具有芯轴头的工具机以及用于对工具机的芯轴头进行定位的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于加工工件的工具机，特别是磨削机，具有:用于接纳工件的工件接纳部以及用于接纳工具的芯轴头，所述工具特别是指磨削盘。本发明还涉及一种对用来加工工件的工具机的芯轴头进行定位的方法，所述工具机特别是指磨削机。
【背景技术】
[0002]工具机(特别是磨削机)在现有技术中是公知的。于是，圆磨机例如可以具有旋转对称的工具(例如磨削盘)。所述工具能够以适当的方式与工件相配合，以削去材料。圆磨机例如可以构造用于外圆磨削、内圆磨削或者横磨或斜向横磨。除了磨削盘，在圆磨机中原则上还可以使用磨削带。当工件接纳部和工具单元能够以适当的方式被驱动并且彼此相对移动时，除了旋转对称的面外，例如也可以对偏心构成的工件面进行加工。按照这种方式，例如可以加工或磨削出具有偏心几何形状的凸轮轴、曲轴或其他类似工件。另外，公知如下的工具机，所述工具机允许对工件进行组合式加工，例如是组合式磨削机和车削机。
[0003]要加工的工件例如可以被接纳在工件接纳部的两个顶尖之间，抑或是在一侧被接纳在工件接纳部中。此外，所谓的不用到顶尖的磨削是公知的，其中，工件在磨削机中并未(沿轴向)接纳在顶尖之间，而是例如能够借助放置轨、调节盘、引导滚轮等得以接纳和引导。
[0004]工具机(特别是磨削机)可以具有不同的工作模式。例如可以在自动化的(生产的)工作模式中基本上全自动地完成可事先程序化的加工任务。一般在这种工作模式中不需要由操作人员手动介入。对工具的前送运动、进给运动以及其他所需的定位能够依赖事先存储的加工途径由工具机自主完成。
[0005]但也公知如下的工作模式，在其中，需要对工具机的部件(特别是带有所接纳的工具的芯轴头)进行至少部分手动的控制。属于此列的控制特别是有装备过程和配置过程。同样可以设想的是:在由操作人员(或配置人员)执行手动的测量操作时能够对工具机的芯轴头进行控制。这种配置例如当更换或者至少是调校工具(例如磨削盘)时可能是需要的。为此，可能需要的是:移近或者说靠向工具机的例如设置在机器操作台或机床上的限定的基准点。为此，存在如下可能性:将芯轴头首先借助粗略运动(快速档)移动至靠近基准点并且接下来借助精细运动(蠕行档)达到基准点，以便结束移近过程。
[0006]公知如下的工具机，其中，操作人员(或配置人员)能够借助外部操作人员界面来控制芯轴头，操作人员界面具有输入单元。输入单元可以例如是指按键、数字域、触摸敏感的显示屏等类似装置。另外，操作人员界面可以具有输入单元，通常是用于显示绝对和相对位置及移动路径的显示屏。按照这种方式，操作人员能够“间接地”作用在芯轴头上，以便使所述芯轴头如所希望那样移动。操作人员界面通常与工具机相联接，但出于系统原因常常以如下方式布置:操作人员通常不能同时将其注意力同时分配给输入和输出单元，还分配给(实体的)芯轴头。而是通常需要的是:交替地关照到操作人员界面和芯轴头，从而在对芯轴头的手动控制过程中以足够的精确度和快捷度而且在不发生碰撞的情况下执行所需要的移动路径。
【发明内容】
[0007]基于上述背景，本发明的目的在于，给出一种工具机(特别是磨削机)以及一种定位方法，在其中，以低花费实现对芯轴头手动控制的移位和定位，其中，所述移位和定位过程应当能够尽可能快速地实现，并且另外使有误操作的危险尽可能降低。
[0008]所述目的根据本发明通过一种用于加工工件的工具机(特别是磨削机)来实现，所述工具机具有用于接纳工件的工件接纳部以及具有用于接纳工具(特别是磨削盘)的芯轴头，其中，芯轴头能够相对于工件接纳部借助马达移位，在芯轴头上布置有操作部，所述操作部具有至少一个被构造用于检测对操作部的作用的传感器，以及设置有控制装置，所述控制装置被构造用于在至少一个工作模式中与所检测到的对操作部的作用相关地受限定地以马达驱动的方式使芯轴头移位。
[0009]本发明的目的按照这种方式完全实现。
[0010]根据本发明，操作人员可以通过借助操作部直接对芯轴头施加作用而促使芯轴头发生马达驱动的移位。对于操作人员可以得出芯轴头非间接地、直接运动的印象。这种移位(还有定位)能够直观地进行。在此，不言而喻的是:芯轴头的运动并非直接地而是经由“弯路”实现的，即借助由控制装置触发的马达驱动式定位过程来实现。
[0011]但是，对于操作人员(或配置人员)，能够得出如下的印象:芯轴头能够仅通过人力发生移位。芯轴头的移位还可以有利地随之带给操作人员直接的反馈(Feedback(反馈))。操作人员例如可以通过提高其施加给操作部的力来产生更高的移位速度。由操作人员施加的力的降低可以使得芯轴头移位速度降低直至停下来。按照这种方式，能够获得芯轴头的特别直观而且简单的定位方案。这可以与已有的解决方案相比明显更快地进行，这是因为操作人员不必持续不断地将其注意力交替地关注芯轴头和与之分开布置的操作人员界面。这在已知的工具机中有助于能够确认操作人员输入被转换为所希望的芯轴头运动。
[0012]不言而喻的是，将操作部有意地并不相对于机架固定地构造在工具机上或者例如以手持的方式(例如作为“遥控件”)地构造。而是操作部优选固定地布置在芯轴头上，特别是直接布置在芯轴头上并且能够与芯轴头一起移位。
[0013]工具机可以特别是指圆磨机，例如是指多功能圆磨机。芯轴头可以特别实施为具有磨削芯轴的芯轴头。工件接纳部例如可以包括工件芯轴，所述工件例如可以通过尾座加以补充。工件接纳部还可以具有用于工件的夹紧装置(例如卡盘)或接纳顶尖。而工件接纳部原则上也可以构造用于不用到顶尖的磨削。
[0014]不言而喻的是，芯轴头相对于工件接纳部的相对移位例如能够以如下方式进行:工件接纳部是固定的并且芯轴头是移动的。而同样也可以考虑的是:固定芯轴头并且移动工件接纳部。另外，可以考虑组合式的相对运动，其中，芯轴头还有工件接纳部彼此相对运动。
[0015]操作部例如可以是把手或摇杆。操作部特别可以构造为T型把手、弓形把手、抓握壳罩、圆柱形把手、球形把手、球头把手、锥形把手、蘑菇状把手等。操作部还可以借助抓握连杆(或杆)与芯轴头相联接。
[0016]传感器例如可以构造为测量传感器，并且具有操作传感元件或操作探测元件。
[0017]对操作部的作用原则上可以由操作人员来实现。所述作用可以是指操作部等的变形、偏转、拉伸。所检测到的作用可以有代表性地对应对操作部一定的操作，例如对应施加到操作部上的操作力的大小和方向。
[0018]芯轴头能够与所检测到的作用相关地以马达驱动地移位。这种相关性例如可以借助特征域来确定，所述特征域将运动参数与所检测到的作用的类型和大小彼此建立关联。对于“相关地”原则上也可以指常见的情况，例如“成正比地”、“并非成比例地、但趋势相同”以及类似的情况。相关性例如可以涉及移位运动的运动参数，诸如方向、行程、速度、加速度坐寸ο
[0019]根据一构造方案，传感器被构造用于检测施加到操作部上的操作力。
[0020]操作人员以之作用于操作部的操作力能够被传感器间接地或直接地检测。间接的检测例如可以逆推至对变形的检测，这种变形基于由操作力产生的(材料)应力而得出。由此，能够利用公知的测力原理。不言而喻地，必要时无需对操作力进行高精度的绝对意义上的确定。而是例如首要涉及的是:确定出操作人员“以何种强度”以及“以哪个方向”作用于操作部。
[0021]根据另一构造方案，工具机还具有移位驱动装置，所述移位驱动装置具有至少一个用于芯轴头的受控的轴，其中，控制装置将控制指令输送给移位驱动装置，所述控制指令与所检测到的对于操作部的作用相关地产生。
[0022]移位驱动装置可以具有至少一个(通常为多个)驱动装置(例如马达)。驱动装置例如可以分别对应一个轴。驱动装置例如可以与芯轴头、机床或相对于二者居间布置的滑座相对应。滑座可以是指十字滑座，十字滑座实现了两个可移位的轴。原则上可以设想的是，使芯轴头沿至少一个受控的轴(例如X轴或Z轴)直线移位。但也可以设想的是:设置有如下的驱动装置，其实现了使芯轴头绕一个轴(例如B轴)以受限定的方式枢转或扭转。这种运动也可以由操作人员通过对操作部的作用来引发。
[0023]驱动装置原则上可以构造为直接驱动装置或间接关联的驱动装置。驱动装置可以与芯轴(例如循环球式芯轴)以及与引导部(例如滑座引导部)相联接。
[0024]根据工具机的改进方案，至少一个传感器具有至少一个用于检测操作部变形的传感元件。
[0025]至少一个传感元件可以例如是指拉伸应变测量带，其原则上能够用于间接测力。但是，传感元件原则上也可以构造为压电的、光学的、感应的或电容的传感元件，用以间接测力。至少一个传感元件可以是指单个的传感元件或者传感元件组或传感元件阵列。不言而喻的是，单个传感器能够以适当方式相互组合，以便获得更为明确的测量结果。例如单个传感元件能够布置在操作部的彼此相对置的侧部上。在此实现的是:对操作部的受压侧或受拉侧上的凹陷部和拉伸部加以检测。由此，能够获得更为明确的信号，所述信号对操作部的变形加以表达并且实现了逆推出起作用的力。
[0026]根据另一构造方案，至少一个传感器被构造用于:在至少两个空间方向上检测操作部的变形。
[0027]由此，操作人员作用也可以在其方向方面得到评估。按照这种方式例如实现的是:使芯轴头沿两个轴受监控地移位。
[0028]为了在平面上或者在空间中对变形加以检测，适当的是:在至少一个传感器中设置有多个传感元件。这些传感元件