具有芯軸頭的工具機(jī)以及用于對(duì)工具機(jī)的芯軸頭進(jìn)行定位的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于加工工件的工具機(jī)，特別是磨削機(jī)，具有:用于接納工件的工件接納部以及用于接納工具的芯軸頭，所述工具特別是指磨削盤(pán)。本發(fā)明還涉及一種對(duì)用來(lái)加工工件的工具機(jī)的芯軸頭進(jìn)行定位的方法，所述工具機(jī)特別是指磨削機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]工具機(jī)(特別是磨削機(jī))在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。于是，圓磨機(jī)例如可以具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的工具(例如磨削盤(pán))。所述工具能夠以適當(dāng)?shù)姆绞脚c工件相配合，以削去材料。圓磨機(jī)例如可以構(gòu)造用于外圓磨削、內(nèi)圓磨削或者橫磨或斜向橫磨。除了磨削盤(pán)，在圓磨機(jī)中原則上還可以使用磨削帶。當(dāng)工件接納部和工具單元能夠以適當(dāng)?shù)姆绞奖或?qū)動(dòng)并且彼此相對(duì)移動(dòng)時(shí)，除了旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的面外，例如也可以對(duì)偏心構(gòu)成的工件面進(jìn)行加工。按照這種方式，例如可以加工或磨削出具有偏心幾何形狀的凸輪軸、曲軸或其他類(lèi)似工件。另外，公知如下的工具機(jī)，所述工具機(jī)允許對(duì)工件進(jìn)行組合式加工，例如是組合式磨削機(jī)和車(chē)削機(jī)。
[0003]要加工的工件例如可以被接納在工件接納部的兩個(gè)頂尖之間，抑或是在一側(cè)被接納在工件接納部中。此外，所謂的不用到頂尖的磨削是公知的，其中，工件在磨削機(jī)中并未(沿軸向)接納在頂尖之間，而是例如能夠借助放置軌、調(diào)節(jié)盤(pán)、引導(dǎo)滾輪等得以接納和引導(dǎo)。
[0004]工具機(jī)(特別是磨削機(jī))可以具有不同的工作模式。例如可以在自動(dòng)化的(生產(chǎn)的)工作模式中基本上全自動(dòng)地完成可事先程序化的加工任務(wù)。一般在這種工作模式中不需要由操作人員手動(dòng)介入。對(duì)工具的前送運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以及其他所需的定位能夠依賴(lài)事先存儲(chǔ)的加工途徑由工具機(jī)自主完成。
[0005]但也公知如下的工作模式，在其中，需要對(duì)工具機(jī)的部件(特別是帶有所接納的工具的芯軸頭)進(jìn)行至少部分手動(dòng)的控制。屬于此列的控制特別是有裝備過(guò)程和配置過(guò)程。同樣可以設(shè)想的是:在由操作人員(或配置人員)執(zhí)行手動(dòng)的測(cè)量操作時(shí)能夠?qū)ぞ邫C(jī)的芯軸頭進(jìn)行控制。這種配置例如當(dāng)更換或者至少是調(diào)校工具(例如磨削盤(pán))時(shí)可能是需要的。為此，可能需要的是:移近或者說(shuō)靠向工具機(jī)的例如設(shè)置在機(jī)器操作臺(tái)或機(jī)床上的限定的基準(zhǔn)點(diǎn)。為此，存在如下可能性:將芯軸頭首先借助粗略運(yùn)動(dòng)(快速檔)移動(dòng)至靠近基準(zhǔn)點(diǎn)并且接下來(lái)借助精細(xì)運(yùn)動(dòng)(蠕行檔)達(dá)到基準(zhǔn)點(diǎn)，以便結(jié)束移近過(guò)程。
[0006]公知如下的工具機(jī)，其中，操作人員(或配置人員)能夠借助外部操作人員界面來(lái)控制芯軸頭，操作人員界面具有輸入單元。輸入單元可以例如是指按鍵、數(shù)字域、觸摸敏感的顯示屏等類(lèi)似裝置。另外，操作人員界面可以具有輸入單元，通常是用于顯示絕對(duì)和相對(duì)位置及移動(dòng)路徑的顯示屏。按照這種方式，操作人員能夠“間接地”作用在芯軸頭上，以便使所述芯軸頭如所希望那樣移動(dòng)。操作人員界面通常與工具機(jī)相聯(lián)接，但出于系統(tǒng)原因常常以如下方式布置:操作人員通常不能同時(shí)將其注意力同時(shí)分配給輸入和輸出單元，還分配給(實(shí)體的)芯軸頭。而是通常需要的是:交替地關(guān)照到操作人員界面和芯軸頭，從而在對(duì)芯軸頭的手動(dòng)控制過(guò)程中以足夠的精確度和快捷度而且在不發(fā)生碰撞的情況下執(zhí)行所需要的移動(dòng)路徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于上述背景，本發(fā)明的目的在于，給出一種工具機(jī)(特別是磨削機(jī))以及一種定位方法，在其中，以低花費(fèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)芯軸頭手動(dòng)控制的移位和定位，其中，所述移位和定位過(guò)程應(yīng)當(dāng)能夠盡可能快速地實(shí)現(xiàn)，并且另外使有誤操作的危險(xiǎn)盡可能降低。
[0008]所述目的根據(jù)本發(fā)明通過(guò)一種用于加工工件的工具機(jī)(特別是磨削機(jī))來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述工具機(jī)具有用于接納工件的工件接納部以及具有用于接納工具(特別是磨削盤(pán))的芯軸頭，其中，芯軸頭能夠相對(duì)于工件接納部借助馬達(dá)移位，在芯軸頭上布置有操作部，所述操作部具有至少一個(gè)被構(gòu)造用于檢測(cè)對(duì)操作部的作用的傳感器，以及設(shè)置有控制裝置，所述控制裝置被構(gòu)造用于在至少一個(gè)工作模式中與所檢測(cè)到的對(duì)操作部的作用相關(guān)地受限定地以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的方式使芯軸頭移位。
[0009]本發(fā)明的目的按照這種方式完全實(shí)現(xiàn)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，操作人員可以通過(guò)借助操作部直接對(duì)芯軸頭施加作用而促使芯軸頭發(fā)生馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的移位。對(duì)于操作人員可以得出芯軸頭非間接地、直接運(yùn)動(dòng)的印象。這種移位(還有定位)能夠直觀地進(jìn)行。在此，不言而喻的是:芯軸頭的運(yùn)動(dòng)并非直接地而是經(jīng)由“彎路”實(shí)現(xiàn)的，即借助由控制裝置觸發(fā)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式定位過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011]但是，對(duì)于操作人員(或配置人員)，能夠得出如下的印象:芯軸頭能夠僅通過(guò)人力發(fā)生移位。芯軸頭的移位還可以有利地隨之帶給操作人員直接的反饋(Feedback(反饋))。操作人員例如可以通過(guò)提高其施加給操作部的力來(lái)產(chǎn)生更高的移位速度。由操作人員施加的力的降低可以使得芯軸頭移位速度降低直至停下來(lái)。按照這種方式，能夠獲得芯軸頭的特別直觀而且簡(jiǎn)單的定位方案。這可以與已有的解決方案相比明顯更快地進(jìn)行，這是因?yàn)椴僮魅藛T不必持續(xù)不斷地將其注意力交替地關(guān)注芯軸頭和與之分開(kāi)布置的操作人員界面。這在已知的工具機(jī)中有助于能夠確認(rèn)操作人員輸入被轉(zhuǎn)換為所希望的芯軸頭運(yùn)動(dòng)。
[0012]不言而喻的是，將操作部有意地并不相對(duì)于機(jī)架固定地構(gòu)造在工具機(jī)上或者例如以手持的方式(例如作為“遙控件”)地構(gòu)造。而是操作部?jī)?yōu)選固定地布置在芯軸頭上，特別是直接布置在芯軸頭上并且能夠與芯軸頭一起移位。
[0013]工具機(jī)可以特別是指圓磨機(jī)，例如是指多功能圓磨機(jī)。芯軸頭可以特別實(shí)施為具有磨削芯軸的芯軸頭。工件接納部例如可以包括工件芯軸，所述工件例如可以通過(guò)尾座加以補(bǔ)充。工件接納部還可以具有用于工件的夾緊裝置(例如卡盤(pán))或接納頂尖。而工件接納部原則上也可以構(gòu)造用于不用到頂尖的磨削。
[0014]不言而喻的是，芯軸頭相對(duì)于工件接納部的相對(duì)移位例如能夠以如下方式進(jìn)行:工件接納部是固定的并且芯軸頭是移動(dòng)的。而同樣也可以考慮的是:固定芯軸頭并且移動(dòng)工件接納部。另外，可以考慮組合式的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中，芯軸頭還有工件接納部彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0015]操作部例如可以是把手或搖桿。操作部特別可以構(gòu)造為T(mén)型把手、弓形把手、抓握殼罩、圓柱形把手、球形把手、球頭把手、錐形把手、蘑菇狀把手等。操作部還可以借助抓握連桿(或桿)與芯軸頭相聯(lián)接。
[0016]傳感器例如可以構(gòu)造為測(cè)量傳感器，并且具有操作傳感元件或操作探測(cè)元件。
[0017]對(duì)操作部的作用原則上可以由操作人員來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述作用可以是指操作部等的變形、偏轉(zhuǎn)、拉伸。所檢測(cè)到的作用可以有代表性地對(duì)應(yīng)對(duì)操作部一定的操作，例如對(duì)應(yīng)施加到操作部上的操作力的大小和方向。
[0018]芯軸頭能夠與所檢測(cè)到的作用相關(guān)地以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)地移位。這種相關(guān)性例如可以借助特征域來(lái)確定，所述特征域?qū)⑦\(yùn)動(dòng)參數(shù)與所檢測(cè)到的作用的類(lèi)型和大小彼此建立關(guān)聯(lián)。對(duì)于“相關(guān)地”原則上也可以指常見(jiàn)的情況，例如“成正比地”、“并非成比例地、但趨勢(shì)相同”以及類(lèi)似的情況。相關(guān)性例如可以涉及移位運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，諸如方向、行程、速度、加速度坐寸ο
[0019]根據(jù)一構(gòu)造方案，傳感器被構(gòu)造用于檢測(cè)施加到操作部上的操作力。
[0020]操作人員以之作用于操作部的操作力能夠被傳感器間接地或直接地檢測(cè)。間接的檢測(cè)例如可以逆推至對(duì)變形的檢測(cè)，這種變形基于由操作力產(chǎn)生的(材料)應(yīng)力而得出。由此，能夠利用公知的測(cè)力原理。不言而喻地，必要時(shí)無(wú)需對(duì)操作力進(jìn)行高精度的絕對(duì)意義上的確定。而是例如首要涉及的是:確定出操作人員“以何種強(qiáng)度”以及“以哪個(gè)方向”作用于操作部。
[0021]根據(jù)另一構(gòu)造方案，工具機(jī)還具有移位驅(qū)動(dòng)裝置，所述移位驅(qū)動(dòng)裝置具有至少一個(gè)用于芯軸頭的受控的軸，其中，控制裝置將控制指令輸送給移位驅(qū)動(dòng)裝置，所述控制指令與所檢測(cè)到的對(duì)于操作部的作用相關(guān)地產(chǎn)生。
[0022]移位驅(qū)動(dòng)裝置可以具有至少一個(gè)(通常為多個(gè))驅(qū)動(dòng)裝置(例如馬達(dá))。驅(qū)動(dòng)裝置例如可以分別對(duì)應(yīng)一個(gè)軸。驅(qū)動(dòng)裝置例如可以與芯軸頭、機(jī)床或相對(duì)于二者居間布置的滑座相對(duì)應(yīng)?；梢允侵甘只?，十字滑座實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)可移位的軸。原則上可以設(shè)想的是，使芯軸頭沿至少一個(gè)受控的軸(例如X軸或Z軸)直線移位。但也可以設(shè)想的是:設(shè)置有如下的驅(qū)動(dòng)裝置，其實(shí)現(xiàn)了使芯軸頭繞一個(gè)軸(例如B軸)以受限定的方式樞轉(zhuǎn)或扭轉(zhuǎn)。這種運(yùn)動(dòng)也可以由操作人員通過(guò)對(duì)操作部的作用來(lái)引發(fā)。
[0023]驅(qū)動(dòng)裝置原則上可以構(gòu)造為直接驅(qū)動(dòng)裝置或間接關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置可以與芯軸(例如循環(huán)球式芯軸)以及與引導(dǎo)部(例如滑座引導(dǎo)部)相聯(lián)接。
[0024]根據(jù)工具機(jī)的改進(jìn)方案，至少一個(gè)傳感器具有至少一個(gè)用于檢測(cè)操作部變形的傳感元件。
[0025]至少一個(gè)傳感元件可以例如是指拉伸應(yīng)變測(cè)量帶，其原則上能夠用于間接測(cè)力。但是，傳感元件原則上也可以構(gòu)造為壓電的、光學(xué)的、感應(yīng)的或電容的傳感元件，用以間接測(cè)力。至少一個(gè)傳感元件可以是指單個(gè)的傳感元件或者傳感元件組或傳感元件陣列。不言而喻的是，單個(gè)傳感器能夠以適當(dāng)方式相互組合，以便獲得更為明確的測(cè)量結(jié)果。例如單個(gè)傳感元件能夠布置在操作部的彼此相對(duì)置的側(cè)部上。在此實(shí)現(xiàn)的是:對(duì)操作部的受壓側(cè)或受拉側(cè)上的凹陷部和拉伸部加以檢測(cè)。由此，能夠獲得更為明確的信號(hào)，所述信號(hào)對(duì)操作部的變形加以表達(dá)并且實(shí)現(xiàn)了逆推出起作用的力。
[0026]根據(jù)另一構(gòu)造方案，至少一個(gè)傳感器被構(gòu)造用于:在至少兩個(gè)空間方向上檢測(cè)操作部的變形。
[0027]由此，操作人員作用也可以在其方向方面得到評(píng)估。按照這種方式例如實(shí)現(xiàn)的是:使芯軸頭沿兩個(gè)軸受監(jiān)控地移位。
[0028]為了在平面上或者在空間中對(duì)變形加以檢測(cè)，適當(dāng)?shù)氖?在至少一個(gè)傳感器中設(shè)置有多個(gè)傳感元件。這些傳感元件