DE102020127059A1

DE102020127059A1 - tool unit

Info

Publication number: DE102020127059A1
Application number: DE102020127059.3A
Authority: DE
Inventors: Harald Fiedler; Michael Moser; Felix Ritter
Original assignee: HEIMATEC GmbH
Current assignee: HEIMATEC GmbH
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2022-04-14

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen auf dem technischen Gebiet der Werkzeugeinheiten (1). Hierzu wird unter anderem eine Werkzeugeinheit (1) vorgeschlagen, die eine Platine (2) aufweist, an die zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Modul (5, 11, 37) über zumindest einen Steckkontakt (3), der vorzugsweise an oder auf der Platine (2) ausgebildet ist, angeschlossen ist.The invention deals with improvements in the technical field of tool units (1). For this purpose, a tool unit (1) is proposed, among other things, which has a circuit board (2) to which at least one electrical and/or electronic module (5, 11, 37) can be connected via at least one plug-in contact (3), which is preferably on or on the Circuit board (2) is formed, is connected.

Description

Die Erfindung betrifft Werkzeugeinheiten, insbesondere angetriebene Werkzeugeinheiten, zur Aufnahme zumindest eines Bearbeitungswerkzeugs in einer Antriebseinheit einer Werkzeugmaschine, insbesondere in einem Werkzeugrevolver.The invention relates to tool units, in particular driven tool units, for accommodating at least one machining tool in a drive unit of a machine tool, in particular in a tool turret.

Derartige Werkzeugeinheiten sind aus der Praxis in unterschiedlichsten Ausführungsformen vorbekannt.Such tool units are previously known from practice in a wide variety of embodiments.

Aufgabe der Erfindung ist es, Werkzeugeinheiten der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine einfache Handhabung aufweisen.The object of the invention is to provide tool units of the type mentioned at the outset that are easy to handle.

Zur Lösung der Aufgabe wird zunächst eine Werkzeugeinheit der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die die Mittel und Merkmale des ersten, unabhängigen, auf eine derartige Werkzeugeinheit gerichteten Anspruchs aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird bei einer Werkzeugeinheit der eingangs genannten Art insbesondere vorgeschlagen, dass die Werkzeugeinheit eine Platine und zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Modul aufweist, das über zumindest einen Steckkontakt an die Platine angeschlossen ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der zumindest eine Steckkontakt an der Platine angeordnet oder ausgebildet ist.In order to solve the problem, a tool unit of the type mentioned at the outset is first proposed, which has the means and features of the first, independent claim directed to such a tool unit. In order to achieve the object, it is proposed in a tool unit of the type mentioned in particular that the tool unit has a circuit board and at least one electrical and/or electronic module which is connected to the circuit board via at least one plug contact. It is particularly advantageous if the at least one plug contact is arranged or formed on the circuit board.

Im Bereich der Werkzeugeinheiten war es bisher üblich, elektrische und/oder elektronische Module der Werkzeugeinheiten mittels Lötverbindungen an eine Platine, insbesondere an eine Steuerplatine, der Werkzeugeinheit anzuschließen.In the field of tool units, it has hitherto been customary to connect electrical and/or electronic modules of the tool units to a circuit board, in particular to a control circuit board, of the tool unit by means of soldered connections.

Die Verbindung der elektronischen Module mit den Platinen der Werkzeugeinheiten mithilfe von Lötverbindungen ist jedoch vergleichsweise aufwendig. Ferner behindert der Anschluss von elektrischen/elektronischen Modulen der Werkzeugeinheiten mittels bisher üblicher Lötverbindungen den einfachen Austausch der Module.However, the connection of the electronic modules to the circuit boards of the tool units using soldered connections is comparatively complex. Furthermore, the connection of electrical/electronic modules of the tool units by means of soldered connections that have been customary up to now hinders the simple replacement of the modules.

Abhilfe schafft hier die erfindungsgemäß vorgeschlagene Steckverbindung zum Anschluss des zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Moduls der Werkzeugeinheit an die Platine.The plug-in connection proposed according to the invention for connecting the at least one electrical and/or electronic module of the tool unit to the circuit board provides a remedy here.

Die Platine der Werkzeugeinheit, die den zumindest einen Steckkontakt aufweist, kann eine Steuerplatine der Werkzeugeinheit sein.The board of the tool unit, which has the at least one plug contact, can be a control board of the tool unit.

Ein Modul, das über zumindest einen Steckkontakt der Platine an die Platine angeschlossen ist, kann beispielsweise ein Sensormodul der Werkzeugeinheit mit mindestens einem Sensor sein. Das Sensormodul kann als mindestens einen Sensor beispielsweise mindestens einen Drehzahlsensor, mindestens einen Temperatursensor, mindestens einen Vibrationssensor oder gegebenenfalls auch andere Sensoren aufweisen.A module that is connected to the circuit board via at least one plug contact of the circuit board can be, for example, a sensor module of the tool unit with at least one sensor. As at least one sensor, the sensor module can have, for example, at least one rotational speed sensor, at least one temperature sensor, at least one vibration sensor or possibly also other sensors.

Ferner ist es möglich, dass zumindest ein Modul, das über zumindest einen Steckkontakt an die Platine angeschlossen ist, ein Stromversorgungsmodul ist. Das Stromversorgungsmodul kann mindestens eine Stromquelle aufweisen. Als Stromquelle kann beispielsweise eine Batterie, ein Akkumulator und/oder eine Energy-Harvesting-Vorrichtung, insbesondere eine Spule der Energy-Harvesting-Vorrichtung, dienen.It is also possible for at least one module, which is connected to the circuit board via at least one plug contact, to be a power supply module. The power supply module can have at least one power source. For example, a battery, an accumulator and/or an energy harvesting device, in particular a coil of the energy harvesting device, can serve as the current source.

Auf diese Weise können die Steuerplatine und an diese angeschlossene Module und/oder Funktionseinheiten, wie beispielsweise Aktuatoren, der Werkzeugeinheit über die Stromquelle mit Energie versorgt werden.In this way, the control circuit board and modules and/or functional units connected to it, such as actuators, of the tool unit can be supplied with energy via the power source.

Bei einer Ausführungsform der Werkzeugeinheit ist vorgesehen, dass diese ein vorzugsweise verschließbares, Aufnahmefach für eine, beispielsweise die bereits zuvor erwähnte Stromquelle aufweist. Die Stromquelle kann beispielsweise der bereits zuvor erwähnte Akkumulator und/oder eine Batterie sein.In one embodiment of the tool unit, it is provided that it has a preferably closable compartment for a power source, for example the power source already mentioned. The power source can be, for example, the accumulator already mentioned and/or a battery.

Das Aufnahmefach kann bei einer Ausführungsform der Werkzeugeinheit beispielsweise durch ein Modul, beispielsweise durch das bereits zuvor erwähnte Sensormodul, der Werkzeugeinheit verdeckt sein, wenn dieses in Gebrauchsstellung an einem Träger und/oder einem Gehäuse der Werkzeugeinheit angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Aufnahmefach für die Stromquelle gut geschützt unterhalb und/oder durch das Modul der Werkzeugeinheit verdeckt angeordnet sein.In one embodiment of the tool unit, the receiving compartment can be covered, for example, by a module, for example by the sensor module already mentioned, of the tool unit when this is arranged on a carrier and/or a housing of the tool unit in the position of use. In this way, the receiving compartment for the power source can be arranged well protected below and/or covered by the module of the tool unit.

Die Werkzeugeinheit kann eine Energy-Harvesting-Vorrichtung aufweisen, die eine Spule umfasst, wobei die Spule in einem Gehäuse der Werkzeugeinheit angeordnet ist und in Wechselwirkung mit zumindest einem Magneten an einer angetriebenen Welle der Werkzeugeinheit dazu eingerichtet ist, aus einer Bewegung der Welle Strom zu erzeugen und einen Stromverbraucher, insbesondere ein Modul, beispielsweise das bereits zu vorerwähnte Sensormodul, der Werkzeugeinheit mit Strom zu versorgen.The tool unit can have an energy harvesting device that includes a coil, the coil being arranged in a housing of the tool unit and being set up in interaction with at least one magnet on a driven shaft of the tool unit to generate current from a movement of the shaft generate and supply power to a power consumer, in particular a module, for example the sensor module already mentioned above, of the tool unit.

Zur Lösung der Aufgabe wird auch eine Werkzeugeinheit der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die die Mittel und Merkmale des zweiten unabhängigen, auf eine derartige Werkzeugeinheit gerichteten Anspruchs aufweist. Zur Lösung der Aufgabe ist somit insbesondere vorgesehen, dass die Werkzeugeinheit eine Energy-Harvesting-Vorrichtung aufweist, die eine Spule umfasst, wobei die Spule in einem Gehäuse der Werkzeugeinheit angeordnet ist und in Wechselwirkung mit zumindest einem Magneten an einer angetriebenen Welle der Werkzeugeinheit dazu eingerichtet ist, aus einer Bewegung der Welle Strom zu erzeugen und einen Stromverbraucher, insbesondere ein Modul, beispielsweise das bereits zu vorerwähnte Sensormodul, der Werkzeugeinheit mit Strom zu versorgen. Bei dieser Ausführungsform der Werkzeugeinheit ist weiter vorgesehen, dass die Werkzeugeinheit eine Auswerteeinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, aus einem mit der Energy-Harvesting-Vorrichtung erzeugten Strom eine Drehzahl der Welle zu bestimmen. Dabei kann die Auswerteeinheit insbesondere dazu eingerichtet sein, die Bestimmung der Drehzahl der Welle der Werkzeugeinheit anhand eines Flankenverlaufs in einem Spannungs-Zeit-Diagramm bei der Stromerzeugung und/oder unter Berücksichtigung der Anzahl der Magnete der Welle der Werkzeugeinheit vorzunehmen.To solve the problem, a tool unit of the type mentioned is also proposed, which has the means and features of the second independent claim directed to such a tool unit. In order to achieve the object, it is therefore provided in particular that the tool unit has an energy harvesting device which comprises a coil, the coil being arranged in a housing of the tool unit and interacting with at least a magnet on a driven shaft of the tool unit is set up to generate power from a movement of the shaft and to supply power to a power consumer, in particular a module, for example the sensor module already mentioned above, of the tool unit. In this embodiment of the tool unit, it is further provided that the tool unit has an evaluation unit that is set up to determine a speed of the shaft from a current generated with the energy harvesting device. The evaluation unit can be set up in particular to determine the speed of the shaft of the tool unit using an edge profile in a voltage-time diagram during power generation and/or taking into account the number of magnets on the shaft of the tool unit.

Um die Ausbeute der Energy-Harvesting-Vorrichtung zu maximieren, kann es vorteilhaft sein, wenn die Spule einen Ferritkern umfasst. Der Ferritkern erlaubt es, Magnetfeldlinien zu bündeln und begünstigt einen hohen Wirkungsgrad der Energy-Harvesting-Vorrichtung.In order to maximize the yield of the energy harvesting device, it can be advantageous if the coil includes a ferrite core. The ferrite core allows magnetic field lines to be bundled and promotes high efficiency of the energy harvesting device.

Ferner kann vorgesehen sein, dass an der Welle der Werkzeugeinheit zumindest ein oder zumindest zwei, vorzugsweise mehrere, zum Beispiel sechs Magnete angeordnet sind. Vorteilhaft ist es, wenn die Magnete gleichmäßig um eine Rotationsachse der Welle verteilt angeordnet sind. Bevorzugt ist der zumindest eine Magnet der Werkzeugeinheit ein Permanentmagnet.Furthermore, it can be provided that at least one or at least two, preferably several, for example six, magnets are arranged on the shaft of the tool unit. It is advantageous if the magnets are distributed uniformly around an axis of rotation of the shaft. The at least one magnet of the tool unit is preferably a permanent magnet.

Zur Lösung der Aufgabe wird zudem eine Werkzeugeinheit der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die die Mittel und Merkmale des dritten unabhängigen, auf eine derartige Werkzeugeinheit gerichteten Anspruchs aufweist. Die Werkzeugeinheit ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeinheit eine Energy-Harvesting-Vorrichtung umfasst, deren Spule in einem Dichtelement innerhalb eines Gehäuses der Werkzeugeinheit angeordnet ist.To solve the problem, a tool unit of the type mentioned is also proposed, which has the means and features of the third independent claim directed to such a tool unit. The tool unit is accordingly characterized in that the tool unit comprises an energy harvesting device, the coil of which is arranged in a sealing element within a housing of the tool unit.

Durch das Dichtelement kann die Spule zuverlässig vor äußeren Einflüssen, beispielsweise vor Schmiermittel und/oder Kühlmittel und/oder Kühl-Schmiermittel geschützt sein.The coil can be reliably protected from external influences, for example from lubricants and/or coolants and/or cooling lubricants, by the sealing element.

Bei einer Ausführungsform der Werkzeugeinheit ist vorgesehen, dass das Dichtelement ein Becher ist, in dem die Spule angeordnet ist. Das Dichtelement, insbesondere der Becher, besteht vorzugsweise aus einem nicht-magnetischem Material, beispielsweise aus Kunststoff. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Dichtelement eine Führung von Magnetfeldlinien stört, die ein wirksames und effizientes Energy-Harvesting mithilfe der Energy-Harvesting-Vorrichtung begünstigt.In one embodiment of the tool unit it is provided that the sealing element is a cup in which the coil is arranged. The sealing element, in particular the cup, preferably consists of a non-magnetic material, for example plastic. This prevents the sealing element from interfering with the guidance of magnetic field lines, which promotes effective and efficient energy harvesting using the energy harvesting device.

Bei einer Ausführungsform der Werkzeugeinheit ist vorgesehen, dass das mit der Spule bestückte Dichtelement mittels einer Gewindehülse im Gehäuse der Werkzeugeinheit derart verquetscht ist, dass seine Wandung, insbesondere seine Becherwandung, dichtend an einer Gehäuseaufnahme für das Dichtelement im Gehäuse anliegt.In one embodiment of the tool unit, it is provided that the sealing element equipped with the coil is squeezed by means of a threaded sleeve in the housing of the tool unit in such a way that its wall, in particular its cup wall, rests sealingly against a housing receptacle for the sealing element in the housing.

Vorzugsweise ist das Dichtelement so ausgebildet und/oder angeordnet, dass es eine Abdichtung hin zu einem Ferritkern der Spule bildet. Ferner ist es möglich, dass ein, beispielsweise der bereits zuvor erwähnte, Ferritkern der Spule bis in einen Aufnahmeraum des Gehäuses der Werkzeugeinheit hineinragt, in dem die angetriebene Welle der Werkzeugeinheit angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein Abstand zwischen dem Ferritkern der Spule und dem zumindest einen Magneten der Welle der Werkzeugeinheit besonders gering sein, was eine optimierte Führung der von dem zumindest einen Magneten an der angetriebenen Welle ausgehenden Magnetfeldlinien hin zur Spule begünstigt. Dies kann den Wirkungsgrad der Energy-Harvesting-Vorrichtung erhöhen.The sealing element is preferably designed and/or arranged in such a way that it forms a seal with respect to a ferrite core of the coil. It is also possible for a ferrite core, for example the one already mentioned above, of the coil to protrude into a receiving space in the housing of the tool unit, in which the driven shaft of the tool unit is arranged. In this way, a distance between the ferrite core of the coil and the at least one magnet of the shaft of the tool unit can be particularly small, which promotes optimized guidance of the magnetic field lines emanating from the at least one magnet on the driven shaft towards the coil. This can increase the efficiency of the energy harvesting device.

In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn das zuvor erwähnte Dichtelement so ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass es eine Abdichtung hin zu dem Ferritkern der Spule bildet. So kann das Dichtelement dazu genutzt werden, einen offenen Übergang zwischen einem Aufnahmeraum, in dem die angetriebene Welle der Werkzeugeinheit mit ihrem zumindest einen Magneten angeordnet ist, und einer Gehäuseaufnahme abzudichten, in der die Spule der Energy-Harvesting-Vorrichtung der Werkzeugeinheit angeordnet ist.In this connection it can be advantageous if the previously mentioned sealing element is designed and/or arranged in such a way that it forms a seal towards the ferrite core of the coil. The sealing element can be used to seal an open transition between a receiving space in which the driven shaft of the tool unit is arranged with its at least one magnet, and a housing receptacle in which the coil of the energy harvesting device of the tool unit is arranged.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Dichtelement, insbesondere wenn es als Becher ausgebildet ist, eine quer zur Längsachse des Dichtelements ausgerichtete Wandung aufweisen kann, in der eine Öffnung ausgebildet ist. Die Wandung kann eine Bodenwandung des Dichtelements sein. Durch die Öffnung kann der Ferritkern der Spule aus der Gehäuseaufnahme, in der die Spule mit dem Dichtelement angeordnet ist, bis in den zuvor erwähnten Aufnahmeraum, in dem die angetriebene Welle der Werkzeugeinheit positioniert ist, hindurchgeführt wird.At this point it should be mentioned that the sealing element, in particular when it is designed as a cup, can have a wall which is aligned transversely to the longitudinal axis of the sealing element and in which an opening is formed. The wall can be a bottom wall of the sealing element. The ferrite core of the coil can be passed through the opening from the housing receptacle, in which the coil with the sealing element is arranged, into the previously mentioned receptacle space, in which the driven shaft of the tool unit is positioned.

Bei einer Ausführungsform der Werkzeugeinheit ist vorgesehen, dass ein, beispielsweise der bereits zuvor erwähnte, Ferritkern der Energy-Harvesting-Vorrichtung einen Steckabschnitt und einen Kopfabschnitt aufweist. Der Steckabschnitt des Ferritkerns kann dabei in Gebrauchsstellung des Ferritkerns innerhalb der Spule angeordnet sein. Mit seinem Kopfabschnitt kann der Ferritkern eine Stirnseite der Spule, die quer zur Längsachse der Spule ausgerichtet sein kann, zumindest teilweise abdecken. In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn ein Durchmesser des Kopfabschnittes des Ferritkerns größer als ein Durchmesser des Steckabschnitts des Ferritkerns ist. Auf diese Weise kann der Kopfabschnitt am Ende des Ferritkerns ähnlich wie ein Deckel an einer Stirnseite der Spule anliegen. Ein derartig ausgestalteter Ferritkern begünstigt eine vorteilhafte Führung von Magnetfeldlinien, die wiederum ein Energy-Harvesting mit gutem Wirkungsgrad begünstigt.In one embodiment of the tool unit, it is provided that a ferrite core, for example the one already mentioned above, of the energy harvesting device has a plug-in section and a head section. The plug-in section of the ferrite core can be arranged inside the coil when the ferrite core is in the position of use. with be In a head section, the ferrite core can at least partially cover an end face of the coil, which can be aligned transversely to the longitudinal axis of the coil. In this context, it can be advantageous if a diameter of the head section of the ferrite core is larger than a diameter of the plug-in section of the ferrite core. In this way, the head section at the end of the ferrite core can bear against an end face of the coil in a manner similar to a cover. A ferrite core designed in this way favors an advantageous guidance of magnetic field lines, which in turn favors energy harvesting with good efficiency.

Der Ferritkern kann größere axiale Länge als die Spule aufweisen. Dabei kann der Ferritkern an zumindest einer Seiter der Spule aus der Spule herausragen. So ist es möglich, den Ferritkern besonders nah an die Welle mit dem zumindest einen Magneten zu positionieren.The ferrite core can have a greater axial length than the coil. The ferrite core can protrude from the coil on at least one side of the coil. It is thus possible to position the ferrite core particularly close to the shaft with the at least one magnet.

Zur Lösung der Aufgabe wird schließlich auch eine Werkzeugeinheit vorgeschlagen, die die Mittel und Merkmale des vierten unabhängigen, auf eine derartige Werkzeugeinheit gerichteten Anspruchs aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird somit auch eine Werkzeugeinheit der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die einen Controller und einen Datenspeicher aufweist, wobei der Datenspeicher zumindest eine permanent-Partition, in der permanent zu speichernde Daten der Werkzeugeinheit hinterlegt sind, und zumindest eine temporär-Partition umfasst. Der Controller ist zumindest mittelbar dazu eingerichtet, Daten, die temporär zu speichern sind, in der temporär-Partition zu hinterlegen.Finally, to solve the problem, a tool unit is also proposed which has the means and features of the fourth independent claim directed to such a tool unit. To solve the problem, a tool unit of the type mentioned at the outset is therefore also proposed, which has a controller and a data memory, the data memory comprising at least one permanent partition in which data of the tool unit to be permanently stored are stored, and at least one temporary partition . The controller is set up, at least indirectly, to store data that is to be stored temporarily in the temporary partition.

Die Werkzeugeinheit kann eine Datenerfassungsvorrichtung zur Erfassung temporär und/oder auch permanent zu speichernder Daten umfassen. Als Datenerfassungsvorrichtung kann beispielsweise ein oder das zuvor bereits erwähnte Sensormodul der Werkzeugeinheit dienen.The tool unit can include a data acquisition device for acquiring data that is to be stored temporarily and/or also permanently. For example, one or the previously mentioned sensor module of the tool unit can serve as a data acquisition device.

Mithilfe des Controllers können auch permanent zu speichernde Daten in der zumindest einen Permanent-Partition des Datenspeichers hinterlegt werden.With the help of the controller, data to be stored permanently can also be stored in the at least one permanent partition of the data memory.

Der Controller kann beispielsweise Teil des bereits zuvor erwähnten Sensormoduls der Werkzeugeinheit sein.The controller can, for example, be part of the already mentioned sensor module of the tool unit.

Auf diese Weise wird eine Werkzeugeinheit geschaffen, die lediglich einen physikalischen Datenspeicher sowohl für permanente Daten und als auch für temporäre Daten aufweist, wobei die Daten in unterschiedlichen Partitionen des Datenspeichers abgelegt sind. Der Datenspeicher, der die permanenten und oftmals unveränderlichen Daten enthält, dient gleichzeitig auch zum Speichern temporärer Daten, die zum Beispiel von einer Datenerfassungsvorrichtung erfasst werden und nicht dauerhaft gespeichert werden müssen.In this way, a tool unit is created that only has a physical data memory both for permanent data and for temporary data, with the data being stored in different partitions of the data memory. The data memory, which contains the permanent and often unchangeable data, is also used to store temporary data, which is recorded, for example, by a data acquisition device and does not have to be stored permanently.

Daten, die in der permanent-Partition hinterlegt werden oder sein können, können beispielsweise Identifikations- und/oder Lebensdauer-Daten und/oder Firmware-Daten und/oder grundlegende Parameter-Daten der Werkzeugeinheit sein. Diese Daten können beispielsweise dazu verwendet werden, eine Restnutzungsdauer der Werkzeugeinheit zu bestimmen und/oder auch die Werkzeugeinheit zu identifizieren.Data that is or can be stored in the permanent partition can be, for example, identification and/or service life data and/or firmware data and/or basic parameter data of the tool unit. This data can be used, for example, to determine a remaining useful life of the tool unit and/or also to identify the tool unit.

Daten, die in der temporär-Partition des Datenspeichers der Werkzeugeinheit hinterlegt sein können, können Messdaten sein, die mit der zuvor erwähnten Datenerfassungsvorrichtung, insbesondere mit dem bereits zuvor ausführlich erläuterten Sensormodul erfasst wurden. Da diese in der Regel nicht dauerhaft gespeichert bleiben müssen, ist es hier möglich, die temporär-Partition immer wieder mit neuen Daten zu überschreiben.Data that can be stored in the temporary partition of the data memory of the tool unit can be measurement data that was recorded with the previously mentioned data recording device, in particular with the sensor module already explained in detail above. Since these usually do not have to be stored permanently, it is possible to repeatedly overwrite the temporary partition with new data.

Insgesamt kann die Verwendung nur eines einzigen Datenspeichers sowohl für permanente als auch für temporäre Daten den Energiebedarf der Werkzeugeinheit minimieren. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Werkzeugeinheit zur Stromversorgung nicht an Stromnetz angeschlossen werden kann, sondern aus einer Stromquelle, wie beispielsweise einer Batterie, einem Akkumulator und/oder einer, beispielsweise der bereits zuvor erwähnten Energy-Harvesting-Vorrichtung mit Strom versorgt werden soll.Overall, using only a single data store for both permanent and temporary data can minimize the power requirements of the tool unit. This is particularly advantageous if the tool unit cannot be connected to the power supply for power supply, but should be supplied with power from a power source such as a battery, an accumulator and/or an energy harvesting device, for example.

Zum Datenaustauch kann es zweckmäßig sein, wenn die Werkzeugeinheit eine Kommunikationsmodul aufweist. Das Kommunikationsmodul kann dabei vorzugsweise zur drahtlosen Kommunikation eingerichtet sein. So kann auf eine Verkabelung zum Datenaustausch verzichtet werden. Dies kann das Nachrüsten einer bestehenden Werkzeugmaschine mit der Werkzeugeinheit vereinfachen.For data exchange, it can be expedient if the tool unit has a communication module. The communication module can preferably be set up for wireless communication. This means that there is no need for cabling for data exchange. This can simplify retrofitting an existing machine tool with the tool unit.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder in Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale des Ausführungsbeispiels.The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment, but is not limited to this exemplary embodiment. Further exemplary embodiments are obtained by combining the features of individual or multiple claims with one another and/or by combining individual or multiple features of the exemplary embodiment.

Es zeigen:

1 ein Blockschaltbild einer Werkzeugeinheit,
2 eine teilgeschnittene und perspektivische Darstellung einer mit einem Ferritkern ausgestatteten Spule einer Energy-Harvesting-Vorrichtung der in 1 stark schematisiert dargestellten Werkzeugeinheit, wobei die Spule in einem becherförmigen Dichtelement mit einer Boden-Wandung angeordnet ist, in der eine Öffnung für den Ferritkern der Spule ausgebildet ist, wobei die Spule und das becherförmige Dichtelement zusammen mit dem Ferritkern in einer Gewindehülse angeordnet sind, die zur Befestigung des Dichtelements, der Spule und des Ferritkerns in einer Gehäuseaufnahme der Werkzeugeinheit bestimmt ist, sowie
3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Speicherstruktur eines Datenspeichers der in 1 dargestellten Werkzeugeinheit.

Show it:

1 a block diagram of a tool unit,
2 a partially sectioned and perspective view of an out with a ferrite core equipped coil of an energy harvesting device from in 1 The tool unit shown in a highly schematic manner, the coil being arranged in a cup-shaped sealing element with a bottom wall in which an opening for the ferrite core of the coil is formed, the coil and the cup-shaped sealing element being arranged together with the ferrite core in a threaded sleeve which is intended for fastening the sealing element, the coil and the ferrite core in a housing receptacle of the tool unit, and
3 a block diagram to illustrate a memory structure of a data memory in 1 shown tool unit.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer im Ganzen mit 1 bezeichneten Werkzeugeinheit. Die Werkzeugeinheit 1 ist eine angetriebene Werkzeugeinheit, die zur Aufnahme zumindest eines Bearbeitungswerkzeugs in einer Antriebseinheit einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Fräsmaschine und/oder eines Bearbeitungszentrums, eingerichtet ist. Als Antriebseinheit kann beispielsweise ein Werkzeugrevolver dienen. 1 shows a block diagram of a tool unit designated 1 as a whole. The tool unit 1 is a driven tool unit that is set up to accommodate at least one machining tool in a drive unit of a machine tool, for example a milling machine and/or a machining center. A tool turret, for example, can serve as the drive unit.

Die Werkzeugeinheit 1 weist eine Platine 2 auf, der im gezeigten Ausführungsbeispiel der Werkzeugeinheit 1 mehrere Steckkontakte 3 zugeordnet sind, an die elektrische und/oder elektronische Module der Werkzeugeinheit 1 angeschlossen sind. Die Steckkontakte 3 erlauben einen vergleichsweise einfachen Anschluss der Module, ohne dass dabei Lötverbindungen zwischen der Platine 2 und den Modulen hergestellt werden müssten.The tool unit 1 has a circuit board 2 which, in the exemplary embodiment of the tool unit 1 shown, is assigned a plurality of plug contacts 3 to which electrical and/or electronic modules of the tool unit 1 are connected. The plug-in contacts 3 allow the modules to be connected in a comparatively simple manner, without soldering connections having to be made between the circuit board 2 and the modules.

Die Werkzeugeinheit 1 weist mehrere Module auf, die an der Platine 2 angeordnet bzw. über Steckkontakte 3 mit dieser verbunden sind. Gemäß 1 ist auf der Platine 2 ein Temperatursensor 4 angeordnet. Mit diesem Temperatursensor 4 lässt sich einerseits die Temperatur der Platine 2 und andererseits auch die Umgebungstemperatur der Platine 2 bestimmen.The tool unit 1 has a number of modules which are arranged on the circuit board 2 or connected to it via plug-in contacts 3 . According to 1 a temperature sensor 4 is arranged on the circuit board 2 . With this temperature sensor 4, on the one hand the temperature of the circuit board 2 and on the other hand also the ambient temperature of the circuit board 2 can be determined.

Mit der Platine 2 sind außerdem drei Sensormodule 5 verbunden. Ein erstes Sensormodul 5 weist dabei einen zweiten, außerhalb der Platine 2 angeordneten Temperatursensor 6 auf. Ein zweites Sensormodul 5 umfasst einen Vibrationssensor 7. Ein drittes Sensormodul 5 dient zur Messung einer Drehzahl der Werkzeugeinheit 1, insbesondere einer angetriebenen Welle 8 der angetriebenen Werkzeugeinheit 1. Dieses Sensormodul 5 weist zumindest einen Drehzahlsensor 9 auf.Three sensor modules 5 are also connected to circuit board 2 . A first sensor module 5 has a second temperature sensor 6 arranged outside the circuit board 2 . A second sensor module 5 includes a vibration sensor 7. A third sensor module 5 is used to measure a speed of the tool unit 1, in particular a driven shaft 8 of the driven tool unit 1. This sensor module 5 has at least one speed sensor 9.

Die Sensormodule 5 und damit mittelbar auch ihre Sensoren 6,7 und 9 sind über Steckkontakte 3 mit der Platine 2 verbunden. Beim in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel der Werkzeugeinheit 1 ist jedes der Module 5 über eine Leitung 10, insbesondere ein Kabel, mit dem Steckkontakt 3 verbunden, über den das jeweilige Modul an die Platine 2 angeschlossen ist.The sensor modules 5 and thus indirectly also their sensors 6 , 7 and 9 are connected to the circuit board 2 via plug contacts 3 . In the exemplary embodiment of the tool unit 1 shown in the figures, each of the modules 5 is connected via a line 10, in particular a cable, to the plug-in contact 3, via which the respective module is connected to the circuit board 2.

Die Werkzeugeinheit 1 weist als weiteres Modul ein Stromversorgungsmodul 11 auf. Auch das Stromversorgungsmodul 11 ist über zumindest einen entsprechenden Steckkontakt 3 an die Platine 2 angeschlossen. Über die Verbindung des Stromversorgungsmoduls 11 zu der Platine 2 können die Sensormodule 5 und ihre Sensoren und auch weitere Stromverbraucher, die an der Platine 2 angeordnet und/oder mit dieser verbunden sein können, mit Strom versorgt werden.The tool unit 1 has a power supply module 11 as a further module. The power supply module 11 is also connected to the circuit board 2 via at least one corresponding plug contact 3 . Via the connection of the power supply module 11 to the circuit board 2, the sensor modules 5 and their sensors and also other current consumers, which can be arranged on the circuit board 2 and/or connected to it, can be supplied with power.

Zu diesem Zweck weist das Stromversorgungsmodul 11 zumindest eine Stromquelle 12 auf. Als Stromquelle 12 zeigt das Blockschaltbild der Werkzeugeinheit 1 einen Akkumulator 13, eine Batterie 14 sowie eine Spule 15 einer Energy-Harvesting-Vorrichtung 16 der Werkzeugeinheit 1. Die Werkzeugeinheit 1 weist ein verschließbares Aufnahmefach 17 für die Stromquellen 12, nämlich für den Akkumulator 13 und die bereits zuvor erwähnte Batterie 14 auf.The power supply module 11 has at least one power source 12 for this purpose. The block diagram of the tool unit 1 shows an accumulator 13, a battery 14 and a coil 15 of an energy harvesting device 16 of the tool unit 1 as the power source 12. The tool unit 1 has a lockable compartment 17 for the power sources 12, namely for the accumulator 13 and the battery 14 already mentioned above.

In Gebrauchsstellung ist das Aufnahmefach 17 von einem der zuvor erwähnten Sensormodule 5 der Werkzeugeinheit 1 verdeckt. Auf diese Weise ist ein Zugriff auf das Aufnahmefach 17 nach Entfernen des Sensormoduls 5 möglich. Gleichzeitig ist das Aufnahmefach 17 gut durch das Sensormodul 5 geschützt, das das Aufnahmefach in Gebrauchsstellung verdeckt.In the position of use, the receiving compartment 17 is covered by one of the previously mentioned sensor modules 5 of the tool unit 1 . In this way, the receiving compartment 17 can be accessed after the sensor module 5 has been removed. At the same time, the storage compartment 17 is well protected by the sensor module 5, which covers the storage compartment in the position of use.

Die Energy-Harvesting-Vorrichtung 16 weist zur Stromerzeugung die bereits erwähnte Spule 15 auf. Die Spule 15 ist mit einem Ferritkern 18 versehen, der besonders gut in 2 zu erkennen ist. Die Spule 15 ist in Gebrauchsstellung in einem Gehäuse 19 der Werkzeugeinheit 1 angeordnet. Die Spule 15 ist dazu eingerichtet, in Wechselwirkung mit Magneten 20, die an der angetriebenen Welle 8 der Werkzeugeinheit 1 angeordnet sind, aus einer Bewegung der Welle 8 Strom zu erzeugen und Stromverbraucher der Werkzeugeinheit 1, nämlich beispielsweise die Sensormodule 5 und die Sensoren 4, 6, 7 und 9 mit Strom zu versorgen.The energy harvesting device 16 has the already mentioned coil 15 for power generation. The coil 15 is provided with a ferrite core 18, which is particularly good in 2 can be seen. In the position of use, the coil 15 is arranged in a housing 19 of the tool unit 1 . The coil 15 is set up, in interaction with magnets 20, which are arranged on the driven shaft 8 of the tool unit 1, to generate electricity from a movement of the shaft 8 and power consumers of the tool unit 1, namely, for example, the sensor modules 5 and the sensors 4, 6, 7 and 9 to supply power.

Die Welle 8 weist insgesamt sechs gleichmäßig um eine Rotationsachse der Welle 8 verteilt angeordnete Magnete 20 auf. Die Magnete 20 sind so angeordnet, dass sie in Wechselwirkung mit der Spule 15 und ihrem Ferritkern 18 treten können, um durch die Bewegung der Welle 8 Strom zu erzeugen.The shaft 8 has a total of six magnets 20 distributed uniformly around an axis of rotation of the shaft 8 . The magnets 20 are arranged in such a way that they can interact with the coil 15 and its ferrite core 18 in order to generate electricity through the movement of the shaft 8 .

Die Werkzeugeinheit 1 weist ferner eine Auswerteeinheit 21 auf. Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, aus einem mit der Energy-Harvesting-Vorrichtung 16 erzeugten Strom eine Drehzahl der angetriebenen Welle 8 der Werkzeugeinheit 1 zu bestimmen. Dies geschieht anhand eines Flankenverlaufs in einem Spannungs-Zeit-Diagramm bei der Stromerzeugung und unter Berücksichtigung der Anzahl der Magnete 20, die an der Welle 8 der Werkzeugeinheit 1 angeordnet sind.The tool unit 1 also has an evaluation unit 21 . The evaluation unit is a directed to determine a speed of the driven shaft 8 of the tool unit 1 from a current generated by the energy harvesting device 16 . This is done using an edge profile in a voltage-time diagram during power generation and taking into account the number of magnets 20 that are arranged on the shaft 8 of the tool unit 1 .

Auf diese Weise wird der Spule 15 der Energy-Harvesting-Vorrichtung 16 der Werkzeugeinheit eine Doppelfunktion zugewiesen. Auf der einen Seite wird die Spule 15 dazu genutzt, die kinetische Energie der angetriebenen Welle 8 der Werkzeugeinheit 1 in Strom umzuwandeln. Auf der anderen Seite wird die Spule 15 als Sensor verwendet, mit dem die Drehzahl der angetriebenen Welle 8 bestimmt werden kann. So kann die Spule 15 auch als Sensorspule bezeichnet werden.In this way, the coil 15 of the energy harvesting device 16 of the tool unit is assigned a dual function. On the one hand, the coil 15 is used to convert the kinetic energy of the driven shaft 8 of the tool unit 1 into electricity. On the other hand, the coil 15 is used as a sensor with which the rotational speed of the driven shaft 8 can be determined. The coil 15 can also be referred to as a sensor coil.

Die Spule 15 der Energy-Harvesting-Vorrichtung 16 ist innerhalb des Gehäuses 19 der Werkzeugeinheit 1 in einem Dichtelement 22 angeordnet. Die teilgeschnittene Darstellung aus 2 verdeutlicht, dass das Dichtelement 22 becherförmig ausgebildet ist und sowohl die Spule 15 als auch den Ferritkern 18 in sich aufnimmt.The coil 15 of the energy harvesting device 16 is arranged inside the housing 19 of the tool unit 1 in a sealing element 22 . The partially cut representation 2 illustrates that the sealing element 22 is cup-shaped and accommodates both the coil 15 and the ferrite core 18 in it.

Das als Becher ausgebildete Dichtelement 22 besteht aus Kunststoff und wird zusammen mit der Spule 15 und dem Ferritkern 18 mithilfe einer Gewindehülse 23 im Gehäuse 19 der Werkzeugeinheit 1 festgelegt. Dabei wird das Dichtelement 22 mithilfe der Gewindehülse 23 derart im Gehäuse 19 der Werkzeugeinheit 1 verquetscht, dass seine Wandung dichtend an einer Gehäuseaufnahme 24 für das Dichtelement 22 im Gehäuse 19 der Werkzeugeinheit 1 anliegt. Das Dichtelement 22 ist dabei so ausgebildet und angeordnet, dass es eine Abdichtung auch des Ferritkerns 18 der Spule 15 hin zu einem Aufnahmeraum 25 bildet, in dem die angetriebene Welle 8 der Werkzeugeinheit 1 angeordnet ist. Der Ferritkern 18 der Spule 15 ragt gemäß 2 bis in den Aufnahmeraum 25 des Gehäuses 19 hinein, in dem die angetriebene Welle 8 der Werkzeugeinheit 1 angeordnet ist.The sealing element 22 designed as a cup consists of plastic and is fixed together with the coil 15 and the ferrite core 18 in the housing 19 of the tool unit 1 with the aid of a threaded sleeve 23 . The sealing element 22 is squeezed in the housing 19 of the tool unit 1 with the aid of the threaded sleeve 23 in such a way that its wall rests sealingly against a housing receptacle 24 for the sealing element 22 in the housing 19 of the tool unit 1 . The sealing element 22 is designed and arranged in such a way that it also forms a seal between the ferrite core 18 of the coil 15 and a receiving space 25 in which the driven shaft 8 of the tool unit 1 is arranged. The ferrite core 18 of the coil 15 projects according to 2 up into the receiving space 25 of the housing 19 in which the driven shaft 8 of the tool unit 1 is arranged.

Das Dichtelement 22 weist eine Öffnung 26 für den Ferritkern 18 auf. In Gebrauchsstellung ist der Ferritkern 18 durch die Öffnung 26 in einer Wandung 27, die eine Boden-Wandung des Dichtelements 22 ist, gesteckt. Zwischen einer Seitenwandung 28 und der Wandung 27 des Dichtelements 22 ist eine umlaufende Fase 29 ausgebildet. Über eine in der Gehäuseaufnahme 24 für das Dichtelement 22 entsprechend ausgebildete Gegenfase ist es möglich, das Dichtelement 22 beim Anziehen der Gewindehülse 23 derart in Richtung des Ferritkerns 18 der Spule 15 der Energy-Harvesting-Vorrichtung 16 zu schieben und/oder zu verformen, dass das Dichtelement 22 dichtend an dem Ferritkern 18 der Spule 15 anliegt.The sealing element 22 has an opening 26 for the ferrite core 18 . In the position of use, the ferrite core 18 is inserted through the opening 26 in a wall 27, which is a bottom wall of the sealing element 22. A circumferential chamfer 29 is formed between a side wall 28 and the wall 27 of the sealing element 22 . A counter-chamfer designed appropriately in housing receptacle 24 for sealing element 22 makes it possible to push and/or deform sealing element 22 in the direction of ferrite core 18 of coil 15 of energy harvesting device 16 when tightening threaded sleeve 23 such that the sealing element 22 rests against the ferrite core 18 of the coil 15 in a sealing manner.

Auf diese Weise wird mithilfe des Dichtelements 22 verhindert, dass Schmutz und insbesondere Öl oder sonstige Flüssigkeit aus dem Aufnahmeraum 25, in dem die Welle 8 der Werkzeugeinheit 1 angeordnet ist, in die Gehäuseaufnahme 24 mit der Spule 15 eintreten kann.In this way, the sealing element 22 prevents dirt and in particular oil or other liquid from entering the housing receptacle 24 with the coil 15 from the receiving space 25 in which the shaft 8 of the tool unit 1 is arranged.

2 macht deutlich, dass der Ferritkern 18 einen in der Spule 15 positionierten Steckabschnitt 30 und einen Kopfabschnitt 31 aufweist. Der Kopfabschnitt 31 deckt eine Stirnseite 32 der Spule 15 zumindest teilweise ab. Ein Durchmesser des Kopfabschnittes 31 des Ferritkerns 18 ist dabei erkennbar größer als ein Durchmesser des Steckabschnitts 30 des Ferritkerns 18. Der Ferritkern 18 hat eine größere axiale Länge als die Spule 15. 2 1 shows that the ferrite core 18 has a plug-in section 30 positioned in the coil 15 and a head section 31 . The head section 31 at least partially covers an end face 32 of the coil 15 . A diameter of the head section 31 of the ferrite core 18 is noticeably larger than a diameter of the plug-in section 30 of the ferrite core 18. The ferrite core 18 has a greater axial length than the coil 15.

Die Gestaltung des Ferritkerns 18 mit seinem über die Spule 15 hinausstehenden Steckabschnitt 30 und seinem die Stirnseite 32 der Spule 15 zumindest teilweise abdeckenden Kopfabschnitt 31 dient einer optimierten Führung von Magnetfeldlinien, die von den Magneten 20 an der Welle 8 der Werkzeugeinheit 1 ausgehen. Die optimierte Führung der Magnetfeldlinien dient einer möglichst hohen Effizienz der Energy-Harvesting-Vorrichtung 16. Aus dem gleichen Grunde ist auch das Dichtelement 22 aus einem nicht-magnetischen Werkstoff, hier aus Kunststoff, hergestellt. Ein nicht-magnetischer Werkstoff verhindert eine potenziell negative Beeinflussung der Führung der Magnetfeldlinien.The design of the ferrite core 18 with its plug-in section 30 protruding beyond the coil 15 and its head section 31 at least partially covering the end face 32 of the coil 15 serves to optimize the guidance of magnetic field lines which emanate from the magnets 20 on the shaft 8 of the tool unit 1. The optimized guidance of the magnetic field lines serves to achieve the highest possible efficiency of the energy harvesting device 16. For the same reason, the sealing element 22 is also made of a non-magnetic material, here plastic. A non-magnetic material prevents a potentially negative influence on the guidance of the magnetic field lines.

Die Werkzeugeinheit 1 weist ferner einen Controller 33 und einen Datenspeicher 34 auf. Der Datenspeicher 34 umfasst zumindest eine permanent-Partition 35, im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei permanent-Partitionen 35, und zumindest eine temporär-Partition 36. In den beiden permanent-Partitionen 35 des Datenspeichers 34 sind solche Daten mit Bezug zur Werkzeugeinheit 1 hinterlegt, die über die gesamte Lebensdauer der Werkzeugeinheit 1 gespeichert werden und bleiben sollen. In der einen permanent-Partition 35 sind beispielsweise Firmware-Daten 39 sowie bestimmte Parameter 38 der Werkzeugeinheit 1. In der anderen permanent-Partition 35 sind Lebensdauer-Daten 40 der Werkzeugeinheit 1 hinterlegt, wie beispielsweise die Nutzungsdauer der Werkzeugeinheit 1.The tool unit 1 also has a controller 33 and a data memory 34 . The data memory 34 comprises at least one permanent partition 35, in the exemplary embodiment shown two permanent partitions 35, and at least one temporary partition 36. In the two permanent partitions 35 of the data memory 34 such data relating to the tool unit 1 are stored that should be stored and remain for the entire service life of the tool unit 1. In one permanent partition 35, for example, firmware data 39 and certain parameters 38 of the tool unit 1 are stored. In the other permanent partition 35, service life data 40 of the tool unit 1 are stored, such as the service life of the tool unit 1.

Der Controller 33 der Werkzeugeinheit 1 ist dazu eingerichtet, mit einer Datenerfassungsvorrichtung der Werkzeugeinheit 1, nämlich mit den Sensormodulen 5 und den Sensoren 4, 6, 7 und 9 erfasste Messdaten 41, die temporär zu speichern sind, in der temporär-Partition 36 des Datenspeichers 34 zu hinterlegen.The controller 33 of the tool unit 1 is set up to store measurement data 41 recorded with a data acquisition device of the tool unit 1, namely with the sensor modules 5 and the sensors 4, 6, 7 and 9, which are to be stored temporarily, in the temporary partition 36 of the data memory 34 to deposit.

Ferner ist die Werkzeugeinheit 1 auch mit einem Kommunikationsmodul 37 ausgestattet, das zur drahtlosen Kommunikation eingerichtet ist. Mithilfe des Kommunikationsmoduls 37 können beispielsweise Daten aus dem Datenspeicher 34 und seinen unterschiedlichen Partitionen 35 und 36 ausgelesen und an einen Empfänger versandt werden. Auch das Empfangen von Daten ist mit dem Kommunikationsmodul 37 möglich. Das Kommunikationsmodul 37 ist ferner mit dem Controller 33 verbunden, sodass beide Daten untereinander austauschen können.Furthermore, the tool unit 1 is also equipped with a communication module 37 which is set up for wireless communication. With the aid of the communication module 37, for example, data can be read from the data memory 34 and its different partitions 35 and 36 and sent to a recipient. The communication module 37 can also receive data. The communication module 37 is also connected to the controller 33 so that the two can exchange data with one another.

Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen auf dem technischen Gebiet der Werkzeugeinheiten 1. Hierzu wird unter anderem eine Werkzeugeinheit 1 vorgeschlagen, die eine Platine 2 aufweist, an die zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Modul 5, 11, 37 über zumindest einen Steckkontakt 3, der vorzugsweise an oder auf der Platine 2 ausgebildet ist, angeschlossen ist.The invention deals with improvements in the technical field of tool units 1. Among other things, a tool unit 1 is proposed for this purpose, which has a circuit board 2 to which at least one electrical and/or electronic module 5, 11, 37 can be connected via at least one plug contact 3, which is preferably formed on or on the circuit board 2 is connected.

BezugszeichenlisteReference List

11: Werkzeugeinheittool unit
22: Platinecircuit board
33: Steckkontaktplug contact
44: Temperatursensor auf 2Temperature sensor on 2
55: Sensormodulsensor module
66: Temperatursensortemperature sensor
77: Vibrationssensorvibration sensor
88th: angetriebene Welledriven shaft
99: Drehzahlsensorspeed sensor
1010: LeitungManagement
1111: Stromversorgungsmodulpower supply module
1212: Stromquellepower source
1313: Akkumulatoraccumulator
1414: Batteriebattery
1515: SpuleKitchen sink
1616: Energy-Harvesting-VorrichtungEnergy harvesting device
1717: Aufnahmefachreceiving compartment
1818: Ferritkernferrite core
1919: Gehäuse von 1housing from 1
2020: Magnet an 8Magnet on 8
2121: Auswerteeinheitevaluation unit
2222: Dichtelementsealing element
2323: Gewindehülsethreaded sleeve
2424: Gehäuseaufnahmehousing recording
2525: Aufnahmeraumrecording room
2626: Öffnungopening
2727: Wandung von 22wall of 22
2828: Seitenwandungsidewall
2929: Fase an 22chamfer on 22
3030: Steckabschnitt von 18Plug section of 18
3131: Kopfabschnitt von 18Head section of 18
3232: Stirnseite von 15face of 15
3333: Controllercontrollers
3434: Datenspeicherdata storage
3535: Permanent-Partitionpermanent partition
3636: Temporär-Partitiontemporary partition
3737: Kommunikationsmodulcommunication module
3838: Parameterparameter
3939: Firmware-Datenfirmware data
4040: Lebensdauerdatenlifetime data
4141: Messdatenmeasurement data

Claims

Werkzeugeinheit (1), insbesondere angetriebene Werkzeugeinheit, zur Aufnahme zumindest eines Bearbeitungswerkzeugs in einer Antriebseinheit einer Werkzeugmaschine, insbesondere in einem Werkzeugrevolver und/oder in einer Fräsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeinheit (1) eine Platine (2) und zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Modul (5, 11, 37) aufweist, das über zumindest einen Steckkontakt (3) an die Platine (2) angeschlossen ist.Tool unit (1), in particular a driven tool unit, for accommodating at least one machining tool in a drive unit of a machine tool, in particular in a tool turret and/or in a milling machine, characterized in that the tool unit (1) has a circuit board (2) and at least one electric and /or has an electronic module (5, 11, 37) which is connected to the circuit board (2) via at least one plug contact (3).

Werkzeugeinheit (1) nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Steckkontakt (3) an der Platine (2) angeordnet oder ausgebildet ist.Tool unit (1) after claim 1 , wherein the at least one plug contact (3) is arranged or formed on the circuit board (2).

Werkzeugeinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Modul zumindest ein Sensormodul (5) mit mindestens einem Sensor (4,6,7,9), insbesondere mit mindestens einem Drehzahlsensor (9), Temperatursensor (6), Vibrationssensor (7), an einen Steckkontakt (3) der Platine (2) angeschlossen ist und/oder wobei zumindest als ein Modul ein Stromversorgungsmodul (11) an einen Steckkontakt (3) der Platine (2) angeschlossen ist, insbesondere ein Akkumulator (13), eine Batterie (14) und/oder eine Energy-Harvesting-Vorrichtung (16), insbesondere eine Spule (15) einer Energy-Harvesting-Vorrichtung (16).Tool unit (1) after claim 1 or 2 , wherein as a module at least one sensor module (5) with at least one sensor (4,6,7,9), in particular with at least one speed sensor (9), temperature sensor (6), vibration sensor (7), to a plug contact (3) of circuit board (2) and/or wherein at least one module is a power supply module (11) connected to a plug contact (3) of the circuit board (2), in particular an accumulator (13), a battery (14) and/or an energy - Harvesting device (16), in particular a coil (15) of an energy harvesting device (16).

Werkzeugeinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Werkzeugeinheit (1) ein, vorzugsweise verschließbares, Aufnahmefach (17) für eine Stromquelle 12, insbesondere einen Akkumulator (13) und/oder eine Batterie (14) aufweist, vorzugsweise das von einem Modul 5,11 der Werkzeugeinheit (1) verdeckt ist.Tool unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the tool unit (1) has a preferably lockable storage compartment (17) for a power source 12, in particular an accumulator (13) and/or a battery (14), preferably which is covered by a module 5.11 of the tool unit (1).

Werkzeugeinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Werkzeugeinheit (1) eine Energy-Harvesting-Vorrichtung (16) aufweist, die eine, insbesondere mit einem Ferritkern (18) versehene, Spule (15) umfasst, wobei die Spule (15) in einem Gehäuse (19) der Werkzeugeinheit (1) angeordnet ist und in Wechselwirkung mit zumindest einem Magneten (20) an einer angetriebenen Welle (8) der Werkzeugeinheit (1) dazu eingerichtet ist, aus einer Bewegung der Welle (8) Strom zu erzeugen und zumindest einen Stromverbraucher, insbesondere ein elektrisches und/oder elektronisches Modul (5), der Werkzeugeinheit (1) mit Strom zu versorgen.Tool unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the tool unit (1) has an energy harvesting device (16) which comprises a coil (15), in particular provided with a ferrite core (18), the coil (15 ) is arranged in a housing (19) of the tool unit (1) and, in interaction with at least one magnet (20) on a driven shaft (8) of the tool unit (1), is set up to supply current from a movement of the shaft (8). generate and supply at least one power consumer, in particular an electrical and/or electronic module (5), of the tool unit (1) with power.

Werkzeugeinheit (1) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Werkzeugeinheit (1) eine Energy-Harvesting-Vorrichtung (16) aufweist, die eine, insbesondere mit einem Ferritkern (18) versehene, Spule (15) umfasst, wobei die Spule (15) in einem Gehäuse (19) der Werkzeugeinheit (1) angeordnet ist und in Wechselwirkung mit zumindest einem Magneten (20) an einer angetriebenen Welle (8) der Werkzeugeinheit (1) dazu eingerichtet ist, aus einer Bewegung der Welle (8) Strom zu erzeugen und zumindest einen Stromverbraucher, insbesondere ein elektrisches und/oder elektronisches Modul (5), der Werkzeugeinheit (1) mit Strom zu versorgen, wobei die Werkzeugeinheit (1) eine Auswerteeinheit (21) umfasst, die dazu eingerichtet ist, aus einem mit der Energy-Harvesting-Vorrichtung (16) erzeugten Strom eine Drehzahl der Welle (8) zu bestimmen, insbesondere anhand eines Flankenverlaufs in einem Spannungs-Zeit-Diagramm bei der Stromerzeugung und/oder unter Berücksichtigung der Anzahl der Magnete (20) der Welle (8) der Werkzeugeinheit (1).Tool unit (1) according to the preamble of claim 1 or according to one of the preceding claims, wherein the tool unit (1) has an energy harvesting device (16), which comprises a coil (15), in particular provided with a ferrite core (18), the coil (15) in one housing (19) of the tool unit (1) and is set up in interaction with at least one magnet (20) on a driven shaft (8) of the tool unit (1) to generate electricity from a movement of the shaft (8) and at least to supply a power consumer, in particular an electrical and/or electronic module (5), of the tool unit (1) with power, the tool unit (1) comprising an evaluation unit (21) which is set up to consist of an energy harvesting device (16) to determine a speed of the shaft (8), in particular using an edge profile in a voltage-time diagram during power generation and/or taking into account the number of magnets (20) of the shaft (8). tool unit (1).

Werkzeugeinheit (1) nach einer der vorherigen Ansprüche, wobei die Spule (15) einen Ferritkern (18) umfasst und/oder an der Welle (8) zumindest ein Magnet (20) oder zumindest zwei, vorzugsweise sechs, insbesondere gleichmäßig um eine Rotationsachse verteilt angeordnete, Magnete (20) angeordnet sind.Tool unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the coil (15) comprises a ferrite core (18) and/or at least one magnet (20) or at least two, preferably six, in particular evenly distributed around an axis of rotation on the shaft (8). arranged, magnets (20) are arranged.

Werkzeugeinheit (1) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeinheit (1) eine Energy-Harvesting-Vorrichtung (16) umfasst, deren Spule (15) in einem Dichtelement (22) innerhalb eines Gehäuses (19) der Werkzeugeinheit (1) angeordnet ist.Tool unit (1) according to the preamble of claim 1 or according to one of the preceding claims, characterized in that the tool unit (1) comprises an energy harvesting device (16) whose coil (15) is arranged in a sealing element (22) within a housing (19) of the tool unit (1). is.

Werkzeugeinheit (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Dichtelement (22) ein Becher, insbesondere eine Kunststoffbecher, ist, und/oder wobei das mit der Spule (15) bestückte Dichtelement (22) mittels einer Gewindehülse (23) im Gehäuse (19) der Werkzeugeinheit (1) derart verquetscht ist, dass seine Wandung, insbesondere seine Becherwandung, dichtend an einer Gehäuseaufnahme (24) für das Dichtelement (22) im Gehäuse (19) anliegt.Tool unit (1) according to the preceding claim, wherein the sealing element (22) is a cup, in particular a plastic cup, and/or wherein the sealing element (22) fitted with the coil (15) is mounted in the housing (19 ) of the tool unit (1) is squeezed in such a way that its wall, in particular its cup wall, bears sealingly against a housing receptacle (24) for the sealing element (22) in the housing (19).

Werkzeugeinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Dichtelement (22) so ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass es eine Abdichtung hin zu einem Ferritkern (18) der Spule (15) bildet.Tool unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the sealing element (22) is designed and/or arranged in such a way that it forms a seal towards a ferrite core (18) of the coil (15).

Werkzeugeinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein oder der Ferritkern (18) der Spule (15) bis in einen Aufnahmeraum (25) des Gehäuses (19) hineinragt, in dem die angetriebene Welle (8) der Werkzeugeinheit (1) angeordnet ist.Tool unit (1) according to one of the preceding claims, wherein one or the ferrite core (18) of the coil (15) projects into a receiving space (25) of the housing (19), in which the driven shaft (8) of the tool unit (1) is arranged.

Werkzeugeinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Dichtelement (22) eine Öffnung (26) für einen oder den Ferritkern (18) der Spule (15) aufweist.Tool unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the sealing element (22) has an opening (26) for one or the ferrite core (18) of the coil (15).

Werkzeugeinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein oder der Ferritkern (18) einen in der Spule (15) positionieren Steckabschnitt (30) und einen Kopfabschnitt (31) aufweist, der eine Stirnseite (32) der Spule (15) zumindest teilweise abdeckt, insbesondere wobei ein Durchmesser des Kopfabschnittes (31) des Ferritkerns (18) größer als ein Durchmesser des Steckabschnitts (30) des Ferritkerns (18) ist.Tool unit (1) according to one of the preceding claims, wherein one or the ferrite core (18) has a plug-in section (30) positioned in the coil (15) and a head section (31) which has at least one end face (32) of the coil (15). partially covers, in particular wherein a diameter of the head section (31) of the ferrite core (18) is greater than a diameter of the plug-in section (30) of the ferrite core (18).

Werkzeugeinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Ferritkern (18) eine größere axiale Länge als die Spule (15) hat und/oder an zumindest einer Seite der Spule (15) aus der Spule (15) herausragt.Tool unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the ferrite core (18) has a greater axial length than the coil (15) and/or projects out of the coil (15) on at least one side of the coil (15).

Werkzeugeinheit (1) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Werkzeugeinheit (1) einen Controller (33) und einen Datenspeicher (34) aufweist, wobei der Datenspeicher (34) zumindest eine Permanent-Partition (35), in der permanent zu speichernde Daten der Werkzeugeinheit (1) hinterlegt sind, und zumindest eine Temporär-Partition (36) umfasst, wobei der Controller (33) zumindest mittelbar dazu eingerichtet ist, Daten, die temporär zu speichern sind, in der Temporär-Partition (36) zu hinterlegen.Tool unit (1) according to the preamble of claim 1 or according to one of the preceding claims, wherein the tool unit (1) has a controller (33) and a data memory (34), wherein the data memory (34) has at least one permanent partition (35) in which data of the tool unit ( 1) are stored, and comprises at least one temporary partition (36), the controller (33) being set up at least indirectly to store data that is to be stored temporarily in the temporary partition (36).

Werkzeugeinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Werkzeugeinheit (1) eine Datenerfassungsvorrichtung, insbesondere ein Sensormodul (5), zur Erfassung temporär und/oder permanent zu speichernder Daten und/oder ein Kommunikationsmodul (37) aufweist.Tool unit (1) according to any one of the preceding claims, wherein the tool unit (1) a Data acquisition device, in particular a sensor module (5), for acquiring data to be stored temporarily and/or permanently and/or a communication module (37).