JP2024000493A - 製造プロセスのプロセスステップにおいて測定変数を測定するための手順及びその手順を実行するための測定チェーン - Google Patents

製造プロセスのプロセスステップにおいて測定変数を測定するための手順及びその手順を実行するための測定チェーン Download PDF

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Abstract

【課題】製造プロセスにおける測定変数（ＭＧ）を測定するための手順。【解決手段】（Ｉ）ワークピース上に工具を位置決めする、又は工具上にワークピースを位置決めするステップと、（ＩＩ）位置決めされた測定ユニットを評価ユニットと自動的に結合するステップと、（ＩＩＩ）測定変数（ＭＧ）の作用下で測定信号（ＭＳ）を自動的に生成するステップと、（ＩＶ）測定信号（ＭＳ）を測定データ（ＭＤ）に自動的に変換するステップと、（Ｖ）測定データ（ＭＤ）を一次アンテナ（２３）に自動的に送信するステップとを含む、手順。【選択図】図２

Description

本発明は、第１の独立請求項の特徴付け部分による製造プロセスのプロセスステップにおいて測定変数を測定するための手順に関する。本発明はまた、前述の手順を実行するための測定チェーンに関する。
典型的には、製造プロセスにおいて、ワークピースは工具によって機械加工される。このプロセスで、力、トルク、曲げモーメント、加速度、振動などの測定変数が工具に作用する。製造プロセスの制御のため測定変数の値を知ることが望ましい。この目的のために、センサ、信号線、及び評価ユニットなどの複数の伝送リンクを備える測定チェーンが使用される。測定変数がセンサに作用すると、センサは、信号線によって評価ユニットに送信される測定信号を生成する。測定変数の正確な測定のために、測定変数が歪まない工具に可能な限り近くセンサを取り付けることが有利である。
そのような測定チェーンは、欧州特許出願公開第１３２３４９５号明細書から知られている。回転工具は、センサと、ＡＤ変換器と、コイル巻線とを備える、センサ装置に関連付けられる。センサは、回転工具に作用する測定変数の値を検出し、測定値に対応する測定信号を生成する。ＡＤ変換器は、測定信号をデジタル化して測定データを得る。固定コイルは、各センサ装置に関連付けられている。測定データは、近接場テレメトリによってコイル巻線から固定コイルに送信される。この目的のために、コイル巻線及び固定コイルは、互いに数ミリメートルの距離で配置される。さらに、固定コイルは、センサ装置に電気エネルギーを供給する。このため、センサ装置は、自身のエネルギー蓄積装置を必要としない。固定コイルは主増幅器に接続されている。主増幅器は、測定データを評価する。
しかしながら、欧州特許出願公開第１３２３４９５号明細書は、センサとして歪みゲージを使用することを教示している。ワークピースの精密加工において、歪みゲージは、圧電センサと比較して、測定範囲が限られており、動的測定分解能が低いという欠点を有する。したがって、歪みゲージを使用する場合に測定信号の最適な分解能を得るためには、多大な労力を必要とする測定信号の大きさを変更しながら測定範囲を数回再調整する必要がある。さらに、ワークピースを急速に回転させるためには、最大３５ｋＨｚの測定周波数を有する高い動的測定分解能が特に望ましい。
したがって、測定ユニットが圧電センサ、電子ユニット、及び移動アンテナを備える移動システムが国際公開第２０１５１７６１８９号から知られている。電子ユニットは、圧電センサからの測定信号を測定データに調整及び／又は圧縮する。移動アンテナは、遠場テレメトリによって測定データを固定アンテナに送信する。遠場テレメトリが使用されるため、２つのアンテナは互いに数メートルの距離に位置決めされ得る。測定データの干渉のない伝送のために、２つのアンテナの一方は円偏波され、２つのアンテナの他方は直線偏波される。固定アンテナは、測定データを処理するデータ処理ユニットに接続される。電気エネルギー供給の場合、測定ユニットは、それ自体のエネルギー蓄積装置及び／又はそれ自体のエネルギー発生器を備える。
典型的には、製造プロセスは、時系列順に実行される複数のプロセスステップで構成される。例えば、ワークピースは、複数のプロセスステップで様々な工具を用いて工作機械により機械加工される。様々な工具は、時系列順に次々にワークピース上に位置決めされる、及び／又はワークピースは時々新しい工具上に位置決めされる。したがって、各プロセスステップは、工具及び／又はワークピースを変更することを伴う。
欧州特許出願公開第１３２３４９５号明細書の教示によれば、工具交換が実行され、工具に関連付けられたセンサデバイス及びその固定コイルも、この工具交換によって交換される。センサ装置及びその固定コイルは、工具ごとに複数回存在する。これにより、測定チェーンの購入が高価になる。さらに、測定チェーンは、工具交換ごとに中断される。測定チェーンを再接続するために、センサ装置及びその固定コイルは、主増幅器に登録しなければならない。
測定チェーンを中断することは避けられない。さらに、国際公開第２０１５１７６１８９号によれば、固定アンテナへの伝送接続は、測定ユニット及びその移動アンテナの変更中に中断される。測定チェーンを再接続するために、２つのアンテナは中断された伝送接続を再確立しなければならない。
高速で費用効果の高い製造プロセスのために、プロセスステップにおいて測定チェーンが中断される待ち時間は可能な限り短くすべきである。
本発明の第１の目的は、複数のプロセスステップを含む製造プロセスのプロセスステップの各々において測定チェーンによって少なくとも１つの測定変数の測定を可能にするための手順を提供することであり、プロセスステップにおいて中断された測定チェーンは迅速に再接続される。本発明の第２の目的は、高精度、高い動的測定分解能及び短い待ち時間を有する測定変数の前述の測定を提供することである。
さらに、本発明の第２の目的は、購入するのに安価であり、可能な限り少ない労力でプロセスのステップを実行するために使用される工作機械に組み入れることができる、手順を実行するための測定チェーンを提供することである。
欧州特許出願公開第１３２３４９５号明細書 国際公開第２０１５１７６１８９号
これらの２つの目的は、製造プロセスのプロセスステップにおいて測定変数を測定するための手順と、２つの独立請求項に記載の前述の手順を実行するための測定チェーンとによって達成されている。
本発明は、工作機械によって実行される製造プロセスのプロセスステップにおいて測定変数を測定するための手順に関し、この製造プロセスは、工作機械によって実行され、この手順は、複数の測定ユニット及び評価ユニットを備える測定チェーンを使用し、測定ユニットの各々は、センサと、変換器ユニットと、二次アンテナとを備え、評価ユニットは、一次アンテナを備え、工作機械は、複数のプロセスステップにおいて複数の工具によってワークピースを時系列順に処理するように適合され、その目的のために、測定ユニットが各工具に関連付けられている各プロセスステップにおいて工具がワークピース上に位置決めされるか、又は、プロセスステップにおいて１つの工具によって複数のワークピースを時系列順に機械加工するように適合され、その目的のために、各ワークピースは、測定ユニットが各ワークピースに関連付けられている工具上に時系列順に位置決めされるか、又は、工作機械は、プロセスステップにおいて複数の工具のうちの１つによってワークピースを取り扱うように適合され、その目的のために、工具のうちの１つが、測定ユニットが各工具に関連付けられているワークピース上に位置決めされ、手順は、ワークピース上に工具を位置決めする、又は工具上にワークピースを位置決めするステップであって、位置決めされた工具又は位置決めされたワークピースに関連付けられた測定ユニットが、測定変数を測定するための測定位置に位置決めされる、位置決めするステップと、二次アンテナと一次アンテナとの間に伝送接続を確立することによって、位置決めされた測定ユニットを評価ユニットと自動的に結合するステップと、位置決めされた測定ユニットのセンサによって測定変数の作用下で測定信号を自動的に生成するステップと、位置決めされた測定ユニットの変換器ユニットによって測定信号を測定データに自動的に変換するステップと、位置決めされた測定ユニットの二次アンテナによって測定データを一次アンテナに自動的に送信するステップと、によってプロセスステップにおいて実行される。
本発明はまた、測定位置に位置決めされた測定ユニットの各々を、二次アンテナと一次アンテナとの間の伝送接続を確立するために評価ユニットと結合することができる手順を実行するための工作機械に関する。
本発明による手順では、各プロセスステップは、複数の測定ユニットのうちの１つを測定位置に移動及び位置決めすることを含む。測定変数は、プロセスステップ中にこの測定位置にある位置決めされた測定ユニットによって測定される。しかしながら、測定ユニットを測定位置に移動及び位置決めすることは、測定ユニットと評価ユニットとの間の測定チェーンの中断をもたらす。しかしながら、本発明による測定チェーンは、位置決めされた測定ユニットを評価ユニットと結合することによって再接続することができる。この結合は、位置決めされた測定ユニットの二次アンテナと評価ユニットの一次アンテナとの間の伝送接続を確立する。測定チェーンは、この結合によって再接続される。この結合は自動的に発生する。本発明の目的のために、副詞「自動的に」は、伝送接続が、人間の介入なしに位置決めされた測定ユニット及び評価ユニットによって自動的に確立されることを意味する。この自動結合は、測定チェーンの迅速な再接続をもたらす。
本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
以下では、図面を参照して、例として本発明をより詳細に説明する。
製造プロセスのプロセスステップにおいて測定変数ＭＧを測定するための手順の手順ステップのフローチャートを示す。 測定チェーン１が第１の工作機械３の一部である、図１による手順を実行するための測定チェーン１の第１の実施形態の一部分の図を示す。 図２による第１の工作機械３の一部分の断面図を示す。 測定チェーン１が第２の工作機械４の一構成要素である、図１による手順を実行するための測定チェーン１の第２の実施形態の一部分の図を示す。 図４による第２の工作機械４の一部分の断面図を示す。 測定チェーン１が第３の工作機械４の一構成要素である、図１による手順を実行するための測定チェーン１の第３の実施形態の一部分の図を示す。 図６による第３の工作機械４の一部分の断面図を示す。
図面を通して、同じ参照番号は同じ対象物を示す。
図１は、製造プロセスのプロセスステップにおける測定変数ＭＧを測定するための手順の手順ステップのフローチャートを示す。測定変数ＭＧは、力、トルク、曲げモーメント、加速度、振動などである。
手順を実行するために、複数の測定ユニット１０、１０’、１０’’及び評価ユニット２０を備える測定チェーン１が使用される。図２～７は、手順を実行するための測定チェーン１の３つの実施形態の一部分を示す。まず、測定チェーン１について概略的に説明する。その後、測定チェーン１のさらなる詳細は、３つの実施形態のそれぞれに専用の項で説明される。
複数の測定ユニット１０、１０’、１０’’の各々は、センサ１１、１１’、１１’’と、変換器ユニット１２、１２’、１２’’と、二次アンテナ１３、１３’、１３’’とを備える。例えば、複数の測定ユニット１０、１０’、１０’’は、第１のセンサ１１、第１の変換器ユニット１２、及び第１の二次アンテナ１３を備える第１の測定ユニット１０と、第２のセンサ１１’、第２の変換器ユニット１２’、及び第２の二次アンテナ１３を備える第２の測定ユニット１０’と、第３のセンサ１１’’、第３の変換器ユニット１２’’、及び第３の二次アンテナ１３’’を備える第３の測定ユニット１０’’とを含む。
複数の測定ユニット１０、１０’、１０’’の各々は、二次ハウジング１７、１７’、１７’’を備える。したがって、複数の二次ハウジング１７、１７’、１７’’が存在する。例えば、複数の二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、第１の変換器ユニット１２及び第１の二次アンテナ１３を収容するための第１の二次内部空間１９を備える第１の二次ハウジング１７と、第２の変換器ユニット１２’及び第２の二次アンテナ１３’を収容するための第２の二次内部空間１９’を備える第２の二次ハウジング１７’と、第３の変換器ユニット１２’及び第３の二次アンテナ１３’’を収容するための第３の二次内部空間１９’’を備える第３の二次ハウジング１７’’とを備える。複数の二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、板金、プラスチックなどの機械的に耐性のある材料で作られている。
さらに、評価ユニット２０は、一次アンテナ２３を収容するための一次ハウジング２７を備える。一次ハウジング２７は、一次内部空間２９を備える。一次アンテナ２３は、一次内部空間２９内に配置される。一次内部空間２９は、汚れ、冷却剤、電磁干渉などの有害な外部条件から一次アンテナ２３を保護する。一次ハウジング２７はまた、板金、プラスチックなどの機械的に耐性のある材料で作られている。
手順の第１のステップでは、測定変数ＭＧを測定するための測定位置１５における複数の測定ユニット１０、１０’、１０’’のうちの１つの位置決めＩが実行される。測定ユニット１０、１０’、１０’’は、測定位置１５に移動され、プロセスステップ中にこの測定位置１５に残される。
手順の第２のステップは、二次アンテナ１３、１３’、１３’’と一次アンテナ２３との間に伝送接続を確立することによって、位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’を評価ユニット２０と自動的に結合することＩＩを含む。
位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’と評価ユニット２０とのこの結合することＩＩのために、一次アンテナ２３は電磁交流場ＥＷを生成し、電磁交流場ＥＷを放射する。図３及び図５では、電磁交流場ＥＷを曲線状の円セグメントで表している。好ましくは、電磁交流場ＥＷは１２５ｋＨｚの周波数を有する。電磁交流場ＥＷの範囲は、測定位置１５に完全に位置決めされる測定ユニット１０、１０’、１０’’の二次アンテナ１３、１３’、１３’’のみが電磁交流場ＥＷを受信することができるように制限される。
二次アンテナ１３、１３’、１３’’が電磁交流場ＥＷを受信するとすぐに、及び受信する限り、電気エネルギーが測定ユニット１０、１０’、１０’’に供給される。好ましくは、二次アンテナ１３、１３’、１３’’は、いくつかの回転を有する誘導コイル及びコンデンサである。電磁交流場ＥＷは、コンデンサを電気エネルギーで充電する、電圧を誘導コイル内に誘導する。電気エネルギーは、測定ユニット１０、１０’、１０’’を動作するために使用される。コンデンサが充電されると、測定ユニット１０、１０’、１０’’には、測定ユニット１０、１０’、１０’’を動作するのに十分な電気エネルギーが供給される。好ましくは、コンデンサは、１００ｍｓの動作準備時間ＢＴ内に、好ましくは２０ｍｓの動作準備時間ＢＴ内に充電される。
測定ユニット１０、１０’、１０’’が動作の準備ができているとき、二次アンテナ１３、１３’、１３’’は、一次アンテナ２３への伝送接続を確立する。好ましくは、一次アンテナ２３への伝送接続の確立は、測定ユニット１０、１０’、１０’’が動作準備完了状態に達した直後に発生する。一次アンテナ２３への伝送接続を確立するために、二次アンテナ１３、１３’、１３’’は、識別番号ＩＤを一次アンテナ２３に送信する。識別番号ＩＤは、測定ユニット１０、１０’、１０’’のデータメモリ内に格納される。好ましくは、データメモリは、変換器ユニット１２、１２’、１２’’内に配置される。識別番号ＩＤは、測定ユニット１０、１０’、１０’’を明白な方法で識別する。一次アンテナ２３は、識別番号ＩＤを受信する。図３及び図５では、識別番号ＩＤの送信は、曲線状の円セグメントとして示されている。一次アンテナ２３は、識別番号ＩＤを評価ユニット２０に転送する。評価ユニット２０は、送受信された識別番号ＩＤに基づいて、測定ユニット１０、１０’、１０’’を識別する。識別番号ＩＤを受信し、測定ユニット１０、１０’、１０’’を識別すると、位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’と評価ユニット２０との結合ＩＩが完了する。
手順の第３のステップでは、位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’のセンサ１１、１１’、１１’’による測定信号ＭＳの自動生成ＩＩＩが、測定変数ＭＧの作用下で発生する。
センサ１１、１１’、１１’’は、測定変数ＭＧを検出し、検出された測定変数ＭＧの測定信号ＭＳを生成するように適合される。センサ１１、１１’、１１’’は、時間単位ごとに測定信号ＭＳを検出し、生成する。時間単位は、１ミリ秒（ｍｓ）、１００マイクロ秒（１００μｓ）などであり得る。時間単位の逆数は、動的測定分解能である。したがって、センサ１１、１１’、１１’’は、各測定信号ＭＳが大きさ及び時間を有する時間において一連の測定信号ＭＳを生成する。
センサ１１、１１’、１１’’は、圧電センサ、ピエゾ抵抗センサ、歪みゲージなどであってもよい。各センサ１１、１１’、１１’’は、信号ケーブル１４、１４’、１４’’を含む。信号ケーブル１４、１４’、１４’’は、測定信号ＭＳを変換器ユニット１２、１２’、１２’’に送信するように構成される。
好ましくは、センサ１１、１１’、１１’’は圧電センサである。圧電センサは、石英、圧電セラミックスなどの圧電材料を含む。測定変数ＭＧは、引張荷重及び／又は圧縮荷重の形態で圧電材料に作用する。測定変数ＭＧの作用下で、圧電材料は、電荷の形態の測定信号ＭＳを生成する。電荷量は、測定変数ＭＧの数値に比例する。図３、図５、及び図７によると、圧電センサは、ねじ、スリーブなどの予圧手段１６、１６’、１６’’を使用することによって予圧力で機械的に予圧される。この機械的予圧により、圧電材料は引張荷重と圧縮荷重の両方を検出することができる。圧電センサは、最大３５ｋＨｚの高い動的測定分解能を特徴とする。
手順の第４のステップでは、位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’の変換器ユニット１２、１２’、１２’’による測定信号ＭＳの測定データＭＤへの自動変換ＩＶが実行される。
変換器ユニット１２、１２’、１２’’は、測定信号ＭＳをデジタル化して測定データＭＤを取得するように適合される。好ましくは、圧電センサ用の変換器ユニット１２、１２’、１２’’は、電荷増幅器を備える。電荷増幅器は、圧電センサの電荷を増幅して電圧に変換する。変換器ユニット１２、１２’、１２’’は、電圧を測定データＭＤにデジタル化する。測定信号ＭＳの大きさ及びタイミングは、測定データＭＤの大きさ及びタイミングに変換され、デジタル化される。
好ましくは、変換器ユニット１２、１２’、１２’は、変換器ユニット１２、１２’、１２’’が測定信号ＭＳを測定データＭＤに変換及びデジタル化した測定変数ＭＧの単位を示す単位データＥＤを生成するように適合される。例えば、力である測定変数ＭＧは単位ニュートン（Ｎ）を有し、トルク又は曲げモーメントである測定変数ＭＧは単位ニュートンメートル（Ｎｍ）を有し、加速度又は振動である測定変数ＭＧは重力による単位加速度（ｇ）を有する。
好ましくは、変換器ユニット１２、１２’、１２’は、測定ユニット１０、１０’、１０’’のデータメモリから、測定変数ＭＧの作用下で測定信号ＭＳを生成している、センサ１１、１１’、１１’’の較正データＫＤを読み出すように適合される。較正データＫＤは、センサ１１、１１’、１１’’の感度を、センサ１１、１１’、１１’’が測定信号ＭＳを生成した温度の関数として指定する。圧電センサの場合、較正データＫＤはまた、センサ１１、１１’、１１’’が測定信号ＭＳを生成した機械的予圧力の大きさの関数として、センサ１１、１１’、１１’’の感度を指定することができる。
好ましくは、変換器ユニット１２、１２’、１２’は、変換器ユニット１２、１２’、１２’’のシリアル番号データＳＤを測定ユニット１０、１０’、１０’’のデータメモリから読み出すように適合される。シリアル番号データＳＤは、測定信号ＭＳを測定データＭＤに変換してデジタル化する変換器ユニット１２、１２’、１２’’を明確に識別する。
さらに、手順の第５のステップでは、位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’の二次アンテナ１３、１３’、１３’’による測定データＭＤの一次アンテナ２３への自動送信Ｖが実行される。
二次アンテナ１３、１３’、１３’’は、測定データＭＤを一次アンテナ２３に送信するように適合される。好ましくは、二次アンテナ１３、１３’、１３’’は、１３．５６ＭＨｚのキャリア周波数及び最大１．６Ｍビット／ｓの高伝送速度ＳＲで測定データＭＤを一次アンテナ２３に送信する。したがって、センサ１１、１１’、１１’’は、最大３５ｋＨｚの高い動的測定分解能で測定変数ＭＧを測定することができ、二次アンテナ１３、１３’、１３’’は、最大１．６Ｍビット／ｓの伝送速度ＳＲで最大２４ビットの分解能で測定データＭＤを一次アンテナ２３に送信することができる。
好ましくは、二次アンテナ１３、１３’、１３’’は、単位データＥＤ、較正データＫＤ、及びシリアル番号データＳＤを測定データＭＤと共に一次アンテナ２３に送信するように適合される。
好ましくは、評価ユニット２０は、変換器ユニット固有データＤ１２が格納されたデータメモリを備える。変換器ユニット固有データＤ１２は、測定チェーン１の変換器ユニット１２、１２’、１２’’に対して、変換器ユニット１２、１２’、１２’’の時定数、変換器ユニット１２、１２’、１２’’のノイズなどを含む。評価ユニット２０は、測定信号ＭＳを測定データＭＤに変換及びデジタル化したその変換器ユニット１２、１２’、１２’’の変換器ユニット固有データＤ１２を、測定データＭＤと共に送信されたシリアル番号データＳＤに割り当てるように適合される。評価ユニット２０は、割り当てられた変換器ユニット固有データＤ１２をデータメモリから読み出す。
評価ユニット２０は、測定データＭＤを評価するように適合される。例えば、評価ユニット２０は、縦軸が測定データＭＤの大きさを示し、横軸が測定データＭＤの時間を示す時系列で、測定データＭＤのグラフ表示を表示する。評価ユニット２０は、測定データＭＤを評価する際に、単位データＥＤ、較正データＫＤ、及び変換器ユニット固有データＤ１２を考慮する。好ましくは、評価ユニット２０は、単位データＥＤをグラフ表示で示す。好ましくは、評価ユニット２０は、較正データＫＤと変換器ユニット固有データＤ１２とによって測定データＭＤを補正する。例えば、評価ユニット２０は、個々の測定データＭＤの大きさに、温度の関数としてセンサ１１、１１’、１１’’の感度及び／又は機械的予圧力の関数としてセンサ１１、１１’、１１’’の感度を乗算する。例えば、評価ユニット２０は、測定データＭＤを変換器ユニット１２、１２’、１２’’の時定数でフィルタリングし、及び／又は変換器ユニット１２、１２’、１２’’のノイズをエラーバーの形態でグラフ表示で表す。これらの測定はすべて、測定変数ＭＧの測定の精度を高める。
第１の実施形態
図２による第１の実施形態では、測定チェーン１は、旋盤、タレット旋盤などの第１の工作機械３の構成要素である。第１の工作機械３の詳細は図３に示されている。好ましくは、第１の工作機械３は、タレット３０と、タレット３０上に配置された複数の工具ホルダ３１、３１’、３１’’とを備えるタレット旋盤である。工具ホルダ３１、３１’、３１’’は、タレット３０上に交換可能に取り付けられている。好ましくは、工具ホルダ３１、３１’、３１’’は、ねじ、ボルトなどの取り付け手段３２、３２’、３２’’によってタレット３０に取り付けられる。タレット３０、工具ホルダ３１、３１’、３１’’及び取り付け手段３２、３２’、３２’’は、鋼、工具鋼などの機械的に耐性のある材料で作られる。
各工具ホルダ３１、３１’、３１’’は、工具３３、３３’、３３’’を受け入れる。工具３３、３３’、３３’’はまた、鋼、工具鋼などの機械的に耐性のある材料で作られる。好ましくは、工具３３、３３’、３３’’は、ねじ、ピンなどのクランプ手段３４、３４’、３４’’によって工具ホルダ３２、３２’、３２’’にクランプされる。工具３３、３３’、３３’’は、金属、セラミックなどの硬質で中実で強靭な切断材料で作られた切断ブレードを有する。図２は、例えば、３つの工具ホルダ３１、３１’、３１’’及び３つの工具３３、３３’、３３’’を示す。３つの工具ホルダ３１、３１’、３１’’及び３つの工具３３、３３’、３３’’は、第１の工具３２を受け入れる第１の工具ホルダ３１と、第２の工具３２’を受け入れる第２の工具ホルダ３１’と、第３の工具３３’’を受け入れる第３の工具ホルダ３１’’とを備える。
タレット３０は、第１の工作機械３上に移動可能に配置される。第１の工作機械３上で、タレット３０は、湾曲した二重矢印によって図２に示されている長手方向軸Ｚの周りを回転可能である。タレット３０を長手方向軸Ｚの周りで回転することにより、工具３３、３３’、３３’’を、時系列で次々にワークピース２上に位置決めすることができる。ワークピース２は、金属、プラスチック、ガラスなどの任意の材料からなる。ワークピース２は、時系列のいくつかのプロセスステップで工具３３、３３’、３３’’によって加工される。各プロセスステップについて、工具３３、３３’、３３’’のうちの１つがワークピース２上に位置決めされ、ワークピース２は、位置決めされた工具３３、３３’、３３’’によって機械加工される。図２に示すように、第１の工具３３は、例えばワークピース２上に位置決めされる。測定される測定変数ＭＧは、機械加工中に位置決めされた工具３３、３３’、３３’’に作用する。好ましくは、ワークピース２上の工具３３、３３’、３３’’の変化は、５００ｍｓのセットアップ時間内に発生する。
測定ユニット１０、１０’、１０’’は、各工具ホルダ３１、３１’、３１’’に割り当てられる。図２によれば、例えば、３つの工具ホルダ３１、３１’、３１’’及び３つの測定ユニット１０、１０’、１０’’が示されている。３つの測定ユニット１０、１０’、１０’’は、第１の工具ホルダ３１の第１の測定ユニット１０と、第２の工具ホルダ３１’の第２の測定ユニット１０’と、第３の工具ホルダ３１’’の第３の測定ユニット１０’’とを備える。各測定ユニット１０、１０’、１０’’は、センサ１１、１１’、１１’’と、変換器ユニット１２、１２’、１２’’と、二次アンテナ１３、１３’、１３’’とを備える。
図３によれば、各工具ホルダ３１、３１’、３１’’は、凹部３５、３５’、３５’’を備える。工具ホルダ３１、３１’、３１’’に関連付けられた測定ユニット１０、１０’、１０’’のセンサ１１、１１’、１１’’は、凹部３５、３５’、３５’’内に配置される。好ましくは、凹部３５、３５’、３５’’は、工具ホルダ３１、３１’、３１’’の内側に位置し、センサ１１、１１’、１１’’は、凹部３５、３５’、３５’’内に完全に収容される。凹部３５、３５’、３５’’は、汚れ、冷却剤、電磁放射線などの有害な外部条件からセンサ１１、１１’、１１’’を保護する。工具ホルダ３１、３１’、３１’’は、信号ケーブル１４、１４’、１４’’を凹部３５、３５’、３５’’から工具ホルダ３１、３１’、３１’’の外側に案内するフィードスルーを備える。フィードスルーは防水性である。
好ましくは、二次ハウジング１７、１７’、１７’’はタレット３０上に配置される。二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、ねじ、ボルトなどの保持手段１８、１８’、１８’’によってタレット３０上に保持される。二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、センサ１１、１１’、１１’’から空間距離に配置される。好ましくは、二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、センサ１１、１１’、１１’’から１０ｃｍ以下の一定の空間距離に配置される。
タレット３０上で工具ホルダ３１、３１’、３１’’が交換されると、それに関連付けられた測定ユニット１０、１０’、１０’’と共に工具ホルダ３１、３１’、３１’’が交換される。この目的のために、交換される工具ホルダ３１、３１’、３１’’は、その取り付け手段３２、３２’、３２’’を緩めることによってタレット３０から取り外され、信号ケーブル１４、１４’、１４’’によって工具ホルダに接続された二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、その保持手段１８、１８’、１８’’を緩めることによって取り外される。その後、新しい工具ホルダ３１、３１’、３１’’は、その取り付け手段３２、３２’、３２’’によってタレット３０に取り付けられ、信号ケーブル１４、１４’、１４’’によって工具ホルダに接続された二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、その保持手段１８、１８’、１８’’によってタレット３０に取り付けられる。関連付けられた測定ユニット１０、１０’、１０’’と共に工具ホルダ３１、３１’、３１’’を交換することは、迅速かつ容易に達成される。
図２によれば、例えば、第１の測定ユニット１０は測定位置１５に位置決めされ、第１の測定ユニット１０の第１のセンサ１１は、第１の工具３３に作用する測定変数ＭＧを検出する。
センサ１１、１１’、１１’’及び二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、実際にタレット３０上で長手方向軸Ｚの周りを回転可能であるため、第１の工作機械３上に移動可能に配置されるが、一次ハウジング２７は、第１の工作機械３上に固定配置を有する。好ましくは、一次ハウジング２７は、図には示されていないねじ、ボルトなどの締結手段によってタレット３０に取り付けられる。二次ハウジング１７、１７’、１７’’及び一次ハウジング２７は、互いに対して移動可能である。
測定位置１５に位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’の場合、第１の工作機械３は、測定位置１５に位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’の二次ハウジング１７、１７’、１７’’を一次ハウジング２７から伝送距離２５に位置決めするように適合される。好ましくは、測定位置１５に位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’の二次ハウジング１７、１７’、１７’’と一次ハウジング２７との間の伝送距離２５は、電磁交流場ＥＷの範囲に等しい。
第２の実施形態
図４による第２の実施形態では、測定チェーン１は、クランプシステム、ゼロ点クランプシステムなどの第２の工作機械４の一部分である。第２の工作機械４の詳細は図５に示されている。好ましくは、第２の工作機械４は、キャリアユニット４０と複数のクランプユニット４１、４１’、４１’’とを備えるゼロ点クランプシステムである。いずれの場合も、複数のクランプユニット４１、４１’、４１’’のうちの１つは、キャリアユニット４０上に変更可能に取り付けられる。クランプユニット４１、４１’、４１’’は、ゼロ点クランプシステムにおいてゼロ点損失なしに交換することができる。
好ましくは、複数のクランプユニット４１、４１’、４１’’は、ピン、ボルトなどのクランプ手段４２、４２’、４２’’によってキャリアユニット４０のクランプモジュール４６内に固定される。図４によれば、複数のクランプユニット４１、４１’、４１’’の各々は、例えば、キャリアユニット４０の４つのクランプモジュール４６内に固定することができる４つのクランプ手段４２、４２’、４２’’を備える。クランプ手段４２、４２’、４２’’がクランプモジュール４６内に挿入された後、クランプ手段４２、４２’、４２’’は、ばね力などによるポジティブロックによってクランプモジュール４６内の定位置に保持される。アタッチメントの解放は空気圧で発生する。好ましくは、クランプユニット４１、４１’、４１’’は、５００ｍｓのセットアップ時間内に交換することができる。キャリアユニット４０、クランプユニット４１、４１’、４１’’、クランプ手段４２、４２’、４２’’、及びクランプモジュール４６は、鋼、工具鋼などの機械的に耐性のある材料で作られている。
複数のクランプユニット４１、４１’、４１’’の各々は、ワークピース２、２’、２’’を収容する。ワークピース２、２’、２’’は、金属、プラスチック、ガラスなどの任意の材料で作られる。好ましくは、ワークピース２、２’、２’’は、万力、クランプなどのクランプ手段４４、４４’、４４’’によってクランプユニット４１、４１’、４１’’内にクランプされる。図４によれば、例えば、３つのクランプユニット４１、４１’、４１’’及び３つのワークピース２、２’、２’’が示されている。３つのクランプユニット４１、４１’、４１’’及び３つのワークピース２、２’、２’’は、第１のワークピース２を収容する第１のクランプユニット４１と、第２のワークピース２’を収容する第２のクランプユニット４１’と、第３のワークピース２’’を収容する第３のクランプユニット４１’’とを備える。
したがって、複数のワークピース２、２’、２’’が存在する。第２の工作機械４は、プロセスステップにおいて工具４３によって複数のワークピース２、２’、２’’の各々を機械加工するように適合されている。この目的のために、クランプユニット４１、４１’、４１’’内に収容されたワークピース２、２’、２’’は、時系列で第２の工作機械４の工具４３上に位置決めされ、位置決めされた各ワークピース２、２’、２’’は、工具４３によって機械加工される。図５によれば、工具４３は、金属、セラミックなどの硬質で中実で強靭な切断材料で作られた切断ブレードを備える。機械加工中、検出される測定変数ＭＧは、位置決めされたワークピース２、２’、２’’に作用する。
測定ユニット１０、１０’、１０’’は、複数のクランプユニット４１、４１’、４１’’の各々に配置される。図４によれば、例えば、３つのクランプユニット４１、４１’、４１’’及び３つの測定ユニット１０、１０’、１０’’が示されている。３つの測定ユニット１０、１０’、１０’’は、第１のクランプユニット４１に関連付けられた第１の測定ユニット１０と、第２のクランプユニット４１’に関連付けられた第２の測定ユニット１０’と、第３のクランプユニット４１’’に関連付けられた第３の測定ユニット１０’’とを備える。
図５によれば、測定ユニット１０、１０’、１０’’は、測定位置１５に位置決めされ、測定ユニット１０、１０’、１０’’のセンサ１１、１１’、１１’’は、ワークピース２、２’、２’’に作用する測定変数ＭＧを検出する。
好ましくは、測定ユニット１０、１０’、１０’’は、ワークピース２、２’、２’’と共にクランプ手段４４、４４’、４４’’内にクランプされる。センサ１１、１１’、１１’’は、ワークピース２、２’、２’’に空間的に密に近接した凹部４５、４５’、４５’’内にクランプされる。図５によれば、センサ１１、１１’、１１’’は、ワークピース２、２’、２’’と直接機械的に接触してクランプされる。
好ましくは、二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、クランプユニット４１、４１’、４１’’上に配置される。好ましくは、二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、特定の領域においてクランプユニット４１、４１’、４１’’のハウジングと同一である。二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、センサ１１、１１’、１１’’から空間距離に配置される。好ましくは、二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、センサ１１、１１’、１１’’から１０ｃｍ以下の一定の空間距離に配置される。
クランプユニット４１、４１’、４１’’内に保持されたワークピース２、２’、２’’を交換するために、クランプ手段４４、４４’、４４’’を交換されるワークピース２、２’、２’から取り外して、新しいワークピース２、２’、２’’と再接続することができる。好ましくは、センサ１１、１１’、１１’’は、変更中に凹部４５、４５’、４５’’内に残される。ワークピース２、２’、２’’のみが交換される。ワークピース２、２’、２’’及びセンサ１１、１１’、１１’’のクランプの解放及び再確立は簡単で迅速である。したがって、変換器ユニット１２、１２’、１２’’及び二次アンテナ１３、１３’、１３’’を有するセンサ１１、１１’、１１’’及び二次ハウジング１７、１７’、１７’’がクランプユニット４１、４１’、４１’’上に残っている間に、ワークピース２、２’、２’’を交換することができる。
センサ１１、１１’、１１’’及び二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、実際にはクランプユニット４１、４１’、４１’’によってキャリアユニット４０に変更可能に取り付けられているので、可動式に第２の工作機械４に配置されているが、一次ハウジング２７は、固定式に第２の工作機械４に配置されている。好ましくは、一次ハウジング２７は、特定の領域においてキャリアユニット４０のハウジングと同一である。二次ハウジング１７、１７’、１７’’及び一次ハウジング２７は、互いに対して移動可能である。
測定位置１５に位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’の場合、第２の工作機械４は、測定位置１５に位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’の二次ハウジング１７、１７’、１７’’を一次ハウジング２７から伝送距離２５に位置決めするように適合される。好ましくは、伝送距離２５は１０ｍｍ以下である。好ましくは、測定位置１５に位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’の二次ハウジング１７、１７’、１７’’と一次ハウジング２７との間の伝送距離２５は、電磁交流場ＥＷの範囲に等しい。
第３の実施形態
図６による第３の実施形態では、測定チェーン１は、産業用ロボット、交換可能なヘッドを有する産業用ロボットなどの第３の工作機械５の構成要素である。第３の工作機械５の詳細は図７に示されている。好ましくは、第３の工作機械５は、マニピュレータ５０と、複数の交換可能なヘッド５１、５１’、５１’’とを備える産業用ロボットである。複数の交換可能なヘッド５１、５１’、５１’’の各々は、マニピュレータ５０に交換可能に取り付けられる。好ましくは、交換可能なヘッド５１、５１’、５１’’は、コネクタ、媒体結合などの結合手段５２、５２’、５２’’によってマニピュレータ５０に取り付けられる。好ましくは、マニピュレータ５０上の交換可能なヘッド５１、５１’、５１’’は、５００ｍｓのセットアップ時間内に交換することができる。マニピュレータ５０、交換可能なヘッド５１、５１’、５１’’及び結合手段５２、５２’、５２’’は、鋼、工具鋼などの機械的に耐性のある材料で作られている。
複数の交換可能なヘッド５１、５１’、５１’’の各々は、工具５３、５３’、５３’’を収容する。図６を参照すると、例えば、３つの工具５３、５３’、５３’’を有する３つの交換可能なヘッド５１、５１’、５１’’が示されている。３つの交換可能なヘッド５１、５１’、５１’’及び３つの工具５３、５３’、５３’’は、第１の工具５３を収容する第１の交換可能なヘッド５１と、第２の工具５３’を収容する第２の交換可能なヘッド５１’と、第３の工具５３’’を収容する第３の交換可能なヘッド５１’’とを含む。
第１の工具５３は、その間に把持力を及ぼすことができる２つの把持アーム５３．１、５３．２を備える平行グリッパとして具現化される。把持力は測定変数ＭＧである。
第２の工具５３’は、その間に磁気吸引力を及ぼすことができる２つの磁石５３．１’、５３．２’を備える磁気グリッパとして具現化される。磁気吸引力は、測定変数ＭＧである。
第３の工具５３’’’は、真空を生成することができる真空ポンプ５３．１’’’及び真空の結果として吸引力を及ぼすことができる吸引装置５３．２’’’を備える吸引グリッパとして具現化される。吸引力は、測定変数ＭＧである。
第３の工作機械５は、プロセスステップにおいてワークピース２を取り扱うように適合される。ハンドリングは、任意のタイプのハンドリングであってもよく、保持、搬送、処理などであってもよい。図６及び図７による例では、第１の工具５３は、把持アーム５３．１、５３．２によって卵形のワークピース２を把持する。この目的のために、第１の工具５３は、把持アーム５３．１、５３．２間に作用する把持力をワークピース２に及ぼす。この把持力により、ワークピース２が第１の工具５３により保持され、取り扱い可能となる。
測定ユニット１０、１０’、１０’’は、複数の交換可能なヘッド５１、５１’、５１’’の各々に配置されている。図６によれば、例えば、３つの交換可能なヘッド５１、５１’、５１’’及び３つの測定ユニット１０、１０’、１０’’が示されている。３つの測定ユニット１０、１０’、１０’’は、第１の交換可能なヘッド５１に関連付けられた第１の測定ユニット１０と、第２の交換可能なヘッド５１’’に関連付けられた第２の測定ユニット１０’と、第３の交換可能なヘッド５１’’に関連付けられた第３の測定ユニット１０’’とを備える。
したがって、図６及び図７によれば、第１の測定ユニット１０は測定位置１５に位置決めされ、第１の測定ユニット１０の第１のセンサ１１は、第１の工具５３に作用する把持力を測定変数ＭＧとして検出する。
図７によれば、第１の交換可能なヘッド５１は凹部３５を備える。第１の交換可能なヘッド５１に関連付けられた第１の測定ユニット１０の第１のセンサ１１は、凹部３５内に配置されている。好ましくは、凹部３５は第１の交換可能なヘッド５１の内側に位置し、第１のセンサ１１は凹部３５内に完全に収容される。凹部３５は、汚れ、冷却剤、電磁放射線などの有害な外部条件から第１のセンサ１１を保護する。第１の交換可能なヘッド５１は、信号ケーブル１４を凹部３５から交換可能なヘッド５１の外側に案内するフィードスルーを備える。フィードスルーは防水性である。
好ましくは、第１の二次ハウジング１７は、第１の交換可能なヘッド５１上に配置される。第１の二次ハウジング１７は、図示しないねじ、ボルトなどの締結手段によって第１の交換可能なヘッド５１に締結される。第１の二次ハウジング１７は、第１のセンサ１１から空間距離に配置される。好ましくは、第１の二次ハウジング１７は、第１のセンサ１１から１０ｃｍ以下の一定の空間距離に配置される。
センサ１１、１１’、１１’’及び二次ハウジング１７、１７’、１７’’は、実際には工具ヘッド５１、５１’、５１’’によってマニピュレータ５０に交換可能に固定されているため、第３の工作機械５上に移動可能に配置されているが、一次ハウジング２７は、第３の工作機械５に固定式に配置されている。好ましくは、一次ハウジング２７は、図示されていないねじ、ボルトなどの保持手段によってマニピュレータ５０に保持される。二次ハウジング１７、１７’、１７’’及び一次ハウジング２７は、互いに対して移動可能である。
測定位置１５に配置された測定ユニット１０、１０’、１０’’の場合、第３の工作機械５は、測定位置１５に位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’の二次ハウジング１７、１７’、１７’’を一次ハウジング２７から伝送距離２５に位置決めするように適合される。好ましくは、伝送距離２５は１０ｍｍ以下である。好ましくは、測定位置１５に位置決めされた測定ユニット１０、１０’、１０’’の二次ハウジング１７、１７’、１７’’と一次ハウジング２７との間の伝送距離２５は、電磁交流場ＥＷの範囲に等しい。
１ 測定チェーン
２、２’、２’’ ワークピース
３ 第１の工作機械
４ 第２の工作機械
５ 第３の工作機械
１０、１０’、１０’’ 測定ユニット
１１、１１’、１１’’ センサ
１２、１２’、１２’’ 変換器ユニット
１３、１３’、１３’’ 二次アンテナ
１４、１４’、１４’’ 測定信号ケーブル
１５ 測定位置
１６、１６’、１６’’ 予圧手段
１７、１７’、１７’’ 二次ハウジング
１８、１８’、１８’’ 保持手段
１９、１９’、１９’’ 一次内部空間
２０ 評価ユニット
２３ 一次アンテナ
２４ 測定データ線
２５ 伝送距離
２７ 一次ハウジング
２９ 一次内部空間
３０ タレット
３１、３１’、３１’’ 工具ホルダ
３２、３２’、３２’’ 取り付け手段
３３、３３’、３３’’ 工具
３４、３４’、３４’’ クランプ手段
３５、３５’、３５’’ 凹部
４０ キャリアユニット
４１、４１’、４１’’ クランプユニット
４２、４２’、４２’’ クランプ手段
４３ 工具
４４、４４’、４４’’ クランプ手段
４５、４５’、４５’’ 凹部
４６ クランプモジュール
５０ マニピュレータ
５１、５１’、５１’’ 交換可能なヘッド
５２、５２’、５２’’ 結合手段
５３、５３’、５３’’ 工具
５３．１、５３．２ 把持アーム
５３．１’、５３．２’ 磁石
５３．１’’ 真空ポンプ
５３．２’’ 吸引装置
Ｉ 位置決め
ＩＩ 自動結合
ＩＩＩ 自動生成
ＩＶ 自動変換
Ｖ 自動送信
ＢＴ 動作準備時間
Ｄ１２ 変換器ユニット固有データ
ＥＤ 単位データ
ＥＷ 電磁交流場
ＩＤ 識別番号
ＫＤ 較正データ
ＭＧ 測定変数
ＭＤ 測定データ
ＭＳ 測定信号
ＳＤ シリアル番号データ
ＳＲ 伝送速度
Ｚ 長手方向軸

Claims (16)

  1. 工作機械（３、４、５）によって実行される製造プロセスのプロセスステップにおいて測定変数（ＭＧ）を測定するための手順であって、この手順が、複数の測定ユニット（１０、１０’、１０’’）及び評価ユニット（２０）を備える測定チェーン（１）を使用し、前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の各々が、センサ（１１、１１’、１１’’）と、変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）と、二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）とを備え、前記評価ユニット（２０）が、一次アンテナ（２３）を備え、
    この工作機械（３）が、時系列順に複数のプロセスステップにおいて複数の工具（３３、３３’、３３’’）によってワークピース（２）を機械加工するように適合され、その目的のために、工具（３３、３３’、３３’’）は、測定ユニット（１０、１０’、１０’’）が各工具（３３、３３’、３３’’）に関連付けられている前記ワークピース（２）上に各プロセスステップにおいて位置決めされるか、
    又は、この工作機械（４）が、プロセスステップにおいて時系列順に工具（４３）によって複数のワークピース（２、２’、２’’）を機械加工するように適合され、その目的のために、各ワークピース（２、２’、２’’）は、測定ユニット（１０、１０’、１０’’）が各ワークピース（２、２’、２’’）に関連付けられている前記工具（４３）上に時系列順に位置決めされるか、
    又は、この工作機械（５）が、プロセスステップにおいて複数の工具（５３、５３’、５３’’）のうちの１つによってワークピース（２）を取り扱うように適合され、その目的のために、前記工具（５３、５３’、５３’’）のうちの１つが、測定ユニット（１０、１０’、１０’’）が各工具（５３、５３’、５３’’）に関連付けられているワークピース（２）上に位置決めされ、
    前記手順が、
    （Ｉ）前記ワークピース（２）上に工具（３３、３３’、３３’’、５３、５３’、５３’’）を、又は前記工具（４３）上にワークピース（２、２’、２’’）を位置決めするステップであって、前記位置決めされた工具（３３、３３’、３３’’、５３、５３’、５３’’）又は前記位置決めされたワークピース（２、２’、２’’）に関連付けられた前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）が、前記測定変数（ＭＧ）を測定するため測定位置（１５）に位置決めされる、位置決めするステップと、
    （ＩＩ）前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）と前記一次アンテナ（２３）との間に伝送接続を確立することによって、前記位置決めされた測定ユニット（１０、１０’、１０’’）を前記評価ユニット（２０）と自動的に結合するステップと、
    （ＩＩＩ）前記位置決めされた測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記センサ（１１、１１’、１１’’）によって前記測定変数（ＭＧ）の作用下で測定信号（ＭＳ）を自動的に生成するステップと、
    （ＩＶ）前記位置決めされた測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）によって前記測定信号（ＭＳ）を測定データ（ＭＤ）に自動的に変換するステップと、
    （Ｖ）前記位置決めされた測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）によって前記測定データ（ＭＤ）を前記一次アンテナ（２３）に自動的に送信するステップと、
    によってプロセスステップにおいて実行されることを特徴とする、
    測定変数（ＭＧ）を測定するための手順。
  2. 前記測定位置（１５）に位置決めされた前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の各々を、前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）と前記一次アンテナ（２３、２３’、２３’’）との間の伝送接続を確立するために前記評価ユニット（２０）と結合することができることを特徴とする、請求項１に記載の手順を実行するための工作機械（３、４、５）。
  3. 前記一次アンテナ（２３）が電磁交流場（ＥＷ）を生成して、前記電磁交流場（ＥＷ）を伝送し、前記電磁交流場（ＥＷ）の範囲が、前記測定位置（１５）に完全に位置決めされるこれらの測定ユニット（１０、１０’、１０’’）のみが前記電磁交流場（ＥＷ）を受信することができるように制限されることを特徴とする、請求項２に記載の工作機械（３、４、５）。
  4. 前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）が前記電磁交流場（ＥＷ）を受信するとすぐに、及び受信する限り、前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）に電気エネルギーが供給され、前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）に、１００ｍｓの動作準備時間（ＢＴ）内に、好ましくは２０ｍｓの動作準備時間（ＢＴ）内に前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）を動作させるのに十分な電気エネルギーが供給されることを特徴とする、請求項３に記載の工作機械（３、４、５）。
  5. 前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）が、前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）が動作の準備ができているとき、前記一次アンテナ（２３）への前記伝送接続を確立し、前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）が、前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）を明確に識別する識別番号（ＩＤ）を前記一次アンテナ（２３）に送信し、前記一次アンテナ（２３）が識別番号（ＩＤ）を受信し、それを前記評価ユニット（２０）へ転送し、前記評価ユニット（２０）が、前記送受信された識別番号（ＩＤ）に基づいて前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）を識別することを特徴とする、請求項４に記載の工作機械（３、４、５）。
  6. 前記工作機械（３）が複数の工具ホルダ（３１、３１’、３１’’）を備え、各工具ホルダ（３１、３１’、３１’’）が工具（３３、３３’、３３’’）を収容し、測定ユニット（１０、１０’、１０’’）は各工具ホルダ（３１、３１’、３１’’）に関連付けられており、前記工具ホルダ（３１、３１’、３１’’）に関連付けられた前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）のセンサ（１１、１１’、１１’’）は、各工具ホルダ（３１、３１’、３１’’）に配置され、前記測定位置（１５）に位置決めされた測定ユニット（１０、１０’、１０’’）について、前記測定位置（１５）に位置決めされた前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記センサ（１０、１０’、１０’’）が、プロセスステップの間に前記工具（３３、３３’、３３’’）に作用する前記測定変数（ＭＧ）を測定し、前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）及び前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）が、前記センサ（１１、１１’、１１’’）から空間距離に配置されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の工作機械（３）。
  7. 前記工作機械（３）が、長手方向軸（Ｚ）の周りを回転可能なタレット（３０）を備えるタレット旋盤であり、前記工具ホルダ（３１、３１’、３１’’）が、前記タレット（３０）上に配置され、前記回転軸（Ｚ）の周りを前記タレット（３０）と共に回転することができ、前記回転軸（Ｚ）の周りを前記タレット（３０）を回転させることにより、前記工具（３３、３３’、３３’’）を前記ワークピース（２）上に次々に時間内に位置決めすることができることを特徴とする、請求項６に記載の工作機械（３）。
  8. 前記工作機械（４）が複数のクランプユニット（４１、４１’、４１’’）を備え、各クランプユニット（４１、４１’、４１’’）がワークピース（２、２’、２’’）を収容し、測定ユニット（１０、１０’、１０’’）は各クランプユニット（４１、４１’、４１’’）に関連付けられており、前記クランプユニット（４１、４１’、４１’’）に関連付けられた前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）のセンサ（１１、１１’、１１’’）は、各クランプユニット（４１、４１’、４１’’）に配置され、前記測定位置（１５）に位置決めされた測定ユニット（１０、１０’、１０’’）について、前記測定位置（１５）に位置決めされた前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記センサ（１０、１０’、１０’’）が、プロセスステップ中に前記ワークピース（２、２’、２’’）に作用する前記測定変数（ＭＧ）を測定し、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）及び前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）が、前記センサ（１１、１１’、１１’’）から空間距離に配置されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の工作機械（４）。
  9. 前記工作機械（４）が、キャリアユニット（４０）を備えるゼロ点クランプシステムであり、前記複数のクランプユニット（４１、４１’、４１’’）の各々が、前記キャリアユニット（４０）に交換可能に取り付けられる、請求項８に記載の工作機械（４）。
  10. 前記工作機械（５）が、複数の交換可能なヘッド（５１、５１’、５１’’）を備え、各交換可能なヘッド（５１、５１’、５１’’）が工具（５３、５３’、５３’’）を収容し、測定ユニット（１０、１０’、１０’’）は各交換可能なヘッド（５１、５１’、５１’’）に関連付けられており、前記交換可能なヘッド（５１、５１’、５１’’）に関連付けられた前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）のセンサ（１１、１１’、１１’’）は、各交換可能なヘッド（５１、５１’、５１’’）に配置され、前記測定位置（１５）に位置決めされた測定ユニット（１０、１０’、１０’’）について、前記測定位置（１５）に位置決めされた前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記センサ（１０、１０’、１０’’）が、プロセスステップの間に前記工具（５３、５３’、５３’’）に作用する前記測定変数（ＭＧ）を測定し、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）及び前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）が、前記センサ（１１、１１’、１１’’）から空間距離に配置されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の工作機械（５）。
  11. 前記工作機械（５）が、マニピュレータ（５０）を備える産業用ロボットであり、前記複数の交換可能なヘッド（５１、５１’、５１’’）の各々が、前記マニピュレータ（５０）に交換可能に取り付けられることを特徴とする、請求項１０に記載の工作機械（５）。
  12. 前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）及び前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）が、前記工作機械（３、４、５）の二次ハウジング（１７、１７’、１７’’）内に配置され、前記一次アンテナ（２３）が前記工作機械（３、４、５）の一次ハウジング（２７）内に配置され、前記二次ハウジング（１７、１７’、１７’’）及び前記一次ハウジング（２７）が、互いに対して移動可能であることを特徴とする、請求項６、８又は１０のいずれか一項に記載の工作機械（３、４、５）。
  13. 前記測定位置（１５）に位置決めされた測定ユニット（１０、１０’、１０’’）について、前記測定位置（１５）に位置決めされた前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記二次ハウジング（１７、１７’、１７’’）が前記一次ハウジング（２７）から伝送距離（２５）に位置決めされることを特徴とする、請求項１２に記載の工作機械（３、４、５）。
  14. 前記一次アンテナ（２３）が電磁交流場（ＥＷ）を生成し、前記測定位置（１５）に位置決めされた前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記二次ハウジング（１７、１７’、１７’’）と前記一次ハウジング（２７）との間の前記伝送距離（２５）が、前記電磁交流場（ＥＷ）の前記範囲に等しいことを特徴とする、請求項１３に記載の工作機械（３、４、５）。
  15. 前記センサ（１１、１１’、１１’’）が、圧電材料を含む圧電センサであり、前記測定変数（ＭＧ）が前記圧電材料に引張荷重及び／又は圧縮荷重の形態で作用し、前記測定変数（ＭＧ）の作用下で、前記圧電材料が電荷の形態で測定信号（ＭＳ）を生成し、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）が、前記圧電センサの前記電荷を増幅して電圧に変換する電荷増幅器を備え、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）が、前記電圧を測定データ（ＭＤ）にデジタル化し、前記圧電センサが、最大３５ｋＨｚの高い動的測定分解能で前記測定変数（ＭＧ）を測定し、前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）が、最大４２４ｋビット／ｓの伝送速度（ＳＲ）で前記測定データ（ＭＤ）を前記一次アンテナ（２３）に送信することを特徴とする、請求項６から１４のいずれか一項に記載の工作機械（３、４、５）。
  16. 前記センサ（１１、１１’、１１’’）が、圧電材料を含む圧電センサであり、前記測定変数（ＭＧ）が前記圧電材料に引張荷重及び／又は圧縮荷重の形態で作用し、前記測定変数（ＭＧ）の作用下で、前記圧電材料が電荷の形態で測定信号（ＭＳ）を生成し、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）が、前記圧電センサの前記電荷を増幅して電圧に変換する電荷増幅器を備え、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）が、前記電圧を測定データ（ＭＤ）にデジタル化し、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）が、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）が、測定信号（ＭＳ）を測定データ（ＭＤ）に変換してデジタル化した前記測定変数（ＭＧ）の単位を示す単位データ（ＥＤ）を生成し、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）が、前記センサ（１１、１１’、１１’’）の較正データを前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）のメモリユニットから読み出し、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）が、前記変換器ユニット（１２、１２’、１２’’）のシリアル番号データ（ＳＤ）を前記測定ユニット（１０、１０’、１０’’）の前記データメモリから読み出し、前記二次アンテナ（１３、１３’、１３’’）が前記単位データ（ＥＤ）、前記較正データ（ＫＤ）及び前記シリアル番号データ（ＳＤ）を前記測定データ（ＭＤ）と一緒に前記一次アンテナ（２３）に送信することを特徴とする、請求項６から１４のいずれか一項に記載の工作機械（３、４、５）。
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