper groove 12 form according to a generative manufacturing process.
  • sensor modules for e.g. a tool holder, in which the
  • Sensor system is integrated as a structural unit and with such sensor modules

Abstract

The invention relates to: sensor modules for e.g. a tool holder, wherein the sensor unit is integrated as a structural entity; tool or machine elements designed with such sensor modules; and a machining/machine tool comprising such a sensor module.

Description

Sensormodul, Maschinen- oder Werkzeugelement und Werkzeugmaschine  Sensor module, machine or tool element and machine tool
Beschreibung 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. The invention relates to a sensor module for a machine tool, a machine or tool element embodied with such a sensor module, and a machine tool that is designed with such machine or tool elements.
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, The term "machine or tool element" is in the following in general form a tool body or a tool for machining with geometrically determined and indefinite cutting edges and also rolls,
Tiefziehwerkzeuge oder Stanzwerkzeuge der Umformtechnik. Werkzeugaufnahmen für derartige Werkzeugelemente sowie Führungs- und Tragelemente von Deep-drawing tools or stamping tools of metal forming technology. Tool holders for such tool elements as well as guide and support elements of
Werkzeugmaschinen, wie Schlitten, verstanden, die derartige Werkzeugelemente tragen bzw. führen und die mit dem Werkzeugelement verstellt werden. Machine tools, such as carriages, understood that wear such tool elements and lead and that are adjusted with the tool element.
Eine gattungsgemäße Werkzeugaufnahme ist beispielsweise in den A generic tool holder is for example in the
Druckschriften WO 2017/068158 A1 und DE 10 2006 030 834 A1 beschrieben. Die dort offenbarten Werkzeugaufnahmen haben eine mechanische Schnittstelle, beispielsweise einen Flohlschaftkegel (FISK), der in an sich bekannter Weise in eine Publications WO 2017/068158 A1 and DE 10 2006 030 834 A1. The tool holders disclosed there have a mechanical interface, for example a shuttle shaft cone (FISK), which in a manner known per se into a
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 Machine tool is used. On the tool side, the tool holder is designed with a clamping device, in which a machining tool, such as a milling cutter, a drill or the like can be used. For detecting states occurring during processing, such as the one
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 Force acting tool, accelerations (vibrations) of the tool holder and the temperature, for example, the cooling lubricant, or the tool, steady states of instability can be detected and then corrected accordingly by adapting the machining parameters, such as feed, speed. In this way, an excessive force on the tool or during the processing occurring vibrations can be minimized. The disadvantage of the existing solutions is that the sensors in one depending on the type of sensor and tool holder in different channels / pockets of the tool holder - also called tool holder - are used. This is the case in WO 2017/068158 A1
Hohlschaftkegel mit einer Sonderbauform erforderlich, in dem entsprechende Hollow shaft taper with a special design required in the corresponding
Hohlräume/Kanäle zur Aufnahme der Sensorik vorgesehen sein müssen. Eine derartige Bauweise erfordert einen erheblichen vorrichtungstechnischen und Cavities / channels must be provided for receiving the sensor. Such a design requires a considerable device technology and
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 production engineering effort to produce the tool holder. In addition, the tool holder may need to be adapted. Another disadvantage lies in the application-specific design of the measurement technology and
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. Sensors - and thus for the detection of physical quantities, which always represents a very specifically designed solution for the particular application in the tool holder. Another characteristic or disadvantageous design has in common is that all solutions emanate from a detected steady state of physical quantities.
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 In contrast, the invention has for its object to further develop the sensor and / or the tool and machine elements of a machine tool that system states with low device and device
regelungstechnischen Aufwand erfassbar sind. control engineering effort can be detected.
Diese Aufgabe wird durch ein Sensormodul mit den Merkmalen des This task is accomplished by a sensor module with the characteristics of the
Patentanspruches 1 sowie durch Werkzeug- oder Maschinenelemente gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 5, die mit einem derartigen Sensormodul ausgeführt sind und durch eine Werkzeugmaschine gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 21 gelöst. Claim 1 and by tool or machine elements according to the independent claim 5, which are designed with such a sensor module and solved by a machine tool according to the independent claim 21.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Demgemäß wird durch die Erfindung eine nicht ortsfeste und insbesondere modulare messtechnische Lösung geschaffen, welche insbesondere in Accordingly, a non-stationary and in particular modular metrological solution is provided by the invention, which in particular in
Werkzeugelementen (z.B. Schleifscheibenkörpern, Kegelaufnahmen von Tool elements (e.g., grinding wheel bodies, cone seats of
Zerspanungswerkzeugen, Stanzwerkzeugen) oder Vorrichtungen oder in eine mit einer Werkzeug-aufnahme 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 Cutting tools, punching tools) or devices or in a tool-receiving machine tool are integrated, so that a Reliable detection of operating or system states in real time and thus already based on transient transitions of system states with low
vorrichtungstechnischen Aufwand ermöglicht ist. Der modulare Aufbau ermöglicht durch die Gestaltung eines Einbaumoduls auch das Lösen von mehrkriteriellen Device-technical effort is possible. The modular design allows the design of a built-in module and the release of multi-criteria
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, Werkzeug körper bzw. -aufnahme, das standardisierte Sensormodul eingesetzt. Issues. Thus, by the inherent in this invention flexibility in the design of modules, a vibration sensor in a rotating machine part for the application can be conveniently positioned in the axis of rotation and the coolant flow are diverted constructively around this position. The resulting complex geometric shapes of the sensor modules are manufactured using the technologies of additive manufacturing and in the respective overall system, device, tool body or recording, the standardized sensor module used.
Wie vorstehend ausgeführt, können die Sensormodule prinzipiell bei beweglichen Maschinenteilen-/-elementen wie Schlitten oder Vorrichtungen, oder aber auch in Werkzeug körpern 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 As stated above, the sensor modules can in principle be used in moving machine parts / elements such as carriages or devices, or else in tool bodies of tools for machining with geometrically determined and indefinite cutting edges. Furthermore, the use of the sensor modules also includes tools of the forming technology, such as dies, punching tools or rollers into which such sensor modules can be used
Systemzustände zu erfassen. System states.
Das erfindungsgemäße Sensormodul hat eine Sensorik, beispielsweise bestehend aus modularen Sensoren zur Erfassung von bei einer Bearbeitung auftretenden The sensor module according to the invention has a sensor, for example consisting of modular sensors for detecting occurring during processing
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 Ausnehmung einer Werkzeugaufnahme oder eines sonstigen Werkzeug- oder Maschinenelementes eingesetzt ist. Erfindungsgemäß kann dieses Sensormodul auf einem System states whose measurement signals are transmitted via a data transmission device to an evaluation unit. According to the invention, the sensor as a structural unit in a, preferably cartridge-shaped, sensor module, also referred to as "cartridge", integrated, which is inserted into a correspondingly formed recess of a tool holder or other tool or machine element. According to the invention, this sensor module on a
Vorschubschlitten, einer Vorrichtung, einem Umformwerkzeug oder einer Schleifscheibe eingesetzt werden kann. Feed slide, a device, a forming tool or a grinding wheel can be used.
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 zentral in eine entsprechende Ausnehmung eines erfindungsgemäßen Werkzeug- oder Maschinenelementes - vorzugsweise auswechselbar - einzusetzen. According to the invention, it is thus provided that the sensors, that is to say at least the sensors required for detecting the operating states, are in a module or at least form as a structural unit and this centrally in a corresponding recess of a tool or machine element according to the invention - preferably interchangeable - use.
Diese Bauweise ermöglicht es, die Sensorik mit dem Sensormodul This design makes it possible to use the sensors with the sensor module
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 pre-assemble, test and then use in the tool holder or in the above-mentioned subsystems of a machine tool, so that the device engineering and manufacturing effort compared to the above-described solutions is significantly reduced. The inventive concept also makes it possible, depending on the manufacturing task, the tool or
Maschinenelemente mit unterschiedlichen Sensormodulen auszustatten, so dass jeweils eine im Hinblick auf das verwendete Werkzeug und die verwendeten To equip machine elements with different sensor modules, so that in each case one with respect to the tool used and the used
Fertigungsparameter optimierte Signalerfassung und damit einhergehende Production parameters optimized signal acquisition and associated
Prozessteuerung gewährleistet ist. Dies betrifft insbesondere die Wahl der Sensorik hinsichtlich der Erfassung unterschiedlicher physikalischer Größen bzw. der Auflösung und Empfindlichkeit dieser Sensoren. Process control is guaranteed. This applies in particular to the choice of sensors with regard to the detection of different physical quantities or the resolution and sensitivity of these sensors.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist, wie oben erwähnt, eine mechanische In one embodiment, as mentioned above, a mechanical
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 Interface of a tool holder with a clamping cone, for example, a HSK performed on the tool-side clamping device indicative of a sensor shaft is attached, in which the recess is formed for the sensor module. Neither machine-side nor workpiece-side interfaces must be structurally changed by this recess, should a sensor module be used or exchanged in the sense of intended flexibility. Such recesses (also called pockets, receptacles, chambers or the like) can
selbstverständlich auch an den oben genannten sonstigen Werkzeug- und Of course, to the above-mentioned other tools and
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. Machine elements are provided to accommodate sensor modules. In principle it is also possible to provide a plurality of such recesses, which are provided as needed with one or more sensor modules.
Das einzusetzende Sensormodul kann zusätzlich zur Sensorik, die beispielsweise zur Erfassung der Krafteinleitung, der Temperatur und der Beschleunigung The sensor module to be used in addition to the sensor, for example, to detect the introduction of force, temperature and acceleration
(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. (Vibrations) is also provided for the signal processing required Sensor electronics and / or a transmission device, for example, a radio module and / or a power supply, such as record a battery.
Bei einer alternativen Lösung sind die Energieversorgung und/oder die In an alternative solution, the power supply and / or the
Signalübertragungseinrichtung und/oder die Sensorelektronik in umfangseitige Signal transmission device and / or the sensor electronics in peripheral side
Taschen/Aufnahmen eingesetzt, während die übrigen Komponenten, wie beispielsweise die Sensorik in das erfindungsgemäße Sensormodul integriert sind. Pockets / recordings used while the other components, such as the sensors are integrated into the sensor module according to the invention.
Die Positionierung dieser Komponenten in den Taschen/Aufnahmen ist optimiert, wenn diese mit einer, beispielsweise T-Nut- oder schwalbenschwanzförmigen, The positioning of these components in the pockets / receptacles is optimized if they have a, for example, T-slot or dovetail-shaped,
Hinterschneidung ausgebildet sind, durch die die jeweilige Komponente Undercut are formed by the respective component
(Energieversorgung, Sensorelektronik, Signalübertragungseinrichtung, ein sonstiger Sensor) vorzugsweise in Radialrichtung, lagefixiert ist. Eine derartige Hinterschneidung kann beispielsweise mittels eines T-Nut-Fräsers ausgebildet werden. (Power supply, sensor electronics, signal transmission device, another sensor) preferably in the radial direction, fixed in position. Such an undercut can be formed for example by means of a T-slot milling cutter.
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. In the case of a tool element, this pocket, which has an undercut, can extend into the region of a gripper groove flange on which a gripper groove is formed.
Die Herstellung der Hinterschneidung ist besonders einfach, wenn ein derartiger Flansch als gesondertes Bauteil nach dem Ausbilden der Tasche auf einen The production of the undercut is particularly simple if such a flange as a separate component after forming the bag on a
Grundkörper des Maschinen- oder Werkzeugelementes aufgesetzt wird und dabei die Tasche abschnittsweise überdeckt. Basic body of the machine or tool element is placed and covers the bag sections.
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. To simplify the mounting of the sensor module, a main body of the tool holder can be divided into two or more main body parts, which are connected to the base body after insertion or attachment of the sensor module or associated components.
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. In one embodiment, the division takes place in the region of a gripper groove. The attachment of the flange to the main body or the joining of the main body parts can be done for example by shrinking, soldering, welding or otherwise.
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 a particularly preferred embodiment, the sensor module is arranged coaxially to the axis of the tool or machine element, for example, the tool holder or a tool spindle, so that the imbalance is minimized and further, the insertion of the sensor module is simplified. This arrangement is particularly favorable, especially since acceleration signals are not superimposed by centrifugal forces to a large extent.
In den meisten Fällen ist eine Werkzeugaufnahme mit einer In most cases, a tool holder with a
Kühlschmiermittelversorgung (KSM) ausgeführt. Erfindungsgemäß kann sich bei dieser modularen Lösung zumindest ein Teil des KSM-Strömungspfades durch das Coolant lubricant supply (KSM) carried out. According to the invention, in this modular solution at least a part of the KSM flow path through the
Sensormodul hindurch erstrecken. Hier ist im Sinne der oben erwähnten Sensor module extend therethrough. Here is in the sense of the above
Unwuchterscheinung eine symmetrische Gestaltung möglich. Imbalance a symmetrical design possible.
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 In this case, for example, the sensor can be aligned at least partially axially with respect to the axis of the tool holder, so that a channel for guiding the KSM, the sensor is performed eccentrically circumferentially. In this case, the channel, for the symmetrical arrangement, it would be two opposite, for example
bogenförmig oder mit einer Doppel-S-Form ausgeführt sein. arcuate or be designed with a double S-shape.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept kann die Ausnehmung für das According to the inventive concept, the recess for the
Sensormodul in Axialrichtung oder in Radialrichtung orientiert im Maschinen- oder Werkzeugelement ausgeführt sein. Dementsprechend wird dann das Sensormodul in Axialrichtung bzw. in Radialrichtung in die Ausnehmung eingesetzt. Sensor module in the axial direction or in the radial direction oriented to be executed in the machine or tool element. Accordingly, the sensor module is then inserted into the recess in the axial direction or in the radial direction.
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. The positional positioning of the sensor module with respect to the recess is simplified if this is carried out with a corresponding indexing. The sensor module can be received positively or non-positively in the recess. For example, the sensor module can be press-fitted.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen das According to an advantageous embodiment of the invention is provided the
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. Machine or tool element, for example, the tool holder or the tool body or the tool, at least partially produce in the area that receives the sensor module, according to a generative manufacturing process.
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. In such a generative process, the component to be manufactured is built up layer by layer from informal or shape-neutral material, for example sintered material, by utilizing physical and / or chemical effects. In a SLM (Selective Laser Melting) process, for example, metal powder is applied in layers and the layer is melted by means of a laser and fused with the underlying layers, so that even complex geometries with internal or external intersections can be formed.
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. In a further development of the invention, the production of the machine or tool element by a kind of hybrid processing, wherein at least a portion are conventionally made, for example by machining and then on this conventionally manufactured portion by a generative method, for example by means of 3D printing or the above-mentioned SLM method, the sensor module is at least partially receiving internal or external structure is formed.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist mit dem vorbeschriebenen The machine tool according to the invention is with the above
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. Sensor module or a tool or machine elements according to the invention equipped. The machine tool further has a data acquisition and evaluation unit, via which the measurement signals of the sensors can be processed in real time and are transmitted via the control signals-preferably via a real-time connection-to a machine tool controller for controlling process parameters. The Applicant reserves the right to set its own independent claim on the arrangement of the sensors in a radially extending recess.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme in einer Seitenansicht; 1 shows a tool holder according to the invention in a side view;
Figur 2 eine geschnittene Explosionsdarstellung der Werkzeugaufnahme gemäß Figur 1 ; Figure 2 is a sectional exploded view of the tool holder of Figure 1;
Figuren 3a, 3b Varianten eines in Figur 2 dargestellten Sensormoduls zur Figures 3a, 3b variants of a sensor module shown in Figure 2 for
Aufnahme einer Sensorik; Inclusion of a sensor system;
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Figure 4 shows another embodiment of an inventive
Werkzeugmaschine; Machine tool;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines Steuerungs-/Regelungskonzepts einer mit einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme ausgeführten Figure 5 is a schematic representation of a control / regulation concept executed with a tool holder according to the invention
Werkzeugmaschine; Machine tool;
Figur 6 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 4, wobei eine Tasche mit einer Flinterschneidung ausgeführt ist; Figure 6 shows a variant of the embodiment of Figure 4, wherein a bag is designed with a Flinterschneidung;
Figuren 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; Figures 7a, 7b, a further embodiment in which a gripper groove flange is designed as a separate component which is placed on a base body of the machine or tool element;
Figuren 8a, 8b eine dreidimensionale Darstellung des Greiferrillen-Flansches und des Grundkörpers gemäß Figur 7; FIGS. 8a, 8b show a three-dimensional representation of the gripper groove flange and of the main body according to FIG. 7;
Figuren 9a, 9b eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 7 undFIGS. 9a, 9b show a variant of the embodiment according to FIGS. 7 and
8; Figuren 10a, 10b eine dreidimensionale Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 9 und 8th; Figures 10a, 10b is a three-dimensional representation of the embodiment of Figure 9 and
Figur 1 1 eine Variante einer Werkzeugaufnahme mit geteiltem Grundkörper. Figure 1 1 shows a variant of a tool holder with shared body.
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 In the following, a tool holder 1 is described by way of example, which is intended for use in a machine tool. In principle, however, such tool holders can also on any processing machines of
Zerspanung und der Umformtechnik vorgesehen sein, um dort Prozessparameter wie Kräfte, Beschleunigungen, Temperaturen etc. aufzunehmen. Es sei neben der Cutting and the forming technology be provided to accommodate there process parameters such as forces, accelerations, temperatures, etc. It is next to the
Zerspanung als ein weiteres Beispiel die Erfassung des Scherschlags bei der Cutting as another example the detection of the shearing stroke in the
Stanzbearbeitung genannt, indem das Sensormodul in dieser Anwendung am Punching is called by the sensor module in this application on
Schneidwerkzeug appliziert werden kann. Cutting tool can be applied.
Wie vorstehend ausgeführt, können auch sonstige Werkzeug- oder As stated above, other tool or
Maschinenelemente mit einem oder mehreren der im Folgenden beschriebenen Machine elements with one or more of those described below
Sensormodule ausgeführt sein. Be executed sensor modules.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer derartigen Werkzeugaufnahme 1 , diese hat als mechanische Schnittstelle zur Werkzeugmaschine einen an einem Grundkörper 3 ausgebildeten Flohlschaftkegel (FISK) 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 Figure 1 shows a first embodiment of such a tool holder 1, this has as a mechanical interface to the machine tool formed on a base body 3 Flohlschaftkegel (FISK) 2, in a conventional manner two driving grooves 4, 6 on the actual cone 8, one on a gripper grooves Flange 10 executed gripper groove 12 and a not shown Indexiernut to
Vereinfachung eines automatischen Werkzeugwechsels aufweist. Der Aufbau derartiger HSK-/Adapter ist bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. Am Simplification of an automatic tool change has. The structure of such HSK / adapter is known, so that further explanations are unnecessary. At the
Grundkörper 3 ist benachbart zu dem FISK 2 ein Sensorschaft 16 angesetzt, der die anhand der Figuren 2 und 3 näher erläuterte Sensorik aufnimmt. Die Messsignale dieser Sensorik werden bei der in Figur 1 dargestellten Ausführung über eine Antenne 18 und ein nicht dargestelltes Funkmodul oder eine sonstige Base body 3 is adjacent to the FISK 2, a sensor shaft 16 attached, which receives the reference to the figures 2 and 3 explained in more detail sensors. The measurement signals of this sensor are in the embodiment shown in Figure 1 via an antenna 18 and a not shown wireless module or another
Datenübertragungseinrichtung an eine werkzeugmaschinenseitige Auswerteeinheit übertragen. Diese Antenne 18 kann- wie in Figur 1 dargestellt - an der Peripherie im Bereich des Sensorschafts 16, und/oder des Bunds 10, und/oder der Greiferrille 12 angeordnet sein. io Data transmission device to a machine tool-side evaluation transferred. As shown in FIG. 1, this antenna 18 can be arranged on the periphery in the region of the sensor shaft 16, and / or the collar 10, and / or the gripper groove 12. io
In der Darstellung gemäß Figur 1 links von dem Sensorschaft 16 ist am In the illustration according to FIG. 1 to the left of the sensor shaft 16 is on
Grundkörper 3 eine Spannvorrichtung 20 ausgebildet, über die in an sich bekannter Weise ein gestrichelt angedeutetes Werkzeug 22 gespannt wird. Base body 3, a clamping device 20 is formed, on the in a conventional manner a dashed lines indicated tool 22 is tensioned.
Figur 2 zeigt eine geschnittene Explosionsdarstellung der Werkzeugaufnahme 1 gemäß Figur 1 , wobei die Spannmittel der Spannvorrichtung 20, und die eigentliche Kühl-/Schmiermittelversorgung nicht im Detail dargestellt sind. Figure 2 shows a sectional exploded view of the tool holder 1 according to Figure 1, wherein the clamping means of the clamping device 20, and the actual coolant / lubricant supply are not shown in detail.
Der vorstehend beschriebene FISK 2, der Sensorschaft 16 und die The above-described FISK 2, the sensor shaft 16 and the
Spannvorrichtung 20 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig Clamping device 20 are integral in the illustrated embodiment
ausgebildet. Selbstverständlich ist auch eine modulare Bauweise möglich, bei der die einzelnen Komponenten über geeignete Verbindungsmittel miteinander verbunden sind. educated. Of course, a modular design is possible in which the individual components are connected to each other via suitable connecting means.
An einen Flohlraum des kegelförmig ausgebildeten Flohlschaft 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 Figur 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 In the area of the sensor shaft 16, a roughly cylindrical recess 26 connects to a flea space of the cone-shaped flute shank 24 of the HSK 2, which for its part merges into a tensioning device-side tensioning cone 28. In the approximately cylindrical recess 26, a cartridge shown in Figure 2 right, the sensor module 30, inserted and fixed non-positively or positively. In this case, the sensor module 30 can be held in the recess 26, for example via a press fit. For position positioning, the sensor module 30 with a
Indexvorsprung 32 versehen sein, der passgenau in eine entsprechende Index projection 32 be provided, the fit into a corresponding
Indexfreistellung der Ausnehmung 26 eingreift. Selbstverständlich kann der Vorsprung auch ausnehmungsseitig vorgesehen sein. Index exemption of the recess 26 engages. Of course, the projection may also be provided recess side.
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 Figur 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 Figur 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. According to the invention, a sensor 34 is accommodated in the sensor module 30. In the illustrated embodiment, this sensor 34 or at least one of the sensors is arranged approximately coaxially with the axis 36 of the tool holder 1. Also, the approximately cylindrical sensor module 30 is arranged coaxially with the axis 36. As shown in FIG. 2, the sensor module 30 is inserted through the cavity of the HSK 2. In the transition region to the latter, a connection 38 is formed in the sensor module 30, which can be brought into fluid communication with a tube 40 carrying cooling lubricant (KSM). This cooling lubricant is in the illustrated in Figure 2 Embodiment over an arcuately branching channel 42 passes around the sensor 34 within the sensor module 30 and then opens into an output port 44 in the region of the clamping device, so that the tensioned tool 22 is supplied with cooling lubricant. As described above, a favorable design is performed symmetrically, in which the sensor is surrounded by two channels.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das Sensormodul 30 neben der eigentlichen Sensorik 34, d. h., beispielsweise einem In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, the sensor module 30 contains, in addition to the actual sensor system 34, ie. h., for example one
Beschleunigungssensor, einem Temperatursensor und/oder einem Acceleration sensor, a temperature sensor and / or a
Dehnungsmessstreifen oder einem sonstigen Sensor zur Erfassung eines Krafteintrags die zugehörige Sensorelektronik, die in Signalverbindung mit der in Figur 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. Strain gauge or other sensor for detecting a force input the associated sensor electronics, which is in signal communication with the visible in Figure 1 18 antenna. In the sensor module 30, a power supply, such as a battery pack can be integrated. In other words, with the exception of the antenna 18, all components required for signal detection and signal transmission to the antenna 18 are integrated in the sensor module 30, so that, for example, by replacing the sensor module 30, a sensor system optimized for the respective machining operation is used with the tool holder 1 unchanged can be.
Figur 3a zeigt eine Variante des Sensormoduls 30 gemäß Figur 2. Ähnlich wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die eigentliche Sensorik 34 mit einem beispielsweise im Bereich der Achse 36 (Figur 2) angeordneten FIG. 3 a shows a variant of the sensor module 30 according to FIG. 2. Similar to the previously described exemplary embodiment, the actual sensor system 34 is arranged with one, for example, in the region of the axis 36 (FIG. 2)
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 Figur 3a ist die eigentliche Sensorelektronik, die ebenfalls in das Sensormodul 30 integriert ist. Diese Sensorelektronik 50 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3b sichtbar. Demgemäß ist diese Sensorelektronik 50 durch eine Platine mit der zugehörigen Schaltung ausgebildet. Diese Sensorelektronik 50 umfasst alle Acceleration sensor running. The channel 42 for carrying out the KSM is not branched in this embodiment, but U- or double-S-shaped designed so that the sensor 34 is bypassed by the channel 42. As in the previously described embodiment, this establishes fluid communication between the port 38 and an output port 44. Integrated in the sensor module 30 is in the illustrated embodiment further includes a power supply, which is formed for example by a battery pack 48. Not shown in Figure 3a is the actual sensor electronics, which is also integrated into the sensor module 30. This sensor electronics 50 is visible in the embodiment according to FIG 3b. Accordingly, this sensor electronics 50 is formed by a circuit board with the associated circuit. This sensor electronics 50 includes all
Komponenten zur Datenvorverarbeitung, Datenübertragung und Steuerung der Components for data preprocessing, data transmission and control of the
Energieversorgung. In Figur 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. Power supply. In FIG. 3b, connecting pins 52 for the antenna 18 are formed by way of example, via which the measuring signals detected by the sensor system are delivered to an evaluation unit described below.
Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel demjenigen aus Figur 3a, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. Otherwise, the embodiment corresponds to that of Figure 3a, so that further explanations are unnecessary.
Figur 4 zeigt eine Variante einer Werkzeugaufnahme 1 , bei der die Ausnehmung 26 im Sensorschaft 16 nicht in Axialrichtung, sondern in Radialrichtung orientiert ist.Figure 4 shows a variant of a tool holder 1, wherein the recess 26 is not oriented in the sensor shaft 16 in the axial direction, but in the radial direction.
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. Flierzu 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. That is, in this embodiment, the sensor module 30 or the sensors are inserted into the sensor shaft 16 in the radial direction. In this embodiment, the integration of the components into the sensor module 30 is minimized to the effect that in the radial recess 26 substantially only the sensor is used. The other components, such as the above-described sensor electronics, the antenna / transmission device and / or the power supply (battery pack 48) are arranged on the circumference of the sensor shaft 16. Flierzu, for example, circumferentially pockets 54, 56 may be provided, in which the respective components are used. To avoid imbalances, it may also be advantageous to axially arrange the power supply, for example the accumulator package. The energy supply can take place on the one hand via the accumulator package and / or via a magnetic field (induction) or the like.
Der Aufbau des FISK 2 und der Spannvorrichtung 20 entspricht dem The structure of the FISK 2 and the tensioning device 20 corresponds to the
vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass diesbezüglich auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. above-described embodiment, so that reference is made in this regard to the above statements.
Figur 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 FIG. 5 shows a block diagram of the control regulation arrangement of a machine tool or another processing machine, which is designed with the tool holder 1 according to the invention. As stated above, the signal transmission of the preprocessed measuring signals received by the sensory tool holder 1 preferably takes place by radio transmission via a transmitter and the antenna 18. On the machine tool side, a receiver (transceiver) 58 is provided for receiving the data transmitted by radio. The
Regelungsanordnung ermöglicht eine ad-hoc-Reaktion auf noch nicht Regulatory arrangement does not allow an ad-hoc response yet
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 steady instability states. This is implemented by a real-time adaptation of processing parameters, such as feed, speed, etc., this adaptation depending on the process conditions, such as
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. for example, the vibration or the force input is implemented on the tool. These process states are detected by the sensory tool holder 1 according to the invention and transmitted to the control arrangement. This essentially consists of a data acquisition and evaluation unit 60, over which - as stated above - assesses the process stability and possibly editing parameters are changed, if this process stability does not meet the target. The receiver 58 (transceiver) is connected via a real-time channel 70 with this data acquisition and evaluation unit 60. A configuration of the evaluation unit 60 takes place via a configuration connection 62. The adaptation of the processing parameters takes place on the basis of the detected process states, which are evaluated by the evaluation unit. However, other machine-internal measurement data as well as data of an additional external sensor system or data from a process database 68 can enter the evaluation unit 60.
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 The evaluation unit 60 receives measurement data of the moving sensor module, in this case the rotating sensory tool holder 1, stores it in a buffer memory and processes various algorithms for the detection of process states in a timely manner. It also forms the interface to the named process database. The algorithms used are designed so that it is determined under which conditions an intervention in the NC control of the machine tool takes place. Some of the algorithms are determined from the measured data of the tool holder 1
Prozesszustände. Ein anderer Teil der Algorithmen verknüpft diese Prozesszustände mit Bearbeitungsparametern, wie beispielsweise Materialparametern, Process states. Another part of the algorithms links these process states with processing parameters, such as material parameters,
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 User inputs and / or process database values to decide if an intervention is to be made. Another part of the algorithms adapts the Processing parameters based on this data. The process states preferably relate to the data currently measured in real time and not to collected data from other production runs. In addition, also under
Verwendung des Ansatzes von Softsensoren aus den Messdaten der Use of the approach of soft sensors from the measurement data of the
Werkzeugaufnahme 1 ein Rückschluss auf sekundäre Prozess- Resultate wie die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks erfolgen. Tool holder 1 a conclusion on secondary process results such as the surface finish of the workpiece done.
Die Konfiguration des Systems erfolgt über eine nicht zwingend-echtzeitfähige Verbindung, beispielsweise über eine OPC UA-Anwendung und/oder über die The system is configured via a connection that is not necessarily real-time capable, for example via an OPC UA application and / or via the
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. Machine tool control, for example by means of M commands. The algorithms can be selected depending on the processing step (for example, roughing, finishing, fine finishing) and different component materials. It can also be changed intervention parameters in this way. In addition, when using several evaluation units, the linkage of the individual sensors to the corresponding algorithms and the resulting process parameters can be determined.
Über einen Echtzeitkanal 70 ist die Auswerteeinheit 60 mit der Via a real-time channel 70, the evaluation unit 60 with the
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 Machine tool control 66 coupled. This allows for ad hoc adjustment of machine feed and / or machine speed during machining. Typical applications are the prevention and / or detection of process errors, process instabilities, tool breaks and so on. A premature wear of the tool is recognizable - in the latter case, a signal to
Werkzeugwechsel generiert. Beim Auftreten einer Prozessinstabilität oder dergleichen werden als Reaktion die Bearbeitungsparameter über die Tool change generated. When a process instability or the like occurs, the processing parameters of the
Werkzeugmaschinensteuerung 66 verändert. Zusätzlich können auch Maschinendaten an die Auswerteeinheit 60 übergeben werden, um diese für Analysen heranzuziehen.  Machine tool control 66 changed. In addition, machine data can also be transferred to the evaluation unit 60 in order to use it for analyzes.
Über die Prozessdatenbank 68 erfolgt eine gemeinsame Dokumentation von Prozesssignalen der Werkzeugaufnahme 1 mit NC-Sätzen, maschineninternen About the process database 68 is a common documentation of process signals of the tool holder 1 with NC blocks, machine-internal
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. Measurement data and measurement data of additional external sensors and thus opens up the possibility to collect and utilize a variety of data essential for the machine control. These records allow complex Calculate and analyze relationships between process parameters and manufacturing results, so that it is possible based on such a process database 68 to optimize NC programs in terms of process stability.
Der Grundaufbau der in Figur 6 dargestellten Werkzeugaufnahme 1 entspricht weitestgehend den in den Figuren 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. The basic structure of the tool holder 1 shown in FIG. 6 largely corresponds to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 2 and 4, so that only essential components are explained to avoid repetition and, incidentally, reference may be made to the above description.
Demgemäß hat die Werkzeugaufnahme 1 gemäß Figur 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 Accordingly, the tool holder 1 according to FIG. 6 has a clamping device 20 which is designed with an inner clamping cone 28. The clamping device 20 is followed to the right by a sensor shaft 16 at which - similar to the
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 - eine beispielsweise in Radialrichtung orientierte Ausnehmung 26 für das vorstehend beschriebene Sensormodul 30 ausgeführt ist. Bei dem in Figur 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. Embodiment according to Figure 4 - an example oriented in the radial direction recess 26 is designed for the sensor module 30 described above. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6, the recess 26 for receiving the sensor module 30 opens into two radially outer pockets 54, 56 into which a power supply or a transmission device or sensor electronics or an antenna or the like can be inserted.
An den Sensorschaft 16 schließt sich ein an sich bekannter FISK 2 an, wobei im Übergangsbereich der Greiferrillen-Flansch 10 mit der Greiferrille 12 vorgesehen ist. The sensor shaft 16 is followed by a known FISK 2, wherein the gripper groove flange 10 with the gripper groove 12 is provided in the transition region.
Im Unterschied zu dem anhand Figur 4 erläuterten Ausführungsbeispiel endet die Tasche 54 nicht an dem Greiferrillen-Flansch 10, sondern erstreckt sich gemäß Figur 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 In contrast to the exemplary embodiment explained with reference to FIG. 4, the pocket 54 does not terminate on the gripper groove flange 10, but according to FIG. 6 extends into the area encompassed by the outer circumference of the gripper groove flange 10. In particular in this area, an undercut 72 is formed, which contributes to the positional fixation of the component 54 to be inserted into this pocket. The
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 Undercut 72 can be formed for example by means of a T-slot milling cutter. The pocket 54 which extends deeply under the gripper groove 12 makes it possible to use a multiplicity of the common designs with the sensor electronics or others
Komponenten auszustatten. Zur Herstellung der Hinterschneidung 72 kann Equip components. For producing the undercut 72 may
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. For example, the gripper groove 12 are milled in the region indicated by the reference numeral 74, so that then formed the groove by means of the T-slot milling cutter can be. By means of this undercut 72, a very simple geometric integration solution for positional positioning / fixing of the outer components of the sensor module is created.
Die Figuren 7a, 7b zeigen eine Ausführungsform, bei der die Ausbildung der Hinterschneidung 72 für die Tasche 54 vereinfacht ist. FIGS. 7 a, 7 b show an embodiment in which the formation of the undercut 72 for the pocket 54 is simplified.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 7a, 7b sind die In the embodiment according to the figures 7a, 7b are the
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 Clamping device 20 with the clamping cone 28, the sensor shaft 16 and the HSK 2 formed by the main body 3. The gripper groove flange 10 with the gripper groove 12 is designed as a separate component, which is then placed after milling the pocket 54 with the undercut 72 on this base body 3, for example
aufgeschrumpft wird, wobei die Axialposition durch Relativpositionierung einer is shrunk, wherein the axial position by relative positioning of a
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 End face 78 is predetermined to a contact shoulder 80. In the mounted state of the gripper groove flange 10 covers at least in sections the undercut 72 of the pocket 54. This split design with a base 3 and a
Greiferrillen-Flansch 10 bietet umfassende Möglichkeiten der Taschengestaltung und damit der Elektronik-Integration. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7b kann im Bereich der Greiferrille 12 ein ausgefräster Bereich 74 vorgesehen sein, der in der Hinterschneidung 72 mündet. Gripper groove flange 10 offers extensive possibilities of pocket design and thus of the electronics integration. Also in the embodiment according to FIG. 7b, a milled-out region 74 can be provided in the region of the gripper groove 12 which opens into the undercut 72.
Die Figuren 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 Figur 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 Figures 8a, 8b show three-dimensional representations of the base body 76 and the flange 10. One can clearly see in this illustration the milled area 74, which practically interrupts the gripper groove 12 and which extends into the pocket 54 with the T-slot-shaped formed there Undercut 72 extends. As can be seen in the illustration according to FIG. 8a, the pocket 54 extends into the region of the radial recess 26 into which the actual sensor module 30 is inserted. The width of the pocket 54 is slightly larger than that of the recess 26, so that a support surface 82 forms, to which the component, for example, the
Sensorelektronik, aufgesetzt werden kann. An der Auflagefläche 82 sind Sensor electronics, can be placed. On the support surface 82 are
Befestigungsausnehmungen 84, beispielsweise Gewindebohrungen oder dergleichen, zur Fixierung der Sensorelektronik oder zur Durchleitung von Signalleitungen Mounting recesses 84, for example, threaded holes or the like, for fixing the sensor electronics or for the passage of signal lines
vorgesehen. Die Tasche ist im Anschluss an die abschnittsweise ausgebildete, T-Nut- förmige Hinterschneidung 72 verbreitert. Die Befestigungsausnehmungen 84 sind in diesem Bereich ausgebildet, der auch das Einsetzen der Elektronikkomponente in die Hinterschneidung 72 vereinfacht. intended. The bag is made after the sectionally formed, T-slot shaped undercut 72 widened. The mounting recesses 84 are formed in this area, which also simplifies the insertion of the electronic component in the undercut 72.
Die in Figur 8a zum HSK 2 weisende Stirnseite der Tasche 54 ist verrundet. Der ausgefräste Bereich 74 hat eine entsprechend verrundete Innenstirnfläche. The front side of the pocket 54 facing the HSK 2 in FIG. 8a is rounded. The milled out area 74 has a correspondingly rounded inner end face.
Die Figuren 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 Figur 9b linke Stirnfläche 86 des Flansches 10 ausgebildet ist, so dass dieser in Axialrichtung zuverlässig lagefixiert ist. Figures 9a, 9b and 10a, 10b show a variant of the above-described embodiment. Here, an approximately annular circumferential stop collar 85 is formed on the base body 3, which is formed as a contact surface for the left in Figure 9b end face 86 of the flange 10 so that it is reliably fixed in position in the axial direction.
Figuren 10a, 10b zeigen wiederum dreidimensionale Darstellungen des FIGS. 10a, 10b again show three-dimensional representations of FIG
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. Base body 3 and the flange 10. As can be seen from this illustration, the stop collar 85 is interrupted by the mouth region of the pocket 54 and, moreover, surrounds the main body 3, more precisely the sensor shaft 16.
Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 9a, 9b und 10a, 10b dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass weitere Incidentally, the exemplary embodiment according to FIGS. 9a, 9b and 10a, 10b corresponds to the exemplary embodiment described above, so that more
Erläuterungen entbehrlich sind. Explanations are dispensable.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 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 In the embodiments according to Figures 6 to 10 opens - as explained - the receptacle 26 for the sensor module 30 in the or the pocket (s) 54, 56. In principle, of course, the bag 56 or other pockets with a
Hinterschneidung zur Lagefixierung einer Elektronikkomponente oder dergleichen ausgeführt sein. Anstelle der beschriebenen T-Nut-Hinterschneidung können Undercut to fix the position of an electronic component or the like executed. Instead of the described T-slot undercut can
selbstverständlich auch andere Hinterschneidungsformen, beispielsweise eine schwalbenschwanzförmige Hinterschneidung oder dergleichen ausgebildet werden. Of course, other undercut forms, such as a dovetail-shaped undercut or the like are formed.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 bis 6 ist der Grundkörper 3 der Werkzeugaufnahme monolithisch als Einzelteil ausgeführt. Anhand der Figuren 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. In the embodiments according to Figures 1 to 6, the base body 3 of the tool holder is monolithically designed as a single part. With reference to the figures 7 to 10 embodiments are explained, in which the gripper groove flange 10 with the gripper groove 12 is designed as a separate component and is then connected to the actual base body 3.
Figur 1 1 zeigt eine Variante, bei der der Grundkörper 3 in zwei Grundkörperteile 88, 90 geteilt ist, die sich zum Grundkörper 3 ergänzen. An dem in Figur 1 1 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 Figur 1 1 unten liegenden Grundkörperteils 88 eintaucht. Dieser Axialvorsprung 94 hat eine Radialschulter 96, auf der eine Figure 1 1 shows a variant in which the main body 3 is divided into two main body parts 88, 90, which complement each other to the main body 3. The gripper groove flange 10, in the area of which an inner peripheral surface of the main body part 88 extends to a receptacle 92 into which an axial projection 94 of the base body part 88 lying in FIG. This axial projection 94 has a radial shoulder 96 on which a
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. Ring end face 98 of the gripper groove flange 10 and the base body part 88 is seated, so that both basic body parts 88, 90 are positionally positioned relative to each other both in the radial direction and in the axial direction.
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 Before assembly of the sensor module 30 with the actual sensor 34, the base body 3 is divided, so that these components can be easily inserted into the axially open main body part 90. After assembly, the upper base body portion 88 is then placed and with the lower body portion 90th
verbunden. connected.
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. This bonding can be done, for example, by shrinking, wherein the underlying body portion 90 is cooled, for example, with liquid nitrogen and / or connected by a cohesive process, for example by welding by laser or electron beam.
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 Instead of the above-described stepped Trennflächenverlaufs between the two basic body parts 88, 90, of course, a different course can be used. In complex solutions, the base body 3 can also be divided into more than two parts in order to simplify the assembly of the sensor module 30 in the recess 26. In principle, it is also possible to form the channels for guiding the KSM in a simple manner by dividing the base body 3 by forming a part of the channel structure in the parting plane on both sides, so that then in the above-described joining the base body parts 88, 90 and complex channel courses can be trained. Of course, the above-described division of the base body 3 can also be realized in the embodiments explained above. As explained above, the main body 3 of the machine or
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  Tool element or other device for receiving the sensor module 30 at least partially formed by a generative method, for example by laser sintering or by 3D printing technology. In the
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. above-described tool holder, for example, the cone part with the HSK and formed with the gripper groove 12 collar 10 are conventionally manufactured. The complex structure for receiving the sensor module 30 is then built up by means of the generative method on this blank.
Prinzipiell ist es auch möglich, die gesamte Werkzeugaufnahme 1 mit dem In principle, it is also possible, the entire tool holder 1 with the
Grundkörper 3, dem Kegel 8, dem daran ausgeführten Bund 10 und der Greiferrille 12 nach einem generativen Fertigungsverfahren auszubilden. Base body 3, the cone 8, the collar 10 executed thereon and the gripper groove 12 form according to a generative manufacturing process.
Offenbart sind Sensormodule für z.B. eine Werkzeugaufnahme, bei der die Disclosed are sensor modules for e.g. a tool holder, in which the
Sensorik als bauliche Einheit integriert ist und mit derartigen Sensormodulen Sensor system is integrated as a structural unit and with such sensor modules
ausgeführte Werkzeug- oder Maschinenelemente sowie eine Bearbeitungs- L/Verkzeugmaschine mit einem derartigen Sensormodul. executed tool or machine elements and a processing L / Verkzeugmaschine with such a sensor module.
Bezuqszeichenliste: LIST OF REFERENCES:
1 Werkzeugaufnahme1 tool holder
2 Hohlschaftkegel (HSK)2 hollow shank cones (HSK)
3 Grundkörper 3 basic body
4 Mitnehmernut  4 keyway
6 Mitnehmernut  6 driver groove
8 Kegel  8 cones
10 Bund  10 frets
12 Greiferrille  12 gripper groove
16 Sensorschaft  16 sensor shaft
18 Antenne  18 antenna
20 Spannvorrichtung 20 clamping device
22 Werkzeug 22 tool
24 Hohlschaft  24 hollow shaft
26 Ausnehmung  26 recess
28 Spannkegel  28 clamping cone
30 Sensormodul  30 sensor module
32 Indexvorsprung  32 index lead
34 Sensorik  34 sensors
36 Drehachse  36 axis of rotation
38 Anschluss KSM  38 Connection KSM
40 Kühlschmiermittelrohr 40 coolant lubricant pipe
42 Kanal 42 channel
44 Ausgangsanschluss 44 output connection
48 Akkumulatorpaket48 accumulator package
50 Sensorelektronik50 sensor electronics
52 Anschlusspins 52 connection pins
54 Tasche  54 bag
56 Tasche  56 bag
58 Empfänger/Transceiver 58 receivers / transceivers
60 Auswerteeinheit 62 Konfigurationsverbindung60 evaluation unit 62 configuration connection
66 Werkzeugmaschinensteuerung66 Machine tool control
68 Prozessdatenbank 68 process database
70 Echtzeitkanal  70 real-time channel
72 Hinterschneidung 72 undercut
74 ausgefräster Bereich  74 milled area
78 Stirnfläche  78 face
80 Anlageschulter  80 contact shoulder
82 Auflagefläche  82 bearing surface
84 Befestigungsausnehmung84 mounting recess
85 Anschlagbund 85 stop collar
86 linke Stirnfläche  86 left end face
88 Grundkörperteil  88 basic body part
90 Grundkörperteil  90 basic body part
92 Aufnahme 92 recording
94 Axialvorsprung  94 axial projection
96 Radialschulter  96 radial shoulder
98 Ringstirnfläche  98 ring end face

Claims

Patentansprüche claims
1. Sensormodul für eine Werkzeugmaschine oder Bearbeitungseinheit, mit einer Sensorik (34) zur Erfassung von bei einer Bearbeitung eines Werkstücks (22) auftretenden System- oder Betriebszuständen, deren Messsignale über eine Sensor module for a machine tool or machining unit, with a sensor system (34) for detecting system or operating states occurring during machining of a workpiece (22), the measuring signals of which via a
Datenübertragungseinrichtung an eine Auswerteeinheit (60) übertragbar sind, wobei das als bauliche Einheit ausgebildete Sensormodul (30) ausgelegt ist, in eine Data transmission device to an evaluation unit (60) are transferable, wherein the constructed as a structural unit sensor module (30) is designed in a
Ausnehmung (26) einer Werkzeugaufnahme (1 ) oder Recess (26) of a tool holder (1) or
eines Werkzeug körpers eines Dreh- oder Fräswerkzeugs oder a tool body of a turning or milling tool or
eines Werkzeugs der Umformtechnik, wie einer Walze, ein Tiefziehwerkzeug oder eina tool of the forming technique, such as a roller, a thermoforming tool or a
Stanzwerkzeug oder Punching tool or
in eine Ausnehmung an einem mit einer derartigen Werkzeugaufnahme oder einem derartigen Werkzeugelement verstellbaren oder dieses tragenden Maschinenelement, wie beispielsweise einen Vorschubschlitten, in a recess on an adjustable with such a tool holder or such a tool element or this supporting machine element, such as a feed slide,
eingesetzt zu werden. to be used.
2. Sensormodul nach Patentanspruch 1 , in das eine Sensorik (34), und/oder eine Sensorelektronik (50) und/oder die Übertragungseinrichtung und/oder eine 2. Sensor module according to claim 1, in which a sensor (34), and / or sensor electronics (50) and / or the transmission device and / or a
Energieversorgung integriert sind. Energy supply are integrated.
3. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem ein Kanal (42) zur Durchführung von Kühlschmiermittel von der Schnittstelle zur Spannvorrichtung (20) ausgebildet ist. 3. Sensor module according to one of the preceding claims, in which a channel (42) for carrying out cooling lubricant from the interface to the clamping device (20) is formed.
4. Sensormodul nach Patentanspruch 3, wobei die Sensorik (34) zumindest teilweise in einer Drehachse angeordnet ist und der Kanal (42) die Sensorik (34) umlaufend ausgeführt ist. 4. Sensor module according to claim 3, wherein the sensor (34) is at least partially disposed in a rotation axis and the channel (42), the sensor (34) is performed circumferentially.
5. Maschinen- oder Werkzeugelement, vorzugsweise eine 5. Machine or tool element, preferably one
Werkzeugaufnahme (1 ), mit einer Spannvorrichtung (20) für ein Werkzeug (22) und mit einer mechanischen Schnittstelle für eine Werkzeugmaschine oder Tool holder (1), with a clamping device (20) for a tool (22) and with a mechanical interface for a machine tool or
Werkzeug körper eines Dreh- oder Fräswerkzeugs oder einer Schleifscheibe oder Werkzeug körper eines Werkzeugs der Umformtechnik, wie eine Walze, ein Tiefziehwerkzeug oder ein Stanzwerkzeug oder Tool body of a turning or milling tool or a grinding wheel or Tool body of a forming tool, such as a roller, a deep-drawing tool or a punching tool or
ein derartige Werkzeugelemente verstellendes oder tragendes Maschinenelement einer Werkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Vorschubschlitten,  Such a tool elements adjusting or supporting machine element of a machine tool, such as a feed slide,
mit einer Ausnehmung (26) zur Aufnahme eines Sensormoduls (30) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.  with a recess (26) for receiving a sensor module (30) according to one of the preceding claims.
6. Maschinen- oder Werkzeugelement nach Patentanspruch 5, 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 6. Machine or tool element according to claim 5, wherein the interface is a clamping cone, for example a hollow shaft cone (HSK) (2), to which the clamping device (20) towards a sensor shaft (16) is attached, in which the
Ausnehmung (26) ausgebildet ist. Recess (26) is formed.
7. Maschinen- oder Werkzeugelement nach Patentanspruch 5 oder 6, wobei eine Energieversorgung und/oder die Übertragungseinrichtung und/oder eine Antenne und/oder eine Sensorelektronik in umfangsseitige Taschen (54, 56) eines 7. Machine or tool element according to claim 5 or 6, wherein a power supply and / or the transmission device and / or an antenna and / or a sensor electronics in peripheral pockets (54, 56) of a
Sensorschafts (16) eingesetzt sind. Sensor shaft (16) are used.
8. Maschinen- oder Werkzeugelement nach Patentanspruch 7, wobei die Tasche (54, 56) zumindest abschnittsweise mit einer, vorzugsweise T-Nut-förmigen, Hinterschneidung (72) ausgeführt ist. 8. Machine or tool element according to claim 7, wherein the pocket (54, 56) at least partially with a, preferably T-slot-shaped, undercut (72) is executed.
9. Maschinen- oder Werkzeugelement nach Patentanspruch 8, wobei sich die Tasche (54, 56) bis in einen Bereich eines Greiferrillen-Flansches (10) mit einer Greiferrille (12) erstreckt. 9. Machine or tool element according to claim 8, wherein the pocket (54, 56) extends into a region of a gripper flange (10) with a gripper groove (12).
10. Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Patentansprüche 5 bis 9, wobei das Sensormodul (30) mit seiner Achse etwa koaxial zu einer Achse (36) des Werkzeug- oder Maschinenelements (1 ) angeordnet ist. 10. Machine or tool element according to one of the claims 5 to 9, wherein the sensor module (30) is arranged with its axis approximately coaxial with an axis (36) of the tool or machine element (1).
11. Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Patentansprüche 5 bis 10, wobei die Ausnehmung (26) axial oder radial im Sensorschaft (16) oder eines Bauteils des Werkzeug- oder Maschinenelements (1 ) ausgeführt ist, so dass das Sensormodul (30) axial bzw. radial einsetzbar ist. 11. Machine or tool element according to one of the claims 5 to 10, wherein the recess (26) axially or radially in the sensor shaft (16) or a component of the tool or machine element (1) is executed, so that the sensor module (30) axially or can be used radially.
12. Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Patentansprüche 5 bis 11 , mit einer Indexierung zur Lagepositionierung des Sensormoduls (30) in der Ausnehmung (26). 12. Machine or tool element according to one of the claims 5 to 11, with an indexing for positional positioning of the sensor module (30) in the recess (26).
13. Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Patentansprüche 5 bis 12, wobei das Sensormodul (30) kraft- oder formschlüssig in der Ausnehmung (26) angeordnet ist. 13. Machine or tool element according to one of the claims 5 to 12, wherein the sensor module (30) non-positively or positively in the recess (26) is arranged.
14. Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Patentansprüche 5 bis 13, wobei die Werkzeugaufnahme (1 ) oder der Werkzeugkörper oder das 14. Machine or tool element according to one of the claims 5 to 13, wherein the tool holder (1) or the tool body or the
Maschinenelement einen Grundkörper (3) hat, der zum Ein- oder Ansetzen des Machine element has a base body (3), which is used for insertion or attachment of the
Sensormoduls (30) oder zugehöriger Komponenten geteilt ist, wobei Grundkörperteile (88, 90) nach dem Ein- oder Ansetzen zum Grundkörper (3) verbindbar sind. Sensor module (30) or associated components is divided, wherein basic body parts (88, 90) after insertion or attachment to the main body (3) are connectable.
15. Maschinen- oder Werkzeugelement nach Patentanspruch 14, wobei der Grundkörper (3) im Bereich einer Greiferrille (12) geteilt ist. 15. Machine or tool element according to claim 14, wherein the base body (3) in the region of a gripper groove (12) is divided.
16. Maschinen- oder Werkzeugelement nach Patentanspruch 14 oder 15, wobei der Greiferrillen-Flansch (10) als gesondertes Bauteil auf einen Grundkörper (76) aufgebracht ist. 16. Machine or tool element according to claim 14 or 15, wherein the gripper flange (10) is applied as a separate component on a base body (76).
17. Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Patentansprüche 14 bis 16, wobei der Anlagebereich der Grundkörperteile (88, 90) im Bereich der Teilung gestuft ist. 17. Machine or tool element according to one of the claims 14 to 16, wherein the abutment region of the basic body parts (88, 90) is stepped in the region of the division.
18. Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Patentansprüche 14 bis 17, wobei das Verbinden durch Stoffschluss und/oder Kraftschluss erfolgt. 18. Machine or tool element according to one of the claims 14 to 17, wherein the connection is made by material connection and / or adhesion.
19. Maschinen- oder Werkzeugelement nach einem der Patentansprüche 5 bis 18, wobei zumindest ein Grundkörper (3), in den zumindest abschnittsweise das Sensormodul (30) aufgenommen ist, nach einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt ist. 19. Machine or tool element according to one of the claims 5 to 18, wherein at least one base body (3), in which at least partially the sensor module (30) is received, is produced by a generative manufacturing process.
20. Maschinen- oder Werkzeugelement nach Patentanspruch 19, wobei zumindest ein Teil der Werkzeugaufnahme (1 ), des Werkzeug körpers oder des 20. Machine or tool element according to claim 19, wherein at least a part of the tool holder (1), the tool body or the
Werkzeugs konventionell, beispielsweise durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt ist, wobei die die Ausnehmung (26) zur Aufnahme des Sensormoduls (30) Conventionally, for example, by machining, wherein the recess (26) for receiving the sensor module (30)
begrenzenden Wandungen zumindest abschnittsweise nach dem generativen bounding walls at least in sections after the generative
Fertigungsverfahren hergestellt sind. Manufacturing processes are manufactured.
21. Werkzeugmaschine mit einem Werkzeug- oder Maschinenelement nach einem der Patentansprüche 5 bis 20, die eine Datenerfassungs- und Auswerteeinheit21. Machine tool with a tool or machine element according to one of the claims 5 to 20, which comprises a data acquisition and evaluation unit
(60) hat, über die die Messsignale der Sensorik (34) verarbeitbar und über die in (60) has, over which the measuring signals of the sensor (34) processable and on the in
Echtzeit Steuersignale an eine Werkzeugmaschinensteuerung (66) zur Steuerung von Prozessparametern generiert werden. Real time control signals are generated to a machine tool controller (66) for controlling process parameters.
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