JP2017501895A - 研削により工作物の外側目標輪郭を測定しかつ形成する方法および研削機 - Google Patents

Abstract

特にクランク軸（３）のクランクピン（２）の外側目標輪郭（１０）を測定するかつ形成する方法ならびにこの方法を実施する研削機が記載される。まず、工作物の実際の輪郭が、測定装置（１）を用いて、それぞれの工作物領域の縦延伸部に対して横向きに延在する、互いに間隔を置いた少なくとも２つの測定平面で工作物の寸法および形状の測定値を検出することにより測定される。測定平面は、研削ディスクのＺ軸の方向での研削ディスクの移動に対して相対的な、Ｚ軸方向の工作物領域と測定装置との間の相対移動により形成される。互いに間隔を置いた異なる測定平面の測定値が、研削ディスク（５）を送るためにＣＮＣ制御装置に伝達され、この場合、ＣＮＣ制御装置が制御されて、目標輪郭からの場合により存在するずれが修正され、それぞれの工作物領域の目標輪郭が、工作物領域のそれぞれの測定平面に関して検出される測定値に基づいて適合研削される。

Description

本発明は、研削により工作物の少なくとも１つの領域の外側輪郭を測定しかつ形成する方法およびこの方法を実施する研削機に関する。

実際に測定されている工作物寸法に依存する研削プロセスの相応の適応制御における、まさしく加工中、つまり特に研削中にも、工作物領域の継続的な測定に対するインプロセス測定が公知である。とりわけ、特に軸部分、ひいてはクランク軸のピン部の研削加工に際して、たとえばＭａｒｐｏｓｓ Ｓ．ｐ．ＡやＪＥＮＯＰＴＩＫ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｂｍＨの測定装置が使用される。

ＤＥ６９４１３０４１Ｔ２号において、線状の大きさを制御するための、Ｍａｒｐｏｓｓ Ｓ．ｐ．Ａ社の測定記録装置が公知である。孔の内径や外径を測定するのに公知の測定機器は、球状の要素の態様の可動のフィーラを有し、この場合、変位を球状の要素に伝達する追加的な要素が設けられている。この場合、工作物は、その直径に関して、外面または内面における接触領域で測定される。外面または内面は、測定すべき構成部品の縦方向に対してほぼ直角の平面上に位置する。公知の測定機器では、球状の要素は、当接面と接触している。当接面上で球状の要素は、傾斜方向に可動であり、この場合、当接面は、横断面で凹状に形成されており、横断面凹状の当接面は、球状の要素に対する座として用いられ、球状の要素を傾斜方向に案内する。その都度の測定すべき直径の測定平面は、基準位置として規定される。

さらに、独国特許発明第３３３６０７２号明細書において、線状の寸法を測定する検出装置が記載されている。この検出装置も同様に、Ｍａｒｐｏｓｓ Ｓ．ｐ．Ａ社が出願したものである。ここでも、測定は、加工が完了した測定すべき工作物区分の縦軸に対して直交する平面上の外寸や内寸に関して、公知の検出ヘッドを用いて行われる。たとえば真円度からのずれのような形状のずれの測定は、記載されていない。

Ｊｅｎｏｐｔｉｋ社の冊子ＭＯＶＯＬＩＮＥ ＩＮ−Ｐｒｏｚｅｓｓ−Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋには、測定された工作物パラメータに依存して研削プロセスを適応制御するための、加工済みの工作物領域のより大きな寸法の継続的な測定を含む、この寸法を測定するインプロセス測定技術、および、真円度を制御するための、この測定装置の選択的な使用が記載されており、この場合、後者は、加工プロセスの最後に測定される（測定システムＤＦ５００またはＤＦ７００、第１５頁参照）。この公知の測定システムでは、外径を特定するために、インプロセス測定として、２つの測定ヘッドを用いて作業を行うことも同じく記載されている。ただし、形状寸法は、ここでも研削または研削プロセスステップの終了後に行われるが、適応制御のためには利用されない。

特に研削産業においてますます高まる、たとえばピンを含むクランク軸の製造時における精度の要求に対して、もはや、できるだけ正確に可能な限り小さな公差範囲で必要な目標寸法を得ることに留意する必要があるだけではなく、むしろ、たとえば、研削すべき工作物の、特にクランク軸の中央の支持部のジャーナル部の真円度度の形状のずれを最小に抑える必要がある。この要求は、とりわけ高精度の軸区分の製造時に存在する。

前述の公知の技術的な態様では、研削すべき工作物領域の特に直径の測定が、好適には、常時、研削すべきピン部または工作物領域の中央にもほぼ相当する研削ディスクの中央で行われることが問題である。特定箇所における測定の位置は、測定軌道とも称され、つまり、記載のケースでは、測定軌道は、軸方向で研削ディスク幅にわたって見て、研削ディスクの中央に位置する。たとえば研削領域における潤滑孔が設けられている、または、研削時に振れ止めが使用されている場合、測定軌道は、偏心的にも配置され、つまり偏心的に測定が行われる。

公知のシステムでは、真円度または真円度からのずれの測定が研削後に行われると、あらゆる場合に実際の工作物にもはや影響を与えることができない。公知の記載の測定システムは、十分に正確な測定結果を提供しないが、この測定結果を基に、最高精度の研削結果を得ようとしても、研削すべき工作物領域が円筒度からずれているとき、またはこの領域が意図的に円錐、球状または凹状に研削されているとき、測定値の検出が１つの測定軌道だけで行われるので得ることはできない。

したがって、本発明の課題は、インプロセス測定により、研削すべき工作物の寸法や形状を研削中に検出し、検出された測定値に基づいて目標形状を適応修正することができる、方法および研削機を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の構成を有する方法および請求項１３の特徴部に記載の構成を有する研削機により解決される。好適な改良形は、それぞれの従属請求項に規定されている。

本発明によれば、この方法により、特にクランク軸の工作物の少なくとも１つの領域の外側目標輪郭が、寸法および形状に関して測定され、同様に寸法および形状に関して、ＣＮＣ制御装置を備えた研削中心（研削機）において、研削ディスクを用いた縦研削または切込研削により形成される。この場合、まず、工作物または工作物領域における実際の輪郭が測定される。それぞれ工作物領域の縦延伸部に対して横向きに延在する、研削ディスク作用領域に位置する、互いに間隔を置いた少なくとも２つの測定面における寸法および形状の測定値は、測定装置により検出される。少なくとも２つの測定平面は、Ｚ軸の方向での研削ディスクの移動に対して相対的な、Ｚ軸方向での工作物領域と測定装置との間の相対移動により確定される。その意味するところ、一方では、測定装置が、研削すべき工作物領域の縦延伸部の軸方向で、研削ディスクが固定の場合に、工作物領域に沿って可動であり、しかし他方では、測定装置が固定であり、工作物が測定装置に対して移動することも可能である。この場合、研削ディスク自体は、Ｚ軸方向で研削すべき工作物領域に沿って移動することができ、しかも、全体の研削すべき工作物領域を、切込研削の態様で、研削ディスクがＺ軸方向に移動することなく研削することができる幅を有する研削ディスクを用いることもできる。少なくとも２つの測定平面における研削された測定領域の寸法および形状の測定値は、ＣＮＣ制御装置に伝達される。ＣＮＣ制御装置は、測定値に基づいて制御されて、寸法および形状に関して、場合により存在する目標輪郭からのずれが修正され、それぞれの工作物領域の目標輪郭が、工作物領域のそれぞれの測定平面に関して検出される測定値に基づいて適応研削される。ここでは、適合研削とは、インプロセスとして研削すべき工作物の寸法や形状が持続的に、または間欠的に測定され、制御装置に入力され、その際、この測定値に基づいて、研削すべき工作物区分の寸法やたとえば真円度などの形状に関しても適応して送り可能であるように制御装置が構成されていることと解される。これにより、寸法や形状、特に真円度に関する、研削すべき工作物領域の品質は、公知の研削法および測定法で得られる品質よりも極めて良好であることが保証される。

本発明に係る方法により、研削中の測定軌道が軸方向で研削ディスク幅にわたって位置調節されるので、全体の外側輪郭が研削中に検出され、検出に応じた測定値を、研削ディスクの送りのために制御装置に入力することができるので、形状のずれも持続的に修正することができる、つまり自動的に補整することができる。

本発明に係る方法は、とりわけ、特にクランク軸のクランクピン部を研削するために用いられる振り子研削の場合でも用いることができる。クランクピン部の研削は、ここで初めてインプロセスの枠内で、ピン部の直径や形状に関して、ならびに形状公差やたとえば円筒度、円錐度などの形状もしくは形状のずれ、またはそれぞれのピンのボール状または凹状の形状に関して、ピン部の幅にわたって測定して実施可能である。できるだけ正確な目標輪郭を得るために、クランクピン部の研削時にも、複数の測定軌道において検出された測定値に基づいて実現された適応研削が用いられる。

測定装置がＺ軸方向で、研削すべき工作物に対して相対的に移動する好適な態様では、測定装置は、研削ディスクの幅に関して、つまり研削すべき工作物の幾何学的な縦軸に関して自動的に動かされる。研削すべき工作物における測定すべき測定軌道または測定平面の数は、必要な精度や測定すべき外側輪郭の目標形状に合わせて調整される。

好適には、真円度、円筒度、円錐度、真球度および／または凹面度などの形状のずれは、工作物領域において最も大きく間隔を置いた２つの測定平面により測定され、さらに好適には、測定平面は、全体の測定領域にわたって無段階式に調節される。その利点は、あらゆる任意の測定目的およびあらゆる任意の目標輪郭に対して、測定すべき測定平面の数または測定平面の相互の間隔を任意に規定できることにある。軸区分における真球度または凹面度を確実に求めるために、少なくとも測定が３つの測定平面で行われる。

さらに好適には、測定装置は、研削主軸台上で、研削主軸台に対してＸ方向で位置固定に、かつ研削主軸台に対して２方向で移動可能に配置されており、研削主軸台は、Ｚ軸方向で移動可能であるので、この場合でも、それぞれ所望の測定平面または測定軌道は、精度および研削すべき目標輪郭に合わせて個別にかつ無段階式に調節することができる。

好適には、測定装置の移動は、好適には自由にプログラミング可能に制御される電気駆動装置により行われる。自由にプログラミング可能な制御装置により、測定装置ひいては本発明に係る方法の融通性は、高い自由度を有し、様々な研削すべき外側目標輪郭に使用するためのベースを成す。

好適には、測定装置をＺ方向で液圧式または空圧式に移動させることも可能である。測定装置を移動させるための液圧式または空圧式の駆動装置の使用、または自由にプログラミング可能な電気駆動装置の使用は、その都度の使用目的および本発明に係る方法が実現される機械に関して目標とされるコストの枠に合わせて調整される。

好適には、インプロセス測定の場合に当てはまるように、研削中に測定が行われる。好適には、このインプロセス測定は、仕上げ研削中に行われる。しかも、測定を目的として、研削ディスク送りを中断して、測定の実施後に研削プロセスを続行することも可能であり、この場合、研削ディスクは、測定過程が終了するまで停止位置に留まる。さらに、少なくとも２つの測定平面において測定値を研削完了後にはじめて検出して、工作物の測定された輪郭をまとめて評価し、次いで、結果を、次の工作物の研削時に、場合により制御装置に入力された輪郭に関する修正値とともに、研削ディスクのＣＮＣ制御装置を用いて考慮することができる。

多くの場合、特にピンに関して、外側目標輪郭がわずかに理想的な円筒形状からずれることが要求される。通常、このような形状のずれは、荷重および潤滑技術的な観点において、構成部品の使用目的により特定される。

このような円筒度からの比較的わずかなずれの場合、このずれは、ＣＮＣ制御される軸を中心とする水平面上の研削ディスクの旋回により形成される。この場合、この水平面は、工作物の中心軸に対して水平に延在する。本発明に係る方法により、そのような場合、研削すべき工作物領域の軸方向の縦延伸部において所定の数の測定平面において測定が行われ、所定の数の測定平面において、外側目標形状を要求される高い精度で求めることができ、これに応じて、研削ディスクが、研削ディスクのＣＮＣ制御装置を介して、この外側目標形状を形成するために、工作物領域への研削ディスクの送りに関して制御される。工作物領域の目標形状は、通常、ＣＮＣ制御装置に入力された研削プログラムにより研削され、この場合、工作物領域の外側目標形状の測定の結果、研削プログラムの適応的な適合が行われ、つまり、修正値または修正関数が研削プログラムに入力され、これにより、研削中、他の場合には生じるまたは重畳するエラーを引き続き低減することができる。

好適には、研削すべき工作物領域の目標形状を、予め得ようとする目標形状に応じてドレッシングディスクによりドレッシングされた研削ディスクを用いて形成し、研削ディスクの新たなドレッシングにより、工作物領域を修正された形で研削することも可能である。つまり、本発明に係る方法は、ドレッシングディスクにおいても用いることができるので、研削ディスクの規定通りの高精度のドレッシングによっても、研削すべき工作物領域における寸法および形状に関する相応の精度を、精度に関して公知のものに対して大幅に改善されるまたは高められるように得ることができる。

したがって、本発明に係る方法により、特にクランク軸のピン部の円筒度、円錐度、またはボール状もしくは凹状の形状を、ピン部幅にわたって、既に研削機において研削中に正確に測定するだけではなく、直接、得られた適応的な影響付けおよび修正値によって、研削プログラムを介して修正することもできる。公知の方法の場合、クランク軸は、そのためにまず外側で測定しなければならなかった。研削が完了した工作物において、形状のずれは、もはや、ピン部をたとえば過度に小さく研削することなく修正することもできなかったので、クランク軸は不良品となった。

この欠点は、クランク軸が大きな寸法を有するときにより顕著になり、これは、たいてい貨物自動車エンジンまたは据え置きのディーゼルエンジンユニットにおけるクランク軸の場合に当てはまる。特に大きなクランク軸の研削時には、クランク軸の製造時のタクトタイムの要求は、より小さな構成部品のような程度の問題ではない。これにより、本発明による複数の測定平面において増加された測定を行うことができ、これは、加工時間がわずかに増加するが、完成した構成部品の品質の大幅な向上に役立つ。いずれにせよ、特に大きなクランク軸の価格は、すでに前製作後に比較的高く、数百または数千ユーロである。本発明による方法は、研削前の加工ステップにおける素材の製造がより高価でより面倒であるほどより一層多く適用される。とりわけ、これは、わずかなロットサイズを有する特殊なクランク軸の製造に当てはまる。

本発明による方法の好適な態様によれば、研削すべき構成部品の高い品質および狭い寸法公差および形状公差が以下により得られる。
−形成すべき特別な円筒形状、円錐度、真円度または凹面度に関する研削ディスクのドレッシング
−特に円筒形状または円錐度を形成するための、クランク軸縦軸の中心軸に対する水平面における研削ディスクの旋回によるＣＮＣ制御されたＢ軸の設定
−わずかに円筒形状からずれた円錐度または真球度または凹面度に関する、わずかな旋回角度でのクランク軸縦軸の中心軸に対する水平面における研削ディスクの旋回による、いわゆるＣＮＣ制御された「ミニＢ軸」の設定（特に同一出願人の国際公開第２０１２／１２６８４０号の出願参照）
−複数の測定軌道または測定平面における測定の本発明による方法に合わせて適合された特別な研削プログラム。

本発明の別の態様によれば、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法を実施する、本発明に係る研削機が設けられている。本発明に係る研削機は、測定装置を備え、この測定装置により、所定の中心を中心に回転する、中心縦軸を有する工作物、特にクランク軸の工作物領域の直径や真円度などの形状および寸法が測定されかつ形成される。研削機は、研削主軸台に支持された研削ディスクを備え、研削ディスクは、研削時に送り移動を同時にしつつ送り移動のＸ軸の方向に研削を行う。Ｘ軸とは、通常、好適には、垂直の、研削すべき工作物領域の縦延伸部に対して相対的な研削ディスクの移動と解される。本発明による研削機に付属する測定装置は、研削主軸台上に配置されていて、以下のように構成されている、つまり、測定フィーラが工作物領域に接触するように旋回可能であり、この場合、測定装置または実際の測定を行う測定フィーラまたは検出要素が、工作物領域の縦軸に対して横向きに配置された測定平面を形成し、測定平面は、工作物縦中心軸の方向に、測定を目的とするこの方向への測定装置または測定フィーラの移動に応じて、任意の位置に配置することができるように構成されている。もちろん、測定装置が不動に配置されていて、これに対して工作物を緊締する工作物主軸台をＺ方向に移動可能にすることも可能である。したがって、このような本発明による研削機により、研削された工作物領域を、研削中に寸法や形状に関して測定することが可能であり、同時に場合により目標輪郭からのずれが存在する場合、適応的に、つまり修正して、研削ディスクの送りに、つまりＸ軸送りに合わせて影響付けすることが可能である。これにより、研削された工作物の精度が大幅に高められる。

好適には、測定装置またはその測定フィーラは、角柱の態様で配置された２つの測定面を有する。測定面は、測定時にそれぞれ工作物領域の当接領域に互いに所定の間隔を置いて接触する。この場合、測定面は、角柱の辺に配置されており、角柱の各辺に測定面が設けられている。測定のための実際の検出要素は、測定面の間で角柱の中心部分に配置されている。測定装置は、液圧式、空圧式または電気式の駆動装置により、当接領域の表面に摺動される。この場合、測定装置は、好適には、ＣＮＣ制御される測定装置であり、測定装置は、研削主軸台上に配置されているので、所定の当接位置ひいては精度の高い測定が実現可能である。

工作物領域を研削するために使用される研削ディスクは、好適には、工作物領域の長さにほぼ相当する幅を有する。そのような位置関係またはそのような幅の研削ディスクでは、研削ディスクは、その送りに際して、研削すべき工作物領域をほぼ切込研削の過程で研削し、それぞれの軸区分を研削するためにＺ軸の方向での研削ディスクの送り移動が必要となることはない。

別の態様によれば、研削ディスクは、研削すべき工作物領域の軸方向長さよりも小さな幅を有して構成されており、そのような場合には、研削ディスクは、回転軸に沿って、研削すべき工作物領域の軸方向の縦延伸部にわたって縦研削を行い、ひいては研削時にＺ軸に沿って移動させられる。

さらに好適には、研削機は、次のように構成された測定装置を備える、つまり、特にクランクピンのそれぞれの工作物領域の測定平面（そこで測定が行われる）により、工作物領域の円錐、ボール状または凹状の形状が、検出可能であり、測定値に基づいて形成可能であるように構成された測定装置を備える。

以下に、別の利点、用途および具体的な実施の態様を、添付の図面に基づいて詳説する。

公知先行技術によるクランクピン部の直径を測定する測定装置とともに、振り子研削時にクランクピン部を研削する組立体の原理的な側面図である。 公知先行技術によるピンにおける研削および測定時の、クランクピンの測定位置で図１の組立体の一部を拡大して示す図である。 本発明による測定装置とともに、クランク軸のクランクピン部の研削時の研削主軸台を正面からみて部分的に示す図である。 本発明による、ＺＭ軸の方向に測定装置を移動調節するガイドレールの部分断面図である。 図４による断面Ａに沿った、本発明による測定装置の断面図である。 本発明による、ピン部の縦方向で間隔を置いた２つの測定平面の原理的な表示とともに、クランク軸のピン部に係合する研削ディスクの一部を示す図である。 軸方向で互いに間隔を置いた様々な測定平面が表示された、ピン領域の長さよりも小さな幅を有する研削ディスクによる研削中のクランク軸のピンの一部を示す図である。 円錐の目標輪郭が表示されたクランク軸のクランクピンを示す図である。 ボール状、凸状、および表示された凹状の外側目標輪郭を有するクランクピンを示す図である。

図１には、振り子運動を行う研削ディスク５を用いたクランクピン２の振り子研削を表す組立体が原理図で示されている。研削主軸台４は、研削ディスク５に関して上側の領域に測定装置１を備える。測定装置１は、測定アームにおいて、実線による、クランク軸３の測定すべきクランクピン２に当接された当接位置から、測定が行われない、破線による、引込み位置へ移動可能である。回転軸１３を有する研削ディスク５は、ＣＮＣ制御されるＸ軸に関して制御されて、研削すべきクランクピンへ送り可能である。研削ディスクの回転軸１３は、Ｃ軸とも称され、同様にＣＮＣ制御される。Ｘ軸方向の移動を実現するために必要な要素およびＣ軸を有する工作物主軸台（ここでは個別には図示されていない）は、自体公知の形で、同様に図示されていない機械ベッド上に形成されている。研削は、補間式の研削方法で、ＣＮＣ制御されるＸ軸およびＣ軸のその都度の移動調節を介して行われる。

図１に示された引込み旋回可能な測定システム１は、その駆動装置が研削主軸台４上に配置されていて、分割構成されたアームを有し、アームの前方端部に測定ヘッド７が配置されている。測定装置１の分割構成されたアームにより、測定ヘッド７は、図示のクランクピン２の寸法を測定するために、クランクピン２の外側輪郭に当接可能である。研削ディスク作用領域８における研削中、クランク軸３もその中心６を中心に回転し、振り子研削を行う研削ディスク５は、クランクピン２の偏心的な動きに追従し、全体の研削工程の間、常時、クランクピン２に研削係合したままである。図示の測定装置１は、測定ヘッドとしての測定フィーラ７でもって、当接領域９に当接し、そうしてクランクピン２の目下の直径を、検出要素１５を用いて測定する。たとえば新たなクランク軸が研削機に取り付けられるまたは研削機から取り外されるときのような、測定すべきではない場合には、測定装置は、分割構成されたアームおよび測定フィーラでもって、図面において破線で示された引込み位置に置かれる。

測定装置１は、研削主軸台上でそのＸ軸に関して位置固定に配置されているので、Ｘ方向に沿って研削主軸台４とともに研削ディスク５が移動すると、測定装置１も一緒に同様の移動を行う。

図２には、研削すべきクランクピン２の研削ディスク作用領域８における研削ディスク５の係合の一部が拡大して示されており、クランクピン２の縦軸は１４で表されている。研削ディスク５を用いて、クランクピン２の外側目標輪郭１０が形成される。研削中、測定装置１は、その測定ヘッド７および測定ヘッド７に配置された複数の測定面１１でもって、クランクピン２の当接領域９に当接する。測定面１１は、研削すべき様々な直径の輪郭に接する角柱を形成する。測定面１１の間に、実際の測定装置が配置されており、実際の測定装置は、リニア測定装置を成していて、研削すべきクランクピン２の測定すべき直径または測定すべき輪郭に応じて、図示の両矢印の方向に可動である。クランクピン２への研削ディスク５の送りは、表示されたＸ軸により示されている。角柱状の測定フォークは、工作物に、予め定められた載置力により角柱状に載置して、載置ピンにより形成された両方の測定面１１でもって、測定すべき構成部品に、つまりその表面に当接する。載置ピンは、硬質合金またはダイヤモンドコーティングされた材料から成っている。両方の載置ピンの間でＶ字形の角柱のほぼ中央に配置された実際の測定装置は、測定センサであり、測定センサを用いて、ピン部の測定が行われる。

図３には、クランク軸３のクランクピン２の研削時の研削主軸台４の部分正面図が示されている。クランク軸３は、分断された２つのクランクジャーナルと、２つのクランクアームと、両方のクランクアームの間に配置された１つのクランクピン２により表示されている。クランク軸３の回転運動は、ＣＮＣ制御されるＣ軸により実現される。所定の幅Ｂを有する研削ディスク５は、クランクピン２に係合していて、研削中の状態で示されている。クランクピン２の、研削ディスク５の作用領域８に対して周方向にずらされた側で、測定装置１が示されており、測定装置１は、その測定面１１でもって、測定目的で、クランクピン２に当接される。測定装置１は、研削主軸台４上に送りキャリッジを介して取り付けられていて、研削主軸上に取り付けられた研削ディスク５のＸ軸と同一の送り運動を行う。本発明の実施の態様によれば、測定装置１は、Ｚ方向に、ＣＮＣ制御される別個のＺＭ軸により、測定すべきクランクピン２における複数の測定平面に移動可能である（測定装置１の上側に両矢印により表示されている）。図面において右下に、研削ディスク５または研削主軸台４に対するＺ軸の表示が存在する。Ｚ軸方向の測定装置１の移動は、図示の独立した、ＣＮＣ制御されるＺＭ軸により実現される。

通常の形で、研削ディスク５は、同様にＣＮＣ制御されるＸ軸に関して、研削すべきクランクピン２へ送られる。研削主軸台４のＺ軸は、Ｘ軸の下に配置されてよく、その場合、好適には、交差スライダ構造形式（図示されていない）が設けられている、または、研削主軸台４のＺ軸は、研削台の下に配置されてよく、その場合、研削台は、工作物主軸台および心押し台（それぞれ図示されていない）などの付属の研削台構造とともに移動させられる。両方の実施の態様は、研削機の構造において極めて一般的である。

本発明によれば、工作物、つまりクランク軸３と、研削ディスク５との間で、Ｚ軸またはＺＭ軸の方向に相対移動が行われることが重要である。これにより、測定装置１により様々な測定平面上で測定が行われるので、測定すべき構成部品は、構成部品の軸に沿った複数の平面上で正確に測定することができ、しかも、完全な外側目標輪郭１０を測定することもできる。このことは、背景技術による測定装置およびシステムではこれまで該当しなかった。

したがって、図３において、測定装置１が、研削ディスク５の回転軸１３に対して軸平行に、研削中、つまり研削サイクルの間、自動的に、互いに間隔を置いた任意の数の、クランクピン２の縦軸１４に対して直交方向に延在する測定平面上に摺動可能であることが看取される。この移動の方向は、符号「ＺＭ」により表示されている。

ＣＮＣ制御されるＺＭ軸はＣＮＣ制御されるＺ軸に依存しないので、測定装置１は、ＺＭ軸の方向に、実際に研削されているクランクピン２における測定平面を、研削ディスク５の軸方向に対して平行に、クランクピン２に沿って、研削中、自動的に移動調節することができる。したがって、本発明による測定装置１により、その都度の実際に研削されているピン部における測定を、研削中、つまり研削プロセスの進行中、つまりインプロセス測定方法で、円筒形状、円錐度、真球度または凹面度に関して行うことができ、研削ディスク５の送りを、研削プログラムにより、研削中にも依然として修正することもできる。したがって、本発明に係る方法により、高精度のピン部を製造することができる。というのも、測定すべきピン部の寸法および形状に関するインプロセス測定の結果が制御装置に入力され、この測定値に基づいて、修正された外側目標輪郭１０が形成されるからである。これにより、研削される工作物領域、つまりクランク軸のピン部の極めて高い品質が生じる。

図４には、ＺＭ軸に沿った測定装置１のレールガイドが部分断面図で示されている。ＺＭ軸は、図平面に対して直交方向に配置されている。測定装置１が研削主軸台４上にＸ軸方向で不動に配置されていて、したがって、両矢印および「Ｘ」により、Ｘ軸に沿った研削主軸台４の移動と一緒に、研削主軸台４の移動を介してＸ軸の移動が行われることが表示されている。図４には、測定装置１の底板がガイドにおいてガイドレール１２を介して研削主軸台４に取り付けられていることが示されている。この場合、２本のガイドレール１２から成り、それぞれ遊びなく予荷重が掛けられた玉またはころ循環走行シューを備えて構成されたガイドが示されている。ガイドレール１２の間の中央に、ボールねじを用いる軸方向駆動装置が簡略化して示されている。

図５には、図４に示された断面Ａ−Ａに沿った、測定装置１の断面図が示されている。この断面は、測定装置１の旋回アームの第１の旋回軸受を収容する、図示されていない位置調節プレートの下側に位置する。

図５には、付属の玉またはころ循環走行シューとともに２本のガイドレール１２が平面図で示されている。玉またはころ循環走行シューは、位置調節プレートとねじ結合により固く結合されている。ガイドレール１２の間の中央に位置調節駆動装置が示されており、位置調節駆動装置は、図示の態様では、詳細は図示されていない、別個に支持されていて、継手を介してＣＮＣ制御されるサーボモータにより駆動されるボールねじに関する駆動装置である。このようなＺＭ軸方向の測定装置１の摺動または移動に係る態様は、ＣＮＣ制御と関連して、研削されるクランクピンの表面形状に応じて任意に配置された所定の数の測定平面上における測定装置１の高精度の位置決めを研削プロセス中に自動で保証するのに十分に安定している。

図６には、２つのアームが表示されたクランク軸３のクランクピン２が示されており、クランクピン２は、幅Ｂを有する研削ディスク５により研削される。研削ディスク５の幅Ｂは、研削すべきクランクピン２の長さＬが切込研削の過程で研削できるような大きさである。さらに、クランクピン２の縦軸１４および研削ディスク５の回転軸１３が互いに平行に配置されている。研削ディスク作用領域８には、図示されていない測定装置の３つの測定平面の配置が概略的に記入されており、この場合、中央の測定平面は、両矢印ＺＭにより示された、測定領域を画定する両方の外側の測定平面の間に配置されている。ＣＮＣ制御されるＺＭ軸に沿った測定装置１の移動調節性により、設計および寸法付けに応じてＺＭ軸の構成により確定することができる全体領域における測定平面の移動を無段階式に行うことができる。図示のクランクピン部は、実際のクランクピン２の両側にアンダカットを有する。しかも、クランクピン２の外側目標輪郭１０を形成するための切込研削は、アンダカットの代わりに両方の平面側への移行半径が設けられている場合には切込研削の過程で行うこともできる。

図７には、クランク軸３の、部分的に図示された２つのアームの間にクランクピン２を備える、部分的に示されたクランクピン部が示されている。クランクピン長さＬを有するクランクピン２は、研削ディスク５により、研削ディスク作用領域８で研削される。研削ディスク５の幅Ｂは、クランクピン長さＬよりも小さいので、研削ディスク５は、クランクピン２の縦軸１４に対して平行に延在する回転軸１３に沿って、縦研削の工程により、クランクピン２の外側目標輪郭１０を形成する。たとえば、クランクピン２の縦軸１４の軸方向に点在する異なる６つの測定平面が示されており、これらの測定平面のうちのたとえば２つが、ＺＭと記入された両矢印により表されている。この場合、研削ディスク５は、縦研削の過程で、図７に示された左側の位置から、破線で示された最も右側の位置へ移動させられる。原則として、記載の縦研削の代わりに、研削ディスク５の図示のような幅Ｂにより、クランクピン２の外側目標輪郭１０を２回の切込研削工程により形成することもできる。少なくとも２回の切込研削工程により研削が行われる場合、ピン部は、相前後にかつ相並んで行われる２回または３回以上の切込研削工程により研削しなければならない。様々な測定平面を、クランクピン部の全幅にわたって配置して、無段階に動かすことができる。この場合、研削中に測定工程が行われる測定平面の数は、得ようとする外側目標輪郭１０の精度およびその形状に基づいて調整される。

図８には、クランクピン長さＬを有する、クランク軸３の、部分的に示された２つのアームの間にクランクピン２を有するクランクピン部が示されている。記入された破線は、本願の範囲内でピンの円錐度を明確に示している。一方では、特別に成形されたまたは斜めに当接される研削ディスクにより、クランクピン２の円錐形状が研削され、この場合、切込研削または縦研削または２重の切込研削の過程での研削ディスクの幅またはクランクピンの長さに応じて、クランクピンの外側輪郭を形成することができる。測定平面の数、および研削中に進行する測定の実行、つまりいわゆるインプロセス測定の実行の相応の回数により、ピンを高精度に円錐形状に研削することができ、その際、研削の終了時に、場合により背景技術において該当するように、研削後の測定時に、円錐の外側輪郭が目標輪郭に対して小さすぎて、ひいてはクランク軸全体が不良品であることを確認することはない。

荷重やたとえば潤滑技術的な理由から、クランクピン２の形状は、ボール状または凹状であってもよい。これは図９に示されており、図９において、実線は、クランクピン２のボール状の形状を表していて、破線は、凹状の形状を表している。クランクピン２は、クランク軸３のアームへの移行部にアンダカットを有する。プロセス中に得られる測定値が研削ディスクを送るために制御装置に継続的に入力される研削方法と関連して、本発明による測定方法により、ピンの、つまりクランクピン２のほぼ任意の外側目標輪郭１０を研削することができ、この場合、その都度研削されるピンの極めて高い精度を達成することができる。

１ 測定装置
２ クランクピン
３ クランク軸
４ 研削主軸台
５ 研削ディスク
６ クランク軸の中心
７ 測定フィーラ
８ 研削ディスク作用領域
９ 当接領域
１０ 外側目標輪郭
１１ 測定面
１２ ガイドレール
１３ 研削ディスクの回転軸
１４ クランクピンの縦軸
１５ 検出要素
Ｂ 研削ディスク幅
Ｌ クランクピン長さ

Claims (19)

1. Ｘ軸に関するＣＮＣ制御装置を備えた研削中心における、研削ディスク（５）を用いた縦研削または切込研削によって、寸歩および形状に関して、工作物、特にクランク軸（３）の少なくとも１つの領域の外側目標輪郭（１０）を測定しかつ成形する方法であって、
   ａ）工作物における実際の輪郭を測定し、
   ｂ）それぞれの工作物領域の縦延伸部に対して横向きに延在する、研削ディスク作用領域に位置する、互いに間隔を置いた少なくとも２つの測定平面において寸法および形状の測定値を、測定装置（１）を用いて検出し、
   ｃ）Ｚ軸の方向の前記研削ディスク（５）の移動に対して相対的な、Ｚ軸方向の前記工作物領域と前記測定装置（１）との間の相対移動により測定平面を形成し、
   ｄ）測定値を前記ＣＮＣ制御装置に伝達し、
   ｅ）前記ＣＮＣ制御装置を制御して、場合により存在する目標輪郭からのずれが修正され、それぞれの前記工作物領域（２）の目標輪郭が、前記工作物領域のそれぞれの測定平面に対して検出された測定値に基づいて適応研削されるようにする、
   ことを特徴とする、方法。
2. 前記工作物領域（２）を、真円度、円筒度、円錐度、真球度および／または凹面度に関して、前記工作物領域（２）において間隔を置いた少なくとも２つの測定平面の間隔に沿って測定し、その際に前記測定平面を無段階に設定する、請求項１記載の方法。
3. 工作物を、該工作物の縦軸（６）に関して位置固定して緊締し、前記測定装置（１）を、縦軸（６）の方向でそれぞれの測定平面に移動させる、請求項１または２記載の方法。
4. 前記測定装置（１）を、研削主軸台（４）上に配置し、該研削主軸台（４）に対して相対的に、様々な測定平面で測定するためにＺ軸の方向に移動させる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記測定装置（１）の移動を、自由にプログラミング可能に制御される電気駆動装置を用いて行う、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記測定装置（１）を、Ｚ軸方向に、液圧式または空圧式に移動させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
7. 研削中、特に切込研削中に測定を行う、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 研削ディスク送りの中断時に測定を行い、測定中に前記研削ディスク（５）を、測定が行われるまで停止位置に維持する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
9. 研削完了後に測定値を検出し、工作物の測定された輪郭を評価し、次の工作物の研削時に、場合により必要な輪郭の修正を、前記研削ディスク（５）のＣＮＣ制御装置を用いて行う、請求項８記載の方法。
10. 研削すべき前記工作物領域の目標形状を、ＣＮＣ制御される軸を中心に、工作物の中心軸に対して水平に位置する水平面において研削ディスク（５）を旋回させることにより形成する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 前記工作物領域の目標形状を、前記ＣＮＣ制御装置に入力された研削プログラムにより研削する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 研削すべき前記工作物領域の目標形状を、予め目標形状に応じてドレッシングディスクによりドレッシングされた前記研削ディスク（５）を用いて形成し、前記研削ディスクの新たなドレッシングにより、前記工作物領域を、修正して研削する、請求項８または９記載の方法。
13. 所定の中心を中心に回転する、中心縦軸を有する工作物、特にクランク軸（３）の複数の工作物領域（２）の真円度などの形状および寸法を測定する測定装置（１）を備える、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法を実施する研削機であって、
    ａ）研削主軸台（４）に支持された研削ディスク（５）であって、研削時に、送り移動を同時に行ってＸ軸の方向に研削する、研削ディスク（５）を備え、
    ｂ）前記測定装置（１）は、前記研削主軸台（４）上に配置されており、前記測定装置（１）は、測定フィーラ（７）が、前記工作物領域（２）に当接するために、前記工作物領域（２）における、研削ディスク作用領域（８）内に位置する当接領域（９）へ旋回可能であり、かつ、前記工作物領域（２）の縦軸（１４）に対して横向きに配置された自由にプログラミング可能な測定平面において、工作物中心縦軸の方向に移動可能であるように、構成されている、
    ことを特徴とする、研削機。
14. 前記測定フィーラ（７）は、角柱の態様で配置された２つの測定面（１１）を有し、該測定面（１１）は、測定時に、それぞれ前記工作物領域（２）の前記接触領域（９）に接触する、請求項１３記載の研削機。
15. 前記測定装置は、液圧式、空圧式または電気式に移動可能である、請求項１３または１４記載の研削機。
16. 前記測定装置（１）は、前記研削主軸台（４）上でＣＮＣ制御されて移動可能である、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の研削機。
17. 前記研削ディスク（５）は、前記工作物領域（２）の長さに相当する幅を有する、請求項１３から１６までのいずれか１項記載の研削機。
18. 前記研削ディスク（５）は、前記工作物領域（２）の軸方向の長さ（Ｌ）よりも小さな幅（Ｂ）を有し、前記研削ディスク（５）の回転軸（１３）に沿って、工作物縦軸の軸方向の縦延伸部にわたって縦研削を行う、請求項１３から１６までのいずれか１項記載の研削機。
19. 前記測定装置（１）は、それぞれの前記工作物領域、特にクランクピンの、円錐形、ボール状または凹状の形状が検出可能でありかつ測定値に基づいて形成可能であるような数の測定平面において、前記工作物領域の寸法を測定する、請求項１３から１８までのいずれか１項記載の研削機。

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