DE19959393B4

DE19959393B4 - Verfahren zum Positionieren eines Werkstückes und Vorrichtung zur Bearbeitungeiner Ausnehmung

Info

Publication number: DE19959393B4
Application number: DE19959393.0A
Authority: DE
Inventors: Yasutami Matsumoto; Tohru Sakaguchi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: JP4186286B2; JP2000180154A; DE19959393A1; US6277004B1; US20020031980A1; US6361401B1

Abstract

Verfahren zum Positionieren eines Werkstückes (2) bezüglich einer Achse (0, P) des Werkstückes (2) in einer vorbestimmen Drehwinkelstellung, wobei das Werkstück (2) in einem bezüglich der Achse (0, P, P1) drehbaren Spannabschnitt (18) aufgenommen wird, und das Positionieren in folgenden Schritten erfolgt: – Positionieren eines Kontaktsensors (21) in einer Positionierausnehmung (30, 4) des Werkstückes (2); – Erfassen einer anfänglichen Drehwinkelstellung (L1) des Werkstückes (2), wenn der Kontaktsensor (21) in der Positionierausnehmung (30, 4) des Werkstückes (2) ist; – Drehen des Werkstückes (2) in eine erste Richtung, bis der Kontaktsensor (21) eine erste Kontaktstellung (FCP) in der Positionierausnehmung (30, 4) erreicht, und – Erfassen einer ersten Drehwinkelstellung (L2) des Werkstückes (2); – Rückdrehen des Werkstückes (2) entgegen der ersten Richtung, bis der Kontaktsensor (21) eine zweite Kontaktstellung (SCP) in der Positionierausnehmung (30, 4) erreicht, und – Erfassen einer zweiten Drehwinkelstellung (L3) des Werkstückes (2), – Berechnen einer erfassten Winkelstellung (L4), basierend auf den ersten und zweiten Winkelstellungen (L2, L3); – Berechnen eines Drehwinkels (Θ) entsprechend einer Differenz zwischen der anfänglichen Drehwinkelstellung (L1) und der erfassten Winkelstellung (L4); – Zurückziehen des Kontaktsensors (21) aus der Positionierausnehmung (30, 4) des Werkstückes (2); und – Drehen des Werkstückes (2) um die Achse (0, P, P1) in Übereinstimmung mit dem auf diese Weise berechneten Drehwinkel (Θ).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Werkstückes bezüglich einer Achse des Werkstückes in einer vorbestimmen Drehwinkelstellung und eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Ausnehmung zur Herstellung eines Werkstückes mit Ausnehmungen.
Eine Lastnockenvorrichtung eines stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes, das als Getriebe für ein Fahrzeug verwendet wird, umfaßt beispielsweise eine Nockenscheibe und einen Rollkörper. Die Nockenscheibe ist scheibenförmig und symmetrisch bezüglich der Achse der Nockenscheibe ausgebildet. Außerdem umfaßt die Nockenscheibe eine Endfläche, die symmetrisch bezüglich der oben erwähnten Achse ausgebildet ist und sich flach entlang einer Richtung erstreckt, in der sie in rechten Winkeln die oben erwähnte Achse trifft, sowie eine Mehrzahl von Nockenflächen, von denen eine jede eine konkave Form aufweist, die sich von der Endfläche erstreckt und an Positionen ausgebildet ist, die entlang der Umfangsrichtung der Nockenscheibe äquidistant beabstandet sind.
Eine jede Nockenfläche umfaßt ein Paar von geneigten Flächen, die jeweils bezüglich der Endfläche der Nockenscheibe geneigt sind und einander gegenüberliegen, sowie eine Bogenfläche, die das Paar von geneigten Flächen miteinander verbindet.
Um ein Werkstück, wie die oben erwähnte Nockenscheibe, die eine symmetrisch zur Werkstückachse ausgebildete Endfläche und eine Mehrzahl von jeweils von der Endfläche des Werkstückes konkav ausgebildete Nockenflächen aufweist, die entlang der Umfangsrichtung des Werkstückes äquidistant angeordnet sind, zu fertigen, wird herkömmlicher Weise ein Bearbeitungsverfahren verwendet, das die beiden folgenden Schritte umfaßt: einer ist ein grober Bearbeitungsschritt, bei dem ein zylinderförmiger Rohling geschmiedet oder geschnitten wird, um dadurch ein Zwischenprodukt zu fertigen, dessen Form der oben erwähnten Nockenscheibe nahe kommt; der andere ist ein Endbearbeitungsschritt, bei dem ein spanabhebender Vorgang oder ein Schleifvorgang oder ein ähnlicher Feinbearbeitungsvorgang an dem so hergestellten Rohling ausgeführt wird, um damit eine Nockenscheibe in ihrer endgültigen Form zu erhalten.
Das Zwischenprodukt 62 (das im folgenden als Werkstück bezeichnet wird), das durch den Grobbearbeitungsschritt erhalten wird, wie in der 13 und in anderen Figuren gezeigt ist, ist scheibenförmig und symmetrisch bezüglich seiner Achse P2 ausgebildet. Das Werkstück 62 umfaßt eine Endfläche 63, die symmetrisch bezüglich der Achse P2 ausgebildet ist und sich flach entlang einer Richtung erstreckt, die in rechten Winkeln die Achse P2 schneidet, und eine Mehrzahl von Ausnehmungen 64, die jeweils konkav ausgebildet sind und äquidistant entlang der Umfangsrichtung des Werkstückes 62 angeordnet sind. Diese Ausnehmungen 64 entsprechen im übrigen den oben erwähnten Nockenflächen.
Wenn beim Werkstück 62, das durch den Grobbearbeitungsschritt erhalten wurde, ein Schleifvorgang oder ein ähnlicher Endbearbeitungsvorgang ausgeführt wird, ist es notwendig, ein Werkzeug, wie beispielsweise einen Schleifstein oder ähnliches, an einer Position zu positionieren, die der oben erwähnten Ausnehmung 64 entspricht. Aus diesem Grund muß eine korrekte Lagebeziehung zwischen den Ausnehmungen 64 und dem Werkzeug unter Verwendung von Mitteln beibehalten werden, welche die Lage der Ausnehmungen 64 um die Achse P2 in einer gegebenen Position positionieren oder festlegen können.
Herkömmlicherweise positioniert ein Bediener das Werkzeug, beispielsweise einen Schleifstein oder ähnliches, von Hand derart, daß es den Boden der gerade benötigten Ausnehmung 64 berührt, wenn ein Schleifvorgang oder ein ähnlicher Endbearbeitungsvorgang beim oben erwähnten Werkstück 62 ausgeführt wird, um eine korrekte Lagebeziehung zwischen den Ausnehmungen 64 und dem Werkzeug zu erhalten. Der Vorgang, die Ausnehmung 64 und das Werkzeug auf diese Weise zu positionieren, erfordert nicht nur vom Bediener Geschicklichkeit, sondern kann auch die Positioniergenauigkeit des Werkzeuges 62 um die Achse P2 verringern. Des weiteren weist dieser Positioniervorgang eine geringe Arbeitsleistung auf und kann daher die Herstellkosten des Werkstückes 62 erhöhen.
Als Mittel zur Positionierung der Lage einer jeden Ausnehmung 64 um die Achse P2 in einer vorgegebenen Lage kann die Verwendung eines Positionierungsspannfutters erwartet werden. Ein Positionierungsspannfutter dieser Art umfaßt einen Vorsprung, der in passenden Eingriff mit einer der Aussparungen (Ausnehmungen) 64 gebracht werden kann. Wenn also ein derartiges Positionierspannfutter verwendet wird, wird dessen Vorsprung in passenden Eingriff mit einer vorbestimmten Aussparung 64 gebracht, um dadurch das Werkstück 62 zu positionieren. Bei einem Verfahren zur Phaseneinstellung, das diese Art eines Positionierspannfutters verwendet, wurde jedoch herausgefunden, daß die Positioniergenauigkeit des Werkstückes 62 um die Achse P2 sinken kann; beispielsweise kann sich die Positioniergenauigkeit des Werkstückes 62 um die Achse P2 einfach ändern.
Die Druckschrift DE 36 11 266 C2 offenbart ein Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks bezüglich einer Drehachse, wobei sowohl das Werkstück als auch der Kontaktsensor während der Messung bewegt werden. Die entsprechende Kontaktsensorbewegung um eine Messstelle bewirkt, dass die Genauigkeit der Messung in besonderem Maße durch die Positioniergenauigkeit (Elastizität und Spiel) der Bewegungsvorrichtung für den Kontaktsensor beeinflusst wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Positionieren eines Werkstückes bezüglich einer Achse des Werkstückes in einer vorbestimmen Drehwinkelstellung und eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Ausnehmung zur Herstellung eines Werkstückes mit Ausnehmungen zu schaffen, wobei eine einfache und kostengünstige Positionierung des Werkstücks und eine einfache und kostengünstige Bearbeitung des Werkstücks erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Positionieren eines Werkstückes bezüglich einer Achse des Werkstückes in einer vorbestimmen Drehwinkelstellung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Eine bevorzugte Weiterbildung ist in den Unteranspruch dargelegt. Weiterhin wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Ausnehmung zur Herstellung eines Werkstückes mit Ausnehmungen mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 3. Eine bevorzugte Weiterbildung ist in den Unteranspruch dargelegt.
Aufgrund der Tatsache, daß basierend auf der erfaßten Position der Ausnehmung der oben erwähnte Drehwinkel erhalten wird und basierend auf diesem Drehwinkel das Werkstück um dessen Achse gedreht und dadurch positioniert wird, kann der Vorgang zur Positionierung des Werkstückes automatisiert werden. Dies macht es möglich, einen Anstieg bei den Herstellungskosten des Werkstückes und ähnlichem zu begrenzen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Seitenansicht des Aufbaus einer Werkzeugmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine Aufsicht auf den Aufbau der Werkzeugmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine Perspektivansicht eines Werkstückes, das durch die Werkzeugmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bearbeitet werden soll;
4(A)–4(I) eine erläuternde Ansicht eines Verfahrens, bei das Werkstück durch die Werkzeugmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel positioniert wird;
5 ein Blockdiagramm des Aufbaus der Werkzeugmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 eine Seitenansicht des Aufbaus einer Werkzeugmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
7 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes der Werkzeugmaschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei ein Verfahren dargestellt ist, bei dem das Werkstück durch die Werkzeugmaschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel positioniert wird;
8(A)–8(C) eine erläuternde Ansicht eines Verfahrens, bei dem die Existenz einer Positionieröffnung durch ein Annäherungselement erfaßt wird, das bei der Werkzeugmaschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist;
9 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Nockenscheibe, die durch eine Werkzeugmaschine hergestellt werden soll;
10 eine erläuternde Ansicht eines typischen Verfahrens zum Auffinden der Position des Grundes der Aussparung unter Verwendung eines Kontaktelements bei der Werkzeugmaschine;
11 eine erläuternde Ansicht der Bewegungskurve eines Schleifsteins bei der Werkzeugmaschine, wie sie erhalten wird, wenn der Schleifstein eine Nockenoberfläche bildet;
12 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines Werkstückes, das durch eine Werkzeugmaschine bearbeitet werden soll;
13 eine perspektivische Ansicht eines Werkstückes;
14 eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des in der 13 dargestellten Werkstückes; und
15 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des in der 13 dargestellten Werkstückes.
Im folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Phaseneinstellung unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 und die 11 und 12 beschrieben.
Eine Werkzeugmaschine 1, die in der 1 und in anderen Abbildungen dargestellt ist, ist ein Gerät, welches einen Schleifvorgang oder einen ähnlichen Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück 2 ausführt, das derart ausgebildet ist, daß es bezüglich einer Achse P desselben, die in 3 oder in anderen Abbildungen dargestellt ist, symmetrisch ist, um dadurch ein Produkt wie beispielsweise eine Nockenscheibe oder ähnliches zur Verwendung bei einem stufenlos verstellbaren Toroid-Getriebe herzustellen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als Werkstück 2 ein Zwischenprodukt dargestellt, das durch einen Zwischenschritt bei einem Herstellverfahren zur Herstellung einer Nockenscheibe zur Verwendung bei einer Lastnockeneinrichtung erhalten wird, wie sie bei einem stufenlos verstellbaren Toroid-Getriebe verwendet wird.
Um eine Nockenscheibe zur Verwendung bei einer Lastnockeneinrichtung herzustellen, wie sie bei einem stufenlos verstellbaren Toroid-Getriebe verwendet wird, wird beispielsweise ein Herstellverfahren verwendet, das zwei Arbeitsschritte umfaßt: einer von ihnen ist ein Grobbearbeitungsschritt, bei dem ein zylindrisches Rohstück geschmiedet oder geschnitten wird, um dadurch ein Zwischenprodukt herzustellen, dessen Form der Nockenscheibe als endgültiges Produkt nahekommt; der andere ist ein Endbearbeitungsschritt, bei dem das Zwischenprodukt spanabhebend bearbeitet oder geschliffen wird, um dadurch ein Produkt bereitzustellen, das seine endgültige Form aufweist, d. h. eine Nockenscheibe.
Die oben erwähnte Nockenscheibe weist eine Form auf, die symmetrisch zu deren Achse ausgebildet ist. Aus diesem Grund ist das Zwischenprodukt (welches im folgenden als Werkstück bezeichnet wird), das bei dem Zwischenschritt beim Herstellverfahren zur Herstellung des endgültigen Produkts oder der Nockenscheibe, wie in der 3 und in anderen Figuren gezeigt ist, erhalten wird, so ausgebildet, daß es symmetrisch bezüglich der Achse P des Werkstückes 2 ist.
Das Werkstück 2 ist scheibenförmig und symmetrisch bezüglich der Achse P ausgebildet. Insbesondere umfaßt das Werkstück 2 einen vorspringenden Abschnitt 5, der entlang der Achse P vorspringt, einen Randabschnitt, der sich vom vorspringenden Abschnitt 5 derart erstreckt, daß er in seiner Dicke allmählich in Richtung der äußeren Umfangsrichtung des Werkstückes 2 abnimmt, eine Endfläche 3, die auf der Rückseite des vorspringenden Abschnittes 5 angeordnet ist und eine Mehrzahl von Ausnehmungen 4 aufweist, die jeweils in der Endfläche 3 ausgebildet sind und in regelmäßigen Abständen entlang der Umfangsrichtung der Endfläche 3 angeordnet sind, wobei die Ausnehmungen 4 den in einer Nockenscheibe 102 ausgebildeten Nockenflächen 104 entsprechen (in der 12 und in anderen Figuren gezeigt).
Die Endfläche 3 ist fächerförmig ausgebildet und symmetrisch bezüglich der Achse P, wobei die Achse P die Mitte derselben bildet. Die Endfläche 3 ist außerdem derart ausgebildet, daß sie sich flach entlang einer Richtung erstreckt, die in rechten Winkeln auf die Achse P trifft. Die Mehrzahl von Ausnehmungen 4 ist jeweils an Positionen angeordnet, die um die Achse P in regelmäßigen Intervallen entlang der Umfangsrichtung der Endfläche 3 angeordnet sind. Insbesondere sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Ausnehmungen 4 um die Achse P in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung der Endfläche 3 ausgebildet.
Jede der vier Ausnehmungen 4 umfaßt ein Paar von geneigten Flächen 7 und 8, die bezüglich der Endfläche 3 geneigt ausgebildet und einander gegenüberliegend angeordnet sind, sowie eine bogenförmige Bogenfläche 9, die das Paar von geneigten Flächen 7 und 8 miteinander verbindet.
Die geneigten Flächen 7 und 8 und die Bogenfläche 9 des Werkstückes 2, wie sie in 12 und in anderen Abbildungen gezeigt sind, sind jeweils entlang der geneigten Flächen 107 und 108 und einer Bogenfläche 109 ausgebildet, die zusammenwirken und die Nockenfläche 104 einer Nockenscheibe 102 als Produkt in der endgültigen Form bilden. Übrigens ist die Bogenfläche 109 der Nockenfläche 104 der Nockenscheibe 102 derart ausgebildet, daß sie einen Krümmungsradius aufweist, der dem Radius eines Rollkörpers entspricht, wie er bei der Lastnockeneinrichtung eines stufenlos verstellbaren Toroid-Getriebes verwendet wird.
Das Werkstück 2, wie es in der 12 und in anderen Abbildungen gezeigt ist, weist in jeder Ausnehmung 4 eine Bearbeitungszugabe 2a auf, die abgetragen werden kann, wenn ein Schleifvorgang oder ein ähnlicher Arbeitsvorgang beim Werkstück 2 ausgeführt wird. Bei der Ausnehmung 4 bildet die Fläche der Bearbeitungszugabe 2a die oben erwähnten geneigten Flächen 7, 8 und die Bogenfläche 9. Wenn beim Schleifvorgang oder ähnlichem die Bearbeitungszugabe 2a abgetragen wird, dann wird die Nockenfläche 104, d. h. jeweils die geneigten Flächen 107, 108 und die Bogenfläche 109 freigelegt.
Beim Endbearbeitungsschritt, wenn der Schleifvorgang beim Werkstück 2 ausgeführt wird, ist es notwendig, daß ein Werkzeug, wie beispielsweise ein Schleifstein oder ähnliches, in einer gegebenen Position bezüglich der Ausnehmung positioniert wird, bevor die Nockenfläche 104 durch das Werkzeug bearbeitet oder geschliffen wird. Aus diesem Grund ist es notwendig, daß die Position der Ausnehmung 4 um die Achse P erfaßt wird und die Ausnehmung 4 in einer gegebenen Position um die Achse P positioniert wird, um auf diese Weise die Phase des Werkstückes 2 mit dem Schleifwerkzeug in Übereinstimmung zu bringen.
Nun umfaßt die oben erwähnte Werkzeugmaschine 1 zur Bearbeitung des Werkstückes 2, wie in den 1 und 2 dargestellt ist, einen Werkzeughauptkörper (Maschinenbett) 10, einen Drehtisch 11, eine Bearbeitungseinheit 12, die als Schleifspindelvorrichtung dient, eine Betätigungsvorrichtung 14, die als Steuermittel dient, und ähnliches.
Der Werkzeughauptkörper 10 umfaßt einen Tischabschnitt 15 mit einer flachen Oberfläche 15a, die im wesentlichen eben ausgebildet ist. Der Drehtisch 11 ist auf der flachen Oberfläche 15a des Tischabschnittes 15 angeordnet und umfaßt einen Schwenktisch 17 einer Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt), einem Spannabschnitt 18 und einen am Spannabschnitt 18 angeordneten Innenspannfutter 18a.
Der Schwenktisch 17 hält den Spannabschnitt 18 so, daß der Spannabschnitt 18 um eine Achse P1 entlang der ebenen Fläche 15a gedreht werden kann. Das Innenspannfutter 18a des Spannabschnittes 18 ist so aufgebaut, daß es in eine Durchgangsöffnung eingesetzt werden kann, die entlang der Achse P des Werkstückes 2 ausgebildet ist, um auf diese Weise die Innendurchmesserfläche des Werkstückes 2 von innen zu befestigen. Der Spannabschnitt 18 und das Innenspannfutter 18a sind jeweils so festgelegt, daß sie koaxial zum Schwenktisch 17 verlaufen. Wenn übrigens das Werkstück 2 durch das Innenspannfutter 18a gehalten wird, dann berührt die Endfläche an der Seite des kleinen Durchmessers des Werkstückes 2 die Endfläche des Spannabschnittes 18 und die Achse P des Werkstückes 2 und die oben erwähnte Achse P1 sind jeweils auf derselben Linie angeordnet.
Außerdem ist der Schwenktisch 17 mit der Betätigungsvorrichtung 14 verbunden und so aufgebaut, daß er in Übereinstimmung mit einem von der Betätigungsvorrichtung 14 ausgegebenen Befehl das Werkstück 2 über den Spannabschnitt 18 drehen kann.
Der Schwenktisch 17 umfaßt einen Schwenktischsensor 17a, der in 5 dargestellt ist, wie beispielsweise einen bekannten Encoder oder ähnliches. Der Schwenktischsensor 17a ist mit der Betätigungsvorrichtung 14 verbunden. Der Schwenktischsensor 17a ist so aufgebaut, daß er der Reihe nach an die Betätigungsvorrichtung 14 Drehstellungssignale ausgeben kann, die jeweils den Drehstellungen des Werkstückes 2 als dessen Lageinformation um die Achse P entsprechen. Wenn eine Richtung, die sich in eine vorgegebene Richtung von der Mitte (Achse P) erstreckt, als Referenzrichtung angenommen wird, dann wird ein Winkel, der bezüglich der so angenommenen Referenzrichtung um die Mitte (Achse P) gebildet wird, als „Drehstellung” bezeichnet. Auf diese Weise wird im folgenden der Begriff „Drehstellung” verwendet. Übrigens wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Richtung als Referenzrichtung verwendet, die sich von der Mitte (Achse P) nach oben erstreckt.
Die Bearbeitungseinheit 12 umfaßt einen Einheitshauptkörper (Spindelkörper) 19, einen Bearbeitungsabschnitt 20 und einen Kontaktsensor 21. Der Einheitshauptkörper 19 ist so ausgebildet, daß er sich entlang einer Richtung, die in rechten Winkeln auf die Achse P trifft, von oben nach unten erstreckt. Außerdem wird der Einheitshauptkörper 19 durch eine Antriebsvorrichtung 22 für die X-Achse, eine Antriebsvorrichtung 23 für die Y-Achse und eine Antriebsvorrichtung 24 für die Z-Achse jeweils so gehalten, wie in der 5 gezeigt ist, daß er frei entlang der Pfeilmarkierungen X, Y und Z bewegt werden kann, wie sie jeweils in den 1 und 2 gezeigt sind.
Übrigens erstreckt sich die Pfeilmarkierung X, die in den 1 und 2 gezeigt ist, entlang der ebenen Fläche 15a (d. h., erstreckt sich parallel zur Achse P1) und außerdem entlang einer Richtung, in der die Einheit 12 auf das vom Spannabschnitt gehaltene Werkstück 2 zu und von diesem weg bewegt wird. Außerdem erstreckt sich die Pfeilmarkierung Z, die in der 1 gezeigt ist, entlang einer senkrechten Richtung, die in rechten Winkeln auf die Pfeilmarkierung X trifft und sich außerdem in eine Richtung erstreckt, entlang der die Einheit 12 auf die ebene Fläche 15a zu bewegt oder von dieser weg bewegt wird. Des weiteren trifft die Pfeilmarkierung Y, die in der 2 dargestellt ist, in rechten Winkeln auf sowohl die Pfeilmarkierung X als auch die Pfeilmarkierung Z.
Die Antriebsvorrichtung 22 für die X-Achse, die Antriebsvorrichtung 23 für die Y-Achse und die Antriebsvorrichtung 24 für die Z-Achse umfassen jeweils einen Sensor 22a für die X-Achse, einen Sensor 23a für die Y-Achse und einen Sensor 24a für die Z-Achse. Der Sensor 22a für die X-Achse, der Sensor 23a für die Y-Achse und der Sensor 24a für die Z-Achse sind jeweils mit der Betätigungsvorrichtung 14 verbunden. Außerdem sind der Sensor 22a für die X-Achse, der Sensor 23a für die Y-Achse und der Sensor 24a für die Z-Achse jeweils so aufgebaut, daß sie die Verschiebungen des Einheitshauptkörpers 19 bezüglich ihrer jeweiligen Referenzpositionen erfassen und dann ein X-Achsen-Verschiebungssignal, ein Y-Achsen-Verschiebungssignal und ein Z-Achsen-Verschiebungssignal an die Betätigungsvorrichtung 14 ausgeben, die jeweils den erfaßten Verschiebungen des Einheitshauptkörpers 12 entsprechen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Referenzpositionen des Sensors 23a für die Y-Achse und des Sensors 24a für die Z-Achse an der Verlängerung der Achse P des Werkstückes 2 gelegen, das durch den Spannabschnitt 18 gehalten ist.
Der Bearbeitungsabschnitt 20 der Bearbeitungseinheit 12 umfaßt eine Antriebseinrichtung (nicht gezeigt), eine Stützwelle 25, einen Schleifstein 26 und ähnliches. Die Antriebseinrichtung dient dazu, die Stützwelle 25 um deren Achse zu drehen. Die Stützwelle 25 ist so angeordnet, daß sie von der Endfläche des Einheitshauptkörpers 19, die an dessen unteren Ende angeordnet ist, nach unten vorspringt. Die Achse der Stützwelle 25 ist so festgelegt, daß sie sich entlang einer senkrechten Richtung, d. h. entlang der oben erwähnten Pfeilmarkierung Z erstreckt.
Der Schleifstein 26 ist zylinderförmig ausgebildet und auf. der Stützwelle 25 derart angebracht, daß er koaxial zu dieser Stützwelle 25 verläuft. Der Schleifstein 26 ist so aufgebaut, daß er, wenn die Antriebseinheit die Stützwelle 25 dreht, sich zusammen mit der Stützwelle 25 um die Achse der Stützwelle 25 dreht, d. h. um die oben erwähnte Pfeilmarkierung Z. Wenn sich der Schleifstein 26 dreht, dann kann er einen Schleifvorgang oder ähnliches bei der Ausnehmung 4 oder ähnlichem des Werkstückes 2 durchführen.
Der Kontaktsensor 21 umfaßt einen Sensorhauptkörper 27, eine Tragstange 28 und ein Kontaktelement 29. Der Sensorhauptkörper 27 ist am Einheitshauptkörper 19 der Bearbeitungseinheit 12 angebracht und trägt die Tragstange 28. Der Sensorhauptkörper 27 ist außerdem über eine Signalleitung mit der Betätigungsvorrichtung 14 verbunden.
Die Tragstange 28 ist derart ausgebildet, daß sie sich vom Sensorhauptkörper 27 in Richtung der Endfläche 3 des, vom Spannabschnitt 18 gehaltenen Werkstückes 2 erstreckt. Außerdem ist die Tragstange 28 so ausgebildet, daß sie sich entlang der ebenen Fläche 15a, der oben erwähnten Pfeilmarkierung X und der Achse P1 erstreckt, die als Drehmittelpunkt des Schwenktisches 17 dienen. Die Tragstange 28 ist des werteren so aufgebaut, daß sie entlang der ebenen Fläche 15a, der oben erwähnten Pfeilmarkierung X und der Achse P1, die als Drehmittelpunkt des Schwenktisches 17 dient, ausgefahren und eingezogen werden kann, und daß die axiale Richtung der Tragstange 28 durch eine äußere Kraft geneigt werden kann, die von einer Richtung ausgeht, welche die Achse P schneidet. Wenn sich die Tragstange 28 auf diese Weise verschiebt, dann wird ein Signal vom Sensorhauptkörper 27 des Kontaktsensors 21 ausgegeben.
Das Kontaktelement 29 wird am vorderen Ende der Tragstange 28 gehalten. Wenn die Innenfläche einer Positionieröffnung 30 (die weiter unten erläutert wird), die im Werkstück 2 ausgebildet ist, mit der Außenfläche des Kontaktelements 29 berührt wird, dann gibt das Kontaktelement 29 ein Kontaktelementberührungssignal an die Betätigungsvorrichtung 14 durch den Sensorhauptkörper 27 oder ähnlichen aus.
Die Betätigungsvorrichtung 14 ist ein herkömmlicher Computer und mit dem Schwenktisch 17, den Antriebsvorrichtungen 22, 23 und 24 für die X-, Y- und Z-Achse, dem Bearbeitungsabschnitt 20, dem Kontaktsensor 21 und ähnlichem verbunden. Die Betätigungsvorrichtung 14 steuert den Betrieb dieser Bauteile, um dadurch die gesamte Werkzeugmaschine 1 zu steuern. Die Betätigungsvorrichtung 14 ist des weiteren mit dem Schwenktischsensor 17a, den Sensoren 22a, 23a und 24a für die X-, Y- und Z-Achse und ähnlichen verbunden.
Die Betätigungsvorrichtung 14 weist eine erste Funktion auf, die in Übereinstimmung mit der Lage der Ausnehmung 4 um die Achse P, wie beispielsweise ein Y-Achsen-Verschiebungssignal y und ein Z-Achsen-Verschiebungssignal wie auch erste und zweite Drehstellungssignale θ1 und θ2 (die weiter unten erläutert werden) und ähnlichem, einen Drehwinkel θ bestimmt, um die Ausnehmung 4 an einer gegebenen Position in der Referenzrichtung des Tischsensors 17a oder ähnlichem unter Verwendung eines Ausdrucks 1 (der weiter unten erläutert wird) zu setzen.
Die Betätigungsvorrichtung 14 weist des weiteren eine weitere Funktion auf, die in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel θ, der unter Verwendung des Ausdruckes 1 gefunden wurde, den Schwenktisch 17 antreibt, um dadurch das Werkstück 2 um die Achse P zu drehen. Außerdem weist die Betätigungsvorrichtung 14 des weiteren eine zweite Funktion auf, welche die Positionieröffnung 30 des Werkstückes 2 an einer gegebenen Position in der Referenzrichtung des Tischsensors 17a oder ähnlichem positioniert, um dadurch die Ausnehmung 4 an einer gegebenen Position zu positionieren.
Des weiteren treibt die Betätigungsvorrichtung 14, nachdem sie die Ausnehmung 4 an einer gegebenen Phase positioniert hat, die Antriebsvorrichtungen 22, 23 und 24 für die X-, Y- und Z-Achse an, um dadurch den Schleifstein 26 in seine Bearbeitungsposition zu positionieren. Übrigens wurden verschiedene Arten von Informationen, wie beispielsweise die relative Lagebeziehung zwischen dem Kontaktsensor 21 und dem Schleifstein 26, der Durchmesser des Schleifsteins 26 und ähnliches, was für diesen Betrieb der Betätigungsvorrichtung 14 nötig ist, zuvor in der Betätigungsvorrichtung 14 gespeichert. Nach der Positionierung des Schleifsteins 26 ermöglicht die Betätigungsvorrichtung 14, daß der Schleifstein 26 das Werkstück 2 schleift.
Wenn ein Schleifvorgang oder ein ähnlicher Endbearbeitungsvorgang beim Werkstück 2 unter Verwendung der wie oben aufgebauten Werkzeugmaschine 1 ausgeführt wird, wird zunächst die Phase des Werkstückes 2 derart eingestellt, daß die Ausnehmung 4 auf eine gegebene Position gesetzt werden kann, wodurch das Werkstück 2 positioniert wird.
Zuvor ist am Werkstück 2, wie in der 3 gezeigt ist, eine Positionieröffnung 30 ausgebildet worden. Die Positionieröffnung 30 ist an einer derartigen Position ausgebildet, daß bei der Bearbeitung des Werkstückes 2 zu einem Produkt in der Endgestalt keinerlei Probleme bezüglich der Funktion des vorliegenden Produkts oder Nachteile beim Arbeitsbetrieb des vorliegenden Produkts auftreten. Die Positionieröffnung 30 ist so ausgebildet, daß sie eine Größe aufweist, die es ermöglicht, daß das Kontaktelement 29 mit ausreichend Spiel in die Positionieröffnung 30 eingesetzt wird. Übrigens ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Positionieröffnung 30 in einer Position ausgebildet, bei der ein Winkel, der durch eine Linie, welche die Mitte der Öffnung 30 und die Achse P verbindet, und die Achse P im rechten Winkel schneidet, und durch eine Linie, die den Grund 4a der Ausnehmung 4 benachbart zur Öffnung 30 verbindet und in rechten Winkeln auf die Achse P trifft, gebildet wird, 45 Grad um die Achse P beträgt.
Die Innendurchmesserfläche des Werkstückes 2 ist am Innenspannfutter 18a des Spannabschnittes 18 des Drehtisches 11 gehalten, um auf diese Weise das Werkstück 2 zu befestigen. Ein Benutzer betätigt jeweils die Antriebsvorrichtungen 22, 23 und 24 für die X-, Y- und Z-Richtung, um dadurch das Kontaktelement 29 des Kontaktsensors 21 in die Positionieröffnung 30 einzuführen. Übrigens ist zu diesem Zeitpunkt, wie in der 4(A) gezeigt ist, das Kontaktelement 29 bei einer eingeführten Originalstellung (IOP; inserted original position) in einem Zustand gehalten, in der es sich nicht in Kontakt mit der Innenfläche der Positionieröffnung 30 befindet. Zu diesem Zeitpunkt speichert die Betätigungsvorrichtung 14 darin einmal ein Verschiebungssignal y₀ für die Y-Achse und ein Verschiebungssignal z₀ für die Z-Achse, die jeweils durch den Y-Achsensensor 23a und den Z-Achsensensor 24a in diesem Zustand ausgegeben werden.
Danach wird der Spannabschnitt 18 zusammen mit dem Werkstück in eine erste Richtung, wie beispielsweise eine Richtung im Uhrzeigersinn entlang einer Pfeilmarkierung K1, wie sie in 4 gezeigt ist, gedreht, bis das Kontaktelement 29 in Kontakt mit der Innenfläche der Positionieröffnung 30 gebracht wird und die Betätigungsvorrichtung 14 ein Kontaktelementberührungssignal erfaßt.
Wie in 4(B) gezeigt ist, speichert die Betätigungsvorrichtung 14 darin einmal ein erstes Drehstellungssignal θ1, das durch den Schwenktischsensor 17a ausgegeben wird und der Drehstellung des Spannabschnittes 18 entspricht, wenn das Kontaktelement 29 mit der Innenfläche der Positionieröffnung 30 an einer ersten Kontaktstellung (FCP; first contact position) gebracht wird.
Dann wird der Spannabschnitt 18 zusammen mit dem Werkstück 2 in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung entlang der Pfeilmarkierung K2, die in 4(C) gezeigt ist, gedreht, bis das Kontaktelement 29 sich von der Innenfläche der Positionieröffnung 30 löst und die Betätigungsvorrichtung 14 wieder ein Kontaktelementberührungssignal erfaßt.
Wie in 4(C) gezeigt ist, speichert die Betätigungsvorrichtung 14 darin einmal ein zweites Drehstellungssignal θ2, das durch den Schwenktischsensor 17a ausgegeben wird und der Drehstellung des Spannabschnittes 18 entspricht, wenn das Kontaktelement 29 mit der Innenfläche der Positionieröffnung 30 in einer zweiten Kontaktstellung (SCP; second contact position) gebracht wird.
Die Betätigungsvorrichtung 14 treibt die Antriebsvorrichtung 22 für die X-Achse an, um so das Kontaktelement 29 aus der Positionieröffnung 30 zu ziehen, nachdem es das Werkstück 2 entlang der durch die Pfeilmarkierung K1 dargestellte Richtung soweit gedreht hat, daß das Kontaktelement 29 nicht mit der Innenfläche der Positionieröffnung 30 in Berührung kommt. Die Betätigungsvorrichtung 14 dreht in Übereinstimmung mit dem so berechneten Drehwinkel θ den Spannabschnitt 18 zusammen mit dem Werkstück 2, um dadurch, wie in 4(D) gezeigt, die Ausnehmung 4 in einer gegebenen Position zu positionieren, d. h., einer Position, in der die Positionieröffnung 30 in Referenzrichtung des Schwenktischsensors 17a gelegen ist. Nachdem der Vorgang der Phaseneinstellung des Werkstückes so beendet wurde, werden die Antriebsvorrichtungen 22, 23 und 24 für die X-, Y- und Z-Welle jeweils betätigt, um den Schleifstein 26 in einer gegebenen Position zu positionieren. [Ausdruck 1]
Es ist anzumerken, daß der Drehwinkel θ einen Winkel darstellt, der benötigt wird, das Werkstück 2 so zu drehen, daß die eingeführte Ursprungsposition (IOP) des Kontaktelements 29 an einer Position angeordnet ist, die auf der Mittellinie der Positionieröffnung 30 liegt, wie sie durch die Verbindung eines Drehmittelpunkts (O) des Werkstückes 2 und der Mitte der Positionieröffnung 30 gebildet wird. Wenn nämlich das Werkstück 2 um den auf diese Weise berechneten Drehwinkel θ gedreht wird, nachdem das Kontaktelement 29 in der eingeführten Ursprungsposition IOP in die Positionieröffnung 30 eingeführt wurde, kann das Kontaktelement 29 in einer Position positioniert werden, die auf der Mittellinie der Positionieröffnung 30 liegt, um dadurch das Werkstück 2 auf eine anfängliche, vorbestimmte Phase festzulegen oder einzustellen und den Beginn eines genauen Arbeitsvorgangs zu ermöglichen.
Im folgenden ist in Bezug auf die 4(E) bis 4(I) ein imaginärer Fall erläutert, bei dem während der Berechnung des Drehwinkels das Kontaktelement 29 um die Mittenachse des Werkstückes 2 gedreht wird. Dies soll den Grund einfacher verständlich machen, warum der Drehwinkel durch den oben erwähnten Ausdruck 1 und eine Relativdrehung zwischen dem Kontaktelement 29 und dem Werkstück 2 berechnet werden kann, obwohl beim Ausführungsbeispiel tatsächlich das Werkstück 2 bezüglich des Kontaktelements 29 gedreht und bewegt wird, um den Drehwinkel θ beim oben erwähnten Ausführungsbeispiel zu berechnen.
Ein Benutzer betätigt die Antriebsvorrichtungen 22, 23 und 24 der X-, Y- und Z-Wellen, um auf diese Weise das Kontaktelement 29 des Kontaktsensors 21 in die Positionieröffnung 30 einzuführen. Übrigens wird zu diesem Zeitpunkt, wie in 4(E) gezeigt ist, das Kontaktelement 29 in einer eingeführten Ursprungsstellung (IOP) in einem Zustand gehalten, in dem es die Innenfläche der Positionieröffnung 30 berührt. Zu diesem Zeitpunkt ist die eingeführte Originalposition (IOP), wie in 4(E) gezeigt, an einer Position (y₀, z₀) in einem Y-Z-Koordinatensystem definiert, welches eine Koordinatenachse Y aufweist, die sich parallel zur Y-Welle erstreckt und die Mittenachse O des Werkstückes 2 enthält, und eine Koordinatenachse Z aufweist, die sich parallel zur Z-Welle erstreckt und die Mittenachse O des Werkstückes 2 enthält und sich senkrecht zur Koordinatenachse Y erstreckt. Des weiteren kann ein eingeführter Ursprungswinkel θ₀, der durch die Koordinatenachse Z und eine Linie L1 gebildet wird, die aus der Verbindung der eingeführten Ursprungsstellung (IOP) und der Mittenachse O des Werkstückes 2 resultiert, durch die Gleichung θ₀ = tan^–1(y₀/z₀) dargestellt werden.
Zu diesem Zeitpunkt speichert die Betätigungsvorrichtung 14 darin einmal ein Y-Achsen-Verschiebungssignal und ein Z-Achsenverschiebungssignal, die jeweils durch den Y-Achsensensor 23a und den Z-Achsensensor 24a in diesem Zustand ausgegeben werden.
Danach wird das Kontaktelement 29 um die Mittenachse O des Werkstückes in eine erste Richtung, beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn, entlang einer Pfeilmarkierung FD, wie sie in 4(F) gezeigt ist, gedreht, bis das Kontaktelement 29 die Innenfläche der Positionierfläche 30 berührt und die Betätigungsvorrichtung 14 ein Kontaktelement-Berührungssignal erfaßt.
Wie in 4(F) gezeigt ist, speichert die Betätigungsvorrichtung 14 einmal ein erstes Drehstellungssignal, das durch den Schwenktischsensor 17a ausgegeben wird und einem ersten Drehstellungswinkel θ₁ entspricht, wenn das Kontaktelement 29 die Innenfläche der Positionieröffnung 30 bei einer ersten Kontaktstellung (FCP; first contact position) berührt, wobei der erste Drehstellungswinkel θ₁ durch die Koordinatenachse Z und eine Linie 12 bestimmt wird, die durch Verbindung der ersten Kontaktstellung (FCP) und die Mittenachse O des Werkstückes 2 gebildet wird.
Dann wird das Kontaktelement 29 um die Mittenachse O des Werkstückes 2 in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung entlang einer Pfeilmarkierung SD, die in 4(G) gezeigt ist, gedreht, bis das Kontaktelement 29 sich von der Innenfläche der Positionieröffnung 30 gelöst hat und die Betätigungsvorrichtung 14 wieder ein Kontaktelement-Berührungssignal erfaßt. Wie in 4(G) gezeigt ist, speichert die Betätigungsvorrichtung 14 ein zweites Drehstellungssignal, das durch den Schwenktischsensor 17a ausgegeben wird und einem zweiten Drehstellungswinkel θ₂ entspricht, wenn das Kontaktelement 29 die Innenfläche der Positionieröffnung 30 bei einer zweiten Kontaktstellung (SCP; second contact position) berührt, wobei der zweite Drehstellungswinkel θ₂ durch die Koordinatenachse Z und eine Linie L3 bestimmt wird, die durch Verbindung der ersten Kontaktstellung (FCP) und der Mittenachse O des Werkstückes 2 gebildet wird.
Über diese Vorgänge kann die Betätigungsvorrichtung 14, wie in 4(H) gezeigt ist, einen gemittelten Winkel ((θ₁ + θ₂)/2) berechnen, der durch die Koordinatenachse Z und einer Mittenlinie 14 bestimmt wird, die durch Verbindung einer Mitte der Positionieröffnung 30 und der Mittenachse O des Werkstückes 2 gebildet wird.
Folglich kann die Betätigungsvorrichtung 14, wie in 4(I) gezeigt ist, einen Drehwinkel θ berechnen, der benötigt wird, um das Kontaktelement 29 von der eingeführten Ursprungsstellung (IOP) in eine Stellung zu bewegen, die in der Mittenlinie 14 der Positionieröffnung 30 enthalten ist. Dies ist der Drehwinkel θ, der durch den Ausdruck 1 unten bestimmt wird. [Ausdruck 1]
Dies ist die Erläuterung, warum der Drehwinkel θ über den Ausdruck 1 berechnet werden kann.
Im folgenden wird das oben beschriebene Ausführungsbeispiel erläutert. Nachdem das Werkstück 2 positioniert ist, treibt die Betätigungsvorrichtung 14 die Antriebsvorrichtung des Bearbeitungsabschnittes 20 an, um dadurch den Schleifstein 26 zu drehen, und verfährt gleichzeitig die Antriebseinrichtung des Schwenktisches 17 und die Antriebseinrichtung 22 der X-Achse, um die Bearbeitungszugabe 2a der Ausnehmung 4 unter Verwendung des Schleifsteins 26 spanabhebend zu bearbeiten und zu entfernen und auf diese Weise die Nockenoberfläche 104 zu bilden. Übrigens sind die relativen Positionen des Schleifsteins 26 und des Werkstückes 2 während des Schleifvorgangs durch den Winkel des Werkstückes 2 um die Achse P und der Verschiebung des Schleifsteines 26 entlang der Pfeilmarkierung X bestimmt. Im folgenden wird die relative Bewegungskurve des Einheitshauptkörpers 19 zu diesem Zeitpunkt bezüglich des Werkstückes 2 unter Verwendung der Antriebseinrichtung des Schwenktisches 17 und der Antriebseinrichtung 22 für die X-Achse unter Bezugnahme auf die 11 beschrieben, die einen Teil der Bewegung des Einheitshauptkörpers 19 zeigt, bei der der Einheitshauptkörper 19 in eine Richtung entlang einer speziellen geraden Linie, wie beispielsweise in eine Richtung entlang des Wälzkreises der Nockenscheibe 102, bewegt wird, wie sie durch eine Strichlinie Q in 13 dargestellt ist. Der Ausdruck „Wälzkreis„ bezeichnet einen Kreis, der einen Durchmesser D entsprechend dem Mittelwert der Innen- und Außendurchmesser der Nockenscheibe 102 aufweist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 ist für die numerischen Ausdrücke die Anzahl der Nockenflächen 104 pro Nockenscheibe 102 als N ausgedrückt, der Durchmesser des Wälzkreises der Nockenscheibe 102 ist als D ausgedrückt und die jeweiligen Höhenverschiebungsbeträge (Zustellungen) in Richtung der Achse Pa pro 360 Grad der geneigten Fläche 107 und 108, welche die Nockenfläche 104 bilden, sind jeweils als L1 und L2 bezeichnet. Der Schleifstein 26, der in 11 gezeigt ist, führt einen Schleifvorgang aus, bei dem er sich von seinem Startpunkt B über die zwischenliegenden Punkte I₁ und I₂ zu einem Endpunkt E bewegt. Dabei stellt der Zwischenpunkt I₁ einen Punkt dar, bei dem die geneigte Fläche 107 und die Bogenfläche 109 miteinander verbunden sind, während der Zwischenpunkt I₂ einen Punkt darstellt, bei dem die Bogenfläche 109 und die geneigte Fläche 108 miteinander verbunden sind.
Außerdem ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 für die numerischen Ausdrücke der Krümmungsradius der Bogenfläche 109 als R bezeichnet, ein Abstand zwischen dem Grund 104a der Nockenfläche 104 und dem Startpunkt B entlang der Achse Pa der Nockenscheibe 102 ist als H1 bezeichnet, ein Abstand zwischen dem Grund 104a der Nockenfläche 104 und dem Endpunkt E entlang der Achse Pa der Nockenscheibe 102 ist als H2 bezeichnet und die Abstände zwischen dem Grund 104 der Nockenfläche 104 und dem Startpunkt B und dem Endpunkt E entlang der Umfangsrichtung der Nockenscheibe 102 sind jeweils als S bezeichnet. Dabei beträgt jeder der beiden Abstände S = (πD)/(2N).
Unter diesen Bedingungen können die beiden oben erwähnten Abstände H1 und H2 jeweils durch die folgenden Ausdrücke ausgedrückt werden. [Ausdruck 2]
Wenn des weiteren ein Abstand zwischen dem Grund 104a der Nockenfläche 104 und dem Zwischenpunkt I₁ entlang der Achse P der Nockenscheibe 102 als h1 bezeichnet wird, ein Abstand zwischen dem Grund 104a der Nockenfläche 104 und dem Zwischenpunkt I₂ entlang der Achse P der Nockenscheibe 102 als h2 bezeichnet wird, ein Abstand zwischen dem Grund 104a der Nockenfläche 104 und dem Zwischenpunkt I₁ entlang der Umfangsrichtung der Nockenscheibe 102 als a1 bezeichnet wird und ein Abstand zwischen dem Grund 104a der Nockenfläche 104 und einem Zwischenpunkt 12 entlang der Umfangsrichtung der Nockenscheibe 102 als a2 bezeichnet wird, dann können diese Abstände h1, h2, a1 und a2 durch die folgenden Ausdrücke 4 bis 7 ausgedrückt werden. [Numerischer Ausdruck 3]

wobei k1 = (R – H1)² + S² Q1 = 2RH1(R – H1)² – 2S²R m1 = R²H1² k2 = (R – H2)² + S² Q2 = 2RH2(R – H2)² – 2S²R m2 = R²H2²
Wenn der Bearbeitungszuschlag 2a spanabhebend bearbeitet und entfernt wird, um auf diese Weise die Nockenfläche 104 unter Verwendung des Schleifsteins 26 auf die oben beschriebene Weise zu bilden, dann führt der Schleifstein 26 einen Schleifvorgang aus, der beim Startpunkt B, der eine Position darstellt, die den obigen Ausdruck 2 erfüllt, und bei einem Abstand S = (πD)/(2N) beginnt, durch den Zwischenpunkt I₁ als eine Position hindurchgeht, welche die obigen Ausdrücke 4 und 5 erfüllt, und durch den Zwischenpunkt I₂ als einer Position hindurchgeht, welche die obigen Ausdrücke 6 und 7 erfüllt, und am Endpunkt E als einer Position endet, die den obigen Ausdruck 3 erfüllt und den Abstand S = (πD)/(2N) ein hält.
Wenn, wie in 12 gezeigt, ein Koordinatensystem verwendet wird, bei dem angenommen wird, daß der Startpunkt B eine Position ist, bei der eine durch den Schwenktischsensor 17a zu erfassende Drehstellung 0 Grad beträgt, es angenommen wird, daß der Grund 104a einer idealen Bodenfläche 109 der Nockenscheibe 102 eine Position darstellt, in der eine Höhe entlang der Richtung der Achse P 0 beträgt, und bei dem die obige Drehstellung a und eine Höhe H vom Grund 104a der Nockenfläche 104 entlang der Achse P als Variablen verwendet werden, dann können die Koordinaten des Startpunktes B, der zwischenliegenden Punkte I₁ und I₂ und des Endpunktes E jeweils wie folgt dargestellt werden: [Numerischer Ausdruck 4]
Wenn außerdem angenommen wird, daß die Nockenscheibe 102 N Teile von Nockenflächen umfaßt und diesen Nockenflächen 104, dem Startpunkt B, den Zwischenpunkten I₁ und I₂ und dem Endpunkt E, welche die oben erwähnten Koordinaten aufweisen und die erste Nockenfläche 104 bilden, jeweils die Zahlen von 1 bis N zugeweisen werden, dann können die jeweiligen Koordinaten eines Startpunktes Bi, der zwischenliegenden Punkte I₁i und I₂i und eines Endpunktes Ei, die eine i-te Nockenfläche 104 bilden, auf die folgende Weise ausgedrückt werden: [Numerischer Ausdruck 5]
Die Betätigungsvorrichtung 14 hat zuvor die oben erwähnten Koordinaten gespeichert und treibt in Übereinstimmung mit diesen Koordinaten den Tisch 17 und die Antriebsvorrichtungen 22, 23 und 24 für die X-, Y- und Z-Achse an, um so die Nockenfläche 102 zu bilden. Wenn übrigens die Tiefe der Bearbeitungszugabe 2a größer als die Tiefe ist, die durch die Bearbeitungseinheit ausgearbeitet werden kann, d. h., wenn die Tiefe der Bearbeitungszugabe 2a größer als die Tiefe ist, die auf einmal durch die Bearbeitungseinheit abgetragen werden kann, dann muß die Bearbeitungszugabe 2a zwei- oder mehrmals bearbeitet werden. Wenn in diesem Fall die Nockenscheibe 102 gebildet wird, dann wird, wie unten erläutert wird, eine Einstellungsverschiebung h entlang der Achse Pa den jeweiligen Koordinaten des Startpunktes Bi, der zwischenliegenden Punkte I₁i und I₂i und des Endpunktes Ei hinzugefügt, die verwendet werden, um die oben erwähnte i-te Nockenfläche 104 zu bilden und der Schleifvorgang wird ausgeführt, während die Einstellungsverschiebung h passend eingestellt wird.
Die Einstellungsverschiebung h wird so festgesetzt, daß ein durch Subtraktion der Einstellungsverschiebung h von der Tiefe der Bearbeitungszugabe 2a entlang der Achse Pa erhaltener Wert nicht die Tiefe überschreitet, die auf einmal von der Bearbeitungseinheit 12 abgetragen werden kann. Außerdem wird die Einstellungsverschiebung h derart verändert, daß sie jedesmal abnimmt, wenn die Bearbeitungseinheit 12 den Umfang der Nockenscheibe 102 einmal bearbeitet hat, d. h. jedesmal, wenn die Bearbeitungseinheit 12 die N Teile der Nockenflächen 104 bearbeitet; und schließlich führt die Bearbeitungseinheit 12 ihren Bearbeitungsvorgang unter der Bedingung einer Einstellungsverschiebung h = 0 aus, d. h. unter der Bedingung, daß der Startpunkt Bi, die zwischenliegenden Punkte I₁i und I₂i und der Endpunkt Ei jeweils die oben erwähnten Koordinaten erfüllen, was den Bearbeitungsvorgang durch die Bearbeitungseinheit 12 beendet. Wenn es übrigens notwendig ist, die Größe der Bearbeitungszugabe 2a nach Fertigstellung des Phaseneinstellvorganges vor dem Start eines Bearbeitungsvorganges zu messen, dann ist es notwendig, beispielsweise die Höhe des Grundes 4a der Aussparung 4 entlang der Pfeilmarkierung X unter Verwendung des Kontaktsensors 21 herauszufinden (beispielsweise den Abstand von der Endfläche des Spannabschnittes 18, wenn angenommen wird, daß die Endfläche des Spannabschnittes 18 die Referenz einer Richtung entlang der Pfeilmarkierung X ist), und danach die Differenz zwischen der auf diese Weise herausgefundenen Höhe und einer Höhe für die Endbearbeitung zu finden. Wenn übrigens beispielsweise die Endfläche 3 des Werkstückes 2 als Referenz verwendet wird, wird die Endfläche 3 vermessen und mit der vermessenen Endfläche 3 als Referenzfläche kann die Differenz zwischen den Höhen des Grundes 4a der Ausnehmung und der Endfläche entlang der Pfeilmarkierung X erhalten werden.
[Numerischer Ausdruck 6]

Bi: (0 + 360 / N × (i – 1), H₁ + h)
Gemäß dem oben erwähnten Verfahren zur Positionierung oder Phaseneinstellung des Werkstückes 2 in der Werkzeugmaschine 1 hält der Drehtisch 11 das Werkstück 2 um die Achse P auf frei drehbare Weise, das Kontaktelement 29 des Kontaktsensors 21 oder ähnlichem erfaßt die Lage der Ausnehmung 4 um die Achse P und in Übereinstimmung mit der so erfaßten Position findet die Betätigungsvorrichtung 14 unter Verwendung des Ausdruckes 1 den Drehwinkel θ, der verwendet wird, um die Ausnehmung 4 in einer gegebenen Position zu positionieren. Die Betätigungsvorrichtung 14 dreht und positioniert das Werkstück 2 um die Achse P in Übereinstimmung mit dem so gefundenen Drehwinkel θ, was es möglich macht, das Werkstück 2 um die Achse P mit hoher Genauigkeit zu positionieren.

Aufgrund der Tatsache, daß die Betätigungsvorrichtung 14 den Drehwinkel θ gemäß dem oben erwähnten Ausdruck 1 findet und das Werkstück 2 um die Achse P in Übereinstimmung mit dem so gefundenen Drehwinkel θ dreht und positioniert, kann der Vorgang zur Positionierung des Werkstückes 2 automatisiert werden. Daher braucht der von einem Benutzer vor dem automatischen Vorgang zur Positionierung des Werkstückes ausgeführte Vorgang nur der Vorgang für die Positionierung des Kontaktelements 29 in die Ausnehmung 4 unter Verwendung der Antriebsvorrichtungen 22, 23 und 24 zu sein, was keine Genauigkeit erfordert, sondern einfach ist. Daher ist es möglich, den Anstieg der Herstellkosten beim Werkstück 2 zu begrenzen.
Die 6 bis 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Phaseneinstellung. Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind dieselben Teile wie diejenigen, die bei dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, mit denselben Bezugszeichen versehen und auf deren Beschreibung wird somit hier verzichtet.
Eine Werkzeugmaschine, wie sie in der 6 und in anderen Abbildungen gezeigt ist, umfaßt einen Nahannäherungssensor 41. Der Nahannäherungssensor 41 weist einen Haltekörper 42 und ein Nahannäherungselement 43 auf. Der Haltekörper 42 ist an der flachen Oberfläche 15a des Tischabschnittes 15 angebracht.
Der Haltekörper 42 umfaßt eine Stützstange 44, die so vorgesehen ist, daß sie sich in Richtung der Endfläche 3 des durch den Spannabschnitt 18 gehaltenen Werkstückes 2 erstreckt. Die Stützstange 44 ist derart angeordnet, daß sie sich entlang der ebenen Oberfläche 15a der oben erwähnten Pfeilmarkierung X und der Achse P1, die als Drehmittelpunkt des Schwenktisches 17 dient, erstreckt. Außerdem ist die Stützstange 44 derart aufgebaut, daß sie leicht befestigt oder abgenommen werden kann oder entlang der Pfeilmarkierung X vor- und zurückgefahren werden kann, um kein Hindernis bei der Anbringung des Werkstückes 2 am Spannabschnitt 18 darzustellen.
Das Nahannäherungselement 43 ist am vorderen Ende der Stützstange 44 gehalten und ist auf einer Linie angeordnet, die sich entlang einer Richtung in rechten Winkeln zu der Achse P des durch den Spannabschnitt 18 gehaltenen Werkstückes 2 gerade nach unten erstreckt. Außerdem ist das Nahannäherungselement 43 in einer Position angeordnet, die der im Werkstück 2 ausgebildeten Positionieröffnung 30 entspricht, wenn das Werkstück 2 durch den Spannabschnitt 18 oder ähnlichen gedreht wird.
Außerdem ist das Nahannäherungselement 43 mit der Betätigungsvorrichtung 14 und ähnlichem verbunden. Wenn der Rohling des Werkstückes 2 sich dem benachbarten Abschnitt des Nahannäherungselements 43 nähert, dann gibt das Nahannäherungselement 43 an die Betätigungsvorrichtung 14 ein Nahannäherungssignal aus. Das Nahannäherungselement 43 ist so ausgebildet, daß es das oben erwähnte Nahannäherungssignal an die Betätigungsvorrichtung 14 ausgibt, wenn die Endfläche 3 des Werkstückes 2 dem Nahannäherungselement 43 gegenüberliegt. Es gibt kein Signal aus, wenn der Abstand zwischen dem Werkstück 2, wie beispielsweise der Ausnehmung 4 oder der Positionieröffnung 30, und ihm selbst größer ist als der Abstand zwischen der Endfläche 3 des Werkstückes 2 und ihm selbst.
In Übereinstimmung mit dem Zustand des Nahannäherungssignals vom Nahannäherungssensor 41 dreht und stoppt die Betätigungsvorrichtung 14 der Werkzeugmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Schwenktisch 17 in einer Position, in der der Nahannäherungssensor 41 der Positionieröffnung 30 gegenüberliegt. Die Betätigungsvorrichtung 14 speichert dann ein Drehstellungssignal, das durch den Schwenktischsensor 17a zu diesem Zeitpunkt ausgegeben wird.
Von dieser Stellung wird der Schwenktisch 17 um einen gegebenen Winkel, wie beispielsweise einem Winkel von 180 Grad oder ähnlichen, gedreht, um dadurch das Werkstück 2 zu positionieren. Dieser gegebene Winkel ist so festgelegt, daß nach der Positionierung des Werkstückes 2, wenn jeweils die Antriebsvorrichtungen 22, 23 und 24 für die X-, Y- und Z-Achse angetrieben werden, um das Kontaktelement 29 in eine zuvor festgelegte Position zu positionieren, das Kontaktelement 29 in die Positionieröffnung 30 des Werkstückes 2 eingeführt werden kann.
Wenn ein Schleifvorgang oder andere ähnliche Vorgänge beim Werkstück 2 unter Verwendung der Werkzeugmaschine 1 ausgeführt werden, wie in der 8(A) gezeigt ist, wird das Werkstück 2 am Spannabschnitt 18 derart positioniert und angebracht, daß dem Nahannäherungselement 43 eine Ausnehmung 4 der Endfläche 3 mit der darin ausgebildeten, oben erwähnten Positionieröffnung 30 gegenüberliegt. Zu diesem Zeitpunkt behält das Nahannäherungselement 43 einen Zustand bei, bei dem das Nahannäherungselement 43 kein Nahannäherungssignal ausgibt.
Die Betätigungsvorrichtung 14 dreht den Spannabschnitt 18 zusammen mit dem Werkstück 2 in eine Richtung, in der die Positionieröffnung 30 sich allmählich dem Nahannäherungselement 43 nähert. Als Ergebnis dessen liegt das Nahannäherungselement 43 der Endfläche 3 gegenüber, wie in der 8(B) gezeigt ist, und gibt somit ein Nahannäherungssignal aus. Als nächstes liegt das Nahannäherungselement 43 der Positionieröffnung 30 gegenüber, wie in 8(C) gezeigt ist, und gibt daher kein Nahannäherungssignal mehr aus.
Die Betätigungsvorrichtung 4 hält den Schwenktisch 17 an und speichert einmal ein Drehstellungssignal, das vom Schwenktischsensor 17a ausgegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt liegt nicht nur die Positionierungsöffnung 30 dem Nahannäherungselement 43 gegenüber, wie in 7 gezeigt ist, sondern die Positionieröffnung 30 ist auch in einer Richtung angeordnet, die um etwa 180 Grad bezüglich der oben erwähnten Referenzrichtung des Schwenktischsensors 17a geneigt ist.
Danach dreht die Betätigungsvorrichtung 14 den Spannabschnitt 18 um den oben erwähnten, gegebenen Winkel derart, daß die Positionierungsöffnung 30 beinahe in der Referenzrichtung des Schwenktisches gelegen ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Spannabschnitt 18 um 180 Grad als den gegebenen Winkel gedreht.
Wenn ein Befestigungsfehler beim Nahannäherungssensor 41 oder ähnlichem vorliegt, oder wenn das Nahannäherungselement 43 ein Nahannäherungssignal ausgibt, bevor es der Positionieröffnung 30 exakt gegenüberliegt, kann dem oben erwähnten, gegebenen Winkel bevorzugt ein Kompensationswinkel entsprechend dem Befestigungsfehler hinzugefügt werden. In diesem Fall kann der Spannabschnitt 18 um einen Betrag gedreht werden, der dem kompensierten, gegebenen Winkel entspricht, und somit kann das Werkstück 2 derart positioniert werden, daß die Positionierungsöffnung 30 im wesentlichen in Referenzrichtung angeordnet ist. Wichtig ist, daß nach der Drehung des Spannabschnittes 18 aufgrund des nächsten Positioniervorganges, der von den Antriebsvorrichtungen 22, 23 und 24 für die X-, Y- und Z-Achse ausgeführt werden soll, eine derartige Lagebeziehung erhalten wird, die das Einführen des Kontaktelements 29 in die Positionierungsöffnung 30 erlaubt.
Wenn die Betätigungsvorrichtung 14 die Antriebsvorrichtung 22, 23 und 24 für die X-, Y- und Z-Achsen jeweils in ihre zuvor festgesetzten Stellungen verfährt, dann kann das Knotaktelement 29 in die Positionierungsöffnung 30 eingefahren werden. Danach wird, entsprechend einem ähnlichen Schritt, wie er bei der Werkzeugmaschine 1 gemäß dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, die Position der Ausnehmung 4 entlang der Umfangsrichtung des Werkstückes 2, d. h. dessen Phase, eingestellt, um auf diese Weise das Werkstück 2 zu positionieren und gleichzeitig wird das Werkstück 2 geschliffen oder ähnlich spanabhebend bearbeitet, um die Bearbeitungszugabe 2 vor ihm zu entfernen, wodurch die Nockenfläche 104 gebildet wird.
Gemäß dem Verfahren zur Positionierung oder Phaseneinstellung des Werkstückes 2 unter Verwendung der Werkzeugmaschine 1 nach dem oben erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel kann nicht nur das Werkstück 2 ähnlich wie beim Verfahren zur Phaseneinstellung unter Verwendung der Werkzeugmaschine 1 nach dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel um die Achse P mit hoher Genauigkeit positioniert werden, sondern der Positioniervorgang des Werkstückes 2 kann automatisiert werden, wodurch ein Anstieg bei den Herstellungskosten des Werkstückes 2 begrenzt werden kann.
Da es außerdem möglich ist, den Vorgang zu automatisieren, bei dem das Kontaktelement 29 in die Positionieröffnung 30 gemäß dem Verfahren zur Positionierung oder Phaseneinstellung des Werkstückes 2 unter Verwendung der Werkzeugmaschine 1 nach dem oben erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel eingeführt wird, kann ein Anstieg bei den Herstellkosten des Werkstückes 2 weiter verringert werden. Aufgrund dessen muß ein Benutzer nur der Befestigungsrichtung des Werkstückes 2 Aufmerksamkeit schenken. Mit anderen Worten muß der Benutzer nur die relative Lagebeziehung zwischen dem Nahannäherungselement 43 und der Positionieröffnung 30 derart festsetzen, wie dies in 8(A) gezeigt ist. Übrigens kann das Werkstück 2 auch so, wie in 8(B) gezeigt, befestigt und auf diese Weise der Schritt von der 8(A) zur 8(B) weggelassen werden.
Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Phaseneinstellung und eine Vorrichtung zur Bearbeitung der Ausnehmung beschrieben, bei der die Notwendigkeit der zuvor im Werkstück 2, wie bei den oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsbeispielen, geformten Positionieröffnung 30 als Referenz für die Phaseneinstellung des Werkstückes 2 eliminiert ist. Gemäß diesem Verfahren wird die Ausnehmung 4 in einem Zustand durch den Kontaktsensor 21 vermessen, in dem das Werkstück 2 provisorisch durch den Benutzer positioniert ist, und der Verschiebungsbetrag des Werkstückes 2 wird bezüglich seiner Phase, auf die das Werkstück 2 eingestellt werden soll, durch Berechnung erhalten; der auf diese Weise erhaltene Verschiebungsbetrag wird korrigiert, um so die Phase des Werkstückes 2 einzustellen.
Wie in 10 gezeigt ist, wird angenommen, daß im provisorisch positionierten Zustand des Werkstückes 2 die gegenüberliegende Position 4b zwischen dem Kontaktsensor 21 und der Ausnehmung 4 bezüglich der Position des Grundes 4a, dessen Phase durch einen Verschiebungsbetrag entsprechend einem Winkel β (Einheit: Grad) eingestellt werden soll, verschoben ist. in einer Position, in der das Werkstück 2 aus der ersten gegenüberliegenden Position 4b um einen gegebenen Winkel ±θ₀ Grad durch die Antriebsvorrichtung des Schwenktisches 17 gedreht wird, werden jeweils Höhen x1 und x2 von den Referenzpositionen der geneigten Flächen 7 und 8 entlang der Pfeilmarkierung X durch den Kontaktsensor 21 gemessen und der oben erwähnte Winkel β wird in Übereinstimmung mit den so gemessenen Ergebnissen nach dem folgenden Ausdruck 10 erhalten. Unter Berücksichtigung des so erhaltenen Winkels β wird das Werkstück 2 um einen vorgegebenen Winkel gedreht, um dadurch die Phaseneinstellung des Grundes 4a fertigzustellen.
Wenn, wie in 9 gezeigt ist, allgemein bei der idealen Nockenoberfläche 104 der Nockenscheibe 102 ein Verschiebungsbetrag (Voreilung) der Höhe entlang der Achse P1 pro 360 Grad der geneigten Fläche 107 als L1, die Voreilung der geneigten Fläche 108 als L2, die Höhen der zwischenliegenden Punkte I₁ und I₂ vom Grund 104a jeweils als h1 und h2 und die Winkel des Grundes 104a bezüglich der zwischenliegenden Punkte I₁ und I₂ entlang der Umfangsrichtung der Nockenfläche 104 jeweils als a1 und a2 bezeichnet werden, dann kann die Differenz Δh zwischen den Höhen der Positionen A1 und A2 entlang der Pfeilmarkierung X vom Grund 4a, die jeweils um einen Winkel = θ₀ vom Grund 104a der idealen Nockenfläche 104 beabstandet sind, durch den folgenden Ausdruck 8 dargestellt werden: [Numerischer Ausdruck 7]
Wenn, wie in der 10 gezeigt ist, beim Werkstück 2 eine Verschiebung (Winkel) zwischen der oben erwähnten gegenüberliegenden Position 4b und der idealen Nockenfläche 104, also dem Grund 4a der Ausnehmung 4, als β bezeichnet wird, und die Höhen der Positionen B1 und B2 entlang der Pfeilmarkierung X, die jeweils von der gegenüberliegenden Position 4b um einen Winkel = θ₀ beabstandet sind, als x1 und x2 bezeichnet werden, dann kann mit dem obigen Ausdruck 8 der folgende Ausdruck 9 gefunden werden, wenn angenommen wird, daß die Bearbeitungszugabe 2a gleich verteilt ist. Wenn der oben erwähnte Winkel β anhand des Ausdruckes 9 ausgedrückt wird, dann wird der folgende Ausdruck 10 erhalten. [Numerischer Ausdruck 8]
Im folgenden wird ein konkretes Beispiel des Verfahrens zur Phaseneinstellung gezeigt. Im folgenden wird ein Fall beschrieben, bei dem als eine Referenzrichtung eine Richtung verwendet wird, die sich von einer Mitte (Achse P) nach oben erstreckt. Zunächst befestigt ein Benutzer das Werkstück 2 derart auf dem Spannabschnitt 18, daß sich ein Nockengrund 4a im wesentlichen in eine Querrichtung erstreckt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Winkel β als Verschiebungsbetrag zwischen der Referenzrichtung (Querrichtung) und dem oben erwähnten einen Nockengrund 4a unbekannt.
Als nächstes wird unter Verwendung jeweils der Antriebsvorrichtungen 22, 23 und 24 für die X-, Y- und Z-Achse der Kontaktsensor 21 derart positioniert, daß die Achse der Stützstange 28 desselben sich innerhalb einer senkrechten Fläche befindet, welche die Achse P darin enthält, und daß außerdem das Kontaktelement 29 der Ausnehmung 4 des Werkstückes 2, das in der oben erwähnten Referenzrichtung liegt, gegenüberliegt. Als eine Höhe (in eine Richtung entlang der Pfeilmarkierung Z) von der Achse P wird beispielsweise eine Höhe verwendet, die dem Durchmesser D des Wälzkreises einer Nockenfläche, die durch die Strichpunktlinie in 13 dargestellt ist, entspricht. Das heißt, daß eine Höhe von der Hälfte des Durchmessers D von der Achse P verwendet wird.
Als nächstes wird die Antriebsvorrichtung des Schwenktisches 17 verfahren, um das Werkstück 2 um einen Winkel von –θ₀ Grad zu drehen und danach wird die Antriebsvorrichtung 22 für die X-Achse angetrieben, um den Kontaktsensor 21 entlang der Pfeilmarkierung X in Richtung des Werkstückes 2 zu verfahren, bis er die geneigte Flache 7 der Ausnehmung 4 berührt. Die Betätigungsvorrichtung 17 wird betrieben, um so die Höhe x1 entlang der Pfeilmarkierung X zu diesem Zeitpunkt einzulesen und zu speichern. Dies entspricht den Positionsdaten der Position B1 in 10.
Nachdem der Kontaktsensor 21 um einen geeigneten Betrag unter Verwendung der Antriebsvorrichtung 22 für die X-Achse zurückgezogen wird, wird die Antriebsvorrichtung de Schwenktisches 17 verfahren, um dadurch das Werkstück 2 um einen Winkel von –2θ₀ Grad zu verfahren. Mit anderen Worten wird der Sensor 21 gegenüber der Position bei θ₀ an dessen erster Position angeordnet. Danach wird die Antriebsvorrichtung 22 für die X-Achse angetrieben, um so den Kontaktsensor 21 entlang der Pfeilmarkierung X in Richtung des Werkstückes 2 zu bewegen, bis er die geneigte Fläche 8 der Ausnehmung 4 berührt. Die Betätigungsvorrichtung 14 wird eingeschaltet, um so die Höhe x2 entlang der Pfeilmarkierung X zu diesem Zeitpunkt einzulesen und zu speichern. Dies entspricht den Positionsdaten der Position B2 in 10.
Als nächstes wird der Kontaktsensor 21 zurückgefahren. Die Betätigungsvorrichtung 14 kann den Winkel β dem Ausdruck 10 unter Verwendung der Höhen x1 und x2 berechnen.
Schließlich wird unter Verwendung der Antriebsvorrichtung des Schwenktisches 17 das Werkstück 2 um –β-(360 Grad/2N) aus der ersten Position gedreht und dieser Winkel als neue Referenzrichtung des Schwenktisches 17 verwendet. Danach kann der Schleifvorgang beginnen. Das Verfahren für diesen Bearbeitungs- oder Schleifvorgang ist ähnlich dem Verfahren, wie es bei dem oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsbeispiel erläutert wurde.
Die oben erwähnte provisorische Positionierung, d. h., wie klein der Winkel β und wie groß der Winkel θ₀ sein kann, kann so genau sein, daß im provisorisch positionierten Zustand der Kontaktsensor 21 nicht der Endfläche 3 des Werkstückes 2 oder der Bogenfläche des Werkstückes 4, wenn das Werkstück 2 um einen Winkel von ±θ0 Grad gedreht wird, sondern den geneigten Flächen 7 und 8 gegenüberliegt.
Wenn in diesen Fall das Werkstück 2 in der Werkzeugmaschine 1 positioniert wird, dann wird die gegenüberliegende Position 4b einmal in der Ausnehmung 4 bestimmt und danach werden die Höhen x1 und x2 der Positionen B1 und B2, die jeweils um ±θ0 von der gegenüberliegenden Position 4b beabstandet sind, jeweils unter Verwendung des Kontaktelements 29 vermessen. Unter Verwendung des oben erwähnten Ausdruckes 10 wird der Winkel β erhalten, der ein wechselseitiger Verschiebungsbetrag zwischen der gegenüberliegenden Position 4b und der idealen Nockenfläche 104, d. h. dem Grund 4a der Ausnehmung 4, ist; in Übereinstimmung mit dem so erhaltenen Winkel β wird der Schwenktisch 17 gedreht. Selbst wenn die Positionierungsöffnung 30 nicht vorhanden ist, kann, da die Positionieröffnung 30 nicht verwendet muß, das Werkstück 2 positioniert werden, d. h. kann dessen Phase so eingestellt werden, daß die Ausnehmung 4 an einer gegebenen Position positioniert ist. Da außerdem die Höhen der geneigten Flächen 7 und 8 unter Verwendung des Kontaktsensors 21 gemessen werden und der Winkel β als ein Korrekturbetrag derart erhalten wird, daß die Bearbeitungszugaben 2a der geneigten Flächen 7 und 8 einander gleich sind, ist es nicht möglich, daß nur eine der geneigten Flächen 7 und 8 starker geschliffen wird als die andere, was wiederum die Gefahr eliminiert, daß eine Überlast auf die Bearbeitungseinheit 12, die als Schleifspindel dient, wirkt.
Erfindungsgemäß kann nicht nur das Werkstück um dessen Achse mit hoher Genauigkeit positioniert werden, sondern es kann auch der Vorgang zur Positionierung des Werkstückes automatisiert werden. Dies macht es möglich, einen Anstieg bei den Herstellungskosten des Werkstückes zu begrenzen.

Claims

Verfahren zum Positionieren eines Werkstückes (2) bezüglich einer Achse (0, P) des Werkstückes (2) in einer vorbestimmen Drehwinkelstellung, wobei das Werkstück (2) in einem bezüglich der Achse (0, P, P1) drehbaren Spannabschnitt (18) aufgenommen wird, und das Positionieren in folgenden Schritten erfolgt: – Positionieren eines Kontaktsensors (21) in einer Positionierausnehmung (30, 4) des Werkstückes (2); – Erfassen einer anfänglichen Drehwinkelstellung (L1) des Werkstückes (2), wenn der Kontaktsensor (21) in der Positionierausnehmung (30, 4) des Werkstückes (2) ist; – Drehen des Werkstückes (2) in eine erste Richtung, bis der Kontaktsensor (21) eine erste Kontaktstellung (FCP) in der Positionierausnehmung (30, 4) erreicht, und – Erfassen einer ersten Drehwinkelstellung (L2) des Werkstückes (2); – Rückdrehen des Werkstückes (2) entgegen der ersten Richtung, bis der Kontaktsensor (21) eine zweite Kontaktstellung (SCP) in der Positionierausnehmung (30, 4) erreicht, und – Erfassen einer zweiten Drehwinkelstellung (L3) des Werkstückes (2), – Berechnen einer erfassten Winkelstellung (L4), basierend auf den ersten und zweiten Winkelstellungen (L2, L3); – Berechnen eines Drehwinkels (Θ) entsprechend einer Differenz zwischen der anfänglichen Drehwinkelstellung (L1) und der erfassten Winkelstellung (L4); – Zurückziehen des Kontaktsensors (21) aus der Positionierausnehmung (30, 4) des Werkstückes (2); und – Drehen des Werkstückes (2) um die Achse (0, P, P1) in Übereinstimmung mit dem auf diese Weise berechneten Drehwinkel (Θ).
Verfahren zum Positionieren eines Werkstückes nach Anspruch 1, wobei vor dem Positionieren des Kontaktsensors (21) in der Positionierausnehmung (30) folgenden Schritte durchgeführt werden: – Positionieren eines Annäherungssensors (41) in einem Umfeld der Positionierausnehmung (30), – Drehen des Werkstückes (2) um seine Achse (0, P) bis zu einer Position, in der der Annäherungssensor (41) der Positionierausnehmung (30) des Werkstückes (2) gegenüberliegt, – Drehen des Werkstückes (2) um einen gegebenen Winkel, wodurch der Kontaktsensor (21) in den Bereich der Positionierausnehmung (30) des Werkstückes (2) gebracht wird.
Vorrichtung zur Bearbeitung einer Ausnehmung zur Herstellung eines Werkstückes (2) mit Ausnehmungen (4), die in einer Umfangsrichtung in vorbestimmten Abständen angeordnet sind, wobei das Werkstück eine Positionierausnehmung (30, 4) aufweist, und die Vorrichtung aufweist: eine Werkstückspannvorrichtung (11), zum Lagern des Werkstücks (2) drehbar um seine Achse (0, P) in einer beliebigen Drehwinkelstellung, eine Bearbeitungseinheit (12) mit einem Werkzeug (20, 26), zum End-Bearbeiten der Ausnehmungen (4) des Werkstückes (2), einen Kontaktsensor (21), der in einer Positionierausnehmung (30, 4) des Werkstückes (2) positionierbar ist, und eine Betätigungsvorrichtung (14), die das Verfahren zum Positionieren des Werkstückes (2) bezüglich der Achse (0, P) des Werkstückes (2) in einer vorbestimmen Drehwinkelstellung gemäß Anspruch 1 durchführt.
Vorrichtung nach Anspruch 3 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, mit einem Annäherungssensors (41), der in einem Umfeld der Positionierausnehmung (30) des Werkstückes (2) positionierbar ist.