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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Honvorrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Hochgeschwindigkeits-Hon-Maschine ist bekannt, die eine Spindel beinhaltet, die rotierend angetrieben wird, während sie ein Honwerkzeug hält. Sie hat einen Werkstückhalter, der von einem Linearmotor so angetrieben wird, dass er in der vertikalen Auf-Ab-Richtung vibriert, während er ein Werkstück hält. Er ist in der Lage, durch den Antrieb der Spindel in der Weise, dass die Spindel in vertikaler Richtung schwingt, und durch den Antrieb des Werkstückhalters, der das Werkstück hält, in der Weise, dass der Werkstückhalter in vertikaler Richtung schwingt, die Relativgeschwindigkeit des Honwerkzeugs in Bezug auf das Werkstück in vertikaler Richtung zu erhöhen und dadurch die Bearbeitungszeit zu verkürzen (siehe z.B. Patentdokument 1). In der Hochgeschwindigkeits-Hon-Maschine ist ein langer Stator des Linearmotors so angeordnet, dass die Längsrichtung des Stators entlang der vertikalen Richtung verläuft und der Werkstückhalter, der an einem Läufer des Linearmotors befestigt ist, ist an der Seite des Stators angeordnet.
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Refernzliste
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Patentliteratur
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ZUSAMMENFASSUN DER ERFINDUNG
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Technisches Problem
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Bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Hochgeschwindigkeits-Honmaschine sind jedoch beim Honen eines Werkstücks die Position, an der die Antriebskraft vom Stator auf den Läufer ausgeübt wird, und die Position, an der eine durch den Reibungswiderstand zwischen dem vom Werkstückhalter gehaltenen Werkstück und dem Honwerkzeug verursachte Kraft ausgeübt wird, in einer zur vertikalen Richtung orthogonalen Richtung gegeneinander verschoben. Wenn also insbesondere die durch den Reibungswiderstand hervorgerufene Kraft vertikal nach unten wirkt, werden die auf den Werkstückhalter wirkende Schwerkraft mit der nach unten wirkenden Kraft kombiniert und die Kraft in Drehrichtung mit dem Bewegungsmittel als Drehpunkt auf den am Stator befestigten Werkstückhalter erzeugt, wodurch der Werkstückhalter mitunter in Bezug auf das Bewegungsmittel geneigt ist. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass die Zentrumsachse eines zu bearbeitenden Lochs des Werkstücks in Bezug auf die vertikale Richtung geneigt ist und sich die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks verschlechtert.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Bedingungen gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Honvorrichtung aufzuzeigen, die in der Lage ist, die Bearbeitungsgenauigkeit eines Werkstücks zu verbessern, während sie die Bearbeitungszeit eines Werkstücks reduziert.
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Problemlösung
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Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, beinhaltet eine Honvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes:
- ein Honwerkzeug, an dessen Spitzenbereich Schleifsteine angeordnet sind;
- eine Hauptwelle, die eine große Länge aufweist und an der das Honwerkzeug befestigt ist, während sich ein Spitzenbereich des Honwerkzeugs von einer Endseite in Längsrichtung der Hauptwelle erstreckt;
- einen Rotationsantrieb, um die Hauptwelle zu veranlassen, sich um eine erste Rotationsachse zu drehen, die sich entlang der Längsrichtung der Hauptwelle befindet;
- einen Axialrichtungsantrieb, um die Hauptwelle zu veranlassen, sich in eine erste Richtung zu bewegen, die entlang der ersten Rotationsachse verläuft;
- einen Werkstückhalter, um ein Werkstück zu halten, während eine Zentrumsachse eines zu bearbeitenden Lochs des Werkstücks und die erste Rotationsachse miteinander übereinstimmen; und
- eine Halter-Antriebseinheit, um durch Ausüben einer Antriebskraft auf einen Bereich des Werkstückhalters, der einem Punkt auf einer Verlängerungslinie der ersten Rotationsachse entspricht, in einer Richtung entlang der ersten Rotationsachse zu bewirken, dass sich der Werkstückhalter in einer zweiten Richtung bewegt, die eine entgegengesetzte Richtung zu der ersten Richtung ist.
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Vorteilhafter Effekt der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt der Axialrichtungsantrieb, dass sich die Hauptwelle, an der das Honwerkzeug befestigt ist, in der ersten Richtung entlang der ersten Rotationsachse der Hauptwelle bewegt. Darüber hinaus bewirkt die Halter-Antriebseinheit durch Ausüben einer Antriebskraft auf einen Bereich des Werkstückhalters, der einem Punkt auf einer Verlängerungslinie der ersten Rotationsachse der Hauptwelle entspricht, in einer Richtung entlang der ersten Rotationsachse, dass sich der Werkstückhalter in der zweiten Richtung bewegt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Da aufgrund dieser Anordnung die Relativgeschwindigkeit des Honwerkzeugs gegenüber dem Werkstück beim Honen des Werkstücks erhöht werden kann, kann die Bearbeitungszeit des Werkstücks reduziert werden. Darüber hinaus kann beim Honen des Werkstücks bewirkt werden, dass in einer Richtung entlang der ersten Rotationsachse der Hauptwelle eine Position, an der die Halter-Antriebseinheit eine Antriebskraft auf den Werkstückhalter ausübt, und eine Position, an der die durch Reibungswiderstand verursachte Kraft zwischen dem vom Werkstückhalter gehaltenen Werkstück und dem Honwerkzeug ausgeübt wird, zusammenfallen. Da somit verhindert wird, dass eine Kraft in einer Richtung ausgeübt wird, die eine Schrägstellung des Werkstückhalters bewirkt, kann erzielt werden, dass die Zentrumsachse des zu bearbeitenden Lochs des Werkstücks in Bezug auf die erste Rotationsachse nicht geneigt wird, und die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks kann verbessert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Honvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine Seitenansicht der Honvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 3 ist eine Seitenansicht eines Teils der Honvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 4 ist eine Querschnittsansicht eines Teils der Honvorrichtung gemäß der Ausführungsform entlang der Linie A-A in 3;
- 5A ist eine Querschnittsansicht eines Werkstückhalters gemäß der Ausführungsform;
- 5B ist eine Querschnittsansicht des Werkstückhalters gemäß der Ausführungsform entlang der Linie B-B in 5A;
- 6A ist eine Querschnittsansicht, die in Bezug auf eine Halter-Antriebseinheit gemäß der Ausführungsform einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Halter-Support in einer unteren Endposition angeordnet ist;
- 6B ist eine Querschnittsansicht, die in Bezug auf die Halter-Antriebseinheit gemäß der Ausführungsform einen Zustand veranschaulicht, in dem der Halter-Support in einer oberen Endposition angeordnet ist;
- 7A ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Kopf und ein Werkstückhalter in der Honvorrichtung gemäß der Ausführungsform an einer oberen Endposition zum Zeitpunkt der Bearbeitung bzw. einer unteren Endposition zum Zeitpunkt der Bearbeitung angeordnet sind;
- 7B ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem der Kopf und der Werkstückhalter in der Honvorrichtung gemäß der Ausführungsform an einer unteren Endposition zum Zeitpunkt der Bearbeitung bzw. an einer oberen Endposition zum Zeitpunkt der Bearbeitung angeordnet sind;
- 8A ist ein Diagramm, das die Vibrationswellenformen des Kopfes und des Werkstückhalters der Honvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 8B ist ein Diagramm, das die Vibrationswellenformen des Kopfes und des Werkstückhalters in dem Fall zeigt, in dem die Amplitude des Werkstückhalters der Honvorrichtung gemäß der Ausführungsform reduziert ist;
- 9 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Honvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel;
- 10 ist eine perspektivische Ansicht einer Honvorrichtung gemäß einer Variante; und
- 11 ist eine Seitenansicht der Honvorrichtung gemäß der Variante.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Honvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Honvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ein Honwerkzeug an einem Spitzenbereich, an dem Schleifsteine angeordnet sind, eine Hauptwelle, die eine große Länge aufweist und an der das Honwerkzeug befestigt ist, wobei sich der Spitzenbereich des Honwerkzeugs von einer Endseite in der Längsrichtung der Hauptwelle erstreckt, einen Rotationsantrieb, um zu bewirken, dass sich die Hauptwelle um eine Rotationsachse entlang der Längsrichtung der Hauptwelle dreht, und einen Axialrichtungsantrieb, um zu bewirken, dass sich die Hauptwelle in einer ersten Richtung entlang der Rotationsachse bewegt. Die Honvorrichtung beinhaltet auch einen Werkstückhalter, um ein Werkstück zu halten, während eine Zentrumsachse eines zu bearbeitenden Lochs des Werkstücks und die Rotationsachse der Hauptwelle miteinander übereinstimmen, und eine Halter-Antriebseinheit, um durch Ausüben einer Antriebskraft auf einen Bereich des Werkstückhalters, der einem Punkt auf einer Verlängerungslinie der Rotationsachse in einer Richtung entlang der Rotationsachse entspricht, zu bewirken, dass sich der Werkstückhalter in einer zweiten Richtung bewegt, die die entgegengesetzte Richtung zur ersten Richtung ist.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Honvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Vorrichtung, die eine Innenwand eines zu bearbeitenden Lochs eines Werkstücks bearbeitet und ein Honwerkzeug 1, eine rotierende Hauptwelle 2, einen Werkstückhalter 3, eine Halter-Antriebseinheit 6 zum Abstützen des Werkstückhalters 3 und zum Antreiben des Werkstückhalters 3 in der Weise, dass der Werkstückhalter 3 in Richtung der Z-Achse vibriert, und einen Maschinenkörper 9 aufweist. Im Folgenden wird bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung davon ausgegangen, dass eine vertikale Aufwärts-Abwärts-Richtung als Z-Richtung oder Z-Achsen-Richtung bezeichnet wird und Richtungen, die orthogonal zur vertikalen Richtung und orthogonal zueinander sind, als X-Richtung oder X-Achsen-Richtung bzw. Y-Richtung oder Y-Achsen-Richtung bezeichnet werden. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Honvorrichtung auch einen Rotationsantrieb 5, einen Axialrichtungsantrieb 4, einen Spreizantrieb 8 und eine Steuerung 10 zur Steuerung des Betriebs der Halter-Antriebseinheit 6, des Rotationsantriebs 5, des Axialrichtungsantriebs 4 und des Spreizantriebs 8. Man beachte, dass in 2 ein Werkstück W in einer Stellung angeordnet ist, in der eine Zentrumsachse J2 eines zu bearbeitenden Lochs Wh des Werkstücks W und eine Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2 miteinander zusammenfallen. Der Maschinenkörper 9 beinhaltet eine Basis 92 zur Aufnahme des Werkstückhalters 3 und der Halter-Antriebseinheit 6, einen Kopf 93 zur gemeinsamen Aufnahme des Honwerkzeugs 1, der rotierenden Hauptwelle 2, des Rotationsantriebs 5, des Axialrichtungsantriebs 4 und des Spreizantriebs 8 sowie eine auf der Basis 92 aufgestellte Tragesäule 91, die zur Aufnahme des Kopfes 93 ausgebildet ist. Die Tragesäule 91 hat eine große Länge, ist in einer Stellung angeordnet, in der die Längsrichtung der Tragesäule 91 entlang der vertikalen Richtung, d.h. der Z-Achsenrichtung, verläuft, und trägt den Kopf 93 an einem Ende an der vertikalen Oberseite der Tragesäule 91.
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Das Honwerkzeug 1 ist in einer langen zylindrischen Form ausgebildet und beinhaltet einen Werkzeug-Hauptkörper 11, der austauschbar an der rotierenden Hauptwelle 2 derart befestigt ist, dass er sich in der -Z-Richtung von einem Unterende 2a der rotierenden Hauptwelle 2 aus erstreckt, und eine Vielzahl von Schleifsteinen 12, die an einem Ende auf der -Z-Richtungsseite des Werkzeug-Hauptkörpers 11 in einer in radialen Richtungen ausdehnbaren und zusammenziehbaren Weise angeordnet sind. Darüber hinaus beinhaltet das Honwerkzeug 1 eine Keilstange (nicht abgebildet), die durch eine Relativbewegung in vertikaler Richtung in Bezug auf den Werkzeug-Hauptkörper 11 bewirkt, dass sich die Schleifsteine 12 in einer expandierenden Weise bewegen, die Keilstange einen Keilbereich (nicht dargestellt) aufweist, der an einem Ende auf der -Z-Richtungsseite der Keilstange angebracht und angeordnet ist, während der Keilbereich in Kontakt mit geneigten Oberflächen auf den gegenüberliegenden Seiten zu den Seiten der Schleifsteine 12 von Schleifstein-Basen (nicht dargestellt) ist, an denen die Schleifsteine 12 auf der Innenseite des Werkzeug-Hauptkörpers 11 befestigt sind, und ein Vorspannelement, um die Schleifsteine 12 in Richtungen vorzuspannen, in denen sich die Schleifsteine 12 zusammenziehen. Die Keilstange ist mit einer später beschriebenen Spreizstange 87 gekoppelt, die auf der in +Z-Richtung weisenden Seite der Keilstange an der Innenseite der rotierenden Hauptwelle 2 angeordnet ist. Darüber hinaus werden die Schleifsteine 12 durch das vorgenannte Vorspannelement ständig in Richtungen vorgespannt, in denen sich die Schleifsteine 12 zusammenziehen. Diese Konfiguration bewirkt, dass die Schleifstein-Basen und die an den Schleifstein-Basen befestigten Schleifsteine 12 in Verbindung mit der Bewegung der Keilstange in -Z-Richtung durch den Keilbereich gedrückt werden und sich in Richtungen bewegen, in denen sich die Schleifsteine 12 ausdehnen. Bewegt sich die Keilstange dagegen in die +Z-Richtung, bewegen sich der Schleifstein Basen und die Schleifsteine 12 in Richtungen, in denen sich die Schleifsteine 12 durch die Vorspannkraft des Vorspannelements zusammenziehen. Man beachte, dass als Vorspannelement eine Ringfeder, ein ringförmiges Gummi oder ähnliches verwendet werden kann.
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Die rotierende Hauptwelle 2 weist einen Keilwellenbereich 2b auf, wobei der Keilwellenbereich 2b auf der in +Z-Richtung weisenden Seite der rotierenden Hauptwelle 2 angeordnet ist, sich über ein Keilwellenlager 55 am Kopf 93 des Maschinenkörpers 9 abstützt und in der Z-Achsenrichtung in Bezug auf das Keilwellenlager 55 beweglich und um die Zentrumsachse J1 entlang der Längsrichtung der rotierenden Hauptwelle 2 drehbar ist. In dieser Konfiguration fällt die Rotationsachse der rotierenden Hauptwelle 2, d.h. eine erste Rotationsachse, mit der Zentrumsachse J1 zusammen.
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Der Rotationsantrieb 5 beinhaltet einen Motor 51, Riemenscheiben 52 und 54 sowie eine Riemenscheibe 53 und bewirkt, dass sich die rotierende Hauptwelle 2 um die Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2, also die erste Rotationsachse, dreht. An die Riemenscheibe 54 ist der Keilwellenbereich 2b der rotierenden Hauptwelle 2 mit einem Keil angepasst verbunden. Die Riemenscheibe 54 ist mit der Riemenscheibe 52 verbunden, die über den Riemen 53 an einer Motorwelle 51a des Motors 51 befestigt ist. Der Motor 51 ist ein Servomotor, in dem ein Positionserfassungssensor, wie z.B. ein Drehgeber, und ein Drehmomentsensor eingebaut sind, und der Betrag der Drehung des Motors 51 wird durch den Positionserfassungssensor erfasst. Wenn die Riemenscheibe 52 durch den Motor 51 gedreht wird, drehen sich die rotierende Hauptwelle 2, deren Keilwellenbereich 2b mit der Riemenscheibe 54 über einen Keil verbunden ist, und das Honwerkzeug 1, das an der rotierenden Hauptwelle 2 befestigt ist.
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Der Axialrichtungsantrieb beinhaltet einen Gleithauptkörper 42, eine Führungsschiene 43 zur Führung des Gleithauptkörpers 42, einen Vorschubspindelmechanismus 41 zum Antrieb des Gleithauptkörpers 42, eine Kupplung 45 und einen Motor 44 und bewirkt, dass sich die rotierende Hauptwelle 2 in einer Richtung entlang der Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2, also der ersten Rotationsachse, bewegt. Der Gleithauptkörper 42 stützt die rotierende Hauptwelle 2 über Lager (nicht dargestellt) drehbar ab. Die Führungsschiene 43 erstreckt sich geradlinig in Richtung der Z-Achse und ist so ausgebildet, dass der Gleithauptkörper 42 auf der Führungsschiene 43 in der Auf-Ab-Richtung frei verschiebbar ist. Der Vorschubspindelmechanismus 41 beinhaltet eine Vorschubspindelmutter 41a, an der der Gleithauptkörper 42 befestigt ist, und eine in vertikaler Richtung angeordnete Vorschubspindel 41b, die durch den Maschinenkörper 9 axial drehbar gelagert ist und auf welche die Vorschubspindelmutter 41a aufgeschraubt ist. Die Vorschubspindel 41b hat ein in +Z-Richtung weisendes Ende, das über die Kupplung 45 mit einer Motorwelle 44a des Motors 44 verbunden ist. Bei dem Motor 44 handelt es sich um einen Servomotor, in den ein Positionserfassungssensor, z.B. ein Drehgeber, eingebaut ist, und die Drehgeschwindigkeit und die Phase des Motors 44 werden von dem Positionserfassungssensor erfasst. Wenn die Vorschubspindel 41b durch den Motor 44 gedreht wird, bewegen sich die Vorschubspindelmutter 41a und der Gleithauptkörper 42, an dem die Vorschubspindelmutter 41a befestigt ist, in Richtung der Z-Achse und die rotierende Hauptwelle 2 und das Honwerkzeug 1 steigen hoch oder sinken ab.
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Der Spreizantrieb 8 bewirkt eine Spreizbewegung der Schleifsteine 12 über die Spreizstange 87 und die an der Spreizstange 87 befestigte Keilstange. Der Spreizantrieb 8 beinhaltet die Spreizstange 87, an der die Keilstange befestigt ist, einen Stangenantriebsmechanismus 85, eine Keilwelle 86a, einen Getriebemechanismus 82 und einen Motor 81. Die Spreizstange ist in Richtung der Z-Achse beweglich, und an einem Ende auf der -Z-Richtungsseite der Spreizstange ist die Keilstange angeschlossen. Der Stangenantriebsmechanismus 85 ist ein Mechanismus, der bewirkt, dass sich die Spreizstange 87 in vertikaler Richtung bewegt, und beinhaltet einen mit der Spreizstange 87 gekoppelten angetriebenen Körper 85a und eine Vorschubspindel 85b, die bewirkten, dass sich der angetriebene Körper 85a entlang der Z-Achsenrichtung bewegt. Die Vorschubspindel 85b wird durch den Gleithauptkörper 42 in einer zur rotierenden Hauptwelle 2 parallelen Stellung axial abgestützt. An dem angetriebenen Körper 85a ist die Spreizstange 87 befestigt, und der angetriebene Körper 85a ist in Verbindung mit der Spreizstange 87 relativ zur rotierenden Hauptwelle 2 in Z-Achsenrichtung beweglich. Der angetriebene Körper 85a beinhaltet eine auf die Vorschubspindel 85b aufgeschraubte Vorschubspindelmutter (nicht dargestellt) und bewegt sich bei einer Drehung der Vorschubspindel 85b um die Zentrumsachse der Vorschubspindel 85b in Verbindung mit der Drehung in Z-Achsenrichtung.
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Die Keilwelle 86a hat ein Ende auf der -Z-Richtungsseite, das mit einem Ende auf der +Z-Richtungsseite der Vorschubspindel 85b über eine Kupplung 86c verbunden ist. Außerdem ist ein oberer Endbereich der Keilwelle 86a über ein Verbindungselement 86b mit einer Getriebewelle 82a verbunden, und die Keilwelle 86a ist in Bezug auf die Getriebewelle 82a in Richtung der Z-Achse beweglich. Außerdem steht die Getriebewelle 82a mit einem Getriebe 82b in Eingriff, das an einer Motorwelle 81a des Motors 81 befestigt ist. Der Motor 81 ist ein Servomotor, in dem ein Positionserfassungssensor, wie z.B. ein Drehgeber, und ein Drehmomentsensor eingebaut sind, und der Betrag der Drehung des Motors 81 wird durch den Positionserfassungssensor erfasst. Wenn der Motor 81 die Keilwelle 86a in Drehung versetzt, dreht sich die mit der Keilwelle 86a verbundene Vorschubspindel 85b, und der angetriebene Körper 85a einschließlich der auf die Vorschubspindel 85b aufgeschraubten Vorschubspindelmutter bewegen sich relativ in Richtung der Z-Achse in Bezug auf die rotierende Hauptwelle 2. In dieser Konfiguration bewegen sich bei einer Bewegung des angetriebenen Körpers 85a in -Z-Richtung die Spreizstange 87 und die mit der Spreizstange 87 gekoppelte Keilstange in -Z-Richtung und die Schleifsteine 12 bewegen sich spreizend. Bewegt sich der angetriebene Körper 85a dagegen in +Z-Richtung, bewegen sich die Spreizstange 87 und die mit der Spreizstange 87 gekoppelte Keilstange in +Z-Richtung, und in Verbindung mit der Bewegung bewirkt das vorgenannte Vorspannelement eine kontrahierende Bewegung der Schleifsteine 12.
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Der Werkstückhalter 3 hat, wie in den 3 und 4 dargestellt, einen Halter-Hauptkörper 34, einen Basisbereich 31, auf dem das durch den Halter-Hauptkörper 34 geklemmte Werkstück W in Verbindung mit dem Halter-Hauptkörper 34 angeordnet ist, und ein plattenförmig ausgebildetes Druckelement 32 mit einem eingeformten Fensterbereich 32a, wobei der Fensterbereich 32a das Druckelement 32 in der Dickenrichtung durchdringt und in Kontakt mit der in +Z-Richtung verlaufenden Seite des auf dem Basisbereich 31 angeordneten Halter-Hauptkörpers 34 angeordnet ist. Der Werkstückhalter 3 beinhaltet auch eine Vielzahl von Tragesäulen 33, die jeweils säulenförmig ausgebildet und auf einem Umfangsbereich des Basisbereichs 31 angeordnet sind und an deren Spitzenbereichen jeweils ein Umfangsbereich des Druckelements 32 befestigt ist. Der Werkstückhalter 3 hält das Werkstück W in einer Stellung, in der die Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh des Werkstücks W und die Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2 miteinander übereinstimmen.
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Der Halter-Hauptkörper 34 beinhaltet, wie in 5A und 5B dargestellt, einen Haltezylinder 341, der in einer zylindrischen Form ausgebildet und so konfiguriert ist, dass er das Werkstück W hält, während das Werkstück W in das Innere des Haltezylinders 341 eingepasst ist, einen Haltering 342, der in einer Ringform ausgebildet ist und in der Nähe eines Endes auf der Seite des Haltezylinders 341 in +Z-Richtung eingepasst ist, und ein Basisteil 343, um den Haltezylinder 341 und den Haltering 342 gemeinsam in der Richtung der Y-Achse frei verschiebbar zu halten. Das Basisteil 343 ist fest mit dem Basisbereich 31 verbunden. Darüber hinaus beinhaltet der Halter-Hauptkörper 34 zwei Stifte 3441 und zwei Stifte 3442. Jeder der beiden Stifte 3441 ist in eines von zwei Durchgangslöchern 341a eingesetzt, die an zwei einander gegenüberliegenden Stellen gebohrt sind, wobei die Zentrumsachse des Haltezylinders 341 zwischen den beiden Stellen in Richtung der X-Achse in der Nähe eines Endes auf der Seite des Haltezylinders 341 in +Z-Richtung angeordnet ist. In die Haltezylinder 341 sind Schraubenlöcher 341b gebohrt, von denen jedes mit einem der Durchgangslöcher 341a von dem Ende auf der Seite des Haltezylinders 341 in +Z-Richtung in Verbindung steht und in die jeweils eine Stellschraube 346 geschraubt ist, um zu verhindern, dass einer der Stifte 3441 aus dem Durchgangsloch 341a fällt, während ein Spitzenbereich der Stellschraube 346 in Kontakt mit dem Stift 3441 ist. Die Stifte 3441 werden durch die Stellschrauben 346 an der Innenseite der Durchgangslöcher 341a befestigt. Darüber hinaus ist ein Spitzenbereich jedes der Stifte 3441 in eines der Durchgangslöcher 342a eingesetzt, welche eine Seitenwand des Halterings 342 durchdringen, und der Haltezylinder 341 ist, geführt durch die in die Durchgangslöcher 342a eingesetzten Stifte 3441, in X-Achsenrichtung bezüglich des Halterings 342 frei verschiebbar.
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Darüber hinaus ist jeder der beiden Stifte 3442 in eines von zwei Durchgangslöchern 342b eingesetzt, die an zwei einander gegenüberliegenden Stellen gebohrt sind, wobei die Mitte des Halterings 342 zwischen den beiden Stellen in Richtung der Y-Achse in einer Umfangswand des Halterings 342 angeordnet ist. In den Haltering 342 sind auch Schraubenlöcher (nicht abgebildet) gebohrt, von denen jedes mit einem der Durchgangslöcher 342b von einem Ende auf der Seite des Halterings 342 in +Z-Richtung in Verbindung steht und in die jeweils eine Stellschraube (nicht abgebildet) geschraubt ist, um zu verhindern, dass einer der Stifte 3442 aus dem Durchgangsloch 342b fällt, während ein Spitzenbereich der Stellschraube in Kontakt mit dem Stift 3442 ist. Die Stifte 3442 sind durch die Stellschrauben an der Innenseite der Durchgangslöcher 342b befestigt.
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Ferner beinhaltet der Halter-Hauptkörper 34 einen Werkstück-Drehbegrenzer 345, der ringförmig ausgebildet ist und einen vorstehenden Linienbereich 345a beinhaltet, der auf der Seite in +Z-Richtung vorstehend vorgesehen und so konfiguriert ist, dass er das Werkstück W daran hindert, sich um die Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2 zu drehen, während der vorstehende Linienbereich 345a in einen ausgesparten Bereich Wtr eingepasst ist, der an einem Ende auf der Seite in -Z-Richtung des Werkstücks W ausgebildet ist. Der Werkstück-Drehbegrenzer 345 befindet sich auf der in +Z-Richtung verlaufenden Seite des Basisbereichs 31 und ist in XY-Richtung in Bezug auf den Basisbereich 31 frei verschiebbar. Darüber hinaus beinhaltet der Halter-Hauptkörper 34 einen Begrenzer für die Axialbewegung des Werkstücks 347, der ringförmig ausgebildet ist und eine Rippe 347a aufweist, die in vorstehender Weise vorgesehen ist, wobei ein Bereich der Rippe 347a in die Innenseite des Fensterbereichs 32a des Druckelements 32 eingepasst und so konfiguriert ist, dass die -Z-Richtungsseite des Begrenzers für die Axialbewegung des Werkstücks 347 mit dem Ende auf der +Z-Richtungsseite des Werkstücks W in Kontakt kommt, das Werkstück W in Verbindung mit dem Basisteil 343 festklemmt und das Werkstück W daran hindert, sich relativ in einer Richtung entlang der Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh in Bezug auf den Werkstückhalter 3 zu bewegen.
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Das Basisteil 343 beinhaltet einen Hauptkörperbereich 343a, der in einer flachen Form ausgebildet ist, auf der Seite des Werkstücks W in -Z-Richtung angeordnet ist und mit dem Ende auf der Seite des Werkstücks W in +Z-Richtung in Kontakt kommt, und Tragsäulenbereiche 343b, die sich jeweils in der +Z-Richtung von dem Hauptkörperbereich 343a aus erstrecken und an einem Spitzenbereich des Tragsäulenbereichs 343b ein Durchgangsloch 343c eingeformt aufweisen, in das ein Spitzenbereich eines der an dem Haltering 342 befestigten Stifte 3442 eingesetzt ist. Der Haltering 342 ist, geführt durch die in die Durchgangslöcher 343c eingesetzten Stifte 3442, in der Y-Achsenrichtung gegenüber dem Basisteil 343 frei verschiebbar. In dieser Konfiguration bilden der Haltezylinder 341, der Haltering 342, die Stifte 3441 und 3442 und das Basisteil 343 einen Werkstückträgermechanismus, der das Werkstück W in mindestens einer der Richtungen X-Achse und/oder Y-Achse derart beweglich trägt, dass die Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh des Werkstücks W mit der Rotationsachse, d.h. der Zentrumsachse J1, der rotierenden Hauptwelle 2 zusammenfällt. Es ist zu beachten, dass der Schiebemechanismus nicht auf einen Mechanismus beschränkt ist, der das Werkstück W in einer zur Zentrumsachse J1 orthogonalen Richtung in der Ebene frei verschiebbar hält. Beispielsweise kann der Schiebemechanismus ein Werkstückträgermechanismus sein, der das Werkstück W trägt, während die Lage des Werkstücks W nicht nur in einer in der Ebene liegenden Richtung orthogonal zur Zentrumsachse J1, sondern auch in einer Richtung geändert werden kann, in der die Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh in Bezug auf die Zentrumsachse J1 geneigt ist.
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Zurückkommend auf die 3 und 4, bewirkt die Halter-Antriebseinheit 6 durch Ausüben einer Antriebskraft auf einen Bereich des Werkstückhalters 3, der einem Punkt auf einer Verlängerungslinie der Zentrumsachse J1 entspricht, in einer Richtung entlang der Zentrumsachse J1, dass sich der Werkstückhalter 3 in der entgegengesetzten Richtung zur Bewegungsrichtung der rotierenden Hauptwelle 2 bewegt. Die Halter-Antriebseinheit 6 beinhaltet eine Zahnstange 62, die eine große Länge hat und so angeordnet ist, dass die Längsrichtung der Zahnstange 62 entlang der Zentrumsachse J1, d.h. der Z-Achse, verläuft, und ein Ritzel 63, das sich um eine Zentrumsachse J3 einer Welle 642, die später beschrieben wird, dreht, d.h. eine zweite Rotationsachse, wobei die Zentrumsachse J3 orthogonal zur Z-Achse ist und mit der Zahnstange 62 auf der Verlängerungslinie der Zentrumsachse J1, von der +X-Richtung aus gesehen, kämmt. Darüber hinaus beinhaltet die Halter-Antriebseinheit 6 einen Antriebshauptkörper 69, einen Halter-Support 61 zur Abstützung des Werkstückhalters 3, einen Getriebeantrieb 64 zum drehbaren Antrieb des Ritzels 63 und Schienen 65 zur frei beweglichen Abstützung des Halter-Supports 61 in Richtung der Z-Achse.
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Der Halter-Support 61 beinhaltet ein Hauptstück 611, das plattenförmig ausgebildet und in einer Stellung angeordnet ist, in der eine Dickenrichtung des Hauptstücks 611 orthogonal zur Z-Achsenrichtung verläuft, und ein Stützteil 612, das plattenförmig ausgebildet und so angeordnet ist, dass die Dickenrichtung des Stützteils 612 entlang der Z-Achsenrichtung verläuft, und das so konfiguriert ist, dass es den Werkstückhalter 3 auf der +Z-Richtungsseite des Stützteils 612 trägt. Im Hauptstück 611 ist ein Langloch 611a ausgebildet, das sich in Richtung der Z-Achse erstreckt und das Hauptstück 611 in Richtung der Dicke durchdringt. Darüber hinaus beinhaltet der Halter-Support 61 Gleitkörper (abgebildet), die an der in Y-Richtung verlaufenden Seite des Hauptstücks 611 befestigt und in Z-Achsenrichtung frei beweglich sind, während sie an den Schienen 65 aufgehängt sind.
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Die Zahnstange 62 hat eine Vielzahl von Zähnen 62a, die in einer Linie entlang der Längsrichtung angeordnet sind, und ist so am Hauptstück 611 befestigt, dass die Vielzahl der Zähne 62a von der Seite in +Y-Richtung gesehen in das Innere des Langlochs 611a hineinragt. Das Ritzel 63 beinhalten ein Rad 631, das in der Draufsicht kreisförmig ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Rollen 632, die am Umfangsbereich des Rades 631 entlang der Umfangsrichtung des Rades 631 in gleichen Abständen angeordnet sind. Jede der mehreren Rollen 632 hat eine Zentrumsachse der Rolle 632, die parallel zu einer Richtung entlang der Zentrumsachse J3 der Welle 642, d.h. der zweiten Rotationsachse des Ritzels 63, ausgerichtet ist, und wird vom Rad 631 frei drehbar um die Zentrumsachse der Rolle 632 getragen. Das Ritzel 63 ist in das Langloch 611a der Halterung 61 eingesetzt, wobei die mehreren Rollen 632 des Ritzels 63 in die Zähne 62a der Zahnstange 62 eingreifen.
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Der Getriebeantrieb 64 beinhaltet einen Motor 641, ein Untersetzungsgetriebe 643 mit einer Eingangswelle (nicht dargestellt), die mit einer Ausgangswelle (nicht dargestellt) des Motors 641 gekoppelt ist, und die Welle 642, die mit einer Ausgangswelle (nicht dargestellt) des Untersetzungsgetriebes 643 gekoppelt ist und an der das Rad 631 des Ritzels 63 befestigt ist. Der Motor 641 ist ein Servomotor, in den ein Positionserfassungssensor, wie z.B. ein Drehgeber, eingebaut ist, und die Drehzahl und eine Phase des Motors 641 werden durch den Positionserfassungssensor erfasst. Das Untersetzungsgetriebe 643 ist z.B. ein Kugeluntersetzungsgetriebe.
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Wenn, wie in 6A dargestellt, der Getriebeantrieb 64 in der Halter-Antriebseinheit 6 das an der Welle 642 befestigte Ritzel 63 dazu veranlasst, sich von der +Y-Richtung aus gesehen gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, wie durch einen Pfeil AR11 dargestellt, bewegt sich der Halter-Support 61, an dem die mit dem Ritzel 63 in Eingriff stehende Zahnstange 62 befestigt ist, zur Seite in +Z-Richtung, wie durch einen Pfeil AR12 dargestellt. Wie in 6B dargestellt, ist der Halter-Support 61 dann auf der Seite in +Z-Richtung angeordnet. Wenn dagegen -während der Halter-Support 61 an einer in 6B dargestellten Position angeordnet ist- der Getriebeantrieb 64 das an der Welle 642 befestigte Ritzel 63 veranlasst, sich von der +Y-Richtung aus gesehen im Uhrzeigersinn zu drehen, wie durch einen Pfeil AR21 dargestellt, bewegt sich der Halter-Support 61, an dem die mit dem Ritzel 63 kämmende Zahnstange 62 befestigt ist, zur Seite in -Z-Richtung, wie durch einen Pfeil AR22 dargestellt. Dann wird, wie in 6A dargestellt, der Halter-Support 61 wieder auf der -Z-Seite angeordnet. Auf diese Weise bewirkt der Getriebeantrieb 64 durch abwechselndes, wiederholtes Drehen des Ritzels 63 gegen den Uhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn, von der +Y-Richtung aus gesehen, dass der Halter-Support 61 und der vom Halter-Support 61 getragene Werkstückhalter 3 entlang der Z-Achsenrichtung vibrieren.
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Zurück zu 2. Die Steuerung 10 ist beispielsweise eine programmierbare logische Steuerung (SPS) und beinhaltet eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und eine Eingabe-/Ausgabesteuereinheit. Die Steuerung 10 steuert durch Ausgabe von Steuersignalen an den Getriebeantrieb 64 der Halter-Antriebseinheit 6, den Rotationsantrieb 5, den Axialrichtungsantrieb 4 und den Spreizantrieb 8 über die Ein-/Ausgabe-Steuereinheit den Betrieb der vorgenannten Antriebe. Die Steuerung 10 steuert den Axialrichtungsantrieb 4 so, dass die rotierende Hauptwelle 2 entlang der Z-Achsen-Richtung periodisch schwingt, sowie den Getriebeantrieb 64 der Halter-Antriebseinheit 6 so, dass der Werkstückhalter 3 entlang der Z-Achsen-Richtung periodisch mit der gleichen Periode wie die rotierende Hauptwelle 2 und in einer Schwingungswellenform mit einer Phasendifferenz zu einer Schwingungswellenform der rotierenden Hauptwelle 2 schwingt. Indem sie beispielsweise den Axialrichtungsantrieb 4 steuert, bewirkt die Steuerung 10, dass sich die rotierende Hauptwelle 2 in der ersten Richtung entlang der Z-Achsenrichtung bewegt und gleichzeitig, indem sie den Getriebeantrieb 64 steuert, bewirkt sie, dass sich der Werkstückhalter 3 in der zweiten Richtung bewegt, die die entgegengesetzte Richtung zu der vorgenannten ersten Richtung ist.
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Während, wie z.B. in 7A dargestellt, ein Ende auf der -Z-Richtungsseite der rotierenden Hauptwelle 2 an einer Position Pos11 und das Ende auf der +Z-Richtungsseite des Werkstücks W an einer Position Pos 12 angeordnet sind, veranlasst die Steuerung 10 durch Steuerung des Axialrichtungsantriebs 4 die rotierende Hauptwelle 2, sich in die -Z-Richtung zu bewegen, wie durch einen Pfeil AR13 dargestellt, und gleichzeitig durch Steuerung des Getriebeantriebs 64 den Werkstückhalter 3, sich in die +Z-Richtung zu bewegen, wie durch einen Pfeil AR12 dargestellt. Durch diese Verarbeitung wird, wie in 7B dargestellt, das Ende auf der -Z-Richtungsseite der rotierenden Hauptwelle 2 an einer Position Pos21 und das Ende auf der +Z-Richtungsseite des vom Werkstückhalter 3 gehaltenen Werkstücks W an einer Position Pos22 angeordnet, und die rotierende Hauptwelle 2 und der Werkstückhalter 3 werden in einen Zustand gebracht, in dem sie sich nahe beieinander befinden. Während sich die rotierende Hauptwelle 2 und der Werkstückhalter 3 in dem in 7B dargestellten Zustand befinden, veranlasst die Steuerung 10 die rotierende Hauptwelle 2, sich in die +Z-Richtung zu bewegen, wie durch einen Pfeil AR23 dargestellt, und gleichzeitig durch Steuerung des Getriebeantriebs 64 den Werkstückhalter 3, sich in die -Z-Richtung zu bewegen, wie durch einen Pfeil AR22 dargestellt. Durch diesen Vorgang wird, wie in 7A dargestellt, das Ende auf der -Z-Richtungsseite der rotierenden Hauptwelle 2 an der Position Pos 11 angeordnet und das Ende auf der +Z-Richtungsseite des vom Werkstückhalter 3 gehaltenen Werkstücks W wieder an der Position Pos12 angeordnet, und die rotierende Hauptwelle 2 und der Werkstückhalter 3 werden in einen Zustand gebracht, in dem sie voneinander getrennt sind. Die Steuerung 10 bewirkt durch die Steuerung des Axialrichtungsantriebs 4 und des Getriebeantriebs 64 und die abwechselnd wiederholte Bewegung der rotierenden Hauptwelle 2 in -Z-Richtung und die Bewegung des Werkstückhalters 3 in +Z-Richtung und die Bewegung der rotierenden Hauptwelle 2 in +Z-Richtung und die Bewegung des Werkstückhalters 3 in -Z-Richtung, dass die rotierende Hauptwelle 2 und der Werkstückhalter 3 entlang der Z-Achsenrichtung schwingen.
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Darüber hinaus steuert die Steuerung 10 den Axialrichtungsantrieb 4 und den Getriebeantrieb 64 so, dass eine Schwingungswellenform des Endes auf der -Z-Richtungsseite der rotierenden Hauptwelle 2 und eine Schwingungswellenform des Endes auf der +Z-Richtungsseite des Werkstücks W zu Sinuswellenformen mit Amplituden L1 bzw. L21 werden, wie beispielsweise in 8A dargestellt. In dieser Konfiguration steuert die Steuerung 10 den Getriebeantrieb 64 der Halter-Antriebseinheit 6 so, dass der Werkstückhalter 3 mit einer Schwingungswellenform schwingt, die eine Phasendifferenz von π Radiant zur Schwingungswellenform der rotierenden Hauptwelle 2 aufweist. Darüber hinaus steuert die Steuerung 10 den Axialrichtungsantrieb 4 und den Getriebeantrieb 64 so, dass beispielsweise die Bewegungsgeschwindigkeit der rotierenden Hauptwelle 2 in Richtung der Z-Achse 25 m/min und die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks W 25 m/min beträgt und die Relativgeschwindigkeit des Werkstücks W in Bezug auf die rotierende Hauptwelle 2 somit 50 m/min beträgt.
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Ferner steuert die Steuerung 10 den Getriebeantrieb 64 der Halter-Antriebseinheit 6, um den Werkstückhalter 3 in Schwingung zu versetzen, und zwar so, dass die Schwingungsamplitude umso kleiner wird, je größer das Gewicht des Werkstücks W ist. Die Steuerung 10 steuert den Getriebeantrieb 64, um bei einem höheren Gewicht des Werkstücks W die Amplitude der Schwingungswellenform des Endes auf der Seite des Werkstücks W in +Z-Richtung von der Amplitude L21 auf eine Amplitude L22 zu ändern, die kleiner ist als die Amplitude L21 in Verbindung mit dem höheren Gewicht, wie beispielsweise in 8B dargestellt. In diesem Fall steuert die Steuerung 10 den Axialrichtungsantrieb 4 und den Getriebeantrieb 64 so an, dass die Schwingungsperiode der rotierenden Hauptwelle 2 und die Schwingungsperiode des Werkstücks W einander gleich werden und z.B. die Bewegungsgeschwindigkeit der rotierenden Hauptwelle 2 in Richtung der Z-Achse 25 m/min und die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks W 12,5 m/min wird und als Ergebnis die Relativgeschwindigkeit des Werkstücks W in Bezug auf die rotierende Hauptwelle 2 zu 37,5 m/min wird.
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Merkmale der Honvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden im Folgenden im Vergleich mit einer Honvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel beschrieben. Die Honvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel beinhaltet eine Halter-Antriebseinheit 9006 zum Antrieb eines Werkstückhalters 3 in der Z-Achsenrichtung durch einen Linearmotor 9064, wie in 9 dargestellt. Es ist zu beachten, dass in 9 die gleichen Bestandteile wie in der Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in 2 und 4. Die Halter-Antriebseinheit 9006 beinhaltet einen Halter-Support 9061 zur Abstützung des Werkstückhalters 3, eine Schiene 9661, die eine große Länge aufweist und in einer Stellung angeordnet ist, in der die Längsrichtung der Schiene 9661 entlang der Z-Achsenrichtung verläuft, sowie Gleitkörper 9662, an denen der Halter-Support 9061 befestigt ist und die in der Z-Achsenrichtung frei beweglich sind, während sie an der Schiene 9661 aufgehängt sind. In dieser Konfiguration beinhaltet der Halter-Support 9061 einen Hauptteil 9611 und ein Stützteil 612, das an der in +Z-Richtung weisenden Seite des Hauptteils 9611 befestigt ist. Darüber hinaus beinhaltet der Linearmotor 9064 einen Stator 9641, der eine große Länge aufweist und entlang der Schiene 9661 angeordnet ist, und einen Läufer 9642, der sich durch eine Antriebskraft in Richtung der Z-Achse in einer Zentrumsachse J94 bewegt, die sich entlang der Längsrichtung des Stators 9641 erstreckt.
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In der Halter-Antriebseinheit 9006 gemäß dem Vergleichsbeispiel wird, wenn der Werkstückhalter 3 veranlasst wird, sich in der +Z-Richtung zu bewegen, z.B. beim Honen eines Werkstücks W, eine Antriebskraft auf einen Teil des Antriebs 9642 ausgeübt, der dem Stator 9641 in einer durch einen Pfeil AR91 dargestellten Richtung entspricht. Wenn ein Honwerkzeug 1 in die -Z-Richtung bewegt wird, während das Honwerkzeug 1 in ein bearbeitetes Loch Wh eingesetzt wird, wird außerdem in Verbindung mit Schleifsteinen 12 des Honwerkzeugs 1, die in der -Z-Richtung an einer Innenwand des zu bearbeitenden Lochs Wh des Werkstücks W gleiten, das vom Werkstückhalter 3 gehalten wird, eine Widerstandskraft, die durch Reibung zwischen den Schleifsteinen 12 und der Innenwand des zu bearbeitenden Lochs Wh verursacht wird, auf das Werkstück W in einer Richtung ausgeübt, die durch einen Pfeil AR92 entlang einer Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh dargestellt ist. Wie oben beschrieben, sind bei der Honvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel eine Position am Bewegungsmittel 9642, an der eine Antriebskraft ausgeübt wird, und eine Position, an der eine auf das Werkstück W ausgeübte Widerstandskraft ausgeübt wird, in einer Richtung orthogonal zur Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh gegeneinander verschoben. Somit wird auf den Halter-Support 9061 eine Kraft in einer Richtung ausgeübt, die eine elastische Verformung des Halter-Supports 9061 bewirkt, wie durch einen Pfeil AR93 aufgrund der mit dem Eigengewicht des Werkstückhalters 3 verbundenen Trägheitskraft und einer auf das Werkstück W ausgeübten Widerstandskraft dargestellt. Durch die elastische Verformung des Halter-Supports 9061 wird die Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh des Werkstücks W, das der vom Halter-Support 9061 gehaltene Werkstückhalter 3 hält, in Bezug auf die Z-Achsenrichtung geneigt, wodurch die Gefahr besteht, dass sich die Bearbeitungsgenauigkeit des zu bearbeitenden Lochs Wh verschlechtert.
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Im Gegensatz dazu befindet sich bei der Honvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Bereich der Halter-Antriebseinheit 6, in dem die Zahnstange 62 und das Ritzel 63 ineinander greifen, in der Nähe der Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh des vom Werkstückhalter 3 gehaltenen Werkstücks W, wie in 3 und 4 dargestellt. Somit ist die Halter-Antriebseinheit 6 in der Lage, eine Antriebskraft auf die Zentrumsachse J2 des Werkstückhalters 3 auszuüben, d.h. auf einen Teil des Werkstückhalters 3, der einem Punkt auf einer Verlängerungslinie der Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2 entspricht, in einer Richtung entlang der zentralen Achsen J1 und J2. Mit anderen Worten ist es beim Honen möglich, eine auf den Werkstückhalter 3 ausgeübte Antriebskraft, eine durch das Eigengewicht des Werkstückhalters 3 verursachte Trägheitskraft und eine auf das Werkstück W ausgeübte Widerstandskraft im Wesentlichen auf die Zentralachsen J1 und J2 wirken zu lassen. Da aufgrund dieser Ausgestaltung die Kraft in einer Richtung, die eine elastische Verformung des Halter-Supports 61 der Halter-Antriebseinheit 6 bewirkt, reduziert wird, können eine Schrägstellung der Zentrumsachse J2 des vom Werkstückhalter 3 gehaltenen Werkstücks W gegenüber der Z-Achse verhindert und die Bearbeitungsgenauigkeit des zu bearbeitenden Lochs Wh entsprechend erhöht werden.
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Wie oben beschrieben, bewirkt der Axialrichtungsantrieb 4 eine Bewegung der rotierenden Hauptwelle 2, an der das Honwerkzeug 1 befestigt ist, in Richtung der Z-Achse. Darüber hinaus bewirkt die Halter-Antriebseinheit 6 durch Ausüben einer Antriebskraft auf einen Bereich des Werkstückhalters 3, der einem Punkt auf einer Verlängerungslinie der Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2 in Z-Achsenrichtung entspricht, dass sich der Werkstückhalter 3 in Z-Achsenrichtung bewegt. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, beim Honen des Werkstücks W unter Erhöhung der Relativgeschwindigkeit des Honwerkzeugs 1 gegenüber dem Werkstück W zu bewirken, dass eine Position, an der die Halter-Antriebseinheit 6 eine Antriebskraft auf den Werkstückhalter W ausübt, und eine Position, an der eine durch Reibungswiderstand hervorgerufene Widerstandskraft zwischen dem vom Werkstückhalter 3 gehaltenen zu bearbeitenden Loch Wh des Werkstücks W und den Schleifsteinen 12 des Honwerkzeugs 1 ausgeübt wird, in Z-Achsen-Richtung der rotierenden Hauptwelle 2 im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Da somit verhindert wird, dass eine Kraft in eine Richtung ausgeübt wird, in der der Werkstückhalter 3 geneigt wird, kann verhindert werden, dass die Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Loches Wh des Werkstückes W in Bezug auf die Z-Achsenrichtung geneigt ist und die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstückes W kann verbessert werden.
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Darüber hinaus steuert die Steuerung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Halter-Antriebseinheit 6 so an, dass der Werkstückhalter 3 in einer Schwingungswellenform mit einer Phasendifferenz von π Radiant zu einer Schwingungswellenform der rotierenden Hauptwelle 2 schwingt. Da aufgrund dieser Konfiguration die Relativgeschwindigkeit des Honwerkzeugs 1 gegenüber dem Werkstück W beim Honen des Werkstücks W maximiert werden kann, kann die Bearbeitungseffizienz entsprechend gesteigert werden.
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Wenn eine Halter-Antriebseinheit unter Verwendung eines Linearmotors oder eine Vorschubspindel und einer Mutter realisiert werden soll, muss, da ein Stator des Linearmotors oder der Vorschubspindel eine große Länge aufweist, ein ausreichend großer Raum vorgesehen werden, damit die gesamte Halter-Antriebseinheit auf der -Z-Richtungsseite eines Werkstückhalters 3 angeordnet werden kann. Insbesondere bei der Verwendung eines Linearmotors wird der Stator dann entsprechend größer dimensioniert, wenn ein Läufer mit hoher Geschwindigkeit angetrieben werden soll. Demgegenüber beinhaltet die Halter-Antriebseinheit 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die bereits erwähnte Zahnstange 62 und das mit der Zahnstange 62 an einer Position auf der Verlängerungslinie der Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2 kämmende Ritzel 63. Da aufgrund dieser Anordnung die Halter-Antriebseinheit 6 durch Komponenten, wie die Zahnstange 62 und das Ritzel 63, konstruiert ist, die im Vergleich zum Stator eines Linearmotors oder einer Vorschubspindel klein sind, kann die gesamte Halter-Antriebseinheit 6 entsprechend miniaturisiert werden.
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Ferner stützt der Werkstückhalter 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Werkstück W in mindestens einer der Richtungen X-Achse und/oder Y-Achse derart beweglich ab, dass die Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh des Werkstücks W mit der Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2 zusammenfällt. Da aufgrund dieser Anordnung verhindert werden kann, dass bei einer in Schwingung versetzten Werkstückhalterung 3 eine durch die Verschiebung der Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh des Werkstücks W und der Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2 hervorgerufene Belastung auf das Werkstück W einwirkt, kann das Auftreten einer Kraft in einer Richtung, die eine Neigung des gesamten Werkstückhalters 3 bewirkt, verhindert werden.
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Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde oben beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Konfiguration der vorgenannten Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Steuerung 10 eine Steuerung sein, die den Getriebeantrieb 64 der Halter-Antriebseinheit 6 so steuert, dass der Werkstückhalter 3 in einer Schwingungswellenform mit einer Phasendifferenz von weniger als π Radiant zu einer Schwingungswellenform der rotierenden Hauptwelle 2 schwingt.
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In der Ausführungsform kann die Halter-Antriebseinheit eine Halter-Antriebseinheit sein, die einen Schwenkmechanismus (nicht dargestellt) aufweist, um den gesamten Werkstückhalter 3 auf der +Z-Richtungsseite des Stützteils 612 des Halter-Supports 61 in einer Richtung orthogonal zur Z-Achsenrichtung, d.h. einer Richtung entlang der XY-Ebene, frei schwenkbar zu stützen, und einen Schwenkverringerungsmechanismus, um das Schwingen des Werkstückhalters 3 zu verringern. In dieser Konfiguration kann der Schwingungsreduzierungsmechanismus ein Mechanismus sein, der einen Schieber (nicht dargestellt), der beispielsweise mit einer Seite des Werkstückhalters 3 in Kontakt kommt und in einer Richtung orthogonal zur Z-Achse frei beweglich ist, einen Schieberhalter (nicht dargestellt), um den Schieber frei beweglich zu halten, und eine Vorspannvorrichtung (nicht dargestellt) beinhaltet, um den Schieber, den der Schieberhalter hält, in eine Richtung vorzuspannen, in der der Schieber nahe an den Werkstückhalter 3 kommt.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, das Werkstück W so einzustellen, dass die Zentrumsachse J2 des zu bearbeitenden Lochs Wh des Werkstücks W mit der Zentrumsachse J1 der rotierenden Hauptwelle 2 in der XY-Ebene orthogonal zur Z-Achsenrichtung zusammenfällt.
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In der Ausführungsform kann die Honvorrichtung eine Honvorrichtung sein, die eine Eingabevorrichtung (nicht dargestellt) enthält, über die ein Benutzer Amplitudenverhältnisinformationen eingibt, die das Amplitudenverhältnis der Amplitude einer Schwingungswellenform der Hauptwelle zur Amplitude der Schwingungswellenform des Werkstückhalters angeben. In dieser Konfiguration beinhalten Beispiele für die Eingabevorrichtung ein Touchpad und eine Tasteneingabevorrichtung. In diesem Fall muss die Steuerung 10 lediglich den Axialrichtungsantrieb 4 und die Halter-Antriebseinheit 6 so ansteuern, dass die rotierende Hauptwelle 2 und der Werkstückhalter 3 in einem Amplitudenverhältnis schwingen, das durch die über die Eingabevorrichtung eingegebene Amplitudenverhältnisinformation angegeben wird.
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Gemäß der vorliegenden Konfiguration kann dann, wenn der Benutzer über die Eingabevorrichtung eine Amplitudenverhältnisinformation in der Weise eingibt, dass die Schwingungsamplitude des Werkstückhalters 3 umso kleiner wird, je größer das Gewicht des Werkstücks W ist, während die Schwingungsamplitude der rotierenden Hauptwelle 2 konstant gehalten wird, in dem Fall, in dem das Gewicht des Werkstücks W groß ist, die Beschleunigung des Werkstückhalters 3, wenn der Werkstückhalter 3 in Schwingung versetzt wird, entsprechend dem Gewicht reduziert wird. Daher kann die Belastung der Halter-Antriebseinheit 6 beim Honen eines Werkstücks W mit einem großen Gewicht verringert werden.
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In der Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Halter-Antriebseinheit 6 an der Basis 92 befestigt ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und wie in den 10 und 11 dargestellt, kann die Honvorrichtung eine Honvorrichtung sein, die einen Maschinenkörper 2009 beinhaltet, in dem eine Halter-Antriebseinheit 6 an einer Tragesäule 2091 mit einer großen Länge befestigt ist, die in einer Stellung angeordnet ist, in der die Längsrichtung der Tragesäule 2091 entlang der vertikalen Richtung verläuft, und die so konfiguriert ist, dass sie einen Kopf 93 an einem Ende an der vertikal oberen Seite der Tragesäule 2091 trägt. Man beachte, dass in den 10 und 11 die gleichen Bestandteile wie in der Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in den 1 und 2. In dieser Konfiguration ist die Halter-Antriebseinheit 6 am anderen Ende an der vertikal unteren Seite der Tragesäule 2091 befestigt. In dieser Konfiguration ist die Halter-Antriebseinheit 6 in einer Stellung angeordnet, in der eine Zentrumsachse J3 einer Welle 642, an der ein Ritzel 63 der Halter-Antriebseinheit 6 befestigt ist, in Richtung der X-Achse verläuft.
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Da gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Kopf 93 und die Halter-Antriebseinheit 6 gemeinsam in einem Bereich der Tragesäule 2091 angeordnet werden können, kann der Maschinenkörper 2009 entsprechend miniaturisiert werden.
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Die vorstehenden Ausführungen beschreiben einige beispielhafte Ausführungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl in der vorstehenden Erörterung spezifische Ausführungsformen vorgestellt wurden, wird der Fachmann erkennen, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom allgemeinen Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Zeichnungen eher in einem illustrativen als in einem einschränkenden Sinne zu verstehen. Diese ausführliche Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und der Umfang der Erfindung wird nur durch die beigefügten Ansprüche definiert, zusammen mit dem vollen Umfang der Äquivalente, auf die diese Ansprüche Anspruch haben.
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Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der japanischen Patentanmeldung
JP 2022- 095448 , die am 14. Juni 2022 eingereicht wurde. Deren gesamte Offenbarung ist durch Bezugnahme hierin enthalten.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung eignet sich für eine Honvorrichtung, die ein Zahnrad, eine Injektorkomponente oder ähnliches für ein Getriebe bearbeitet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Honwerkzeug
- 2
- rotierende Hauptwelle
- 2a
- Unterende
- 2b
- Keilwellenbereich
- 3
- Werkstückhalter
- 4
- Axialrichtungsantrieb
- 5
- Rotationsantrieb
- 6
- Halter-Antriebseinheit
- 8
- Spreizantrieb
- 9,2009
- Maschinenkörper
- 10
- Steuerung
- 11
- Werkzeug-Hauptkörper
- 12
- Schleifstein
- 31
- Basisbereich
- 32
- Anpresselement
- 32a
- Fensterbereich
- 33,2091
- Tragesäule
- 34
- Halter-Hauptkörper
- 41
- Vorschubspindelmechanismus
- 41a
- Vorschubspindelmutter
- 41b, 85b
- Vorschubspindel
- 42
- Gleithauptkörper
- 43
- Führungsschiene
- 45, 86c
- Kupplung
- 44,51,81,641
- Motor
- 44a, 51a
- Motorwelle
- 52, 54
- Riemenscheibe
- 53
- Riemen
- 55
- Keilwellenlager
- 61
- Halter-Support
- 62
- Zahnstange
- 62a
- Zahn
- 63
- Ritzel
- 64
- Getriebeantrieb
- 65
- Schiene
- 69
- Antriebshauptkörper
- 82
- Getriebemechanismus
- 82a
- Getriebewelle
- 82b
- Getriebe
- 85
- Stangenantriebsmechanismus
- 85a
- angetriebener Körper
- 86a
- Keilwelle
- 86b
- Verbindungselement
- 87
- Spreizstange
- 91
- Tragesäule
- 92
- Basis
- 93
- Kopf
- 341
- Haltezylinder
- 341a, 342a, 342b, 343c
- Durchgangsloch
- 341b
- Schraubenloch
- 342
- Haltering
- 343
- Basisteil
- 343a
- Hauptkörperbereich
- 343b
- Tragsäulenbereich
- 345
- Werkstück-Drehbegrenzer
- 345a
- Vorstehender Linienbereich
- 346
- Stellschraube
- 347
- Begrenzer für die Axialbewegung des Werkstücks
- 347a
- Rippe
- 611
- Hauptstück
- 611a
- Langloch
- 612
- Stützteil
- 631
- Rad
- 632
- Rolle
- 642
- Welle
- 643
- Untersetzungsgetriebe
- 3441, 3442
- Stift
- J1, J2, J3
- Zentrumsachse
- W
- Werkstück
- Wh
- zu bearbeitendes Loch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2374574 A1 [0003]
- JP 2022095448 [0045]
