JP2022067070A - 測定機器を有するツールホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】測定機器を有するツールホルダを提供する。【解決手段】本発明は、ツールホルダ（１）に関し、当該ツールホルダ（１）は、軸方向（３１）を定義するツールホルダ回転軸（Ｄ）のまわりに回転するように設計され、その一方の軸方向長手端（２）に、ツールを受容するためのツール受容構成（４）を有するツール部（３）を有し、その他方の軸方向長手端（５）に、工作機械のスピンドルにトルクを伝達するように連結するための連結構成（７）を有する連結部（６）を有し、当該ツールホルダ（１）は、ツールホルダ（１）の動作に関するデータを取得するための測定機器（８）を有する。ツールホルダ（１）の場合、測定機器（８）が、少なくとも２つの測定軸（ｘ、ｙ）を有するセンサ、特に、加速度センサを有し、当該２つの測定軸（ｘ、ｙ）が、ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して略径方向に向けられることが規定される。【選択図】図１

Description

本発明は、ツールホルダに関し、当該ツールホルダは軸方向を定義するツールホルダ回転軸（Ｄ）のまわりに回転するように設計され、その一方の軸方向長手端に、ツールを受容するためのツール受容構成を有するツール部を有し、その他方の軸方向長手端に、工作機械のスピンドルにトルクを伝達するように連結するための連結構成を有する連結部を有する。ツールホルダは、ツールホルダの動作に関するデータを取得するための測定機器を提供する。

そのような測定機器を有するツールホルダは、（非特許文献１）、（非特許文献２）、又は、（非特許文献３）から知られている。

それらから知られているツールホルダの場合、当該測定機器は、ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して径方向に向けられた単一の測定軸を有する１軸加速度センサであり、したがって、加速度センサは、前記径方向測定軸に割り当てられた測定軸信号を出力する。

そのような加速度センサを有するこのツールホルダによって、説明されるように、このツールホルダの場合の動作挙動の監視、たとえば、ここでは、ミリング作業の場合（ここで、そのとき、ミリングツールはツールホルダのツール受容構成に受容されている）のツールホルダにおける、びびりなどの、振動の観察又は不安定性の識別を、すなわち、ミリング作業中に１軸加速度センサによって測定される測定軸信号が時間の経過の間又は周波数スペクトルにおいて分析されるように実行することが可能である。たとえば、時間の経過にわたる、１軸加速度センサの測定軸信号における「異常な」（たとえば、急激な）変化が、不安定性を示すことがある。

測定機器／加速度センサを有するそのようなツールホルダによるミリング加工作業の（ここで一例として考えられる）この監視の場合の欠点は、加工作業のためのツールホルダの測定機器によって出力される信号／データが、この場合はミリング加工などの、ツールホルダの動作を、不適当にのみか又は低い有益性でモデル化し、それによって（加工）監視もまた、不適当にのみ可能であることである。要するに、測定機器を有するツールホルダは、加工に関して解釈が困難な可能性がある（加工）信号／（加工）データを出力する。

In-Process Control with a Sensory Tool Holder to Avoid Chatter, F. Bleicher, et al., Journal of Machine Engineering, 2018, Vol. 18, No. 3, 16-27 Using Sensory Tool Holder Data for Optimizing Production Processes, P. Schorghofer, et al., Journal of Machine Engineering, 2019, Vol. 19, No. 3, 43-55 Method for Determining Edge Chipping in Milling based on Tool Holder Vibration Measurements, F. Bleicher, et al., CIRP Annals - Manufacturing Technology 69 (2020) 101-104

したがって、本発明の目的は、従来技術からの欠点を回避するツールホルダを提供することであり、特に、改善された有益性を伴って、動作又は加工プロセスをモデル化することができるように、ツールホルダを発展させることである。

前記目的は、独立請求項の特徴を有するツールホルダによって達成される。従属請求項及び以下の説明は本発明の好適な発展形態に関する。

上、下、前、後、左、又は右などの用語は、別に明確に定義されていない限り、従来の理解に従って理解すべきである。径方向及び軸方向などの用語は、ツールホルダのツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して理解すべきである。

用語「略」は（最高裁判所（Supreme Court）の理解に従って）「実際的には依然として有意な程度まで」を意味すると理解されてもよい。したがって、この用語によって示される正確さからの可能な偏差は、製造又は組立公差などのために、意図せずに（すなわち、機能的根拠なしに）生じてもよい。

軸方向を定義するツールホルダ回転軸（Ｄ）のまわりの回転のために設計されるツールホルダは、その一方の軸方向長手端に、ツールを受容するためのツール受容構成を有するツール部を提供する。軸方向にその他方の軸方向長手端には、工作機械のスピンドルにトルクを伝達するように連結するための連結構成を有する連結部が提供される。

監視されるツールホルダはまた、ツールホルダの動作に関するデータを取得するための測定機器も有する。

測定機器はこの場合、少なくとも２つの測定軸を有する、センサ、特に、加速度センサであり、２つの測定軸（ｘ、ｙ）は、ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して略径方向に向けられる。

しかしながら、測定機器は、力、速度、若しくは変形センサなどの、方向依存性信号を出力する他のセンサシステム、又は、移動量測定システムも備えてもよい。

本発明は、加速度センサを使用して、一例として以下で論じられる。

この場合、加速度センサは、（測定軸に割り当てられる）（測定／測定軸）信号、したがって、たとえば、いずれの場合にも、その測定軸の１つ／それぞれに対して１つの（測定）信号を出力し、当該（測定）信号は、評価若しくは解釈、又は、一般に処理されるとき、（測定）データとして、ツールホルダの動作を記述又はモデル化する。したがって、簡単にするために、用語「（測定／測定軸）信号」及び「（測定）データ」はまた、互いに同義的に使用されてもよい。

ツールホルダは、このように設計されてツールホルダに配置される加速度センサが、ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して略径方向に向けられた少なくとも２つの測定軸を有し、それが生成する（測定）信号／（測定）データとして、ツールホルダの動作を記述又はモデル化することがより適切に可能であり、したがって、（そのようなセンサ構造を有する）ツールホルダを使用して行われる加工プロセスをより有益に記述することができる、という認識に基づく。したがって、より信頼性のある分析及び改善された予測、たとえば、異常な動作状態、不安定性、ツール破損、又はツール摩耗が可能である。

センサを備えるツールホルダを使用した試験は、特に、単純な１軸センサ又は単純な１軸センサを有するツールホルダは、加工プロセスに関するあまり有益ではないデータを出力する可能性があり、そこから、異常な動作状態、不安定性、ツール破損、ツール摩耗などを、信頼性をもって識別する可能性が低減することを示した。

図１０は、たとえば、ツールホルダの加工／センサデータを示し、この場合、歯の数ｚ＝４による底フライスであり、径方向（３２）に向けられた１つの測定軸を有する１軸加速度センサを使用する。加工パラメータは、ｎ＝２４００回転／分、ａ_ｐ（切込深さ）＝２ｍｍ、及びａ_ｅ（作用係合）＝４ｍｍである。

ここで図１０は、３次元イラストで、スペクトル解析対時間を示す。ここで、時間軸は底部から左に伸び、周波数は右から下向きに増加する。期待される歯かみ合い周波数は１６０Ｈｚである。これは、一見したところ図１０から見て取ることはできない。

対照的に、図１１はツールホルダの加工／センサデータを示し、この場合同様に、歯の数ｚ＝４による底フライスであり、この場合、２軸加速度センサであり、径方向（３２）に向けられた２つの直交する測定軸（ｘ、ｙ）を有する。２つの（測定／測定軸）信号ｘ、ｙ又はその（測定）データは、ルールに従って結果Ｒ_ｘｙを形成するために組み合わせられた。
Ｒ（ｘ_ｉ）＝Ｓｑｒ（Ｓｕｍ（ｘ_ｉ ^２）） （１）
ここで、
ｘ_ｉ 軸ｉの測定軸信号
Ｓｑｒ 平方根
Ｓｕｍ 合計

加工パラメータは、同様に、ｎ＝２４００回転／分、ａ_ｐ（切込深さ）＝２ｍｍ、及びａ_ｅ（作用係合）＝４ｍｍである。

図１１は、同様に、３次元イラストで、スペクトル解析対時間を示す。ここで、時間軸は同様に底部から左に伸び、周波数は同様に右から下向きに増加する。期待される歯かみ合い周波数は同様に１６０Ｈｚであり、今度は、（ＺＥＦによって示される）図１１の卓越周波数として明確に識別することができる。

ある発展形態において、加速度センサは、さまざまな方法で設計されてもよい。たとえば、１つの発展形態において、加速度センサは、特に、互いに対して直交する２つの測定軸を（正確に）有することが規定されてもよい。

ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して略径方向に向けられる少なくとも２つの測定軸が、中空シャフト円錐の場合、インデックスノッチ又はドライバなどのツールホルダの方向付け機能と整列することも好都合であることがある。したがって、機械制御部による十分に速い通信によって、理想的にはリアルタイムで、回転角の割当てが可能である可能性がある。したがって、機械座標における振動のフェーザ表示の形態は可能であろう。

別の発展形態において、加速度センサは、この場合特に、直交座標系にわたる３つの測定軸を有してもよく、この場合、第３の測定軸は、ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して略軸方向に向けられてもよい。

測定軸信号（又は、測定軸データ）の結果（Ｒ）が、たとえば、評価ユニット、たとえば、マイクロプロセッサ／マイクロコントローラによって、又は、状態監視（ＣＭ）の間に、若しくは、状態監視システム（ＣＭＳ）において、計算される場合、これは、以下のルールに従って実行することができる。
Ｒ（ｘ_ｉ）＝Ｓｑｒ（Ｓｕｍ（ｘ_ｉ ^２）） （１）
ここで、
ｘ_ｉ 軸ｉの測定軸信号
Ｓｑｒ 平方根
Ｓｕｍ 合計
（特に、非直交センサの場合、（１）もベクトルである）。

測定軸信号／データから結果を計算するための他の数学的演算が考えられる。

第３の測定軸又はその信号は、任意選択的に別に評価されてもよい。ここで、多要素動力計による切削力試験から、軸方向の軸信号は、不安定性が存在する場合、相当の信号の変動を示すことがすでに知られている。

さらに、ツールホルダが、さらなる電子部品、特にマイクロコントローラ、１つ若しくは複数の伝達装置、特に１つ若しくは複数のアンテナ、１つ若しくは複数の回路ボード、及び／又は１つ又は複数のエネルギー供給部を有する場合、好都合である。

さらにまた、加速度センサが別々の回路ボード上に、特に、マイクロコントローラとは異なる回路ボード上に配置されることも規定されてもよい。このように、ツールホルダ内の、（柔軟に交換可能である）有利なモジュール式構造システムとしても、構成要素のより柔軟な配置を実現することが可能である。

ここで、マイクロコントローラを持つ回路ボードは、可撓性回路ボードとして構成されてもよく、したがって、ツールホルダの好都合な設置状況を生じさせることができる。

１つ又は複数の伝達装置又はアンテナも、１つ又は複数の別々の回路ボード上に配置されてもよい。

したがって、このような分散配置により、簡単に交換可能である、ツールホルダ内の有利なモジュール構造が可能となる。

アンテナは、便宜上、ＳＭＤ（表面実装装置）アンテナ又はワイヤアンテナ又は自己接着性箔アンテナであってもよい。ここで、ＳＭＤアンテナ又はワイヤアンテナが、別々の回路ボード（モジュール構造／モジュール式システム）上に配置されることも規定されてもよい。

さらにまた、伝達装置、特に、アンテナ、及び／又はエネルギー供給部がツールホルダの外面上の窪みに凹状に配置されることも規定されてもよい。従来の学術的な知識に反して、金属性の囲み内の窪みからさえ構成される好適なアンテナがさらに十分な伝達力を示すことが見出された。

そのような窪みは便宜上、且つ、技術的に容易に実施可能な解決方法として、ツールホルダの外面上の円形、好ましくは、円筒ポケットとして形成されてもよく、特に、窪みは、特に、シリコーン化合物を使用してポッティングされる、及び／又は覆われる。ポケットのこれらの形状がアンテナの伝送特性に対する好ましい影響を有することも見出された。

１つの発展形態において、２つ以上の伝達装置、特に、２つ以上のアンテナ、特に、ワイヤアンテナが設けられ、それらは、特に、ツールホルダ回転軸（Ｄ）のまわりの周方向に分布するように配置される。たとえば、２つ以上のアンテナの１つが伝達影に位置する場合、他のアンテナがデータを（冗長に）伝達することができる。したがって、連続的なデータ伝達を保証することができる。

さらにまた、１つ又は複数の接続穴が、ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して斜めに走る、特に、加速度センサ又はアンテナの接続線のための接続穴が、ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して斜めに走ることも規定されてもよい。この点に関して、ケーブルガイドによる斜めの穴は、ケーブルキンクを避けることを支援し、そのため、よりフェイルセーフなシステムとなる。

１つの発展形態において、加速度センサがＳＰＩ若しくはＩ^２Ｃインタフェースを有すること、及び／又は、ツールホルダ内の電子機器がＳＰＩ若しくはＩ^２Ｃインタフェース及び／又はＳＰＩ若しくはＩ^２Ｃバスを有することも規定される。要するに、当該方法においては、値／データ／信号がＳＰＩインタフェースを介して伝達されることが好ましい。ＳＰＩインタフェース又はＳＰＩバスは、たとえば、Ｉ^２Ｃインタフェースより高い、高データ速度を可能にする。

加速度センサはまた、アナログ出力を有してもよい。

ここで、ＳＰＩインタフェースは、センサとマイクロコントローラとの間の通信経路として有利であると証明された。これは、十分に高いデータレートを可能にし、他の電子部品との通信にも利用することができる。

さらにまた、エネルギー供給が、特に運動エネルギー採取によって実現されることも好都合であることがあり、特にツールホルダ内の冷却材流れは、特にツールホルダ内の冷却材チャネルのタービンによってエネルギーを発生させるために使用される。

代替的に又はそれに加えて、エネルギー供給は、バッテリ及び／又は蓄電池によって提供することができる。蓄電池が使用される場合、これらは、交換可能な蓄電池として設けられてもよく、又は、代わりに、設置状態で再充電することもできる。後者の場合、対応する接点がツールホルダ上に設けられる（示されていない）。特定の蓄電池の変形形態として、この場合には、いわゆるスーパーキャップ（スーパーキャパシタ又はウルトラキャパシタ）を使用することも可能であろう。これらは、通常の蓄電池より非常に急速に充電でき、さらに、非常に多くの回数の充電サイクルに耐えることができる利点を有する。

加速度センサが、ツールホルダ回転軸（Ｄ）内に、又は、ツールホルダ回転軸（Ｄ）の近くに配置される場合、特に好都合である。加速度センサの位置決めは、ベース負荷ａ_ｚｐ（向心加速度）が回転速度ｎの二乗で変化する影響を有し、したがって、ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対する加速度センサの間隔は、高い回転速度の監視のためにできるだけ小さく維持しなければならない。このように、加速度センサの測定範囲は、わずかにのみ制限される。測定結果に対する回転速度依存影響は、ベース負荷ａ_ｚｐの大きさによる振幅のシフトによって、時間信号及び周波数スペクトルの両方に反映される。振動強度が評価のために考慮される場合、これは観察しなければならない。さらに、測定される最大値は、加工による刺激に対応しないが、シフトが減じられた後のみ有益である。

測定システムの好適な較正により、ベース負荷ａ_ｚｐの分析を通して、機械のスピンドルにクランプされたツールの偏心を識別することさえ可能である。

１つの発展形態において、ツール受容構成が、収縮チャック又は液圧式エキスパンションチャック又はフェイスミルアーバ又はコレットチャック又はパワーチャックであることが規定される。

連結構成は、たとえば、中空シャフト円錐、若しくは急傾斜テーパ、及び／又は、ボール形クランプシステム又は多角形中空シャフトのための係合構成であってもよく、或いは、それらを備える。

特に、工作機械に、本発明によるツールホルダ、若しくは、上記のように発展されたツールホルダが備えられる場合、好都合である。したがって、プロセスを工作機械上で監視することが可能である。

本発明の上記の説明及び本発明の有利な構造の上記の説明は、個々に示され、及び場合によっては個々の（主／従属）請求項における組合せで一緒に示される、多数の特徴を含む。しかしながら、これらの特徴はまた、便宜上、ツールホルダのために個々に考えられてもよく、及び／又は、さらなる有意義な組合せを形成するために組み合わされてもよい。

いくつかの用語が、説明又は特許請求の範囲において、各場合に単数で又は数字とともに使用されたとしても、本発明の範囲は、前記用語に関して単数又はそれぞれの数に限定されることが意図されない。さらにまた、単語「ａ」又は「ａｎ」は、数字ではなく不定冠詞として理解されるべきである。

本発明の上記の特性、特徴、及び利点、並びに、これらが実現される方法は、図面／図とともにさらに詳細に論じられる、本発明の例示的な実施形態の以下の説明とともにより明白に且つより明確に理解できるようになるであろう（同一の部分／構成要素及び機能は、図面／図の同じ参照記号によって示される）。

例示的な実施形態は、本発明の説明に役立ち、本発明を、その中に明示される機能的特徴を含む特徴の組合せに限定しない。さらにまた、この目的のために、それぞれの例示的な実施形態の好適な特徴が、単独で明示的に考慮され、１つの例示的な実施形態から取り除かれ、別の例示的な実施形態を補足するために別の例示的な実施形態に導入され、及び請求項のいずれか一項と組み合わされてもよい。

１つの実施形態による、クランプチャック（この場合、収縮チャック）を有するツールホルダを示す。 バッテリ区画及びアンテナポケットを有する、図１によるツールホルダの一部を示す。 図１によるツールホルダの図を（可撓性）メインボードの位置とともに示す。 前側及び後側に保護箔を有し、図１によるツールホルダのためのセンサ接続部、マイクロコントローラ（μＣ）、及びアンテナ接続部を有する、（可撓性）メインボードを示す。 図１によるツールホルダのためのセンサ接続（プラグ接点）、マイクロコントローラ（μＣ）、アンテナ接続、プログラミング接点、及びエネルギー供給接続（プラグ接点）を有する（可撓性）メインボードを示す。 図１によるツールホルダの図をセンサの位置とともに示す。 センサを有し、図１によるツールホルダのための配線を有するセンサボードを示す。 センサを有するセンサボード、及び図１によるツールホルダのために配線された（可撓性）メインボードを示す。 ２線式アンテナを有するさらなる実施形態による、クランプチャック（この場合、収縮チャック）を有するツールホルダを示す。 １軸加速度センサを有するツールホルダの加工／センサデータを示す。 ２つの径方向測定軸を有する２軸加速度センサによる、本発明によるツールホルダの加工／センサデータを示す。

センサを装備したツールホルダによる状態監視
－ センサ装置を有するツールホルダ１（図１～８）
図１は、本発明によるツールホルダ１の第１の実施形態を示し、以下では略して単にツールホルダ１又は第１のツールホルダ１と呼ばれる。

ツールホルダ１は、ツールホルダ本体３５を備え、それは、以下では単に本体３５と呼ばれる。考えられる最も高い剛性を実現するために、本体３５は、この場合には一体形態である。前記本体は、従来の方法で金属から製造される。

本発明の文脈において、構成要素が付加的なプロセスにおいて、たとえば、金属粉末から生成される場合、又は、分離できない方法で、たとえば、溶接若しくはろう付けによって複数の構成要素から組み立てられる場合も、一体構造が存在する。

以下では単に回転軸Ｄと呼ばれるツールホルダ回転軸Ｄに沿って（軸方向３１に）延在するツールホルダ１は、そのツール側長手端２にツール部３を有し、その反対側の連結側長手端５に連結部６を有する。

ツール部３は、ツール受容凹部４の形態のツール受容構成４を備える。ツール（図１に示されていない）のシャフトは、ツール側長手端２から前記ツール受容凹部４に軸方向３１に挿入することができる。

ツールホルダ１のツール部３は、それ自体知られている方法で、収縮チャックとして設計され、ツール（図１に示されていない）のシャフトは、本体の材料の熱膨張及び熱収縮を利用してクランプすることができる。

図１に示されるツールホルダ１の例では、連結部６は、略してＨＳＣ（hollow shaft cone）と呼ばれる中空シャフト円錐の形態の連結構成７を備える。

示されていないさらなる例示的な実施形態から分かるように、ツール部３は、液圧式エキスパンションチャックの原理などの、何らかの他のクランプする原理に従って設計されてもよい。これとは別に、連結部６が何らかの他のシャフト設計で構成されることが同様に可能である。

ツール部３と連結部６との間の軸方向３１に、たとえばグリッパ機器によってツールホルダ１を操作するための操作構成３６が設けられてもよい。図１に示されるように、操作構成３６は、周方向２１で回転軸Ｄを取り囲むグリッパ溝３７を備えてもよい。

図１に示される例では、中央凹部３８は、本体３５を通して完全に軸方向３１に貫通しており、中央凹部３８のツール受容凹部４は、特に冷却剤を、ツールホルダ１を通して加工位置に供給するために利用できる軸方向部分を形成し、その加工位置では、ツールホルダ１にクランプされるツール（図示されていない）は、加工される、たとえば、ミリングツールの場合、ミリング加工されるワークピースと加工係合している。

ワークピース加工中、ツールホルダ１の動作を監視するために、ツールホルダ１には測定機器８が設けられる。

前記測定機器８により、たとえば、ツールホルダ１における、ツール破損／摩耗、振動、又は他の不安定性、たとえば、びびりなどの異常な状態を識別することも可能となる。この目的のために、測定機器の信号／データは、分析及び評価／処理される。

この目的のために、測定機器８は、ツールホルダ１上に配置されて、（ケーブルを介して）互いに接続される、加速度センサ９、ＳＭＤアンテナ１１、マイクロコントローラ（μＣ）１０、及び電圧／エネルギー供給部又はバッテリ１６など（特に図２～８を参照されたい）のさまざまな構成要素を提供し、それらの構成要素は通常、以下で説明されるように、接続線／ケーブル２３（図示されていない）、２４、２５を介して互いに接続される、マイクロコントローラ（μＣ）１０を有するメインボード１４、加速度センサ９を有する（センサ）ボード１３、及びＳＭＤアンテナ１１を有する（アンテナ）ボード１５などの別々のボード１２、１３、１４、１５上に、モジュール構造に基づいて配置される。

－ ２軸加速度センサ９
測定機器８の主要な構成部品は、特に図６～８図示されるように、この場合には、２軸加速度センサ９であり、その２つの測定軸ｘ及びｙは、互いに対して直交方向に配置される。

モジュール式に実装し、測定機器８の他の構成要素から独立させるために、この加速度センサ９は、異なる（センサ）ボード１３（図７及び８を参照されたい）上に分けて配置される。

ツールホルダ１の回転から生じる加速度センサ９上の遠心力の影響をできるだけ小さく維持するために、加速度センサ９は、特に図６に示されるように、ツールホルダ１の中心点／回転軸Ｄ上に配置され、（互いに対して直交する）測定軸ｘ及びｙは、回転軸Ｄに対して垂直に向けられる（そして、軸方向ｘ及びｙの径方向（３２）加速度を測定する）（図６を参照されたい）。

この２軸加速度センサ９に代わるものとして、３軸加速度センサが使用されてもよく、その場合、その３つの測定軸ｘ、ｙ、ｚは、この場合、直交座標系にわたり、その第３の測定軸ｚは、その場合、ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して軸方向３１に向けられる（示されない）。

（センサ）ボード１３は、図６にも示されているように、冷却剤パイプの代わりにツールホルダ１にねじ込むことができるハウジング３９内に接着接合される。加速度センサ９は、瞬間接着剤によってハウジング３９に直接、接着接合される。

（センサ）ボード１３とメインボード１４との間の接続は、特に図８及び図７から分かるように、有線形態で実装される（加速度センサ９のための接続線２３、並びに、接続線２３のためのプラグ接点２６のためのプラグコネクタ４０）。対応するプラグ接点２６は、このために、すなわち、プラグコネクタ４０のために、メインボード１４上に設けられる。有線接続の代わりに無線接続を構成要素間に設けることも可能である。

－ マイクロコントローラ（μＣ）１０を有するメインボード１４
マイクロコントローラ（μＣ）１０を有するメインボード１４のツールホルダ１への一体化のために、図３に示されるように、回転軸Ｄに対して同心である円形又はリング状の溝３３がツールホルダ１に形成され、その溝３３は、（加速度センサのためにここでは示されていない）ツールホルダ１の中央凹部３８又は冷却剤パイプの領域のまわりを走る。

リング状溝３３は、図２に示されるように、ねじ込むことができるカバー３４で閉じられ、これは、この領域はスピンドルからツールホルダ１を取り出すためのＨＳＣインタフェースの部分であるので有利である。

センサハウジング３９の（センサ）ボード１３と同様に、メインボード１４は、すべての構成要素がリング状溝３３に設置された後、シリコーン保護被膜を使用してポッティングされる（１９）。

図３～５に示されるように、メインボード１４は、可撓性「ストリップ」として設計されるが、これは、特に設置プロセスに関して、大きな利点をもたらすためである。可撓性ボードは、大きな労力なしに円形溝３３の形状に調整することができ（ここでは、同様に図３及び図４を参照されたい）、さまざまな接続用線／ケーブル２３、２４（示されていない）、２５の接続の間、剛性の変形形態よりも操作／設置が容易である。

図５は、（接続線／ケーブル２３、２４、２５のない（図８を参照されたい））実装されるメインボード１４の平面図を示す。図５は、すべての構成要素が取り付けられたメインボード１４の頂面を示す。導体トラックのみ、メインボード１４の後側に存在する。

加速度センサ９のための接続線／ケーブル（２３）、エネルギー供給部１６のための接続線／ケーブル（２５）、及びアンテナ１１のための接続線／ケーブル（２４（示されていない））などのすべての接続線／ケーブル２３、２４（示されていない）、２５は、容易且つ柔軟な設置のために有利であるプラグ接点２６、２７、２８によって実装される。

図５に示されるように、接続線２３のための接続プラグ接点２６又は加速度センサ９のプラグコネクタ４０は、メインボード１４の左端に位置する。下に位置する（自由）接点２９は、適切な場合、さらなるセンサ信号のために使用されてもよい。

さまざまな構成要素を有するマイクロコントローラ（μＣ）１０は、図５に示されるように、メインボード１４の中心のわずかに左に配置され、マイクロコントローラは、加速度センサ９から信号／データを読み出す。

信号／データは、加速度センサ９からＳＰＩを介して読み出され、この場合、２つの測定軸、特にｘ及びｙに関する値を提供する。

ある時点で、１つより多い値が必要とされる場合、すべての値を１つの読出操作で伝達することが必要である。読出操作完了後、加速度センサ９からの値は廃棄され、経時的に後続の値は、次の読出操作のためにロードされる。

加速度センサ９は、データをバイト単位で伝達し、個々の値はそれぞれ、２バイトから構成される。さらに、加速度センサ９は、最初に値全体の「後部」を、その後「前部」を伝達し、それらを、マイクロコントローラ（μＣ）１０のソフトウェアがまとめなければならない。データはマイクロコントローラ（μＣ）１０によってまとめられ、伝達の準備が整う。

図５に示されるように、メインボード１４の中心の右に、アンテナの接続のための２つの装置、すなわち、プラグ接点があり、第１のツールホルダ１の場合、１つ（この場合、上プラグ接点２７）は、ＳＭＤアンテナ１１のために使用され、それは、信号／データをツールホルダ１の外部、たとえば、ＣＭＳに（Bluetooth伝達によって）伝達する。

図５に示されるように、メインボード１４の場合、さらに右に、非常に多くのプログラミング接点３０を見ることができ、メインボード１４の右端に、電圧／エネルギー供給部１６のための接続部又はプラグ接点２８を見ることができる。

メインボード１４の構成要素を保護するために、メインボード１４の前側及び後側は、適切な場合、図４に示されるように、その上に接着接合される保護箔４２を有してもよい。

－ ＳＭＤアンテナ１１
別のアンテナボード１５（図２を参照されたい）上に配置されるＳＭＤアンテナ１１は、グリッパカラー４３上の円形ポケット１７を介して、図１及び２に示されるように、ツールホルダ１に取り付けられ、その円形ポケットは、接続線２４（示されていない）のキンクを防ぐために偏心している（接続線２４（示されていない）のための）斜めの接続用／接続穴２２を介して、メインボード１４を受容する円形溝３３に接続される。

適切な場合、第２の反対側に位置する同一の円形ポケット（１７）が、第１に、ツールホルダ１のつりあいの品質を改善するために、第２に、２つのアンテナ（１１）で他のアンテナ概念を実現することを可能にするために（及び、場合によっては、結果として伝達電力を改善するために）グリッパカラー（４３）に形成されてもよい（この場合、２線式アンテナ１１を有する第２の実施形態による図９又はツールホルダ１を参照されたい）。この目的のために、第２のアンテナ接続（この場合、さらなるプラグ接点２７）がメインボード１４上にすでに設けられている（上記を参照されたい）。

円形ポケット１７にアンテナボード１５を固定するために、前記アンテナボードは、シリコーンによってポッティングされる（１９）（若しくは、代わりに覆われる）、又は、メインボード１４用と同じシリコーン保護被膜１９が使用されてもよい。

－ エネルギー供給部／バッテリ１６
エネルギー／電圧源１６又はバッテリ１６は、グリッパカラー４３上のさらなる円形ポケット１７（バッテリ区画４５）を介して、図１及び２に示されるように、ＳＭＤアンテナ１１と同様に取り付けられ、そのさらなる円形ポケットは、接続線２５のキンクを防ぐために偏心している（接続線２５のための）斜めの接続用穴２２を介して、メインボード１４を受容する円形溝３３に同様に接続される。

バッテリ１６は、ねじ込むことができるカバー２０によってバッテリ区画４５に固定され（図１を参照されたい）、カバー２０は、バッテリ区画４５上にねじ込むことが可能であり、バッテリ区画４５を閉じて、バッテリ１６との接点も同時に発生させる。前記カバー２０は、バッテリ１６の外部からの交換も可能とする。

適切な場合、シール（示されていない）をバッテリ区画４５に設けることも可能であり、そのシールは、液体（示されていない）の浸入からバッテリ区画を保護する。

－ センサ装置を有するツールホルダ１（図９）
図９は、本発明によるツールホルダ１のさらなる実施形態を示し、略して単に第２のツールホルダ１と呼ばれる。

このさらなる又は第２のツールホルダ１は、第１の実施形態によるツールホルダ、すなわち、第１のツールホルダ１（図１～８を参照されたい）と、単に、異なるタイプのアンテナ１１を提供するという点だけ異なる。

これを除けば、この第２のツールホルダ１は、第１の実施形態のように、加速度センサ９を提供し、さらに、他の構成要素をすべて提供する。しかしながら、他の構成要素は、以下ではより詳細には触れないが、第１のツールホルダ１に関連して記載されている。この点に関するより詳細な記述は、第１のツールホルダ１に関する記述に見出すことができる。

第１の実施形態（ここで、ＳＭＤアンテナ１１は、第１のツールホルダ１の外周２１の円形ポケット１７に設置されている（図２を参照されたい））に比べると、この第２のツールホルダ１は、図９に示されるように、それぞれが同様に円形ポケット１７に凹状に配置される場合、第２のツールホルダ１の外周２１上に均一に分布するように配置される２線式アンテナ１１を提供する。前記ワイヤアンテナもそれぞれ、接続線／ケーブルを介して、メインボード又はその上に位置するアンテナ接続／プラグ接点２７に接続される。

また、ここで、ツールホルダ１の外周２１上の、２線式アンテナ１１を受容する円形ポケット１７は、同様に、シリコーンによってポッティングされてもよい（１９）（又は、代わりに覆われてもよい）。

好ましい例示的な実施形態を使用して、本発明がさらに詳細に示されて説明されたが、本発明は、開示された例によって限定されず、他の変形形態は、本発明の保護範囲を逸脱しない範囲で、そこから導き出すことができる。

参照記号のリスト
１ ツールホルダ
２ （第１の、ツール側）軸方向長手端
３ ツール部
４ ツール受容構成、ツール受容凹部
５ （第２の、連結側）軸方向長手端
６ 連結部
７ 連結構成
８ 測定機器
９ （加速度）センサ
１０ マイクロコントローラ（μＣ）
１１ 伝達装置、アンテナ、ＳＭＤアンテナ、ワイヤアンテナ
１２ 回路ボード、ボード
１３ （センサ）ボード
１４ メインボード
１５ （アンテナ）ボード
１６ エネルギー供給部、電圧源、バッテリ
１７ 窪み、円形ポケット
１８ 外面
１９ 埋込用樹脂、シリコーン化合物
２０ 蓋、カバー（バッテリ区画用）
２１ （ツールホルダ（１）の）周方向、また、外周
２２ 接続穴、接続用穴
２３ 接続線（加速度センサ用）
２４ 接続線（伝達装置用）
２５ 接続線（エネルギー供給部用）
２６ （加速度センサ用）接続線のためのプラグ接点
２７ （伝達装置用）接続線のためのプラグ接点
２８ （エネルギー供給部用）接続線のためのプラグ接点
２９ 自由プラグ接点
３０ プログラミング接点
３１ 軸方向
３２ 径方向
３３ 環状／リング状溝
３４ カバー（リング状溝用）
３５ （ツールホルダ）本体
３６ 操作構成
３７ グリッパ溝
３８ 中央凹部
３９ ハウジング（（センサ）ボード１３用）
４０ （（加速度センサ用）接続線用プラグ接点のための）プラグコネクタ
４１ （（エネルギー供給部用）接続線用プラグ接点のための）プラグコネクタ
４２ 保護フィルム
４３ グリッパカラー
４５ バッテリ区画
Ｄ ツールホルダ回転軸、回転軸
ｘ 測定軸
ｙ 測定軸
ｚ 測定軸
ＺＥＦ 中央かみ合い周波数

Claims (14)

1. ツールホルダ（１）であって、
   前記ツールホルダ（１）が、軸方向（３１）を定義するツールホルダ回転軸（Ｄ）のまわりに回転するように設計され、その一方の軸方向長手端（２）に、ツールを受容するためのツール受容構成（４）を有するツール部（３）を有し、その他方の軸方向長手端（５）に、工作機械のスピンドルにトルクを伝達するように連結するための連結構成（７）を有する連結部（６）を有し、前記ツールホルダ（１）の動作に関するデータを取得するための測定機器（８）を有し、
   前記測定機器（８）が、少なくとも２つの測定軸（ｘ、ｙ）を有するセンサ（９）、特に、加速度センサ（９）を有し、前記２つの測定軸（ｘ、ｙ）が、前記ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して略径方向に向けられる（３２）、
   ツールホルダ（１）。
2. 前記センサ（９）が、特に互いに対して直交するように向けられた２つの測定軸（ｘ、ｙ）、特に、特に直交座標系にわたる３つの測定軸（ｘ、ｙ、ｚ）を有し、前記第３の測定軸（ｚ）が、前記ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して略軸方向に向けられる、
   請求項１に記載のツールホルダ（１）。
3. さらなる電子部品、特にマイクロコントローラ（１０）、１つ若しくは複数の伝達装置（１１）、特に１つ若しくは複数のアンテナ（１１）、１つ又は複数の回路ボード（１２、１３、１４、１５）、及び／又は、１つ又は複数のエネルギー供給部（１６）
   によって区別される、
   請求項１又は２に記載のツールホルダ（１）。
4. 前記センサ（９）が別々の回路ボード（１３）上に、特に、前記マイクロコントローラ（１０）とは異なる回路ボード（１３）上に配置され、特に、前記マイクロコントローラ（１０）を持つ前記回路ボード（１４）が、可撓性回路ボード（１４）として構成され、及び／又は、
   前記１つ若しくは複数の伝達装置（１１）又はアンテナ（１１）が、１つ又は複数の別々の回路ボード（１５）上に配置される、
   請求項３に記載のツールホルダ（１）。
5. 前記アンテナ（１１）が、ＳＭＤ（表面実装装置）アンテナ（１１）又はワイヤアンテナ（１１）であり、前記ＳＭＤ（表面実装装置）アンテナ（１１）若しくはワイヤアンテナ（１１）が、特に、別々の回路ボード（１５）上に配置されるか、又は、自己接着性箔アンテナである、
   請求項３又は４に記載のツールホルダ（１）。
6. 伝達装置（１１）、特に、アンテナ（１１）、及び／又はエネルギー供給部（１６）が、前記ツールホルダ（１）の外面（１８）上の窪み（１７）、特に、前記ツールホルダ（１）の前記外面（１８）上の円形ポケット（１７）に凹状に配置され、特に、前記窪み（１７）が、特に、シリコーン化合物（１９）を使用してポッティングされる、及び／又は覆われる（２０）、
   請求項１～５のいずれか一項に記載のツールホルダ（１）。
7. 特に、前記ツールホルダ回転軸（Ｄ）のまわりの周方向（２１）に分布するように配置される、２つ以上の伝達装置（１１）、特に、２つ以上のアンテナ（１１）、特に、ワイヤアンテナ（１１）
   によって区別される、
   請求項１～６のいずれか一項に記載のツールホルダ（１）。
8. １つ又は複数の接続穴（２２）が、前記ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して斜めに走る、特に、前記センサ（９）又はアンテナ（１１）の接続線（２３、２４）のための接続穴（２２）が、前記ツールホルダ回転軸（Ｄ）に対して斜めに走る、
   請求項１～７のいずれか一項に記載のツールホルダ（１）。
9. 前記センサ（９）がＳＰＩインタフェースを有し、及び／又は、
   前記ツールホルダ内の電子機器がＳＰＩインタフェース及び／又はＳＰＩバスを有する、
   請求項１～８のいずれか一項に記載のツールホルダ（１）。
10. エネルギー供給部（１６）が、特に、運動エネルギー採取によって実現され、特に、前記ツールホルダ（１）内の冷却材流れが、特に、前記ツールホルダ内の冷却材チャネルのタービンによって、エネルギーを発生させるために使用される、
    請求項１～９のいずれか一項に記載のツールホルダ（１）。
11. 前記センサ（９）が、前記ツールホルダ回転軸（Ｄ）内に、又は、前記ツールホルダ回転軸（Ｄ）の近くに配置される、
    請求項１～１０のいずれか一項に記載のツールホルダ（１）。
12. 前記ツール受容構成（４）が、収縮チャック又は液圧式エキスパンションチャック又はフェイスミルアーバ又はコレットチャック又はパワーチャックである、
    請求項１～１１のいずれか一項に記載のツールホルダ（１）。
13. 前記連結構成（６）が、中空シャフト円錐、若しくは、急傾斜テーパ、及び／又は、ボール形クランプシステム又は多角形中空シャフトのための係合構成を備える、
    請求項１～１２のいずれか一項に記載のツールホルダ（１）。
14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載のツールホルダ（１）を有する工作機械。
    

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