JP2023026325A - ワークピースの切りくず除去加工のためのシステム、およびワークピースの切りくず除去加工中の力およびトルクを測定および評価するためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】機能を向上させた、ワークピースの切りくず除去加工のためのシステム、およびワークピースの切りくず除去加工中の力およびトルクを測定および評価するためのシステムの提供【解決手段】ワークピースの切りくず除去加工のための、およびワークピースの切りくず除去加工中の力およびトルクを測定および評価するためのシステムであって、工作機械と、加工中の力およびトルクを測定するための装置と、装置の測定値データを評価するための固定された評価ユニットとを含み、装置は、工作機械に取り付けられ、加工中に回転軸を中心に回転し、加工動作中に作用する力およびトルクの成分型の作用下で測定値を生成する測定ユニットと、測定値を測定値データの形態で、無線方式で直接評価ユニットに送信する制御ユニットとを含み、測定値データの無線送信は、０．１ｍＷ～１０ｍＷの範囲内の送信電力で行われる、システムが提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、独立請求項の前文に係る、ワークピースの切りくず除去加工のためのシステム、およびワークピースの切りくず除去加工中の力およびトルクを測定および評価するためのシステムに関するものである。

工作機械は、ワークピースの切りくず除去加工に一般的に使用され、スピンドル、工具ホルダー、および工具を含む。工具は工具ホルダーに取り付けられ、工具ホルダーはスピンドルに取り付けられる。スピンドルは、回転軸を中心に工具ホルダーと工具を回転させる。このプロセスでは、回転工具がワークピースに到達し、チップの形でワークピースから材料を機械的に持ち上げて除去する。このようにして、ワークピースには定義された形状が与えられる。切りくず除去加工には、旋削、穴あけ、フライス加工などが含まれる。

切りくず除去加工の品質を監視するために、回転工具によってワークピースに加えられる力およびトルクが測定・評価される。力およびトルクを正確に測定するために、装置は回転工具のできるだけ近くに配置される。

このような装置は、データシート９１７０Ａ＿０００－９９５ｄ－０８．１９に従う９１７０Ａ型４成分動力計であり、出願人によって販売されている。９１７０Ａ型４成分動力計は、回転子ユニット、固定子ユニット、および接続ケーブルを含む。回転子ユニットは、工具ホルダーの代わりに工作機械に取り付けられている。この目的のために、工具は、工具アダプタを介して回転子ユニットに取り付けられ、回転子ユニットは、スピンドルアダプタを介してスピンドルに取り付けられる。このように、回転子ユニットは、切りくず除去加工中に工具と共に回転し、互いに垂直な３つの軸に沿った３つの力タイプの成分と、回転軸を中心とした１つのトルクタイプの成分を測定する。回転子ユニットは、測定された力およびトルクの成分に対して測定値データを生成する。固定子ユニットは固定されており、そこから幅数ミリメートルのエアギャップによって離間している回転子ユニットの近くに配置されている。エアギャップを介して、固定子ユニットは、無線方式で回転子ユニットに電気エネルギーを供給する。回転子ユニットは、エアギャップを介して、測定値データを無線方式で固定子ユニットに送信する。固定子ユニットから、接続ケーブルは測定値データを同じく固定されている遠隔評価ユニットに送信する。評価ユニットは、測定値データを評価する。工作機械、装置、および評価ユニットが、システムを形成する。

タイプ９１７０Ａの４成分動力計は、個別の測定チャネルで力およびトルクの各々の成分型を測定する。この目的のために、タイプ９１７０Ａの４成分動力計は、力およびトルクの成分型の影響下で電気分極電荷の形態で測定値を生成する圧電トランスデューサを使用する。圧電トランスデューサは、高いサンプリングレートを可能にする。タイプ９１７０Ａの４成分動力計は、２２．２ｋＨｚのサンプリングレートで測定チャネル毎の力およびトルクの成分型を測定する。サンプリングレートは、測定値の時間的精度を示す。回転子ユニットは、測定値をデジタル化し、測定値データを取得する。測定値データの分解能は１２ビットである。分解能は、測定値データの精度のレベルを提供する。

しかしながら、今日の顧客は、力およびトルクをさらに高い精度で測定するシステムを望んでいる。このように、力およびトルクを高い回転速度で測定し、回転子ユニットの回転ごとに少なくとも１つの測定値をさらに高いレベルの精度で検出できることは、や変化などの工具の状態（例えば、摩耗、力およびトルクの変化など）のさらに正確な判断をリアルタイムで行うことを可能にする。

さらに、顧客は、固定子ユニットと接続ケーブルのない装置で構成されるシステムを望んでいる。その理由は、特に小さな工具と小さな工具直径を用いた工作機械では、利用できるスペースがあまりなく、固定子ユニットを回転子ユニットの近くに配置することが困難または不可能でさえあるためである。さらに、接続ケーブルは、損傷、したがってシステムの故障からの保護のために、工作機械の作業場を通して注意深く導く必要がある。しかしながら、固定子ユニットを回転子ユニットの近くに配置し、作業場内に接続ケーブルを設置すると、システムのセットアップ時間が長くなり、ワークピースの切りくず除去加工のコストが高くなる。

最後に、顧客は、ワークピースの費用効果の高い切りくず除去加工を可能にするために、少なくとも８時間の中断のない動作時間をさらに示すシステムの提供を要求する。装置は、測定値データを送信するか、または装置に電気エネルギーを供給するためのシステムの動作を中断させる必要なく、少なくとも８時間のこの動作時間内の少なくとも４時間の測定時間中に力およびトルクを測定できる必要がある。

本発明の第１の目的は、ワークピースの切りくず除去加工のためのシステム、およびワークピースの切りくず除去加工中の力およびトルクを測定および評価するためのシステムであって、前記システムは、高精度に力およびトルクを測定することができる、システムを提供することである。

本発明の第２の目的は、ワークピースの切りくず除去加工のためのシステム、およびワークピースの切りくず除去加工中の力およびトルクを測定および評価するためのシステムであって、システムは、固定子ユニットおよび接続ケーブルを必要としない、システムを開示することである。

さらに、本発明の第３の目的は、ワークピースの切りくず除去加工のためのシステムであって、このシステムは、少なくとも８時間の中断のない動作時間を提供する、システムを提供することを意図している。

これらの目的の少なくとも１つは、独立請求項の構成によって達成されている。

本発明は、ワークピースの切りくず除去加工のための、およびワークピースの切りくず除去加工中の力およびトルクを測定および評価するためのシステムであって、そのシステムは、工具によるワークピースの切りくず除去加工のための工作機械と、ワークピースの切りくず除去加工中の力およびトルクを測定するための装置と、装置の測定値データを評価するための評価ユニットとを含み、装置は、工作機械に取り付けられ、工具による切りくず除去加工動作中に工具と共に回転軸を中心に回転し、評価ユニットは固定されており、装置は、測定ユニットを含み、その測定ユニットは、切りくず除去加工動作中に作用する力およびトルクの成分型の作用下で測定値を生成し、装置は、制御ユニットを含み、制御ユニットは、測定値を測定値データの形態で、無線方式で直接評価ユニットに送信し、前記測定値データの無線送信は、０．１ｍＷ～１０ｍＷの範囲内の送信電力で行われる、システムに関するものである。

本発明の第１の態様によれば、タイプ９１７０Ａの４成分動力計とは対照的に、装置は、回転子ユニットと評価ユニットとの間の測定チェーン内に固定子ユニットまたは接続ケーブルをもはや含まない。代わりに、装置は、測定値データを無線方式で評価ユニットに直接送信する。したがって、測定チェーンの構成要素の数が大幅に削減される。しかしながら、固定子ユニットが除かれているため、装置の無線電力供給も不可能となる。したがって、本発明のさらなる態様によれば、この装置は、タイプ９１７０Ａの４成分動力計よりも１桁以上少ない著しく低い送信電力を有する。その結果、装置の動作中のエネルギー消費量が１桁以上削減される。したがって、この装置は、システムの中断のない動作を少なくとも８時間維持するのに十分な、そのような小さな外形寸法と軽量のエネルギー貯蔵装置のみを必要とする。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。また、従属請求項の構成はまた、目的のうちの少なくとも１つを達成する。

好ましい一実施形態では、測定値データは、１６ビット分解能の２進数シーケンスである。

測定値の１６ビット分解能は、タイプ９１７０Ａの４成分動力計で可能な測定値の１２ビット分解能よりも大幅に正確である。４ビットの差は２^４または１６倍に対応する。

さらに好ましい一実施形態では、測定値データの無線送信は、任意選択で１Ｍビット／秒または２Ｍビット／秒のデータ伝送速度（データ転送速度）で行われ、評価ユニットは、データ伝送速度を選択し、選択されたデータ伝送速度によって、測定値データの無線送信が行われる。

２Ｍビット／秒の高いデータ伝送速度は必ずしも必要ではなく、多くの場合、１Ｍビット／秒の低いデータ伝送速度でも十分である。大量の測定値データを無線方式で送信する場合は、高いデータ伝送速度が必要である。しかしながら、データ伝送速度が高い場合、装置のエネルギー消費量は、データ伝送速度が低い場合と比較して少なくとも１０％高くなる。したがって、評価ユニットは、高いデータ伝送速度が実際に必要であるかどうかを判断し、したがって、装置のエネルギー消費を低く保つ。

別の好ましい一実施形態では、評価ユニットは、評価送信／受信ユニットを含み、評価送信／受信ユニットは、アンテナを含み、電磁波の形態でアンテナを介して制御ユニットから測定値データを受信し、前記評価送信／受信ユニットは、別個のハウジングに配置されており、ハウジングは、測定値データの無線送信のために、制御ユニットに対して空間的に位置合わせすることができる。

評価送信／受信ユニットは、評価ユニットとは別の独自のハウジング内に配置されているため、評価送信／受信ユニットのアンテナは、制御ユニットのアンテナに対して空間的に簡単かつ迅速に位置合わせすることができる。その結果、測定値データの無線送信は、可能な限り最良の方法で位置合わせされたアンテナで行われるため、送信電力が低く、装置のエネルギー消費が低く維持され、さらに、測定値データの無線送信の質が高く維持されるため、力およびトルクの測定の精度が向上する。

別の好ましい一実施形態では、評価ユニットは一時的なデータメモリを含み、評価ユニットは、制御ユニットによって無線送信された測定値データを一時データメモリに格納し、評価ユニットは、任意選択でバッファモードまたはストリーミングモードで一時データメモリを読み取る。

バッファモードでは、評価ユニットは、無線送信された一定期間の測定値データを一時的なランダムアクセスメモリに入力し、先入れ先出しの原則に従ってそれらを読み取る。したがって、入力期間中に、制御ユニットは、無線方式で送信されていない測定値データの送信を繰り返す機会を有し、したがって、先入れ先出しの原則に従って読み取られる測定値データが完了する確率を高める。完全に送信された測定値データは、不完全に送信された測定値データよりも高い評価精度を提供することを理解すべきである。しかしながら、測定値データの完全性が評価中に単に二次的に重要であり、即時評価がより重要である場合、評価ユニットは、ストリーミングモードで一時的なランダムアクセスメモリを直接読み取る。

さらに別の好ましい一実施形態では、制御ユニットは、測定値データが無線方式で評価ユニットに送信される前に、測定値データを圧縮し、評価ユニットは、無線送信された測定値データを解凍する。

圧縮により、測定値データの量が減少するため、減少した量の測定値データが無線方式で評価ユニットに送信される。測定値データの量を減らすには、装置の消費電力を低く維持する、低いデータ伝送速度が必要である。

さらに別の好ましい一実施形態では、制御ユニットは、測定値データを、それを較正することなく、無線方式で評価ユニットに送信し、較正データは評価ユニットに格納され、較正データは、測定値の直線性誤差を補正し、評価ユニットは、無線送信された測定値データを較正データで較正する。

較正は、測定値の直線性誤差を補正する。しかしながら、評価ユニットに測定値の較正を実行させることにより、装置の消費電力も削減される。

さらに別の好ましい一実施形態では、測定ユニットが測定値を生成する測定チャネルの数を設定でき、測定ユニットが測定値を生成する力およびトルクの成分型も設定でき、測定チャネルの数と、力およびトルクの成分型の調整は、前記評価ユニットによって実行される。

利用可能なすべての測定チャネルで力およびトルクの測定を実行する必要は必ずしもなく、すべての成分型の力およびトルクに対して常に実行する必要はない。切りくず除去加工のタイプに応じて、利用可能な測定チャネルのサブセットで、切りくず除去加工の品質を監視するのに十分な場合がある。利用可能な測定チャネルの数が減少する限り、装置のエネルギー消費も減少する。

さらに別の好ましい一実施形態では、制御ユニットは、測定値を測定範囲の増幅された測定値に変換し、増幅された測定値を含む測定範囲を設定でき、評価ユニットは、設定される測定範囲に関する情報を含む制御データを生成し、評価ユニットは、設定される測定範囲に関する情報を含む制御データを試験装置に無線方式で送信し、試験装置は、設定される測定範囲を調整し、測定値を設定された測定範囲に変換する。

測定値の増幅により、増幅された測定値が測定範囲に表示される。増幅された測定値が測定範囲の事前定義された閾値内にあるかどうかに関して監視され、測定範囲内の増幅された測定値の可能な限り最良の表現を達成するように実行されなければならない。評価ユニットがこの監視を実行するという事実は、装置のエネルギー消費を削減する。

以下において、本発明は、以下の図面を参照して例として説明される。

工作機械１、装置２、および評価ユニット３を含むシステム１００の一部の概略図を示す。 図１の装置２の制御ユニット２３の概略図を示す。 図１の評価ユニット３の概略図を示す。

図１は、ワークピース０の切りくず除去加工のための、およびワークピース０の切りくず除去加工中の力およびトルクを測定および評価するためのシステム１００を示している。システム１００は、ワークピース０の切りくず除去加工用の工作機械１、ワークピース０の切りくず除去加工中の力およびトルクを測定するための装置２、および装置２の測定値データＭＤを評価するための評価ユニット３を含む。

工作機械１の一部のみを図１に示す。工具１１とスピンドル１２が見える。スピンドル１２は、ワークピース０の切りくず除去加工中に回転軸Ｚを中心に回転する。スピンドル１２を駆動するための駆動部は示されていない。

装置２は、工作機械１に取り付けられている。装置２は、工具アダプタ２１およびスピンドルアダプタ２５を含む。工具１１は、工具アダプタ２１を介して装置２に取り付けられ、装置２は、スピンドルアダプタ２５を介してスピンドル１２に取り付けられている。工具１１、装置２、およびスピンドル１２は、互いにしっかりと接続されており、回転軸Ｚを中心に回転する。回転軸Ｚを中心とした工具１１、装置２、およびスピンドル１２の回転は、図１に曲線矢印として示されている。

装置２は、ハウジング２０を含む。工具アダプタ２１およびスピンドルアダプタ２５は、ハウジング２０の外側に取り付けられている。好ましくは、スピンドルアダプタ２５は、装置２のスピンドル１２への締結がスピンドル１２から迅速に解放され、数秒以内に再取り付けすることができるように、クイック・リリース・カップリングを含む。

ハウジング２０は空洞を含む。装置２は、測定ユニット２２、制御ユニット２３、およびエネルギー貯蔵ユニット２４を含む。測定ユニット２２、制御ユニット２３、およびエネルギー貯蔵ユニット２４は、空洞内に配置されている。ハウジング２０は、機械的に安定しており、流体から密閉されるように構成されているため、例えば、冷却剤、切りくずなどの切りくず除去加工中に発生する外部の影響から、測定ユニット２２、制御ユニット２３、およびエネルギー貯蔵ユニット２４を保護する。

装置２は、３つの力成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚと１つのトルク成分型Ｍｚを測定する。力の第１成分型Ｆｘは縦軸Ｘに沿って作用し、力の第２成分型Ｆｙは横軸Ｙに沿って作用し、力の第３成分型Ｆｚは回転軸Ｚに沿って作用し、トルク成分型Ｍｚは回転軸Ｚに沿って作用する。３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに垂直である。以下では、３つの力成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚおよびトルク成分型Ｍｚを、単に力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚと呼ぶ。

力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの実際の測定は、測定ユニット２２によって実行される。測定される力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの作用下で測定値Ｐを生成するのは測定ユニット２２である。測定値Ｐは、アナログ信号である。測定値Ｐは、力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの大きさに実質的に比例する。

測定ユニット２２は、複数のトランスデューサ２２１～２２４を含む。トランスデューサ２２１～２２４は、互いに独立している。本発明の意味において、「互いに独立している」という特徴は、トランスデューサ２２１～２２４が互いに影響を及ぼさず、さらに、それらが互いに依存していないことを意味する。したがって、測定ユニット２２は、力の第１の成分型Ｆｘの影響下で測定値Ｐを生成する第１のトランスデューサ２２１を含み、第２の成分型Ｆｙの影響下で測定値Ｐを生成する第２のトランスデューサ２２２を含み、力の第３の成分型Ｆｚの測定の影響下で測定値Ｐを生成する第３のトランスデューサ２２３を含み、トルク成分型Ｍｚの影響下で測定値Ｐを生成する第４のトランスデューサ２２４を含む。

測定ユニット２２は、複数の測定チャネルＫ１～Ｋ４において測定値Ｐを生成する。測定チャネルＫ１～Ｋ４は互いに独立している。また、本発明の意味での「互いに独立している」という特徴は、測定チャネルＫ１～Ｋ４が互いに影響を及ぼさず、互いに依存していないことを意味する。測定チャネルＫ１～Ｋ４は、トランスデューサ２２１～２２４に割り当てられている。第１のトランスデューサ２２１は、第１の測定チャネルＫ１で測定値Ｐを生成し、第２のトランスデューサ２２２は、第２の測定チャネルＫ２で測定値Ｐを生成し、第３のトランスデューサ２２３は、第３の測定チャネルＫ３で測定値Ｐを生成し、第４のトランスデューサ２２４は、第４の測定チャネルＫ４で測定値Ｐを生成する。したがって、力およびトルクの各々の成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚは、明確に定義された方法で測定チャネルＫ１～Ｋ４に割り当てられる。

ＤＩＮ １３１９－１（力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの大きさ）に従った測定値Ｐと正しい値の間の比例関係からの偏差は直線性誤差と呼ばれる。直線性誤差は５％～１０％の範囲にある。直線性誤差の量は、力およびトルクの各々の成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚに対して異なる。

好ましくは、トランスデューサ２２１～２２４は、圧電トランスデューサ２２１～２２４である。圧電トランスデューサ２２１～２２４は、力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの作用下で、電気分極電荷Ｐ１～Ｐ４の形態で測定値Ｐを生成する。電気分極電荷Ｐ１～Ｐ４の数は、力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの大きさに実質的に比例する。第１の圧電トランスデューサ２２１は、第１の測定チャネルＫ１で第１の電気分極電荷Ｐ１を生成し、第２の圧電トランスデューサ２２２は、第２の測定チャネルＫ２で第２の電気分極電荷Ｐ２を生成し、第３の圧電トランスデューサ２２３は、第３の測定チャネルＫ３で第３の電気分極電荷Ｐ３を生成し、第４の圧電トランスデューサ２２４は、第４の測定チャネルＫ４で第４の電気分極電荷Ｐ４を生成する。

あるいはまた、測定ユニット２２は、例えば、ピエゾ抵抗トランスデューサ、ひずみゲージ（ＤＭＳ）などの、圧電性以外の測定原理に従って動作する、複数の力およびトルク測定トランスデューサ２２１～２２４を含む。これらのトランスデューサ２２１～２２４は、電圧の形態で測定値Ｐを生成する。

圧電トランスデューサ２２１～２２４は、高いサンプリングレートを可能にする。好ましくは、各々の測定チャネルＫ１～Ｋ４における圧電トランスデューサ２２１～２２４のサンプリングレートは、５ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲にあり、このサンプリングレートは、ひずみゲージトランスデューサ２２１～２２４のサンプリングレートと比較して５倍高い。さらに、圧電トランスデューサ２２１～２２４に由来する測定値データＭＰの、力／時間図、トルク／時間図、および力極性図における分解能は、ひずみゲージトランスデューサ２２１～２２４によって生成されるものと比較して１０倍向上している。

エネルギー貯蔵ユニット２４は、例えば、充電式電池、非充電式電池などの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵装置を含む。好ましくは、エネルギー貯蔵ユニット２４は、リチウムイオン蓄電池、リチウムポリマー蓄電池、空気亜鉛電池などである。エネルギー貯蔵装置２４は、小型軽量である。

図２は、制御ユニット２３の詳細図を示している。制御ユニット２３は、少なくとも１つの制御電圧変換ユニット２３１、少なくとも１つの制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２、少なくとも１つの制御送信／受信ユニット２３３、少なくとも１つの制御データメモリ２３４、および少なくとも１つの制御データプロセッサ２３５を含む。

制御電圧変換ユニット２３１は、複数の第１の電線を介して測定ユニット２２に接続されている。制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２は、複数のさらなる電線を介して制御電圧変換ユニット２３１に接続されている。

制御ユニット２３は、測定ユニット２２の測定値Ｐを測定値データＭＤに変換する。この目的のために、測定ユニット２２は、測定値Ｐを第１の電線を介して制御電圧変換ユニット２３１に送信する。制御電圧変換ユニット２３１は、測定値Ｐを増幅された測定値Ｖに変換する。制御電圧変換ユニット２３１は、増幅された測定値Ｖをさらなる電線を介して制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２に送信する。制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２は、増幅された測定値Ｖをデジタル化して、測定値データＫＤを取得する。

測定値データＫＤは、測定チャネルＫ１～Ｋ４あたり好ましくは１６ビットの分解能を有する２進数シーケンスである。

好ましくは、増幅された測定値Ｖは、電圧Ｖ１～Ｖ４である。第１の測定チャネルＫ１において、制御電圧変換ユニット２３１は、第１の電力供給線を介して第１の電圧Ｖ１を制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２に送信し、制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２は、測定値データＫＤを取得するためにデジタル化する。第２の測定チャネルＫ２において、制御電圧変換ユニット２３１は、第２の電力供給線を介して第２の電圧Ｖ２を制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２に送信し、制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２は、測定値データＫＤを取得するためにデジタル化する。第３の測定チャネルＫ３において、制御電圧変換ユニット２３１は、第３の電力供給線を介して第３の電圧Ｖ３を制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２に送信し、制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２は、測定値データＫＤを取得するためにデジタル化する。第４の測定チャネルＫ４において、制御電圧変換ユニット２３１は、第４の電力供給線を介して第４の電圧Ｖ４を制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２に送信し、制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２は、測定値データＫＤを取得するためにデジタル化する。

制御ユニット２３は、測定ユニット２２が測定値Ｋを生成した測定チャネルＫ１～Ｋ４を明確に指定する測定チャネルデータＫＤを生成する。この目的のために、制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２は、増幅された測定値Ｖを測定値データＰＤにデジタル化した測定チャネルＫ１～Ｋ４を明確に指定するデジタル測定チャネルデータＫＤを生成する。

制御ユニット２３は、測定値Ｐを増幅して、測定範囲Ｂにある増幅された測定値Ｖを取得する。増幅された測定値Ｖの測定範囲Ｂを設定することができる。制御ユニット２３は、増幅された測定値Ｖの測定範囲Ｂを明確に指定する測定範囲データＢＤを生成する。制御電圧変換ユニット２３１は、アナログ測定範囲信号Ｂ１１～Ｂ４４を生成し、増幅された測定値Ｖの測定範囲Ｂを明確に指定する。各々の測定範囲Ｂには、測定範囲信号Ｂ１１～Ｂ４４が割り当てられている。制御電圧変換ユニット２３１は、測定範囲信号Ｂ１１～Ｂ４４をさらなる電線を介して制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２に送信する。制御アナログ／デジタル変換ユニット２３２は、測定範囲信号Ｂ１１～Ｂ４４をデジタル化して、測定範囲データＢＤを取得する。

好ましくは、制御電圧変換ユニット２３１は、最終値が５００Ｎである第１の測定範囲Ｂ１１において、最終値が１ｋＮである第２の測定範囲Ｂ１２において、最終値が２．５ｋＮの第３の測定範囲Ｂ１３において、および最終値が５ｋＮの第４の測定範囲Ｂ１４において、第１の測定チャネルＫ１における力の第１の成分型Ｆｘを表す。好ましくは、制御電圧変換ユニット２３１は、最終値が５００Ｎの第１の測定範囲Ｂ２１において、最終値が１ｋＮの第２の測定範囲Ｂ２２において、最終値が２．５ｋＮの第３の測定範囲Ｂ２３において、および最終値が５ｋＮの第４の測定範囲Ｂ２４において、第２の測定チャネルＫ２における力の第２の成分型Ｆｙを表す。好ましくは、制御電圧変換ユニット２３１は、最終値が２．５ｋＮの第１の測定範囲Ｂ３１において、最終値が５ｋＮの第２の測定範囲Ｂ３２において、最終値が１０ｋＮの第３の測定範囲Ｂ３３において、および最終値が２０ｋＮの第４の測定範囲Ｂ３４において、第３の測定チャネルＫ３における力の第３の成分型Ｆｚを表す。好ましくは、制御電圧変換ユニット２３１は、最終値が１０Ｎｍの第１の測定範囲Ｂ４１において、最終値が２０Ｎｍの第２の測定範囲Ｂ４２において、最終値が５０Ｎｍの第３の測定範囲Ｂ４３において、および最終値が１００Ｎｍの第４の測定範囲Ｂ４４において、第４の測定チャネルＫ４にけるトルクの成分型Ｍｚを表す。

好ましくは、測定ユニット２２は、４つの測定チャネルＫ１～Ｋ４における電気分極電荷Ｐ１～Ｐ４の形態の測定値Ｐを同時に制御電圧変換ユニット２３１に送信する。制御電圧変換ユニット２３１は、４つの測定チャネルＫ１～Ｋ４における電気分極電荷Ｐ１～Ｐ４を同時に電圧Ｖ１～Ｖ４の形態の増幅された測定値Ｖに変換する。

第１の測定チャネルＫ１において、第１の圧電トランスデューサ２２１は、制御電圧変換ユニット２３１が第１の電圧Ｖ１に変換する第１の電力供給線を介して制御電圧変換ユニット２３１に第１の電気分極電荷Ｐ１を送信する。第２の測定チャネルＫ２において、第２の圧電トランスデューサ２２２は、制御電圧変換ユニット２３１が第２の電圧Ｖ２に変換する第２の電力供給線を介して制御電圧変換ユニット２３１に第２の電気分極電荷Ｐ２を送信する。第３の測定チャネルＫ３において、第３の圧電トランスデューサ２２３は、制御電圧変換ユニット２３１が第３の電圧Ｖ３に変換する第３の電力供給線を介して制御電圧変換ユニット２３１に第３の電気分極電荷Ｐ３送信する。第４の測定チャネルＫ４において、第４の圧電トランスデューサ２２４は、制御電圧変換ユニット２３１が第４の電圧Ｖ４に変換する第４の電力供給線を介して制御電圧変換ユニット２３１に第４の分極電荷Ｐ４を送信する。

制御ユニット２３は、制御データメモリ２３４に格納され、制御データプロセッサ２３５にロードすることができる少なくとも１つの制御プログラムＫを含む。制御データプロセッサ２３５にロードされた制御プログラムＫは、コマンドを生成し、そのコマンドは、制御ユニット２３によって自動的に実行される。本発明の意味において、形容詞「自動的」は、制御プログラムＫによって生成されたコマンドが、人間の関与なしに制御ユニット２３によって実行されることを意味する。

評価ユニット３は、測定値データＰＤ、測定チャネルデータＫＤ、測定範囲データＢＤを評価し、装置２を制御するための制御データＳＤを生成する。制御データＳＤは、デジタルデータである。出願人が販売するそのような評価ユニット３は、データシート５１６５Ａ＿００３－１４６ｄ－１０．２０に従うＬａｂＡｍｐタイプの５１６５Ａデータ取得ユニットである。評価ユニット３の詳細図を図３に示す。評価ユニット３は、評価送信／受信ユニット３１、少なくとも１つの評価データメモリ３２、少なくとも１つの評価データプロセッサ３３、少なくとも１つの入力／受信ユニット３４、少なくとも１つの出力ユニット３５、および少なくとも１つの一時的なデータメモリ３６を含む。

制御ユニット２３は、データＤを無線方式で評価ユニット３に送信し、評価ユニット３も、データＤを無線方式で制御ユニット２３に送信する。制御ユニット２３と評価ユニット３との間の無線データ送信は双方向である。無線データ送信では、データＤは電磁波の形態で送受信される。この目的のために、制御送信／受信ユニット２３３は、データＤを送受信するためのアンテナを含み、評価送信／受信ユニット３１は、データＤを送受信するためのアンテナを含む。図１～図３では、データＤの無線送信は、湾曲した円セグメントとして示されている。

制御ユニット２３および評価ユニット３は、０．１ｍＷ～１０ｍＷの範囲の送信電力ＬでデータＤを無線で送信する。制御ユニット２３と評価ユニット３との間のデータＤの無線送信の範囲は、１０ｍ以下である。

好ましくは、評価送信／受信ユニット３１は、コネクタとして形成された別個のハウジング３１０内に配置される。本発明の意味において、形容詞「別個の」は、ハウジング３１０が評価ユニット３のハウジングから空間的に分離されていることを意味する。評価ユニット３のハウジングは、例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）などのインターフェースを含む。評価送信／受信ユニット３１は、インターフェースを介して評価ユニット３に電気的および機械的に接続することができる。インターフェースを介して、評価送信／受信ユニット３１は、受信データＤを評価ユニット３に送信し、評価ユニット３から電力が供給される。この目的のために、評価送信／受信ユニット３１は、例えば、電線３１１を介して評価ユニット３のハウジング内のインターフェースに接続される。

制御送信／受信ユニット２３３から評価送信／受信ユニット３１に送信されるデータＤは、以下のカテゴリ：接続データＶＤ、測定値データＭＤ、測定チャネルデータＫ、および測定範囲データＢＤを含む。評価送信／受信ユニット３１は、制御送信／受信ユニット２３３からデータＤを受信する。評価送信／受信ユニット３１から制御送信／受信ユニット２３３に送信されるデータＤは、以下のカテゴリ：接続データＶＤおよび制御データＳＤを含む。制御送信／受信ユニット２３３は、評価送信／受信ユニット３からデータＤを受信する。

評価ユニット３では、少なくとも１つの評価プログラムＡが評価データメモリ３２に格納され、評価データプロセッサ３３にロードすることができる。評価データプロセッサ３３にロードされた評価プログラムＡは、コマンドを生成し、そのコマンドは、評価ユニット３によって自動的に実行される。本発明の意味において、副詞「自動的に」は、評価プログラムＡによって生成されたコマンドが、人間の関与なしに、評価ユニット３によって実行されることを意味する。

評価ユニット３は、入力／受信ユニット３４によって操作することができる。本発明の意味において、動詞「操作する」は、人間が入力／受信ユニット３４を介してコマンドを入力することができ、そのコマンドが評価ユニット３によって実行されることを意味する。入力／受信ユニット３４は、コマンドを入力するためのキーボード、コマンドを受信するためのアンテナなどとすることができる。コマンドは、キーボードを介して文字列として入力され、それに対して評価ユニット３が制御データＳＤを生成する。アンテナを介して、コマンドは電磁波として受信され、それに対して評価ユニット３が制御データＳＤを生成する。出力ユニット３５は、データを人間に対してグラフィカルに表示することができる表示画面とすることができる。したがって、評価データＤは、出力ユニット３５上にグラフィカルに表示することができる。

好ましくは、制御ユニット２３および評価ユニット３は、２．４０２ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚのＩＳＭ帯において無線方式でデータＤを送信する。

好ましくは、制御ユニット２３および評価ユニット３は、無線方式で複数の送信チャネルでＩＳＭ帯においてデータＤを送信する。したがって、制御ユニット２３および評価ユニット３は、ＩＳＭ帯内の４０の送信チャネルを使用し、その各々の個々の送信チャネルは、２ＭＨｚの帯域幅を有する。

データＤの無線送信の前に、制御ユニット２３および評価ユニット３は接続を確立する。４０の送信チャネルのうち３つは登録チャネルである。３つの登録チャネルにおいて、制御送信／受信ユニット２３３および評価送信／受信ユニット３１は、接続を確立するための接続データＶＤを送受信する。これは、マスター／スレーブの原則に従って行われる。制御送信／受信ユニット２３３または評価送信／受信ユニット３１のいずれかが、接続データＶＤを介して接続設定の要求を送信し、したがってマスターである。要求された制御送信／受信ユニット２３３または評価送信／受信ユニット３１は、接続設定を要求するための接続データＶＤを受信し、スレーブである。スレーブは、接続データＶＤを介して接続確立の確認をマスターに送信する。マスターは、スレーブから接続確立の確認を受信する。

４０の送信チャネルのうち３７は、接続の確立が成功した後にデータＤの無線送信が行われるデータチャネルである。制御送信／受信ユニット２３３および評価送信／受信ユニット３１は、データＤをマスターおよびスレーブとして送受信する。マスターは、３７のデータチャネルでパケットを送信し、スレーブは３７のデータチャネルでパケットを受信する。パケットごとに２９６ビットから２０４０ビットのデータＤが送受信される。

パケット間の干渉を回避するために、制御送信／受信ユニット２３３および評価送信／受信ユニット３１は、周波数ホッピング方法または周波数ホッピング・スペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）を使用し、パケットの各々の無線送信後に３７の送信チャネルのうちの別のものに切り替える。

制御ユニット２３および評価ユニット３は、それぞれ、無線方式で送信されるすべてのパケットが実際に無線送信されたかどうかを監視する。この目的のために、各々のパケットは、パケット識別番号を有する。マスターが受信した各々のパケットに対して、スレーブはパケット識別番号を読み取り、受信確認を含む接続データＶＤをマスターに送信する。受信の確認には、受信したパケットのパケット識別番号が含まれる。マスターは、受信確認と共に接続データＶＤを受信し、受信したパケットのパケット識別番号を読み取る。無線送信されなかったパケットの場合、スレーブによって無線送信が繰り返される。この目的のために、マスターは、送信したパケットのパケット識別番号のリストと、スレーブから受信したパケットのパケット識別番号のリストを維持する。マスターは、２つのリストを比較する。マスターは、スレーブが受信したパケットのパケット識別番号がリストされていない、マスターが送信したパケットのスレーブへの送信を繰り返す。

このように、評価ユニット３は、評価プログラムＡのコマンドまたは入出力ユニット３４のコマンドにより、装置２を駆動するための制御データＳＤを生成する。制御データＳＤは、様々なコマンドを実行する。したがって、制御データＳＤを使用して、装置２を起動または停止することができる。この目的のために、評価ユニット３は、起動情報または停止情報を含む制御データＳＤを生成し、制御データＳＤを制御ユニット２３に送信する。この目的のために、評価送信／受信ユニット３１は、起動情報または停止情報を含む制御データＳＤを制御送信／受信ユニット２３３に送信する。制御送信／受信ユニット２３３は、起動情報または停止情報を含む制御データＳＤを受信する。制御ユニット２３は、制御データＳＤの起動情報または停止情報に従って、装置２を起動または停止する。

好ましくは、制御ユニット２３および評価ユニット３は、任意選択で１Ｍビット／秒または２Ｍビット／秒のデータ伝送速度ＤＲで、無線方式でデータＤを送信する。評価ユニット３は、データ伝送速度ＤＲを選択し、その選択されたデータ伝送速度ＤＲで、データＤの無線送信が行われる。

好ましくは、評価ユニット３は、データＤの無線送信のための接続の確立中に、どの量のデータＤが装置２によって無線送信される可能性が高いかをすでに決定している。好ましくは、評価ユニット３は、データＤの最後の無線送信からの平均データ伝送速度を決定する。次に、評価ユニット３は、２つのデータ伝送速度ＤＲの中から、平均データ伝送速度を満たすものを選択する。両方のデータ伝送速度ＤＲが平均データ伝送速度を満たす場合、評価ユニット３は、１メガビット／秒のより低いデータ伝送速度ＤＲを選択する。評価ユニット３は、選択されたデータ伝送速度ＤＲを示す接続データＶＤを制御ユニット２３に無線送信する。この目的のために、評価送信／受信ユニット３１は、選択されたデータ伝送速度ＤＲを示す接続データＶＤを制御送受信ユニット２３３に無線送信する。制御送受信部２３３は、選択されたデータ伝送速度ＤＲを示す接続データＶＤを受信する。次に、制御送信／受信ユニット２３３は、選択されたデータ伝送速度ＤＲで測定値データＭＤを評価送信／受信ユニット３１に送信する。

好ましくは、測定値Ｐを測定値データＭＤにデジタル化した後、制御ユニット２３は、測定値データＭＤの圧縮を実行する。測定値データＭＤの圧縮は、好ましくは、測定値データＭＤ内の冗長な情報を除去する。圧縮により、測定値データＭＤの量が減少するため、減少した量の測定値データＭＤが無線方式で評価ユニット３に送信される。制御送信／受信ユニット２３３は、圧縮された測定値データＭＤを評価送信／受信ユニット３１に送信する。

好ましくは、測定値Ｐを測定値データＭＤにデジタル化した後、制御ユニット２３は、測定値データＭＤの較正を実行しない。較正は、測定値Ｐの直線性誤差を補正する。圧電トランスデューサの電気分極電荷Ｐ１～Ｐ４の場合、直線性誤差は、最終的に１０％である。制御送信／受信ユニット２３３は、較正されていない測定値データＭＤを評価送信／受信ユニット３１に送信する。

評価ユニット３は、制御ユニットによって無線送信されたデータＤを一時データメモリ３６に格納する。好ましくは、評価ユニット３は、測定値データＭＤ、測定チャネルデータＫＤ、測定範囲データＢＤなど、制御ユニットによって無線送信されたデータＤを一時データメモリ３６に格納する。好ましくは、一時データメモリ３６は、２Ｍビット／秒のデータ伝送速度ＤＲでさえ、０．１秒の数倍の充填時間の後にのみデータＤで充填されるように十分に大きくなるように構成される。このようにして、評価ユニット３は、バッファモードＢＭまたはストリーミングモードＢＭで、一時データメモリ３６に格納されたデータＤを読み取ることを選択することができる。バッファモードＢＭでは、評価ユニット３は、データＤを一時データメモリ３６に一時的に格納する。一時データメモリ３６は、先入れ先出しの原則に従ってデータＤがそこから読み取られるシフトレジスタのように動作する。したがって、バッファモードＢＭでは、制御ユニット２３は、無線送信されなかったデータＤの送信を繰り返す機会を有する。ストリーミングモードＳＭでは、評価ユニット３は、データＤが一時データメモリ３６に格納された直後にデータＤを読み取る。ストリーミングモードＳＭでは、評価ユニット３は、データＤの即時評価を実行することができ、これは、評価ユニット３が平均力値からの偏差または事前定義された設定値を超過することを永久に監視する工作機械１の制御プロセスにおいて特に重要であり、高速制御が有利である。

無線送信後、評価ユニット３において測定値データＭＤの解凍が行われる。評価ユニット３は、評価データプロセッサ３３にロードされた測定値データＭＤを解凍する。解凍中、評価ユニット３は、測定値データＭＤから除去された冗長情報を追加して戻す。評価ユニット３は、解凍された測定値データＭＤを評価データメモリ３２に格納する。

測定値データＰＤの較正は、評価ユニット３における測定値データＰＤの無線送信後に実行される。この目的のために、較正データＡＤは、評価データメモリ３２に格納される。較正データＡＤは、測定チャネルＫ１～Ｋ４に固有である。較正データＡＤは、別の較正プロセスで生成されている。較正プロセス中に、測定ユニット２２の測定値Ｐは、各々の測定チャネルＫ１～Ｋ４の基準トランスデューサの測定値と比較される。比較の結果は、較正データＡＤとしてデータメモリ３３に格納される。このような較正プロセスは、１年または２年の時間間隔で実行される。

評価ユニット３は、較正データＡＤを評価データメモリ３２から評価データプロセッサ３３にロードする。評価ユニット３は、較正データＫＤを測定値データＭＤおよび測定チャネルデータＫＤに割り当てる。評価ユニット３は、割り当てられた較正データＡＤを用いて、特に各々の測定チャネルＫ１～Ｋ４に対して測定値データＭＤを較正する。例えば、各々の測定チャネルＫ１～Ｋ４に対して特別に割り当てられた較正データＡＤを用いて測定値データＭＤを較正する場合、評価ユニット３は、個別の測定値データＭＤと個別の較正データＡＤとの乗算を行う。較正により、測定値Ｐの直線性誤差が補正される。好ましくは、電気分極電荷Ｐ１～Ｐ４の形態で測定値Ｐを生成する圧電トランスデューサの場合、電気分極電荷Ｐ１～Ｐ４の直線性誤差は、したがって、較正によって補正される。較正された測定値データＭＤは、１％以下の直線性誤差を有する。

較正された測定値データＭＤは、最終値が５００Ｎ～２０ｋＮで、精度が４％以下である、複数の測定範囲の力成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚに対応する。最終値が５００Ｎ～２０ｋＮの測定範囲では、較正された測定値データＭＤは、力の成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを０．５ｍＶ／Ｎ～４ｍＶ／Ｎの精度で分解する。較正された測定値データＭＤは、複数の測定範囲のトルク成分型Ｍｚに対応し、最終値は１０Ｎｍ～１００Ｎｍで、精度は２％以下である。最終値が１０Ｎｍ～１００Ｎｍの測定範囲では、較正された測定値データＭＤがトルク成分型Ｍｚを０．１Ｖ／Ｎｍ～１Ｖ／Ｎｍの精度で分解する。

評価ユニット３は、較正された測定値データＭＤを評価データメモリ３２に格納する。

装置２は、力およびトルクの調整可能な成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｙに対して、調整可能な数の測定チャネルＫ１～Ｋ４で操作することができる。この目的のために、測定ユニット２２が測定値Ｐを生成する測定チャネルＫ１～Ｋ４の数を設定することができる。また、測定ユニット２２が測定値Ｐを生成する力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｙも設定することができる。好ましくは、測定ユニット２２は、４つの測定チャネルＫ１～Ｋ４のうちの１つにおいて力およびトルクの４つの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚのうちの１つについて測定値Ｐを生成するか、または４つの測定チャネルＫ１～Ｋ４のうちの２つにおいて力およびトルクの４つの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚのうちの２つについて測定値Ｐを生成するか、または４つの測定チャネルＫ１～Ｋ４のうちの３つにおいて力およびトルクの４つの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚのうちの３つについて測定値Ｐを生成するか、または４つすべての測定チャネルＫ１～Ｋ４において力およびトルクの４つすべての成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚについて測定値Ｐを生成する。

好ましくは、測定チャネルＫ１～Ｋ４および力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの数の設定は、入力／受信ユニット３４を介して実行される。評価ユニット３は、入力／受信ユニット３４から、設定される力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚに対して設定される測定チャネルＫ１～Ｋ４によって装置２を操作するコマンドを受信する。評価ユニット３は、設定される測定チャネルＫ１～Ｋ４、および装置２を操作するために設定される力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚに関する情報を含む制御データＳＤを生成する。評価ユニット３は、力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの設定される測定チャネルＫ１～Ｋ４に関する情報を含む制御データＳＤを無線方式で制御ユニット２３に送信する。この目的のために、評価送信／受信ユニット３１は、制御送信／受信ユニット２３３に設定される力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの設定される測定チャネルＫ１～Ｋ４に関する情報を含む制御データＳＤを送信する。制御送信／受信ユニット２３３は、設定される力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの設定される測定チャネルＫ１～Ｋ４に関する情報を含む制御データＳＤを受信する。制御ユニット２３は、設定される力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの設定される測定チャネルＫ１～Ｋ４で装置２を操作する。

したがって、設定される力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの測定チャネルＫ１～Ｋ４に関する情報を含む制御データＳＤは、システム１００のオペレータに対して、装置２がいくつのそしてどの測定チャネルＫ１～Ｋ４において力およびトルクを測定するかを指定する。例えば、穴あけ加工などのワークピース０の切りくず除去加工のプロセスの場合、穴あけ加工の品質を監視するには、回転軸Ｚに沿った力Ｆｚおよび回転軸Ｚ周りのトルクＭｚの２つの成分型に対する２つの測定チャネルＫ３、Ｋ４で十分である。一方、フライス加工などのワークピース０の切りくず除去加工の場合、フライス加工の品質を監視するために、力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、トルクＭｚの４つの成分型すべてに対する４つの測定チャネルＫ１～Ｋ４が必要である。システム１００のオペレータは、装置２および評価ユニット３の製造業者から、装置２がいくつのそしてどの測定チャネルＫ１～Ｋ４によって力およびトルクを測定するかについて記載したライセンスを取得することができる。穴あけ加工によるワークピース０の切りくず除去加工用の２つの測定チャネルＫ３、Ｋ４のみを含むライセンスは、フライス加工によるワークピース０の切りくず除去加工用の４つの測定チャネルＫ１～Ｋ４すべてを含むライセンスよりも安価である。システム１００のオペレータのライセンスは、設定される力およびトルクの成分型Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの設定される測定チャネルＫ１～Ｋ４を示す制御データＳＤの形態である。

評価ユニット３は、評価プログラムＡのコマンドまたは入出力ユニット３４のコマンドにより設定される測定範囲Ｂに関する情報を含む制御データＳＤを生成する。

これは、増幅された測定値Ｖが測定範囲Ｂ内にあるという事実による。増幅された測定値Ｖを可能な限り最良の表現を可能にする測定範囲Ｂに含めるために、評価ユニット３は、増幅された測定値Ｖが測定範囲Ｂの事前定義された閾値ＧＷ１、ＧＷ２内にあるかどうかを監視する。各々の測定範囲Ｂは、最高値または最終値（フルスケール）を有する。可能な限り最良の表現のために、増幅された測定値Ｖは最終値を超えてはならず、最終値より１桁以上小さくなってはならない。しかしながら、測定値対雑音比は、異なる測定範囲Ｂで異なる程度に変化する。測定範囲Ｂが大きいほど、測定値対雑音比は大きくなる。さらに、直線性誤差は、異なる測定範囲Ｂで異なる。したがって、第１の閾値ＧＷ１は最終値の９０％に等しく、したがって第２の閾値ＧＷ２は最終値の１０％に等しい。増幅された測定値Ｖが測定範囲Ｂの事前定義された閾値ＧＷ１、ＧＷ２内にない場合、評価ユニット３は、増幅された測定値Ｖが測定範囲Ｂの事前定義された閾値ＧＷ１、ＧＷ２内にある別の測定範囲Ｂを設定する。あるいはまた、入力／受信ユニット３４は、評価ユニット３に特定の測定範囲Ｂを設定するように指示する。

評価ユニット３は、設定される測定範囲Ｂに関する情報を含む制御データＳＤを生成する。評価ユニット３は、設定される測定範囲Ｂに関する情報を含む制御データＳＤを試験装置２３に無線送信する。そして、試験装置３は、設定される測定範囲Ｂを設定し、設定された測定範囲Ｂ内で測定値Ｐを増幅された測定値Ｖに変換する。

０ ワークピース
１ 工作機械
１１ 工具
１２ スピンドル
１００ システム
２ 装置
２０ ハウジング
２１ 工具アダプタ
２２ 測定ユニット
２２１～２２４ トランスデューサ
２３ 制御ユニット
２３１ 制御変換ユニット
２３２ 制御アナログ／デジタル変換ユニット
２３３ 制御送信／受信ユニット
２３４ 制御データメモリ
２３５ 制御データプロセッサ
２４ エネルギー貯蔵ユニット
２５ スピンドルアダプタ
３ 評価ユニット
３１ 評価送信／受信ユニット
３２ 評価データメモリ
３３ 評価データプロセッサ
３４ 入力／受信ユニット
３５ 出力ユニット
３６ 一時データメモリ
３１０ ハウジング
３１１ 電線
Ａ 評価プログラム
Ｂ 測定範囲
ＡＤ 較正データ
ＢＤ 測定範囲データ
ＢＭ バッファモード
ＤＲ データ伝送速度
ＧＷ１、ＧＷ２ 閾値
Ｋ 制御プログラム
ＫＤ 測定チャネルデータ
Ｋ１～Ｋ４ 測定チャネル
Ｐ 測定値
Ｐ１～Ｐ４ 電気分極電荷
Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ 力の成分型
Ｌ 送信電力
ＭＤ 測定値データ
Ｍｚ トルクの成分型
ＳＤ 制御データ
ＳＭ ストリーミングモード
Ｖ 増幅測定値
Ｖ１～Ｖ４ 電圧
ＶＤ 接続データ
Ｘ 縦軸
Ｙ 横軸
Ｚ 回転軸

Claims (15)

1. ワークピース（０）の切りくず除去加工のための、および前記ワークピース（０）の切りくず除去加工中の力およびトルクを測定および評価するためのシステム（１００）であって、前記システム（１００）は、
   工具（１１）による前記ワークピース（０）の切りくず除去加工のための工作機械（１）と、
   前記ワークピース（０）の切りくず除去加工中の力およびトルクを測定するための装置（２）と、
   前記装置（２）の測定値データ（ＭＤ）を評価するための評価ユニット（３）と
   を備え、
   前記装置（２）は、前記工作機械（１）に取り付けられ、前記工具（１２）による切りくず除去加工中に回転軸（Ｚ）を中心に回転し、
   前記評価ユニット（３）は固定されており、
   前記装置（２）は、測定ユニット（２２）を備え、該測定ユニット（２２）は、切りくず除去加工動作中に作用する力およびトルクの成分型（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚ）の作用下で測定値（Ｐ）を生成し、
   前記装置（２）は、制御ユニット（２３）を備え、該制御ユニット（２３）は、前記測定値（Ｐ）を測定値データ（ＭＤ）の形態で、無線方式で直接前記評価ユニット（３）に送信する、前記システム（１００）において、
   前記測定値データ（ＭＤ）の無線送信は、０．１ｍＷ～１０ｍＷの範囲内の送信電力（Ｌ）で行われることを特徴とする、システム（１００）。
2. 前記測定値データ（ＫＤ）は、１６ビットの分解能を有する２進数シーケンスであることを特徴とする、請求項１に記載のシステム（１００）。
3. 前記測定値データ（ＭＤ）の前記無線送信は、任意選択で１Ｍビット／秒または２Ｍビット／秒のデータ伝送速度（ＤＲ）で行われ、
   前記評価ユニット（３）は、データ伝送速度（ＤＲ）を選択し、前記選択されたデータ伝送速度（ＤＲ）で、前記測定値データ（ＭＤ）の前記無線送信が行われることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム（１００）。
4. 前記評価ユニット（３）は、前記選択されたデータ伝送速度（ＤＲ）を示す接続データ（ＶＤ）を前記制御ユニット（２３）に無線送信し、
   前記制御ユニット（２３）は、前記選択されたデータ伝送速度（ＤＲ）前記で測定値データ（ＭＤ）を前記評価ユニット（３）に無線送信することを特徴とする、請求項３に記載のシステム（１００）。
5. 前記評価ユニット（３）は、評価送信／受信ユニット（３１）を備え、前記評価送信／受信ユニット（３１）は、アンテナを備え、前記アンテナを介して電磁波の形態で前記制御ユニット（２３）から前記測定値データ（ＭＤ）を受信し、
   前記評価送信／受信ユニット（３１）は、別個のハウジング（３１０）に配置されており、
   前記ハウジング（３１０）は、前記測定値データ（ＭＤ）の無線送信のために、前記制御ユニット（２３）に対して空間的に位置合わせすることができることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
6. 前記評価ユニット（３）は、一時データメモリ（３６）を備え、
   前記評価ユニット（３）は、前記制御ユニット（２３）によって無線送信された測定値データ（ＭＤ）を前記一時データメモリ（３６）に格納し、
   前記評価ユニット（３）は、任意選択でバッファモード（ＢＭ）またはストリーミングモード（ＳＭ）で、一時データメモリ（３６）を読み取ることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
7. 前記制御ユニット（２３）は、無線方式で前記評価ユニット（３）に送信する前に、前記測定値データ（ＭＤ）を圧縮し、
   前記評価ユニット（３）は、無線送信後に前記測定値データ（ＭＤ）を解凍することを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
8. 前記測定値データ（ＭＤ）の圧縮中に、前記制御ユニット（２３）は、前記測定値データ（ＭＤ）内の冗長な情報を除去し、
   解凍中に、前記評価ユニット（３）は、前記測定値データ（ＭＤ）内の前記除去された冗長な情報を追加して戻すことを特徴とする、請求項７に記載のシステム（１００）。
9. 前記制御ユニット（２３）は、前記測定値データ（ＭＤ）を較正せずに前記評価ユニット（３）に無線送信し、
   較正データ（ＡＤ）は前記評価ユニット（３）に格納され、前記較正データ（ＡＤ）は、前記測定値（Ｐ）の直線性誤差を補正し、
   前記評価ユニット（３）は、無線送信された測定値データ（ＭＤ）を前記較正データ（ＡＤ）で較正することを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
10. 前記測定ユニット（２２）は、複数の測定チャネル（Ｋ１～Ｋ４）において前記測定値（Ｋ）を生成し、
    前記較正データ（ＫＤ）は各々の測定チャネル（Ｋ１～Ｋ４）に固有であり、
    前記制御ユニット（２３）は、前記測定ユニット（２２）が前記測定値（Ｋ）を生成した前記測定チャネル（Ｋ１～Ｋ４）を明確に指定する測定チャネルデータ（ＫＤ）を生成し、
    前記制御ユニット（２３）は、無線方式で前記測定チャネルデータ（ＫＤ）を前記評価ユニット（３）に送信し、
    前記評価ユニット（３）は、前記較正データ（ＡＤ）を前記測定値データ（ＭＤ）および前記測定チャネルデータ（ＫＤ）に割り当て、
    前記評価ユニット（３）は、前記割り当てられた較正データ（ＡＤ）を使用して、特に各々の測定チャネル（Ｋ１～Ｋ４）に対して、前記測定値データ（ＭＤ）を較正することを特徴とする、請求項９に記載のシステム（１００）。
11. 前記測定値データ（ＭＤ）を関連する較正データ（ＡＤ）で較正するとき、前記評価ユニット（３）は、特に各々の測定チャネル（Ｋ１～Ｋ４）に対して、個々の測定値データ（ＭＤ）と、関連する個々の較正データ（ＡＤ）との乗算を実行することを特徴とする、請求項１０に記載のシステム（１００）。
12. 前記測定ユニット（２２）が測定値（Ｐ）を生成する測定チャネル（Ｋ１～Ｋ４）の数を設定でき、
    前記測定ユニット（２２）が測定値（Ｐ）を生成する力およびトルクの成分型（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｙ）を設定でき、
    測定チャンネルの前記数（Ｋ１～Ｋ４）と、力およびトルクの前記成分型（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚ）は、前記評価ユニット（３）によって設定されることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
13. 力およびトルクの測定チャネル（Ｋ１～Ｋ４）の前記数および前記成分型（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚ）を設定するために、前記評価ユニット（３）は、設定される前記測定チャネル（Ｋ１～Ｋ４）と、設定される力およびトルクの前記成分型（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚ）に関する情報を含む制御データ（ＳＤ）を生成し、
    前記評価ユニット（３）は、設定される力およびトルクの前記成分型（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚ）の設定される前記測定チャネル（Ｋ１～Ｋ４）の情報を含む前記制御データ（ＳＤ）を前記制御ユニット（２３）へ無線送信し、
    前記制御ユニット（２３）は、設定される力およびトルクの前記成分型（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚ）の設定される前記測定チャネル（Ｋ１～Ｋ４）に関する前記情報に従って前記装置（２）を操作することを特徴とする請求項１２に記載のシステム（１００）。
14. 前記制御ユニット（２３）は、前記測定値（Ｐ）を測定範囲（Ｂ）の増幅された測定値（Ｖ）に変換し、
    前記増幅された測定値（Ｖ）の前記測定範囲（Ｂ）を設定でき、
    前記評価ユニット（３）は、設定される前記測定範囲（Ｂ）に関する情報を含む制御データ（ＳＤ）を生成し、
    前記評価ユニット（３）は、設定される前記測定範囲（Ｂ）に関する情報を含む前記制御データ（ＳＤ）を試験装置（２３）に無線送信し、
    前記試験装置（３）は、設定される前記測定範囲（Ｂ）を設定し、前記測定値（Ｐ）を前記設定された測定範囲（Ｂ）に変換することを特徴とする、請求項１～１３のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
15. 前記制御ユニット（２３）は、前記増幅された測定値（Ｖ）の前記測定範囲（Ｂ）を明確に指定する測定範囲データ（ＢＤ）を生成し、
    前記制御ユニット（２３）は、前記増幅された測定値（Ｖ）を測定値データ（ＭＤ）および前記測定範囲データ（ＢＤ）として前記評価ユニット（３）に無線方式で送信し、
    前記評価ユニット（３）は、前記増幅された測定値（Ｖ）が前記測定範囲（Ｂ）の事前定義された閾値（ＧＷ１、ＧＷ２）内にあるかどうかを監視し、
    前記増幅された測定値（Ｖ）が前記測定範囲（Ｂ）の前記事前定義された閾値（ＧＷ１、ＧＷ２）内にない場合、前記評価ユニット（３）は、前記増幅された測定値（Ｖ）が前記測定範囲（Ｂ）の事前定義された閾値（ＧＷ１、ＧＷ２）内にある別の測定範囲（Ｂ）を設定し、
    前記評価ユニット（３）は、設定される前記測定範囲（Ｂ）に関する情報を含む制御データ（ＳＤ）を生成し、
    前記評価ユニット（３）は、設定される測定範囲（Ｂ）に関する情報を含む前記制御データ（ＳＤ）を試験装置（２３）に無線方式で送信し、
    前記試験装置（３）は、設定される前記測定範囲（Ｂ）を設定し、前記測定値（Ｐ）を前記設定された測定範囲（Ｂ）に変換することを特徴とする、請求項１４に記載のシステム（１００）。

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