DE102018124305A1

DE102018124305A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102018124305A1
Application number: DE102018124305.7A
Authority: DE
Inventors: Ikuya Kato; Dai KIYOTA
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2019-04-04
Also published as: CN109605102B; CN109605102A; JP7000785B2; JP2019063962A

Abstract

Eine Werkzeugmaschine 1 hat: eine Stützeinrichtung 12,13, 14, die ein Werkstück W mit einem exzentrischen Teil Wa stützt, sodass das Werkstück W um eine Drehachse P2 des Werkstücks W drehbar ist, einen Parallellenkermechanismus 30, der um eine Achse P7 parallel zu der Drehachse P2 des Werkstücks W schwenkbar ist; eine Berührsonde 40, die an dem Parallellenkermechanismus 30 angebracht ist und einen Spitzenerfassungsteil 41 hat; und eine Steuereinrichtung 25, die den Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa bringt, indem der Parallellenkermechanismus 30 geschwenkt wird und das Werkstück W gedreht wird, und eine Drehlage des exzentrischen Teils Wa berechnet, auf der Basis einer Schwenkposition des Parallellenkermechanismus 30 und eines Drehwinkels Θ12, Θ22 der Stützeinrichtung 12,13, 14, wenn der Spitzenerfassungsteil 41 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa gebracht wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine.
Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Wenn ein Kurbelzapfen einer Kurbelwelle bearbeitet wird, muss beispielsweise die Drehlage (oder Phase) des Kurbelzapfens bestimmt werden, bevor der Kurbelzapfen bearbeitet wird. Drehlagenbestimmungsverfahren sind beispielsweise in den japanischen Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. JP 2005-262331 A und JP 2004-142076 A beschrieben.
Die JP 2005-262331 A beschreibt die Verwendung eines Bezugsmetalls, das in der Richtung senkrecht zur Drehachse einer Kurbelwelle beweglich ist. Der Kurbelzapfen wird gegen das Referenzmetall gepresst, indem eine Stützvorrichtung, die die Kurbelwelle stützt, gedreht wird, sodass die Drehlage des Kurbelzapfens bestimmt wird.
Die JP 2004-142076 A beschreibt, dass die Drehlage eines Kurbelzapfens berechnet wird, indem ein rechteckiger solider Referenzblock verwendet wird, der in einem Werkzeugspindelgehäuse angeordnet ist. Dies bedeutet, dass der Kurbelzapfen in Kontakt mit einer ersten flachen Fläche des Referenzblocks gebracht wird, indem eine Stützvorrichtung, die eine Kurbelwelle stützt, gedreht wird und die Drehlage des Kurbelzapfens wird auf der Basis des Drehwinkels der Stützvorrichtung zum Zeitpunkt des Kontakts berechnet. Die JP 2004-142076 A beschreibt zudem, dass der Kurbelzapfen in Kontakt mit einer zweiten flachen Fläche des Referenzblocks gebracht wird, indem die Stützvorrichtung in einer Rückwärtsrichtung gedreht wird und die Drehlage des Kurbelzapfens wird auf der Basis der Drehwinkel zum Zeitpunkt des Kontakts mit der ersten flachen Fläche und dem Zeitpunkt des Kontakts mit der zweiten flachen Fläche berechnet.
Die japanischen Patente Nr. 2531609 und Nr. 4998078 beschreiben Vorrichtungen, die den Durchmesser und die Drehlage eines nichtkreisförmigen Werkstücks sowie die Position der Endfläche erfassen, indem eine Berührsonde verwendet wird. Das japanische Patent Nr. 3777825 beschreibt eine Vorrichtung, die den Durchmesser eines Schleifrads unter Verwendung einer Berührsonde steuert.
Gemäß der JP 2005-262331 A ist das Referenzmetall lediglich in einer vorbestimmten linearen Richtung beweglich. Folglich muss in dem Fall, in welchem das Werkstück zu einer anderen Art von Kurbelwelle gewechselt wird, ein Referenzmetall einer anderen Größe und Form in Übereinstimmung mit der Position des Kurbelzapfens verwendet werden. Wenn folglich die Art des Werkstücks geändert wird, ist eine Einstellungsänderung für das Referenzmetall erforderlich.
Gemäß JP 2004-142076 A ist der Referenzblock an dem Werkzeugspindelgehäuse in zwei Richtungen (Y-Richtung und Z-Richtung) senkrecht zur Drehachse des Werkstücks beweglich befestigt. Folglich kann, auch wenn das Werkstück zu einer anderen Art von Kurbelwelle geändert wird, die Drehlage des Kurbelzapfens ohne die Änderung des Referenzblocks berechnet werden. Weil jedoch der Referenzblock an dem Werkzeugspindelgehäuse befestigt ist, muss der Referenzblock in einer Position angeordnet werden, in der er die Bearbeitung nicht stört und folglich ist die Anordnung nicht einfach.
Ferner wird, gemäß der JP 2004-142076 A im Fall der genauen Berechnung der Drehlage der Kurbelzapfen in Kontakt mit der ersten flachen Fläche und der zweiten flachen Fläche des Referenzblocks gebracht. Dies bedeutet, dass der Kurbelzapfen an zwei verschiedenen Positionen in Kontakt mit dem Referenzblock gebracht wird.
Folglich werden die Kontakte mit dem Referenzblock aus verschiedenen Richtungen erfasst. Um jedoch die Drehlage genauer zu berechnen, ist es wünschenswert, dass die Kontakte zwischen dem Referenzblock und dem Kurbelzapfen in den beiden Positionen von im Wesentlichen der gleichen Richtung erfasst werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschine vorzuschlagen, die die Drehlage eines exzentrischen Teils, wie einem Kurbelzapfen, akkurat berechnet, indem eine Berührsonde verwendet wird, und die keine Einstellungsänderung erfordert, auch wenn die Art des Werkstücks verändert wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen, mit:

einer Stützeinrichtung, die ein Werkstück mit einem exzentrischen Teil derart stützt, dass das Werkstück um eine Drehachse des Werkstücks drehbar ist;
einem Parallellenkermechanismus, der um eine zu der Drehachse des Werkstücks parallele Achse schwenkbar ist;
einer Berührsonde, die an dem Parallellenkermechanismus angebracht ist und einen Spitzenerfassungsteil hat; und
einer Steuereinrichtung, die den Spitzenerfassungsteil der Berührsonde in Kontakt mit dem exzentrischen Teil bringt, indem der Parallellenkermechanismus geschwenkt wird und das Werkstück gedreht wird, und die eine Drehlage des exzentrischen Teils berechnet auf der Basis einer Schwenkposition des Parallellenkermechanismus und eines Drehwinkels der Stützeinrichtung, wenn der Spitzenerfassungsteil in Kontakt mit dem exzentrischen Teil gebracht wird.

Weil die Berührsonde an dem Parallellenkermechanismus angebracht ist, behält die Berührsonde stets die gleiche Lage (Lage in einer vorbestimmten Richtung erstreckend), unabhängig von der Schwenkposition des Parallellenkermechanismus. Ferner schwenkt die Berührsonde zusammen mit dem Schwenken des Parallellenkermechanismus. Dies bedeutet, dass die Ortskurve des Spitzenerfassungsteils der Berührsonde die Form eines Bogens hat. Ferner schwenkt der Parallellenkermechanismus um die Achse parallel zur Drehachse des Werkstücks.
Dies bedeutet, dass sich der Spitzenerfassungsteil der Berührsonde auf einem Bogen in der Ebene (X-Y-Ebene) senkrecht zur Drehachse (Z-Achsenrichtung) des Werkstücks bewegt, während die Stellung der Berührsonde aufrechterhalten wird. Mit anderen Worten, der Spitzenerfassungsteil der Berührsonde bewegt sich zweidimensional in der Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks. Auch wenn verschiedene Arten von Werkstücken exzentrische Teile mit verschiedenen Exzentrizitäten und Größen haben, kann der Spitzenerfassungsteil der Berührsonde entsprechend zuverlässig in Kontakt mit dem exzentrischen Teil jedweden Werkstücks gebracht werden, während die Stellung der Berührsonde beibehalten wird. Im Ergebnis kann, auch wenn die Art des Werkstücks geändert wird, die Drehlage genau berechnet werden, ohne eine Einstellungsänderung für die Drehlagenberechnung.
Figurenliste
Die vorhergehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei:

1 eine Draufsicht ist, die eine Werkzeugmaschine zeigt;
2 eine linksseitige Ansicht ist, die eine erste Messeinrichtung zeigt;
3 eine Vorderansicht ist, die die erste Messeinrichtung zeigt (von rechts in 2 gesehen);
4 ein Flussdiagramm ist, das einen Schleifvorgang durch eine Steuereinrichtung zeigt;
5A ein Flussdiagramm ist, das einen Drehlagenberechnungsvorgang zeigt;
5B ein Flussdiagramm ist, das den Drehlagenberechnungsvorgang zeigt;
6 eine schematische Ansicht ist, die die erste Messeinrichtung und ein Werkstück in S21 von 5A aus der Axialrichtung gesehen zeigt;
7 eine schematische Ansicht ist, die die erste Messeinrichtung und das Werkstück in S22 von 5A aus der Axialrichtung gesehen zeigt;
8 eine schematische Ansicht ist, die die erste Messeinrichtung und das Werkstück in S23 von 5A, aus der Axialrichtung gesehen zeigt;
9 eine schematische Ansicht ist, die die erste Messeinrichtung und das Werkstück in S24 von 5A aus der Axialrichtung gesehen zeigt;
10 eine schematische Ansicht ist, die die Messeinrichtung und das Werkstück in S25 von 5A aus der Axialrichtung gesehen zeigt;
11 eine schematische Ansicht ist, die die erste Messeinrichtung und das Werkstück in S28 von 5B aus der Axialrichtung gesehen zeigt;
12 eine schematische Ansicht ist, die die erste Messeinrichtung und das Werkstück in S29 von 5B aus der Axialrichtung gesehen zeigt;
13 eine schematische Ansicht ist, die die erste Messeinrichtung und das Werkstück in S30 von 5B aus der Axialrichtung gesehen zeigt; und
14 eine schematische Ansicht ist, die die erste Messeinrichtung und das Werkstück in S33 von 5B aus der Axialrichtung gesehen zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Konfiguration einer Werkzeugmaschine 1 wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Werkzeugmaschine 1 ist eine Maschine, die ein Werkstück W bearbeitet. Das Werkstück W ist ein Wellenelement und hat ein exzentrisches Teil Wa. Das exzentrische Teil Wa ist ein Teil, das um eine Achse zentriert ist, die exzentrisch zu der Drehachse des Werkstücks W ist. Insbesondere hat das exzentrische Teil Wa eine zylindrische Außenumfangsfläche und hat eine Mittelachse, die exzentrisch zu der Drehachse des Werkstücks W ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Kurbelwelle als ein Beispiel eines Werkstücks W gezeigt. Jedoch ist das Werkstück W nicht auf eine Kurbelwelle beschränkt. Das Werkstück W, das als eine Kurbelwelle dient, hat einen Kurbelzapfen als das exzentrische Teil Wa. Beispielsweise hat die Kurbelwelle (Werkstück W) vier Kurbelzapfen Wa in 1. Die Drehachse der Kurbelwelle ist mit der Achse der Mittelachse eines Kurbelwellenlagers ausgerichtet.
Beispiele der Werkzeugmaschine 1 umfassen eine Schleifmaschine, eine Drehbank und ein Bearbeitungszentrum. Die Werkzeugmaschine 1 bearbeitet die Außenumfangsfläche des exzentrischen Teils Wa, während das Werkstück W um die Drehachse des Werkstücks W gedreht wird. Die Werkzeugmaschine 1 kann die Außenumfangsfläche des exzentrischen Teils Wa bearbeiten und kann die Endflächen von Kurbelwangen bearbeiten, die an den gegenüberliegenden Seiten des exzentrischen Teils Wa angeordnet sind und als Verbindungsteile dienen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Schleifmaschine, die in der Lage ist, das exzentrische Teil Wa, das als ein Kurbelzapfen dient, zu bearbeiten, als ein Beispiel der Werkzeugmaschine 1 gezeigt. Jedoch ist die Konfiguration zur Bearbeitung des exzentrischen Teils Wa in der vorliegenden Ausführungsform auch auf eine Drehbank und ein Bearbeitungszentrum anwendbar. Die Schleifmaschine hat Schleifräder 17 und 21 als Werkzeuge. Eine Schleifmaschine und ein Bearbeitungszentrum unterscheiden sich von der Schleifmaschine darin, dass sie ein spanabhebendes Werkzeug als ein Werkzeug haben.
Die gezeigte Werkzeugmaschine, die als eine Schleifmaschine dient, ist vom Schleifspindelstocktraversentyp. Jedoch kann die Werkzeugmaschine, die als eine Schleifmaschine dient, von einem Tischtraversentyp sein. Obwohl die Werkzeugmaschine 1, die hier gezeigt ist, die zwei Schleifräder 17 und 21 hat, kann die Werkzeugmaschine lediglich ein erstes Schleifrad 17 aufweisen.
Die Werkzeugmaschine 1, die als eine Schleifmaschine dient, hat allgemein ein Gestell 11, einen Spindelstock 12, ein Spannfutter 13, einen Reitstock 14, eine erste Traversenbasis 15, einen ersten Schleifspindelstock 16, ein erstes Schleifrad 17, eine erste Messeinrichtung 18, eine zweite Traversenbasis 19, einen zweiten Schleifspindelstock 20, ein zweites Schleifrad 21, eine zweite Messeinrichtung 22, einen Setzstock 23, eine Abrichteinrichtung 24 und eine Steuereinrichtung 25.
Das Gestell 11 ist an einer Aufstellfläche befestigt. Eine Führungsschiene 11a, die sich in einer Z-Achsenrichtung (seitliche Richtung in 1) erstreckt, ist auf der oberen Fläche des Gestells 11 ausgebildet. Eine erste Kugelspindel 11b, die sich in der Richtung parallel zu der Z-Achsenrichtung erstreckt und ein erster Motor 11c, der die erste Kugelspindel 11b drehend antreibt, sind auf der oberen Fläche des Gestells 11 angeordnet. Eine zweite Kugelspindel 11d, die sich in der Richtung parallel zur Z-Achsenrichtung erstreckt und ein zweiter Motor 11e, der die zweite Kugelspindel 11d drehend antreibt, sind ebenso auf der oberen Fläche des Gestells 11 angeordnet.
Der Spindelstock 12 dient als eine Stützeinrichtung, die das Werkstück W drehbar abstützt. Der Spindelstock 12 ist auf der Vorderseite (untere Seite in 1) in einer X-Achsenrichtung und an einer Endseite (rechte Seite in 1) in der Z-Achsenrichtung auf der oberen Fläche des Gestells 11 angeordnet und ist in der Z-Achsenrichtung beweglich. Der Spindelstock 12 hat eine Spindelmitte 12a, die drehbar um die Z-Achse ist und einen Spindelmotor 12b, der die Spindelmitte 12a drehend antreibt. Die Spindelmitte 12a stützt die Mitte des einen Endes des Werkstücks W ab.
Das Spannfutter 13 ist auf der einen Stirnfläche des Spindelstocks 12 angeordnet und ist durch den Spindelmotor 12b drehend angetrieben. Das Spannfutter 13 hält die Außenumfangsfläche des Endes des Werkstücks W. Dies bedeutet, dass das Spannfutter 13 zusammen mit der Spindelmitte 12a dreht, während es drehbar das Werkstück W abstützt. Folglich dient das Spannfutter 13 auch als eine Stützeinrichtung, die drehbar das Werkstück W abstützt.
Der Reitstock 14 ist in einer Position angeordnet, die dem Spindelstock 12 in der Z-Achsenrichtung gegenüberliegt, d.h. auf der Vorderseite (untere Seite in 1) in der X-Achsenrichtung und auf der anderen Endseite (linke Seite in 1) in der Z-Achsenrichtung auf der oberen Fläche des Gestells 11. Gleich dem Spindelstock 12 ist der Reitstock 14 in der Z-Achsenrichtung beweglich. Der Reitstock 14 hat eine Reitstockmitte 14a, die die Mitte des anderen Endes des Werkstücks W stützt. Dies bedeutet, dass der Reitstock 14 als eine Stützeinrichtung dient, die das Werkstück W zusammen mit dem Spindelstock 12 und dem Spannfutter 13 drehbar stützt. Die Reitstockmitte 14a kann angeordnet sein, zusammen mit dem Werkstück W zu drehen oder, ohne zu drehen, auf dem Werkstück W zu gleiten.
Die erste Traversenbasis 15 ist auf der Führungsschiene 11a angeordnet, um in der Z-Achsenrichtung beweglich zu sein. Die erste Traversenbasis 15 ist an einer Mutter der ersten Kugelspindel 11b befestigt und wird durch den ersten Motor 11c angetrieben, um sich in der Z-Achsenrichtung zu bewegen. Eine Führungsschiene 15a, die sich in der X-Achsenrichtung (senkrechte Richtung in 1) senkrecht zu (querend) der Z-Achsenrichtung erstreckt, ist auf der oberen Fläche der ersten Traversenbasis 15 ausgebildet. Eine Kugelspindel 15b, die sich in der Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung erstreckt und ein Motor 15c, der die Kugelspindel 15b drehend antreibt, sind auf der oberen Fläche der ersten Traversenbasis 15 angeordnet. Die erste Traversenbasis 15 kann durch einen Linearmotor angetrieben werden, anstatt durch die Kugelspindel 15b und den Motor 15c in der X-Richtung angetrieben zu werden.
Der erste Schleifspindelstock 16 (Gleitschiene) ist auf der Führungsschiene 15a der ersten Traversenbasis 15 angeordnet, um linear in der X-Achsenrichtung (Richtung senkrecht zu (querend) der Drehachse des Werkstücks W) bewegbar zu sein. Der erste Schleifspindelstock 16 ist drehend durch den Motor 15c angetrieben, um sich in der X-Achsenrichtung zu bewegen. Der erste Schleifspindelstock 16 stützt das erste Schleifrad 17, das als Werkzeug dient, derart, dass das erste Schleifrad 17 um die Z-Achse drehbar ist. Der erste Schleifspindelstock 16 hat eine Abdeckung 16a, die das erste Schleifrad 17 mit Ausnahme eines schleifenden Abschnitts davon abdeckt. Der erste Schleifspindelstock 16 hat ferner einen Motor 16b, der das erste Schleifrad 17 drehend antreibt.
Die erste Messeinrichtung 18 ist auf der vorderen Fläche (untere Seite in 1) des ersten Schleifspindelstocks 16 angeordnet. Die erste Messeinrichtung 18 vermisst das Werkstück W und misst einen Erfassungsstift (nicht gezeigt) in der Abrichteinrichtung 24. Die Konfiguration der ersten Messeinrichtung 18 wird später genauer beschrieben.
Die zweite Traversenbasis 19 ist neben der ersten Traversenbasis 15 auf der Führungsschiene 11a angeordnet. Gleich der ersten Traversenbasis 15 ist die zweite Traversenbasis 19 in der Z-Achsenrichtung beweglich. Die zweite Traversenbasis 19 ist an einer Mutter der zweiten Kugelspindel 11d befestigt und wird durch den zweiten Motor 11e angetrieben, um sich in der Z-Achsenrichtung zu bewegen. Eine Führungsschiene 19a, die sich in der X-Achsenrichtung (vertikale Richtung in 1) senkrecht zu (querend) der Z-Achsenrichtung erstreckt, ist auf der oberen Fläche der zweiten Traversenbasis 19 ausgebildet. Eine Kugelspindel 19b, die sich in der Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung erstreckt und ein Motor 19c, der die Kugelspindel 19b drehend antreibt, sind auf der oberen Fläche der zweiten Traversenbasis 19 angeordnet. Die zweite Traversenbasis 19 kann durch einen Linearmotor angetrieben werden, anstatt durch die Kugelspindel 19b und dem Motor 19c in der X-Achsenrichtung angetrieben zu werden.
Der zweite Schleifspindelstock 20 ist auf der Führungsschiene 19a der zweiten Traversenbasis 19 angeordnet, um in der X-Achsenrichtung beweglich zu sein. Der zweite Schleifspindelstock 20 wird durch den Motor 19c drehend angetrieben, um sich in der X-Achsenrichtung zu bewegen. Der zweite Schleifspindelstock 20 stützt das zweite Schleifrad 21, welches als ein Werkzeug dient, derart, dass das zweite Schleifrad 21 um die Z-Achse drehbar ist. Der zweite Schleifspindelstock 20 hat eine Abdeckung 20a, die das zweite Schleifrad 21 mit Ausnahme eines Schleifabschnitts davon abdeckt. Der zweite Schleifspindelstock 20 hat ferner einen Motor 20b, der das zweite Schleifrad 21 drehend antreibt.
Die zweite Messeinrichtung 22 ist auf der Vorderfläche (untere Seite in 1) des zweiten Schleifspindelstocks 20 angeordnet. Die zweite Messeinrichtung 22 vermisst das Werkstück W und vermisst einen Erfassungsstift (nicht gezeigt) in der Abrichteinrichtung 24. Die zweite Messeinrichtung 22 hat eine Berührsonde (nicht gezeigt), die angeordnet ist, sich in einer Y-Achsenrichtung zu erstrecken. Die Berührsonde ist durch einen Arm gehalten, der um die Y-Achse drehbar ist und ein kugelförmiger Spitzenerfassungsteil der Berührsonde bewegt sich in einem Bogen in der X-Z-Ebene mit einer konstanten Y-Koordinate. Die Berührsonde kann sich zwischen einer zurückgezogenen Position (in 1 gezeigt), wo die Berührsonde das Werkstück W nicht berührt und einer Kontaktposition (nicht gezeigt) bewegen, wo die Berührsonde das Werkstück W und den Erfassungsstift berühren kann.
Der Setzstock 23 ist auf der oberen Fläche des Gestells 11 angeordnet, um dem ersten Schleifrad 17 und dem zweiten Schleifrad 21 mit dem Werkstück W dazwischen gegenüberzuliegen. Der Setzstock 23 stützt die Fläche (untere Fläche in 1) des Werkstücks W auf der Seite gegenüber der zu schleifenden Seite. In 1 hält der Setzstock 23 ein Kurbelwellenlager, das in der axialen Mitte angeordnet ist.
Die Abrichteinrichtung 24 ist beispielsweise in der Nähe des Mittelpunkts zwischen dem Spindelstock 12 und dem Reitstock 14 auf der oberen Fläche des Gestells 11 angeordnet und ist eine Einrichtung zum Abrichten des ersten Schleifrads 17 und des zweiten Schleifrads 21. Die Abrichteinrichtung 24 hat einen bekannten Abrichter und einen Erfassungsstift (keines gezeigt). In der vorliegenden Ausführungsform richtet die Abrichteinrichtung 24 das erste Schleifrad 17 und das zweite Schleifrad 21, wenn das Werkstück W entfernt ist.
Die Steuereinrichtung 25 steuert die Motoren 11c, 11e, 12b, 15c, 16b, 19c, 20b und dergleichen, um Vorgänge auszuführen, wie einen Schleifvorgang des Werkstücks W, einen Stützvorgang des Werkstücks W, einen Drehlagenberechnungsvorgang des exzentrischen Teils Wa des Werkstücks W, ein Stirnflächenvermessungsvorgang des Werkstücks W und einen Abrichtvorgang.
Die Konfiguration der ersten Messvorrichtung 18 wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. Die erste Messeinrichtung 18 ist an einer Stirnfläche des ersten Schleifspindelstocks 16 neben dem ersten Schleifrad 17 angeordnet. In 2 ist die Drehachse des ersten Schleifrads 17 durch P1 bezeichnet und die Drehachse des Werkstücks W ist durch P2 bezeichnet. Die Drehachsen P1 und P2 sind in der X-Achsenrichtung voneinander beabstandet und die Ebene, die durch die Drehachsen P1 und P2 geht, ist die X-Z-Ebene.
Die erste Messeinrichtung 18 hat einen Parallellenkermechanismus 30, eine Berührsonde 40 und eine Antriebseinrichtung 50. Wie in 2 gezeigt ist, ist der Parallellenkermechanismus 30 an der Stirnfläche des ersten Schleifspindelstocks 16 angeordnet, um um Achsen P3 und P4 parallel zu der Drehachse P2 des Werkstücks W schwenkbar zu sein. Der Parallellenkermechanismus 30 hat ein erstes Lenkerelement 31 und ein zweites Lenkerelement 32 und ein Kopplungselement 33.
Das erste Lenkerelement 31 ist über ein Lager (nicht gezeigt) drehbar auf der Stirnfläche des ersten Schleifspindelstocks 16 angeordnet. Die Drehachse P3 des ersten Lenkerelements 31 ist parallel zu der Drehachse P2 des Werkstücks W und ist oberhalb der X-Z-Ebene angeordnet, die durch die Drehachsen P1 und P2 hindurchläuft. Das erste Lenkerelement 31 ist in einer länglichen Form ausgebildet, um von dem nahen Ende zu dem entfernten Ende abgeschrägt zu sein. Somit hat das erste Lenkerelement 31 eine Steifigkeit, um den Momenten zu widerstehen, die durch die schwenkende Bewegung erzeugt sind. Folglich ist das erste Lenkerelement 31 darin gehindert, ausgelenkt und deformiert zu werden.
Das zweite Lenkerelement 32 ist über ein Lager (nicht gezeigt) drehbar auf der Stirnfläche des ersten Schleifspindelstocks 16 angeordnet. Die Drehachse P4 des zweiten Lenkerelements 32 ist parallel zu der Drehachse P3 des ersten Lenkerelements 31 und ist oberhalb der Drehachse P3 in der Y-Achsenrichtung angeordnet. Das zweite Lenkerelement 32 hat die gleiche Form wie das erste Lenkerelement 31. Dies bedeutet, dass das zweite Lenkerelement 32 in einer länglichen Form ausgebildet ist, um von dem nahen Ende zu dem entfernten Ende abgeschrägt zu sein. Somit hat, gleich dem ersten Lenkerelement 31, das zweite Lenkerelement 32 eine Steifigkeit, um den Momenten zu widerstehen, die durch die schwenkende Bewegung erzeugt sind. Folglich ist das zweite Lenkerelement 32 daran gehindert, ausgelenkt und deformiert zu werden.
Das Kopplungselement 33 ist durch ein Lager (nicht gezeigt) gehalten, um um eine Drehachse P5 an dem distalen Ende des ersten Lenkerelements 31 und eine Drehachse P6 an dem distalen Ende des zweiten Lenkerelements 32 drehbar zu sein. Der Abstand zwischen den Drehachsen P5 und P6 des Kopplungselements 33 ist gleich dem Abstand zwischen der Drehachse P3 des ersten Lenkerelements 31 und der Drehachse P4 des zweiten Lenkerelements 32. Folglich ist das Rechteck, das die Drehachsen P3, P4, P5 und P6 verbindet, stets ein Parallelogramm in jeder Lage. Dies bedeutet, dass das erste Lenkerelement 31 und das zweite Lenkerelement 32 bezüglich des ersten Schleifspindelstocks 16 schwenken, während sie stets parallel zueinander gehalten sind. Folglich behält das Kopplungselement 33 stets die sich in der Y-Achsenrichtung erstreckende Ausrichtung.
Die Berührsonde 40 ist an dem Kopplungselement 33 des Parallellenkermechanismus 30 befestigt und hat einen kugelförmigen Spitzenerfassungsteil 41. Zusammen mit dem Schwenken des ersten Lenkerelements 31 und des zweiten Lenkerelements 32 des Parallellenkermechanismus 30 schwenkt die Berührsonde 40 bezüglich des ersten Schleifspindelstocks 16. In diesem Schritt behält die Berührsonde 40, die an dem Kopplungselement 33 befestigt ist, stets die gleiche Ausrichtung (eine Ausrichtung, die sich in einer vorbestimmten Richtung erstreckt) unabhängig von der Position des Parallellenkermechanismus 30.
Die Berührsonde 40 ist angeordnet, sich in der Richtung zu erstrecken, die die Richtung (X-Achsenrichtung) der Linearbewegung des ersten Schleifspindelstocks 16 kreuzt. Genauer gesagt, die Berührsonde 40 ist angeordnet, sich in der Y-Achsenrichtung zu erstrecken, d.h. die Richtung senkrecht zu der Richtung (X-Achsenrichtung) der Linearbewegung des ersten Schleifspindelstocks 16. Die bedeutet, dass die Berührsonde 40 stets die sich in der Y-Achsenrichtung erstreckende Ausrichtung behält, während der Parallellenkermechanismus 30 schwenkt.
Weil die Berührsonde 40 an dem Kopplungselement 33 angebracht ist, schwenkt eine Ortskurve 41a des kugelförmigen Spitzenerfassungsteils 41 um eine Achse P7 parallel zur Drehachse P2 des Werkstücks W. Dies bedeutet, dass sich der Spitzenerfassungsteil 41 in einem Bogen um die Drehachse P7 in der X-Y-Ebene senkrecht zu der Drehachse P2 (Z-Achsenrichtung) des Werkstücks W bewegt. Mit anderen Worten, der Spitzenerfassungsteil 41 bewegt sich zweidimensional in der X-Y-Ebene. Insbesondere ist die Drehachse P7 des Spitzenerfassungsteils 41 parallel zu der Drehachse P1 des ersten Schleifrads 17 und der Drehachse P2 des Werkstücks W in der Ebene angeordnet, die durch die Drehachsen P1 und P2 geht.
Wie in 3 gezeigt ist, hat die Antriebseinrichtung 50 einen Motor 51 und ein Reduziergetriebe 52. Die Drehachsen des Motors 51 und des Reduziergetriebes 52 sind koaxial zueinander und sind mit der Drehachse P3 des ersten Lenkerelements 31 ausgerichtet. Der Motor 51 und das Reduziergetriebe 52 treiben das erste Lenkerelement 31 drehend an. Dies bedeutet, dass das erste Lenkerelement 31 durch den Motor 51 angetrieben wird, um um die Drehachse P3 zu drehen. Weil das erste Lenkerelement 31 den Parallellenkermechanismus 30 zusammen mit dem zweiten Lenkerelement 32 und dem Kopplungselement 33 bildet, werden das zweite Lenkerelement 32 und das Kopplungselement 33 durch das erste Lenkerelement 31 angetrieben. Folglich wird die Berührsonde 40 durch den Motor 51 zum Schwenken angetrieben.
Als nächstes wird das Verfahren des Schleifens des exzentrischen Teils Wa des Werkstücks W durch die Werkzeugmaschine 1, die als eine Schleifmaschine dient, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Das Schleifverfahren wird durch die Steuereinrichtung 25 ausgeführt. Zunächst bestimmt die Steuereinrichtung 25, ob das Werkstück W in der Werkzeugmaschine 1 platziert ist (Schritt S1). Wenn das Werkstück W nicht platziert ist (S1: NEIN), wartet die Steuereinrichtung 25 darauf, dass das Werkstück W platziert wird.
Wenn das Werkstück W platziert ist (S1: JA), bewegt die Steuereinrichtung 25 jeweils den Spindelstock 12 und den Reitstock 14 vorwärts (Schritt S2). Dann ist das Werkstück W an beiden Enden durch die Spindelmitte 12a und die Reitstockmitte 14a gehalten. Dann schließt die Steuereinrichtung 25 das Spannfutter 13 derart, dass das Spannfutter 13 das Werkstück W hält (Schritt S3).
Danach führt die Steuereinrichtung 25 einen Drehlagenberechnungsvorgang zur Berechnung der Drehlage des exzentrischen Teils Wa des Werkstücks W, das durch die Spindelmitte 12a, das Spannfutter 13 und die Reitstockmitte 14a gehalten wird, indem die erste Messeinrichtung 18 verwendet wird (Schritt S4).
Danach führt die Steuereinrichtung 25 einen Vermessungsvorgang zum Vermessen der Stirnfläche des Werkstücks W aus, die an dem Ende des exzentrischen Teils Wa angeordnet ist, indem die erste Messeinrichtung 18 und die zweite Messeinrichtung 22 verwendet werden (Schritt S5). Die Positionsbeziehung zwischen dem ersten Schleifspindelstock 16 und der Stirnfläche des Werkstücks W in der Z-Achsenrichtung wird berechnet, indem der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 der ersten Messeinrichtung 18 in Kontakt mit der Stirnfläche des Werkstücks W gebracht wird. Ferner wird die Positionsbeziehung zwischen dem zweiten Schleifspindelstock 20 und der Stirnfläche des Werkstücks W in der Z-Achsenrichtung berechnet, indem der Spitzenerfassungsteil der Berührsonde der zweiten Messeinrichtung 22 in Kontakt mit der Stirnfläche des Werkstücks W gebracht wird.
Danach führt die Steuereinrichtung 25 einen Schleifvorgang in Übereinstimmung mit einem NC-Programm aus, basierend auf der Drehlage, die im Schritt S7 berechnet ist und der Information über die Endfläche, die im Schritt S5 gemessen ist (Schritt S6). Beispielsweise schleifen das erste Schleifrad 17 und das zweite Schleifrad 21 jeweils verschiedene exzentrische Teile Wa zur gleichen Zeit. Alternativ können das erste Schleifrad 17 und das zweite Schleifrad 21 jeweils verschiedene exzentrische Teile Wa zu verschiedenen Zeiten schleifen.
Zum Schleifen mit dem ersten Schleifrad 17 veranlasst die Steuereinrichtung 25 den Spindelmotor 12b das Werkstück W zu drehen, veranlasst den Motor 16b das erste Schleifrad 17 zu drehen und veranlasst die Motoren 11c und 15c das erste Schleifrad 17 relativ zu dem Werkstück W zu bewegen. Zum Schleifen mit dem zweiten Schleifrad 21 veranlasst die Steuereinrichtung 25 den Spindelmotor 12b das Werkstück W zu drehen, veranlasst den Motor 20b das zweite Schleifrad 21 zu drehen und veranlasst die Motoren 11e und 19c das zweite Schleifrad 21 relativ zu dem Werkstück W zu bewegen.
Wenn der Schleifvorgang endet, öffnet die Steuereinrichtung 25 das Spannfutter 13 (Schritt S7) und zieht den Spindelstock 12 und den Reitstock 14 zurück (Schritt S8). Auf diese Weise wird das Werkstück W, das gestützt wurde, freigegeben. Danach bestimmt die Steuereinrichtung 25, ob das Werkstück W entfernt wurde (Schritt S9). Dann wartet die Steuereinrichtung 25 darauf, dass das Werkstück W entfernt wurde (S9: NEIN).
Wenn das Werkstück W entfernt wurde (S9: JA), bestimmt die Steuereinrichtung 25 ob das erste Schleifrad 17 und das zweite Schleifrad 21 abgerichtet werden müssen (Schritt S10). Beispielsweise bestimmt die Steuereinrichtung 25, ob Abrichten erforderlich ist, auf der Basis der Anzahl von Werkstücken W, die geschliffen wurden. Wenn das Abrichten nicht erforderlich ist (S10: NEIN), kehrt der Vorgang zum Schritt S1 zurück und wird wiederholt.
Wenn Abrichten erforderlich ist (S10: JA), führt die Steuereinrichtung 25 das Abrichten aus (Schritt S11). Abrichten wird ausgeführt, indem die Abrichteinrichtung 24 verwendet wird. Beispielsweise bringt die Steuereinrichtung 25 das erste Schleifrad 17 in Kontakt mit dem Erfassungsstift, misst die Position des Erfassungsstifts unter Verwendung der Berührsonde 40 der ersten Messeinrichtung 18 und misst dadurch den Außendurchmesser des ersten Schleifrads 17. Dann führt die Steuereinrichtung 25 das Abrichten des ersten Schleifrads 17 unter Verwendung des Abrichters auf der Basis des berechneten Außendurchmessers aus. Dann schleift die Steuereinrichtung 25 den Erfassungsstift unter Verwendung des abgerichteten ersten Schleifrads 17, misst die Position des Erfassungsstifts unter Verwendung der Berührsonde 40 der ersten Messeinrichtung 18 und berechnet dadurch den Außendurchmesser des abgerichteten ersten Schleifrads 17. Die Information über den Außendurchmesser des abgerichteten ersten Schleifrads 17 wird in dem Schleifvorgang verwendet. Der gleiche Vorgang wird für das zweite Schleifrad 21 ausgeführt.
Der Drehlagenberechnungsvorgang (S4) in dem Schleifverfahren von 4 wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf 5A bis 14 beschrieben. Der Drehlagenberechnungsvorgang wird unter Verwendung der ersten Messeinrichtung 18 ausgeführt. Wie in 6 gezeigt ist, bewegt die Steuereinrichtung 25 den ersten Schleifspindelstock 16 in eine Standby-Position vorwärts, während die Berührsonde 40 in der oberen Endposition (zurückgezogene Position T3) in dem Bewegungsbereich ist (Schritt S21). Die zurückgezogene Position T3 der Berührsonde 40 ist die Position, wo die Berührsonde 40 das Schleifen mit dem ersten Schleifrad 17 nicht behindert. Die Standby-Position ist hinter einer spezifizierten Position (9) (nachfolgend beschrieben) angeordnet. In diesem Schritt ist der Abstand zwischen der Drehachse P2 des Werkstücks W und dem Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in der X-Achsenrichtung gleich X0.
Danach betreibt, wie in 7 gezeigt ist, die Steuereinrichtung 25 den Motor 51 der Antriebseinrichtung 50, um die Berührsonde 40 zu einer ersten Kontaktposition T1 zu bewegen (Schritt S22). In der ersten Kontaktposition T1 ist der Spitzenerfassungsteil 41 aufwärts um einen vorbestimmten Abstand von einer Bezugsebene beabstandet, nämlich der Ebene (X-Z-Ebene), die die Mitte P7 der bogenförmigen Ortskurve 41a des Spitzenerfassungsteils 41 und die Drehachse P2 des Werkstücks W verbindet. Die erste Kontaktposition T1 ist eine Position, um den Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa des Werkstücks W zu bringen. In diesem Schritt beträgt der Abstand zwischen der Drehachse P2 des Werkstücks W und dem Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in der X-Achsenrichtung X1, der kleiner ist als X0.
Danach dreht, wie in 8 gezeigt ist, die Steuereinrichtung 25 den Spindelmotor 12b vorwärts (im Gegenuhrzeigersinn in 7) und positioniert das exzentrische Teil Wa bei einem ersten Standby-Winkel Θ11 (Schritt S23). Wenn das exzentrische Teil Wa im ersten Standby-Winkel Θ11 ist, ist das exzentrische Teil Wa oberhalb der X-Z-Ebene, die durch die Achsen P2 und P7 geht und liegt dem Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in der X-Achsenrichtung gegenüber, die in der ersten Kontaktposition D1 ist.
Danach, wie in 9 gezeigt ist, rückt die Steuereinrichtung 25 den ersten Schleifspindelstock 16 in die spezifizierte Position vor (Schritt S24). In diesem Schritt ist die Berührsonde 40 in der ersten Kontaktposition T1. Ferner ist der Abstand zwischen der Drehachse P2 des Werkstücks W und dem Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in der X-Achsenrichtung X2, das kleiner ist als X1.
Danach dreht, wie in 10 gezeigt ist, die Steuereinrichtung 25 den Spindelmotor 12b vorwärts (im Gegenuhrzeigersinn in 10) (Schritt S25). Dann bestimmt die Steuereinrichtung 25, ob Kontakt zwischen dem Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 und dem exzentrischen Teil Wa des Werkstücks W gemacht ist (Schritt S26). Das Werkstück W wird vorwärts gedreht, bis Kontakt gemacht wird (S 26: NEIN).
Wenn Kontakt hergestellt wird (26: JA), stoppt die Steuereinrichtung 25 den Spindelmotor 12b, wie in 10 gezeigt ist und speichert einen ersten Winkel Θ12 zu der Zeit (Schritt S27). Wenn der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 das exzentrische Teil Wa des Werkstücks W berührt, wird die Position des Spitzenerfassungsteils 41 in der Y-Achsenrichtung in der gleichen Position angeordnet, wie die Position des exzentrischen Teils Wa in der Y-Achsenrichtung. Entsprechend wird, wenn der Spitzenerfassungsteil 41 das exzentrische Teil Wa berührt, eine Kraft in der X-Achsenrichtung auf den Spitzenerfassungsteil 41 aufgebracht. Somit erfasst die Berührsonde 40 den Kontakt.
Danach dreht, wie in 11 gezeigt ist, die Steuereinrichtung 25 den Spindelmotor 12b rückwärts (im Uhrzeigersinn in 11) und positioniert das exzentrische Teil Wa in einem zweiten Standby-Winkel Θ21 (Schritt S28). Wenn das exzentrische Teil Wa in dem zweiten Standby-Winkel Θ21 ist, ist das exzentrische Teil Wa unterhalb der X-Z-Ebene angeordnet, die durch die Achsen P2 und P7 geht.
Danach betreibt, wie in 12 gezeigt ist, die Steuereinrichtung 25 den Motor 51 der Antriebseinrichtung 50, um die Berührsonde 40 in eine zweite Kontaktposition T2 zu bewegen (Schritt S29). In der zweiten Kontaktposition T2 ist der Spitzenerfassungsteil 41 abwärts um einen vorbestimmten Abstand von einer Bezugsebene, nämlich der Ebene (X-Z-Ebene), die die Mitte P7 der bogenförmigen Ortskurve 41 des Spitzenerfassungsteils 41 und die Drehachse P2 des Werkstücks W verbindet, beabstandet. Die zweite Kontaktposition T2 ist eine Position zum Bringen des Spitzenerfassungsteils 41 der Berührsonde 40 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa des Werkstücks W. In diesem Schritt ist der Abstand zwischen der Drehachse P2 des Werkstücks W und dem Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in der X-Achsenrichtung X2. Dies bedeutet, dass die Position des Spitzenerfassungsteils 41 der Berührsonde 40 in der X-Achsenrichtung, wenn die Berührsonde 40 in der ersten Kontaktposition T1 ist, die gleiche ist, wie wenn die Berührsonde 40 in der zweiten Kontaktposition T2 ist. Ferner liegt der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40, die in der zweiten Kontaktposition T2 ist, dem exzentrischen Teil Wa, das in dem zweiten Standby-Winkel Θ21 positioniert ist, in der X-Achsenrichtung gegenüber.
Danach dreht, wie in 13 gezeigt ist, die Steuereinrichtung 25 den Spindelmotor 12b rückwärts (im Uhrzeigersinn in 13) (Schritt S30). Dann bestimmt die Steuereinrichtung 25, ob ein Kontakt zwischen dem Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 und dem exzentrischen Teil Wa des Werkstücks W hergestellt ist (Schritt S31). Das Werkstück W wird rückwärts gedreht, bis Kontakt hergestellt wird (S31: NEIN).
Wenn Kontakt hergestellt wird (S 31: JA), stoppt die Steuereinrichtung 25 den Spindelmotor 12b, wie in 13 gezeigt ist und speichert einen zweiten Winkel Θ22 zu dieser Zeit (Schritt S32). Wenn der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 das exzentrische Teil Wa des Werkstücks W berührt, wird die Position des Spitzenerfassungsteils 41 in der Y-Achsenrichtung in der gleichen Position angeordnet wie die Position des exzentrischen Teils Wa in der Y-Achsenrichtung. Wenn folglich der Spitzenerfassungsteil 41 das exzentrische Teil Wa berührt, wird eine Kraft in der X-Achsenrichtung auf den Spitzenerfassungsteil 41 aufgebracht. Somit erfasst die Berührsonde 40 den Kontakt. Dies bedeutet, dass die Richtung der Kraft, die auf den Spitzenerfassungsteil 41 infolge des Kontakts mit dem exzentrischen Teil Wa aufgebracht wird, wenn die Berührsonde 40 in der ersten Kontaktposition T1 ist, im Wesentlichen mit der Richtung der Kraft übereinstimmt, die auf den Spitzenerfassungsteil 41 infolge des Kontakts mit dem exzentrischen Teil Wa aufgebracht wird, wenn die Berührsonde 40 in der zweiten Kontaktposition T2 ist. Folglich kann die Berührsonde 40 die Kontaktpositionen in den beiden Positionen, in denen Kontakt hergestellt wird, genau erfassen.
Danach zieht die Steuervorrichtung 25 den ersten Schleifspindelstock 16 zurück und bewegt die Berührsonde 40 in die zurückgezogene Position T3 (Schritt S33). Der Abstand zwischen der Drehachse P2 des Werkstücks W und dem Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in der X-Achsenrichtung ist X3, was größer ist als X0. Dann berechnet die Steuereinrichtung 25 die Drehlage des exzentrischen Teils Wa auf der Basis des Schwenkwinkels des Parallellenkermechanismus 30 und dem ersten Winkel Θ12, wenn die Berührsonde 40 in der ersten Kontaktposition T1 ist und dem Schwenkwinkel des Parallellenkermechanismus 30 und dem zweiten Winkel Θ22, wenn die Berührsonde 40 in der zweiten Kontaktposition T2 ist (Schritt S34). Dann endet der Vorgang.
In der obigen Beschreibung berechnet die Steuereinrichtung 25 die Drehlage des exzentrischen Teils Wa auf der Basis des Schwenkwinkels des Parallellenkermechanismus 30 in der ersten Kontaktposition T1 und dem ersten Winkel Θ12 und dem Schwenkwinkel des Parallellenkermechanismus 30 in der zweiten Kontaktposition T2 und dem zweiten Winkel Θ22. Wenn es eine Abweichung im Außendurchmesser des exzentrischen Teils Wa gibt, kann die Drehlage des exzentrischen Teils Wa durch den oben beschriebenen Vorgang genau berechnet werden. Wenn die Abweichung in dem Außendurchmesser des exzentrischen Teils Wa in einem zulässigen Bereich ist, kann die Drehlage des exzentrischen Teils Wa auf der Basis von lediglich dem Außendurchmesser des exzentrischen Teils Wa, der zuvor bestimmt ist, dem Schwenkwinkel des Parallellenkermechanismus 30 in der ersten Kontaktposition T1 und dem ersten Winkel Θ12 berechnet werden.
Ferner muss in dem Drehlagenberechnungsvorgang (S4) die erste Traversenbasis 15 in der Z-Achsenrichtung derart positioniert sein, dass die Berührsonde 40 das exzentrische Teil Wa des Werkstücks W berühren kann. Die Position der ersten Traversenbasis 15 in der Z-Achsenrichtung kann auf der Basis von Informationen über die Form des Werkstücks W bestimmt werden oder kann auf der Basis von Informationen zu dem Kontakt mit dem Werkstück W bestimmt werden, der durch Bewegung der Berührsonde 40 in der Z-Achsenrichtung erfasst wird. Ferner ist in der obigen Beschreibung ein Kugelspindelmechanismus als der Bewegungsmechanismus verwendet. Jedoch kann ein Linearmotor stattdessen als Bewegungsmechanismus verwendet werden.
Wie oben beschrieben ist, bringt die Steuereinrichtung 25 den Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa, indem der Parallellenkermechanismus 30 geschwenkt wird und das Werkstück W gedreht wird, und berechnet die Drehlage des exzentrischen Teils Wa auf der Basis der Schwenkpositionen des Parallellenkermechanismus 30 und den Drehwinkeln Θ12 und Θ22 der Stützeinrichtung (der Spindelstock 12, das Spannfutter 13 und der Reitstock 14), wenn der Spitzenerfassungsteil 41 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa gebracht wird.
Weil die Berührsonde 40 an dem Parallellenkermechanismus 30 angebracht ist, behält die Berührsonde 40 stets die gleiche Lage (Lage erstreckt in einer vorbestimmten Richtung) unabhängig von der Schwenkposition des Parallellenkermechanismus 30. Wenn entsprechend der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 das exzentrische Teil Wa des Werkstücks W berührt, kann die Ausrichtung der Berührsonde 40 konstant gehalten werden. Folglich kann eine akkurate Kontaktposition erhalten werden.
Ferner schwenkt die Berührsonde 40 zusammen mit dem Schwenken des Parallellenkermechanismus 30. Dies bedeutet, dass die Ortskurve 41a des Spitzenerfassungsteils 41 der Berührsonde 40 die Form eines Bogens hat. Ferner schwenkt der Parallellenkermechanismus 30 um die Achse P7 parallel zur Drehachse P2 des Werkstücks W. Dies bedeutet, dass sich der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in einem Bogen in der Ebene (X-Y-Ebene) senkrecht zu der Drehachse P2 (Z-Achsenrichtung) des Werkstücks W bewegt. Mit anderen Worten, der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 bewegt sich zweidimensional in der Ebene senkrecht zu der Drehachse P2 des Werkstücks W.
Entsprechend kann, auch wenn verschiedene Arten von Werkstücken W exzentrische Teile Wa von verschiedenen Exzentrizitäten und Größen haben, der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 zuverlässig in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa von jedem der Werkstücke W gebracht werden. Das heißt, auch wenn die Art des Werkstücks W verändert wird, ist eine Einstellungsänderung für die Drehlagenberechnung nicht erforderlich.
Der Parallellenkermechanismus 30 und die Berührsonde 40 sind an dem ersten Schleifspindelstock 16 angeordnet und folglich bewegt sich die Berührsonde 40 linear zusammen mit der linearen Bewegung des ersten Schleifspindelstocks 16. Ferner ist die Berührsonde 40 ausgelegt, sich in einer Richtung zu erstrecken, die die Richtung der Linearbewegung des ersten Schleifspindelstocks 16 kreuzt. Diese Konfiguration gestattet es, dass sich der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in einem weiten Bereich in der Ebene (X-Y-Ebene) senkrecht zu der Drehachse P2 (Z-Achsenrichtung) des Werkstücks W bewegt. Folglich kann der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 zuverlässig in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa von irgendeinem von verschiedenen Arten von Werkstücken W gebracht werden.
Ferner bewegt, wenn das Werkstück W mit dem ersten Schleifrad 17 geschliffen wird, die Steuereinrichtung 25 die Berührsonde 40 in die zurückgezogene Position T3 weg von der Kontaktposition mit dem exzentrischen Teil Wa, indem der Parallellenkermechanismus 30 geschwenkt wird.
Wenn die Berührsonde 40 in die zurückbezogene Position T3 bewegt wird, behindert die Berührsonde 40 das Schleifen mit dem ersten Schleifrad 17 nicht. Die Berührsonde 40 ist ausgelegt, sich in der Richtung zu erstrecken, die die Richtung der Linearbewegung des ersten Schleifspindelstocks 16 kreuzt. Folglich kann, verglichen mit einer Berührsonde 40, die sich in einer Richtung parallel zu der Richtung der linearen Bewegung des ersten Schleifspindelstocks 16 erstreckt, der Abstand reduziert werden, um den die Berührsonde 40 von dem ersten Schleifspindelstock 16 in Richtung des Werkstücks W vorsteht. Weil ferner die Berührsonde 40 in die zurückgezogene Position T3 bewegt wird, kann der Winkel, um den der Parallellenkermechanismus 30 geschwenkt wird, reduziert werden. Im Ergebnis ist die Konfiguration von Bauelementen, wie dem ersten Schleifspindelstock 16 und dem Parallellenkermechanismus 30 vereinfacht und deren Größe ist reduziert.
Die Steuereinrichtung 25 bringt den Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa mindestens in den beiden Positionen T1 und T2 der Berührsonde 40. Dann berechnet die Steuereinrichtung 25 die Drehlage des exzentrischen Teils Wa auf der Basis der Schwenkpositionen des Parallellenkermechanismus 30 und der Drehwinkel Θ12 und Θ22 der Stützeinrichtung (der Spindelstock 12, das Spannfutter 13 und der Reitstock 14) in den beiden Positionen, wo der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa gebracht wird. Auch wenn es eine Abweichung im Außendurchmesser des exzentrischen Teils Wa gibt, kann die Drehlage des exzentrischen Teils Wa akkurat berechnet werden, indem der Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa in den beiden Positionen gebracht wird.
Wenn die Ebene, die die Mitte P7 der bogenförmigen Ortskurve 41a des Spitzenerfassungsteils 41 der Berührsonde 40 und die Drehachse P2 des Werkstücks W verbindet, als eine Referenzebene definiert wird, sind die Positionen des Spitzenerfassungsteils 41 der Berührsonde 40 in den beiden Positionen bezüglich der Referenzebene symmetrisch. Folglich ist die Berechnung des exzentrischen Teils Wa vereinfacht und die Berechnungsgenauigkeit wird verbessert.
Eine Werkzeugmaschine 1 hat: eine Stützeinrichtung 12,13, 14, die ein Werkstück W mit einem exzentrischen Teil Wa stützt, sodass das Werkstück W um eine Drehachse P2 des Werkstücks W drehbar ist, einen Parallellenkermechanismus 30, der um eine Achse P7 parallel zu der Drehachse P2 des Werkstücks W schwenkbar ist; eine Berührsonde 40, die an dem Parallellenkermechanismus 30 angebracht ist und einen Spitzenerfassungsteil 41 hat; und eine Steuereinrichtung 25, die den Spitzenerfassungsteil 41 der Berührsonde 40 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa bringt, indem der Parallellenkermechanismus 30 geschwenkt wird und das Werkstück W gedreht wird, und eine Drehlage des exzentrischen Teils Wa berechnet, auf der Basis einer Schwenkposition des Parallellenkermechanismus 30 und eines Drehwinkels Θ12, Θ22 der Stützeinrichtung 12,13, 14, wenn der Spitzenerfassungsteil 41 in Kontakt mit dem exzentrischen Teil Wa gebracht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005262331 A [0002, 0003, 0006]
JP 2004142076 A [0002, 0004, 0007, 0008]
JP 2531609 [0005]
JP 4998078 [0005]
JP 3777825 [0005]

Claims

Eine Werkzeugmaschine hat: eine Stützeinrichtung, die ein Werkstück W mit einem exzentrischen Teil stützt, sodass das Werkstück um eine Drehachse des Werkstücks drehbar ist; einen Parallellenkermechanismus, der um eine Achse parallel zu der Drehachse des Werkstücks schwenkbar ist; eine Berührsonde, die an dem Parallellenkermechanismus angebracht ist und einen Spitzenerfassungsteil hat; und eine Steuereinrichtung, die den Spitzenerfassungsteil der Berührsonde in Kontakt mit dem exzentrischen Teil bringt, indem der Parallellenkermechanismus geschwenkt wird und das Werkstück gedreht wird, und eine Drehlage des exzentrischen Teils berechnet, auf der Basis einer Schwenkposition des Parallellenkermechanismus und eines Drehwinkels der Stützeinrichtung, wenn der Spitzenerfassungsteil in Kontakt mit dem exzentrischen Teil gebracht wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, ferner mit: einer Gleitschiene, die sich in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Werkstücks linear bewegt; wobei der Parallellenkermechanismus schwenkbar auf der Gleitschiene angeordnet ist; und wobei die Berührsonde angeordnet ist, sich in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung der Linearbewegung der Gleitschiene zu erstrecken.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, ferner mit: einem Werkzeug, das auf der Gleitschiene angeordnet ist; wobei, wenn das Werkzeug das Werkstück bearbeitet, die Steuereinrichtung die Berührsonde in eine zurückgezogene Position weg von einer Kontaktposition mit dem exzentrischen Teil bewegt, indem der Parallellenkermechanismus geschwenkt wird.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung den Spitzenerfassungsteil der Berührsonde in Kontakt mit dem exzentrischen Teil in mindestens zwei Positionen der Berührsonde bringt und die Drehlage des exzentrischen Teils auf der Basis von Schwenkpositionen des Parallellenkermechanismus und Drehwinkeln der Stützeinrichtung in den beiden Positionen berechnet, wo der Spitzenerfassungsteil der Berührsonde in Kontakt mit dem exzentrischen Teil gebracht wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, wobei, wenn eine Ebene, die eine Mitte einer bogenförmigen Ortskurve des Spitzenerfassungsteils der Berührsonde und die Drehachse des Werkstücks verbindet, als eine Referenzebene definiert wird, Positionen des Spitzenerfassungsteils der Berührsonde in den beiden Positionen bezüglich der Referenzebene symmetrisch sind.