[发明专利]工具和用于测量工具力的方法

说明书

根据本发明，一种工具(10)包括工具柄(11)，工具柄被接收在工具架(20)的工具接收部(21)中；工具(10)还包括力传感器(30)，该力传感器布置在工具柄(11)的凹口(12)中；并且在工具(10)操作时，力传感器(30)测量由工具柄(11)作用在工具架(20)上的工具力。本发明还涉及一种利用工具(10)测量工具力的方法，该工具包括工具柄(11)，工具柄被接收在工具架(20)的工具接收部(21)中；工具(10)还包括力传感器(30)；该方法包括以下步骤：在工具(10)的工具柄(11)与工具架(20)的工具接收部(21)之间布置力传感器(30)；并且借助于工具接收部(21)的夹紧装置夹紧力传感器(30)；在工具(10)操作时，力传感器(30)测量由工具柄(11)作用在工具架(20)上的工具力。

技术领域

本发明涉及一种具有工具柄的工具，工具柄被接收在工具架的工具接收部中。本发明还涉及一种测量工具力的力传感器。此外，本发明还涉及一种利用这种工具和这种力传感器测量工具力的方法。

背景技术

在使用机床制造工件时，经常需要测量作用在布置于机床的工具架中的工具上的力。这种所谓的工具力通常是多维的。例如，在车床中，作用在切削工具上的不仅有由工件施加在切削工具上的切削力，还有进给力。

测量这种工具力可以使用测力计。然而不利之处在于其较大的尺寸，使得测力计在机器室中常常会受到干扰，并且也不能安装在机床的任意位置。此外，测力计的制造和采购成本相对较高。

还可以使用应变仪来测量这种工具力。基于其原理，应变仪要求待测量的机器部件、特别是工具需具有一定的柔顺性(Nachgiebigkeit)，然而这种柔顺性在工件的精密加工中是不期望的。因此，使用应变仪会导致测量的动态分辨率降低。

为了确定由工具架的工具接收部施加在工具柄上的夹紧力，也可以使用扭矩扳手。但是，由于实际的夹紧力取决于彼此重叠移动的表面的摩擦系数，因此可能会偏离由扭矩扳手显示的值，从而不能精确地确定夹紧力。

专利文献DE102013005555B3公开了一种安装有推力和压力传感器的测量板，以便例如能够测量压机的支承面上的推力和压力。为此，各个推力和压力传感器被相叠地设置，并借助压力件相对于测量板的底部被夹紧在测量板的中空圆柱形的凹部中。

在此不利的是，测量板会将额外的质量、即惯性添加到测量系统中，因此不适于高动态性的应用。

专利文献EP0433535A1公开了一种不带测量盘的多分量力测量单元，用于自动测量机床中的力，例如进给力、被动力和主切割力，以便能够识别工具磨损或工具损坏。在此将多分量力传感器布置在自动车床的机器滑轨的袋状凹口中或者布置在两个机器部件之间的凹槽中。力传感器可以是楔形的并且可以通过按压楔(Anpresskeil)进行预紧。此处的缺点在于，由于机器滑轨的几何形状，在力测量时可能会出现误差，并且机器滑轨的质量也会对测量单元的动态特性产生不利影响。

发明内容

本发明的任务在于提供一种属于开头所述技术领域的工具，并且提供一种方法，该方法允许对工具力进行更精确和更动态的测量。特别是提供了对车床中的单位时间切削力的适合于工业的测量。

本发明的任务的解决方案通过独立权利要求的特征来限定。

根据本发明，工具包括工具柄，该工具柄被接收在工具架的工具接收部中；该工具还包括布置在工具柄上的凹口中的力传感器；在工具操作时，力传感器测量由工具柄作用在工具架上的工具力。

根据本发明布置的力传感器允许在工具操作时直接测量工具力。通过将力传感器布置在工具柄上，可以直接进行力测量。由此改善了力测量的精度和动态特性。例如，可以更精确地测量振动，因为力传感器仅是承受较小的工具柄质量，而不承受较大的工具架质量。因此还可以测量较小的力。