Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum reproduzierbaren Spannen von bauglei- chen Werkstücken und ein Verfahren zum Betrieb der Anordnung für ein reprodu zierbares Spannen von baugleichen Werkstücken für eine nachfolgende, bevor zugt spanende Bearbeitung auf einer Werkzeugmaschine. Die Anordnung und das Verfahren sind insbesondere für eine Anwendung in der Serienfertigung konzipiert, jedoch nicht auf diese beschränkt. Unter Spannen soll dabei eine kraftschlüssige Lagesicherung des Werkstückes unter Einwirkung von Spannkräften auf das Werkstück verstanden werden, wobei das oder die in Wirkverbindung mit dem Werkstück stehenden Spannmittel auch Merkmale eines Formschlusses zwischen dem oder den Spannmittel/n und dem Werkstück aufweisen kann/können.

Hohe Antriebsleistungen von Werkzeugmaschinen, hohe Schnittgeschwindigkei ten und große Schnittkräfte bei der spanenden Bearbeitung von Werkstücken er fordern nicht nur unter dem Gesichtspunkt der Arbeitssicherheit, sondern insbe sondere auch unter dem Gesichtspunkt einer hohen Maßgenauigkeit der spanen- den Bearbeitung ein sicheres Spannen des Werkstückes. Bei der Serienfertigung kommt hinzu, dass die Spannung der Werkstücke in kurzen Zeiten und unter vor gegebenen Spannbedingungen, insbesondere mit vorgegebenen Spannkräften, reproduzierbar erfolgen soll. Zum Spannen von Werkstücken unter vorgegebenen Spannbedingungen, insbe sondere mit vorgegebenen Spannkräften, ist es bekannt, in den Spannmitteln Sensoren vorzusehen, mittels derer die zum Spannen des Werkstückes wirkenden Spannkräfte bestimmt werden können. Dabei sind Lösungen bekannt, bei denen Sensoren zu Bestimmung der Spann kräfte direkt in der Kraftübertragungskette der Spannkraft angeordnet sind und so direkt die tatsächlich wirkende Spannkraft erfassen. So wird beispielsweise in der DE 10 2010 039 608 A1 eine Lösung beschrieben, bei der in einer Aufsatzbacke einer Spanneinrichtung eine Messeinrichtung mit einem Spannkraftmessaufneh- mer angeordnet ist. Die Messeinrichtung liegt dabei direkt in der Kraftübertra gungskette der auf das Werkstück einwirkenden Spannkraft. Sie ist als ein in die- ser Kraftübertragungskette liegendes Glied ausgebildet, welches infolge der Wir- kung der Spannkraft eine Längenänderung erfährt, die messtechnisch erfasst wird. Die Längenänderung ist proportional der Spannkraft und ermöglicht so deren Bestimmung. Sicherheitstechnisch sind derartige Lösungen jedoch bedenklich.

Aus der DE 40 40 309 A1 ist eine Lösung zur Bestimmung der Spannkräfte eines Dreibackenfutters bekannt, bei der in der Grundbacke eines Dreibackenfutters Dehnmessstreifen derart angeordnet sind, dass eine spannkraftbedingte Verfor mung der Grundbacke erfasst wird. Die spannkraftbedingte Verformung der Grundbacke ist spannkraftproportional und ermöglicht so die Bestimmung der Spannkraft.

Weiterhin wird in der DE 10 2014 104 285 A1 ein kraftbetätigtes Spannfutter für eine Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine beschrieben, bei dem mindestens eine Spanneinrichtung (Spannbacke) eine Messeinrichtung zum Messen einer von der Spanneinrichtung auf das in dem Spannfutter eingespannte Werkstück aus- geübten Spannkraft aufweist. Dabei ist am Quersteg des Kreuzversatzes der Grundbacke des Spannfutters ein als Dehnmessstreifen ausgeführter Sensor an geordnet, mit dem die Verformung des Quersteges infolge der Wirkung der Spannkraft erfasst wird. Die Verformung des Quersteges ist spannkraftproportional und ermöglicht so die Bestimmung der Spannkraft.

Sowohl die in der DE 40 40 309 A1 als auch die in der DE 10 2014 104 285 A1 beschriebenen Lösungen haben den Nachteil einer aufwändigen Anordnung der Messeinrichtungen im Spannfutter. Hieraus folgt, dass nur Sensoren mit geringem Bauraum, wie beispielsweise Dehnmessstreifen, verwendet werden können und jedes in einer Werkzeugmaschine verwendete Spannfutter eine entsprechende Messeinrichtung aufweisen muss. Ein Nachteil von Dehnmessstreifen ist jedoch ihr eingeschränkter Messbereich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum reproduzierbaren Spannen von baugleichen Werkstücken bereitzustellen, die sich durch ein breites Anwendungsgebiet auszeichnet, dass heißt, für eine Vielzahl unterschiedlichster Spannaufgaben verwendet werden kann und den Einsatz unterschiedlichster Sen- soren für die Bestimmung der Spannkraft gestattet. Die Aufgabe der Erfindung besteht weiterhin darin, ein Verfahren zum Betrieb der Anordnung anzugeben. Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Anordnung zum reproduzierbaren Spannen von baugleichen Werkstücken mit den Merkmalen des ersten Anspru ches sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des 5. Anspruches gelöst. Die Ansprüche 2 bis 4 beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung zum reproduzierbaren Spannen von baugleichen Werkstücken, die Ansprüche 6 und 7 vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens zum Betrieb der Anordnung.

Gemäß der Erfindung umfasst die Anordnung zum reproduzierbaren Spannen von baugleichen Werkstücken mindestens eine Messplatte mit an der Messplatte an geordneten Sensoren, wobei die Sensoren so angeordnet und ausgebildet sind, dass eine elastische Verformung der Messplatte erfassbar ist, mindestens ein an der Messplatte angeordnetes Spannelement zum Spannen des Werkstückes, wobei das mindestens eine Spannelement so an der Messplatte angeordnet ist, dass es an mindestens zwei zueinander beabstandeten Orten fest an der Mess platte anliegt, und mindestens eine elektronische Recheneinheit zum Auswerten und Speichern der Sensorsignale.

Es hat sich gezeigt, dass jedes Spannelement beim Spannen eines Werkstückes infolge der Spannkraft eine der Spannkraft proportionale elastische Verformung erfährt und diese elastische Verformung über die zueinander beabstandeten Orte der Anlage des Spannelementes an der Messplatte auf diese übertragen wird und so eine ebenfalls spannkraftproportionale elastische Verformung der Messplatte bewirkt. Die Bedingung der Anlage des Spannelementes an der Messplatte an mindestens zwei zueinander beabstandeten Orten ist auch dann erfüllt, wenn ein Spannelement flächig, beispielsweise durch Kleben oder Schweißen, mit der Messplatte verbunden ist. Wichtig ist, dass die Anordnung des Spannelementes an der Messplatte so erfolgt, dass eine elastische Verformung des Spannelemen tes auf die Messplatte übertragen wird. Die an der Messplatte angeordneten Sen soren generieren Signale, deren Werte die elastische Verformung der Messplatte abbilden. Die Werte der Signale werden der elektronischen Recheneinheit zugelei tet.

Die Messplatte ist bevorzugt als ebene Platte ausgebildet, besteht bevorzugt aus Stahl und sollte eine hinreichende Steifigkeit aufweisen, also einer elastischen Ver formung einen so hinreichenden Widerstand entgegensetzen, dass eine Bearbei tung des gespannten Werkstückes mit der geforderten Maßgenauigkeit möglich ist. Als Größe zur Beschreibung der Steifigkeit der Messplatte kann die Federstei figkeit herangezogen werden, wobei die Federsteifigkeit bestimmt wird, indem die Messplatte an zwei gegenüberliegenden Seiten gestützt, mittig zwischen den Un terstützungen senkrecht zur Messplatte eine Kraft F aufgebracht und die elasti sche Verformung der Messplatte infolge dieser Kraft F gemessen wird. Als hinrei chend wird dann eine Federsteifigkeit zwischen 20 bis 100 N/pm, bevorzugt zwi schen 50 bis 100 N/pm, angesehen. Die Messplatte kann einteilig ausgebildet sein, sie kann aber auch aus einer Basisplatte und einer Hilfsplatte bestehen, wo bei die Basisplatte und die Hilfsplatte beispielsweise durch Verschrauben fest mit einander verbunden sind. Dabei ist bzw. sind an einer Seite der Basisplatte, nach folgend als Basisplattenspannelementeseite bezeichnet, das oder die Spannele mente angeordnet und an der der Basisplattenspannelementeseite gegenüberlie genden Seite der Basisplatte die Hilfsplatte. Bevorzugt sind zwischen der Basis platte und der Hilfsplatte die Sensoren zur Erfassung der elastischen Verformung der Messplatte angeordnet.

Weiterhin bevorzugt sind die Sensoren zur Erfassung der elastischen Verformung der Messplatte als piezoelektrische Kraftsensoren ausgebildet. Dabei sind bevor zugt mindestens drei Sensoren in einer zweiten Ebene, die parallel zu einer ersten Ebene, die durch die Basisplattenspannnelementeseite definiert wird, angeordnet. Ist die Messplatte einteilig ausgebildet, können seitlich in die Messplatte eingrei fende Ausnehmungen vorgesehen sein, in die die piezoelektrischen Kraftsensoren mit der vom Hersteller empfohlenen funktional notwendigen mechanischen Vor spannung eingepasst sind. Ist die Messplatte zweiteilig ausgebildet, können die piezoelektrischen Kraftsensoren zwischen der Basisplatte und der Hilfsplatte mit der vom Hersteller empfohlenen funktional notwendigen mechanischen Vorspan nung eingespannt sein. In diesem Fall kann die Basisplatte und/oder die Hilfsplatte Vertiefungen für die Anordnung der piezoelektrischen Kraftsensoren mit der vom Hersteller empfohlenen funktional notwendigen mechanischen Vorspannung auf weisen. Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung von piezoelektrischen Kraftsensoren zwischen der Basisplatte und der Hilfsplatte sollte die Federsteifig keit der Hilfsplatte ca. 50 bis 80 % der Federsteifigkeit der Basisplatte betragen.

Zweckmäßig ist eine Anordnung der piezoelektrischen Kraftsensoren in einer pa rallel zu der von der Basisplattenspannnelementeseite definierten ersten Ebene liegenden zweiten Ebene derart, dass sie in der zweiten Ebene eine Fläche auf- spannen. Bevorzugt sollte diese Anordnung der piezoelektrischen Kraftsensoren so sein, dass die Orte der festen Anlage der Spannelemente an die Basisplatte innerhalb bzw. in der Nähe einer Fläche liegen, die durch senkrechte Projektion der durch die piezoelektrischen Kraftsensoren aufgespannten Fläche in die von der Basisplattenspannelementeseite definierten ersten Ebene gebildet wird.

Die Messplatte kann universal für unterschiedlichste Spannaufgaben ausgebildet sein, indem sie beispielsweise quadratisch oder rechteckig ausgebildet ist und beispielsweise 8 piezoelektrische Kraftsensoren symmetrisch verteilt an den Eck- punkten und Seitenkanten der Messplatte angeordnet sind. An der Messplatte können je nach Spannaufgabe unterschiedliche Spannelemente angeordnet sein.

Es ist auch denkbar, dass für eine spezielle Spannaufgabe, d.h. für das Spannen einer Serie baugleicher Werkstücke, an einer Messplatte ein oder mehrere speziell ausgewählte Spannelemente angeordnet sind, wobei jedes Spannelement jeweils an mindestens zwei Orten fest an der Messplatte anliegt. Wie bereits beschrieben, werden beim Spannen eines Werkstückes auftretende elastische Verformungen des Spannelementes über die Orte der festen Anlage des Spannelementes an der Messplatte auf die Messplatte übertragen. Anders ausgedrückt, an den Orten der festen Anlage eines Spannelementes an der Messplatte wirken Kräfte auf die Messplatte. Anhand der Orte der Einwirkung von Kräften auf die Messplatte ist es mittels Modellrechnung möglich, die Orte einer maximalen elastischen Verformung der Messplatte zu bestimmen. Es ist dann zweckmäßig, die piezoelektrischen Kraftsensoren an diesen Orten, d.h. an den senkrecht auf die zweite Ebene, in der die piezoelektrischen Kraftsensoren angeordnet sind, projizierten Orten anzuord nen. Die piezoelektrischen Kraftsensoren sind dann an den Orten einer maximalen elastischen Verformung der Messplatte infolge der Spannung eines Werkstückes in an der Messplatte angeordneten Spannelementen angeordnet. Dadurch können besonders genaue Messungen der elastischen Verformung der Messplatte er- reicht werden, was eine besonders genaue Reproduzierung der Spannung bau gleicher Werkstücke ermöglicht.

Das oder die an der Messplatte angeordnete/n Spannelement/e zum Spannen des Werkstückes ist/sind bevorzugt Spannfutter, Schraubstöcke, Klemmschellen oder in einem einfachen Fall eine Befestigungsschraube, die in eine in der Mess platte angeordnete Gewindebohrung eingreift. Die vorstehende Aufzählung von möglichen Spannelementen ist nur beispielhaft und nicht abschließend. Wesent- lich ist, dass ein Spannelement ortsfest an der Messplatte angeordnet ist und an mindestens zwei zueinander beabstandeten Orten fest an der Messplatte anliegt. Bevorzugt ist ein Spannelement zum Spannen des Werkstückes so ausgebildet, dass sich die Kraftübertragungskette der das Werkstück spannenden Spannkraft innerhalb des Spannelementes schließt. Dies ist deshalb bevorzugt, weil damit beim wiederholten Spannen von baugleichen Werkstücken, dass heißt beim Öff nen und erneuten Schließen der Kraftübertragungskette der das Werkstück span nenden Spannkraft, die Orte der Anlage des an der Messplatte angeordneten Spannelementes nicht verändert werden.

Zum Betrieb der beschriebenen Anordnung zum reproduzierbaren Spannen von baugleichen Werkstücken wird zunächst mit dem oder den an der Messplatte an- geordneten Spannelement/en ein Werkstück als Referenzwerkstück der bauglei- chen Werkstücke mit einer für die nachfolgende Bearbeitung notwendigen Spann kraft gespannt. Dies führt, wie vorstehend beschrieben, zu einer elastischen Ver- formung des oder der Spannelemente/s und der Messplatte. Dabei besteht ein funktionaler Zusammenhang zwischen der Spannkraft und der elastischen Verfor mung des oder der Spannelemente/s und der Messplatte. Mittels den an der Messplatte angeordneten Sensoren werden Signale generiert, deren Werte der elastischen Verformung der Messplatte entsprechen. Die Werte der Signale wer den der elektronischen Recheneinheit zugeleitet und als Referenzwerte gespei chert. Zum erneuten Spannen eines baugleichen Werkstückes wird dieses mittels dem oder den an der Messplatte angeordneten Spannelement/en gespannt, wobei die Spannkraft stetig oder schrittweise erhöht und die Werte der von den an der Messplatte angeordneten Sensoren generierten Sensorsignale der elektronischen Recheneinheit zugeleitet und mit den gespeicherten Referenzwerten der Span- nung des Referenzwerkstückes verglichen werden. Unterschreitet die Abweichung der während des Spannens ermittelten Werte der Sensorsignale von den Refe renzwerten eine zuvor bestimmte Akzeptanzschwelle, ist die für die nachfolgende Bearbeitung notwendige Spannkraft erreicht und die Erhöhung der Spannkraft wird beendet. Die Akzeptanzschwelle kann durch Vorversuche exemplarisch tech- nologisch ermittelt oder geschätzt werden. Sie kann beispielsweise bei einer Ab- weichung der von den Sensoren generierten Werten der Sensorsignale von den Referenzwerten von ±10 %, bevorzugt ±5, besonders bevorzugt ±2 %, liegen. Dabei ist die für die nachfolgende Bearbeitung notwendige Spannkraft erreicht, wenn die Akzeptanzschwelle von allen von den Sensoren generierten Werten der Sensorsignale unterschritten wird.

Wird bei stetiger oder schrittweiser Erhöhung der Spannkraft kein Zustand gefun den, in dem alle von allen Sensoren generierten Werte der Signale innerhalb einer vorgewählten Toleranz zu den Referenzwerten liegen, liegt eine fehlerhafte Span- nung des Werkstückes vor. Dies kann beispielsweise durch ein Werkstück verur- sacht sein, dessen Abmaße außerhalb der Toleranzgrenzen der baugleichen Werkstücke liegen. Eine weitere mögliche Ursache kann eine fehlerhafte Positio nierung des Werkstückes an den Spannelementen sein. Ein besonderer Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, dass mittels einer Mess platte, an der die Sensoren zur Bestimmung der elastischen Verformung angeord net sind, verschiedene Spannaufgaben zum reproduzierbaren Spannen von baug- leichen Werkstücken gelöst werden können. Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschrän- kenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 : eine Messplatte mit einem an der Messplatte angeordneten

Schraubstock und einem im Schraubstock gespannten quaderförmi gen Werkstück, in

Fig. 2: eine Messplatte mit einem an der Messplatte angeordneten Spannfut ter und einem im Spannfutter gespannten runden Werkstück, in Fig. 3: eine Messplatte mit drei auf der Messplatte angeordneten Befesti- gungselementen und einem mittels der Befestigunselemente gespann- ten Werkstück, in

Fig. 4A: eine Messplatte mit einem auf der Messplatte mittels einer Befesti gungsschraube gespannten runden Werkstück und in

Fig. 4B: einen Längsschnitt durch die Messplatte gemäß Fig. 4A. Beispiel 1

Die Fig. 1 zeigt eine quadratisch ausgebildete Messplatte 1 mit einem an der Messplatte angeordneten Schraubstock 2 und einem im Schraubstock 2 ge- spannten quaderförmigen Werkstück 3. Der Schraubstock 2 ist mittels Klemm- pratzen 4 an einer Seite der Messplatte 1 , in Fig. 1 die Oberseite der Messplatte 1 , befestigt. Die Klemmpratzen 4 sind mittels Befestigungsschrauben 5, die in Ge windebohrungen eingreifen, die in der Messplatte 1 angeordnet sind, befestigt.

Der Schraubstock 2 liegt damit an mehr als zwei zueinander beabstandeten Orten an der Messplatte 1 an. Die Messplatte 1 ist einteilig ausgebildet. In die Längssei- ten der Messplatte 1 sind bezüglich der Längsausdehnung der Längsseiten sym metrisch, d.h. jeweils in der Mitte jeder Längsseite und an den Enden jeder Längs seite, Ausnehmungen 6 eingearbeitet. In jeder Ausnehmung 6 ist ein piezoelektri scher Kraftsensor 7 angeordnet. Die piezoelektrischen Kraftsensoren 7 sind mit der vom Hersteller empfohlenen funktional notwendigen mechanischen Vorspan- nung in die Ausnehmungen 6 eingepasst. Die Ausnehmungen 6 und damit auch die piezoelektrischen Kraftsensoren 7 sind so angeordnet, dass durch die piezo elektrischen Kraftsensoren 7 eine Fläche aufgespannt wird, derart, dass die Orte der festen Anlage des Schraubstockes 2 an der Oberseite der Messplatte 1 inner halb einer Fläche liegen, die durch die senkrechte Projektion der von den piezo- elektrischen Kraftsensoren 7 aufgespannten Fläche auf die Oberseite der Mess plattei gebildet wird. Insgesamt sind in der Messplatte 1 acht piezoelektrische Kraftsensoren 7 angeordnet. Alle piezoelektrischen Kraftsensoren 7 sind elektrisch mit einer nicht dargestellten elektronischen Recheneinheit verbunden. Zum reproduzierbaren Spannen von baugleichen quaderförmigen Werkstücken 3 wird zunächst ein Referenzwerkstück 3 in einer vorbestimmten Position im

Schraubstock 2 so hinreichend fest, d.h. mit einer so bemessenen Spannkraft ge spannt, dass es für eine nachfolgende Bearbeitung ausreichend fest gespannt ist. Wenn gewünscht oder erforderlich, kann dabei die Spannkraft mit bekannten Mit- teln bestimmt und erfasst werden. Beispielsweise kann der Schraubstock 2 mit einem Drehmomentenschlüssel gespannt werden. Die vom Schraubstock 2 auf das Werkstück 3 ausgeübten Spannkräfte bewirken eine elastische Verformung des Schraubstockes 2. Infolge dieser elastischen Verformung des Schraubsto ckes 2 wirken durch die feste Anordnung des Schraubstockes 2 an der Messplat- te 1 diese Kräfte ein, die eine elastische Verformung der Messplatte 1 bewirken. Dabei besteht ein reproduzierbarer funktionaler Zusammenhang zwischen der Spannkraft und der elastischen Verformung des Schraubstockes 2 und der Mess- platte 1 . Mittels den an der Messplatte 1 angeordneten piezoelektrischen Kraft sensoren 7 werden Signale generiert, deren Werte der elastischen Verformung der Messplatte 1 entsprechen. Die Werte der Signale werden der elektronischen Re- cheneinheit zugeleitet und als Referenzwerte gespeichert.

Zum erneuten Spannen eines baugleichen quaderförmigen Werkstückes 3 wird dieses in der gleichen vorbestimmten Position wie das Referenzwerkstück 3 im Schraubstock 2 gespannt. Dazu werden lediglich die Spannbacken des

Schraubstockes 2 bewegt, d.h. zur Entnahme des zuvor gespannten Werkstü ckes 3 geöffnet und zum Spannen des baugleichen Werkstückes 3 wieder gegen einander bewegt, die Befestigung des Schraubstockes 2 selbst an der Messplat te 1 wird nicht verändert. Zum Spannen des baugleichen Werkstückes 3 wird die Spannkraft stetig erhöht und die Werte der von jedem an der Messplatte 1 ange- ordneten piezoelektrischen Kraftsensoren 7 generierten Signale der elektronischen Recheneinheit zugeleitet und mit den jeweiligen gespeicherten Referenzwerten des jeweiligen piezoelektrischen Kraftsensors 7 für die Spannung des baugleichen quaderförmigen Referenzwerkstückes 3 verglichen. Unterschreitet die Abwei chung der während des Spannens ermittelten Werte der Sensorsignale von den Referenzwerten eine zuvor anhand von Vorversuchen ermittelte Akzeptanzschwel le von +5 %, ist die für die nachfolgende Bearbeitung notwendige Spannkraft er reicht, d.h. das baugleiche quaderförmige Werkstück 3 ist mit gleicher Spannkraft wie das Referenzwerkstück gespannt und die Erhöhung der Spannkraft wird be- endet. Die Spannung des Referenzwerkstückes wurde für die Spannung das baugleiche Werkstück reproduziert.

Wird bei stetiger Erhöhung der Spannkraft kein Zustand gefunden, in dem alle von allen piezoelektrischen Kraftsensoren 7 generierten Werte der Signale die Akzep tanzschwelle von ±5 % zu den jeweiligen Referenzwerten unterschreiten, liegt eine fehlerhafte Spannung des Werkstückes 3 vor. Die Position des quaderförmigen Werkstückes 3 im Schraubstock 2 ist dann zu überprüfen, und bei Übereinstim mung der Position des quaderförmigen Werkstückes 3 mit der vorbestimmten Po sition im Schraubstock 2 ist das Werkstück 3 auszusondern. Beispiel 2

Fig. 2 zeigt eine quadratisch ausgebildete Messplatte 1 mit einem auf der Mess platte 1 angeordneten Spannfutter 8 und einem im Spannfutter 8 gespannten runden Werkstück 3. Die Messplatte 1 ist zweiteilig ausgebildet. Sie besteht aus einer als T-Nutenplatte ausgebildeten Basisplatte 1 .1 und einer als ebene Platte ausgebildeten Hilfsplatte 1 .2. Die Basisplatte 1 .1 besitzt eine Federsteifigkeit von ca. 80 N/pm. Die Hilfsplatte 1 .2 ist an der den T-Nuten gegenüberliegenden Seite der Basisplatte 1 .1 angeordnet und fest mit dieser verschraubt. Sie besteht aus Stahl und weist eine Federsteifigkeit von ca. 50 N/miti auf. Die Oberseiten der T- Nuten liegen in einer ersten Ebene 9. Das Spannfutter 8 ist an der Oberseite der T-Nutenplatte mittels Schrauben und zugehörigen Nutensteinen fest mit dieser verschraubt. Die Unterseite der T-Nutenplatte, also die der Hilfsplatte 1 .2 zuge wandte Seite, weist an jeder Ecke eine Ausnehmung 6 zu Aufnahme von je einem piezoelektrischen Kraftsensor 7 auf. Die Ausnehmungen sind so bemessen, dass die piezoelektrischen Kraftsensoren 7 mit der vom Hersteller empfohlenen funktio nal notwendigen mechanischen Vorspannung zwischen der Basisplatte 1 .1 und der Hilfsplatte 1 .2 eingespannt sind. Die piezoelektrischen Kraftsensoren 7 span nen in der zweiten Ebene 10 eine Fläche auf. Die Befestigungspunkte des Spann futters 8, d.h. die Orte der festen Anlage des Spannfutters 8 an der

Basisplatte 1 .1 , liegen innerhalb einer Fläche, die durch senkrechte Projektion der von den piezoelektrischen Kraftsensoren 7 aufgespannten Fläche auf die erste E- bene 9 gebildet wird. Die piezoelektrischen Kraftsensoren 7 sind in einer zur ersten Ebene 9 parallelen zweiten Ebene 10 angeordnet und elektrisch mit einer nicht dargestellten elektronischen Recheneinheit verbunden. Im Spannfutter 8 ist ein rundes Werkstück 3 gespannt.

Zum reproduzierbaren Spannen von baugleichen runden Werkstücken 3 wird zu- nächst, wie bereits im Beispiel 1 beschrieben, ein Referenzwerkstück 3 in einer vorbestimmten Position im Spannfutter 8 so hinreichend fest, d.h. mit einer so bemessenen Spannkraft gespannt, dass es für eine nachfolgende Bearbeitung ausreichend fest gespannt ist. Die von den Spannbacken des Spannfutters 8 auf das Werkstück 3 ausgeübten Spannkräfte bewirken eine elastische Verformung des Spannfutters 8. Wie ebenfalls bereits im Beispiel 1 beschrieben, wirken infolge dieser elastischen Verformung des Spannfutters 8 und der festen Anordnung des Spannfutters 8 an der Basisplatte 1 .1 , d.h. der T-Nutenplatte, auf Basisplatte 1 .1 Kräfte ein, die eine elastische Verformung der Basisplatte 1 .1 bewirken. Infolge der elastischen Verformung der Basisplatte 1 .1 wiederum und der festen Verbindung zwischen der Basisplatte 1 .1 und der Hilfsplatte 1 .2 wirken zwischen der

Basisplatte 1 .1 und der Hilfsplatte 1 .2 Kräfte, wobei ein reproduzierbarer funktio- naler Zusammenhang zwischen der Spannkraft und den zwischen der

Basisplatte 1 .1 und der Hilfsplatte 1 .2 wirkenden Kräften besteht. Mittels den zwi schen der Basisplatte 1 .1 und der Hilfsplatte 1 .2 angeordneten piezoelektrischen Kraftsensoren 7 werden Signale generiert, deren Werte den zwischen der

Basisplatte 1 .1 und der Hilfsplatte 1 .2 wirkenden Kräften und somit der elasti schen Verformung der Basisplatte 1 .1 entsprechen. Die Werte der Signale werden der elektronischen Recheneinheit zugeleitet und als Referenzwerte gespeichert.

Zum erneuten Spannen eines baugleichen runden Werkstückes 3 wird dieses in der gleichen vorbestimmten Position wie das Referenzwerkstück 3 im Spannfut ter 2 gespannt, wobei die Befestigung des Spannfutters 8 selbst an der

Basisplatte 1 .1 , also der T-Nutenplatte, nicht verändert wird. Zum Spannen des baugleichen Werkstückes 3 wird die Spannkraft stetig erhöht und die Werte der von jedem zwischen der Basisplatte 1 .1 und der Hilfsplatte 1 .2 angeordneten pie- zoelektrischen Kraftsensoren 7 generierten Signale der elektronischen Rechenein heit zugeleitet und mit den jeweiligen gespeicherten Referenzwerten des jeweiligen piezoelektrischen Kraftsensors 7 für die Spannung des baugleichen runden Refe renzwerkstückes 3 verglichen. Unterschreitet die Abweichung der während des Spannens ermittelten Werte der Sensorsignale von den Referenzwerten eine zuvor bestimmte Akzeptanzschwelle von ± 5 %, ist die für die nachfolgende Bearbeitung notwendige Spannkraft erreicht, d.h. das baugleiche runde Werkstück 3 ist mit gleicher Spannkraft wie das Referenzwerkstück gespannt. Die Erhöhung der Spannkraft wird beendet. Die Spannung des Referenzwerkstückes wurde für die Spannung des baugleiche Werkstückes reproduziert.

Beispiel 3

Fig. 3 zeigt eine quadratisch ausgebildete Messplatte 1 mit zwei an der Messplat te 1 angeordneten Spannböcken 1 1 und einem zylindrischen Spannelement 12, welches aus einer zylinderförmigen Druckhülse 12.1 und einer zentrisch durch die Druckhülse 12.1 greifenden Spannschraube 12.2 besteht. Mittels der Spannbö cke 1 1 und dem Spannelement 12 ist als zu bearbeitendes Werkstück 3 eine Achsschwinge an drei durch die Anordnung der Spannböcke 1 1 sowie des Spannelementes 12 festgelegten Positionen an der Messplatte 1 gespannt. Die Messplatte 1 ist, wie die bereits im Beispiel 2 beschriebene Messplatte 1 , zweitei lig ausgebildet. In gleicher Weise, wie bereits im Beispiel 2 beschrieben, sind an den vier Ecken der Basisplatte 1 .1 an der der Hilfsplatte 1 .2 zugewandten Seite Ausnehmungen 7 ausgebildet, in denen zwischen der Basisplatte 1 .1 und der Hilfsplatte 1 .2 mit der vom Hersteller empfohlenen funktional notwendigen me chanischen Vorspannung vorgespannt, piezoelektrische Kraftsensoren 7 angeord net sind. Die piezoelektrischen Kraftsensoren 7 sind elektrisch mit einer nicht dar gestellten elektronischen Recheneinheit verbunden. Wie bereits beschrieben, wird durch die piezoelektrischen Kraftsensoren 7 eine Fläche ausgespannt. Die Postio nen, an denen die Spannböcke 1 1 und das Spannelement 12 an der Basisplatte 1 .1 angeordnet sind, liegen innerhalb einer Fläche, die durch senkrechte Projekti on der durch die piezoelektrischen Kraftsensoren 7 aufgespannten Fläche auf die Oberfläche der Basisplatte 1 .1 , an der die Spannböcke 1 1 und das Spannelement 12 angeordnet sind, gebildet wird.

Die Spannböcke 1 1 sind mittels Klemmpratzen 4 fest positioniert an der

Basisplatte 1 .1 angebracht. Die Klemmpratzen 4 sind durch Befestigungsschrau ben 5, welche in in die T-Nuten eingeschobene Nutensteine eingreifen, geklemmt. Je ein Schenkel der Achsschwinge ist mittels einer Schelle 1 1 .1 gegen den Spannbock 1 1 verklemmt. Die Schellen werden durch je zwei

Spannschrauben 1 1 .2, welche in in die T-Nuten eingeschobene Nutensteine ein greifen, gegen das Werkstück 3 bzw. die Spannböcke 1 1 gespannt. Der Fußbe reich des Werkstückes 3, d.h. der Bereich an dem die beiden Schenkel der Achs schwinge zusammenlaufen, ist mittels dem Spannelement 12 an der

Basisplatte 1 .1 befestigt. Dazu greift die Spannschraube 12.2 durch eine im Fuß bereich des Werkstückes 3 befindliche Bohrung und spannt den Fußbereich des Werkstückes 3 gegen die Druckhülse 12.1 . Die Spannschraube 12.2 greift dazu in einen ortsfest in einer T-Nut angeordneten Nutenstein ein. Die Spannung des Werkstückes 3 erfolgt durch Anziehen der Spannschrauben 1 1 .2 und 12.2.

Zum reproduzierbaren Spannen von baugleichen Werkstücken 3, d.h. im vorlie genden Beispiel 3 von baugleichen Achsschwingen, wird, wie bereits in den Bei spielen 1 und 2 beschrieben, zunächst ein Referenzwerkstück 3 in einer durch die feste Anordnung der Spannböcke 1 1 sowie des Spannelementes 12 an der Basisplatte 1 .1 vorbestimmten Position mit der für die nachfolgende Bearbeitung erforderlichen Spannkraft gespannt. Die Werte der von den vier piezoelektrischen Kraftsensoren 7 generierten Signale werden der elektronischen Recheneinheit zu geleitet und als Referenzwerte gespeichert.

Zum erneuten Spannen eines baugleichen Werkstückes 3 wird dieses in der glei chen vorbestimmten Position wie das Referenzwerkstück 3 mittels der Spannbö cke 1 1 und dem Spannelement 12 an der Basisplatte 1 .1 gespannt, wobei die Befestigungen der Spannböcke an der Basisplatte 1 .1 und die Positionen der Nu tensteine, in die die Spannschrauben 1 1 .2 und 12.2 eingreifen, nicht verändert werden. Die Spannkraft, mit der das Werkstück 3 gespannt wird, wird durch An ziehen der Spannschrauben 1 1 .2 und 12.2 solange erhöht, bis die Abweichung der Werte der von den vier piezoelektrischen Kraftsensoren 7 generierten Sensor- signale von den gespeicherten Referenzwerten eine Akzeptanzschwelle von ±5 % unterschreitet.

Beispiel 4

Fig. 4A zeigt eine rechteckig ausgebildete Messplatte 1 mit einem an der Mess- platte 1 angeordneten scheibenförmigen Werkstück 3. Fig. 4B zeigt einen Längs schnitt durch die in Fig. 4A gezeigte Messplatte 1 . Die Messplatte 1 ist zweiteilig ausgebildet. Sie besteht aus einer ebenen Basisplatte 1 .1 und einer ebenen Hilfsplatte 1 .2. In die Basisplatte sind senkrecht zur Oberfläche der Basisplatte 1 .1 mehrere Bohrungen 13 eingebracht. Mindestens eine Bohrung 13 ist als Gewin- debohrung ausgebildet. Die Basisplatte 1 .1 besitzt eine Federsteifigkeit von ca.

80 N/pm. Die Hilfsplatte 1 .2 weist eine Federsteifigkeit von ca. 60 N /pm auf. Ba- sisplatte 1 .1 und Hilfsplatte 1 .2 sind miteinander verschraubt. In gleicher Weise, wie bereits in den Beispielen 2 und 3 beschrieben, sind an der der Hilfsplatte 1 .2 zugewandten Seite der Basisplatte 1 .1 Ausnehmungen 7 ausgebildet, in denen zwischen der Basisplatte 1 .1 und der Hilfsplatte 1 .2 mit der vom Hersteller emp fohlenen funktional notwendigen mechanischen Vorspannung piezoelektrische Kraftsensoren 7 angeordnet sind. Insgesamt sind, wie bereits im Beispiel 1 be schrieben, acht piezoelektrische Kraftsensoren 7 gleichmäßig verteilt an den vier Seiten der Messplatte 1 angeordnet. Die piezoelektrischen Kraftsensoren 7 sind elektrisch mit einer nicht dargestellten elektronischen Recheneinheit verbunden. Das scheibenförmige Werkstück 3 ist kreisrund ausgebildet und weist in der Kreismitte eine Durchgangsbohrung auf. An der Basisplatte 1 .1 sind drei kreisrun de Abstützscheiben 14 derart positioniert angeordnet, dass sie zwischen dem scheibenförmigen Werkstück 3 und der Basisplatte 1 .1 positioniert sind, das scheibenförmige Werkstück 3 somit an den Abstützscheiben 14 anliegt. Zur Posi- tionierung der Abstützscheiben 14 weisen diese einen zylinderförmigen Stift auf, der in eine Bohrung 13 in der Basisplatte 1 .1 eingreift, wodurch die Position der Abstützscheibe 14 an der Basisplatte festgelegt ist. Durch die Bohrung in der Mit- te des scheibenförmigen Werkstückes 3 greift eine Spannschraube 15, die in eine Gewindebohrung in der Basisplatte 1 .1 eingreift. Zum Spannen des scheibenför migen Werkstückes 3 an der Messplatte 1 wird die Spannschraube 15 angezogen und so das scheibenförmige Werkstück 3 über die Abstützscheiben 14 gespannt. Die Spannschraube wird dabei soweit angezogen, bis die für die nachfolgende Bearbeitung erforderliche Spannkraft aufgebracht ist.

Wie bereits beschrieben, wird durch die piezoelektrischen Kraftsensoren 7 eine Fläche ausgespannt. Die Positionen, an denen die Spannschraube 15 in eine Ge- windebohrung in der Basisplatte 1 .1 eingreift, und die Orte, an denen die Abstütz scheiben 14 an der Oberfläche der Basisplatte 1 .1 anliegen, liegen innerhalb einer Fläche, die durch senkrechte Projektion der durch die piezoelektrischen Kraftsen soren 7 aufgespannten Fläche auf die Oberfläche der Basisplatte 1 .1 , an der das scheibenförmige Werkstück 3 angeordnet ist, gebildet wird.

Das reproduzierbare Spannen von baugleichen scheibenförmigen Werkstücken 3, erfolgt in gleicher Weise, wie bereits in den Beispielen 1 bis 2 beschrieben. Zu nächst wird ein scheibenförmiges Referenzwerkstück 3 in einer vorbestimmten Position mit der für die nachfolgende Bearbeitung erforderlichen Spannkraft ge spannt. Die Position wird zum einen durch die Position der Gewindebohrung 13 in der Basisplatte 1 .1 , in die die Spannschraube 15 eingreift, sowie die Postionen der Abstützscheiben 14, d.h. die Positionen der Bohrungen 13 in der

Basisplatte 1 .1 , in die die zylindrischen Stifte an den Abstützscheiben 14 eingrei- fen, bestimmt. Die Werte der von den acht piezoelektrischen Kraftsensoren 7 ge nerierten Signale werden der elektronischen Recheneinheit zugeleitet und als Re ferenzwerte gespeichert.

Zum erneuten Spannen eines baugleichen scheibenförmigen Werkstückes 3 wird dieses in der gleichen vorbestimmten Position wie das scheibenförmige Refe renzwerkstück 3 mittels der Spannschraube 15 an der Basisplatte 1 .1 gespannt, wobei die Positionen der Abstützscheiben 14 nicht verändert werden und die Spannschraube 15 in die gleiche Gewindebohrung 13 in der Basisplatte 13 ein- greift, in die sie beim Spannen des scheibenförmigen Referenzwerkstückes 3 ein gegriffen hat. Die Spannkraft, mit der das scheibenförmige Werkstück 3 gespannt wird, wird durch Anziehen der Spannschraube 15 solange erhöht, bis die Abwei chung der Werte der von den acht piezoelektrischen Kraftsensoren 7 generierten Sensorsignale von den gespeicherten Referenzwerten eine Akzeptanzschwelle von ±5 % unterschreitet.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1 Messplatte

1.1 Basisplatte

1.2 Hilfsplatte

2 Schraubstock

3 Werkstück, Referenzwerkstück,

4 Klemmpratzen

5 Befestigungsschraube

6 Ausnehmung

7 piezoelektrischer Kraftsensor

8 Spannfutter

9 erste Ebene

10 zweite Ebene

11 Spannbock

11.1 Schelle

11.2 Spannschraube

12 Spannelement

12.1 Druckhülse

12.2 Spannschraube

13 Bohrung

14 Abstützscheibe

15 Spannschraube