CN104703757A - 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 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工工件的工具机(特别是磨削机)以及涉及一种用来定位这样的工具机的芯轴头(18)的方法。工具机(10)具有用于接纳工件(50)的工件接纳部(22)并且具有其芯轴头(18)，用以接纳工具(20)，特别是磨削盘，其中，芯轴头(18)能够相对于所述工件接纳部(22)以马达驱动的方式移位，其中，在所述芯轴头(18)上布置有操作部(30)，所述操作部具有至少一个传感器(96)，所述传感器被构造用于检测对所述操作部(30)的作用，并且设置有控制装置(74)，所述控制装置被构造用于在至少一个工作模式中，使芯轴头(18)与所检测到的对操作部(30)的作用相关地受限定地以马达驱动的方式移位。

Description

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

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

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

本发明的目的按照这种方式完全实现。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、加速度等。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。这些传感元件能够以适当的方式彼此相对取向和定向地布置。例如这些传感器件能够呈十字形、蔷薇花状或类型类似方式布置。

原则上也可以设想的是：对由操作部承受的扭转负荷引起的变形加以检测。按照这种方式，工具机的功能例如能够以如下程度扩展：芯轴头绕一个轴(例如B轴)以受限定的方式受马达驱动的旋转或枢转能够通过操作人员作用得到控制。

根据前述构造方案的改进方案，优选的是：控制装置被构造用于产生控制指令，所述控制指令具有至少一个运动参数，所述运动参数与所探测到的操作力相关，特别是至少与操作力的大小或方向相关。

在控制指令中有所反映的运动参数可以例如包括运动方向、行程、速度、加速度、减速度等。另外，例如可以与阈值相关地产生AN(开)信号或AUS(关)信号，以便选择性地实现或停止芯轴头受限定的以马达驱动的移位。为此目的，还可以调用所谓的同意-信息。同意-信息可以被传送给控制装置或者在控制装置中产生。对于“同意”这一概念可以理解为由操作人员有意识地放行移位运动。同意-信息例如可以反映：操作人员有否操作激活开关或同意开关。按照这种方式，能够避免并非有意的、由于有误操作引起的移位运动。同意信息例如可以包含数字信号，该数字信号可以表现为“存在同意”的状态和“不存在同意”的状态。

根据这种构造方案的改进方案，控制指令包括受限定的移位速度，其与探测到的操作力相关。

被(间接)检测的操作力能够被加以评估，以便获取对于芯轴头所希望的移位速度。换言之，也可以通过对操作力大小和方向的检测来确定操作力矢量。操作力矢量在芯轴移位矢量方面得到反映，芯轴移位矢量例如通过移位方向和移位速度表明特征。

不言而喻的是：控制装置可替换地例如也可以被构造用于，当传感器单单是检测到操作人员作用的存在(而不涉及其实际大小)时，使芯轴头沿一个轴或者沿由至少两个轴形成的平面以基本上恒定的移位速度移位。按照这种方式，能够实现“数字式”的控制。移位控制例如可以用在蠕行档中，以便以较低速度达到基准点。不言而喻的是，即便是不对操作人员作用(例如操作力)的(绝对)大小加以检测的话，也可以对操作人员作用的方向加以检测和评估。

根据另一能够可替换地或附加地执行的构造方案，控制指令包括与所探测的操作力的方向分量相关的移位方向。

操作力的检测到的方向能够被用于芯轴头移位所希望的方向。据此，当例如两个轴(例如X轴和Z轴)被相协调地操控并且赋予控制指令时，能够实现芯轴头的“斜向”移位。

还可以有利的是，控制装置被构造用于产生用以使芯轴头移位的控制指令，所述控制指令与至少另一影响因素相关，特别是与芯轴头的位置相关。

在此，控制指令原则上例如可以是AN(开)信号或(关)AUS信号。按照这种方式能够保证：对于操作部无意的作用不导致芯轴头不希望的运动。可以考虑其他功能。例如可以对至少另一影响因素加以评估，以便确定：芯轴头是以快速档移位还是以蠕行档移位。

这种措施以如下方式改进：控制装置被构造用于当芯轴头移位时进入限定的区域中的话，使芯轴头的移位速度得到匹配或者停止芯轴头的移位。

芯轴头的例如能够通过机床上的引导部的构造预设的原则上可行的运动区域能够被划分为：芯轴头在其中可以快速移位的区域，还有在其中可以较慢移位的区域，以及最后还有在其中不希望芯轴头发生移位的区域。

按照这种方式，例如能够实现碰撞监控，以便防止：芯轴头在手动控制地移位时与工具机的部件发生碰撞。由此，能够进一步提高安全性。

在其中不受到碰撞风险威胁的区域原则上能够与高移位速度相联系。另外可以设想的是：设置有近场区域，所述近场区域例如包围基准点或一定的工件几何形状。近场区域也可以理解为错位区。当芯轴头进入近场区域中时，控制装置能够以如下方式作用于移位驱动装置：仅蠕行档是可行的。按照这种方式，操作人员能够使芯轴头高精度地移位，以便例如达到基准点或工件几何形体。在其余的允许的运动区域中，芯轴头能够相反地以高移位速度定位和运动。总体上，由此能够在定位精度与定位速度之间获得出色的折衷。

另外，可以在(理论上可行的)运动区域中限定出所谓的停止区域，该停止区域例如能够理解为围绕机器几何形状的包络，并且限定出(虚拟的)移位边界。按照这种方式，能够在手动控制的移位时避免芯轴头发生不希望的碰撞。

当在允许快速档的区域与允许蠕行档的区域之间变换时，能够在相对应的“特征域”之间变换，用以将所检测到的对操作部的作用与移位速度相关联。

各个区域的确定，即例如划分为运动区域、近场区域以及停止区域的过程能够以不同方式实现。例如可以利用针对工件几何形状的原始数据和工具机几何形状的额定数据，用以至少接近地确定出包围起来的近场区域和停止区域。优选的是，近场区域和停止区域距所基于的元件具有错位量。按照这种方式，伴随对芯轴头额定位置以及实际位置的粗略检测随之带来粗略运动的足够精度和改善的防碰撞安全性。

根据工具机的另一方面，操作部被构造为操作把手，其中，操作部具有探测区域，探测区域能够弹性变形并且特别是具有高刚度，并且将至少一个传感器加设在探测区域中。

换言之，可以优选的是，操作部基本上刚性地实施，并且固定不动地固定在芯轴头上(例如固定在芯轴头的壳体上)。几乎不引起注意的变形可以凭借至少一个传感器来检测并且为了控制芯轴头的移位过程而对该变型加以评估。

由此，操作部本身仅能够执行极小的偏转。这样做的优点是，通过芯轴头本身的移位得到的反馈几乎不由操作人员过滤并且直接能够被感到或识别。不用进行例如当出现明显变形的手操作的情况下进行的“缓冲”。即便是操作人员仅“间接地”作用于芯轴头使其移动，也能获得“直接”作用的这样更为明显的印象。

操作部的探测区域例如可以由具有高弹性模量的材料形成。另外，操作部的探测区域可以具有足够的横截面，以便具备足够的刚性。即便刚度很大，也可能由于操作人员的作用而至少产生最微小的变形，这种变形能够通过传感器加以检测或探测。

与构造在至少一个传感器中的传感元件的类型相关地，出于例如100至大约2000μm/m范围内的表面应变就能够足以产生明显的信号。这一数值例如对应大约ε＝0.0001至0.002的相对应变量(Epsilon)。当然，所提到的数值可以与所要应用的传感元件的选用相关并且原则上可以与所提到的范围有所偏差。所提到的最小相对应变实现了：即便是发生一般操作人员觉察不到的弹性变形，也能够可靠而且足够准确地检测到操作人员对于操作部的作用。

根据另一构造方案，有利的是：为操作部配设激活开关。激活开关也可以称为同意-开关，并且例如呈同意按键形式来构造。

激活开关可以被用于，与由操作人员所施加的作用相关地选择性地放行或阻止芯轴头的移位。

例如能够设想的是，激活开关以如下方式构造：所述激活开关在移位时必须被持续操纵，以便实现芯轴头手动受控的移位。这种构造方案是优选的并且能够有助于避免有误操作和与之相关的对工具机或工件的损伤。同样可以设想的是，激活开关在手动控制的移位过程开始时被一次性操作，用以实现释放或者说放行。

激活开关例如可以直接接纳在操作部上。按照这种方式例如可以实现单手操作。同样可以设想的是，激活开关与操作部分开地例如布置在芯轴头上或者相对于机架固定地布置在工具机的另一部件上。按照这种方式可以实现双手操作。

根据另一构造方案，控制装置还被构造用于与至少一个影响因素相关地在操作部上产生选择性的触感反馈。

向操作人员的触感反馈例如可以通过在操作部上感觉到的振动来获得。影响因素例如可以包括实际位置、实际速度、实际操作力或上述因素的组合。可以考虑的是其他影响因素，例如超出确定的运动区域。

根据这种构造方案的改进方案，通过至少一个加设在操作部上的振动发生器或者通过芯轴头的移位驱动装置中的运动脉冲来产生触感反馈。

振动发生器例如可以通过振动马达来形成。同样可以设想的是：以如下方式操控移位驱动装置-对于在操作部上进行干预的操作人员获得了可感知的顿挫或震颤。为此芯轴头的移位驱动装置例如可以凭借震荡脉冲来操控。

触感反馈例如可以当芯轴头从允许的移位区域出发越过近场区域或者达到停止区域时产生。按照这种方式，对于操作人员例如能够明确：(本来要进入停止区域的)所打算的运动是不被允许的。当进入近场区域时，对于操作人员能够借助触感反馈明确传达：芯轴头在这时以蠕行档移位。

可以考虑其他能够在操作部上触发选择性的触感反馈的事件。例如，能够以这种方式通过信号传达超出或未达到一定的数值范围。这例如可以涉及操作力、移位行程、移位速度等。碰撞监控例如也可以通过检测驱动装置中的被用于移位运动的力或力矩来实现。在驱动马达中突然的力的升高或力矩升高可以被定为是发生了碰撞的指示。这样的事件也可以借助触感反馈向操作人员传达。

根据另一构造方案，设置为：在芯轴头移位时，驱动装置的驱动功率或移位速度降低至如下程度：使得移位虽然还是可行的，但是当芯轴头发生碰撞时，预计不会有过大的力或冲击。按照这种方式，能够在尽可能大的(允许的)运动区域、高的移位灵活性以及尽可能高的机器安全性之间实现很好的折衷。优选的是，这种构型与对力、力矩或与之相对应的数值的精确监控相联系，以便能够尽可能快速地探测碰撞并且相应顺利地使相关的驱动装置停止。因而在这种构造方案中，不一定需要事先对允许的或禁止的运动区域加以限定。操作和配置花费能够明显降低。

本发明的目的还通过一种用于在至少一个工作模式中对用来加工工件的工具机的芯轴头进行定位的方法来实现，所述工具机特别是磨削机，所述方法包括如下步骤：

检测对于操作部的作用，其中，操作部加设在芯轴头上，并且所述作用具有至少一个方向信息或力的信息，

在顾及到与所检测到的作用相关地选取的运动参数的情况下，产生用以操控移位驱动装置的控制指令，以及

在顾及到控制指令的情况下，凭借移位驱动装置使芯轴头移位，其中，移位驱动装置被构造用于使芯轴头相对于工件接纳部受限定地以马达驱动的方式移位。

本发明的目的也按照上述方式实现。

所述方法可以通过下列步骤中的至少一个得到扩展：

监控芯轴头的实际位置，

在操作部上产生触感反馈，以及

当芯轴头在移位时进入限定的区域中的话，对芯轴头的移位速度加以匹配或者停止芯轴头的移位。

所述方法特别是可以凭借根据前面提到的方面之一的工具机来执行。不言而喻的是，所述方法也可以根据前面提到的工具机的一个或多个方面得到扩展。

所述方法以简单的方式实现了使工具机的芯轴头受手动控制的定位和移位，其中，操作人员虽然仅间接起作用，但还是能够使芯轴头直接而直观地移位和定位。

不言而喻的是，前面提到的以及后面还要阐释的特征不仅以分别给出的组合，而且以其他组合或者单独得到应用，而不离开本发明的范围。

附图说明

本发明的其他特征和优点由参照附图对多个优选实施例的下列说明和阐释来获得。其中：

图1示出构造为磨削机的带有包壳部的工具机的透视图；

图2示出工具机的俯视图；

图3示出工具机的工件接纳部和芯轴头的透视图，其中，芯轴头设有用于操作的操作部；

图4a、图4b和图4c示出不同操作部的透视图，能够凭借这些操作部作用于芯轴头；

图5示出另一操作部的简化的透视图，所述操作部具有带多个传感元件的传感器；

图6示出操作部的杆的简化侧向视图，所述操作部与带多个传感元件的传感器相联接；

图7示出具有芯轴头的工具机的简化俯视图，所述芯轴头占据不同的额定位置；

图8示出相对于图5中的图示改动的操作部的另一简化的透视图；以及

图9示出用于对工具机的芯轴头进行定位的示例方法的示意性的简化流程图。

具体实施方式

在图1中以透视图示出工具机并且特别是以10来标示。

工具机10在这里构造为磨削机，特别是圆磨机。工具机10具有作为壳体起作用的包壳部12。包壳部12具有开口，该开口在图1中所示的构造中例如能够通过保护门14来封闭。

保护门14例如可以具有窗式开口，通过该窗式开口能够从外部看到工具机10的内部空间。包壳部12和保护门14特别是对于自动化的加工过程实现了对工具机10的内部空间安全可靠地划定边界。按照这种方式能够使原则上由可运动的部件引发的危险最小化。另外，例如可以阻止润滑剂、冷却液或切屑不被希望地流出到周边环境。

在特定的工作模式中，需要的是：打开保护门14，以便使得能够由操作人员从外部到达工具机10的内部空间。为此目的，保护门14例如可以沿侧向推移或者枢转，以便敞开之前封闭的开口。以16标示的箭头图示出保护门14可行的打开运动。

需要进入工具机的内部空间的工作模式例如可以包括装备过程、配置过程、调校过程或者广义上包括工具更换过程及工件更换过程。不言而喻的是，与工具机10的自动化程度相关地，不同的工作模式可能需要从外部(手动地)介入。

在图1中，在工具机10的内部空间中示出芯轴头，芯轴头以18标示。在芯轴头18上接纳有工具20，也参见图2和图3。工具20可以特别是指磨削工具，优选为磨削盘。

工具机10还具有工件接纳部22，该工件接纳部被构造用于接纳工件(图1中未示出)。为了加工工件，芯轴头14可以连同接纳于其上的工具20相对于工件接纳部22移动。

工具机10(特别是磨削机)通常具有操作人员界面24，所述操作人员界面布置在工具机10的内部空间之外。按照这种方式，操作人员能够对工具机10加以控制、程序化、调节或例如实施诊断，而无需与工具机10的内部空间发生接触。操作人员界面24可以例如是指具有至少一个输入单元26和至少一个输出单元28的操作单元。输入单元26可以例如具有键盘、按键、调整杆等。而输入单元26也可以具有触摸敏感的面。输出单元28通常是指显示屏，还指文字数字显示器、监控灯、刻度盘等。特别是例如当显示屏触摸敏感地构造时，输入单元26和输出单元28能够至少部分地通过相同的构件来实现。

操作人员界面24能够实现工具机10设备现代化的程序化方案。原则上也可以设想的是：在例如芯轴头18需要相对于工件接纳部22移动的工作模式中，将芯轴头18通过在输入单元26上的输入以手动控制的方式来移动。对此适合的例如是如下的调整杆或调整按键，其对沿所对应方向的运动或运动增量加以确定。另外，例如可以借助手轮等来开始芯轴头18的运动或移行。但如开头所提及地，操作人员必须在对芯轴头18手动定位的方案中尽可能将芯轴头18还有操作人员界面24都保持在视线中。这可能是不安全的或者甚至产生有误操作。

为了避免这一缺陷，根据图1的工具机10的芯轴头18具有操作部30，操作部30直接地(也就是非间接地)接纳在所述芯轴头上。操作部30能够连同芯轴头18一起移动。

图2示出工具机的简化的示意俯视图，所述工具机原则上可以与根据图1的工具机一致或者是类似的。出于图示表达原因，图2中所示的构造不具有包壳部12以及操作人员界面24。

工具机10具有机床(或机器操作台)32(在图1中被包壳部12遮盖)。在机床32上接纳有工件接纳部22。工件接纳部22例如具有工件芯轴34，工件芯轴设有夹紧装置(或顶尖)36。夹紧装置36原则上可以通过(定中心)顶尖和/或卡盘、夹紧颚板等来实现。工件芯轴34还可以具有芯轴驱动装置，该芯轴驱动装置实现了：使夹紧装置36受限定地绕轴线38转动，参见以40标示的箭头。

工件接纳部22还具有尾座42，尾座42类似于工件芯轴34地设有夹紧装置(或顶尖)44。在工件芯轴34与尾座42之间接纳有工件50。在此，工件可以例如是指棒或轴。工件50原则上也可以仅由工件芯轴34引导和保持，而不需要尾座42。而特别是对于长度-直径比值很高的工件50，可以推荐借助工件芯轴34和尾座42在两侧进行接纳。过长的工件50原则上还可以通过滚子或悬臂来引导和支撑(在图2中未示出)。工件芯轴34和尾座42可以在机床32上的引导部46上得到接纳和引导。可以设想的是，给工件芯轴34或尾座42设有直线驱动装置，以便使其沿引导部46受限定而且受监控地移动，参见以48标示的双箭头。

在工件芯轴34中任意设置的驱动装置例如能够以如下方式设计和控制：工件50能够高度精确地绕轴线38转动。轴线38例如可以被称为C轴线。所谓的C轴线加工实现了对非圆形工件50的加工。为此目的，工具机10能够具备合适的控制和调节机构，以便使工件50以受限定的方式绕轴线38转动并且同时将工具20朝向工件50进给或者远离工件地运动。按照这种方式，例如能够加工出凸轮轴、曲轴等。

在机床32上还接纳有工具台52，所述工具台例如也可以被称为十字台。芯轴头18被接纳在工具台52上，所述工具台例如可以构造为十字台。芯轴头18例如具有工具驱动装置54，该工具驱动装置被构造用于使工具20绕芯轴轴线56旋转，参见以58标示的箭头。特别是当工具20被构造为磨削盘的情况下，则可以在芯轴头18上还接纳有保护帽60，保护帽将工具20的区域加以遮盖。按照这种方式能够例如使工具20的磨损物以及工件50的切屑以受限定的方式引导和滑出。工具机10的沾污倾向能够降低。

在机床32上或在工具台52上能够构造有引导部62、66，在其上能够以滑槽引导的方式支承芯轴头18。例如引导部62能够提供沿X方向的引导。引导部66可以提供沿Z方向的引导。与此相关的坐标系X-Y-Z例如在图3中示出。

根据在图2中示出的示例构造方案，工具台52能够沿引导部66在Z方向上移动，也参见以68标示的箭头。芯轴头18可以沿引导部62在X方向上移动，参见以64标示的箭头。不言而喻的是，轴线X-Y-Z与机床32、工具台62和芯轴头18的对应关系也能够以其他方式和定向来进行。可以考虑其他类型的坐标系，例如极坐标系或球坐标系。

芯轴头18例如能够沿X轴(箭头64)以及沿Z轴(箭头68)移动。为此，在工具机10中设置有移位驱动装置，所述移位驱动装置例如可以包括驱动装置70和驱动装置72。驱动装置70例如被构造用于使芯轴头18沿X轴移动。驱动装置72例如被构造用于使工具台52进而间接还有芯轴头18沿Z轴移动。移位驱动装置原则上可以构造为具有单个驱动装置70、72的分散式驱动装置，而同样也可以构造为整合式驱动装置。

工具机10还具有以74标示的控制装置，所述控制装置例如被构造用于对芯轴头18相对于工具机22的移位运动加以控制。为此目的，控制装置74例如借助控制线路78作用于驱动装置70、72。必需的控制指令能够例如由机器控制程序来产生和执行。按照这种方式，例如能够实现对工件50的自动化加工。

如之前已经提及地，在芯轴头18上还接纳有操作部30，操作部同样与控制装置74相联接。操作部30通过信号线路76与控制装置74相连接。操作部30及其特别是与控制装置74的联接对于操作人员实现了通过手动地作用于操作部30以受限定和受监控的方式使芯轴头18沿引导部62、66移动。但这例如不通过由操作人员本人施加的力来实现，而是通过移位驱动装置(例如驱动装置70、72)受限定的操控来实现。操作人员能够作用于操作部30。操作人员的作用，例如操作人员的力能够被检测或者说采集并且输送给控制装置74。控制装置74构造用于处理所检测的作用，并且与该作用相关地操控移位驱动装置。

对于操作人员能够获得如下的印象：芯轴头18自主而且直接发生移位。这通过将所述作用依照针对工具芯轴18的以马达驱动的过程的控制指令“传递”到操作部30上来实现。

于是能够设想的是：例如以如下方式产生控制指令，凭借很高的力的作用比凭借较低的力的作用使芯轴头18更快地运动。操作人员沿其作用于操作部30的方向的采取方案可以被转换为控制指令，该控制指令具有与之相对应的、用于芯轴头18运动的方向信息。

在图2中还示出以80标示的以虚线示出的双箭头。箭头80指示：芯轴头18也可以原则上以限定的方式能够绕轴线枢转地构造，所述轴线例如垂直于由X轴和Z轴(箭头64、68)限定的平面。该轴线也可以被称为B轴。B轴原则上可以平行于Y轴来定向，参见图3。芯轴头18绕该轴线受限定地枢转或转动例如可以实现工具20相对于工件50沿斜向定位。同样可以考虑的是：借助这种运动使另一工具20枢转，以便使该工具与工件50发生嵌接。

绕B轴的运动(转动、枢转)原则上可以通过作用于操作部30的相应作用来产生。为此，操作部30例如可以转动或进刀(torpedieren)。

图3示出例如根据图2的工具机10的概要的透视图，其中，出于图示表达原因未示出机床32、工具台52、工件50、控制装置74以及其他部件。如已经提及地，图3示出以X、Y和Z标示的(笛卡尔)坐标系。与尾座42的对应夹紧装置44例如构造为顶尖。

芯轴头18原则上在X-Z平面中相对于工件接纳部22(或接纳于其中的工件50)上能移位地构造。在工具机10的实现了对芯轴头18手动控制的移位的工作模式中，操作人员能够以适当的方式作用于操作部30，以便促使芯轴头18移位和定位。为此，操作人员可以例如在空间方向上作用于操作部30，操作部30的方向分量原则上例如能够对应X轴或Z轴。

例如，以操作人员的力F_X沿方向X_H产生作用(例如牵拉或推压)。操作人员沿方向Z_H的作用能够凭借操作人员的力F_Z引起。例如，操作部30设有至少一个传感器或测量传感器(参见图5)，传感器使得：对起作用的力F的大小和方向加以采集。力F可以分解为其分量F_X和F_Z。按照这种方式能够至少间接地获取方向信息以及操作力信息。基于所述信息，控制装置能够以如下方式操控移位驱动装置：芯轴头18沿基本上能够以与所述作用的方向一致的方向移位。在此获得的移位速度原则上可以与起作用的力F的大小相关地实现。

在图4a、图4b和图4c中，操作部30、30a、30b的示例的构造方案透视地示出。在图4a中示出的操作部30例如实施为T型把手。操作部30具有横向段84以及杆86。操作人员能够在横向段84上抓握操作部30，以便以所希望的方式作用于操作部。操作部30借助杆86优选固定不动地接纳在芯轴头壳体88处(在图4a中仅不完全地示出)。

图4b中的操作部30a例如具有球头状或锥形的杆86，杆特别是固定不动地安设在芯轴头壳体88上。操作部30a不具有横向段84。操作部30a在其背向芯轴头壳体88的端部上具有激活开关90，激活开关能够由操作人员来操纵，参见以92标示的箭头。激活开关90例如可以用于由控制装置74开始或停止对施加给操作部30a的操作人员作用的检测或处理。按照这种方式，能够避免的是：对操作部30a无意的作用使得芯轴头18发生无意的移位或定位。在图4b中所示的构造方案中，操作人员能够以一只手抓握操作部30a，并且同时以这只手操纵激活开关90。由此，能够实现单手操作。

在图4b中所示的操作部30a的改动方案中，图4c中的操作部30b与激活开关90相联接，所述激活开关并不直接布置在操作部30b上或该操作部的杆86上。不言而喻的是，激活开关90原则上也可以距操作部30b或芯轴头18进一步移远地布置在工具机10上。移远地布置的激活开关90实现了双手操作。

在图4c中还示出双箭头X_H、Z_H，其例如可以平行于根据图3的坐标系X，Y，Z的X轴和Z轴地定向。与该箭头或方向X_H和Z_H对应的是力分量或方向力F_X和F_Z。由此，操作人员能够以所希望的方式和方向作用于操作部30b，以便以所希望的方向实现芯轴头18的移位。

对于操作人员作用的检测借助操作部30c的在图5中所示的图示来阐释。操作部30c例如呈T形地构造并且具有横向段84以及杆86。操作部30c还可以具有激活开关90，激活开关例如沿侧向安设在横向段84上。操作部30c还具有探测区域94，在该探测区域中将传感器96设置到杆86上。传感器96例如具有多个传感元件98、100。传感元件98、100布置在杆86的不同侧面上。例如传感元件98被构造用于对操作部30c的探测区域94在X方向上的变形加以检测，参见以ε_X标示的箭头。与之类似地，传感元件100可以被构造用于对操作部30c的探测区域94在Z方向上的变形加以检测，参见以ε_Z标示的箭头。

按照这种方式，操作力F_X、F_Z的分量得到间接地检测。不言而喻的是，在操作部30c的图5中所示的构造方案中，与传感元件98以及传感元件100对应地，原则上能够在杆86的分别相对置的侧部(在图5中未示出)上分别设置有另一相对应的传感元件。

如在前面已经提及地，传感元件98、100可以例如是指拉伸应变测量条、压电传感元件、电容传感元件、光学传感元件或类似的传感元件。传感元件98、100能够构造用于间接或直接地检测对操作部30c的作用，特别是力的作用。探测区域94原则上能够弹性变形，但是具有很高的刚度。探测区域94的对于操作人员而言不能察觉的变形可以通过带传感元件98、100的传感器96来检测并且传送给控制装置74。控制装置74能够与方向相关地而且与起作用的力F的所检测到的(绝对或相对的)量值相关地产生控制指令，并且将其传输供给芯轴头18的移位驱动装置，以便以所希望的方式使芯轴头移位。

图6以大大简化的方式示出杆86的断开的图示，这里的杆例如可以与根据图4c的操作部30b的杆86一致。在杆86上布置有传感器96a，该传感器具有多个传感元件98、100、102。传感元件98、100、102例如呈蔷薇花状地布置。这种构造能够实现的是：除了大致上沿直线轴出现的变形外，同样也检测扭转应变或扭转变形。例如以ε_X和ε_Z标示的双箭头来表示沿X方向及Z方向上的变形。另外，凭借传感元件98、100、102的蔷薇花形的构造，也能够探测杆86的转动或扭转，参见以ε_B标示的箭头。按照这种方式，例如能够对芯轴头18绕所谓的B轴所希望的枢转或扭转加以控制，参见图2中的箭头80。不言而喻的是，至少一个传感器98a的多个传感元件之间的其他对应方案能够实现对沿着和环绕不同轴的直线变形和扭转变形加以检测。

图7示出工具机的大大简化的俯视图，该工具机的构造例如原则上可以与根据图2的工具机10一致。芯轴头18能够通过对操作部30适当的作用而以所希望的方式沿机床32移位。出于概览的原因，在图7中取消了对引导部62、66及工具台52的图示。芯轴头18的移位或定位原则上可以沿箭头64或68的方向实现。另外，可以考虑芯轴头18的扭转或枢转，参见箭头80。

手持工具10能够以一定的方式被构造用于简化芯轴头18的手动控制的移位，以及明显降低操作失误的概率。为此目的，能够沿例如由机床32原则上的尺寸限定边界的允许的移位范围限定出特定的区域。在这些区域中，芯轴头18例如能够仅以降低的移位速度移位，或者使芯轴头18进入这些区域的运动完全被阻止。

被接纳在工具接纳部22上的工件50例如具有磨削段104，该磨削段应当被以限定方式移近芯轴头18。为此目的，可以确定出例如相对于磨削段104具有一定错位量的区域边界106。控制装置74可以被构造用于当芯轴头18越过区域边界106时能够使芯轴头以明显降低的移位速度驱动。以18’在图7中示出芯轴头18还处于区域边界106之外的位置。在越过区域边界时，控制装置74能够例如使芯轴头18从粗略运动转换至精细运动。由此，操作人员能够谨慎地以高精度将芯轴头18移向磨削段104。

基准点以手动控制的方式与芯轴头18碰在一起的过程以类似的方式实现。例如在图7中示出基准点108，基准点被区域边界110包围。芯轴头18能够以相对高的移位速度移至区域边界110。当超出区域边界110时，控制装置可以在这里变换为如下的工作模式，在这种工作模式中芯轴头18能够高度精确地以明显更低的移位速度来定位。按照这种方式例如能够高精度地靠近基准点108。在以18”标示的位置中，芯轴头18朝向尾座42移近。例如在移位运动继续进行时可能有与尾座42相撞的危险。为了避免这种碰撞，又可以限定如下的区域边界112，该区域边界例如在顾及到错位量的情况下将尾座42的几何形体(或者工具机10的其他部件)包围起来。控制装置74能够被构造用于完全防止芯轴头18运动越过区域边界112。

以114标示的双箭头图示出：控制装置74能够与工具机10的大量部件保持通信或有效关联，以便能够实现芯轴头18受手动控制的移位以及之前所介绍的附加功能。

如上面以及提到地，控制装置74还可以被构造用于：对于抓握在操作部30上的操作人员当超出或碰到区域边界106、110、112之一时，给出触感上的反馈。为此目的，芯轴头18的移位驱动装置能够例如被短时性振荡或振动式地操控，以便产生“顿挫感”。这可以被操作人员在操作部30上发现。这样的触感“反馈”对于操作人员实现了完全注意力集中到芯轴头18受手动控制的移位上，而不会被光学或声学的显示装置或输出装置所分散。

图8示出操作部30d的另一示例性的构造方案，这种构造方案例如可以基本上与根据图5的操作部30c一致。操作部30d具有振动发生器116，该振动发生器例如可以构造为振动马达。借助该振动发生器116能够直接在手臂30d上产生触感反馈，例如以便使达到或超出在图7中所示的区域边界106、110、112的过程变得明显。触感反馈原则上也可以通过其他影响因素来触发。对此，例如可以是过大的操作力致使达到预设的最大行驶速度等。

图9以大大简化的方式借助示意流程图示出用于对工具机(特别是磨削机)的芯轴头进行定位的示例方法。

在步骤130中，对由操作人员施加到操作部上的作用加以检测，所述操作部装设在工具机的芯轴头上。所述作用可以具有至少一个能够被检测并且输送给评估过程的方向信息或力的信息。

在另一步骤132中，产生用于操控移位驱动装置的控制指令，这可以在顾及到如下运动参数的情况下实现，所述运动参数被与所检测到的作用相关地选择。运动参数可以例如是指移位方向、移位速度或移位加速度。

在另一步骤134中，芯轴头凭借移位驱动装置在顾及到控制指令的情况下移位，这可以特别是相对于工具机的工件接纳部来实现。

芯轴头的移位可以受到持续的监控，步骤136。这种监控例如可以包括芯轴头的实际位置以及包括与芯轴头允许的运动区域的比较。当在监控过程中发现：芯轴头还定位在允许的移动区域中，则可以重复检测、产生控制指令和移位的步骤，参见箭头138。但监控也可以涉及如下影响因素，借助这些影响因素能够在操作部上产生选择性的触感反馈。当例如监控得出：芯轴头已经达到或者干脆是超出不被允许的区域时，则这对于操作人员可以借助触感反馈而变得明显，步骤140。可以重新接着进行检测、产生控制指令和移位的过程，步骤142。

附加地或者可替换地，监控过程能够被用于：借助芯轴头的被检测到的实际位置以及与经允许和不被允许的运动区域的比较来发现-是否应当对产生控制指令的步骤加以改变，步骤144。这例如可以包括：对应所检测到的作用设置改变的运动参数。例如可以对所检测到的作用与对其作出应对的运动参数之间的“特性曲线”加以改变。这例如能够以如下程度执行：使得当芯轴头超出到不被允许的区域中的话，促使芯轴头停止或延迟。

而替代不被允许的区域地，同样也可以使所谓的近场区域对于这种变型起触发作用。按照这种方式，例如当向基准点接近时，首先选择芯轴头的高移位速度，并且在间距相应减小时，选择较低的移位速度。这种对于产生控制指令的步骤的作用通过以146标示的箭头来图示。也可以接着变型步骤144重新进行检测、产生控制指令和移位的过程，参见以148标示的箭头。

Claims (15)

1.一种用于加工工件的工具机，所述工具机特别是磨削机，具有：用于接纳工件(50)的工件接纳部(22)以及用于接纳工具(20)的芯轴头(18)，所述工具特别是磨削盘，其中，所述芯轴头(18)能够相对于所述工件接纳部(22)以马达驱动的方式移位，其中，在所述芯轴头(18)上布置有操作部(30)，所述操作部具有至少一个传感器(96)，所述传感器被构造用于检测对所述操作部(30)的作用，并且设置有控制装置(74)，所述控制装置被构造用于在至少一个工作模式中使所述芯轴头(18)与所检测到的对所述操作部(30)的作用相关地受限定地以马达驱动的方式移位。

2.根据权利要求1所述的工具机(10)，其中，所述传感器(96)被构造用于检测施加到所述操作部(30)上的操作力(F_X、F_Z)。

3.根据权利要求1或2所述的工具机(10)，还具有移位驱动装置(70、72)，所述移位驱动装置具有至少一个对应所述芯轴头(18)的受控的轴(64、68)，其中，所述控制装置(74)向所述移位驱动装置(70、72)输送控制指令，所述控制指令与所检测到的对所述操作部(30)的作用相关地产生。

4.根据前述权利要求之一所述的工具机(10)，其中，所述至少一个传感器(96)具有至少一个用以检测所述操作部(30)的变形的传感器(98、100、102)。

5.根据前述权利要求之一所述的工具机(10)，其中，所述至少一个传感器(96)被构造用于沿至少两个空间方向检测所述操作部(30)的变形。

6.根据权利要求3至5之一所述的工具机(10)，其中，所述控制装置(74)被构造用于产生控制指令，所述控制指令具有至少一个运动参数，所述运动参数与所探测到的操作力(F_X、F_Z)相关，特别是至少与所述操作力(F_X、F_Z)的大小或方向相关。

7.根据权利要求6所述的工具机(10)，其中，所述控制指令包括受限定的移位速度，所述移位速度与所探测到的操作力(F_X、F_Z)相关。

8.根据权利要求6或7所述的工具机(10)，其中，所述控制指令包括移位方向，所述移位方向与所探测到的操作力(F_X、F_Z)的方向分量相关。

9.根据权利要求3至8之一所述的工具机(10)，其中，所述控制装置(74)被构造用于产生用以使所述芯轴头(18)移位的控制指令，所述芯轴头与至少一个其他影响因素相关，特别是与所述芯轴头(18)的实际位置相关。

10.根据权利要求9所述的工具机(10)，其中，所述控制装置(74)被构造用于：当所述芯轴头(18)在移位时进入限定的区域(106、108、112)中时，对所述芯轴头(18)的移位速度加以匹配或者停止所述芯轴头(18)的移位。

11.根据前述权利要求之一所述的工具机(10)，其中，所述操作部(30)被构造为操作把手，并且所述操作部(30)具有探测区域(94)，所述探测区域(94)能够弹性变形并且特别是具有高刚度，并且所述至少一个传感器(96)被加设在所述探测区域(94)中。

12.根据前述权利要求之一所述的工具机(10)，其中，为所述操作部(30)配设有激活开关(90)。

13.根据前述权利要求之一所述的工具机(10)，其中，所述控制装置(74)还被构造用于与至少一个影响因素相关地在所述操作部(30)上产生选择性的触感反馈。

14.根据权利要求13所述的工具机(10)，其中，所述触感反馈通过至少一个加设在所述操作部(30)上的振动发生器或通过所述芯轴头(18)的所述移位驱动装置(70、72)中的运动脉冲来产生。

15.一种用于在至少一个运动模式中对用来加工工件的工具机(10)的芯轴头(18)进行定位的方法，所述工具机特别是磨削机，所述方法包括下列方法步骤：

检测对操作部(30)的作用，其中，所述操作部(30)加设在所述芯轴头(18)上，并且所述作用具有至少一个方向信息或力的信息，

在顾及到与所检测到的所述作用相关地选取的运动参数的情况下，产生用以操控移位驱动装置(70、72)的控制指令，以及

在顾及到所述控制指令的情况下凭借所述移位驱动装置(70、72)使所述芯轴头(18)移位，其中，所述移位驱动装置(70、72)被构造用于使所述芯轴头(18)相对于工件接纳部(22)受限定地以马达驱动的方式移位。