(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周トラバース研削用の研削盤に設けられた研削砥石による工作物のプロセスガイドのための方法であって、研削中に測定センサを用いて工作物の実際寸法を測定し、これにより丁度今研削した工作物の直径を測定すると同時に、研削時間内において連続して自動的に、測定した実際寸法を目標寸法へ修正する形式のものにおいて、
円周トラバース研削若しくは皮むき研削において目標寸法を得た後で、工作物を長手方向で、研削砥石に対して規定された送り量で移動させることを特徴とする、工作物の皮むき研削におけるプロセスガイドのための方法。
【請求項２】
前記目標寸法を研削時間に対応して決定し、該目標寸法を時間軸でみて目標値曲線を定める、請求項１記載の方法。
【請求項３】
実際寸法を、工作物における研削砥石の干渉領域内で直接に測定する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
連続的に測定される実際寸法を、測定信号として機械制御部へ伝達し、前記測定信号に基づいて目標寸法への修正を行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
工作物を少なくとも１区分において円筒形に研削する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
工作物を少なくとも１区分において円錐形に研削する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
研削砥石と測定センサとを、工作物に接して互いに同期的に運動させるか、又は研削砥石と測定センサとを互いに固定的に配置し、工作物を研削砥石と測定センサとに対して相対運動させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１若しくは請求項８の上位概念に記載の形式の、工作物の皮むき研削におけるプロセスガイドのための方法及び研削盤に関する。
【０００２】
今日公知の使用されている研削法及びこの方法で作業する研削盤により、既に高い精度が得られる。製作プロセスにおける構成部材の製作時の一般的な傾向に対応して、誤差率を低下させるためには、プロセス監視も初期のプロセスガイドも必要とされる。製作しようとする工作物の一定の良好な品質を得るためには、有利には既に本来の研削過程中に、場合によっては修正しつつ干渉する。
【０００３】
プランジ研削及びスイングフレーム研削では、研削プロセスをガイドするためのＩＮプロセス測定装置及びプロセス制御装置が公知である。皮むき研削時に得ようとする工作物の外径は１トラバース行程で研削され、従って後で最終値に尚、影響を及ぼせるようにするために、重要な中間ステップを測定制御部を介して検出はしない。従って、皮むき研削とも呼ばれる円周トラバース研削では、本当のＩＮプロセス測定及びプロセス制御は従来実現不可能だった。
【０００４】
従って、皮むき研削過程では、従来いわゆるＰＯＳＴプロセス測定法及びプロセス制御法に基づいてしか作業されなかった。このことは、実際寸法が既に過小寸法に研削されてしまった場合、加工中の工作物の、例えば嵌合座等の既に研削された外径は、後からは最早修正不能であるという欠点を有している。
【０００５】
従って本発明の課題は、皮むき研削中に連続的に、研削しようとする所望の直径へ確実なプロセスで修正することができ、産業的に使用可能であり且つＩＮプロセス測定過程及びプロセス制御過程のために使用される測定法若しくは測定装置に加工時間の延長を要求しない方法及び研削盤を提供することである。
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴部に記載の方法及び請求項７の特徴部に記載の研削盤によって解決される。有利な改良は、従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明による方法は、研削盤に設けられた研削砥石による、工作物の皮むき研削におけるプロセスガイド法であり、本発明では、工作物は研削中に測定センサによって永続的若しくは連続的に実際寸法を測定され、これと平行して、つまり同時に、測定された実際寸法は連続して自動的に、規定された研削時間に関連する目標寸法へ修正される。即ち、測定された実際寸法に基づいて、到達しようとする目標寸法へ実際寸法を修正することは、研削盤の実時間制御、つまり、ＩＮプロセス制御で行われる。このような実時間制御により、研削しようとする工作物を過小寸法に研削することが防止される。
【０００８】
これにより、工作物の製作時の誤差率を著しく低下させることができる。更に、研削過程の実時間制御に基づき能動的に、研削砥石により工作物にもたらされる入熱が減少若しくは最適化されるように影響を及ぼすことができ、これにより、一方ではやはり工作物の実際寸法の不正確性をもたらす恐れのある、熱による工作物の変形を減らすことができ、同時に研削砥石の摩耗も低下させることができる。即ち、これにより全体的に最適な研削条件が得られる。
【０００９】
有利には、目標寸法は時間に関連した目標値曲線として規定される。この場合、この時間に関連した目標値曲線は、殊に機械制御部の構成部材であるメモリユニットにファイルされる。この場合、目標値曲線に対応するように、各実際寸法を永続的若しくは連続的に検出してから修正を行うので、研削砥石は、工作物において所望の最終輪郭が得られるように、研削時間に関連した目標値曲線に近似する。
【００１０】
本発明の有利な構成では、実際寸法は工作物における研削砥石の干渉領域内で直接に測定される。この場合、「研削砥石の干渉領域内で直接に」とは、測定値を測定信号の形で送出する測定センサがほぼ、工作物を取り囲む研削砥石の干渉点によって形成される１平面内に配置されているということである。これにより有利には、工作物がちょうど研削される箇所で直接に測定が行われ、その結果、目標値曲線からの偏差が最小であっても、すぐに機械制御部を介して、過小寸法を防止するための目標値曲線に向かう方向で修正を行うことができる。
【００１１】
有利には、連続的に測定された実際寸法は測定信号として機械制御部に伝達され、この場合、前記測定信号に基づいて、目標寸法への修正が行われる。このことは、ＩＮプロセス制御とも呼ばれる実時間制御に相応する。即ち、本発明では皮むき研削においてＩＮプロセス制御を実現する方法が用意されている。この本発明による方法に対応して、研削砥石は研削中に、工作物の目標直径へ後から修正される。
【００１２】
工作物の規定された、研削されるべき輪郭に対応して、工作物は少なくとも１区分を円筒形又は円錐形に研削される。つまり、説明した方法により、外側輪郭が円筒形の工作物も、円錐形の工作物も、規定された所望の目標値曲線へ、高度な精度を以て研削することが可能である。
【００１３】
実時間制御を行う基礎となる測定値検出が、常に研削砥石の干渉領域内若しくは工作物を取り囲む研削砥石の干渉点により形成される平面内で進行するということを保証するためには、研削砥石と測定センサとが、工作物に接して互いに同期的に運動させられる。これに対応して、研削砥石と測定センサとは固定されていて、代わりに工作物を運動させることも勿論可能である。この場合も、研削砥石と測定センサとは互いに、測定値検出が、工作物の、直接に研削過程が行われる点に関連するように配置されているということが保証されている。測定過程が目的の機械の遮断又は測定過程を実施するための、研削砥石の工作物からの隔離は、本発明による方法では不要である。
【００１４】
本発明の別の視点では、特に上で説明した方法を実施するために役立つ本発明による研削盤は、工作主軸と心押軸との間で保持された工作物を粗研削するための、砥石台に保持された研削砥石、ちょうど研削される工作物の寸法を検出するための測定センサ及び機械制御部を有している。本発明では、前記測定センサは主として工作物を取り囲む研削砥石の干渉領域によって形成される１平面内に配置されており、この場合、皮むき研削中連続的に測定信号が機械制御部に供給可能であり、この機械制御部自体は、前記測定信号に基づいて研削砥石を制御し、これにより、研削過程はＩＮプロセス制御として実施可能である。これにより、本発明による装置を以て直接に、研削過程中に遅延無く、つまり実時間制御で研削過程、即ち工作物における研削砥石の干渉形式に影響を及ぼすことが可能であり、その結果、工作物の所望の最終寸法はできるだけ狭小な製作誤差範囲に保持され、これにより、一般には容認できない工作物の過小寸法を防止することができる。
【００１５】
本発明の有利な構成では、測定センサは砥石台に引込み可能に取り付けられた測定ヘッドに固定されている。引込み可能に取り付けることにより、測定ヘッドを工作物の様々な直径に適合させることができ、しかも、測定センサが常に、工作物における研削砥石の干渉点により形成される平面の領域内に位置するように、測定センサが測定ヘッドに配置されているということが常に保証されている。本発明の別の有利な構成では、測定センサは工作物における研削砥石の干渉領域に対向して、つまり、有利には研削砥石の干渉領域にほぼ１８０°対向して配置されている。しかし、測定センサを工作物の周面に、規定された角度で間隔をおいて配置することも可能である。目標値の修正に使用される、検出された実際値に基づく機械制御に関連した本発明による実時間プロセス制御により、工作物の所望の目標円筒形状又は目標円錐形状を得ることが可能である。このことは、本発明による皮むき研削が、円筒形の工作物形状若しくは工作物区分にも、円錐形の工作物若しくは工作物区分にも使用可能であるということを意味している。
【００１６】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１７】
図１には、皮むき研削過程（円周トラバース研削）において働く円筒研削盤の平面図が概略的に示されている。このような皮むき研削過程のためには、耐摩耗性の結合剤を有する、軸方向で見て薄いＣＢＮ研削砥石が使用される。皮むき研削過程における特徴は、一般に研削代をトラバース研削過程における１作業工程で完全に取り去るという点にある。この場合、研削中の研削砥石１０の半径方向の切込みは、工作物２の半径方向の研削代に等しい。自体公知の形式で、前記円筒研削盤は工作主軸１Ａを備えた工作主軸台１と、研削テーブル３と、液圧式でシフト可能な心押軸４Ａを備えた心押台４とを有しており、これらの構成部材は、それぞれベッド５に配置されている。研削テーブル３は、ベッド５の前部域２０のガイド上に形成されており、このガイドに沿って研削テーブルはＣＮＣ軸Ｚの方向で軸方向で走行可能である。この軸のモータ駆動装置は図示しない。研削テーブル３に配置された、工作主軸１Ａを備えた工作主軸台１はモータ駆動されており、この場合、工作主軸１Ａの前部域は、工作物２に対する回転運動の吸収及び伝達用のセンタを形成している。液圧式でシフト可能な心押軸４Ａを備えた心押台４も同様に研削テーブル３上に形成されており、前記心押軸４Ａの前部域は、工作物２を取り付けるためのセンタを形成している。工作主軸１Ａのセンタと心押軸４Ａのセンタとの間で工作物２が緊締されており、この場合、工作主軸１Ａ、心押軸４Ａ及び工作物２の中心軸線は、互いに正確に整合するように位置調整されている。
【００１８】
ベッド５の後部域２１には砥石台６が形成されており、この砥石台６は、該砥石台６の支承のために、流体静力学的なガイド部材を有している。軸Ｚに対して直角に向けられたＣＮＣ軸Ｘの方向での切込みは、モータ駆動装置８を介して行われる。前部域において砥石台６のケーシングは砥石軸９を支持しており、この砥石軸９には研削砥石１０が取り付けられている。
【００１９】
砥石台６のケーシングには測定装置１１が取り付けられており、この測定装置１１は、工作物の直径を測定するための測定ヘッド１２を取り付けるために役立つアームを有している。研削加工中に直接に工作物の実際直径を検出するための１つ又は複数の測定センサ１３は、研削砥石１０の研削域内に、常にちょうど研削される直径を現時点で測定するように配置されている。これにより、測定値を加工中に直接に検出して、必要な場合は、ちょうど研削しようとする直径をまだプロセスの最中に修正することが可能である。このことは、この測定法に基づいて実時間制御、つまりＩＮプロセス制御が、皮むき研削（円周トラバース研削）のためにも可能にされているということを意味する。
【００２０】
図２には、図１に示した切断面Ａ−Ａに対応する、原理的な側面図が示されている。ここから判るように、研削しようとする工作物２の直径を検出するための測定センサ１３を備えた測定ヘッド１２を支持する引込み可能なアーム２２は、砥石台６に形成されている。矢印１４により、測定センサ１３の検出可能な検出距離が示されている。符号２３は、破線で描いた位置に示した、引戻し若しくは引出し位置のアーム２２の位置を示している。この引戻し位置において工作物２を研削盤から取り外して、新たな工作物を緊締することができる。
【００２１】
図３には、図１に示した細部Ｙの拡大図が示されている。ここから判るように、測定センサ１３は工作物２における研削砥石１０の直接的な干渉領域に対向して配置されており、この場合、測定ヘッド１２は各測定センサ１３、若しくは唯一の測定センサ１３しか設けられていない場合は該測定センサ１３を支持している。これにより、ちょうど研削される工作物２の正確な直径を常に測定し、この測定値に対応する測定信号を機械制御部に供給することにより、研削砥石１０の干渉位置の修正を、特に支承座であってよい工作物の外径が所望の目標寸法へ修正されるように行えるということが保証される。
【００２２】
この場合、測定センサ１３は研削砥石１０の厚さに関して、測定値が、研削砥石の摩耗マーク（摩耗縁部）に続く、研削砥石の本来の干渉点のすぐ後ろで検出されるように、研削砥石１０に対向して配置されている。このことは、測定値が研削砥石に対向して該研削砥石の外周ライン上で検出されていることを意味する。
【００２３】
この場合、測定センサ１３による測定は、工作物２に対する研削砥石１０の切込み中に連続的に測定されるように行われる。目標寸法に達すると直ちに、工作物２は皮むき研削過程に基づいて長手方向で規定量だけ送られる。この場合、測定値は機械制御部に連続的に送られるので、研削しようとする工作物の直径は、研削中連続的に修正可能である。装置の構成に応じて、工作物２の円筒形の外径も円錐形の外径も研削することが可能である。
【００２４】
即ち、本発明による測定法及び該方法を実現する本発明による研削盤により、皮むき研削に際して、従来技術において公知のＰＯＳＴプロセス制御よりも著しく高度なプロセス確実性が得られる。同時に、研削砥石及び工作物の熱的な特性も相互に最適化される。それというのも、本来の研削プロセス中常に測定して、目標値からの偏差を直接に且つすぐに補償することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による研削盤の概略平面図を、直接的な研削領域Ｙと一緒に示した図である。
【図２】  図１に示した切断面Ａ−Ａを断面した図である。
【図３】  図１に示した研削領域Ｙの拡大詳細図である。
【符号の説明】
１  工作主軸台、  １Ａ  工作主軸、  ２  工作物、  ３  研削テーブル、  ４  心押台、  ４Ａ  心押軸、  ５  ベッド、  ６  砥石台、  ８  モータ駆動装置、  ９  砥石軸、  １０  研削砥石、  １１  測定装置、  １２  測定ヘッド、  １３  測定センサ、  １４  矢印、  ２０  前部域、  ２１  後部域、  ２２  アーム、  ２３  アーム位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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