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特許7168831研削及び／又は侵食機械、ならびに機械の測定及び／又は基準化方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-01
(45)【発行日】2022-11-10
(54)【発明の名称】研削及び／又は侵食機械、ならびに機械の測定及び／又は基準化方法
(51)【国際特許分類】
B24B 49/10 20060101AFI20221102BHJP
B24B 47/22 20060101ALI20221102BHJP
B23Q 17/22 20060101ALI20221102BHJP
【ＦＩ】
B24B49/10
B24B47/22
B23Q17/22 Z
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2019561163
(86)(22)【出願日】2018-05-04
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-07-02
(86)【国際出願番号】 EP2018061579
(87)【国際公開番号】W WO2018206455
(87)【国際公開日】2018-11-15
【審査請求日】2021-02-12
(31)【優先権主張番号】102017110198.5
(32)【優先日】2017-05-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】515048799
【氏名又は名称】ワルター マシーネンバオ ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
(74)【代理人】
【識別番号】100084995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 和詳
(72)【発明者】
【氏名】ヘーゲル、ジークフリート
(72)【発明者】
【氏名】シュナイブル、シュテファン
【審査官】山村 和人
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－３４９３８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１２０１２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２４Ｂ ４９／１０
Ｂ２４Ｂ ４７／２２
Ｂ２３Ｑ １７／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スピンドル軸（Ｓ）の周りで駆動されることができ、研削又は侵食工具（１９）を収容するように構成された工具スピンドル（１３）と、工作物（２０）を収容するように配置され、回転機械軸（１２ｃ）に沿った回転軸（Ｒ）を中心とする旋回運動によって、前記工作物（２０）の縦軸（Ｌ）とスピンドル軸（Ｓ）との間の角度を調節するように構成された工作物保持装置（１４）と、
前記回転機械軸（１２ｃ）を含む少なくとも一つの機械軸（１２）を備え、前記工具スピンドル（１３）及び／又は前記工作物保持装置（１４）の回転、並進運動又は位置決めのために構成された機械軸構成（１１）と、
現在の機械軸（１２）のそれぞれの位置を検出するように構成された位置検出装置（２２）と、
前記工作物保持装置（１４）に収容されるように構成され、特定の基準電位（Ｍ）に接続することができる導電性の第１の測定体（２７）と、
前記工具スピンドル（１３）に収容されるように構成され、供給電圧電位（ＵＶ）及び監視装置（３１）に接続することができる導電性の第２の測定体（２８）と、
前記監視装置（３１）及び前記位置検出装置（２２）に接続され、
前記工作物保持装置（１４）を、前記回転軸（Ｒ）を中心とする所定の回転角度に当たる、前記回転機械軸（１２ｃ）の第１の位置に配置し、さらに前記工作物保持装置（１４）を、前記回転軸（Ｒ）を中心とする前記回転機械軸（１２ｃ）の他の位置に配置することで、前記測定体（２７、２８）を互いに対して移動させて、当該他の位置において、少なくとも一つの接触位置（Ｋ）で互いに接触させるために前記少なくとも１つの機械軸（１２）を駆動し、
前記監視装置（３１）が、接触によって前記測定体（２７、２８）間に測定電流（ＩＭ）が流れることを検出したときに、前記駆動された前記少なくとも１つの機械軸（１２）の実際の位置を記憶する、ことを含む測定及び／又は基準化のための方法を実行するように構成された制御装置（２１）と、
を備えた研削及び／又は侵食機械。
【請求項2】
前記制御装置（２１）は、前記監視装置（３１）が前記測定体（２７、２８）間の接触により測定電流（ＩＭ）が流れることを検出したときに、前記駆動された前記少なくとも１つの機械軸（１２）の駆動を停止させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項3】
前記制御装置（２１）は、前記回転機械軸（１２ｃ）が、前記少なくとも一つの接触位置（Ｋ）において前記測定体（２７、２８）間の接触時に所定の回転位置を表示するように、前記少なくとも１つの機械軸（１２）を駆動するように構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項4】
前記第２の測定体は、側面（５５）と、当該側面（５５）を囲むリング状の周面（５４）を有する測定ディスク（２８）として構成されていることを特徴とする請求項１記載の研磨及び／又は侵食機械。
【請求項5】
前記制御装置（２１）は、前記測定ディスク（２８）が前記第１の測定体（２７）の生成面（５６）又は側面（５７）で接触するように前記少なくとも１つの機械軸（１２）を駆動するように構成されることを特徴とする請求項４に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項6】
前記制御装置（２１）は、前記測定体（２７、２８）が、異なる前記少なくとも一つの接触位置（Ｋ）の列に連続的に到達するように、前記少なくとも１つの機械軸（１２）を駆動するように構成されることを特徴とする、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項7】
前記制御装置（２１）は、連続的に到達した前記少なくとも一つの接触位置（Ｋ）の数が、前記測定体（２７、２８）間の相対位置を変更するように構成された前記機械軸（１２）の数に対応するように、前記少なくとも１つの機械軸（１２）を駆動するように構成されることを特徴とする、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項8】
前記監視装置（３１）は、前記第２の測定体（２８）が前記供給電圧電位（ＵＶ）に電気的に接続されているか否かを監視するように構成された監視ユニット（３２）を備えることを特徴とする請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項9】
前記監視ユニット（３２）は、前記制御装置（２１）の構成要素であるか、又は前記制御装置（２１）に通信接続され、前記制御装置（２１）は、前記監視ユニット（３２）が前記第２の測定体（２８）と供給電圧電位（ＵＶ）との間の電気的接続を特定したときに前記機械軸構成（１１）を安全動作モードで駆動するように構成されることを特徴とする請求項８に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項10】
前記第２の測定体（２８）は、接続線（４１）を介して電気的接続部（３３）の第１の接点（３５）に接続されることを特徴とする請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項11】
前記電気的接続部（３３）は、互いに短絡された第２の接点（３６）及び第３の接点（３７）を有することを特徴とする請求項１０に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項12】
第１の対向接点（３８）を有する電気的対向接続部（３４）が存在し、前記第１の対向接点が監視装置（３１）の監視部（４３）を介して第１の導体（４２）によって供給電圧電位（ＵＶ）に接続されることを特徴とする、請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項13】
前記電気的対向接続部（３４）は、第２の導体（４９）によって前記供給電圧電位（ＵＶ）に接続される第２の対向接点（３９）を有し、前記電気的対向接続部（３４）は、第３の導体（５０）によって前記監視装置（３１）の監視ユニット（３２）に接続される第３の対向接点（４０）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項14】
前記第２の測定体（２８）は、接続線（４１）を介して電気的接続部（３３）の第１の接点（３５）に接続され、
前記電気的接続部（３３）と前記電気的対向接続部（３４）との間の電気的接続が確立された状態で、前記第１の接点（３５）が前記第１の対向接点（３８）に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項15】
前記第２の測定体（２８）は、接続線（４１）を介して電気的接続部（３３）の第１の接点（３５）に接続され、前記電気的接続部（３３）は、互いに短絡された第２の接点（３６）及び第３の接点（３７）を有し、
前記電気的接続部（３３）と前記電気的対向接続部（３４）との電気的な接続が確立された状態で、前記第２の接点（３６）は前記第２の対向接点（３９）に電気的に接続され、また前記第３の接点（３７）は前記第３の対向接点（４０）に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の研削及び／又は侵食機械。
【請求項16】
スピンドル軸（Ｓ）の周りに駆動することができ、研削及び侵食工具（１９）を収容するように構成された工具スピンドル（１３）と、工作物（２０）を収容するように構成され、回転機械軸（１２ｃ）に沿った回転軸（Ｒ）を中心とする旋回運動によって、前記工作物（２０）の縦軸（Ｌ）とスピンドル軸（Ｓ）との間の角度を調節するように構成された工作物保持装置（１４）と、
前記回転機械軸（１２ｃ）を含むいくつかの機械軸（１２）を含み、前記工具スピンドル（１３）及び／又は前記工作物保持装置（１４）の回転、並進運動又は位置決めのために構成された機械軸構成（１１）と、
現在の機械軸（１２）のそれぞれの位置を検出するように構成された位置検出装置（２２）と、
導電性の第１の測定体（２７）と、
導電性の第２の測定体（２８）と、
制御装置（２１）と、を具えた研削及び／又は侵食機械（１０）を測定及び／又は基準化する方法であって、
前記第１の測定体（２７）を前記工作物保持装置（１４）に挿入し、前記第１の測定体（２７）を所定の基準電位（Ｍ）に電気的に接続し、
前記第２の測定体（２８）を前記工具スピンドル（１３）に挿入し、前記第２の測定体（２８）を供給電圧電位（ＵＶ）及び監視装置（３１）に電気的に接続し、
前記工作物保持装置（１４）を、前記回転軸（Ｒ）を中心とする所定の回転角度に当たる前記回転機械軸（１２ｃ）の第１の位置に配置し、さらに前記工作物保持装置（１４）を、前記回転軸（Ｒ）を中心とする前記回転機械軸（１２ｃ）の他の位置に配置することで、前記測定体（２７、２８）を互いに対して移動させて、当該他の位置において、少なくとも一つの接触位置（Ｋ）で互いに接触させるために、少なくとも１つの機械軸（１２）を駆動し、
接触により前記測定体（２７、２８）間に測定電流（ＩＭ）が流れることを監視装置（３１）が検出したときに、前記駆動した少なくとも１つの機械軸（１２）の実際の位置をメモリに記憶する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研削及び／又は侵食機械、並びに、機械の測定及び基準化のための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
研削及び／又は侵食機械は、工具に対して加工される工作物の移動及び位置決めを可能にするために、いくつかの機械軸を備える。精密な機械加工のためには、機械ベース又は機械フレームの静止座標系に対する機械軸の位置を知る必要がある。
【0003】
公開公報ＤＥ １０ ２００８ ００４ ８４９ Ｂ４は、中断中に、工作物保持装置と工作物との間の相対位置が幾つかの次元で決定されるという点で、機械加工及び並進並びに回転軸のために使用される構成要素による基準化手順を実行するために、多軸基準センサ構成が提供されることを示唆している。そうするために、多軸基準センサ構成は、空間方向ごとにそれぞれ１つの基準センサを備え、その場合、該基準センサは、接触センサとして、又は近接センサとして構成されてもよい。
【0004】
接触センサ又は力センサを使用すると、工具又は工作物がそれぞれの基準センサに押し付けられる力を非常に正確に調整できるようにしなければならない。したがって、センサの精度及び一貫性の観点からの要求は非常に高い。近接センサを使用する場合は、近接する要素が検出される位置を設定するために、これらを高精度に調整する必要がある。すべてのセンサタイプは、最小限の許容誤差で高い検出精度を表示する必要がある。さらに、工作機械における接触、力又は近接センサの使用は、切粉、冷却流体などによる汚染にさらされるので、しばしば問題を抱えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従って、本発明の目的は、研削及び／又は侵食機械、並びに機械を測定又は基準化するための方法を提供することであり、前記測定及び基準化は、単純な手段で高精度を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この目的は、特許請求項１の特徴を示す研削及び／又は侵食機械、ならびに特許請求項１６の特徴を示す方法によって達成される。
【0007】
本発明によれば、研削及び／又は侵食機械は、研削又は侵食工具を配置することができるスピンドル軸を中心に駆動することができる工具スピンドルを含む。工作物には、工作物保持装置が設けられている。この機械は、複数の機械軸を有する機械軸構成を含む。各機械軸は、回転又は並進機械軸として構成されてもよい。最大６つの機械軸を設けることができ、それぞれが、工具スピンドルを位置決め又は移動させるように配置され、又はそこに設けられた工具が、工作物保持装置又はそこに配置された工作物に対して、所望のプロセスを実行できるようにする。既存の各機械軸の位置を位置検出装置で検出する。これを達成するために、位置検出装置は、それぞれの並進又は回転自由度内の位置を測定する位置センサを備えることができる。また、位置検出装置は、それぞれの位置の特徴である他のパラメータに基づいて、機械軸の位置を決定することも可能である。したがって、位置検出は、直接測定された実際の位置値に基づいて、又はこの実際の位置を記述する間接パラメータに基づいて行われることが可能である。
【0008】
導電性測定体、好ましくは導電性試験マンドレル、ならびに導電性測定ディスクが、測定又は基準化のために使用される。１つは、第１に、測定体、特に試験マンドレルを、それぞれ工作物保持装置内に配置してもよく、他方は、第２に、測定体、特に測定ディスクを、工具スピンドル内に配置してもよい。測定又は基準化のために、第２の測定体は、第２の測定体に電圧が印加されるように、供給電圧電位に接続され、前記電圧は、好ましくは、供給電圧電位に対応する。工作物保持装置内に配置される第１の測定体は、供給電圧電位よりも低い定義された基準電位に電気的に接続される。基準電位は、好ましくは、接地電位（０ボルト）として作用する。さらに、第２の測定体は、監視装置に接続される。
【0009】
制御装置を介して、測定体を互いに対して移動させたり、位置決めしたり、位置合わせしたりすることができる。機械の制御装置は、接触位置で互いに接触するように、測定体を相対的に互いに向かって移動させるために機械軸を制御する。この接触が接触位置で起こるとすぐに、測定電流が測定体間、好ましくは、より高い電位を有する第２の測定体から、より低い電位を有する第１の測定体に流れる。この測定電流は、第２の測定体に接続された監視装置によって検出される。測定電流が検出されると、少なくとも１つの駆動機械軸、又はすべての機械軸の実際の位置がメモリに保存される。したがって、２つの測定体間の接触により、接触位置で基準位置を決定することができる。この基準位置の決定は、非常に正確であり得る。測定電流は、測定体間の接触の直後に、非常に正確に検出できることが分かった。このとき、適切な実位置を検出し、それぞれを基準位置として記憶することができる。測定体間の接触圧力の変化による差異は生じない。
【0010】
機械及び方法は、それぞれ、高価な又は精巧なセンサシステムを必要としない。測定電流の検出は、機械の動作範囲外で発生する可能性がある。機械の動作範囲内では、高感度センサは不要である。したがって、基準化及び測定は、それぞれ、高精度と同時に、単純で、費用効果のある手段で行うことができる。
【0011】
好ましくは、駆動された少なくとも１つの機械軸の駆動は、測定体間の接触が検出されると直ちに停止される。その結果、測定物体間の高い接触圧力が回避される。
【0012】
測定及び基準化のために、それぞれ、一連の接触位置に連続的に接近すると有利である。例えば、特定の測定を実行したり、機械軸間の方向を互いに比較したりするために、シーケンスごとに少なくとも２つ、３つ、又はそれ以上の接触位置が存在してもよい。そうすることによって、少なくとも１つの接触位置に対して、１つ以上の回転機械軸の配向が指定されてもよい。測定体間の接触の直前及び接触までの進入運動は、好ましくは、単一の、特に並進の機械軸で行われる。
【0013】
好ましい例示的な実施形態では、第２の測定体は、リング状に閉じた円周面と側面とを有する測定ディスクとして構成されてもよく、円周面は、前記表面に隣接する側面を取り囲む。例えば、測定ディスクは、円形に輪郭形成されたディスクであってもよい。これに連動して、測定ディスクは、接触位置において円周面又は側面を有する他方の第１の測定体に接触することが可能である。これは、第１の測定体（例えば、試験マンドレル）の接触位置がどこに配置され、この接触位置に到達するまで、どの機械軸が相対運動に使用されるかに依存する。
【0014】
研削及び／又は侵食装置の全ての機械軸のそれぞれの測定及び基準化のために、連続的に接近される接触位置列の数は、測定体間の相対位置を変えるために配置される機械軸の数に対応することが好ましい。そうすることで、１つの機械軸、すなわち、その長手方向軸を中心とする第１の測定体の回転をもたらすことができる機械軸は考慮されない。
【0015】
好ましい例示的実施形態では、監視装置は監視ユニットを含む。監視ユニットは、制御装置の構成要素であってもよく、又は制御装置に通信接続されてもよい。
【0016】
好ましくは、監視ユニットは、第２の測定体が供給電圧電位に電気的に接続されているかどうかを監視するように配置される。対応する監視結果は、制御装置に送信することができ、又は別の適切な方法で制御装置に利用可能にすることができる。監視装置が、第２の測定体と供給電圧電位との間の電気接続が行われたと判断した場合、制御装置は、安全動作モードに切り替えることができる。この結果、いわば、工作物の加工は行わず、それぞれ測定と基準化が行われることが認識されている。続いて、安全動作モードが起動され、制御装置は、安全動作モードの少なくとも１つの制限を維持しながら、機械軸構成を制御する。
【0017】
安全動作モードでは、例えば、工具スピンドルの動作を防止して、第２の測定体がスピンドル軸を中心に回転しないようにすることができる。代替的又は追加的に、１つ又は複数の機械軸の駆動力又は駆動トルクは、最大力又は最大トルクに制限されてもよい。したがって、大きな接触圧力による測定体の損傷を回避することができる。そうするために、例えば、それぞれの機械軸に属し、その駆動を例えばモータ電流の適切な制限によってトルク制限に表す電気モータを受けることが可能である。それぞれの機械軸の力又はトルクを制限するために、例えば、モータ電流の測定及び制限を行うことが可能である。
【0018】
第２の測定体が、接続線を介して電気接続部の第１の接点に電気的に接続される場合に有利である。さらに、電気接続部は、互いに短絡され得る第２の接点及び第３の接点を含んでもよい。
【0019】
接続部への電気的接続のために、電気的対向接続部を設けることができる。対向接続部は、監視装置を介して第１の導体によって供給電圧電位に接続される第１の対向接点を備える。監視装置の監視部は、この第１の導体内に配置されてもよく、該装置は、スイッチング機能を提供する、例えば、トランジスタ、リレー、及び光カプラなどである。好ましくは、監視部は、測定回路からの第１の導体のガルバニック絶縁をさらに提供してもよい。
【0020】
さらに、対向接続部が、第２の導体によって供給電圧電位に接続される第２の対向接点を有する場合に有利である。さらに、第３の導体によって監視装置に、特に監視装置の監視ユニットに接続されるオプションの第３の対向接点を設けることができる。
【0021】
接続部と対向接続部との間に接続が確立されると、第１の接点と第１の対向接点との間に電気的接続がもたらされる。存在する場合、第２の接点と対向接点との間、及び／又は第３の接点と第３の対向接点との間の電気接続も行われる。第２の接点と第３の接点との間の短絡により、したがって、接続部と対向接続部との間の接続が確立されると、供給電圧電位と、監視装置と監視ユニットとの間の電気的接続がそれぞれもたらされる。このようにして、第２の測定体の供給電圧電位への接続を検出し、例えば、安全動作モードを作動させることができる。
【0022】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項、明細書、及び図面から推測することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】研削及び／又は侵食機械の例示的な実施形態の概略的なブロック図である。
【図3】供給電圧電位への測定ディスクの電気的接続、及び監視装置の電気的接続、ならびに基準電位への試験マンドレルの電気的接続の例示的実施形態の基本図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２は、研削及び／又は侵食機械１０の例示的な実施形態を、大幅に単純化された方法で示す。研削及び／又は侵食機械１０は、少なくとも１つ、好ましくはいくつかの並進及び／又は回転機械軸１２を備える機械軸構成１１を備える。ここに示される例示的な実施形態において、軸構成１１は、３つの並進軸、すなわち、Ｘ軸１２ｘ、Ｙ軸１２ｙ、及びＺ軸１２ｚを含む。さらに、機械軸構成１１は、本実施例によれば、２つの回転機械軸、すなわちＡ軸１２ａ及びＣ軸１２ｃを含む。Ｃ軸１２ｃを介して、ｙ方向及びＹ軸１２ｙにそれぞれ平行に延びる回転軸Ｒを中心とした回転を行うことができる。Ａ軸によって、ｘ方向及びＸ軸１２ｘにそれぞれ平行に延びる軸を中心とした回転を実行することが可能である。任意に、回転軸の周りの回転が実行される回転軸が存在してもよく、前記軸は、それぞれ、ｚ方向及びＺ軸１２ｚに平行に延びる。図２によって示される例示的な実施形態を参照すると、５つの機械軸１２、すなわち、３つの並進機械軸１２ｘ、１２ｙ、１２ｚ、ならびに２つの回転機械軸１２ａ及び１２ｃのみが提供される。
【0025】
機械軸構成１１によって、工具スピンドル１３及び／又は工具保持装置１４を機械ベース１５に対して移動させることができ、それによって工具スピンドル１３と工作物保持装置１４との間の相対移動も達成することができる。このようにすることで、異なる軸構成を使用することができる。工具スピンドル１３を移動させるために、１つ又は複数の並進又は回転機械軸１２を使用することができ、工作物保持装置１４を移動させるために、したがって、可能であれば、他の並進又は回転機械軸１２を移動させることができる。図２に示される例示的な実施形態を参照すると、Ｙ軸１２ｙ及びＺ軸１２ｚは、工具スピンドル１３を移動させるために使用することができ、一方、Ｘ軸１２ｘ及びＣ軸１２ｃは、工作物保持装置１４を移動させるために使用することができる。Ａ軸１２ａは、工作物保持装置１４をその長手方向軸Ｌを中心に駆動するように配置されている。
【0026】
軸構成１１の機械軸１２は、図１では象徴的にのみ示され、図２ではそれらの概略的に示された回転軸又はスライドによってのみ示されており、工具スピンドル１３は、第２のスライド１６に対してＹ軸１２ｙによって動かすことができる第１のスライド１５上に着座している。第１のスライド１５を支持する第２のスライド１６は、機械ベース１５に対してＺ軸１２ｚによって移動させることができる。第３のスライド１７は、Ｘ軸１２ｘを介して移動可能となるように機械ベース１５上に配置され、Ｃ軸１２ｃを担持する。Ｃ軸１２ｃによって、キャリア１８を回転軸Ｒを中心に回転させることができ、Ｚ軸１２ａ及び工作物保持装置１４がキャリア１８に着座し、この場合、Ａ軸１２ａは、工作物保持装置１４を長手方向軸Ｌを中心に駆動することができる。
【0027】
その結果、機械軸構成１１によって、工具スピンドル１３を工作物保持装置１４に対してそれぞれ位置合わせ及び位置決めすることが可能になる。工具スピンドル１３は、工具１９、例えば研削工具及び／又は侵食工具を受け入れるために配置されている。工具スピンドル１３によって、工具１９、例えば研削ディスクを、スピンドル軸Ｓを中心に回転するように駆動することができ、工具スピンドル１３又は関連するスピンドル駆動装置（図示せず）は、所望の回転速度を指定することができる制御装置２１によって作動される。
【0028】
工作物保持装置１４は、工作物２０をそれぞれ受け入れてクランプするために配置されている。工作物２０は、その縦軸Ｌを中心とするＡ軸１２ａによって、又は回転軸Ｒを中心とするＣ軸１２ｃによって、回転又は旋回させることができ、Ｃ軸１２ｃを中心とする回転軸Ｒを中心とする旋回運動によって、縦軸Ｌとスピンドル軸Ｓとの間の角度が調整される。この例によれば、この角度は、０°から１８０°の間で変化させることができる。
【0029】
制御装置２１を介して、機械軸構成１１も、各機械軸１２が個別に駆動されるように作動される。各機械軸１２の位置は、位置検出装置２２によって検出される。そうすることによって、それぞれの機械軸１２は、それぞれの位置値Ａｉｓｔ、Ｃｉｓｔ、Ｘｉｓｔ、Ｙｉｓｔ， Ｚｉｓｔ （「ｉｓｔ」［ｓｉｃ．］ ＝実際）を検出し、それを制御装置２１に送信するために、位置センサ２３に関連付けられてもよい。追加の回転軸がある場合、対応する実際の値を、位置検出装置２２によって制御装置２１に送信することができ、これは、図１に破線で示されている。
【0030】
提案された実施形態の代替として、位置検出は、それぞれの実際の位置に特徴的な他の値に基づいて、位置検出装置２２によって達成されてもよい。したがって、実際の位置値を直接測定する必要はない。
【0031】
この例によれば、研削及び／又は侵食機械１０は、機械軸１２を測定又は基準化するための方法を実行するために配置される。これを行うために、工作物の代わりに、導電性の第１の測定体（例によれば、試験マンドレル２７）を工作物保持装置１４に挿入することができる。さらに、工具１９の代わりに、導電性の第２の測定体（例によれば測定ディスク２８）を工具スピンドル１３に挿入することができる。試験マンドレル２７は、固定された基準電位に電気的に接続されており、この例によれば、接地Ｍに電気的に接続されている。この接続は、配線を介して、試験マンドレル２７上で直接的に、又は工作物保持装置１４を介して間接的に達成することができる。
【0032】
測定ディスク２７は、供給電圧電位ＵＶに電気的に接続される。電気的絶縁２９を介して、測定ディスク２８に接続されたシャフトのシャフト部分３０は、測定ディスク２８に対して電気的に絶縁される。測定ディスク２８は、軸部３０を介して、工具スピンドル１３に収容されている。したがって、測定ディスク２８に印加される供給電圧の電位ＵＶは、工具スピンドル１３に印加されず、工具スピンドル１３内又はそれを横切る電流の流れは、電気的絶縁２９によって防止される。
【0033】
さらに、測定ディスク２８は、監視装置３１に電気的に接続されている。監視装置３１は、監視ユニット３２を備える。監視装置３１又は少なくとも監視ユニット３２は、制御装置２１の構成要素であってもよく、又は制御装置２１に通信接続されていてもよい。監視装置３１と測定ディスク２８との間の電気的接続は、接続部３３と対向接続部３４とを有する接続装置を介して行われる。接続部３３は、好ましくは、プラグとして構成され、対向接続部３４は、ソケットとして構成される。例えば、対向接続部３４は、工具スピンドル１３の領域において、例えば、第１のスライド１５又は第１のスライド１５のキャリアに接続された工具スピンドル１３用のキャリアに、研削及び／又は侵食機械１０に取り付けることができる。
【0034】
例示的な実施形態では、接続口３３は、第１の電気接点３５を有し、この例によれば、さらに、第２の電気接点３６及び第３の電気接点３７を有する。電気接点３５、３６、３７は、プラグピンとして構成することができる。図３から推測できるように、第２の接点３６は接続部３３によって電気的に短絡され、第３の接点３７は、接続部３３内に位置する。
【0035】
対向接続部３４は、少なくとも１つの第１の電気的対向接点３８を有する。例示的な実施形態では、さらに、第２の電気的対向接点３９及び第３の電気的対向接点４０が存在する。対向接点３８、３９、４０は、それぞれ関連するプラグピンを受け入れるためのソケットとして構成することができる。
【0036】
接続線４１を介して、第１の電気接点３５は、測定ディスク２８に電気的に接続される。接続線４１は、フレキシブルな線路であり、例えば螺旋状のケーブルである。
【0037】
第１の対向接点３８は、第１の導体４２によって監視装置３１に接続される。例示的な実施形態では、第１の導体４２は、監視部４３を介して供給電圧電位ＵＶに電気的に接続される。監視部４３は、電気的スイッチング機能を有し、測定電流ＩＭが第１の導体４２を流れるときに電気的スイッチング動作をトリガするように配置される。この電気的なスイッチング動作は、監視部４３に電気的に接続された監視ユニット３２によって検出される。
【0038】
本明細書に記載される例示的な実施形態では、監視部４３は、さらに、ガルバニック絶縁を提供する。監視部４３の一次側は、監視部４３の二次側が二次回路４４に配置されたときに第１の導体４２で切り替えられる。
【0039】
例示的な実施形態では、監視部４３は、光カプラ４５である。光カプラ・ダイオードは、アノード側で供給電圧ＵＶに電気的に接続され、カソード側で第１の対向接点３８に電気的に接続される。光カプラ・トランジスタは、コレクタ側で二次電圧電位ＵＳに電気的に接続され、エミッタ側で第１の監視入力４６に電気的に接続される。測定電流ＩＭが第１の導体４２、したがって光カプラ・ダイオードを通って流れると、光カプラ・トランジスタは導電性になり、第１の監視入力４６を二次電圧電位ＵＳに電気的に接続する。しかし、測定電流ＩＭが光カプラ・ダイオードを通って流れない場合、光カプラ・トランジスタは遮断され、二次電圧電位ＵＳは、第１の監視入力４６から電気的に切断される。このように光カプラ・トランジスタのスイッチング動作により、第１の導体４２に測定電流ＩＭが存在することを検出することができる。
【0040】
二次回路４４はまた、監視部４３又は光カプラ４５の助けを借りて、異なるように電気的に構成されてもよい。例えば、第１の監視入力４６は、二次電圧電位ＵＳ及び光カプラ・トランジスタのコレクタに直接接続されてもよい。光カプラ・トランジスタのエミッタは、抵抗を介して、二次電圧電位ＵＳと比較して低い電位、例えば二次接地電位に接続することができる。この場合、測定電流ＩＭが第２の導体４２を介して一次側に流れると、二次接地電位が第１の監視入力４６に印加され、そうでない場合、光カプラ・トランジスタは遮断され、二次電圧電位ＵＳが第１の監視入力４６に印加される。
【0041】
監視装置３１及び二次回路４４それぞれの追加の修正も可能である。光カプラ４５の代わりに、リレー又はスイッチング動作を引き起こす別の監視部４３を使用することができ、これは、電気的絶縁を備えているか、又は備えていない可能性がある。
【0042】
第２の対向接点３９は、第２の導体４９を介して供給電圧電位ＵＶに電気的に接続され、好ましくは直接接続される。第３の対向接点４０は、第３の導体５０を介して、好ましくは直接に、第２の監視入力５１に電気的に接続される。
【0043】
接続部３３と対向接続部３４との間に電気的、好ましくは機械的接続が確立される場合、第１の接点３５と第１の対向接点３８との間、第２の接点３６と第２の対向接点３９との間、及び第３の接点３７と第３の対向接点４０との間に、それぞれ１つの電気的接続が行われる。第２の接点３６と第３の接点３７との間の短絡接続により、第１の導体４９は第３の導体５０に電気的に接続され、その結果、供給電圧電位ＵＶが第２の監視入力５１に印加される。監視ユニット３２の監視装置３１は、第２の監視入力５１を介して、接続部３３と対向接続部３４との間に電気的接続がなされたことを検出することができる。
【0044】
好ましくは、監視ユニット３２は、接続部３３と対向接続部３４との間の電気接続が検出されたときに適切な信号を生成し、前記信号を制御装置２１に供給するように配置される。次いで、後者は、研削及び／又は侵食機械１０を安全運転モードで作動させる。安全操作モードでは、工具スピンドル１３のスピンドル軸Ｓ回りの駆動及び／又は試験マンドレル２７の長手方向軸Ｌ回りの回転が防止される。これにより、工具スピンドル１３に挿入された測定ディスク２８が回転するのを防止することができる。
【0045】
代替的又は追加的に、１つ以上の機械軸１２は、力又はトルクが制限されている間、安全操作モードで操作されてもよい。この結果、これらの測定体２７、２８が互いに接触するとき、又は研削及び／又は侵食機械１０の別の構成要素と接触するときに、過剰な力又はトルクが測定ディスク２８又は試験マンドレル２７に作用することが防止される。そうするために、例えば、モータ電流の適切な電流制限によって、それぞれの機械軸１２の関与する電気モータの駆動トルクを制限することが可能である。
【0046】
測定ディスク２８及び試験マンドレル２７が機械軸構成１１を介して互いに相対的に移動され、接触位置Ｋで互いに接触すると、測定ディスク２８と試験マンドレル２７との間に導電性接続が形成される。測定ディスク２８に印加される供給電圧電位ＵＶと、試験マンドレル２８に印加される基準電位（接地Ｍ）との間の電位差により、測定電流ＩＭが、例に従い、測定ディスク２８から試験マンドレル２７を横切って接地Ｍに流れ、この電流の流れによって、監視部４３が切り替わり、その結果、監視装置３１は、測定電流ＩＭの電流の流れを検出することができる。このとき、位置検出装置２２を介して検出された各機械軸の現在位置が記憶又は登録される。
【0047】
この構成は、研削及び／又は侵食機械１０の作動範囲内で接触センサ又は近接センサを使用することなく、測定ディスク２８と試験マンドレル２７との間の接触を迅速かつ正確に検出することができる。特に、制御装置２１は、指定された接触位置のシーケンス上で測定ディスク２８を移動させて試験マンドレル２７と接触させるように配置される。好ましくは、測定ディスク２８は、測定ディスク２８の縁を形成し、その輪郭を画定する円周面５４を有する。円周面５４は、軸部３０から離れた方向を向いている側面５５を包囲している。測定ディスク２８は、その側面５５又は円周面５４のいずれかと、試験マンドレル２７と接触させることができる。
【0048】
図４乃至図７の各々は、長手方向軸Ｌとスピンドル軸Ｓとの間の特定の列における接触位置の接近を概略的に示している。研削及び／又は侵食機械の測定又は基準化のために、試験マンドレル２７上の一連の幾つかの接触位置Ｋに接近し、測定ディスク２８をそこで試験マンドレル２７と接触させることが可能である。そうするために、接触は、側面５５又は測定ディスク２８上の円周面５４と達成されてもよい。接触位置Ｋは、試験マンドレル２７の生成面５６又は表面５７上に提供されてもよい。
【0049】
接触位置Ｋの数は、試験マンドレル２７に対して測定ディスク２８を移動させるために配置される機械軸１２の数に対応する。この例によれば、これらは４つの機械軸であるが、これは、Ａ軸１２ａが、その長手方向軸Ｌを中心にして試験マンドレル２７を回転させることができるためであり、しかし、これは、測定ディスク２８と試験マンドレル２７との間の相対位置を変化させないからである。その結果、３つの異なる接触位置Ｋ上の３つの並進軸１２ｘ、１２ｙ、１２ｚに対応する試験マンドレル２７に、回転軸Ｒを中心とする特定の回転角でＣ軸の第１の位置で接近する。さらに、少なくとも１つの接触位置Ｋは、回転軸Ｒを中心とするＣ軸１２ｃの別の回転位置の下で接近する。例えば、回転軸Ｒを中心とする２つの回転位置は、互いに９０°異なることがある。
【0050】
例示的な実施形態では、縦軸Ｌは、最初にｘ方向に整列されてもよい（図４～図６）。試験マンドレル２７のこの位置合わせにおいて、測定ディスク２８は、生成された表面５６に対して側面５５との第１の接触位置でＹ軸１２ｙを使用して移動され、この第１の接触位置の位置が検出される（図４ａ及び４ｂ）。続いて、Ｚ軸１２ｚを使用して、測定ディスク２８の円周面５４が、少なくとも１つの追加の接触位置Ｋ上で、試験マンドレル２７の生成面５６に対して移動され、その位置が検出される（図５ａ及び５ｂ）。最後に、試験マンドレル２７の面５７上の別の接触位置Ｋに近づき、この場合、Ｘ軸１２ｘが使用され、この場合の相対運動は、測定ディスク２８に向かう試験マンドレル２７の移動を介して行われる。これらの３つの接触位置の検出によって、長手方向軸Ｌ及びスピンドル軸Ｓに対する並進軸の相対的位置を決定することが可能である。回転Ｃ軸１２ｃを基準化するために、回転軸Ｒを中心とする指定された回転角度、例えば９０°だけＣ軸が回転し、その後、並進軸１２ｘ、１２ｙ、１２ｚのうちの少なくとも１つを使用して、試験マンドレル２７と測定ディスク２８との間に接触が確立される。図７ａ及び７ｂによって示される例示的な実施形態において、この相対運動は、Ｘ軸１２ｘによって達成される。Ｃ軸のこの旋回位置において、さらなる追加の接触位置に近づき、対応する位置を決定することが可能である。
【0051】
上述した研削及び／又は侵食機械１０の助けを借りて、多数の幾何学的測定を行うことが可能である。例えば、試験マンドレル２７は、例えばＹ軸１２ｙを使用して、測定ディスク２８によって長手方向軸Ｌに沿って１つ以上の接触位置Ｋに移動させることができる。続いて、試験マンドレル２７は、長手方向軸Ｌを中心に指定された回転角度だけ回転させることができ、測定ディスク２８によって長手方向軸Ｌに沿った同じ位置に再び移動させることができる。このようにして、Ａ軸１２ａの同心度を求めることができる。
【0052】
また、Ｘ軸１２ｘに対するＡ軸１２ａの平行度を求めることもできる。Ｘ軸１２ｘを使用すると、接触位置で試験マンドレル２７と測定ディスク２８とを接触させることができる。続いて、Ｃ軸を指定された回転角度、好ましくは１８０°だけ回転させ、再び、Ｘ軸１２ｘを使用して、試験マンドレル２７と測定ディスク２８との間の接触位置に近づける。これに基づき、軸平行度を求めることができる。これと同様に、Ｚ軸１２ｚに対するＡ軸１２ａの平行度は、Ｚ軸を用いて求めることができる。
【0053】
Ｙ軸１２ｙを用いて試験マンドレル２７の面５７上のいくつかの接触位置Ｋにわたって移動させることによって、例えば、Ｙ軸１２ｙに対するＡ軸１２ａの直角性を決定することができる。面５７がこれに対して小さすぎる場合、第１の測定体として、試験マンドレル２７の代わりに接地Ｍに電気的に接続されたディスクを使用することが可能である。
【0054】
Ａ軸１２ａがＸ軸１２ｘに平行に配向される場合、回転軸Ｒは、長手方向軸Ｌを二分するはずであり、回転軸Ｒの周りの異なる回転位置又は旋回位置において、軸又は回転と試験マンドレル２７の生成面５６との間の交点で接触位置Ｋに移動することによって、回転軸Ｒと長手方向軸Ｌとの間の中心オフセットを決定することが可能である。
【0055】
上述した研削及び／又は侵食機械によって、必要に応じて追加の測定及び基準化を行うことが可能である。これを行うために、接触位置Ｋの列にそれぞれ近づけることができる。各接触位置について、スピンドル軸Ｓに対する長手方向軸Ｌの所望の配向が指定されてもよい。例で説明したＣ軸１２ｃに加えて、回転機械軸が追加されている場合には、接触位置Ｋの位置検出ごとにそれらの角度位置を指定することも可能である。
【0056】
記載された測定又は基準化操作は、他の軸構成と同様に実行されてもよい。研削スピンドル１３が機械ベース１５に対して移動するか、工作物保持装置１４が機械ベース１５に対して移動するかは、それぞれの特定の軸構成に依存する。
【0057】
本発明は、研削及び／又は侵食機械１０、並びに、幾つかの機械軸１２を含む軸構成１１を測定し且つ基準化するための方法に関し、ここで、各々は、回転又は並進機械軸として構成することができる。これを行うために、第１の測定体（試験マンドレル２７）が工作物保持装置１４内に挿入され、第２の測定体（測定ディスク２８）が工具スピンドル１３内に挿入される。試験マンドレル２７は、基準電位、好ましくは接地Ｍに電気的に接続され、測定ディスク２８は、供給電圧電位ＵＶに電気的に接続される。測定ディスク２８と試験マンドレル２７との間に接触を形成することにより、供給電圧電位ＵＶと基準電位との間に測定電流ＩＭが流れ、この例によれば、供給電圧電位ＵＶから接地Ｍまで、この測定電流ＩＭの流れを監視装置３１で検出することができ、測定電流ＩＭの電流の流れの開始時の機械軸１２の実際の位置を決定することができる。軸構成１１を介して、測定ディスク２８と試験マンドレル２７との間の１つ以上の接触位置Ｋに近づけることができ、その結果、軸構成１１及び機械のそれぞれの基準化又は測定を行うことができる。
【符号の説明】
【0058】
１０ 研削・侵食機械
１１ 軸構成
１２ 機械軸
１２ａ Ａ軸
１２ｃ Ｃ軸
１２ｘ Ｘ軸
１２ｙ Ｙ軸
１２ｚ Ｚ軸
１３ 工具スピンドル
１４ 工作物保持装置
１５ 第１スライド
１６ 第２スライド
１７ 第３スライド
１８ キャリア
１９ 工具
２０ 工作物
２１ 制御装置
２２ 位置検出装置
２７ 試験マンドレル
２８ 測定ディスク
２９ 絶縁
３０ 軸部
３１ 監視装置
３２ 監視ユニット
３３ 接続部
３４ 対向接続部
３５ 第１の接点
３６ 第２の接点
３７ 第３の接点
３８ 第１の対向接点
３９ 第２の対向接点
４０ 第３の対向接点
４１ 接続線
４２ 第１の導体
４３ 監視部
４４ 二次回路
４５ 光カプラ
４６ 最初の監視入力
４９ 第２の導体
５０ 第３の導体
５１ 第２監視入力
５４ 測定ディスクの周面
５５ 測定ディスクの側面
５６ 試験マンドレルの生成面
５７ 試験マンドレルの表面
ＩＭ 測定電流
Ｋ 接点位置
Ｌ 方向軸
Ｍ 接地
Ｒ 回転軸
Ｓ スピンドル軸
ＵＳ 二次電圧電位
ＵＶ 供給電圧電位
１１ 軸構成
１２ 機械軸
１２ａ Ａ軸
１２ｃ Ｃ軸
１２ｘ Ｘ軸
１２ｙ Ｙ軸
１２ｚ Ｚ軸
１３ 工具スピンドル
１４ 工作物保持装置
１５ 第１スライド
１６ 第２スライド
１７ 第３スライド
１８ キャリア
１９ 工具
２０ 工作物
２１ 制御装置
２２ 位置検出装置
２７ 試験マンドレル
２８ 測定ディスク
２９ 絶縁
３０ 軸部
３１ 監視装置
３２ 監視ユニット
３３ 接続部
３４ 対向接続部
３５ 第１の接点
３６ 第２の接点
３７ 第３の接点
３８ 第１の対向接点
３９ 第２の対向接点
４０ 第３の対向接点
４１ 接続線
４２ 第１の導体
４３ 監視部
４４ 二次回路
４５ 光カプラ
４６ 最初の監視入力
４９ 第２の導体
５０ 第３の導体
５１ 第２監視入力
５４ 測定ディスクの周面
５５ 測定ディスクの側面
５６ 試験マンドレルの生成面
５７ 試験マンドレルの表面
ＩＭ 測定電流
Ｋ 接点位置
Ｌ 方向軸
Ｍ 接地
Ｒ 回転軸
Ｓ スピンドル軸
ＵＳ 二次電圧電位
ＵＶ 供給電圧電位
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図6a】
【図6b】
【図7a】
【図7b】