Messeinrichtung

Die Erfindung betrifft ein Spannmittel für ein Spannfutter einer Bearbeitungsmaschine und eine Messeinrichtung für das Spannfutter.

Spannfutter und zugehörige Spannmittel sind Katalogteile. Zum Beispiel können Spannzangen als Spannfutter durchmesserabgestimmt in Millimeterabständen geordert werden. Spannbacken als Spannmittel eines Mehr-, z.B. Dreibackenfutters als Spannfutter können als Normteil geordert werden.

Aus der Praxis ist es bekannt, Spannkräfte an Spannfuttern zu überwachen. Hierzu ist die Verwendung von Dehnmessstreifen (DMS) oder Kraftmessdosen oder die Überwachung von Spannzylindern bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Messung von Spannkräften an Spannfuttern zu verbessern. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Spannmittel gemäß Patentanspruch 1 . Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. Das Spannmittel ist ein Spannmittel für ein Spannfutter einer Bearbeitungsmaschine. In einem bestimmungsgemäßen Spannzustand ist das Spannmittel entlang eines Kraftpfades mit einer Spannkraft beaufschlagt. Der bestimmungsgemäße Spannzustand ist derjenige, wenn das Spannfutter gemäß seiner Entwurfs- bzw. Einsatzvorgaben in einer hierfür vorgesehenen Bearbeitungsmaschine betrieben wird und ein hierfür bestimmtes zu spannendes Objekt, beispielsweise ein Werkzeug oder Werkstück wie vorgesehen im Spannfutter eingespannt bzw. gehalten ist. Das Spannmittel enthält mindestens einen Kraftaufnehmer. Der Kraftaufnehmer ist messtechnisch am Kraftpfad angekoppelt. Die Ankopplung dient zur Erfassung einer Messgröße. Die Messgröße ist mit der Spannkraft korreliert. Die Korrelation besteht insbesondere darin, dass ein Großteil der Spannkraft vom Kraftaufnehmer aufgenommen wird. Insbesondere ist bekanntermaßen (zum Beispiel durch Simulation oder Versuche) die Messgröße proportional zur tatsächlichen Spannkraft. So kann zumindest ein relativer, insbesondere ein absoluter Wert der Spannkraft aus dem Messwert rückgerechnet oder rückermittelt werden. Das Spannmittel enthält mindestens ein Kommunikationselement. Das Kommunikationselement ist mit dem Kraftaufnehmer verbunden bzw. ist jeder Kraftaufnehmer mit mindestens einem Kommunikationselement verbunden. Die Verbindung dient der Übertragung der Messgröße vom Kraftaufnehmer an das Kommunikationselement. Insbesondere dient die Verbindung auch einer Energieversorgung des Kraftaufnehmers. Das Kommunikationselement ist zur Übertragung der Messgröße an eine Gegenstelle ausgebildet.

Insbesondere ist das Spannmittel ein solches, welches auch zum Spannen prismatischer Werkstücke geeignet ist. Gemäß der Erfindung ergibt sich ein sensorisiertes Spannmittel, welches jeweils für sich einen eigenen Kraftaufnehmer enthält, um die Kraft (zumindest eine damit korrelierte Messgröße) im Kraftpfad zu messen, mit welcher das Spannmittel im Messzeitpunkt belastet ist. Der Kraftaufnehmer ist insbesondere ein sogenannter SENSOTECT® ¹ -Kraftaufnehmer, d.h. dieser kann eine derartige Beschichtung enthalten oder aus einer solchen bestehen. Die Übertragung der Messgröße an die Gegenstelle ist insbesondere drahtlos ausgebildet. Durch die kombinierte Mess- und Kommunikationseinheit ergibt sich der Vorteil, jederzeit bzw. dauerhaft Aussagen über die aktuell am Spannmittel vorhandene Spannkraft an der Maschine zur Verfügung zu haben.

"SENSOTECT" ist eine eingetragene Marke der Schaeffler Technologies AG & Co. KG, 91074 Herzogenaurach, Deutschland Da die Messgröße mit der Spannkraft korreliert ist, kann von der Messgröße auf die aktuell gemessene Spannkraft rückgeschlossen werden. Über die bekannte Spannkraft können verschiedene Rückschlüsse gezogen werden. Wenn beispielsweise ein Span ungünstig in das Spannfutter gelangt, verändern sich die Spannkräfte in den einzelnen Spannmitteln. Diese werden außer Mitte gedrückt. Ein negatives Bearbeitungsergebnis für ein Werkstück kann die Folge sein. Eine Steuerung der Bearbeitungsmaschine, welche über die Gegenstelle über die Messgröße und damit über die Spannkraft informiert ist, kann beispielsweise die Maschine anhalten und den Maschinenbediener zum Wechsel oder zur Reinigung des Spannfutters auffordern.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Spannmittel eine Energiequelle zur Versorgung des Kraftaufnehmers und/oder des Kommunikationselements. Die Energiequelle ist beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator oder ein auf induktivem oder kapazitivem Prinzip funktionierender (drahtloser) Energieempfänger. Insbesondere ist die Energiequelle in das Kommunikationselement integriert bzw. mit diesem zu einer baulichen Einheit kombiniert. So steht im Spannmittel Energie zur Versorgung der elektrischen Verbraucher, insbesondere Kraftaufnehmer und/oder Kommunikationselement, für deren Betrieb zur Verfügung.

In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform enthält die Energiequelle ein Energy-Harvesting-Modul. "Energy-Harvesting" ist ein bekanntes Vorgehen und soll hier nicht weiter erläutert werden, da dieses mannigfaltige Möglichkeiten zur Energiegewinnung bietet. Lediglich beispielhaft sei die Energiegewinnung aus Drehung, Beschleunigung, Reibung, Licht usw. genannt. So kann insbesondere bei rotierenden Spannmitteln die mitrotierende Energiequelle Energie aus der Rotationsbewegung gewinnen. Es ergeben sich die üblichen Vorteile von Energy- Harvesting-Systemen wie z.B. Wartungsfreiheit, Drahtlosigkeit usw.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftaufnehmer und/oder das Kommunikationselement im Inneren des (insbesondere kraftübertragenden Teils des) Spannmittels angeordnet. Falls vorhanden, ist alternativ oder zusätzlich auch die Energiequelle im Inneren des Spannmittels angeordnet, insbesondere wenn diese wie oben erwähnt mit dem Kommunikationsmodul kombiniert ist. Die Anordnung im Inneren erfolgt zum Beispiel durch Aufnahme in einem Hohlraum des Spannmittels. Der Hohlraum ist insbesondere nach außen hin abgedichtet, sodass die im Inneren des Spannmittels angeordneten Komponenten vor Umwelteinflüssen wie Spänen, Kühlmittel usw. geschützt sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftaufnehmer und/oder das Kommunikationselement (und/oder die Energiequelle, falls vorhanden) in einer in das Spannmittel eingebrachten Ausnehmung angeordnet. Eine derartige Ausnehmung ist in der Regel in das Spannmittel einfacher einbringbar als ein Hohlraum. Die Ausnehmung ist insbesondere ein Sackloch bzw. eine Vertiefung, welche von der Oberfläche des Spannmittels aus zugänglich ist, insbesondere eine Bohrung. Insbesondere sind zwei Bohrungen am Spannmittel angebracht, wobei in einer Bohrung der Kraftaufnehmer und in der anderen Bohrung das Kommunikationselement, optional mit Energiequelle, untergebracht ist. Insbesondere sind beide Bohrungen durch eine Rinne bzw. Nut in der Oberfläche des Spannmittels verbunden. Kabel zur kabelgebundenen Verbindung von Kraftaufnehmer und Kommunikationselement bzw. Energiequelle verlaufen dann in dieser Rinne. Diese Rinne kann insbesondere nach Aufnahme des Kabels versiegelt werden, z.B. mit einer Vergussmasse. Gleiches gilt für die Ausnehmungen. Sobald Kraftaufnehmer, Kommunikationselement usw. in den Ausnehmungen aufgenommen sind, können auch diese versiegelt werden. Durch die Versiegelung werden die entsprechenden Teile vor Beschädigung und Umwelteinflüssen geschützt.

Die Ausnehmung für den Kraftsensor befindet sich insbesondere an einer Stelle des Spannmittels, die vom Kraftpfad oder einem Großteil des Kraftpfades durchlaufen wäre, wenn die Ausnehmung nicht vorhanden wäre. Mit anderen Worten wird im Spannmittel ein Bereich des (einstückigen bzw.) Vollmaterials gesucht, welcher vom Kraftpfad durchlaufen ist. Dort wird die entsprechende Ausnehmung für den Kraftsensor eingebracht. So kann der Kraftsensor im Kraftpfad eingebracht werden. Die Ausnehmung für das Kommunikationselement wird dagegen insbesondere dort angebracht, wo möglichst kein oder wenig Kraftpfad verläuft. So stört diese Ausnehmung den Kraftpfad nicht bzw. schwächt das Bauteil an der Stelle des Kraftpfades nicht. In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist der Kraftaufnehmer als Passelement für die Ausnehmung ausgeführt. Die Passung des Passelements ist insbesondere so ausgeführt, dass durch Einsetzen des Passelements der Kraftpfad durch die Ausnehmung hindurch und durch das Passelement hindurch zumindest teilweise wieder so geschlossen ist, wie es bei Vollmaterial wäre. Somit verläuft der Kraftpfad durch den Kraftaufnehmer hindurch. Der Kraftaufnehmer ist insbesondere als Kraftmessbolzen ausgeführt, welcher passgenau in eine entsprechende Bohrung als Ausnehmung einpressbar ist. So sitzt der Kraftaufnehmer möglichst gut im Kraftpfad und der Kraftpfad ist an dieser Stelle auch wieder geschlossen und dient der Kraftübertragung.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftaufnehmer im Bereich eines bestimmungsgemäßen Krafteinleitungspunktes des Spannmittels angeordnet. "Punkt" ist hier weit zu verstehen: Es kann auch ein linien- oder flächenhafter Krafteinleitungsbereich sein. Der Krafteinleitungspunkt bezieht sich wieder auf den bestimmungsgemäßen Spannzustand bzw. Betriebszustand des Spannmittels. Am Krafteinleitungspunkt oder in dessen Bereich ist der Kraftpfad am konzentriertesten, weshalb ein dort platzierter Kraftaufnehmer möglichst viel der tatsächlich wirkenden Kraft aufnehmen kann. Die vom Kraftaufnehmer erzeugte Messgröße weist damit möglichst große Amplitude auf und ist besonders gut mit der tatsächlich durch das Spannmittel übertragenen Spannkraft korreliert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Spannmittel eine Spannbacke eines Backen-Spannfutters oder ein Spannsegment einer Spannzange. Derartige Bauteile sind besonders üblich bzw. weit verbreitet und können gemäß der Erfindung als überwachte Spannmittel dienen.

Gemäß der Erfindung ergibt sich damit eine sensorisierte Spannzange, welche in einer Bearbeitungsmaschine zum Einsatz kommt. Spannzangen werden eingesetzt, um Produktionsteile rundum spannen zu können. Üblicherweise sind diese Spannzangen gehärtet und werden als Fremdbezugsteile beim Umrüsten der Maschine eingesetzt. Gemäß der Erfindung ergibt sich auch eine sensorisierte Backe, z.B. Grundbacke, Spannbacke, eines (Mehr-)Backenfutters, z.B. Dreibackenfutters, welches in einer Bearbeitungsmaschine zum Einsatz kommt. Spannbacken werden eingesetzt, um Produktionsteile rundum spannen zu können. Üblicherweise sind Backen bzw. Grundbacken gehärtet und werden als Fremdbezugsteile beim Umrüsten der Maschine eingesetzt bzw. ausgetauscht.

In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist (für den Fall "Spannbacke") der Kraftaufnehmer im Bereich eines krafteinleitenden Absatzes (insbesondere einer Spannfläche) der Spannbacke angeordnet oder (für den Fall "Spannzange") im Bereich eines krafteinleitenden Absatzes (insbesondere einer Spannklaue und/oder einer Spannfläche) des Spannsegments angeordnet. Die beschriebenen Orte an den Spannmitteln sind die, an denen im bestimmungsgemäßen Betrieb jeweils ein krafteinleitendes Element angreift, z.B. eine Anlagefläche einer Zusatzbacke oder eines Spannkegels.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Messeinrichtung gemäß Patentanspruch 10. Die Messeinrichtung ist eine Messeinrichtung für ein Spannfutter einer Bearbeitungsmaschine. Die Messeinrichtung enthält mindestens ein erfindungsgemäßes Spannmittel. Die Messeinrichtung enthält auch die Gegenstelle zum Empfang der von einem oder mehreren Kommunikationselementen übertragenen Messgrößen. Eine derartige Gegenstelle ist insbesondere in der Bearbeitungsmaschine ortsfest installierbar. Die Messeinrichtung und zumindest ein Teil deren Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Spannmittel erläutert.

Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen, Beobachtungen bzw. Überlegungen, wobei in diesem Zusammenhang als "Erfindung" auch Ausführungsformen der Erfindung genannt sind, die Teilen oder Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.

Die Erfindung beruht auf folgenden Beobachtungen. Wenn Spannkräfte überwacht werden sollen, klebt man Dehnmessstreifen (DMS) auf und führt die Kabel dann - z.B. durch eine Spindel - nach außen zu einem PC. Bekannt ist auch als weitere Möglichkeit die Kontrolle der Spannkräfte über eine Kraftmessdose. Diese wird dann von Hand in das Spannfutter geschoben und die Spannkräfte werden erfasst. Eine weitere Möglichkeit ist die Überwachung der Spannkraft am Spannzylinder. Diese Überwachung ist jedoch weit von der Wirkstelle entfernt. Reibungsverluste, Übersetzungsverhältnisse und Umlenkung simplifizieren das Ergebnis soweit, dass keine Genauigkeit mehr gegeben ist. Im rauen Alltag werden Dehnmesstreifen durch Späne und Kühlmedium angegriffen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Überwachung von Spannkräften mit Dehnmesstreifen für einen Großserieneinsatz nicht durchführbar ist. Außerdem ist die genannte Methode nur bei stehenden Spannfuttern geeignet. Für drehende Futter ist diese Methode nicht durchführbar. Für rotierende Futter sind Telemetriemodule bekannt. Diese sind jedoch nur für Labore geeignet bzw. werden dort genutzt. Ein Dauereinsatz, z.B. über vier Wochen hinaus, ist nicht vorgesehen. Ferner haben derartige Signalübertragungseinheiten Probleme mit Spänen in der Maschine. Zudem sind diese Systeme teuer und somit nicht wirtschaftlich betreibbar. Prinzipielles Ziel der Erfindung ist eine wirtschaftliche Überwachung der Spannkräfte nach dem Industrie - 4.0 - Gedanken. Hierbei soll für jedes Spannmittel, z.B. Segment einer Spannzange oder für jede Grundbacke eines Dreibackenfutters beim zerspanenden Bearbeitungsvorgang die Spannkraft dokumentiert werden können. Es sollte bei der Erreichung einer Untergrenze der Spannkraft eine Meldung oder ein Rückschluss möglich sein. Der Signalfluss zwischen sensorisiertem Spannfutter bzw. Spannmittel und Software am Bildschirm sollte so gestaltet werden, dass es zu keiner Beeinträchtigung beim Wechsel des Spannfutters, z.B. der Spannzange, kommt. Die Signalabnehmer sollten so robust sein, dass keine Späne und keine Kühlmedien Störungen verursachen können. Es sollte eine Möglichkeit bestehen, die einzelnen Spannmittel, z.B. Segmente, miteinander zu vergleichen, wenn zum Beispiel ein Span oder Verschmutzung ein Spannmittel bzw. Segment bei der Spannung behindert. Entsprechendes gilt auch z.B. für die Grundbacke beim Wechsel der Spannbacke und wenn Späne oder Verschmutzungen eine Spannbacke bei der Spannung des Teils behindern.

Gemäß der Erfindung wird ein (bekanntes, übliches) Spannmittel, insbesondere eine Spannzange oder eine Grundbacke, so modifiziert, dass jeweils ein (oder mehrere) Kraftmessbolzen sowie ein (oder mehrere) Energie-Harvesting- und Sendemodule (Kommunikationsmodule) pro Spannsegment oder Grundbacke aufgenommen werden können. Dies wird erreicht, indem man in jedem Spannmittel, z.B. Spannsegment, insbesondere im Bereich der Spannklaue oder der Grundbacke, zwei Bohrungen einbringt. Der Kraftmessbolzen mit der SENSOTECT®-Beschichtung ist ein Standardbauteil. Dieser Bolzen leitet die Signale in das Energie-Harvesting und Sendemodul weiter. Das Sendemodul befindet sich in einer Art Patrone und wird in eine der Bohrungen geschoben. Beide Module sind klassisch mit Kabeln verbunden. Von hier aus nimmt das Signal mittels RFID oder Bluetooth Kontakt zu einer Empfängerbox auf, welche sich im Inneren der Maschine befindet. Diese Box ist fest mit der Steuerung verdrahtet. Die Signale werden dann in der CNC-Steuerung der Maschine interpretiert und verarbeitet. Die Sensorik ist insbesondere so aufgebaut, dass sie nur senden kann. Die Erfindung ist insbesondere für jede DIN-Spannzange oder jede DIN-Grundbacke geeignet. Spannbacken im Sinne der Erfindung sind auch zum Beispiel entsprechende Backen in Greifern für Roboter. Mit dem erfindungsgemäßen Spannmittel ist es möglich, im Bereich Industrie 4.0 überwachbare Systeme zu etablieren.

Gemäß der Erfindung ist es also insbesondere möglich, ein Spannmittel eines Dreibackenfutters oder Spannmittel und Spannzangen zu überwachen, sowie Verschmutzungen wie Späne erkennen zu können (zum Beispiel zwischen Spannbacken und zu fertigendem Teil). Wenn beispielsweise ein Span zwischen Spannkegel und Spannsegment gerät, verändern sich die Spannkräfte in den einzelnen Segmenten. Diese werden außer Mitte gedrückt. Ein negatives Bearbeitungsergebnis ist die Folge. Eine Steuerung der Bearbeitungsmaschine, welche über die Gegenstelle über die Messgröße und damit über die Spannkraft informiert ist, kann beispielsweise die Maschine anhalten und den Maschinenbediener zum Wechsel oder zur Reinigung der Spannzange auffordern. Diese Art Spannzangen wird täglich tausendfach produziert und verbraucht.

Gleiches gilt, wenn ein Span bei einem Backenfutter zwischen Spannbacke und eingespanntes Teil gerät. Auch dann verändern sich die Spannkräfte in den einzelnen Segmenten. Auch diese werden außer Mitte gedrückt und ein negatives Bearbeitungsergebnis ist die Folge. Die Steuerung kann nun die Maschine anhalten und den Bediener zum Wechsel oder zur Reinigung der Spannbacken auffordern. Auch diese Art Spannbacken wird täglich tausendfach produziert und verbraucht.

Gemäß der Erfindung ergibt sich ein sensorisiertes Spannmittel, z.B. eine sensorisierte Spannzange oder eine sensorisierte Grundbacke eines Dreibackenfutters.

Die Erfindung lässt sich bei allen Spannzangen oder Spannbacken einsetzen. Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:

Figur 1 eine sensorisierte Spannzange mit drei Spannsegmenten, Figur 2 eine sensorisierte Grundbacke eines Backenfutters, Figur 3 einen Kraftmessbolzen.

Figur 1 zeigt ein Spannfutter 2 in Form einer Spannzange. Das Spannfutter ist das einer Bearbeitungsmaschine (nicht dargestellt), hier einer Drehmaschine. Das Spannfutter 2 weist drei Spannmittel 4a-c, hier in Form von Spannsegmenten der Spannzange, auf. Die Spannmittel 4a-c befinden sich in einem bestimmungsgemäßen Spannzustand, das heißt im Spannfutter 2 ist ein nicht dargestelltes Werkzeug eingespannt. Zur Krafterzeugung drückt ein nur schraffiert im Schnitt angedeuteter Spannzylinder 6 auf einen Absatz 8 der Spannmittel 4a-c und leitet dort eine Spannkraft F (durch Pfeil angedeutet) in die Spannmittel 4a-c ein. Die Situation ist beispielhaft nur für das Spannmittel 4a dargestellt.

Gleichermaßen wird eine (eventuell unterschiedliche) Spannkraft F auch vom Werkzeug in eine Anlagefläche für das Werkzeug (Innenfläche 26) der Spannmittel 4a-c eingeleitet, was in Figur 1 wiederum durch Pfeile symbolisch dargestellt ist. Im Spannmittel 4a-c verläuft die Spannkraft F entlang eines Kraftpfades 12, der in Figur 1 ebenfalls nur an einer Stelle symbolisch angedeutet ist. Das Spannfutter 2 bzw. die Spannmittel 4a-c befinden sich also in einem Spannzustand S.

Jedes der Spannmittel 4a-c enthält jeweils zwei Kraftaufnehmer 14a-c. Jeder der Kraftaufnehmer 14a-c ist messtechnisch am Kraftpfad 12 angekoppelt, um die Spannkraft F (bzw. einen bestimmten Proportionalanteil dieser) in Form einer symbolisch angedeuteten Messgröße M zu erfassen. Jedes der Spannmittel 4a-c enthält auch jeweils zwei Kommunikationselemente 16a-c, die jeweils mit einem der Kraftaufnehmer 14a-c verbunden sind, um die Messgröße M vom jeweiligen Kraftaufnehmer 14a-c zum jeweiligen Kommunikationselement 16a-c zu übertragen. Jedes der Kommunikationselemente 16a-c ist dazu ausgebildet, die jeweilige Messgröße M an eine Gegenstelle 18 zu übertragen. Die Übertragung erfolgt vom Kommunikationselement 16a-c drahtlos, hier mittels RFID, zur Gegenstelle 18.

Zum Betrieb der Kraftaufnehmer 14a-c und der Kommunikationselemente 16a-c enthalten letztere jeweils eine Energiequelle 20a-c bzw. sind die Kommunikationselemente 16a-c und Energiequellen 20a-c jeweils zu einer baulichen Einheit kombiniert.

Der Übersichtlichkeit halber ist jeweils nur ein Teil der Elemente in Figur 1 gezeichnet bzw. bezeichnet. Die übrigen Elemente sind jeweils sinngemäß vorhanden. Im Beispiel sind die Energiequellen 20a-c Energy-Harvesting-Module, welche die Energie aus der Rotation des Spannfutters 2 im Betrieb der Bearbeitungsmaschine erhalten. Die Kraftaufnehmer 14a-c und die Kommunikationselemente 16a-c (mit ihren Energiequellen 20a-c) sind jeweils im Inneren der Spannmittel 4a-c angeordnet. Die Einbringung in das Innere des Spannmittel 4a-c erfolgt derart, dass in das Vollmaterial der Spannmittel 4a-c jeweilige Ausnehmungen 22a, b in Form von (Sackloch- )Bohrungen eingebracht wurden. In den jeweiligen Bohrungen 22a sitzen die Kraftaufnehmer 14a-c passgenau ein. In den Ausnehmungen 22b sind die Kommunikationselemente 16a-c (mit Energiequellen 20a-c) passgenau eingebracht. Abschließend sind die Elemente mit einer Vergussmasse versiegelt. Die Kraftaufnehmer 14a-c sind hierbei als kraftschlüssig eingesetzte Passelemente für die Ausnehmungen 22a ausgeführt, das heißt diese liegen so passgenau bzw. vorgespannt an den jeweiligen Innenwänden der Ausnehmungen 22a an, dass eine Kraftübertragung entlang des Kraftpfades 12 (zumindest eines Teils) der Spannkraft F durch die Ausnehmung 22a hindurch über den jeweiligen Kraftaufnehmer 14a-c verläuft. So kann der Kraftaufnehmer 14a-c die jeweilige Spannkraft F bzw. deren Anteil in Form der Messgröße M erfassen und trägt gleichzeitig zur Kraftübertragung bei.

Die Kraftaufnehmer 14a-c bzw. Ausnehmungen 22a sind derart platziert, dass diese jeweils im Bereich eines bestimmungsgemäßen Krafteinleitungspunktes 24 des Spannmittels 4a-c angeordnet sind. Der Krafteinleitungspunkt 24 (bzw. Einleitungsfläche) ist im Beispiel zum einen der Absatz 8 sowie die Innenfläche 26 der Spannmittel 4a-c im Bereich des in Figur 1 dargestellten vorderen (dem Betrachter zugewandten) Endes der Spannmittel 4a-c. Der Absatz 8 bildet die Spannklaue der Spannmittel 4a-c, die Innenfläche 26 die jeweilige Spannfläche des jeweiligen Spannsegments.

Zusammen mit der Gegenstelle 18 bildet jedes der Spannmittel 4a-c jeweils eine Messeinrichtung 28 für das Spannfutter 2 der Bearbeitungsmaschine. Die Gegenstelle 18 ist hierbei ortsfest in der Bearbeitungsmaschine installiert. Die Gegenstelle 18 dient also zum Empfang der vom Kommunikationselement 16a-c übertragenen Messgrößen M. Alternativ kann die Gesamtheit aus Gegenstelle 18 und allen Spannmitteln 4a-c als Messeinrichtung 28 betrachtet werden. Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem alternativen Spannfutter 2, hier einem Mehrbackenfutter bzw. Dreibackenfutter (nicht dargestellt) einer anderen Bearbeitungsmaschine (nicht dargestellt), wobei exemplarisch nur ein Spannmittel 4a in Form einer Grundbacke einer Spannbacke dargestellt ist. Zwei Gewindebohrungen und Absätze bzw. Aufnahmen für eine Aufsatzbacke sind wie üblich vorhanden und hier nicht näher erläutert. Auch hier erfolgt eine Krafteinleitung der Spannkraft F über eine gestrichelt nur angedeutete Aufsatzbacke 36 an einem Absatz 8, welcher wieder einen Krafteinleitungspunkt 24 (bzw. eine Krafteinleitungsfläche) bildet. Der Kraftpfad 12 ist wieder entsprechend angedeutet. Eine übliche, nicht näher erläuterte Grundverzahnung dient zur Einbringung der maschinenseitigen Spannkraft F (ggf. andere Größe als am Absatz 8) bzw. Abstützung an einer Gegenverzahnung im nicht dargestellten restlichen Spannfutter 2.

Das Spannmittel 4a ist im Spannzustand S gezeigt. Der Kraftaufnehmer 14a ist auch hier wieder in einer Ausnehmung 22a eingebracht, die in die Zeichenebene hinein verläuft und wieder als Bohrung bzw. Sackloch-Bohrung ausgeführt ist. Das Kommunikationselement 16a zusammen mit der integrierten Energiequelle 20a ist wieder in einer Ausnehmung 22b angeordnet. Figur 2 zeigt im Gegensatz zu Fig. 1 detailliert die Verbindungsleitung 30 zur Verbindung von Kraftaufnehmer 14a und Kommunikationselement 16a bzw. integrierter Energiequelle 20a. Die Verbindungsleitung 30 ist in einer in die Oberfläche des Spannmittels 4a eingebrachten Rinne 32 versenkt. Die Rinne 32 sowie die Ausnehmungen 22a, b sind nach Einbringung der betreffenden Elemente flächenbündig mit einem Siegelmaterial versiegelt, hier vergossen, um die Elemente vor Umwelteinflüssen, hier insbesondere Bearbeitungsspänen, Kühlmittel, Fett, Öl etc. zu schützen. Somit sind auch hier die Elemente Kraftaufnehmer 14a, Kommunikationselement 16a, Energiequelle 20a und Verbindungsleitung 30 ins Innere des Spannmittels 4a eingebracht. Figur 3 zeigt - insbesondere stellvertretend für alle - einen der Kraftaufnehmer 14a-c zum passgenauen Einsetzen bzw. Einschlagen in eine der Ausnehmungen 22a in Form einer Zylinderbohrung. Der Kraftaufnehmer enthält zwei Sensorstrukturen 34, hier jeweils eine SENSOTECT®-Beschichtung zur eigentlichen Messung der Messgröße M.

Bezuqszeichenliste Spannfutter

a-c Spannmittel

Spannzylinder

Absatz

12 Kraftpfad

14a-c Kraftaufnehmer

16a-c Kommunikationselement

18 Gegenstelle

0a-c Energiequelle

22a, b Ausnehmung

24 Krafteinleitungspunkt

26 Innenfläche

28 Messeinrichtung

30 Verbindungsleitung

32 Rinne

34 Sensorstruktur

36 Aufsatzbacke

F Spannkraft

S Spannzustand

M Messgröße