JP2018535105A - センサが組み込まれたツールホルダ - Google Patents
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Abstract
Description
−検出信号を供給する少なくとも1つのセンサと、
−測定装置から、ツールホルダとは別に構成されかつツールホルダから離れて配置された受信装置に測定信号を伝達するための信号伝達装置と、
−センサ及び信号伝達装置に、信号を伝達できるように接続された電気回路であって、センサを作動させるため、かつ/又は、センサの検出信号を処理するため、かつ/又は、信号伝達装置を作動させるための電気回路と、
−エネルギーを伝達できるように、信号伝達装置及び電気回路に接続されたエネルギー供給装置と、
を含んでいる。
10a、110a、210a ツール側長手端
10b、110b、210b 連結側長手端
11 ツール
11’ 交換ツール
12、112、212 本体
14、114、214 ツール部分
14a、114a、214a 外壁
16、116、216 連結部分
18、118、218 ツール受容構造、ツール受容凹部
18a、118a、218a 壁
20、120、220 連結構造
22 操作構造
22a 外面
24、124、224 グリッパ溝
26、126 中央凹部
26a 部分、冷却剤導管
28、128、228 測定装置
30、32、34、36、130、136、230、236 センサ
31 センサ受容凹部
36’ 本体センサ
38、138、238 信号伝達装置
40、240 電気回路
40a、40b、40c 部分回路
42、142 エネルギー供給装置、バッテリパック
44、144、244 グリッパ溝、窪み
46 径方向突起
48、50、52、60、148、152、160、248、252 ダクト
54、154、254 回路基板
56、156、256 軸方向凹部
56a、56b 軸方向部分凹部
58、158 カバー
62、162 径方向凹部
64 絶縁構造
66、166 カバー
68、168、268 ウェブ
72a、72b、74 軸方向溝
76、76a、76b、76c 回路基板
77 装置アセンブリ
78 工作機械
80 機械制御部
82 受信装置
84 評価装置
86 ツール収納装置
88 ツール収納管理部
130、230 ツール部分センサ
170 圧力チャンバ
D ツールホルダ回転軸
Claims (30)
- ツールホルダ(10;110;210)であって、前記ツールホルダは、軸方向を決定するツールホルダ回転軸(D)の周りに回転するように構成されており、前記ツールホルダは、その一方の軸方向長手端(10a;110a;210a)に、ツール(11)を受容するためのツール受容構造(18;118;218)を備えたツール部分(14;114;214)を有し、その他方の軸方向長手端(10b;110b;210b)に、工作機械(78)のスピンドルとトルクを伝達するように連結するための連結構造(20;120;220)を備えた連結部分(16;116;216)を有しており、前記ツールホルダ(10;110;210)には、前記ツールホルダ(10;110;210)の動作に関するデータを検出するための測定装置(28;128;228)が設けられており、前記測定装置は、少なくとも:
−検出信号を供給する少なくとも1つのセンサ(30、32、34、36;130、136;230、236)と、
−前記測定装置(28;128;228)から、前記ツールホルダ(10;110;210)とは別に構成されかつ前記ツールホルダから離れて配置された受信装置(82)に測定信号を伝達するための信号伝達装置(38;138;238)と、
−前記センサ(30、32、34、36;130、136;230、236)及び前記信号伝達装置(38;138;238)と、信号を伝達できるように接続された電気回路(40;40a、40b、40c)であって、前記センサ(30、32、34、36;130、136;230、236)を作動させるため、かつ/又は、前記センサ(30、32、34、36;130、136;230、236)の検出信号を処理するため、かつ/又は、前記信号伝達装置(38;138;238)を作動させるための電気回路(40;40a、40b、40c)と、
−エネルギーを伝達できるように、前記信号伝達装置(38;138;238)及び前記電気回路(40;40a、40b、40c)と接続されたエネルギー供給装置(42;142)と、
を含んでいるツールホルダにおいて、
前記ツールホルダ(10;110;210)は、ツールホルダ本体(12;112;212)を有しており、前記ツールホルダ本体は、ツール部分(14;114;214)及び/又は連結部分(16;116;216)を有しており、その際、センサ(30、32、34、36;130、136;230、236)、電気回路(40;40a、40b、40c)及びエネルギー供給装置(42;142)からの、少なくとも1つの構成要素が、前記ツールホルダ本体(12;112;212)の内部の凹部(56、62;56a、56b;156、162;256)に受容されていることを特徴とするツールホルダ(10;110;210)。 - 前記ツールホルダ(10;110;210)が、一体型に構成されており、前記ツール部分(14;114;214)だけではなく、前記連結部分(16;116;216)も有していることを特徴とする、請求項1に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)が、少なくとも2つの異なる、互いに対して90°の角度を成して前記ツールホルダ回転軸(D)の周りに回転した観察方向において、好ましくは3つの異なる観察方向の内、それぞれ2つの隣接する観察方向が互いに対して120°の角度を成して前記ツールホルダ回転軸(D)の周りに回転している、これらの3つの異なる観察方向において、特に好ましくは前記ツールホルダ回転軸(D)に対して直交するあらゆる任意の観察方向において、前記ツールホルダ回転軸(D)に対して直角に見た場合、測定装置を有しない、機械加工技術的に同じ機能を有するツールホルダと同じ外側輪郭を有していることを特徴とする、請求項1又は2又は請求項1のおいて書きに記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記ツールホルダ本体(12;112;212)が、軸方向凹部(56;56a、56b;156;256)を、好ましくは前記ツールホルダ回転軸(D)の周りに完全に延在する環状の凹部(56;156;256)を有しており、前記環状の凹部内には、前記電気回路(40;40a、40b、40c)が受容されていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記ツールホルダ本体(12)が、少なくとも2つの軸方向凹部(56a、56b)を有しており、前記軸方向凹部には、それぞれ前記電気回路(40;40a、40b、40c)の部材(54、76)が受容されていることを特徴とする、請求項4に記載の測定装置(28)を有するツールホルダ(10)。
- 前記電気回路(40;40a、40b、40c)が、複数の互いに別々の、導体経路及び電気部品を担持するリジッド回路基板(76a、76b、76c)を含んでおり、前記リジッド回路基板は好ましくは、前記ツールホルダ回転軸(D)の周りの周方向において、前記軸方向凹部(56)内に分散して配置されており、特に好ましくは、前記回路基板全体の慣性軸が、前記ツールホルダ回転軸(D)に概ね一致するように、かつ/又は、前記電気回路(40;40a、40b、40c)が、導体経路及び電気部品を担持するフレキシブル回路基板(54;154;254)を含み、前記フレキシブル回路基板が前記ツールホルダ回転軸(D)の周りに変形して、特に丸められて、前記軸方向凹部(56;156;256)内に配置されているように分散していることを特徴とする、請求項4又は5に記載の測定装置(28)を有するツールホルダ(10)。
- 少なくとも1つの前記軸方向凹部(56;156)が、受容空間を画定しながら、カバー(58;158)、特にねじ込み式カバー(58;158)で閉鎖可能であることを特徴とする、請求項4から6のいずれか一項に記載の測定装置(28;128)を有するツールホルダ(10;110)。
- 少なくとも1つのセンサが、ツール部分センサ(30;130;230)として、前記ツールホルダ本体(12;112;212)の前記ツール部分(14;114;214)に配置されており、好ましくは、前記ツール受容構造(18;118;218)のツール受容凹部(18;118;218)の径方向内側の壁(18a;118a;218a)と、前記ツールホルダ本体(12;112;212)の径方向外側の外壁(14a;114a;214a)との間に配置されていることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記ツール受容構造(18;118;218)が、シュリンクチャック又は油圧チャック又はカッターヘッド受容部又はコレットチャック又はクランプチャックであることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記ツール受容構造(118)が油圧チャックであり、かつ、前記ツール部分センサ(130)が、前記油圧チャックの圧力チャンバ(170)の壁面に配置され、前記圧力チャンバ(170)における締め付け圧を間接的又は直接的に検出するように構成されていることを特徴とする、請求項9に記載の測定装置(128)を有するツールホルダ(110)。
- 少なくとも1つの前記ツール部分センサ(30;130;230)が、温度センサ及び/又は変形センサ及び/又は加速度センサ及び/又は圧力センサであることを特徴とする、請求項7から10のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 少なくとも1つのセンサが、冷却剤及び/又は潤滑剤を輸送するための冷却剤導管(26a)内の、好ましくは中央冷却剤導管(26a)内の冷却剤センサ(32)として、前記ツールホルダ本体(12)内に配置されており、前記冷却剤センサ(32)は、好ましくは温度センサ及び/又は圧力センサ及び/又は流量センサであることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の測定装置(28)を有するツールホルダ(10)。
- 少なくとも1つのセンサが、本体センサ(34、36;136;236)として、前記軸方向凹部(56;156;256)内に配置されており、好ましくは、前記軸方向凹部(56;156;256)を径方向内側に画定する内壁に、かつ/又は、前記軸方向凹部(56;156;256)を径方向外側に画定する外壁に配置されており、前記本体センサ(34、36;136;236)は、好ましくは温度センサ及び/又は変形センサ及び/又は加速度センサであることを特徴とする、請求項4又は5を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 第1の動作変数を検出するために、複数の同種のセンサが、前記ツールホルダ回転軸(D)周りの周方向において分散して配置されており、前記測定装置(28;128;228)は、さらに信号評価装置を含んでおり、前記信号評価装置は、複数の前記センサの検出信号の比較によって、前記センサによって直接的には検出されていない第2の動作変数を間接的に推測するように構成されていることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記エネルギー供給装置(42;142)が、電気エネルギー貯蔵装置であることを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記エネルギー供給装置が、電気エネルギーの誘導的伝達のために構成された誘導装置、好ましくは誘導コイルを含むことを特徴とする、請求項1から15のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記エネルギー供給装置(42;142)が、好ましくは電気的に絶縁する絶縁構造(64;164)を介在させて、前記ツールホルダ本体(12;112)の外面から径方向内側に延在する凹部(62;162)に受容されていることを特徴とする、請求項1から16のいずれか一項に記載の測定装置(28;128)を有するツールホルダ(10;110)。
- 前記径方向内側に延在する凹部(62;162)が、受容体積を画定しながら、カバー(66;166)、特にねじ込み式カバー(66;166)によって閉鎖可能であることを特徴とする、請求項17に記載の測定装置(28;128)を有するツールホルダ(10;110)。
- 前記信号伝達装置(38;138;238)が、前記ツールホルダ本体(12;112;212)の外面に配置されており、好ましくは接着していることを特徴とする、請求項1から18のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記ツールホルダ(10;110;210)が、その外面に、前記ツールホルダ回転軸(D)の周りに周方向に延在するグリッパ溝(24;124;224)を有しており、前記グリッパ溝は、グリップ装置に形状接続係合するように構成されており、前記信号伝達装置(38;138;238)は、前記グリッパ溝(24;124;224)に軸方向において隣接する窪み(44;144;244)に受容されていることを特徴とする、請求項19に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 軸方向において前記窪み(44;144;244)と、前記グリッパ溝(24;124;224)との間には、径方向に突出し、前記ツールホルダ回転軸(D)の周りに周方向に延在するウェブ(68;168;268)が設けられており、前記ウェブは、前記窪み(44;144;244)を前記グリッパ溝(24;124;244)から分離することを特徴とする、請求項20に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記ツールホルダ(10)が、その外面に、周方向において互いに距離を置いて設けられた2つの軸方向溝(72、74)を有しており、前記信号伝達装置(38)は、周方向において、前記軸方向溝(72、74)の間に受容されていることを特徴とする、請求項19から21のいずれか一項に記載の測定装置(28)を有するツールホルダ(10)。
- 前記ツールホルダ(10)が、その外面に、前記ツールホルダ回転軸(D)の周りに周方向に延在するグリッパ溝(24)を有しており、前記グリッパ溝は、グリップ装置に形状接続係合するように構成されており、少なくとも1つの軸方向溝(72、74)、好ましくは両方の軸方向溝(72、74)が、前記グリッパ溝(24)に交差し、好ましくは、前記信号伝達装置(38)が、前記グリッパ溝(24)を軸方向に画定する径方向突起の上に配置されていることを特徴とする、請求項22に記載の測定装置(28)を有するツールホルダ(10)。
- 信号及び/又はエネルギーを前記測定装置(28;128;228)の2つの構成要素の間で伝達する接続導線を受容するためのダクト(48、50、52、60;148、152、160;248、252)が、前記ツールホルダ回転軸(D)から出発する半径ビームと角度を成し、好ましくは接線方向に延在しており、同様に、好ましくは前記ダクト(52;152;252)が、前記ツールホルダ回転軸(D)に対して直交する面に配置されていることを特徴とする、請求項1から23のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- 前記連結構造(18;118;218)が、中空シャンクテーパ(20;120;220)又はスティープテーパ(220)及び/又は球形クランプシステムのための干渉構造(120)を含んでいることを特徴とする、請求項1から24のいずれか一項に記載の測定装置(28;128;228)を有するツールホルダ(10;110;210)。
- ワークピースを加工するための装置アセンブリ(77)であって、請求項1から25のいずれか一項に記載の少なくとも1つのツールホルダ(10)と、少なくとも1つの前記ツールホルダ(10)に連結するように構成された、スピンドルを有する工作機械(78)と、信号伝達装置(38)によって伝達される測定信号を受信するように構成された受信装置(82)と、を含む装置アセンブリ(77)。
- 前記受信装置(82)が、双方向の信号伝達のための送信/受信装置として構成されていることを特徴とする、請求項26に記載の装置アセンブリ(77)。
- 前記受信装置(82)とデータを伝達できるように接続された評価装置(84)が設けられており、前記評価装置は、前記信号伝達装置(38)によって伝達された測定信号の処理及び/又は評価を行うように構成されていることを特徴とする、請求項26又は27に記載の装置アセンブリ(77)。
- 前記工作機械(78)が、機械制御部(80)を含んでおり、前記機械制御部は、ワークピースの加工のために、前記工作機械(78)の駆動を制御し、好ましくは、前記評価装置(84)及び/又は前記受信装置(82)とデータを伝達できるように接続されていることを特徴とする、請求項26から28のいずれか一項に記載の装置アセンブリ(77)。
- ツール管理部(88)を有するツール収納装置(86)が設けられており、前記ツール管理部(88)は、前記受信装置(82)及び/又は前記評価装置(84)及び/又は前記機械制御部(80)とデータを伝達できるように接続されていることを特徴とする、請求項26から29のいずれか一項に記載の装置アセンブリ(77)。
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