(57)【要約】本発明は、工作物を機械加工する工作機械、特に研削機と、このような工作機械のスピンドルヘッド（１８）の位置決めを行う方法とに関する。工作機械（１０）は、工作物（５０）を保持する工作物ホルダ（２２）と、工具（２０）、特に砥石車を保持するスピンドルヘッド（１８）とを備え、スピンドルヘッド（１８）は、モータによって、工作物ホルダ（２２）に対して移動されることが可能であり、ハンドル（３０）は、スピンドルヘッド（１８）に配置され、ハンドル（３０）への作用を検出するように構成された少なくとも１つの検出器（９６）を備え、検出されたハンドル（３０）への作用に応じて、モータにより、少なくとも１つの運転モードにおいてスピンドルヘッド（１８）を移動させるように構成された制御装置（７４）が設けられる。
2015527938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物（５０）を保持する工作物ホルダ（２２）と、工具（２０）、特に砥石車を保持するスピンドルヘッド（１８）とを備えた工作物を機械加工する工作機械、特に研削機であって、
前記スピンドルヘッド（１８）は、モータによって、前記工作物ホルダ（２２）に対して移動可能であり、
前記スピンドルヘッド（１８）にハンドル（３０）が配置されており、該ハンドル（３０）は、該ハンドル（３０）への作用を検出するように構成された少なくとも１つの検出器（９６）を備え、
検出された前記ハンドル（３０）への作用を考慮して、少なくとも１つの運転モードにおいて、モータが前記スピンドルヘッド（１８）を定義されたように移動させるよう構成された制御装置（７４）が設けられている、工作機械。
【請求項２】
前記検出器（９６）は、前記ハンドル（３０）に加えられる作動力（Ｆｘ，Ｆｚ）を検出するように構成される、請求項１に記載の工作機械（１０）。
【請求項３】
前記スピンドルヘッド（１８）について少なくとも１つの被制御軸（６４，６８）を備えた移動駆動部（７０，７２）をさらに備え、前記制御装置（７４）は、前記検出されたハンドル（３０）への作用に依存して生成される制御コマンドを前記移動駆動部（７０，７２）に送出する、請求項１又は２に記載の工作機械（１０）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの検出器（９６）は、前記ハンドル（３０）の変形を検出する少なくとも１つのセンサ（９８，１００，１０２）を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械（１０）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの検出器（９６）は、前記ハンドル（３０）の変形を、空間において少なくとも２つの方向で検出するように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械（１０）。
【請求項６】
前記制御装置（７４）は、検出された作動力（Ｆｘ，Ｆｚ）に依存する、特に作動力（Ｆｘ，Ｆｚ）の程度又は方向に依存する少なくとも１つの運動パラメータを含む制御コマンドを生成するように構成される、請求項３〜５のいずれか１項に記載の工作機械（１０）。
【請求項７】
前記制御コマンドは、前記検出された作動力（Ｆｘ，Ｆｚ）に依存する定義された移動速度を含む、請求項６に記載の工作機械（１０）。
【請求項８】
前記制御コマンドは、前記検出された作動力（Ｆｘ，Ｆｚ）の方向成分によって決まる移動方向を含む、請求項６又は７に記載の工作機械（１０）。
【請求項９】
前記制御装置（７４）は、少なくとも１つの、影響を与える別の要因に依存する、特に前記スピンドルヘッド（１８）の実際の位置に依存する、前記スピンドルヘッド（１８）を移動させる制御コマンドを生成するように構成される、請求項３〜８のいずれか１項に記載の工作機械（１０）。
【請求項１０】
前記制御装置（７４）は、前記スピンドルヘッド（１８）が移動中に所定の領域（１０６，１０８，１１２）に進入するときに、前記スピンドルヘッド（１８）の移動速度を適応させるように、もしくは前記スピンドルヘッド（１８）の運動を停止させるように構成される、請求項９に記載の工作機械（１０）。
【請求項１１】
前記ハンドル（３０）は、操作ハンドルとして構成されており、弾性変形可能であるとともに特に高剛性である検出領域（９４）を備え、前記少なくとも１つの検出器（９６）が前記検出領域（９４）において設けられる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の工作機械（１０）。
【請求項１２】
起動スイッチ（９０）が前記ハンドル（３０）に関連付けられている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の工作機械（１０）。
【請求項１３】
前記制御装置（７４）はさらに、少なくとも１つの影響を与える要因に依存して、前記ハンドル（３０）に選択的触覚フィードバックを生成するように構成される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の工作機械（１０）。
【請求項１４】
前記触覚フィードバックは、前記ハンドル（３０）に配置された少なくとも１つの振動変換器（１１６）によって、又は、前記スピンドルヘッド（１８）の前記移動駆動部（７０，７２）において発生した運動量を用いて生成される、請求項１３に記載の工作機械（１０）。
【請求項１５】
少なくとも１つの運転モードにおいて、工作物を機械加工する工作機械（１０）、特に研削機のスピンドルヘッド（１８）の位置決めを行う方法であって、
ハンドル（３０）への作用を検出する工程であって、前記ハンドル（３０）は前記スピンドルヘッド（１８）に取り付けられており、前記作用は方向情報又は力情報のうちの少なくとも１つを含む、工程と、
検出された作用に依存して選択される運動パラメータを考慮して、移動駆動部（７０，７２）を制御する制御コマンドを生成する工程と、
前記制御コマンドを考慮して、前記移動駆動部（７０，７２）により前記スピンドルヘッド（１８）を移動させる工程であって、前記移動部（７０，７２）は、モータにより、前記スピンドルヘッド（１８）を工作物ホルダ（２２）に対して定義されたように移動させるように構成される、工程と
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、工作物を保持する工作物ホルダと、工具、特に砥石車を保持するスピンドルヘッドとを備える、工作物を機械加工する工作機械、特に研削機に関する。本発明はさらに、工作物を機械加工する工作機械、特に研削機のスピンドルヘッドの位置決めを行う方法に関する。
【０００２】
工作機械、特に研削機は、当技術分野において周知である。一例として、研削機は、回転対称の形状をした工具、特に砥石車を備え得る。これらは、材料を除去するために、適切な手法で工作物と相互作用し得る。一例として、外面円筒研削、内面円筒研削、又は送り込み研削及びアンギュラ送り込み研削のために、円筒研削機がそれぞれ準備され得る。砥石車以外には、一般的に研磨ベルトも円筒研削に利用され得る。回転対称面以外にも、工作物ホルダと工具ユニットとが互いに対して適切に駆動可能かつ移動可能である場合には、偏心形状の工作物表面も機械加工し得る。このようにして、例えば、カムシャフト、クランクシャフト、あるいは偏心形状を有する同様の工作物を機械加工及び／又は研削することができる。さらには、研削機と旋盤の組み合わせといった、工作物の複合加工が可能な工作機械が知られている。
【０００３】
機械加工される工作物は、例えば工作物ホルダの２つのセンタの間で保持されてもよく、あるいは、工作物ホルダの一方の側のみで保持されてもよい。それ以外にも、工作物を研削機のセンタ間で（軸に沿って）保持するのではなく、例えば受け棒、調整車、案内ローラ等を介して保持され、案内されることを含む、いわゆる心なし研削が知られている。
【０００４】
工作機械、特に研削機は、様々な運転モードを備え得る。一例として、自動化された（動作可能）運転モードでは、予めプログラミングされた機械加工タスクを、基本的に完全自動化された方式で実行し得る。通常は、このような運転モードではユーザの手動操作を必要としない。予め記憶された機械加工経路のおかげで、工作機械は単独で、送り込み動作、送り動作、及び工具のさらなる位置決めを実行できる。
【０００５】
しかしながら、工作機械の構成要素、特に保持された工具を含むスピンドルヘッドを少なくとも部分的に手動制御する必要がある運転モードも知られている。このモードに属するのは、特に搭載工程やセットアップ工程である。さらに、手動測定操作を実行する場合に、工作機械のスピンドルヘッドがユーザ（又は整備工）によって操作されると想定できる。一例として、工具（例えば砥石車）を交換、もしくは少なくとも目直ししたときには、セットアップが必要とされる可能性がある。このような状況では、例えば機械加工テーブル又は機械加工ベッドにおいて予め定義された工作機械の所定の基準点に接近させることが要求され得る。このためには、多くの場合、スピンドルヘッドを粗動（高速歯車）によって基準点付近まで導き、その後に微動（クローラーギア）によって基準点に到達させてこの接近工程を実現させることが可能である。
【０００６】
オペレータ（又は整備工）が、入力部を備えた外部オペレータインターフェースを介してスピンドルヘッドを制御し得る工作機械が知られている。入力部は、ボタン、数字キーパッド、タッチスクリーン、又は同等の機構として実現され得る。さらに、オペレータインターフェースは出力部、通常は絶対位置、相対位置、及び移動経路を表示する表示部を備え得る。このようにして、オペレータはスピンドルヘッドを「間接的」に操作して、スピンドルヘッドを所望どおりに移動させることができる。多くの場合、オペレータインターフェースは工作機械に接続されているが、システムによって決められて、ほとんどの場合オペレータが入力部及び出力部と（実際の）スピンドルヘッドの両方に同時に目を配ることはできないような配置になっている。その代わりに、スピンドルヘッドを手動制御する際にはオペレータインターフェースとスピンドルヘッドを交互に観察して、十分な精度と速度で衝突せずに所望の移動経路を実施することが必要であることが多い。
【０００７】
このことを背景に、本発明の目的は、ほとんど労力をかけずにスピンドルヘッドの移動及び位置決めを手動制御することが可能な工作機械、特に研削機、及び位置決めを行う方法を提供することである。ここで、移動及び位置決めは迅速に行えることが好ましく、さらには、誤操作が起きる可能性を低減することが好ましい。
【０００８】
本発明に従って、この目的は、工作物を保持する工作物ホルダと、工具、特に砥石車を保持するスピンドルヘッドとを備える、工作物を機械加工する工作機械、特に研削機であって、スピンドルヘッドが、モータによって工作物に対して移動可能であり、ハンドルが、スピンドルヘッドに配置され、かつ、ハンドルへの作用を検出するように構成された少なくとも１つの検出器を備え、検出されたハンドルへの作用を考慮して、少なくとも１つの運転モードにおいて、モータによりスピンドルヘッドを定義されたように移動させるよう構成された制御装置が設けられる、工作機械によって達成される。
【０００９】
本発明の目的はこのようにして完全に達成される。
本発明に従って、オペレータは、ハンドルを介してスピンドルヘッドへ直接作用を与えることにより、モータによるスピンドルヘッドの移動を生じさせることができる。スピンドルヘッドを即時にかつ直接移動させる感覚がオペレータに分かるようになっていてもよい。この運動（又は位置決め）は直感的に行われ得る。言うまでもなく、スピンドルヘッドの運動は直接行われるのではなく、むしろ「迂回」して、つまり、制御装置によって引き起こされるモータ駆動による位置決め工程を用いて行われる。
【００１０】
しかしながら、オペレータ（又は整備工）は、スピンドルヘッドが単に人の力のみで移動可能であるかの印象を持ち得る。好適には、スピンドルヘッドの運動はさらに、オペレータに直接フィードバックを与えてもよい。例えば、オペレータは、ハンドルに及ぼす力を増すことによって、移動速度を上昇させてもよい。オペレータが加える力を減らすことで、最大でスピンドルヘッドがアイドル状態になるまで、移動速度の減速が引き起こされてもよい。特に直感的かつ簡単なスピンドルヘッドの位置決めが、このようにして実現され得る。これは、互いに離れて配置されているスピンドルヘッドとユーザインターフェースとに対してオペレータが常に交互に注意を払う必要がないため、従来の解決策と比べて明らかに迅速な手法で行うことができる。従来の工作機械では、このことは、オペレータの入力が送信されて所望のスピンドルヘッドの運動になることを自身で確実に行うことが妥当である。
【００１１】
言うまでもなく、意図的に、ハンドルは、工作機械のフレームに固定するように、又は例えば手で持つように（例えば「遠隔制御」として）配置されていない。むしろ好ましくは、ハンドルはスピンドルヘッドに、特に直接スピンドルヘッドに、固定するように取り付けられており、スピンドルヘッドとともに移動可能である。
【００１２】
工作機械は円筒研削機、例えば万能円筒研削機として構成されていてもよい。スピンドルヘッドは特に、研削スピンドルを備えた研削ヘッドとして構成されていてもよい。工作物ホルダは例えば、心押し台によって補完され得る工作物スピンドルを備えていてもよい。工作物ホルダはさらに、工作物用のクランプ装置（例えばチャック）又は保持センタを備えていてもよい。しかしながら、一般的に、工作物ホルダは、心なし研削を行うように構成されていてもよい。
【００１３】
言うまでもなく、工作物ホルダに対するスピンドルヘッドの相対運動は、例えば固定されている工作物ホルダと動かされているスピンドルヘッドとによって実現され得る。しかしながら、スピンドルヘッドを固定し、工作物ホルダを移動させることをさらに想定してもよい。また、スピンドルヘッドと工作物ホルダの両方を互いに対して移動させる複合的な相対運動を想定してもよい。
【００１４】
ハンドルは具体的にはグリップ又はジョイスティックであってもよい。ハンドルは特に、Ｔ形グリップ、弓形グリップ、板状グリップ、円筒形グリップ、球形グリップ、ボールグリップ、円錐形グリップ、きのこ形グリップ、又は同様のものとして構成されてもよい。さらに、ハンドルは握り棒（又はシャフト）を介してスピンドルヘッドに接続されてもよい。
【００１５】
検出器は、測定結果検出器として構成されてもよく、作動センサ又は作動検出器を備えていてもよい。
ハンドルへの作用は通常はオペレータによって実行される。作用には、ハンドルの変形、撓み、伸長等が含まれてもよい。検出された作用は、ハンドルの特定の作動、例えば、ハンドルに及ぼされる作動力の大きさや方向を表すものであってもよい。
【００１６】
検出された作用に依存して、スピンドルヘッドがモータによって移動されてもよい。この依存性は、運動パラメータと、検出された作用の種類及び程度とが相互関係を有し得る特性マップを用いて定義づけてもよい。一般的に、「依存している」という語は、例えば「比例している」、「比例はしていないが同方向である」等、全体的な関係を表すものとして理解され得る。この依存性は例えば、方向、経路、速度、加速度等といった移動動作の運動パラメータに関連するものであってもよい。
【００１７】
一実施形態によれば、検出器は、ハンドルに加えられる作動力を検出するように構成される。
オペレータがハンドルに加えている作動力は、検出器によって間接的又は直接的に検出されてもよい。間接的な検出は、例えば、作動力によって発生した（材料の）張力によって生じ得る変形の検出に基づくものであってもよい。よって、周知の力測定の原理を利用してもよい。言うまでもなく、作動力における精度の高い絶対的な判定を、必ずしも必要とはしない。むしろ要点は、例えば「どの強さで」「どの方向に」オペレータがハンドルに作用を及ぼしているのかを検出することであり得る。
【００１８】
別の実施形態によれば、工作機械はさらに、スピンドルヘッド用の少なくとも１つの被制御軸を備えた移動駆動部を備え、制御装置は、検出されたハンドルへの作用に依存して生成される制御コマンドを移動駆動部に送出する。
【００１９】
移動駆動部は少なくとも１つの駆動部、通常は複数の駆動部（例えばモータ）を備えていてもよい。各駆動部は、軸にそれぞれ割り当てられていてもよい。例えば、駆動部は、スピンドルヘッド、機械加工ベッド、又はそれらの間に介在する送り台に割り当てられてもよい。例えば送り台は、２つの可動軸を提供する横送り台として構成されていてもよい。一般的には、スピンドルヘッドを少なくとも１つの被制御軸（例えばＸ軸又はＺ軸）に沿って直線的に移動させることを想定してもよい。しかしながら、スピンドルヘッドをある軸（例えばＢ軸）を中心として定義されたように旋回又は回動させることが可能な駆動部を設けることも想定してもよい。また、このような運動は、オペレータがハンドルに対して作用を与えることによって開始されてもよい。
【００２０】
一般的に、駆動部は直結駆動部として、又は間接的に接続された駆動部として構成されてもよい。駆動部は、スピンドル、例えばボールねじスピンドルに、そしてガイド、例えばサドル案内面に接続されていてもよい。
【００２１】
工作機械のさらに改良された実施形態によれば、少なくとも１つの検出器は、ハンドルの変形を検出する少なくとも１つのセンサを備える。
少なくとも１つのセンサは、例えば間接的な力の測定に一般的には利用され得る帯状歪みゲージとして構成されていてもよい。しかしながら、このセンサは、さらに一般的には、力の（間接的）測定を行う圧電センサ、光センサ、誘導センサ、又は容量センサとして構成されてもよい。少なくとも１つのセンサは、単体のセンサとして、又はセンサからなるパッケージやセンサアレイとして構成されてもよい。言うまでもなく、単体のセンサ同士を適切な方法で互いに組み合わせて、より明瞭な測定結果を求めてもよい。一例として、単体のセンサをハンドルの互いに反対側にそれぞれ配置してもよい。これにより、ハンドルの圧縮側と張力が生じる側の圧縮と伸びをそれぞれ検出することが可能になる。したがって、ハンドルの変形を記述して作用力に関する結論を与える、より明瞭な信号を得ることができる。
【００２２】
別の実施形態によれば、少なくとも１つの検出器は、ハンドルの変形を、空間において少なくとも２つの方向で検出するように構成される。
その結果、オペレータによる作用を、それらの方向に関してさらに評価してもよい。このようにして、スピンドルヘッドを２つの軸に沿って制御された方法で移動させることを実現してもよい。
【００２３】
変形を空中で、又は空間で検出するためには、少なくとも１つの検出器に複数のセンサを設けることが適している。各センサは、互いに対して調整され、適切な方法で互いに対する向きを決めて配置されてもよい。例えば、センサは十字形、ロゼット形状、又は同様の形状で配置されてもよい。
【００２４】
一般的に、ハンドルでのねじり荷重に関係した変形を検出することを想定してもよい。このようにして、工作機械の機能性を、モータによるスピンドルヘッドのある軸（例えばＢ軸）を中心とした定義される回動又は枢動もオペレータの作用によって制御され得るという効果にまで高めることができる。
【００２５】
上述の実施形態をさらに発展させたものによれば、制御装置は、検出された作動力に依存する、特に、少なくとも作動力の程度又は方向に依存する、少なくとも１つの運動パラメータを含む制御コマンドを生成するように構成されることが好ましい。
【００２６】
制御コマンドに反映される運動パラメータには、移動方向、経路、速度、加速度、減速度等が含まれていてもよい。さらに、スピンドルヘッドがモータ駆動による定義された運動を行うことを選択的に許可又は阻止するために、例えば閾値に依存して、ＯＮ信号又はＯＦＦ信号を生成してもよい。このためには、いわゆる確認情報も利用してもよい。確認情報は、制御装置に送出されてもよく、あるいは制御装置内で生成されてもよい。本明細書で用いる場合、「確認」という語は、オペレータが移動動作を意図的に承認することを意味していてもよい。例えば、確認情報は、オペレータが起動スイッチ及び／又は確認スイッチを作動させたかどうかを表していてもよい。このようにして、誤操作によって引き起こされる意図しない移動動作を防止できる。例えば、確認情報は、「確認が存在する」状態や「確認が存在しない」状態とみなすことができるデジタル信号を含んでいてもよい。
【００２７】
この実施形態をさらに発展させたものによれば、制御コマンドは、検出された作動力に依存する、定義された移動速度を含む。
スピンドルヘッドの所望の移動速度を決定するために、（間接的に）検出された作動力の程度を評価してもよい。換言すれば、作動力の程度と方向を検出することによって、作動ベクトルを求めてもよい。作動ベクトルは、移動方向と移動速度を特徴とし得るスピンドルヘッドの移動ベクトルに反映されてもよい。
【００２８】
言うまでもなく、制御装置は、代替の方法として、検出器がその実際のレベルにかかわらず単にオペレータによる作動があったかどうかだけを検出する場合には、スピンドルヘッドをある軸に沿って、又は、少なくとも２つの軸によって決まる面に沿ってほぼ一定の移動速度で移動させるように構成されていてもよい。このようにして、「デジタル」制御が可能にされ得る。この移動制御は、例えばクローラーギアにおいて低い移動速度で基準点に達するために用いられてもよい。言うまでもなく、オペレータによる作動（例えば作動力）の（絶対）レベルが検出されない場合でさえも、オペレータによる作動の方向が検出・評価されてもよい。
【００２９】
代替として、もしくは付加的に実施されてもよい、さらに別の実施形態によれば、制御コマンドは、検出された作動力の方向成分に依存する移動方向を含む。
スピンドルヘッドの所望の移動方向を求めるために、検出された作動力の方向を利用してもよい。したがって、例えば２つの軸（例えばＸ軸とＺ軸）が連係するように制御され、かつ制御コマンドが供給されている場合には、スピンドルヘッドの「斜め方向の」移動を可能にしてもよい。
【００３０】
制御装置は、少なくとも影響を与える別の要因に依存する、特にスピンドルヘッドの実際の位置に依存する、スピンドルヘッドを移動させる制御コマンドを生成するように構成されていると、さらに効果的であり得る。
【００３１】
一般的に、これは例えばＯＮ信号又はＯＦＦ信号を含んでいてもよい。このようにして、ハンドルへの意図しない作用がスピンドルヘッドの所望されない運動を確実に引き起こさないようにしてもよい。さらなる機能を想定してもよい。例えば、スピンドルヘッドを移動させることになるのが高速歯車であるか、あるいはクローラーギアであるかを判定するために、少なくとも１つの影響を与える別の要因が評価されてもよい。
【００３２】
この測定は、制御装置が、スピンドルヘッドが動作中に定義された領域に進入したときに、スピンドルヘッドの移動速度を適応させるように、もしくはスピンドルヘッドの運動を停止させるように構成されている場合にさらに発展可能である。
【００３３】
機械加工ベッドにあるガイドの設計によって予め定められ得る、許可される可能性のあるスピンドルヘッドの移動領域は、スピンドルヘッドの高速移動が可能な領域と、低速移動が可能な領域と、そして最後にスピンドルヘッドの移動が望まれない領域とに細分化されてもよい。
【００３４】
このように、手動制御で移動させている時にスピンドルヘッドが工作機械の構成要素に衝突することを防ぐように、衝突モニタリングが行われてもよい。よって、操作上の安全性がさらに向上され得る。
【００３５】
衝突の危険性がない領域には、一般に高い移動速度が割り当てられてもよい。基準点又は特定の工作物形状を包囲し得る接近領域を設計することをさらに想定してもよい。接近領域はさらにオフセット領域と称されてもよい。スピンドルヘッドを接近領域へと移動させているときに、制御装置は、クローラーギアのみを使用可能にするように移動駆動部に作用してもよい。このようにして、オペレータは、例えば基準点又は工作物形状に到達するために、スピンドルヘッドを高精度で移動させてもよい。さらなる移動許容領域において、スピンドルヘッドは高い移動速度で位置決めや移動を行ってもよい。全体的に見て、位置決め精度と位置決め速度との間で、見事な調整バランスを達成することができる。
【００３６】
さらに、（理論上では可能な）移動領域内に、機械加工形状の周りのシェルとして称され得るとともに、（仮想）移動境界を画定する、いわゆる停止領域が画定されてもよい。手動制御での移動中において、スピンドルヘッドの望まれない衝突がこのようにして防止されてもよい。
【００３７】
高速歯車を使用可能な領域とクローラーギアが必要とされる領域との間で移行するときに、検出されたハンドルへの作動と移動速度とを関連付けるための対応する「特性マップ」間で切り替えを実施してもよい。
【００３８】
それぞれの領域の定義、例えば移動許容領域、接近領域、及び停止領域への細分化は、様々な方法で実現してもよい。例えば、工作物形状の未加工データと工作機械の形状の所定のデータとを、取り囲む接近領域と停止領域を少なくともおおよそ画定するために利用してもよい。好ましくは、接近領域と停止領域は、下に位置する要素にオフセットを提供する。このようにして、スピンドルヘッドの所定の位置と実際の位置を単に検出するだけで、そのままの運動の精度を十分なものにし、衝突安全性を高めることができる。
【００３９】
工作機械の別の態様によれば、ハンドルは、操作ハンドルとして構成されており、弾性変形可能であり、特に高剛性である検出領域を備え、少なくとも１つの検出器が検出領域に設けられる。
【００４０】
換言すれば、ハンドルを基本的に剛性を有するように構成し、スピンドルヘッド（例えばスピンドルヘッドのハウジング）に固定して取り付けることが好ましい場合がある。実質的に微妙な弾性変形を、少なくとも１つの検出器によって検出し、スピンドルヘッドの移動事象を制御するために評価してもよい。
【００４１】
したがって、ハンドル自体は、極めてわずかに変形したにすぎない場合がある。これは、スピンドルヘッドの実際の移動によって生じるフィードバックが、ほぼ手を加えられていない状態で直接に、オペレータによって感知及び／又は検出され得るという効果を有している。例えばかなり変形しやすいハンドルではありそうな「減衰」が発生しない。オペレータがほぼ「間接的に」スピンドルヘッドに作用を及ぼしてスピンドルヘッドを移動させたとしても、「直接的に」作動させたという一層明確な印象を持ち得る。
【００４２】
ハンドルの検出領域は、例えば高弾性率を有する材料から形成されてもよい。さらに、ハンドルの検出領域は、十分な剛性を有するように十分に大きな断面積を備えていてもよい。相当の剛性を有する場合にも、オペレータによる作用が、検出器により感知・検出可能な、少なくとも最も小さい変形を生じさせ得る。
【００４３】
少なくとも１つの検出器において組み込まれるセンサの種類に依存して、約１００μｍ／ｍから約２，０００μｍ／ｍの範囲で生じた表面の伸びは、明確な信号を生成するには十分であり得る。これらの値は、およそε＝０．０００１〜０．００２の伸び率（イプシロン）に相当し得る。言うまでもなく、上記の値は使用されるセンサの選定に依存し得るとともに、上述の範囲から基本的には外れることもあり得る。上述の最低伸び率によって、オペレータが通常は気付けない弾性変形があったとしても、ハンドルにおいてオペレータによる作動を安全かつ十分な精度で検出することが可能になる。
【００４４】
別の実施形態によれば、起動スイッチがハンドルに関連付けられていることが効果的であり得る。起動スイッチは確認スイッチと称されてもよく、確認ボタンの形態であってもよい。
【００４５】
起動スイッチを利用して、オペレータによって引き起こされる作動に依存してスピンドルヘッドの移動を選択的に許可あるいは阻止してもよい。
一例として、スピンドルヘッドの手動制御での移動を可能にするために、起動スイッチを常時作動させる必要があるように起動スイッチを構成することを想定してもよい。このような構成は好ましく、工作機械とそれに関連する工作物への誤操作や損傷を確実に回避することに貢献し得る。手動制御での移動工程の始めに、一度起動スイッチを作動させて解除状態を得ることも想定してもよい。
【００４６】
起動スイッチは、例えばハンドルに直接取り付けてもよい。このようにして、片手での操作を可能にしてもよい。しかしながら、起動スイッチをハンドルから離して、例えばスピンドルヘッドにおいて、あるいは工作機械の別の構成要素においてフレームに固定するようにして配置することも想定してもよい。このようにして、両手での操作を可能にしてもよい。
【００４７】
さらに別の実施形態によれば、制御装置はさらに、少なくとも１つの影響を与える要因に依存して、ハンドルにおいて選択的触覚フィードバックを生成するように構成される。
オペレータへ与えられる触覚フィードバックは、例えばハンドルにおいて感知可能な振動によって引き起こされてもよい。影響を与える要因には、実際の位置、実際の速度、実際の作動力、又はこれらの組み合わせを含んでいてもよい。影響を与えるさらなる要因としては、例えば変形された所定の移動領域を超える作動が想定されてもよい。
【００４８】
この実施形態を改良したものによれば、触覚フィードバックは、ハンドルに配置された少なくとも１つの振動変換器によって、又は、スピンドルヘッドの移動駆動部において発生した運動量を用いて生成される。
【００４９】
振動変換器は例えば、振動モータによって形成されていてもよい。ハンドルを握るオペレータが感知可能な急な動きやがたつきが存在するように移動駆動部を制御することをさらに想定してもよい。このためには、例えば発振パルスを用いてスピンドルヘッドの移動駆動部を制御してもよい。
【００５０】
触覚フィードバックは、例えばスピンドルヘッドが移動許容領域から離れて接近領域に侵入するとき、あるいは停止領域に到達するときに生成されてもよい。このようにして、（停止領域へと入る）所望の運動が許容されないことがオペレータの意識にはっきりと届けられ得る。接近領域へと移動している時に、オペレータは、スピンドルヘッドが今からクローラーギアへ移動されることを明確に知らされてもよい。
【００５１】
ハンドルにおいて選択的触覚フィードバックを引き起こし得るさらなる事象を想定してもよい。例えば、所定値の範囲を超える、又は下回ることを、このようにして信号で知らせてもよい。このことは例えば、作動力、移動経路、移動速度等に関連していてもよい。衝突モニタリングは、例えば移動動作に利用されている駆動部での力又はトルクの検出によって行われてもよい。駆動部のモータでの力の急上昇やトルクの上昇を、衝突発生の指標として分類してもよい。また、このような事象を、触覚フィードバックを用いてオペレータに通知してもよい。
【００５２】
別の実施形態によれば、スピンドルヘッドを移動させているときに、移動を引き続き可能であるように駆動部の駆動力や移動速度は低下させられるが、研削ヘッドの衝突が起こっても、予測すべき過大な力や作用は存在しない。このようにして、可能な限り大きな（使用可能な）移動領域、大きな移動自由度、及び可能な限り高い機械加工安全性の間で、きめ細かな調整バランスが達成され得る。好ましくは、この実施形態は、衝突をできるだけ迅速に検出でき、したがって、関わっている駆動部を迅速に停止させるために、力、トルク、又はこれらに相当する値の精密なモニタリングに関連している。このため、この実施形態については、移動許容領域又は移動禁止領域を予め画定することは必ずしも必要ではない。操作や設定に関する労力を大幅に低減できる。
【００５３】
本発明の目的はさらに、少なくとも１つの運転モードにおいて工作物を機械加工する工作機械、特に研削機のスピンドルヘッドの位置決めを行う方法であって、ハンドルへの作用を検出する工程であって、ハンドルがスピンドルヘッドに配置されており、作用が方向情報又は力情報のうちの少なくとも１つを含む、工程と、検出された作用に依存して選択される運動パラメータを考慮して、移動駆動部を制御する制御コマンドを生成する工程と、制御コマンドを考慮して、移動駆動部によりスピンドルヘッドを移動させる工程であって、移動駆動部が、モータによってスピンドルヘッドを工作物ホルダに対して定義されたように移動させるように構成される、工程と、を含む方法によって達成される。
【００５４】
このようにしても、本発明の目的は達成される。
本方法は、スピンドルヘッドの実際の位置をモニタリングする工程と、ハンドルにおいて触覚フィードバックを生成する工程と、スピンドルヘッドが移動中に画定された領域に進入したときに、スピンドルヘッドの移動速度を適応させるか、又はスピンドルヘッドの運動を停止させる工程と、のうち少なくとも１つによってさらに改良されてもよい。
【００５５】
本方法は、上述の各態様に従って、工作機械で特に実施されてもよい。言うまでもなく、本方法は、上述の工作機械の１つ以上の態様に従ってさらに改良されてもよい。
本方法によって、工作機械のスピンドルヘッドの手動制御での位置決めや移動を、簡単な方法で行うことが可能になる。ここで、単に間接的に作動しているとしても、オペレータは、本能的かつ直感的に、スピンドルヘッドの移動や位置決めを行い得る。
【００５６】
上述の本発明の特徴及び以下にて説明される特徴は、それぞれに特定された組み合わせのみならず、本発明の範囲から逸脱することなく他の組み合わせや単独でも適用可能であることが理解される。
【００５７】
本発明のさらなる特徴や効果は、以下にある、図面を参照した複数の例示的実施形態の記述によって開示される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１はハウジングを備えた工作機械の斜視図を示し、工作機械は研削機として構成されている。
【図２】図２は工作機械の平面図を示す。
【図３】図３は工作機械の工作物ホルダとスピンドルヘッドの斜視図を示し、スピンドルヘッドは作動用のハンドルを備える。
【図４】図４ａ，４ｂ，及び４ｃは、スピンドルヘッドへ作用し得る種々のハンドルの斜視図を示す。
【図５】図５は、複数のセンサを有する検出器を備えた別のハンドルの簡略化した斜視図を示す。
【図６】図６は、複数のセンサを備えた検出器に接続されるハンドルのシャフトの簡略化した側面図を示す。
【図７】図７は、様々なターゲット位置を想定しているスピンドルヘッドを有する工作機械の簡略化した平面図を示す。
【図８】図８は、図５の描写に対して変更を加えたハンドルの別の簡略化した斜視図を示す。
【図９】図９は、工作機械のスピンドルヘッドの位置決めを行う方法例の簡略化した概略フローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
図１において、工作機械を斜視図で示し、符号１０で表す。
図示されているような工作機械１０は、研削機、特に円筒研削盤として構成されている。工作機械１０は、筐体として機能するハウジング１２を備える。ハウジング１２は、例えば図１に示された実施形態では保護扉１４によって閉鎖可能な開口部を備える。保護扉１４は、工作機械１０の内部空間が外部から見えるように、窓状開口部を備えていてもよい。ハウジング１２及び保護扉１４により、特に自動機械加工運転中の、工作機械１０の内部空間の確実な境界設定が可能になる。このようにして、可動構成要素から生じる一般的な危険性を最小限に抑えることができる。さらに、潤滑油、冷媒、切削屑の周囲環境への望ましくない排出を防ぐことができる。
【００６０】
特定の運転モードでは、オペレータが外部から工作機械１０の内部空間にアクセスできるようにするために、保護扉１４を開放することが求められる。このため、予め閉鎖されていた開口部を露出させるように、保護扉１４を横方向に摺動及び／又は枢動させてもよい。符号１６にて示される矢印は、保護扉１４を開放する動きを説明している。
【００６１】
工作機械１０の内部空間にアクセスする必要が生じ得る運転モードには、セットアップ工程、調整工程、目直し工程、又はより一般的には、工具交換及び／又は工作物交換工程が含まれていてもよい。言うまでもなく、工作機械１０の自動化の程度に依存して、様々な運転モードが外部から（手操作で）アクセスすることを必要とする場合がある。
【００６２】
さらに、工作機械１０の内部空間において、図１では符号１８にて示されるスピンドルヘッドが示されている。工具２０はスピンドルヘッド１８において保持されてもよく、図２及び図３も参照されたい。工具２０は、例えば研削工具、特に砥石車として構成されてもよい。
【００６３】
工作機械１０はさらに、工作物（図１には示さず）を保持するように構成される工作物ホルダ２２を備える。工作物を機械加工する場合、スピンドルヘッド１４とそこに取り付けられた工具２０は、工作物ホルダ２２を基準にして移動されてもよい。
【００６４】
工作機械１０、特に研削機は、一般的に、工作機械の内部空間の外側に配置されているオペレータインターフェース２４を備える。このように、オペレータは工作機械１０を制御し、プログラミングし、調整してもよく、あるいは、工作機械１０の内部空間に接触することなく診断解析を行ってもよい。オペレータインターフェース２４は、少なくとも入力部２６と、少なくとも出力部２８とを備え得るオペレータ制御ユニットとして構成されてもよい。入力部２６は、例えばキーボード、押しボタン、制御レバー等を備えていてもよい。しかしながら、入力部２６はさらに、タッチセンサ式表面を備えていてもよい。出力部２８は、通常は表示画面として、さらには英数字表示部、表示灯、尺度表示等として構成されていてもよい。特に表示画面がタッチセンサ式に構成されている場合には、入力部２６と出力部２８は、同じ構成要素によって少なくとも部分的に実現されてもよい。
【００６５】
オペレータインターフェース２４によって、工作機械１０を簡便にプログラミングすることが可能であってもよい。さらには、例えばスピンドルヘッド１８を工作物ホルダ２２に対して移動させる運転モードにおいて、入力部２６における入力によってスピンドルヘッド１８を手動制御することを想定してもよい。このために、動きや、割り当てられた各方向への動きの増分を規定する調整レバー又は調整ボタンを用いてもよい。さらに、スピンドルヘッド１８を動かす、又は移動させることを、手回しハンドル等によって開始してもよい。既に始めに説明したように、好ましくは、オペレータは、スピンドルヘッド１８を手動で位置決めするこの方法で、スピンドルヘッド１８とオペレータインターフェース２４を監視しなければならない。これにより不確かさが生じ、誤操作さえも引き起こす可能性がある。
【００６６】
これらの難点を回避するために、図１の工作機械１０のスピンドルヘッド１８は、スピンドルヘッドに直接的に（又は例えば直に）取り付けられたハンドル３０を備える。ハンドル３０はスピンドルヘッド１８に連動して動き得る。
【００６７】
図２は、基本的に図１の工作機械１０に相当するか、少なくとも類似する工作機械の簡略化した模式平面図を示している。例として説明するために、図２に示された実施形態にはハウジング１２とオペレータインターフェース２４が備わっていない。
【００６８】
工作機械１０は機械加工ベッド（又は機械加工テーブル）３２（図１ではハウジング１２に覆われている）を備える。機械加工ベッド３２において、工作物ホルダ２２が保持される。工作物ホルダ２２は、例えば、クランプ装置（又はセンタ）３６が設けられた工作物スピンドル３４を備える。具体的なクランプ装置３６としては、基本的には（センタ）接点、及び／又はチャック、クランプ爪等であってもよい。工作物スピンドル３４はさらに、符号４０にて示される矢印で示されるように、クランプ装置３６を軸３８を中心に定義されたとおりに回動させることを可能にするスピンドル駆動部を備える。
【００６９】
工作物ホルダ２２はさらに、工作物スピンドル３４と同様にクランプ装置（又はセンタ）４４が設けられた心押し台４２を備える。工作物スピンドル３４と心押し台４２との間に、工作物５０が収容され得る。これは棒材又はシャフトとして構成されていてもよい。工作物５０は、基本的に単独で案内されて、心押し台４２を必要とせずに工作物スピンドル３４によって保持されてもよい。特に長さと径の比が大きい工作物５０の場合、工作物スピンドル３４と心押し台４２を用いて両側で保持することが望ましい。広範囲に大きい工作物５０は、ローラやベアリング（図２では示さず）によってさらに案内され、支持されてもよい。工作物スピンドル３４及びその心押し台４２は、機械加工ベッド４２にあるガイド４６において保持され、案内されてもよい。工作物スピンドル３４及び／又は心押し台４２にリニア駆動部を設けることにより、符号４８にて示される双方向矢印で示されるように、工作物スピンドル３４及び／又は心押し台４２を定義された、かつ制御された方法でガイド４６に沿って移動させることを想定してもよい。
【００７０】
工作物スピンドル３４に任意で設けられ得る駆動部は、工作物５０が高精度で軸３８を中心に回動可能であるように構成され、制御されてもよい。軸３８はさらにＣ軸と称されてもよい。いわゆるＣ軸加工により、非円形の工作物５０の機械加工が可能になり得る。このために、工作機械１０は、工作物５０を軸３８を中心に定義されたように回動させ、同時に、工具２０を工作物５０に送り込み、かつ／又は、工具２０を工作物５０から離すための適切な制御要素や調整要素を備えていてもよい。このようにして、例えば、カムシャフト、クランクシャフト等を機械加工してもよい。
【００７１】
さらに、機械加工ベッド３２では、クロステーブルとも称され得る工具テーブル５２が保持される。スピンドルヘッド１８は、例えばクロステーブルとして構成されていてもよい工具テーブル５２において保持される。一例として、スピンドルヘッド１８は、符号５８にて示される矢印で示されるように、工具２０をスピンドル軸５６を中心にして回動させるように構成された工具駆動部５４を備える。特に工具２０が砥石車として構成されている場合には、工具２０の一部を覆う保護用囲い板６０もスピンドルヘッド１８において保持されてもよい。このようにして、工具２０の摩擦による剥離物や工作物５０の切削屑を定義されたように案内して排出してもよい。工作機械１０の汚染されやすい傾向を低減できる。
【００７２】
ガイド６２，６６は、最終的にはスピンドルヘッド１８を受容し得る機械加工ベッド３２及び／又は工具テーブル５２に形成されてもよい。例えば、ガイド６２はＸ方向の案内を提供してもよい。ガイド６６はＺ方向の案内を提供してもよい。一例として、対応するＸＹＺ座標系を図３に示す。
【００７３】
図２に示された実施形態に従って、符号６８にて示される矢印で示されるように、工具テーブル５２をガイド６６に沿ってＺ方向に移動させてもよい。符号６４にて示される矢印で示されるように、スピンドルヘッド１８をガイド６２に沿ってＸ方向に移動させてもよい。言うまでもなく、ＸＹＺ軸を機械加工ベッド３２，工具テーブル６２，スピンドルヘッド１８に割り当てることは、様々な方法や方向で行ってもよい。他の種類の座標系、例えば極座標系や球座標系を想定してもよい。
【００７４】
例えば、スピンドルヘッド１８をＸ軸（矢印６４）及びＺ軸（矢印６８）に沿って移動させてもよい。このためには、工作機械１０は、例えば駆動部７０及び駆動部７２を有し得る移動駆動部を備える。駆動部７０は、例えばスピンドル１８をＸ軸に沿って移動させるように構成することができる。駆動部７２は、例えば工具テーブル５２を移動させ、結果として間接的にスピンドルヘッド１８をＺ軸に沿って移動させるように構成することができる。概して、移動駆動部は、個々の駆動部７０，７２を有する分離された駆動部として構成されてもよいが、統合された駆動部として構成されてもよい。
【００７５】
工作機械１０はさらに、符号７４にて表された、例えば工作物ホルダ２２に対してスピンドルヘッド１８の移動動作を制御するように構成された制御装置を備える。このために、制御装置７４は、制御線７８を介して駆動部７０，７２を作動させてもよい。要求される制御コマンドは、機械制御プログラムによって生成され、実行されてもよい。このようにして、例えば工作物５０の自動化された機械加工を実施してもよい。
【００７６】
既に上記で示したように、スピンドルヘッド１８には、これも制御装置７４に接続されるハンドル３０が配置される。ハンドル３０は信号線７６を介して制御装置７４に接続される。ハンドル３０とハンドル３０の制御装置７４へのこのような接続とにより、ハンドル３０を手動で作動させることで、オペレータは、定義された、かつ制御された方法でガイド６２，６６に沿ってスピンドルヘッド１８を移動させることが可能になる。しかしながら、これは、オペレータが与えた力そのものによってではなく、移動駆動部（例えば駆動部７０，７２）の定義された制御によって実行される。オペレータはハンドル３０に作用を与えてもよい。オペレータが与える作用、例えばオペレータの力を検出し、制御装置７４に送出してもよい。制御装置７４は、検出された作用を処理するとともに、その処理に依存して移動駆動部を制御するように構成される。
【００７７】
オペレータは、スピンドルヘッド１８を自身の動作で直接的に移動させる印象を持ってもよい。これは、ハンドル３０への作用を、スピンドルヘッド１８を電動で移動させる制御コマンドに「変換」することによって実現されてもよい。
【００７８】
大きな力で作動させると、小さな力で作動させる場合と比べて、スピンドルヘッド１８の運動が速くなり得るように、制御コマンドを生成することについても想定され得る。オペレータがハンドル３０へ作用を与える方向の検出結果を、スピンドルヘッド１８の運動のための対応する情報を含む制御コマンドへ変換してもよい。
【００７９】
図２はさらに、符号８０にて示される点線双方向矢印を示している。矢印８０は、スピンドルヘッド１８が基本的に、Ｘ軸とＺ軸（矢印６４，６８）によって定義される平面に垂直であり得る軸を中心に、定義された方法で枢動可能であることを表している。このような軸はＢ軸と称されてもよい。概して、Ｂ軸はＹ軸に平行な向きを有していてもよく、図３も参照されたい。スピンドルヘッド１８をこの軸を中心に定義されたように枢動及び／又は回動させることによって、工具２０を工作物５０に対して斜めに調整することが可能になり得る。このような動きを用いて追加の工具２０を旋回させて、工作物５０を工具と係合させることも想定され得る。
【００８０】
また、Ｂ軸を中心とした運動（回動、枢動）は、基本的にハンドル３０への対応する作用によって引き起こされてもよい。このために、ハンドル３０を傾けてもよく、かつ／又はひねってもよい。
【００８１】
図３は、例えば図２の工作機械１０の一部の斜視図を示しており、ここでは説明のために、機械加工ベッド３２，工具テーブル５２，工作物５０，制御装置７４及び他の構成要素は示されていない。既に上記で示されたように、図２はＸ，Ｙ，Ｚによって示された（デカルト）座標系を示している。一例として、心押し台４２に割り当てられたクランプ装置４４は、センタとして構成される。
【００８２】
スピンドルヘッド１８は基本的に、ＸＺ平面において工作物ホルダ２２（及び／又はその上に配置された工作物５０）に対して可動に構成される。スピンドルヘッド１８を手動制御で移動させることが可能な工作機械の一運転モードにおいて、オペレータは、ハンドル３０に適宜作用を与えることによって、工具スピンドル１８の移動又は位置決めを引き起こしてもよい。このために、例えば、オペレータは、ハンドル３０に対して、空間内において基本的にＸ軸及びＺ軸にそれぞれ割り当てることが可能な方向成分を含む方向に作用を与えてもよい。
【００８３】
例えば、ＸＨ方向への作用（張力又は圧縮）は、オペレータの力ＦＸに関連付けられてもよい。オペレータのＺＨ方向への作用は、オペレータの力ＦＺに関連付けられてもよい。一例として、ハンドル３０には、作用力Ｆの程度及び方向を検出できる少なくとも１つの検出器又は測定結果検出器（図５も参照されたい）が設けられていてもよい。力Ｆはその成分ＦＸとＦＺに分解されてもよい。このようにして、方向情報及び作動力の情報を少なくとも間接的に得てもよい。この情報に基づいて、制御装置は、スピンドル１８が基本的に作用の方向に対応する方向に可動であるように、移動駆動部を制御してもよい。その結果生じる移動速度は基本的に、作動力Ｆの程度に依存していてもよい。
【００８４】
図４ａ，４ｂ，及び４ｃは、ハンドル３０，３０ａ，３０ｂの例示的実施形態を斜視図で示したものである。図４ａに示されるハンドル３０は、例えばＴ字形ハンドルとして構成される。ハンドル３０は、横材８４とシャフト８６とを備える。オペレータは、横材８４においてハンドル３０を把持し、所望の方法でそこに作用を与えてもよい。好ましくは、ハンドル３０は、シャフト８６を介してスピンドルハウジング８８（図４ａには一部のみ示される）に固定して取り付けられる。
【００８５】
図４ｂのハンドル３０ａは、例えば、特にスピンドルハウジング８８に固定して取り付けられている、つまみ形又は円錐形シャフト８６を備える。よって、ハンドル３０ａは横材８４を備えていない。ハンドル３０ａは、スピンドルヘッドハウジング８８とは反対側の端部に、符号９２で示された矢印で示されるように、オペレータにより作動させることが可能な起動スイッチ９０を備える。起動スイッチは、例えば、制御装置７４によりオペレータが与えるハンドル３０ａへの作用を検出する、又は処理することを可能にする、又は防止する機能を果たしてもよい。このようにして、ハンドル３０ａへの意図しない作用がスピンドルヘッド１８の意図しない移動又は位置決めを引き起こすことを防止してもよい。図４ｂに示された実施形態を用いて、オペレータは片手でハンドル３０ａを把持し、同時にこの手で起動スイッチ９０を作動させてもよい。その結果、片手操作を行うことが可能になる。
【００８６】
図４ｂに示されたようなハンドル３０ａの改変のように、図４ｃのハンドル３０ｂは、ハンドル３０ｂ及び／又はそのシャフト８６には直接配置されていない起動スイッチ９０に接続される。言うまでもなく、起動スイッチ９０は基本的に、ハンドル３０ｂ又はスピンドルヘッド１８からさらに離れて工作機械１０に配置されていてもよい。遠隔に配置された起動スイッチ９０によって、両手での操作が可能になる。
【００８７】
図４ｃはさらに、基本的に図３のＸＹＺ座標系のＸ軸、Ｚ軸に平行であるような向きの双方向矢印ＸＨ，ＺＨを示している。力成分及び／又は方向成分ＦＸ，ＦＺは矢印及び／又は方向ＸＨ，ＺＨに割り当てられる。したがって、オペレータは、ハンドル３０ｂに所望の方法で所望の方向に作用を与えて、スピンドルヘッド１８を所望の方向に移動させてもよい。
【００８８】
図５に示されるハンドル３０ｃの例を参照して、オペレータによる作用の検出について説明する。ハンドル３０ｃは、例えば、Ｔ字形に構成され、横材８４とシャフト８６とを備える。ハンドル３０ｃはさらに、横材８４の側面に配列された起動スイッチ９０を備えていてもよい。ハンドル３０ｃはさらに、検出器９６がシャフト８６に設けられる検出領域９４を備える。一例として、検出器９６は複数のセンサ９８，１００を備える。センサ９８，１００は、シャフト８６の異なる側面に配置される。一例として、センサ９８は、ハンドル３０ｃの検出領域９４の、εＸで示される矢印により示されるＸ方向における変形を検出するように構成される。同様に、センサ１００は、ハンドル３０ｃの検出領域９４の、εＺで示される矢印により示されるＺ方向における変形を検出するように構成される。
【００８９】
このようにして、作動力成分ＦＸ，ＦＺを間接的に検出することが可能である。言うまでもなく、図５に示されたハンドル３０ｃの実施形態について、基本的に、センサ９８とセンサ１００に対して、シャフト８６においてそれぞれの反対側に（図５には示さず）、さらに別の対応するセンサを割り当ててもよい。
【００９０】
既に上記で示されたように、センサ９８，１００は、例えば歪みゲージ、圧電歪みセンサ（ｐｉｅｚｏｓｔｒｉｋｔｉｖｅ  Ｓｅｎｓｏｒｅｎ）、容量センサ、光センサ、及び同様のセンサ等として構成してもよい。センサ９８，１００は、ハンドル３０ｃにかかる作用、特に力を間接的又は直接的に検出するように構成されていてもよい。検出領域９４は、概して、弾性変形可能であるが、高い剛性も備えている。オペレータ自身には感知できない検出領域９４の変形を、センサ９８，１００を備えた検出器９６によって検出し、制御装置７４へ送出することができる。制御装置７４は、作用力Ｆの方向と検出された（絶対又は相対）値とに依存する制御コマンドを生成し、その制御コマンドをスピンドルヘッド１８の移動駆動部に送信して、スピンドルヘッド１８を所望の方法で移動させてもよい。
【００９１】
図６は、図４ｃのハンドル３０ｂのシャフト８６に基本的に相当し得るシャフト８６の切欠図を簡略化して描いている。シャフト８６には、複数のセンサ９８，１００，１０２を備えた検出器９６ａが配置される。例えばセンサ９８，１００，１０２は、ロゼット形状で配置される。このような配置により、基本的に各直線軸に沿って存在する変形に加えて、ねじり伸びやねじり変形の検出が可能になり得る。一例として、εＸ及びεＺで示された双方向矢印はそれぞれ、Ｘ方向及びＺ方向における変形を示している。しかしながら、センサ９８，１００，１０２をロゼット形状に配置することによって、εＢで示された矢印にて示されるようなシャフト８６のよじれ及び／又はねじれも検出してもよい。このようにして、例えば、図２の矢印８０にて示されるような、スピンドルヘッド１８のいわゆるＢ軸を中心とした基本的に所望の旋回又は回動を制御してもよい。言うまでもなく、少なくとも１つの検出器９８ａの複数のセンサ間でさらに割り当てを行うと、異なる軸に沿った、あるいは異なる軸を中心とした線形変形やねじれ変形の検出が可能になり得る。
【００９２】
図７は、基本的に図２の工作機械１０に従って構成され得る工作機械のかなり簡略化した平面図を示している。このスピンドルヘッド１８を、ハンドル３０に適切な作用を与えることによって、機械加工ベッド３２に沿って所望するように移動させてもよい。理解しやすいように、ガイド６２，６６及び工具テーブル５２は図７には示されていない。スピンドルヘッド１８の移動又は位置決めは、基本的にはそれぞれ矢印６４及び６８の方向において行われてもよい。さらに、矢印８０にて示されるような、スピンドルヘッド１８の枢動又は回動も想定され得る。
【００９３】
工作機械１０を、スピンドルヘッド１８の手動制御による運動を容易にするように、かつ／又は、オペレータの過失が起きる可能性を大幅に低減するように、定義されたように構成してもよい。このために、機械加工ベッド３２の基本寸法によって制限され得る移動許容領域において、特定の領域を画定してもよい。この領域では、スピンドルヘッド１８は、例えば、減速した移動速度でのみ移動可能であってもよく、あるいは、スピンドルヘッド１８がこの領域へ移動することが全面的にできないようにする。
【００９４】
一例として、工作物ホルダ２２に保持される工作物５０は、基本的に定義された方法でスピンドルヘッド１８に接近させなければならない研削部分１０４を備える。このために、基本的に研削部分１０４に対してオフセットされ得る領域境界１０６が画定されてもよい。制御装置７４は、スピンドルヘッド１８が領域境界１０６を横切るときに、スピンドルヘッド１８を大幅に減速した移動速度で駆動するように構成されてもよい。まだ領域境界１０６の外側にあるスピンドルヘッド１８の位置は、図７において符号１８’にて示されている。領域境界１０６を横切ると、制御装置７４は、例えばスピンドルヘッド１８の動きを粗動から微動へと切り替えてもよい。よって、オペレータは、研削部分１０４をスピンドルヘッド１８に、高精度で注意深く接近させ得る。
【００９５】
同様に、基準点を手動制御でスピンドルヘッド１８に接触させることを実現してもよい。例えば、領域境界１１０に囲まれている基準点１０８を図７に示している。スピンドルヘッド１８は、相対的に速い移動速度で領域境界１１０に接近してもよい。領域境界１１０を横切ると、制御装置はここで、大幅に減速した移動速度で高精度にスピンドルヘッド１８の位置決めを行い得る移動モードへと切り替わってもよい。このようにして、例えば基準点１０８は高精度な手法で接近されてもよい。符号１８’’にて示される位置において、スピンドルヘッド１８は心押し台４２の近くに移動させられる。例えば、移動動作を続けると、心押し台４２との衝突が迫ってくる。このような衝突を回避するために、心押し台４２（もしくは工作機械１０のさらに別の構成部材）の形状を基本的に包含し得る領域境界１１２も、オフセットを考慮しながら画定してもよい。制御装置７４を、スピンドルヘッド１８の移動が領域境界１１２を越えては全くできないように構成してもよい。
【００９６】
符号１１４にて示される双方向矢印は、制御装置７４が、スピンドルヘッド１８の手動制御による移動と上述の追加機能を実行するために、工作機械１０の様々な構成要素と通信してもよいことを、又は機能的な関連を有するようにしてもよいことを示している。
【００９７】
既に上記で示されたように、制御装置７４はさらに、領域境界１０６，１１０，１１２のうちの１つを横切る、又はこれらの１つと接触する際に、ハンドル３０を操作しているオペレータに触覚フィードバックが与えられるように構成してもよい。このためには、スピンドルヘッド１８の移動駆動部を一時的に往復運動及び／又は振動するように作動させて、「急激な揺れ」を発生させるようにしてもよい。これはオペレータがハンドル３０で感知してもよい。このような触覚「フィードバック」により、オペレータを、視覚的又は聴覚的表示装置及び／又は出力装置によって気が散ることなく、手動制御によるスピンドルヘッドの移動に完全に集中させることが可能になる。
【００９８】
図８は、図５のハンドル３０ｃに基本的に対応し得るハンドル３０ｄのさらなる例示的実施形態を示している。ハンドル３０ｄは、例えば振動モータとして構成されてもよい振動変換器１１６を備える。振動変換器１１６を用いて、図７に示された領域境界１０６，１１０，１１２に接近したり横切ったりする行為を強調するように、ハンドル３０において直接に触覚フィードバックを生成させてもよい。一般的に、影響を与える他の要因をトリガとして触覚フィードバックを作動させてもよい。この要因に属するものとして、例えば過大な作動力、所定の最高移動速度への到達等がある。
【００９９】
図９は、工作機械、特に研削機のスピンドルヘッドの位置決めを行う方法の一例を、概略フローチャートを参照してかなり簡略化して示している。
工程１３０において、工作機械のスピンドルヘッドに取り付けられたハンドルに対してオペレータが与えた作用が検出される。作用は、評価のために検出・送出され得る方向情報又は力情報のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。
【０１００】
次の工程１３２において、移動駆動部を制御する制御コマンドが生成されるが、このコマンドは、検出された作用に依存して選択される運動パラメータを考慮して実行されてもよい。運動パラメータは、例えば動きの方向、移動速度、又は移動加速度を含んでいてもよい。
【０１０１】
次の工程１３４において、スピンドルヘッドは、工作機械の工作物ホルダに対して実行し得る制御コマンドを考慮して、移動駆動部により移動される。
スピンドルヘッドの運動は、工程１３６において常時モニタリングを受けてもよい。このモニタリング工程は、スピンドルヘッドの実際の位置と、スピンドルヘッドの移動許容領域との比較を含んでいてもよい。モニタリング工程の最中に、スピンドルヘッドがまだ移動許容領域内に位置していると判定されると、矢印１３８にて示されるように、検出工程、制御コマンド生成工程、及び移動工程が繰り返されてもよい。モニタリング工程（監視工程）はさらに、ハンドルでの選択的触覚フィードバックを生成する基礎となり得る、影響を与える要因に関連付けられてもよい。一例として、モニタリングでスピンドルヘッドが移動禁止領域に接触した、又は横切ってしまったとの結果が得られたときに、このことを、工程１４０において触覚フィードバックを介してオペレータに対して強調してもよい。ここでも、矢印１４２のように、検出工程、制御コマンド生成工程、及び移動工程が続いてもよい。
【０１０２】
加えて、もしくは代替として、工程１４４において、検出されたスピンドルヘッドの実際の位置と、スピンドルヘッドの移動許容領域及び移動禁止領域との比較に基づいて、制御コマンド生成工程を変更する必要があるかどうかを検出するために、モニタリング工程（監視工程）を利用してもよい。これは例えば、変更した運動パラメータを検出された作用に割り当てることを含んでいてもよい。例えば、検出された作用と、それと相互関係がある運動パラメータとの間の「特性曲線」が変更されてもよい。これは、スピンドルヘッドが移動禁止領域に入った時に、スピンドルヘッドの停止や減速を引き起こすようにさえしてもよい。
【０１０３】
移動禁止領域とは別に、いわゆる接近領域もこのような変更を生じさせてもよい。このようにして、例えば基準点に接近したときに、スピンドルヘッドは最初は高い移動速度を有しており、そして比較的距離が縮まったところで低い移動速度が選択されてもよい。制御コマンド生成工程の実行は、符号１４６で示された矢印によって示されている。ここでも、検出工程、制御コマンド生成工程、及び移動工程が、符号１４８にて示された矢印で示されるように、変更工程１４４の後に続いてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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