JP2013508176A - 研削及びバリ取り用研削盤と、研削及びバリ取りの方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、工作物（２０、２２、４８、６０）、特にカム（４８、６０）、を研削するための研削盤に関する。該研削盤は、機械ベッド（１２）と、砥石（５８、３６、３６’）の回転軸に略平行に延びる研削領域（７４）と、砥石（５８、３６、３６’）の回転軸に平行に延びていない少なくとも１つの断面（７０、７２）とを備えた輪郭を有する砥石（５８、３６、３６’）と、少なくとも１つの前記砥石（５８、３６、３６’）が配置されており、機械ベッド（１２）の上に移動可能に配置される、研削スピンドル（２８、２８’）と、研削加工を制御するための制御ユニット（９６）とを備え、該制御ユニット（９６）が、工作物（２０、２２、４８、６０）の研削中または研削後の、特に、工作物（２０、２２、４８、６０）の研削の終わり頃の工作物（２０、２２、４８、６０）の長手軸（２４）の方向での工作物（２０、２２、４８、６０）の端部（７６’、７６’’）の位置情報を用いて、工作物（２０、２２、４８、６０）の端部（７６’、７６’’）を砥石（５８、３６、３６’）の少なくとも１つの断面（７０、７２）により相次いでバリ取りまたは面取りするように構成されている。また、本発明は、このタイプの研削盤を用いて、工作物（２０、４８、６０）、具体的にはカム（４８、６０）、をホルダ（５４）上で研削するための方法に関する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、加工対象物である工作物（具体的には、カム）を研削するための研削盤に関し、また、ホルダの上で工作物（具体的には、カム）を研削する方法に関する。
このタイプの研削盤は、例えば、２００６年１０月のシュトゥットガルトのＳｔｕｄｅｒ Ｓｃｈａｕｄｔ ＧｍｂＨ社によるパンフレット“ＣａｍＧｒｉｎｄ−Ｐｒｏｄｕｋｔｉｏｎｓｌｏｓｕｎｇｅｎ ｆｕｒ ｄａｓ Ｓｃｈｌｅｉｆｅｎ ｖｏｎ Ｎｏｃｋｅｎｗｅｌｌｅｎ”〔“ＣａｍＧｒｉｎｄ−カム軸研削のための生産ソリューション”〕により知られている。この刊行物では、例えば、“ＣａｍＧｒｉｎｄ Ｓ”及び“ＣａｍＧｒｉｎｄ Ｌ”モデルは、大きな砥石と小さな砥石で構成され、特にカム軸を研削するために設計された、研削装置を備えている。まず、大きな砥石によりカムが事前研削され、高出力によってベアリングシートが加工される。その一方で、小さな砥石は、カムの形の仕上げ研削をする、あるいはベアリングシートを研削する役割をする。工作物保持装置上に配置したカム軸を加工するために、工作物保持装置は、その（該装置の）一方の側に、カム軸をその長手軸を中心として所望な回転をさせる工作物スピンドルヘッドを有し、他方の側に、加工中にカム軸が常に中心に配置されるようにする心押し台を有している。前述の工作物保持装置の構成要素は、通常、静止した状態であるが、それに対して、砥石及び対応する研削スピンドルは、ｘｚ平面内でカム軸に対して移動可能である。

軸または方向ｘとｚが前述または後述の本明細書で言及される場合、これは常に機械ベッドを形成する平面を規定する二つの軸を意味する。ここで、ｚ軸は、工作物（本明細書では、例えばカム軸）の長手方向に平行に延びており、ｘ軸は、ｚ軸に対して垂直な軸として延びており、それゆえ、対応する工作物に対し向かったり離れたりするツールの横からの動きに対応している。さらに、ｘ軸とｚ軸に対して垂直な方向をｙ軸又はｙ方向と呼ぶ。従って、ｙ軸又はｙ方向は、機械ベッドに対して垂直に延びていることになる。

軸上での直接のカム研削は、カムが軸に関して正確に形づくられるように、精度目的のために行われる。しかしながら、前述の確立された方法に対して、カムを個別に研削する方法も多く用いられている。これはなぜなら、カム軸の製造業者は、極めて精度よく個別のカムを接合させることに成功してきたからである。ここで、個別のカムを精度よく研削するには、研削盤にて工作物固定具（一般的には、取付軸）で通常加工される複数のカムを、個別にまたはグループとして、研削を行う。

冒頭で言及した周知の研削盤が用いられる研削作業及び加工作業においては、研削された工作物（例えば、カム）の端部（エッジ）に沿って常にバリ（Ｇｒａｔ）が蓄積する。バリは、研削された工作物をさらに用いるためには基本的に望ましくないため、バリは別の装置（例えば、高圧バリ取り装置または高圧ブラッシング機）にて取り除かれる。このため、研削装置は、研削盤から取り外され、工作物が別の装置にてさらに加工され得るように、該別の装置に導入される。その結果として、追加の加工時間とともに、工作物を繰り返し固定する追加の加工ステップを有することになり、また、製造目的のために独立した別の装置／機械を購入し設置しなければならないという欠点がある。この別の装置／機械の設置に伴ってスペースが必要となるだけでなく、製造において経済的に悪影響がある。なぜなら、付加的な保守管理サービス費用に加え、このような独立した装置を設置することは、比較的高額な資本コストを要するからである。

それゆえ、本発明は、研削作業中または作業後に同じ研削盤内で、バリの形成が避けられるあるいはバリ取りが可能となるような、工作物を研削するための研削盤、及び、工作物の研削方法、を提供することを目的としている。

本発明によれば、この目的は、工作物（具体的には、カム）を研削するための研削盤を提供することによって達成され、該研削盤は、機械ベッドと、砥石の回転軸に略平行に延びる研削領域と、砥石の回転軸に平行に延びていない少なくとも１つの断面とを備えた輪郭を有する砥石と、少なくとも１つの砥石が配置されており、前記機械ベッドの上に移動可能に配置される、研削スピンドルと、研削加工を制御するための制御ユニットとを備える。また、該研削盤は、前記制御ユニットが、工作物の研削中または研削後の、特に、工作物研削の終わり頃の工作物の長手軸の方向での工作物の端部の位置に関する位置情報を用いて、工作物の端部を砥石の少なくとも１つの断面により相次いでバリ取りまたは面取りするように構成されている。

本発明に係る輪郭を持つ（ｐｒｏｆｉｌｉｅｒｔｅｎ）砥石と本発明に係る制御ユニットとの組み合わせは、研削作業時、好ましくは、研削作業の終わり頃に、砥石の回転軸に平行に延びていない対応する斜めの断面が、研削された工作物の端部と接触し、砥石の位置に応じて、端部から機械的にバリを除去、あるいは、工作物の端部の面取りをするという利点がある。これを可能にするために、工作物及びその端部の位置は、あらかじめ正確に決定されるため、工作物に沿った砥石の位置合わせを、バリ取りまたは面取りのステップにとって最適な方法で行うことができる。

これにより、本発明の研削盤における工作物を、包装の準備ができている製品として取得することが可能になる。バリ取り用のさらなる装置へ追加的に転送する必要はない。前述した装置はまた、研削加工の最後の部分でバリ取りを行うことをすでに可能にしているため、バリ取りによる時間の損失をさらに最小化する。ここでは、すでにバリ取りが研削加工全体の一部であるため、もはや余分なバリ取りのステップを導入する必要はない。

本発明の更なる改良では、砥石は、砥石の回転軸に平行に延びていない２つの断面を持つ屋根状輪郭を有し、該２つの断面の間に、砥石の回転軸と略平行に延びる研削領域が配置されている。

ここで、“屋根状輪郭”は、研削材において認識される窪みを指し、その窪みは、砥石の回転軸と半径との両方を含む平面で砥石を横切る砥石の断面に見ることができる。窪みの輪郭は、砥石の一方の端部の方向における回転軸に平行である砥石の他方の端部から見て、前方及び後方それぞれでの砥石の半径が、その間に存在する領域の半径より大きく、それらの領域は、砥石の回転軸に平行に延びない移行部分によって相互に接続されるようになっており、このようにして得られた断面図は、屋根の形を想起させる。

砥石の回転軸に平行に延びない２つの断面を備えることで、断面の形が結果として屋根状輪郭である砥石の提供には、それにより、工作物の（特にカムの）２つの端部（特に外側の端部）のバリ取りまたは面取りができるという利点がある。この目的のために、砥石がｚ軸に沿った異なる変位位置を有することが必要であり、それにより、工作物の第１の端部を第１の変位位置で加工することができ、第２の端部を第２の変位位置で加工することができる。この目的のために、制御ユニットは、工作物の端部の位置情報を使用して、砥石の一方及び他方という両方の変位位置を設定するように構成されている。屋根状輪郭を備えた砥石により、及び、本発明の制御ユニットにより、特にカムの、工作物の研削及び工作物の２つの端部のバリ取りまたは面取りの両方を１研削工程で実施できる。

本発明の更なる改良では、少なくとも１つの断面が、頂点に向かう断面の範囲に沿って、輪郭における各点の砥石の回転軸からの距離が減少するように構成されている。この改良の利点は、原則として中央部に配置される砥石の研削領域が、少なくとも１つの断面の外側の端部よりも回転軸の近くに位置し、それにより、研削領域を工作物と接触させ続けながら同時にｚ軸方向における砥石の移動中に、最終的には少なくとも１つの断面が、研削される工作物の端部に接触することである。結果として、少なくとも１つの断面は、それに対応して存在するバリの除去、及び／または、工作物に存在する端部の面取りが可能である。

本発明の更なる改良では、研削盤は、位置情報を受信するためのデータ入力部を備えている。研削盤が位置情報を受信するためのデータ入力部を備えることにより、研削盤に直接工作物の決定された位置データを送信することができ、その後、自動的に制御ユニットがデータを利用可能になるという利点がある。そのため、他の方法によるデータの複雑な入力またはデータの転送は不要で、その結果として、より高い処理速度と大幅な自動化が実現される。

本発明の更なる改良では、研削盤は、位置情報を決定するための測定装置を備えている。これの利点は、加工する工作物を、別の装置に追加的に転送し、そこで測定を行って、その後、データを適合させて送信する必要がないことである。したがって、測定装置は、研削盤内部の空間的な条件に適応し、それに合うように対応する位置を定義することが可能である。

本発明の更なる改良では、測定装置は、特に、レーザまたはイニシエータ（Ｉｎｉｔｉａｔｏｒｓ）による距離決定によって、非接触で位置情報を決定するように構成されている。これの利点は、位置または距離の決定が比較的迅速に行われることである。対照的に、工作物の機械的な検出は非常に遅くなる。そのため、例えば、レーザに、加工する工作物の単純、迅速な全体的な精査によって、秒以下の範囲の位置のあらゆる必要なデータの決定を可能にしている。

本発明の更なる改良では、工作物はホルダに収納され、測定装置は、工作物のホルダの縦止め具に関連した少なくとも１つの第１の位置を決定するように構成されている。これの利点は、工作物または工作物ホルダを固定時に研削盤に位置合わせ可能にする固定された機械的な基準が常に存在することである。この目的で、縦止め具が、例えば、研削盤の固定された機械的に予め定められた場所に取り付けられ、結果として、決定された位置も、研削盤における固定された機械的な止め具からの距離であると考えることができる。相対的な位置データに加えて、さらに研削盤内の工作物の位置を定める必要を省くことができ、これによっても、研削加工はさらに簡素化される。

本発明の更なる改良では、測定装置は、工作物のホルダの縦止め具に関連したあらゆる位置を決定するように構成されている。この位置決定は、本発明の制御ユニットが、このようにすべての工作物のための絶対的なデータを持っている点で研削加工にとって有利であり、その結果、各工作物を個別に移動することができ、その標準的な研削加工の点で、本発明の研削盤の柔軟性を増している。

別の改良では、測定装置は互いに関連した残りの位置を決定するように構成されている。本発明の制御ユニットが、工作物が相次いで加工されるように研削盤または対応する砥石を作動させる場合、相対的な位置情報は、本発明の研削盤の研削加工に有利である。この目的のために、研削盤は、どのように研削盤がある工作物から次の工作物へ移動するかについてのデータを必要とするのみである。このため、もはやそれ以上の計算は必要なくなり、その結果、相対的な情報としての位置データを参照して、砥石または研削スピンドルを容易に変位させることができる。

本発明の更なる改良では、測定装置は、研削盤の内部空間の外側に配置される。この配置、特に、研削装置から離れた別の装置としての配置の利点は、位置情報を決定するための測定作業を、研削の一連の工程全体における時間に中立的な要素として行うことができることである。これは、工作物、例えばカム軸、の位置情報の測定または決定を、研削盤内で実行されている研削作業と同時に行うことができることによるものである。この研削作業が終了したときには、すでにその間に測定された工作物を、直接、再び準備が整った研削盤に挿入することができ、並行して決定された位置情報を参照して、研削及び加工できる。したがって、工作物の測定が行われているので、研削盤を稼動状態にできない休止時間はない。

本発明の別の改良では、測定装置は、研削盤の内部空間に配置される。これの利点は、そのために研削盤の外側に余分なスペースを必要としないことである。測定装置及び研削盤の両方が研削盤内のスペースに配置され、測定装置は、特に、既に研削盤に固定された工作物の位置情報を決定する。これにより、外部測定装置から研削盤への工作物の移動時に発生しうるエラーを最小限に抑えられる。なぜなら、位置情報は、ここでは直接、研削装置内の位置に関係し、例えば、研削盤への誤った挿入の際に、誤った位置に導きうる工作物の所定の部分に関する相対的な情報ではないからである。

本発明の更なる改良では、制御ユニットは、工作物の端部が、全体の加工時間の５０〜９５％の後に、特に６０〜８０％の後にのみ、砥石の少なくとも１つの断面によってバリ取りまたは面取りされるように構成される。本発明の制御装置のこの改良の利点は、まず通常の研削作業を、斜めに延びる断面と工作物との間で起きる追加の相互作用なしに、砥石の研削領域で行うことができるという事実にある。このような相互作用は、すなわち、対応する斜めに延びる断面にとってのより高い負荷、結果として、砥石上での材料のより激しい摩滅及び摩耗を意味する。研削する工作物の端部上に少なくとも１つの断面を配置する目的は、特に、生成されるバリの除去または端部の面取りをすることであるため、少なくとも１つの断面と、工作物のそれ（該断面）に対応する端部との間の接触は、比較的短くて十分である。

したがって、屋根状輪郭を備えた砥石の好ましい改良では、斜めに延びる断面及び端部間で相互作用を起こさずに、まず工作物が、砥石の中央部、すなわち研削領域に配置されるのが好ましい。これにより、バリ取りまたは面取りステップは、全体的な研削処理工程の終わり頃にのみ行われ、有利である。しかし、研削領域が工作物に接触し続けているので、バリ取りまたは面取りステップは、まだ通常の研削工程の一部を構成する。

本発明は、さらに、前述の実施形態に係る研削盤を用いて、工作物（具体的にはカム）をホルダ上で研削するための方法に関する。
この方法は、本発明による以下の工程を含む：
ａ）ホルダ上における少なくとも１つの工作物の位置を決定すること、
ｂ）位置情報を、研削加工を制御するための制御ユニットに送信すること、
ｃ）少なくとも１つの工作物におけるホルダの長手軸の方向における研削作業のために、該位置情報に基づき、長手軸に対して垂直に砥石を配置すること、
ｄ）砥石の研削領域を用いて、少なくとも１つの工作物を研削すること、
ｅ）砥石の回転軸と平行に延びていない砥石の断面が、工作物の端部をバリ取りまたは面取りするように、位置情報に基づいて、少なくとも１つの工作物のホルダの長手軸の方向において、砥石を移動すること。

本発明による方法の好ましい改良では、該方法は、以下の工程をさらに含む：
ｆ）砥石の回転軸と平行に延びていない砥石の別の断面が、工作物の別の端部をバリ取りまたは面取りするように、位置情報に基づいて、少なくとも１つの工作物のホルダの長手軸と反対の方向に、砥石を移動すること。

上記方法によれば、本明細書の冒頭部分で言及された本発明による研削盤を最適に用いることができる。このため、工作物の位置は、正確に決定されなければならない。上述の位置情報を活用して、砥石は、通常の研削作業のために最適に配置され、また、工作物の研削作業の終わり近くには、少なくとも１つの工作物のホルダの長手軸の方向に（すなわち、ｚ軸の方向に）移動される。この移動は、斜めの断面が、工作物の１つの端部、ひいてはさらなる端部、のバリ取りまたは面取りをするように、移動される。

冒頭部分でなされた説明によれば、この方法では、バリ取りまたは面取りを１つのかつ同一の装置で行う、さらには、実際の研削作業時間内において最終手段として行うことができるという大きな利点がある。それゆえ、最終的には、工作物がさらなる別の装置に転送される必要がないということだけでなく、バリ取りまたは面取りのステップが実際の研削作業の一部として行われることから、時間が節約される。すなわち、追加的なバリ取りまたは面取りのステップにかかる全体の時間が、それゆえ、実質的に省略される。そのため、この方法では、製造時間及び製造費用においても、本方法全体としてのコスト的にも、プラスの効果をもたらす。

上述の本明細書で言及した特徴及び以下の本明細書で説明される特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれに説明された組み合わせだけでなく、その他の組み合わせあるいはそれのみで使用することができることは言うまでもない。

以下の本明細書では、本発明を、添付の図面と併せて、選択された例示的な実施形態を用いてより詳細に記述及び説明する。

本発明の研削盤全体を示す側面図である。 図１の研削盤における、本発明の研削スピンドルセットの詳細図を示す。 本発明の研削盤を示す平面図である。 研削スピンドルがそれぞれ異なる位置にある本発明の研削スピンドルセットの側面図を示す。 研削スピンドルセットが工作物の事前研削に適した位置にある側面図における、図１及び図３の本発明の研削盤の詳細断面図を示す。 研削スピンドルセットが工作物の仕上げ研削に適した位置にある、図５の詳細断面図を示す。 本発明の研削盤の工作物としてのカム軸の概略側面図を示す。 工作物のバリ取りまたは面取りのための屋根状輪郭を備えた小さな砥石の異なる位置の詳細断面図を示す。 本発明の測定装置、データ入力部及び制御ユニットの概略図と共に、図１の研削盤を示す。 研削スピンドルがそれぞれ異なる位置にある本発明の研削スピンドルセットのさらなる側面図を示す。

以下の本明細書で詳しく説明される研削盤は、以下の本明細書では記号１０でその全体が示される。なお、図１からわかるように、研削盤１０は、内部空間１９に配置された、機械ベッド１２と、２つのスピンドルセット１４及び１４’と、工作物スピンドルヘッド１６と、心押し台１８とを備える。ここで、カム軸２２として形態の工作物２０は、工作物スピンドルヘッド１６と心押し台１８との間に固定される。

カム軸２２、または一般的には工作物２０、は、工作物スピンドルヘッド１６と心押し台１８とによって、その長手軸２４について回転させることができ、この動作中に、ｘ軸とｚ軸に沿って横方向に移動可能な研削スピンドルセット１４及び１４’によって、一般的に知られている方法に従って加工または研削される。

本件では、研削スピンドルセット１４及び１４’は両方とも同一の構造からなる。それぞれの構造を、研削スピンドルセット１４として図２に例として示すが、これは研削スピンドルセット１４’にも適用される。

研削スピンドルセット１４及び研削スピンドルセット１４’が同一構造であるため、それぞれプライム記号によってのみ異なる同一の記号を、２つの研削スピンドルセットの構成要素に使用する。したがって、都度、明示的に言及されていない場合でも、研削スピンドルセット１４の構成要素の特徴は、同様に、何か他の記載がない限り、他方の研削スピンドルセット１４’の対応する構成要素に適用され、その逆もまた同様である。

研削スピンドルセット１４は、第１の研削スピンドル２６及び第２の、この場合は小型の、研削スピンドル２８で構成されている。研削スピンドルは、研削スピンドル２６及び２８それぞれの砥石固定部（砥石収容部）３５及び３７にそれぞれ配置された、スピンドル部３０及び３２と、砥石３４及び３６とで構成されている。本件では、大きさの比率により、砥石３４は大きな砥石として構成されており、砥石３６はより小さな砥石として構成されている。

上述の選択された大きさの比率以外にも、もちろん他の大きさの比率もまた考えられ、砥石３６を備えた研削スピンドル２８を、砥石３４を備えた研削スピンドル２６より大きくするかまたは同じ大きさにすることも可能である。

研削スピンドル２６と研削スピンドル２８とは、砥石３６及び３４が、図２の表示では、一方の上に他方が来るように位置付けられており、それにより、研削盤１０全体について、２つの砥石３４及び３６はｚ軸の方向に対して垂直に延びる平面内に位置するようになっている。研削スピンドル２６及び２６’は、図２においてはあまり詳細に示されていないが、図１で見ることができる送り台（Ｓｃｈｌｉｔｔｅｎ）３８及び３８’上にそれぞれ配置されており、ｘ方向及びｚ方向に機械ベッド１２上を互いに独立して送り台上で移動することができる。研削スピンドル２８及び２８’は、スピンドル部３０及び３０’に図示されている場合には、スピンドル部３０及び３０’それぞれの研削スピンドル２６及び２６’それぞれに支柱４０を介して配置されている。図２に示すように、支柱４０は、この場合、スリーブ（Ｍａｎｓｃｈｅｔｔｅ）４２とホルダ４４とを有している。ホルダ４４は、研削スピンドル２８を直接収容して固定する役割をしており、したがって、スリーブ４２上に研削スピンドル２８を配置する。スリーブ４２は、研削スピンドル２６のスピンドル部３０に対応して構成されており、スピンドル部３０上に配置されて研削スピンドル２６の回転軸４６を中心として旋回可能に取り付けられている。

この構成により、スリーブ４２及びホルダ４４を介して研削スピンドル２６の回転軸４６について砥石３６を備えた研削スピンドル２８を旋回させることができる。この旋回は、所望の旋回性を得るために、研削盤の分野における当業者の知識に基づいて、選択、構成及び配置可能な駆動ユニット（ここでは具体的に図示せず）を介して行われる。ここでは、空気圧及び油圧駆動装置、または大歯車またはベルトを介した他の駆動装置が、例として挙げられる。

砥石３４を保護するために、特に図２に見られるように、砥石３４には、保護フラップ（Ｓｃｈｕｔｚｋｌａｐｐｅ）４７が設けられている。図２に示されている位置で、保護フラップ（保護キャップ）４７は、観察者に面している砥石３４の領域を解放するように配置され、その結果、観察者に面している側に位置する工作物を研削することができる。

保護フラップ４７は、シャフト５０上に回転可能に装着されることにより、同様に、回転軸４６を中心として旋回または回転可能である。研削スピンドル２８及び保護フラップ４７を同時に旋回させるために、保護フラップ４７を、支柱４０に、具体的には、本実施形態においてはホルダ４４にウェブ５２を介して接続する。この作用接続の結果、研削スピンドル２８を研削スピンドル２６の回転軸４６を中心として旋回させる間は、保護フラップ４７も同時に旋回し、その結果、図２において観察者に面している砥石３４の領域は、保護フラップ４７で覆われる。このことは、例えば、図３の平面図で見ることができる。

同様に、研削スピンドル２８が、旋回動作の後、研削盤１０全体の中で、どのように位置しているかを図３から見ることができる。図１では、研削スピンドル２６及び研削スピンドル２８の位置は、研削スピンドル２６の砥石３４が工作物２０の加工及び研削のために自由に配置されるようになっている一方で、図３に示されている位置では、研削スピンドル２８の砥石３６は、工作物２０及び研削スピンドル２６の大きな砥石３４との間でｘ軸の方向に関連して位置付けられている。したがって、研削スピンドル２８の砥石３６は、工作物２０、ここでは、カム軸２２、を加工及び研削するために使用できるように配置されている。

カム軸２２を事前研削するための大きな砥石３４と、砥石３６を備え、大きな砥石３４の研削スピンドル２６上で旋回可能に配置された小さな研削スピンドル２８との配置には、この組み合わせによってかなりの省スペース化が達成されるという利点がある。ｚ軸の方向について垂直に延びる上述の共通のスピンドル面内の砥石３６及び３４の配置に起因する利点を、以下の本明細書にさらに詳細に説明する。

図４ａ及び４ｂに、再び大きな砥石３４について旋回可能な小さな砥石３６の動作原理を説明する。図４ａは、図１及び２にも示す状態を示し、研削スピンドル２８を備えた小さな砥石３６は、図１、２、４ａ及び４ｂに関連して大きな砥石３４の上方に配置される。ここで、図４ａに示されている右側の領域において、大きな砥石３４は保護フラップ４７で覆われているが、左側の領域では露出しており、その結果、工作物、ここではカム軸２２のカム４８、の研削が行われる。大きな砥石３４による事前研削が終了すると、研削スピンドルセットをｘ方向に送り台３８により移動することができ、その後、双方向矢印５０によって示すように、研削スピンドル２６の回転軸４６を中心とする回転が可能になる。

この回転は、図４ｂの図示によれば、大きな砥石３４の左隣となる位置に、小さな砥石３６及び研削スピンドル２８（この図では明確に示されていない）が（図４ｂに図示されている）位置すると、終了する。本例示的な実施形態では、小さな砥石３６を備えた研削スピンドル２８を回転することにより、保護フラップ４７もまた、既に上述したように、この例示的な実施形態では回転し、その結果、工作物２０に面する大きな砥石３４の領域は、ここで、保護フラップ４７で覆われるかまたは保護される。大きな砥石３４が摩耗またはスライバー材料（Ｓｐｌｉｔｔｅｒｍａｔｅｒｉａｌｉｅｎ）によって破損されることなく、小さな砥石３６は、カム４８の仕上げ研削を行うことができる。

大きな砥石３４を、研削作業のために再度使用する場合には、研削スピンドル２８を備えた小さな砥石３６を、上で述べた内容とは逆の方法で再び旋回させることができることは言うまでもなく、その結果、双方向矢印５０で示すような旋回運動により再び、小さな砥石３６は、図４ａに示すように、大きな砥石３４の上方の位置をとる。

図１０ａ及び１０ｂは、同様に、図４ａ及び４ｂの研削盤１０の実施形態を示す。ここでは、特に、研削スピンドル２８の旋回前と旋回後のそれぞれの位置にある砥石３４及び３６と保護フラップ４７とを見ることもできる。

すでに冒頭で述べたように、本発明の研削盤は、特に、ホルダ上に近接して配置される工作物、例えば、図５以降に示す典型的な実施例におけるカム軸２２上のカム４８’、４８’’、を同時に研削または加工するのに適している。ここでは、カム４８’、４８’’はそれぞれ、研削スピンドルセット１４及び１４’により加工される。

研削スピンドルセットの位置は、図５の典型的な実施形態で示されており、その位置で、カム軸２２上のカム４８’、４８’’は、大きな砥石３４，３４’により事前研削される。この目的のために、研削スピンドルセットは、ｚ軸の方向において互いに向けられる。また、大きな砥石３４、３４’が、それぞれ、ｚ軸の方向においてカム４８’、４８’’のうちの１つに対向するように、研削スピンドルセットを、それぞれ、カム４８’、４８’’の高さに位置合わせする。砥石３４、３４’がカム４８’、４８’’と対応して接触でき、それにより既知の方法に従って研削処理を行うことができるように、この後または同時に、ｘ軸に関連した位置合わせが行われることは言うまでもない。長手軸２４を中心としたカム軸２２の回転時の工作物、ここではカム４８、の形に適合させるためのｘ軸方向内の対応する位置合わせも、一般的に既知の方法及び対応するパラメータに従って行われる。

このカム４８’、４８’’の事前研削の作業時に、大きな砥石３４及び３４’を、ｚ軸の方向に数ｍｍ離れて、互いに向かって移動可能である。その結果、カム４８’、４８’’から形成された一対のカム５２を同時に事前研削することができる。上述したｚ軸の方向への同時移動時に、２つの砥石３４及び３４’との間の最小間隔を、保護フラップ４７及び４７’の厚みによってのみ、予め決定しておく。

大きな砥石３４、３４’による事前研削の作業が終了すると、研削スピンドルセット１４及び１４’を、ｘ軸方向にカム軸２２から離間可能であり、その場合、小さな砥石３６及び３６’を備えた研削スピンドル２８及び２８’を、上記説明に従い、研削スピンドル２６と２６’の回転軸４６及び４６’を中心として旋回させ、その結果、砥石３６及び３６’は、機械ベッドの上の高さにくるか、または機械ベッドから離間され、砥石３６及び３６’を工作物２０、すなわち、ここではカム４８’及び４８’’、の加工に使用することができるようになる。

ここでも、研削スピンドルセット１４及び１４’、ひいては砥石３６及び３６’は、ｚ軸の方向において再び対応して位置合わせされ、その結果、砥石３６及び３６’は、対応するカムペア５２、ここではカム４８’及び４８’’のさらなる加工または研削を可能にするために、互いに比較的近い位置に来る。この位置合わせを、図６に示す。

ここでは、小さな砥石３６及び３６’は、図６の観察者の視点からはカム４８’及び４８’’の背後にあるように見え、保護フラップ４７及び４７’もそれらの背後に位置し、保護フラップ４７及び４７’は、砥石３４及び３４’を覆うまたは保護している。さらに、図５の例とは異なり、研削スピンドル２８及び２８’は、もはや研削スピンドル２６及び２６’の上方位置にはなく、カム軸２２と研削スピンドル２６及び２６’との間に配置されているのもわかる。

カム軸２２と研削スピンドル２６及び２６’との間のこの配置の結果、さらに、ｚ軸の方向に平行な平面における砥石３６及び３６’とそれに対応する大きな砥石３４及び３４’により、ここではカムペア５２を同時に加工することも可能である。

研削スピンドルセット１４及び１４’の位置合わせも、加工及び研削を成功させるために、砥石３６及び３６’が常に工作物２０、ここではカム４８’及び４８’’、と必要かつ所望の接触を持つように、既知の方法に従うと共に対応するパラメータによってｘ軸の方向において行われることは言うまでもない。

研削スピンドルセット１４及び１４’を工作物２０又はカム軸２２の共通の側の機械ベッド１２上に配置して移動可能にしている図１〜６までに示した例示的な実施形態に加えて、このタイプの研削盤分野における当業者の知識に従って工作物２０又はカム軸２２の異なる側に移動可能に研削スピンドルセット１４及び１４’を配置することももちろん考えられる。さらに、特に、図５と６との関連でここに示されている一対のカム４８’、４８’’の同時の共通した加工にもかかわらず、２つの対応するカム４８’、４８’’、または一般的には工作物、を互いに独立して加工することも考えられる。

図７は、カム４８が配置された軸５４を備えるカム軸２２の概略構成を示す。カム４８におけるいずれの２つのカム４８’、４８も、一対のカム５２（カムペア）を形成する。カムペアは、関連付けられているカム４８’、４８’’が、お互いに比較的近くに、少なくとも別のカムペアからのカムペアの間隔よりも近く、そして、このタイプのカムペア５２内の対応するカム４８’、４８’’が、軸５４を中心とした回転に関する配置において、全く同じに配置され位置付けされることにより特徴付けられる。カム軸２２が研削盤１０に挿入された場合、研削盤１０内のカム軸２２は、例えば、工作物スピンドルヘッド１６に挿入されている縦止め具５６が、研削盤１０内で、常に同じ位置をとるように位置合わせされる。

したがって、縦止め具５６によるこの位置合わせを、縦止め具５６について正確に数μｍ以内に軸５４上のカム４８の位置を確定するために使用することができる。ここでは、この位置決めは、縦止め具５６に関連するカム４８の位置情報が決定されるように、あるいは、対応するカム４８の位置情報が軸５４上の先行するカム４８に関するものであるような位置において説明されるように、行われることができる。従って、例えば、図７からのカム４８’’の位置を縦止め具５６からの距離によって説明できる、あるいは先行するカム４８’との関係での位置情報として指定することができる。

図９は、位置情報を決定及び処理するために必要な装置を示す。測定装置９０は、固定されたカム軸２２上で直接カム４８の位置決定を行うために、別個の装置として研削盤１０の外側及び研削盤の内部空間１９の両方に配置可能である。研削盤１０の外側に測定装置９０を配置する変形例の場合、研削盤１０がすでに別の研削作業で動作している間に、カムの位置を決定することができるという利点がある。測定によって発生し、研削盤１０の研削処理を妨げる休止時間（稼働停止時間）は、これにより回避される。

対照的に、研削盤１０内に測定装置９０を配置する他方の変形例では、研削盤１０の外側に余分なスペースを必要としないという利点がある。また、研削盤１０にカム軸２２を固定する時に発生する可能性があり、それにより予め決定した位置の変位が発生する可能性のあるエラーが回避される。

本発明によれば、測定装置９０による位置の決定は、好ましくは、非接触の方法により、特に、レーザまたはイニシエータにより、行われてもよい。また、しかし、接触及び、機械的検出方法のような、非接触の工作物の測定のためのこの分野における当業者に既知の他の方法も、もちろん考えられる。

矢印９１によって概略的に示されているように、測定装置９０によって決定されたデータは、研削盤１０のデータ入力部９２に転送される。データ入力部９２から、矢印９３によって概略的に示されるように、データはその後、研削盤１０のデータ処理手段９４に渡される。データ処理手段９４は、この分野における当業者に既知の処理に従ってデータを処理し、その後、矢印９５によって示されるように、データを制御ユニット９６に提供する。制御ユニット９６は、研削スピンドルセット１４及び１４’の直接制御に使用される。これは、機械ベッド１２上での研削スピンドルセット１４及び１４’の移動と、上述した旋回による研削スピンドル２８及び２８’の位置合わせの両方と、砥石３４、３４’、３６、３６’の動作とを含んでいる。制御ユニット９６による研削スピンドルセット１４及び１４’の制御は、矢印９７及び９７’によって図９に概略的に示されている。それに対し、矢印９１、９３、９５は、上述した位置情報の主な経過を表している。

第一に、カム軸２２の個々のカム４８の位置情報の決定は、位置情報に基づいて、研削スピンドルセット１４及び１４’を、例えば、図５及び６によって示し、この文脈で説明されたように、カム４８の研削を実施することができるような方法で、制御ユニット（ここでは具体的に図示せず）によって位置合わせできる点で、有利である。１０ｍｍの範囲内に砥石３４、３４’、３６、３６’が緊密に集まっているために、砥石が任意の厚み（幅）を持つことはできないので、ここでは、位置情報のある一定の精度がすでに必要になる。

さらに、上述の正確な位置情報によって、工作物２０、ここではカム４８、のバリ取りまたは面取りも、図８ａ〜８ｃに関連する以下の本明細書でより詳しく説明されるように、可能になる。

小さな砥石３６及び３６’の特別な実施形態を示す砥石５８は、図８ａで見ることができる。工作物６０、例えばカム４８、を加工するために、砥石５８は、工作物６０上に位置付けられる。図８ａ〜８ｃに見られるように、砥石５８の研削材料６２は、屋根状輪郭６４と呼ばれる輪郭を有する。屋根状輪郭６４は、工作物６０に対向する側の研削材料６２の窪みに特徴がある。砥石５８の回転軸（ここでは具体的に示されていない）に関連して、これにより、さらに外側に位置する回転研削面６６とさらに内側に位置する回転研削面６８とが生じる。研削面６６と６８は、砥石５８の回転軸に平行に位置付けられていない斜めの断面７０及び７２を移行部として、互いに接続されている。端部６６及び６８の間のオフセットがあること、また、斜めの断面７０及び７２があることによって、図８ａ〜８ｃで見ることができる屋根状輪郭６４となっている。

したがって、屋根状輪郭６４は、研削材料６２によって内側端６８と一致する研削領域７４を有し、以下の本明細書で詳しく説明するように、バリ取り及び面取りに適した斜めに延びる断面７０及び７２を持つ。

図８ａ〜８ｃで見られる屋根状輪郭６４についての上記説明に加え、以下の本明細書及び一般的に本発明の文脈において、“屋根状輪郭”という表現は、１つの断面７０、７２と、回転軸に平行に延びていない研削領域７４とを備えた砥石の輪郭を意味する及び含むことは言うまでもない。

このような砥石５８によって、工作物６０、例えばカム４８、の仕上げ研削を、小さな砥石３６と同じように行う場合、好ましくは、工作物６０が研削領域７４によって独占的に加工されるように、まず、砥石５８を工作物６０に位置合わせする。この位置合わせは、図８ａに例により示されている。前述の本明細書で詳しく説明したように、この位置合わせを成功させるために、位置情報を使用している。

研削領域７４による研削作業中に、一定量のバリ（ここではあまり詳細に示されていない）が頻繁に工作物６０の端部７６’及び７６’’で形成される。
砥石５８を、矢印７８によって例として示した、ｚ軸方向に移動する場合は、頂点８０の領域内において、研削領域７４から断面７０への移行部は、工作物６０の、バリを積んだ対応する端部７６’に合致する。この位置合わせは、図８ｂの例により示されている。これは、実際の研削加工の後、または研削処理の終わり頃、特に、個々の工作物の総加工時間の約６０〜１００％に相当する時に起こりうる。

したがって、研削領域７４によるさらなる研削は、断面７０による端部７６’のバリ取りまたは面取りと同時に行われる。端部７６’でのバリ取りまたは面取り作業が終了した後、矢印８２によって図８ｂに示されている、以前とは逆方向に砥石５８を移動する。矢印８２の方向に沿ったこの移動の終了位置は、工作物６０上の砥石５８の図８ｃに示す位置であり、工作物６０の端部７６’’のみが、研削領域７４と断面７２との間の頂点８４の領域に来る。

この工作物６０上の砥石５８の位置合わせでは、端部７６’’で形成されるバリは、図８ｂと関連した上記説明に従って、砥石５８の断面７２によって同様に除去される。さらに、工作物６０の端部７６’’も、その後も必要に応じて断面７２によって面取りされる。

このバリ取りまたは面取りを正確に行えるようにするために、工作物６０（つまり、例えば、カム４８）の上述した位置情報が可能な限り高い精度で存在している必要がある。なぜなら、第１に、図８ａによる実際の研削作業中の頂点８０及び８４からの距離は、砥石５８が不必要に厚くならないように、比較的小さくなっているからである。第２に、端部７６’及び７６’’での工作物６０の面取りは、行われないことのほうが多いので、工作物６０上の対応する端部７６’及び７６’’上の砥石５８の断面７０及び７２の配置は、上述した断面７０と７２の研削動作が、端部７６’及び７６’’で工作物６０をバリ取りするのにだけ十分であるように行われる。

上記説明にかかわらず、逆方向の、つまり、まず矢印８２の方向でその後矢印７８の方向の砥石５８の移動もまた本発明の範囲内にあると共に、類似の方法で同一の結果につながることは言うまでもない。

特に図８ａ〜８ｃ及び図９に関連した上記説明によると、このタイプの工作物６０、特にカム４８、を研削するための本発明の方法では、ホルダ（図８ａ〜８ｃには具体的には示されていない）、例えば、軸５４、上の工作物６０の位置をまず決定する。これは、測定装置９０により行うことができる。この位置情報は、研削処理、したがって研削スピンドルセット１４及び１４’の研削スピンドル２６、２６’、２８及び２８’を制御する、研削盤１０の制御ユニット９６に転送される。必要に応じて、データ処理手段９４による位置情報の処理及び適合を、事前に行うことが可能である。位置情報に基づいて、制御ユニット９６は、例えば、研削スピンドル２８及び２８’を、したがって、間接的に砥石５８、または、例えば、砥石３６及び３６’を、ｚ軸の方向及びｘ軸の方向において工作物６０に向かうように制御する。図８ａに示すように、最初に工作物６０が、砥石５８の研削領域７４によって研削され、すぐに、砥石５８を、図８ｂ及び８ｃに関連した上記説明に基づき、工作物６０の端部７６’及び７６’’のバリ取りまたは面取りをするために、矢印７８、続いて矢印８２に示されるようにｚ軸の方向に、移動する。上述したように、これらのｚ軸に沿った移動のステップは工作物６０の位置を決定する最初のステップで確定された正確な位置情報に基づいている。

この方法により、バリ取り及び／または面取りを、研削盤１０において時間に中立的に実行可能であり、その結果、以前に実行されていたような、通常であればさらなる研削盤を必要とする、工作物６０のバリ取り及び／または面取りのための追加のステップが不要になる。

Claims (14)

1. 工作物（２０、２２、４８、６０）、特にカム（４８、６０）、を研削するための研削盤であって、該研削盤は、
   −機械ベッド（１２）と、
   −砥石（５８、３６、３６’）であって、該砥石（５８、３６、３６’）の回転軸に略平行に延びる研削領域（７４）と、前記砥石（５８、３６、３６’）の前記回転軸に平行に延びていない少なくとも１つの断面（７０、７２）とを備えた輪郭を有する砥石（５８、３６、３６’）と、
   −少なくとも１つの前記砥石（５８、３６、３６’）が配置されており、前記機械ベッド（１２）上に移動可能に配置される、研削スピンドル（２８、２８’）と、
   −研削加工を制御するための制御ユニット（９６）と、を備え、
   該制御ユニット（９６）が、前記工作物（２０、２２、４８、６０）の研削中または研削後の、特に、前記工作物（２０、２２、４８、６０）の研削の終わり頃の前記工作物（２０、２２、４８、６０）の長手軸（２４）の方向での前記工作物（２０、２２、４８、６０）の端部（７６’、７６’’）の位置に関する位置情報を用いて、前記工作物（２０、２２、４８、６０）の前記端部（７６’、７６’’）を、前記砥石（５８、３６、３６’）の前記少なくとも１つの断面（７０、７２）により相次いでバリ取りまたは面取りするように構成されていることを特徴とする、研削盤。
2. 前記砥石（５８、３６、３６’）が、前記砥石（５８、３６、３６’）の前記回転軸に平行に延びていない２つの断面（７０、７２）を持つ屋根状輪郭（６４）を有し、該２つの断面（７０，７２）の間に、前記砥石（５８、３６、３６’）の前記回転軸と略平行に延びる研削領域（７４）が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の研削盤。
3. 前記少なくとも１つの断面（７０、７２）が、頂点（８０、８２）に向かう前記断面（７０、７２）の範囲に沿って、前記輪郭における各点の前記砥石（５８、３６、３６’）の前記回転軸からの距離が減少するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の研削盤。
4. 前記研削盤が、位置情報を受信するためのデータ入力部（９２）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研削盤。
5. 前記研削盤が、前記位置情報を決定するための測定装置（９０）を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の研削盤。
6. 前記測定装置（９０）が、特に、レーザまたはイニシエータによる距離決定によって、非接触で前記位置情報を決定するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の研削盤。
7. 前記工作物（２０、４８、６０）がホルダ（５４）に収納され、前記測定装置（９０）が、前記工作物（２０、４８、６０）の前記ホルダ（５４）の縦止め具（５６）に対して少なくとも１つの第１位置を決定するように構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の研削盤。
8. 前記測定装置（９０）が、前記工作物（２０、４８、６０）の前記ホルダ（５４）の前記縦止め具（５６）に対してあらゆる位置を決定するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の研削盤。
9. 前記測定装置（９０）が、互いに関連した残りの位置を決定するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の研削盤。
10. 前記測定装置（９０）が、前記研削盤の内部空間（１９）の外側に配置されることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の研削盤。
11. 前記測定装置（９０）が、前記研削盤の内部空間内（１９）内に配置されることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の研削盤。
12. 前記制御ユニット（９６）が、前記工作物（２０、２２、４８、６０）の端部（７６’、７６’’）が、全体の加工時間の５０〜９５％後、特に６０〜８０％後にのみ、前記砥石（５８、３６、３６’）の前記少なくとも１つの断面（７０、７２）によってバリ取りまたは面取りされるように構成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の研削盤。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の研削盤（１０）を用いて、工作物（２０、４８、６０）、具体的にはカム（４８、６０）、をホルダ（５４）上で研削するための方法であって、該方法は、
    ａ）前記ホルダ（５４）上における前記少なくとも１つの工作物（２０、４８、６０）の位置を決定すること、
    ｂ）前記位置情報を、前記研削加工を制御するための制御ユニット（９６）に送信すること、
    ｃ）前記少なくとも１つの工作物（２０、４８、６０）における前記ホルダ（５４）の前記長手軸（２４）の方向における研削作業のために、前記位置情報に基づき、前記長手軸（２４）に対して垂直に前記砥石（５８、３６、３６’）を配置すること、
    ｄ）前記砥石（５８、３６、３６’）の研削領域（７４）を用いて、前記少なくとも１つの工作物（２０、４８、６０）を研削すること、
    ｅ）前記砥石（５８、３６、３６’）の前記回転軸と平行に延びていない前記砥石（５８、３６、３６’）の断面（７０、７２）が、前記工作物（２０、４８、６０）の端部（７６’、７６’’）をバリ取りまたは面取りするように、前記位置情報に基づいて、前記少なくとも１つの工作物（２０、４８、６０）の前記ホルダ（５４）の前記長手軸（２４）の方向において、前記砥石（５８、３６、３６’）を移動すること、
    を含む、方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、該方法は、さらに、
    ｆ）前記砥石（５８、３６、３６’）の前記回転軸と平行に延びていない前記砥石（５８、３６、３６’）の別の断面（７２、７０）が、前記工作物（２０、４８、６０）の別の端部（７６’、７６’’）をバリ取りまたは面取りするように、前記位置情報に基づいて、前記少なくとも１つの工作物（２０、４８、６０）の前記ホルダ（５４）の前記長手軸（２４）と反対の方向に、前記砥石（５８、３６、３６’）を移動することを含む、方法。

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