带有力传感器以及遥测的信号和能量传输的珩磨床的制作方法
带有力传感器以及遥测的信号和能量传输的珩磨床的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于珩磨在工件中的旋转对称的孔的珩磨床。
【背景技术】
[0002]珩磨是一种带有几何上不确定的切削的切削加工方法(Zerspannungsverfahren )，在该切削加工方法中?行磨工具实施由两个部件构成的切削运动并且在?行磨工具的一个或多个切削材料体(Schneidstoffkorper)和待加工的孔内部表面之间存在持续的面接触。能够扩口的?行磨工具的运动学特性(Kinematik)通过旋转运动、沿着孔的轴向方向延伸的振荡的往复运动(Hubbegwegung)和扩口运动(Aufweitbewegung)的叠加来表征，该扩口运动导致?行磨工具的有效直径的改变。在孔内部表面处得到带有彼此相交的加工痕迹的表面结构。通过珩磨最终加工的表面能够在尺寸和形状公差方面满足极高的要求，使得许多在发动机或发动机构件中的高负荷的滑动面(例如在发动机缸体中的气缸工作表面或在喷油泵的壳体中的孔内部表面)通过珩磨进行加工。
[0003]在珩磨中，借助于压紧力将研磨的切削材料体压紧到孔内部表面处。除了有效的切削速度和切削材料体的种类之外，对于加工结果的机床侧(maschinenseitig)的影响而言压紧力是重要的加工参数。压紧力能够通过珩磨工具的扩口来控制。
[0004]在一些珩磨方法中期望能够尽可能精确地调整压紧力，由此能够在考虑压紧力的情况下控制珩磨加工。已经存在不同的提议，借助于安装在合适的位置处的力传感器产生与压紧力成比例的传感器信号并且使用该信号用于控制珩磨过程。
[0005]从DE 35 37 172 C2中已知一种带有用于调节珩磨工具的液压加载的调整件(Stellteil)的工作压力的装置的珩磨床。在此液压操纵的调整件作用在安装在珩磨工具的内部的扩口锥体(Aufweitkonus )上，该扩口锥体沿着相对待加工的工件的径向方向进给(zustellen)i行磨条(Honleiste)。施加到扩口锥体上的力借助于力传感器进行测量。按照预先给定的力的变化曲线的规定来调节液压装置的工作压力。力传感器布置在能够液压调节的调整件和扩口锥体之间，其中在力传感器和液压的调整件之间还中间连接了弹簧。力测量应该由此不依赖于在液压系统中的内部损耗来实现所定义的力的变化曲线的调整。将力传感器的信号传输到控制器的细节没有公开。
[0006]EP O 575 657 Al说明了?行磨方法，其中此外规定，在?行磨过程期间对作用到能够扩大的珩磨条上的进给力进行持续测量并且将其作为信号输送给控制器。在仅仅示意性地示出的珩磨床中设置了联接到珩磨床的控制器的进给装置，其通过压力计与珩磨工具连接。进给装置具有由电机驱动的(motorisch)、沿着轴线方向能够运动的丝杠，其经由压力计直接传输到嵌入珩磨工具中的进给杆。压力计的测量值作为信号通过导线输送给珩磨床的数字控制器。将信号传输到控制器的细节未公开。
[0007]在DE 196 06 145 Al中说明了带有至少一个能够进给的?行磨面(Honbelag)的用于珩磨工具的扩口的装置，其具有用于进给工具的扩口机构和用于测量扩口机构的进给力的测力单元。测力单元布置在扩口机构的转动静止(rotatorisch ruhend)的区段处。由此能够放弃在旋转的构件和转动静止的区段之间的测力单元的信号的成本过高的传输。此外能够避免在扩口连杆(Aufweitgestjinge )的刚性方面的缺点。
[0008]EP 2 000 258 A2说明了一种珩磨方法，其中测量反作用力，该反作用力在将珩磨油石压紧到待加工的孔的孔内部表面处时得到。相应的珩磨床具有集成在珩磨工具中的传感器用于探测该反作用力。在实施例中用于测量反作用力的传感器布置在珩磨条和承载珩磨条的珩磨条承载件之间。将传感器信号传输到控制器的细节未公开。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是，提供一种珩磨床，利用其能够执行珩磨方法，这些珩磨方法需要测量切削材料体的压紧力或者与该压紧力成比例的力。在此应该能实现精确的测量，而不应不必要复杂化珩磨床或珩磨工具的结构。必要时应该能够这样设计测力系统，从而存在的珩磨床能够借助于仅仅少许简单的操作而加装有测力系统。
[0010]为了解决该目的，本发明提供一种带有权利要求1的特征的珩磨床。有利的改进方案在从属权利要求中说明。全部的权利要求的原文通过引用成为说明书的内容。
[0011]根据要求保护的发明，该目的在根据前序部分所述的珩磨床中通过以下方式解决，力传感器布置在机床侧的扩口杆的工具侧的端部区段的区域中并且通过遥测的传输路径(Obertragungsstrecke)与?行磨床的控制装置连接。因此力传感器安装在?行磨床的元件处并且由此即使在工具更换的情况下保留在珩磨床处。因此不需要应用带有集成的力传感器的珩磨工具，由此适当保持工具成本。另一方面在扩口杆的工具侧的端部区段中的布置导致，力传感器处于非常邻近?行磨工具装置(Honwerkzeuganordnung)的切削区域的力线中，也就是说邻近于其中待确定的压紧力或者说所属的反作用力起作用的区域。在力传感器和切削材料体在孔内壁处的嵌入区域之间通常不存在带有机械间隙的过渡并且也不存在由于其结构必要地有弹性的柔性构造元件，使得在力传感器的位置处出现的和被测量的力为了所有实际目的能够看作为与压紧力成比例。
[0012]传感器信号或由此导出的信号通过遥测的传输路径传输到控制装置处。在该申请的意义中，当在传输路径的至少一个位置处通过一定的间距无接触地实现信号传输时，存在遥测的传输路径，使得传输路径的部分不通过导电的线缆连接或电接触(BerUhungskontakt)形成。已经得到证明的是，据此能实现特别低干扰的信号传输，这有利地作用于珩磨床的控制器的精确度。通过在珩磨床中力测量的范围内使用传感器遥测也可以将带有较低结构费用的相应的测力系统集成到珩磨床中，其中在许多情况中也得到如下可行方案，即将精确工作的测力系统以加装的方式在没有巨额费用的情况下集成到已经完成的珩磨床中。
[0013]在优选的实施形式中传输路径具有至少一个无接触地工作的遥测的传输单元，该传输单元在第一构件处具有第一传输元件并且在与第一构件分开的第二构件处具有第二传输元件，其中第一和第二传输元件通过在构件之间形成的空气间隙处于传输接触(Obertragungskontakt)中。在两个没有处于互相接触中的传输元件之间，能够越过空气间隙实现在近场区域中的信号传输。传输元件能够例如设计为感应的传输件(Obertrager)或电容的传输件。传输元件之间的间距能够例如处于50 mm以下或者10 mm以下的范围中，尤其在0.5 mm和5 mm之间的范围中。此外，极限由安装的放大器和天线的规格确定。此外在近场区域中的遥测传输显示出如下优点，相应的传输元件在装配第一和第二构件的情况下能够自动地准确地互相定位，从而可以进行低损耗的无接触的传输。同时，第一构件和第二构件能够随时彼此分离，而不需要针对拆卸遥测的传输单元的单独措施。
[0014]例如第一传输元件能够安装在第一构件处，第一构件属于珩磨床，而第二传输元件能够布置在属于珩磨工具装置的构件处，其中该构件能够是例如珩磨工具装置的工具保持件。也能够实现在两个都属于珩磨床的构件之间的遥测传输。
[0015]在传输路径中能够设置第一传输单元，该第一传输单元在扩口杆处具有第一传输元件并且在?行磨主轴(Honspindel)或抗扭转地与?行磨主轴进行连接的或能够连接的构件处具有第二传输元件，其中第一和第二传输元件在每个在运行中出现的在珩磨主轴和扩口杆之间的轴向的相对位置中处于(无接触的)传输接触中。由此确保了在机床侧的扩口杆的整个调节范围内到珩磨主轴 或抗扭转地与珩磨主轴连接的构件的可靠的信号传输。
[0016]第一传输单元在有些实施形式中具有包围扩口杆的环形天线，该环形天线的轴向长度优选至少与扩口杆在最大移入(einfahren)位置和最大移出(ausfahren)位置之间的轴向的调节范围一样大。应用环形天线确保了传输接触不依赖于扩口杆的旋转位置，该旋转位置在装配扩口杆或者说珩磨床时得到。替代地或附加地也能够将第二传输元件构造为环形天线，该环形天线沿着周向方向(围绕扩口杆)封闭。也能够应用更简单的天线，其中在装配时就要更严格地注意其彼此间准确的相对定位。
[0017]优选地传输路径具有第二传输单元，该第二传输单元在珩磨主轴或抗扭转地与珩磨主轴进行连接的或能够连接的构件处具有第一传输元件(主轴固定的传输元件)，并且在主轴壳体或抗扭转地与主轴壳体进行连接的或能够连接的构件处具有第二传输元件(壳体固定的传输元件)，其中第一和第二传输元件在每个在运行中出现的珩磨主轴的旋转位置中处于传输接触中。这样的第二传输单元也能够称作为旋转传输件。
[0018]从主轴壳体或抗扭转地与主轴壳体进行连接的构件到控制装置的传输能够线路通信(Ieitungsgebunden)地实现，其中必要时也能够使用滑动接触或类似物。例如通过无线电同样可进行遥测传输。
[0019]在传输元件之间的传输能够凭借模拟的或数字的传输技术实现。
[0020]特别在加工带有较小的直径、例如在15 mm或更小的直径范围内的孔的情况下，经常使用珩磨工具装置，该珩磨工具装置具有带有管形的工具体的珩磨工具，该管形的工具体以端部区段固定在工具保持件中并且在对置的端部区段处具有在径向上能够扩口的切削区域。在切削区域中能够布置至少一个在径向上能够进给的珩磨条。于是，工具体用作为用于一个或多个珩磨条的容纳部并且同时用作为用于工具侧的扩口元件的导向装置，该扩口元件有助于在径向上进给珩磨条。在径向上能够扩口的切削区域也可以设计为开槽的套管，在开槽的套管的外侧施加切削面(Schneidbelag)作为?行磨元件。工具保持件一方面用于容纳工具体并且另一方面用于将珩磨工具装置固定在珩磨床的珩磨主轴处。
[0021]这样的工具保持件在有些实施形式中抗扭转地并且能够松开地与珩磨主轴进行连接。珩磨主轴能够为此具有相应的工具容纳部，例如用于拧入工具保持件的带有内螺纹的工具容纳部或带有锥形的夹紧面的工具容纳部，带有相应的夹紧锥体的工具保持件装入锥形的夹紧面中。优选扩口杆的设有力传感器的端部区段延伸直到工具容纳部的区域中，使得当工具保持件固定在珩磨主轴处时，力传感器处于工具保持件的内部。
[0022]在有些实施形式中传输路径经由工具保持件或者通过工具保持件引导，使得传输路径在一旦将工具保持件正确装配在珩磨主轴处时接通。
[0023]工具保持件能够在面向扩口杆的区段中具有第一传输单元的第二传输元件，而第二传输单元的第一传输元件布置在配属于主轴壳体或与主轴壳体能够旋转地进行连接的构件的区段中。因此传输路径能够由于安装这样的工具保持件而完整或者说在拆卸相应的工具保持件的情况下中断，而不必在移除工具保持件时针对传输连接的产生或其解除进行单独的装配工作。
[0024]力传感器的功率供给(Leistungsversorgung)例如可以通过扩口杆线路通信地实现。也能够在扩口杆处或扩口杆中设置用于力传感器的功率供给的电池或蓄电池。然而优选通过遥测的传输路径源于外部的电功率供给实现了力传感器的功率供给。为此能够设置一个或多个双向的传输单元，其配置用于传输朝着控制单元的方向的力传感器的信号并且传输朝着力传感器的方向的用于力传感器的电供给的能量。通过空气间隙的能量传输能够通过感应实现。
[0025]不依赖于所属的传感器信号的遥测传输，在根据前序部分所述的珩磨床中将力传感器布置在扩口杆的工具侧的端部区段处可以是有利的，例如结合在传输路径的彼此运动的传输元件之间的一个或多个滑动接触。
[0026]不依赖于将力传感器布置在扩口杆的工具侧的端部区段处，遥测的传输路径在根据前序部分所述的珩磨床中可以是有利的。传感器遥测能够例如结合力传感器进行使用，该力传感器进一步远离扩口杆的工具侧的端部或布置在珩磨工具中。
【附图说明】
[0027]这些特征和其他的特征除了来自权利要求书，也来自说明书和附图，其中各个特征分别本身单独地或多个以子组合的形式在本发明的实施形式中和在其他的领域实现，并且能够示出有利的以及本身能够保护的实施方式。在附图中示出并且接下来详细地解释本发明的实施例。
[0028]图1示出了根据本发明的珩磨床在扩口系统的扩口杆最大移入的情况下在珩磨主轴和珩磨工具装置之间的切削位置的区域中的实施形式的部分；以及
图2示出了图1在进给系统的扩口杆最大移出的情况下的截取部。
【具体实施方式】
[0029]在图1中部分地示出了用于珩磨在工件中旋转对称的孔的珩磨床100的实施形式。珩磨床具有珩磨主轴120，其以竖直的主轴轴线122在主轴壳体130的内部借助于多个轴向上错开的旋转轴承132围绕主轴轴线能够旋转地被支承。与珩磨主轴同轴地布置的电机设置为用于珩磨主轴的旋转驱动器140，该电机集成到主轴壳体中并且具有壳体固定的定子以及固定在?行磨主轴处的转子。借助于升降驱动器(Hubantrieb) 150，主轴壳体和容纳在其中的珩磨主轴能够作为整体平行于主轴轴线、也就是说沿着竖直方向振荡地上下运动。为此主轴壳体130布置在运行滑块(LaufSChlitten)152上，线性电动机的次级部件集成到运行滑块中。该线性的直接驱动器的所属的初级部件集成在竖直的滑块支座154中，该滑块支座固定在竖直的支柱102侧面处，该支柱由珩磨床的没有示出的床身承载。这些驱动器的可行的设计方案的细节参考申请人的DE 102 25 514 B4，就此而言，其内容通过引用成为本说明书的内容。
[0030]图1示出了在珩磨主轴的工具侧的端部的区段。在该端部处设置有用于固定珩磨工具装置200的机构。为此，珩磨主轴的工具侧的端部以多级扩大并且形成带有三个不同的朝自由端部增大的内直径的柱形区段的工具容纳部126。在珩磨床的可开工的装配状态中将珩磨工具装置200装配入该工具容纳部中，其刚性地、抗扭转地并且同轴地与珩磨主轴连接。
[0031]在其他的未示出的实施形式中设置锥形的工具容纳部。
[0032]珩磨工具装置包括工具保持件210，该工具保持件在可开工的装配状态中与珩磨主轴同轴地与其螺纹连接。为此设置未示出的布置在围绕中轴线的分度圆上的螺栓，使得工具保持件能够在平面上与工具容纳部进行连接。此外由工具保持件210承载的珩磨工具220属于珩磨工具装置，珩磨工具作为替换件能够更换地容纳在工具保持件210中。珩磨工具具有管形的工具体222，该工具体以主轴侧的端部区段固定在工具保持件210的相应设计尺寸的容纳孔中。用作为工具卡盘的工具保持件210和工具体222之间的连接能够例如通过热收缩或通过借助于多边形卡盘、液压膨胀夹头(Hydrodehnspannfutter)或夹紧套或夹紧钳的机械夹紧来实现，从而简化工具体的更换。同样可以进行粘合连接。
[0033]切削区域处于工具体的对置的自由端部区段处，至少一个能够径向于工具轴线214进给的珩磨条228处于该切削区域中。该珩磨条具有带有结合的切削介质晶粒(Schneidmittelkorner)的研磨的切削材料体。
[0034]电机的扩口系统设置用于径向于工具轴线214进给珩磨条228。扩口系统包括机床侧的扩口杆310，其在设计为空心轴的珩磨主轴120的内部与珩磨主轴同轴地布置并且借助于扩口驱动器320相对于珩磨主轴在轴向上(也就是说平行于主轴轴线122)能够朝着?行磨工具的方向或朝着相反方向移动。扩口杆借助于旋转带动件(Dr ehmitnahme)124相对于?行磨主轴防止扭转(verdrehsichern)，并且在?行磨主轴旋转时以相同的旋转速度与王行磨主轴共同旋转。在图1中仅仅示意性地示出的扩口驱动器320通过电机形成，其同轴于主轴轴线固定在主轴壳体的上端部处(相比DE 102 25 514 Β4)。
[0035]扩口杆310的工具侧的端部区段314伸入到工具容纳部126的内部并且完全达到设有内螺纹的区段。在由珩磨主轴和珩磨工具装置构成的装置的装配状态中，端部区段314长长地伸入到工具保持件210的内部。
[0036]在?行磨工具侧面上，扩口系统包括工具侧的扩口元件330，该扩口元件在管形的工具体的内部在轴向上能够移动地在其中引导并且在其远离主轴的端部处具有倾斜面332，该倾斜面与在珩磨条承载部的内侧处的相应的倾斜面处于滑动接触中。通过工具侧的扩口元件朝着工具方向的轴向移动，由此能够克服复位弹簧的力在径向上向外进给珩磨条228。朝着相反方向的调节运动(Verstellbewegung)导致?行磨工具的有效直径的减小。
[0037]工具侧的扩口元件330的主轴侧的端部具有带有外螺纹的螺纹轴颈，为了与机床侧的扩口杆310连接，该螺纹轴颈拧入扩口杆的端侧处的螺纹孔中。据此建立在扩口系统的机床侧的扩口杆和工具侧的扩口元件330之间的能够经受拉力和压力的能够松开的连接。
[0038]珩磨床的控制装置400用作控制珩磨主轴和扩口系统的工作运动。用于珩磨主轴的旋转驱动器140和升降驱动器150以及扩口系统的扩口驱动器320联接到控制装置处。
[0039]此外珩磨床具有测力系统，该测力系统允许在扩口系统之内的合适的位置处测量出现的力，能对压紧力进行推断，利用该压紧力将珩磨条的研磨的外表面在加工期间压紧到加工的孔的内侧处。测力系统包括用于产生与压紧力成比例的电的传感器信号的力传感器500以及用于传输传感器信号或由此导出的信号到控制装置400的传输路径。
[0040]力传感器500安装在紧邻于工具侧的扩口元件330的联接位置的机床侧的扩口杆的、工具侧的端部区段314的区域中。到工具侧的扩口元件的轴向间距为小于五倍的、尤其小于双倍的扩口杆310的直径。在珩磨床的可开工的装配状态中，力传感器深深位于工具保持件210之内、在嵌入到工具容纳部中的螺纹区段的另一边。
[0041]为此力传感器设计成测量在沿着实心的扩口杆的轴向方向的区域中起作用的力。力传感器能够具有例如一个或多个应变计(DMS)，其在工具侧的端部区段处借助于没有弹性的粘合剂或以另外的方式固定，并且能够探测端部区段的轴向上有弹性的伸长或压缩。力传感器也可以具有一个或多个压电的元件。
[0042]力传感器500处于扩口系统的力线中的紧邻于珩磨工具的扩口元件330的位置处，但是尽管如此还是安装在珩磨床的机床侧的元件处，也就是说安装在机床侧的扩口杆处。因为在珩磨工具处的切削材料体和力传感器的位置之间没有设置结构引起的有弹性的柔度(Nachgiebigkeit)，由力传感器发出的信号最大程度上与在切削材料体和孔内壁之间的压紧力成比例，因此是该压紧力或者说所属的反作用力的可靠的测度。然而同时力传感器安装在构件(扩口杆)处，该构件属于珩磨床并且在工具更换的情况下能够保留在珩磨床处。据此，将力传感器集成到珩磨工具中并且设置用于在珩磨工具和控制器之间的信号传输的相应装置是没有必要的。
[0043]在实施例中，用于在力传感器500和控制装置400之间传输信号的传输路径包括两个无接触地工作的遥测的传输单元520、540，并且在绕过珩磨主轴120和主轴壳体130的情况下经由或者说通过工具保持件210从力传感器500引导至控制装置400。
[0044]感应的第一传输单元520在扩口杆的侧面上具有以轴向伸长的环形天线的形式的第一传输元件522，该环形天线包围扩口杆并且该环形天线的轴向长度大于在最大移入的位置(图1)和最大移出的位置(图2)之间的扩口杆的轴向的调节范围(Verstellbereich)o轴向的长度在这里为扩口杆的直径的大约三倍到五倍。中心地固定在扩口杆中的传感器信号放大器处于力传感器500和第一传输元件之间。相应的第二传输元件524通过天线形成，其径向上相对于环形天线这样安装在工具保持件210的内侧处，使得在传输元件之间保留小的空气间隙。由于环形天线522的轴向长度，在扩口杆的每个轴向位置中存在传输元件之间的传输接触。第一传输单元在这里也称作为轴向传输单元，因为其不依赖于扩口杆和工具保持件的轴向的相对位置确保无接触的传输接触。
[0045]第二传输单元540设计为无接触地工作的感应旋转传输件。第二传输单元540的第一传输元件542处于工具保持件210的柱形区段的外侧处并且通过电导线联接到第一传输单元520的第二传输元件524上。在径向上对置地存在壳体固定地装配的第二传输元件544，该第二传输元件同样设计为沿着周向方向封闭的环形天线的形式。第二传输元件固定在壳体罩(Gehhseaufsatz) 135处，该壳体罩拧紧到主轴壳体130的工具侧的端侧处并且在需要时能够轻易地从该主轴壳体取下。
[0046]为了使全部的邻近传感器的电子仪器和传输路径的单元相应地适应环境条件或者说对其进行保护免受环境影响，所有的元件借助于合成树脂或类似物进行浇注并且以相应的保护方式进行实施。
[0047]测力系统几个有利的特点。力传感器500处于扩口系统的紧邻于机床侧的扩口杆和工具内部的扩口元件之间的耦合位置(Koppelstelle)的力线中，并且不仅能够探测沿着轴向方向(平行于主轴轴线)的压力而且还能够探测沿着轴向方向的拉力。通过下述方式:没有带有机械间隙的过渡和没有沿着力线方向有弹性的柔性元件处于力传感器以及在切削材料体和孔内壁之间的接触位置之间，在力传感器的位置处测量的轴向上的力为所有实际目的与压紧力或者说相应的反作用力成比例，该反作用力由工件施加到与之相对挤压的切削材料体上。由此可以直接获取压紧力并且由此也可以直接获取重要的切削压力。
[0048]传感器信号朝着控制装置的方向通过传输路径传输，没有可能干扰信号传输的电的有源构件邻近于该传输路径。尤其，信号传输不是朝着旋转驱动器并且穿过旋转驱动器实现，而是首先朝着相反的方向、也就是说朝着珩磨工具的方向实现。由此确保无干扰的信号传输。
[0049]两个集成到传输路径中的无接触的遥测的传输单元520、540负责，信号传输在相对于彼此可运动的构件(扩口杆和工具保持件或者工具保持件和壳体固定的部件135)之间的过渡中无损耗地(￥6^(:1116188；1^6；0工作。在没有拆卸测力系统的部件的情况下能实现由工具保持件和固定在工具保持件处的珩磨工具构成的珩磨工具装置的更换。
[0050]在示出的实施形式中，在工具更换时将带有固定在其处的工具体222的工具保持件210从珩磨主轴拧下，向下取出，并且由带有结构上相同地构造的工具保持件的另一珩磨工具装置代替，该工具保持件借助于螺栓拧紧到珩磨主轴处。只要新换上的工具保持件也具有用于遥测的信号传输的相应传输元件，则在工具更换时同样再次建立用于信号传输的传输路径。也能够毫无问题地应用不具有测力系统的传输元件的工具保持件。因此，珩磨床能够在有测力系统和没有测力系统的情况下进行运行。
[0051]此外，测力系统的部件如此设计，使得许多传统的珩磨床能够通过组装(Anbau)合适的部件加装有测力系统。传统的珩磨床能够具有例如示出类型的主轴壳体，然而不具有端侧处拧紧的壳体罩135。此外首先虽然设置机床侧的扩口杆310，然而在扩口杆的端部区段处仍然没有安装带有联接的第一传输单元的力传感器。
[0052]为了加装测力系统，首先能够将力传感器安装在扩口杆的工具侧的端部区段处。此外作为第一传输件的细长的环形天线在轴向上被推动并且与力传感器的传感器 信号放大器进行电连接。为此扩口杆能够从珩磨主轴中拧出并且之后再次拧入。因为使用环形天线，当扩口杆固定拧紧时，扩口杆处于哪个旋转位置中是不重要的。此外借助于螺栓将带有根据壳体罩135类型的环形天线544的合适的壳体罩固定到主轴壳体的下侧处。
[0053]传输路径的所有剩余的部件位于工具保持件处，从而使传输路径完整，其方式是将配备有传输元件524、544的工具保持件拧入到珩磨主轴中。
[0054]在实施例中，力传感器和与其联接的电子仪器的能量供给通过传输路径实现，利用该传输路径也传输传感器信号。为此两个遥测的传输单元520、540设计为双向的传输单元，其能够将信号从力传感器朝着控制单元的方向传输并且将用于力传感器和与其联接的电子仪器的电的供给的能量从外部朝着力传感器的方向传输。这样在传输路径之内所有的元件能够实施为无源元件。据此取消单个元件的通过电池或蓄电池进行的有源的能量供给方面的全部的维护费用。天线、传感器等不必特别相互校准并且因此在维修的情况中能够毫无问题地更换。
[0055]因此，在实施形式中，在珩磨主轴中在扩口杆处实现遥测的力测量。
[0056]在实施例中所有的遥测的传输单元在近场(也就是说在毫米或几厘米的范围中的较小距离的范围内)中感应地工作。在某些情况中也能实现，设置带有用于在力传感器和评估单元之间的无线电传输的装置的遥测的传输路径。据此能够实现必要时在协作的传输单元之间的较大间距，例如到几米或更多的数量级中的间距。
【主权项】
1.珩磨床(100)，用于珩磨在工件中旋转对称的孔，具有: 在主轴壳体(130)中能够运动地被支承的珩磨主轴(120)，所述珩磨主轴借助于旋转驱动器(140)能够围绕主轴轴线(122)旋转，借助于升降驱动器(150)能够平行于所述主轴轴线振荡地被驱动并且在工具侧的端部处具有用于固定珩磨工具装置(200)的机构，所述王行磨工具装置具有工具体(220)，所述工具体承载至少一个?行磨元件，所述至少一个?行磨元件通过在所述工具体的内部在轴向上能够移动的工具侧的扩口元件(330)的轴向移动能够径向于工具轴线(214)进给并且能够以压紧力压紧到待加工的孔的内侧处； 带有在所述珩磨主轴(120)的内部引导的机床侧的扩口杆(310)的扩口系统，所述扩口杆借助于扩口驱动器(320)能够相对于所述珩磨主轴在轴向上进行移动并且具有用于耦合到工具侧的扩口元件(330)处的、工具侧的端部区段(314); 用于控制所述珩磨主轴的和所述扩口系统的工作运动的控制装置(400);以及 测力系统，带有用于产生与所述压紧力成比例的传感器信号的力传感器(500)和用于将传感器信号或由所述传感器信号导出的信号传输到所述控制装置的传输路径， 其特征在于， 所述力传感器(500)布置在机床侧的扩口杆(310)的工具侧的端部区段(314)的区域中并且通过遥测的传输路径与所述控制装置进行连接。2.根据权利要求1所述的珩磨床，其特征在于，所述传输路径具有至少一个无接触地工作的遥测的传输单元(520、540)，所述至少一个传输单元在第一构件处具有第一传输元件(522、542)并且在与所述第一构件分开的第二构件处具有第二传输元件(524、544)，其中所述第一传输元件和所述第二传输元件通过在这些构件之间形成的空气间隙处于传输接触中，其中优选地这些传输元件之间的间距处于小于50 mm的范围中，尤其处于0.5 mm和5 mm之间的范围中。3.根据权利要求1或2所述的珩磨床，其特征在于，所述传输路径具有第一传输单元(520)，所述第一传输单元在所述扩口杆(310)处具有第一传输元件(522)并且在所述珩磨主轴或抗扭转地与所述珩磨主轴进行连接的或能够连接的构件(210)处具有第二传输元件(524)，其中所述第一传输元件和所述第二传输元件在每个在运行中出现的所述珩磨主轴和所述扩口杆的轴向的相对位置中处于传输接触中。4.根据权利要求3所述的珩磨床，其特征在于，所述第一传输单元具有包围所述扩口杆的环形天线(522)，所述环形天线的轴向的长度优选至少与所述扩口杆在最大移入的和最大移出的位置之间的轴向的调节范围一样大。5.根据权利要求2到4中任一项所述的珩磨床，其特征在于，所述第一传输元件(522)安装在属于所述珩磨床的第一构件(310)处，而所述第二传输元件(524)布置在属于所述珩磨工具装置(210)的构件处，其中所述第二构件优选是所述珩磨工具装置的工具保持件(210)。6.根据上述权利要求中任一项所述的珩磨床，其特征在于，所述传输路径具有第二传输单元(540)，所述第二传输单元在所述?行磨主轴或抗扭转地与所述?行磨主轴进行连接的或能够连接的构件(210)处具有第一传输元件(542)，并且在主轴壳体或抗扭转地与所述主轴壳体进行连接的或能够连接的构件(135)处具有第二传输元件(544)，其中所述第一传输元件和所述第二传输元件在每个在运行中出现的所述珩磨主轴的旋转位置中处于传输接触中。7.根据权利要求6所述的?行磨床，其特征在于，抗扭转地与所述?行磨主轴能够连接的构件(210)是所述珩磨工具装置的工具保持件(210)，且/或抗扭转地与所述主轴壳体能够连接的构件是能够与所述主轴壳体(130)松开的壳体罩(135)。8.根据上述权利要求中任一项所述的珩磨床，其特征在于，遥测的传输路径具有至少双向的传输单元(520、540)，所述遥测的传输路径配置成将信号从所述力传感器(500)朝着控制单元(400)的方向传输并且将用于所述力传感器的电的供给的能量朝着所述力传感器的方向传输。9.根据上述权利要求中任一项所述的珩磨床，其特征在于，所述珩磨主轴(120)具有用于容纳所述珩磨工具装置的工具保持件(210)的工具容纳部(126)，其中所述扩口杆的设有所述力传感器(500)的端部区段(314)延伸直到所述工具容纳部的区域中，使得当所述工具保持件固定在所述珩磨主轴处时，所述力传感器处于所述工具保持件的内部。
【专利摘要】用于珩磨在工件中旋转对称的孔的珩磨床(100)，具有：在主轴壳体(130)中能够运动地被支承的珩磨主轴(120)，该珩磨主轴借助于旋转驱动器(140)能够围绕主轴轴线(122)旋转，借助于升降驱动器(150)能够平行于主轴轴线振荡地被驱动并且在工具侧的端部处具有用于固定珩磨工具装置(200)的机构，该珩磨工具装置具有工具体(220)，该工具体承载至少一个珩磨元件，该至少一个珩磨元件通过在工具体的内部在轴向上能够移动的工具侧的扩口元件(330)的轴向移动能够径向于工具轴线(214)进给并且能够以压紧力压紧到待加工的孔的内侧处。此外，设置带有在所述珩磨主轴(120)的内部引导的机床侧的扩口杆(310)的扩口系统，该扩口杆借助于扩口驱动器(320)能够相对于珩磨主轴在轴向上移动并且具有用于耦合到工具侧的扩口元件(330)的工具侧的端部区段(314)。珩磨床具有用于控制珩磨主轴和扩口系统的工作运动的控制装置(400)并且具有带有用于产生与压紧力成比例的传感器信号的力传感器(500)和用于将传感器信号或由此导出的信号传输到控制装置的传输路径的测力系统。力传感器(500)布置在机床侧的扩口杆(310)的工具侧的端部区段(314)的区域中并且通过遥测的传输路径与控制装置进行连接。
【IPC分类】B24B33/08, H04Q9/00, G08C17/00, B23Q1/00, B24B33/10, B23Q17/09
【公开号】CN104903944
【申请号】CN201380067302
【发明人】R.雷格勒
【申请人】卡迪尔生产有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月11日
【公告号】DE102012219099A1, EP2909825A1, US20150283667, WO2014060326A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于珩磨在工件中的旋转对称的孔的珩磨床。
【背景技术】
[0002]珩磨是一种带有几何上不确定的切削的切削加工方法(Zerspannungsverfahren )，在该切削加工方法中?行磨工具实施由两个部件构成的切削运动并且在?行磨工具的一个或多个切削材料体(Schneidstoffkorper)和待加工的孔内部表面之间存在持续的面接触。能够扩口的?行磨工具的运动学特性(Kinematik)通过旋转运动、沿着孔的轴向方向延伸的振荡的往复运动(Hubbegwegung)和扩口运动(Aufweitbewegung)的叠加来表征，该扩口运动导致?行磨工具的有效直径的改变。在孔内部表面处得到带有彼此相交的加工痕迹的表面结构。通过珩磨最终加工的表面能够在尺寸和形状公差方面满足极高的要求，使得许多在发动机或发动机构件中的高负荷的滑动面(例如在发动机缸体中的气缸工作表面或在喷油泵的壳体中的孔内部表面)通过珩磨进行加工。
[0003]在珩磨中，借助于压紧力将研磨的切削材料体压紧到孔内部表面处。除了有效的切削速度和切削材料体的种类之外，对于加工结果的机床侧(maschinenseitig)的影响而言压紧力是重要的加工参数。压紧力能够通过珩磨工具的扩口来控制。
[0004]在一些珩磨方法中期望能够尽可能精确地调整压紧力，由此能够在考虑压紧力的情况下控制珩磨加工。已经存在不同的提议，借助于安装在合适的位置处的力传感器产生与压紧力成比例的传感器信号并且使用该信号用于控制珩磨过程。
[0005]从DE 35 37 172 C2中已知一种带有用于调节珩磨工具的液压加载的调整件(Stellteil)的工作压力的装置的珩磨床。在此液压操纵的调整件作用在安装在珩磨工具的内部的扩口锥体(Aufweitkonus )上，该扩口锥体沿着相对待加工的工件的径向方向进给(zustellen)i行磨条(Honleiste)。施加到扩口锥体上的力借助于力传感器进行测量。按照预先给定的力的变化曲线的规定来调节液压装置的工作压力。力传感器布置在能够液压调节的调整件和扩口锥体之间，其中在力传感器和液压的调整件之间还中间连接了弹簧。力测量应该由此不依赖于在液压系统中的内部损耗来实现所定义的力的变化曲线的调整。将力传感器的信号传输到控制器的细节没有公开。
[0006]EP O 575 657 Al说明了?行磨方法，其中此外规定，在?行磨过程期间对作用到能够扩大的珩磨条上的进给力进行持续测量并且将其作为信号输送给控制器。在仅仅示意性地示出的珩磨床中设置了联接到珩磨床的控制器的进给装置，其通过压力计与珩磨工具连接。进给装置具有由电机驱动的(motorisch)、沿着轴线方向能够运动的丝杠，其经由压力计直接传输到嵌入珩磨工具中的进给杆。压力计的测量值作为信号通过导线输送给珩磨床的数字控制器。将信号传输到控制器的细节未公开。
[0007]在DE 196 06 145 Al中说明了带有至少一个能够进给的?行磨面(Honbelag)的用于珩磨工具的扩口的装置，其具有用于进给工具的扩口机构和用于测量扩口机构的进给力的测力单元。测力单元布置在扩口机构的转动静止(rotatorisch ruhend)的区段处。由此能够放弃在旋转的构件和转动静止的区段之间的测力单元的信号的成本过高的传输。此外能够避免在扩口连杆(Aufweitgestjinge )的刚性方面的缺点。
[0008]EP 2 000 258 A2说明了一种珩磨方法，其中测量反作用力，该反作用力在将珩磨油石压紧到待加工的孔的孔内部表面处时得到。相应的珩磨床具有集成在珩磨工具中的传感器用于探测该反作用力。在实施例中用于测量反作用力的传感器布置在珩磨条和承载珩磨条的珩磨条承载件之间。将传感器信号传输到控制器的细节未公开。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是，提供一种珩磨床，利用其能够执行珩磨方法，这些珩磨方法需要测量切削材料体的压紧力或者与该压紧力成比例的力。在此应该能实现精确的测量，而不应不必要复杂化珩磨床或珩磨工具的结构。必要时应该能够这样设计测力系统，从而存在的珩磨床能够借助于仅仅少许简单的操作而加装有测力系统。
[0010]为了解决该目的，本发明提供一种带有权利要求1的特征的珩磨床。有利的改进方案在从属权利要求中说明。全部的权利要求的原文通过引用成为说明书的内容。
[0011]根据要求保护的发明，该目的在根据前序部分所述的珩磨床中通过以下方式解决，力传感器布置在机床侧的扩口杆的工具侧的端部区段的区域中并且通过遥测的传输路径(Obertragungsstrecke)与?行磨床的控制装置连接。因此力传感器安装在?行磨床的元件处并且由此即使在工具更换的情况下保留在珩磨床处。因此不需要应用带有集成的力传感器的珩磨工具，由此适当保持工具成本。另一方面在扩口杆的工具侧的端部区段中的布置导致，力传感器处于非常邻近?行磨工具装置(Honwerkzeuganordnung)的切削区域的力线中，也就是说邻近于其中待确定的压紧力或者说所属的反作用力起作用的区域。在力传感器和切削材料体在孔内壁处的嵌入区域之间通常不存在带有机械间隙的过渡并且也不存在由于其结构必要地有弹性的柔性构造元件，使得在力传感器的位置处出现的和被测量的力为了所有实际目的能够看作为与压紧力成比例。
[0012]传感器信号或由此导出的信号通过遥测的传输路径传输到控制装置处。在该申请的意义中，当在传输路径的至少一个位置处通过一定的间距无接触地实现信号传输时，存在遥测的传输路径，使得传输路径的部分不通过导电的线缆连接或电接触(BerUhungskontakt)形成。已经得到证明的是，据此能实现特别低干扰的信号传输，这有利地作用于珩磨床的控制器的精确度。通过在珩磨床中力测量的范围内使用传感器遥测也可以将带有较低结构费用的相应的测力系统集成到珩磨床中，其中在许多情况中也得到如下可行方案，即将精确工作的测力系统以加装的方式在没有巨额费用的情况下集成到已经完成的珩磨床中。
[0013]在优选的实施形式中传输路径具有至少一个无接触地工作的遥测的传输单元，该传输单元在第一构件处具有第一传输元件并且在与第一构件分开的第二构件处具有第二传输元件，其中第一和第二传输元件通过在构件之间形成的空气间隙处于传输接触(Obertragungskontakt)中。在两个没有处于互相接触中的传输元件之间，能够越过空气间隙实现在近场区域中的信号传输。传输元件能够例如设计为感应的传输件(Obertrager)或电容的传输件。传输元件之间的间距能够例如处于50 mm以下或者10 mm以下的范围中，尤其在0.5 mm和5 mm之间的范围中。此外，极限由安装的放大器和天线的规格确定。此外在近场区域中的遥测传输显示出如下优点，相应的传输元件在装配第一和第二构件的情况下能够自动地准确地互相定位，从而可以进行低损耗的无接触的传输。同时，第一构件和第二构件能够随时彼此分离，而不需要针对拆卸遥测的传输单元的单独措施。
[0014]例如第一传输元件能够安装在第一构件处，第一构件属于珩磨床，而第二传输元件能够布置在属于珩磨工具装置的构件处，其中该构件能够是例如珩磨工具装置的工具保持件。也能够实现在两个都属于珩磨床的构件之间的遥测传输。
[0015]在传输路径中能够设置第一传输单元，该第一传输单元在扩口杆处具有第一传输元件并且在?行磨主轴(Honspindel)或抗扭转地与?行磨主轴进行连接的或能够连接的构件处具有第二传输元件，其中第一和第二传输元件在每个在运行中出现的在珩磨主轴和扩口杆之间的轴向的相对位置中处于(无接触的)传输接触中。由此确保了在机床侧的扩口杆的整个调节范围内到珩磨主轴 或抗扭转地与珩磨主轴连接的构件的可靠的信号传输。
[0016]第一传输单元在有些实施形式中具有包围扩口杆的环形天线，该环形天线的轴向长度优选至少与扩口杆在最大移入(einfahren)位置和最大移出(ausfahren)位置之间的轴向的调节范围一样大。应用环形天线确保了传输接触不依赖于扩口杆的旋转位置，该旋转位置在装配扩口杆或者说珩磨床时得到。替代地或附加地也能够将第二传输元件构造为环形天线，该环形天线沿着周向方向(围绕扩口杆)封闭。也能够应用更简单的天线，其中在装配时就要更严格地注意其彼此间准确的相对定位。
[0017]优选地传输路径具有第二传输单元，该第二传输单元在珩磨主轴或抗扭转地与珩磨主轴进行连接的或能够连接的构件处具有第一传输元件(主轴固定的传输元件)，并且在主轴壳体或抗扭转地与主轴壳体进行连接的或能够连接的构件处具有第二传输元件(壳体固定的传输元件)，其中第一和第二传输元件在每个在运行中出现的珩磨主轴的旋转位置中处于传输接触中。这样的第二传输单元也能够称作为旋转传输件。
[0018]从主轴壳体或抗扭转地与主轴壳体进行连接的构件到控制装置的传输能够线路通信(Ieitungsgebunden)地实现，其中必要时也能够使用滑动接触或类似物。例如通过无线电同样可进行遥测传输。
[0019]在传输元件之间的传输能够凭借模拟的或数字的传输技术实现。
[0020]特别在加工带有较小的直径、例如在15 mm或更小的直径范围内的孔的情况下，经常使用珩磨工具装置，该珩磨工具装置具有带有管形的工具体的珩磨工具，该管形的工具体以端部区段固定在工具保持件中并且在对置的端部区段处具有在径向上能够扩口的切削区域。在切削区域中能够布置至少一个在径向上能够进给的珩磨条。于是，工具体用作为用于一个或多个珩磨条的容纳部并且同时用作为用于工具侧的扩口元件的导向装置，该扩口元件有助于在径向上进给珩磨条。在径向上能够扩口的切削区域也可以设计为开槽的套管，在开槽的套管的外侧施加切削面(Schneidbelag)作为?行磨元件。工具保持件一方面用于容纳工具体并且另一方面用于将珩磨工具装置固定在珩磨床的珩磨主轴处。
[0021]这样的工具保持件在有些实施形式中抗扭转地并且能够松开地与珩磨主轴进行连接。珩磨主轴能够为此具有相应的工具容纳部，例如用于拧入工具保持件的带有内螺纹的工具容纳部或带有锥形的夹紧面的工具容纳部，带有相应的夹紧锥体的工具保持件装入锥形的夹紧面中。优选扩口杆的设有力传感器的端部区段延伸直到工具容纳部的区域中，使得当工具保持件固定在珩磨主轴处时，力传感器处于工具保持件的内部。
[0022]在有些实施形式中传输路径经由工具保持件或者通过工具保持件引导，使得传输路径在一旦将工具保持件正确装配在珩磨主轴处时接通。
[0023]工具保持件能够在面向扩口杆的区段中具有第一传输单元的第二传输元件，而第二传输单元的第一传输元件布置在配属于主轴壳体或与主轴壳体能够旋转地进行连接的构件的区段中。因此传输路径能够由于安装这样的工具保持件而完整或者说在拆卸相应的工具保持件的情况下中断，而不必在移除工具保持件时针对传输连接的产生或其解除进行单独的装配工作。
[0024]力传感器的功率供给(Leistungsversorgung)例如可以通过扩口杆线路通信地实现。也能够在扩口杆处或扩口杆中设置用于力传感器的功率供给的电池或蓄电池。然而优选通过遥测的传输路径源于外部的电功率供给实现了力传感器的功率供给。为此能够设置一个或多个双向的传输单元，其配置用于传输朝着控制单元的方向的力传感器的信号并且传输朝着力传感器的方向的用于力传感器的电供给的能量。通过空气间隙的能量传输能够通过感应实现。
[0025]不依赖于所属的传感器信号的遥测传输，在根据前序部分所述的珩磨床中将力传感器布置在扩口杆的工具侧的端部区段处可以是有利的，例如结合在传输路径的彼此运动的传输元件之间的一个或多个滑动接触。
[0026]不依赖于将力传感器布置在扩口杆的工具侧的端部区段处，遥测的传输路径在根据前序部分所述的珩磨床中可以是有利的。传感器遥测能够例如结合力传感器进行使用，该力传感器进一步远离扩口杆的工具侧的端部或布置在珩磨工具中。
【附图说明】
[0027]这些特征和其他的特征除了来自权利要求书，也来自说明书和附图，其中各个特征分别本身单独地或多个以子组合的形式在本发明的实施形式中和在其他的领域实现，并且能够示出有利的以及本身能够保护的实施方式。在附图中示出并且接下来详细地解释本发明的实施例。
[0028]图1示出了根据本发明的珩磨床在扩口系统的扩口杆最大移入的情况下在珩磨主轴和珩磨工具装置之间的切削位置的区域中的实施形式的部分；以及
图2示出了图1在进给系统的扩口杆最大移出的情况下的截取部。
【具体实施方式】
[0029]在图1中部分地示出了用于珩磨在工件中旋转对称的孔的珩磨床100的实施形式。珩磨床具有珩磨主轴120，其以竖直的主轴轴线122在主轴壳体130的内部借助于多个轴向上错开的旋转轴承132围绕主轴轴线能够旋转地被支承。与珩磨主轴同轴地布置的电机设置为用于珩磨主轴的旋转驱动器140，该电机集成到主轴壳体中并且具有壳体固定的定子以及固定在?行磨主轴处的转子。借助于升降驱动器(Hubantrieb) 150，主轴壳体和容纳在其中的珩磨主轴能够作为整体平行于主轴轴线、也就是说沿着竖直方向振荡地上下运动。为此主轴壳体130布置在运行滑块(LaufSChlitten)152上，线性电动机的次级部件集成到运行滑块中。该线性的直接驱动器的所属的初级部件集成在竖直的滑块支座154中，该滑块支座固定在竖直的支柱102侧面处，该支柱由珩磨床的没有示出的床身承载。这些驱动器的可行的设计方案的细节参考申请人的DE 102 25 514 B4，就此而言，其内容通过引用成为本说明书的内容。
[0030]图1示出了在珩磨主轴的工具侧的端部的区段。在该端部处设置有用于固定珩磨工具装置200的机构。为此，珩磨主轴的工具侧的端部以多级扩大并且形成带有三个不同的朝自由端部增大的内直径的柱形区段的工具容纳部126。在珩磨床的可开工的装配状态中将珩磨工具装置200装配入该工具容纳部中，其刚性地、抗扭转地并且同轴地与珩磨主轴连接。
[0031]在其他的未示出的实施形式中设置锥形的工具容纳部。
[0032]珩磨工具装置包括工具保持件210，该工具保持件在可开工的装配状态中与珩磨主轴同轴地与其螺纹连接。为此设置未示出的布置在围绕中轴线的分度圆上的螺栓，使得工具保持件能够在平面上与工具容纳部进行连接。此外由工具保持件210承载的珩磨工具220属于珩磨工具装置，珩磨工具作为替换件能够更换地容纳在工具保持件210中。珩磨工具具有管形的工具体222，该工具体以主轴侧的端部区段固定在工具保持件210的相应设计尺寸的容纳孔中。用作为工具卡盘的工具保持件210和工具体222之间的连接能够例如通过热收缩或通过借助于多边形卡盘、液压膨胀夹头(Hydrodehnspannfutter)或夹紧套或夹紧钳的机械夹紧来实现，从而简化工具体的更换。同样可以进行粘合连接。
[0033]切削区域处于工具体的对置的自由端部区段处，至少一个能够径向于工具轴线214进给的珩磨条228处于该切削区域中。该珩磨条具有带有结合的切削介质晶粒(Schneidmittelkorner)的研磨的切削材料体。
[0034]电机的扩口系统设置用于径向于工具轴线214进给珩磨条228。扩口系统包括机床侧的扩口杆310，其在设计为空心轴的珩磨主轴120的内部与珩磨主轴同轴地布置并且借助于扩口驱动器320相对于珩磨主轴在轴向上(也就是说平行于主轴轴线122)能够朝着?行磨工具的方向或朝着相反方向移动。扩口杆借助于旋转带动件(Dr ehmitnahme)124相对于?行磨主轴防止扭转(verdrehsichern)，并且在?行磨主轴旋转时以相同的旋转速度与王行磨主轴共同旋转。在图1中仅仅示意性地示出的扩口驱动器320通过电机形成，其同轴于主轴轴线固定在主轴壳体的上端部处(相比DE 102 25 514 Β4)。
[0035]扩口杆310的工具侧的端部区段314伸入到工具容纳部126的内部并且完全达到设有内螺纹的区段。在由珩磨主轴和珩磨工具装置构成的装置的装配状态中，端部区段314长长地伸入到工具保持件210的内部。
[0036]在?行磨工具侧面上，扩口系统包括工具侧的扩口元件330，该扩口元件在管形的工具体的内部在轴向上能够移动地在其中引导并且在其远离主轴的端部处具有倾斜面332，该倾斜面与在珩磨条承载部的内侧处的相应的倾斜面处于滑动接触中。通过工具侧的扩口元件朝着工具方向的轴向移动，由此能够克服复位弹簧的力在径向上向外进给珩磨条228。朝着相反方向的调节运动(Verstellbewegung)导致?行磨工具的有效直径的减小。
[0037]工具侧的扩口元件330的主轴侧的端部具有带有外螺纹的螺纹轴颈，为了与机床侧的扩口杆310连接，该螺纹轴颈拧入扩口杆的端侧处的螺纹孔中。据此建立在扩口系统的机床侧的扩口杆和工具侧的扩口元件330之间的能够经受拉力和压力的能够松开的连接。
[0038]珩磨床的控制装置400用作控制珩磨主轴和扩口系统的工作运动。用于珩磨主轴的旋转驱动器140和升降驱动器150以及扩口系统的扩口驱动器320联接到控制装置处。
[0039]此外珩磨床具有测力系统，该测力系统允许在扩口系统之内的合适的位置处测量出现的力，能对压紧力进行推断，利用该压紧力将珩磨条的研磨的外表面在加工期间压紧到加工的孔的内侧处。测力系统包括用于产生与压紧力成比例的电的传感器信号的力传感器500以及用于传输传感器信号或由此导出的信号到控制装置400的传输路径。
[0040]力传感器500安装在紧邻于工具侧的扩口元件330的联接位置的机床侧的扩口杆的、工具侧的端部区段314的区域中。到工具侧的扩口元件的轴向间距为小于五倍的、尤其小于双倍的扩口杆310的直径。在珩磨床的可开工的装配状态中，力传感器深深位于工具保持件210之内、在嵌入到工具容纳部中的螺纹区段的另一边。
[0041]为此力传感器设计成测量在沿着实心的扩口杆的轴向方向的区域中起作用的力。力传感器能够具有例如一个或多个应变计(DMS)，其在工具侧的端部区段处借助于没有弹性的粘合剂或以另外的方式固定，并且能够探测端部区段的轴向上有弹性的伸长或压缩。力传感器也可以具有一个或多个压电的元件。
[0042]力传感器500处于扩口系统的力线中的紧邻于珩磨工具的扩口元件330的位置处，但是尽管如此还是安装在珩磨床的机床侧的元件处，也就是说安装在机床侧的扩口杆处。因为在珩磨工具处的切削材料体和力传感器的位置之间没有设置结构引起的有弹性的柔度(Nachgiebigkeit)，由力传感器发出的信号最大程度上与在切削材料体和孔内壁之间的压紧力成比例，因此是该压紧力或者说所属的反作用力的可靠的测度。然而同时力传感器安装在构件(扩口杆)处，该构件属于珩磨床并且在工具更换的情况下能够保留在珩磨床处。据此，将力传感器集成到珩磨工具中并且设置用于在珩磨工具和控制器之间的信号传输的相应装置是没有必要的。
[0043]在实施例中，用于在力传感器500和控制装置400之间传输信号的传输路径包括两个无接触地工作的遥测的传输单元520、540，并且在绕过珩磨主轴120和主轴壳体130的情况下经由或者说通过工具保持件210从力传感器500引导至控制装置400。
[0044]感应的第一传输单元520在扩口杆的侧面上具有以轴向伸长的环形天线的形式的第一传输元件522，该环形天线包围扩口杆并且该环形天线的轴向长度大于在最大移入的位置(图1)和最大移出的位置(图2)之间的扩口杆的轴向的调节范围(Verstellbereich)o轴向的长度在这里为扩口杆的直径的大约三倍到五倍。中心地固定在扩口杆中的传感器信号放大器处于力传感器500和第一传输元件之间。相应的第二传输元件524通过天线形成，其径向上相对于环形天线这样安装在工具保持件210的内侧处，使得在传输元件之间保留小的空气间隙。由于环形天线522的轴向长度，在扩口杆的每个轴向位置中存在传输元件之间的传输接触。第一传输单元在这里也称作为轴向传输单元，因为其不依赖于扩口杆和工具保持件的轴向的相对位置确保无接触的传输接触。
[0045]第二传输单元540设计为无接触地工作的感应旋转传输件。第二传输单元540的第一传输元件542处于工具保持件210的柱形区段的外侧处并且通过电导线联接到第一传输单元520的第二传输元件524上。在径向上对置地存在壳体固定地装配的第二传输元件544，该第二传输元件同样设计为沿着周向方向封闭的环形天线的形式。第二传输元件固定在壳体罩(Gehhseaufsatz) 135处，该壳体罩拧紧到主轴壳体130的工具侧的端侧处并且在需要时能够轻易地从该主轴壳体取下。
[0046]为了使全部的邻近传感器的电子仪器和传输路径的单元相应地适应环境条件或者说对其进行保护免受环境影响，所有的元件借助于合成树脂或类似物进行浇注并且以相应的保护方式进行实施。
[0047]测力系统几个有利的特点。力传感器500处于扩口系统的紧邻于机床侧的扩口杆和工具内部的扩口元件之间的耦合位置(Koppelstelle)的力线中，并且不仅能够探测沿着轴向方向(平行于主轴轴线)的压力而且还能够探测沿着轴向方向的拉力。通过下述方式:没有带有机械间隙的过渡和没有沿着力线方向有弹性的柔性元件处于力传感器以及在切削材料体和孔内壁之间的接触位置之间，在力传感器的位置处测量的轴向上的力为所有实际目的与压紧力或者说相应的反作用力成比例，该反作用力由工件施加到与之相对挤压的切削材料体上。由此可以直接获取压紧力并且由此也可以直接获取重要的切削压力。
[0048]传感器信号朝着控制装置的方向通过传输路径传输，没有可能干扰信号传输的电的有源构件邻近于该传输路径。尤其，信号传输不是朝着旋转驱动器并且穿过旋转驱动器实现，而是首先朝着相反的方向、也就是说朝着珩磨工具的方向实现。由此确保无干扰的信号传输。
[0049]两个集成到传输路径中的无接触的遥测的传输单元520、540负责，信号传输在相对于彼此可运动的构件(扩口杆和工具保持件或者工具保持件和壳体固定的部件135)之间的过渡中无损耗地(￥6^(:1116188；1^6；0工作。在没有拆卸测力系统的部件的情况下能实现由工具保持件和固定在工具保持件处的珩磨工具构成的珩磨工具装置的更换。
[0050]在示出的实施形式中，在工具更换时将带有固定在其处的工具体222的工具保持件210从珩磨主轴拧下，向下取出，并且由带有结构上相同地构造的工具保持件的另一珩磨工具装置代替，该工具保持件借助于螺栓拧紧到珩磨主轴处。只要新换上的工具保持件也具有用于遥测的信号传输的相应传输元件，则在工具更换时同样再次建立用于信号传输的传输路径。也能够毫无问题地应用不具有测力系统的传输元件的工具保持件。因此，珩磨床能够在有测力系统和没有测力系统的情况下进行运行。
[0051]此外，测力系统的部件如此设计，使得许多传统的珩磨床能够通过组装(Anbau)合适的部件加装有测力系统。传统的珩磨床能够具有例如示出类型的主轴壳体，然而不具有端侧处拧紧的壳体罩135。此外首先虽然设置机床侧的扩口杆310，然而在扩口杆的端部区段处仍然没有安装带有联接的第一传输单元的力传感器。
[0052]为了加装测力系统，首先能够将力传感器安装在扩口杆的工具侧的端部区段处。此外作为第一传输件的细长的环形天线在轴向上被推动并且与力传感器的传感器 信号放大器进行电连接。为此扩口杆能够从珩磨主轴中拧出并且之后再次拧入。因为使用环形天线，当扩口杆固定拧紧时，扩口杆处于哪个旋转位置中是不重要的。此外借助于螺栓将带有根据壳体罩135类型的环形天线544的合适的壳体罩固定到主轴壳体的下侧处。
[0053]传输路径的所有剩余的部件位于工具保持件处，从而使传输路径完整，其方式是将配备有传输元件524、544的工具保持件拧入到珩磨主轴中。
[0054]在实施例中，力传感器和与其联接的电子仪器的能量供给通过传输路径实现，利用该传输路径也传输传感器信号。为此两个遥测的传输单元520、540设计为双向的传输单元，其能够将信号从力传感器朝着控制单元的方向传输并且将用于力传感器和与其联接的电子仪器的电的供给的能量从外部朝着力传感器的方向传输。这样在传输路径之内所有的元件能够实施为无源元件。据此取消单个元件的通过电池或蓄电池进行的有源的能量供给方面的全部的维护费用。天线、传感器等不必特别相互校准并且因此在维修的情况中能够毫无问题地更换。
[0055]因此，在实施形式中，在珩磨主轴中在扩口杆处实现遥测的力测量。
[0056]在实施例中所有的遥测的传输单元在近场(也就是说在毫米或几厘米的范围中的较小距离的范围内)中感应地工作。在某些情况中也能实现，设置带有用于在力传感器和评估单元之间的无线电传输的装置的遥测的传输路径。据此能够实现必要时在协作的传输单元之间的较大间距，例如到几米或更多的数量级中的间距。
【主权项】
1.珩磨床(100)，用于珩磨在工件中旋转对称的孔，具有: 在主轴壳体(130)中能够运动地被支承的珩磨主轴(120)，所述珩磨主轴借助于旋转驱动器(140)能够围绕主轴轴线(122)旋转，借助于升降驱动器(150)能够平行于所述主轴轴线振荡地被驱动并且在工具侧的端部处具有用于固定珩磨工具装置(200)的机构，所述王行磨工具装置具有工具体(220)，所述工具体承载至少一个?行磨元件，所述至少一个?行磨元件通过在所述工具体的内部在轴向上能够移动的工具侧的扩口元件(330)的轴向移动能够径向于工具轴线(214)进给并且能够以压紧力压紧到待加工的孔的内侧处； 带有在所述珩磨主轴(120)的内部引导的机床侧的扩口杆(310)的扩口系统，所述扩口杆借助于扩口驱动器(320)能够相对于所述珩磨主轴在轴向上进行移动并且具有用于耦合到工具侧的扩口元件(330)处的、工具侧的端部区段(314); 用于控制所述珩磨主轴的和所述扩口系统的工作运动的控制装置(400);以及 测力系统，带有用于产生与所述压紧力成比例的传感器信号的力传感器(500)和用于将传感器信号或由所述传感器信号导出的信号传输到所述控制装置的传输路径， 其特征在于， 所述力传感器(500)布置在机床侧的扩口杆(310)的工具侧的端部区段(314)的区域中并且通过遥测的传输路径与所述控制装置进行连接。2.根据权利要求1所述的珩磨床，其特征在于，所述传输路径具有至少一个无接触地工作的遥测的传输单元(520、540)，所述至少一个传输单元在第一构件处具有第一传输元件(522、542)并且在与所述第一构件分开的第二构件处具有第二传输元件(524、544)，其中所述第一传输元件和所述第二传输元件通过在这些构件之间形成的空气间隙处于传输接触中，其中优选地这些传输元件之间的间距处于小于50 mm的范围中，尤其处于0.5 mm和5 mm之间的范围中。3.根据权利要求1或2所述的珩磨床，其特征在于，所述传输路径具有第一传输单元(520)，所述第一传输单元在所述扩口杆(310)处具有第一传输元件(522)并且在所述珩磨主轴或抗扭转地与所述珩磨主轴进行连接的或能够连接的构件(210)处具有第二传输元件(524)，其中所述第一传输元件和所述第二传输元件在每个在运行中出现的所述珩磨主轴和所述扩口杆的轴向的相对位置中处于传输接触中。4.根据权利要求3所述的珩磨床，其特征在于，所述第一传输单元具有包围所述扩口杆的环形天线(522)，所述环形天线的轴向的长度优选至少与所述扩口杆在最大移入的和最大移出的位置之间的轴向的调节范围一样大。5.根据权利要求2到4中任一项所述的珩磨床，其特征在于，所述第一传输元件(522)安装在属于所述珩磨床的第一构件(310)处，而所述第二传输元件(524)布置在属于所述珩磨工具装置(210)的构件处，其中所述第二构件优选是所述珩磨工具装置的工具保持件(210)。6.根据上述权利要求中任一项所述的珩磨床，其特征在于，所述传输路径具有第二传输单元(540)，所述第二传输单元在所述?行磨主轴或抗扭转地与所述?行磨主轴进行连接的或能够连接的构件(210)处具有第一传输元件(542)，并且在主轴壳体或抗扭转地与所述主轴壳体进行连接的或能够连接的构件(135)处具有第二传输元件(544)，其中所述第一传输元件和所述第二传输元件在每个在运行中出现的所述珩磨主轴的旋转位置中处于传输接触中。7.根据权利要求6所述的?行磨床，其特征在于，抗扭转地与所述?行磨主轴能够连接的构件(210)是所述珩磨工具装置的工具保持件(210)，且/或抗扭转地与所述主轴壳体能够连接的构件是能够与所述主轴壳体(130)松开的壳体罩(135)。8.根据上述权利要求中任一项所述的珩磨床，其特征在于，遥测的传输路径具有至少双向的传输单元(520、540)，所述遥测的传输路径配置成将信号从所述力传感器(500)朝着控制单元(400)的方向传输并且将用于所述力传感器的电的供给的能量朝着所述力传感器的方向传输。9.根据上述权利要求中任一项所述的珩磨床，其特征在于，所述珩磨主轴(120)具有用于容纳所述珩磨工具装置的工具保持件(210)的工具容纳部(126)，其中所述扩口杆的设有所述力传感器(500)的端部区段(314)延伸直到所述工具容纳部的区域中，使得当所述工具保持件固定在所述珩磨主轴处时，所述力传感器处于所述工具保持件的内部。
【专利摘要】用于珩磨在工件中旋转对称的孔的珩磨床(100)，具有：在主轴壳体(130)中能够运动地被支承的珩磨主轴(120)，该珩磨主轴借助于旋转驱动器(140)能够围绕主轴轴线(122)旋转，借助于升降驱动器(150)能够平行于主轴轴线振荡地被驱动并且在工具侧的端部处具有用于固定珩磨工具装置(200)的机构，该珩磨工具装置具有工具体(220)，该工具体承载至少一个珩磨元件，该至少一个珩磨元件通过在工具体的内部在轴向上能够移动的工具侧的扩口元件(330)的轴向移动能够径向于工具轴线(214)进给并且能够以压紧力压紧到待加工的孔的内侧处。此外，设置带有在所述珩磨主轴(120)的内部引导的机床侧的扩口杆(310)的扩口系统，该扩口杆借助于扩口驱动器(320)能够相对于珩磨主轴在轴向上移动并且具有用于耦合到工具侧的扩口元件(330)的工具侧的端部区段(314)。珩磨床具有用于控制珩磨主轴和扩口系统的工作运动的控制装置(400)并且具有带有用于产生与压紧力成比例的传感器信号的力传感器(500)和用于将传感器信号或由此导出的信号传输到控制装置的传输路径的测力系统。力传感器(500)布置在机床侧的扩口杆(310)的工具侧的端部区段(314)的区域中并且通过遥测的传输路径与控制装置进行连接。
【IPC分类】B24B33/08, H04Q9/00, G08C17/00, B23Q1/00, B24B33/10, B23Q17/09
【公开号】CN104903944
【申请号】CN201380067302
【发明人】R.雷格勒
【申请人】卡迪尔生产有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月11日
【公告号】DE102012219099A1, EP2909825A1, US20150283667, WO2014060326A1
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