CH495816A - Optische Profilschleifmaschine - Google Patents

Description

  
 



  Optische Profilschleifmaschine
Die Erfindung betrifft eine optische Profilschleifmaschine, bei deren Benützung eine Vorlage benützt wird, welche das zu schleifende Profil in vergrössertem Massstab wiedergibt.



   Es wurde schon vorgeschlagen, eine solche Vorlage zu benützen im Zusammenhang mit einem Pantographen- und Mikroskopmechanismus, den die Bedienungsperson benützt, zur Steuerung der Bewegung der Schleifscheibe in bezug auf das Werkstück. Es kann dann die Bedienungsperson durch das Mikroskop sowohl das Werkstück und die Schleifscheibe gleichzeitig sehen, zusammen mit einer Strichplatte des Mikroskops, die einem bestimmten Punkt der Vorlage entspricht. Es wurde auch schon vorgeschlagen, auf einen grossen Bildschirm eine Abbildung des Werkstückes und der Schleifscheibe zu projizieren. In die Ebene des Bildschirmes wird dann die Vorlage gelegt, welche das zu schleifende Profil im vergrösserten Massstab wiedergibt.



  In diesem Fall kann die Bedienungsperson sowohl das Werkstück und die vergrösserte Abbildung des Profils sehen; der Nachteil besteht aber darin, dass die Abbildung an Schärfe zu wünschen übrig lässt, was zu Ungenauigkeiten in der Bearbeitung führt.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Profilschleifmaschine zu schaffen, die das genaue Schleifen von Profilen an Werkstücken ermöglicht.



   Die erfindungsgemässe Profilschleifmaschine ist gekennzeichnet durch einen Werkstücksupport, einen Apparat zum Halten einer Schleifscheibe, Mittel zur Herbeiführung einer Relativbewegung zwischen Schleifscheibe und Werkstück, eine Plattform zum Tragen einer Vorlage, die das am Werkstück zu erzeugende Profil in vergrössertem Massstab wiedergibt, ein Mikroskop zum Betrachten des Werkstückes und der Schleifscheibe, wodurch eine Abbildung der Vorlage verkleinert und mit der durch das Mikroskop erhaltenen Abbildung des Werkstückes und der Schleifscheibe   überlager    bar ist.



   Beiliegende Zeichnung stellt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und eine Variante dar. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Profilschleifmaschine,
Fig. 2, 3 und 4 einen Aufriss, eine Draufsicht bzw.



  einen Seitenriss dieser Maschine,
Fig. 5 einen Querschnitt, in dem insbesondere die optischen Elemente gezeigt sind   uad   
Fig. 6 einen Querschnitt ähnlich der Fig. 5, in welcher eine Variante der optischen Elemente veranschaulicht ist.



   Die veranschaulichte Profilschleifmaschine soll die Bearbeitung von Werkstücken mit komplizierten Profilen ermöglichen. Bei ihrer Benützung wird ein Werkstück auf die Maschine gelegt und eine sich rasch drehende Schleifscheibe dem zu schleifenden Profil entlang geführt, unter direkter Steuerung durch die   Bedienung    person. Bei gewissen Werkstücken kann es praktischer sein, das Werkstück in Drehung zu versetzen, anstatt die Schleifscheibe hin und her zu bewegen.



   Die veranschaulichte Maschine weist einen Basisteil 10 auf, auf dem ein Werkstücktragtisch 11 angebracht ist, (welcher in den Fig. 2 und 3 weggelassen ist).



  Dieser Tragtisch 11 ist auf zwei Schlitten 12 und 13 getragen, die in bezug aufeinander und auf den Basisteil in aufeinander im rechten Winkel stehenden Richtungen beweglich sind. Der Werkstücktragtisch 11 kann auch angehoben und abgesenkt werden mittels einer Vorrichtung 14, die teilweise in einem Balg 15 untergebracht ist.



   Auf dem Basisteil ist auch ein zusammengesetzter Support für eine Schleifscheibe 16 aufgebaut. Diese ist horizontalachsig auf einem Schlitten 17 gelagert, der mit einem nicht gezeigten Mechanismus verbunden ist, mit   teils    welchem die   Schleifcheibe    und der Schlitten in vertikaler Richtung hin und her bewegt werden können.



  Der Schlitten trägt auch einen nicht gezeigten Motor, der die Schleifscheibe in Drehbewegungen versetzt. Die Begriffe, horizontal und vertikal, beziehen sich auf die Auflageebene des Werkstücktragtisches 11; obwohl nicht gezeigt, ist dieser Tragtisch in bezug auf die Horizontale  geneigt, so dass die Bedienungsperson besser darauf sehen kann.



   Der Schlitten 17 ist seinerseits auf einem Block 18 montiert, der um eine Vertikalachse drehbar auf einem Teil 19 gehaltert ist. Dieser Teil 19 ist auf einem Paar von Schlitten 21, 22 montiert, welche in einer Horizontalebene in bezug auf den Basisteil in zwei zueinander im rechten Winkel stehenden Richtungen beweglich sind. Der Block ist auf dem Teil 19 mittels komplementären, teilsphärischen Lagerteilen montiert, in der Weise, dass die Schleifscheibe aus der gezeigten Vertikallage herausgeschwenkt werden kann. Die Lagerteile sind in Fig. 2 bei 23 angedeutet.



   Eine Steuerkonsole 24 mit Steuerrädern 25, 26 ist auf dem Basisteil 10 angeordnet, in solcher Weise, dass die Bedienungsperson die Relativlage der Schleifscheibe 16 und des Werkstückes steuern kann. Auf dem Schleifscheibensupport ist zu oberst ein Rad 27 oder sonstiges Verriegelungsmittel angeordnet, mit dem die Teile dieses Supports in bezug aufeinander festgesetzt werden können. Dieses Rad 27 ist nur in Fig. 4 gezeigt. Die Schleifscheibe ist gegen einen Oberflächenteil des Werkstückes vorgestellt durch die Bedienung, so wie dies erforderlich ist, damit bei einer Hin- und Herbewegung dieser Schleifscheibe das gewollte Profil am Werkstück erzeugt wird.

  Der Tragtisch 11 mit dem Werkstück wird in gewissen Intervallen bewegt, um das Werkstück und die Schleifscheibe neu in bezug aufeinander einzustellen, innerhalb des Sichtfeldes eines noch zu beschreibenden Mikroskops, durch welches hindurch die Bedienungsperson das Werkstück beobachten kann. Eine Staubent   fernungseinheit    28 ist innerhalb des Basisteiles 10 un   tergebracht   
Die Maschine weist ein optisches System auf, mittels welchen eine Bedienungsperson das Werkstück und zugleich eine Vorlage des auf dem Werkstück zu erzeugenden Profils, sehen kann.



   Die Vorlage des Profils ist in vergrössertem Massstab hergestellt und in einem Beispiel als ein geritztes Linienbild in einem undurchsichtigen Belag einer durchsichtigen Folie vorhanden. Die Vorlage ist auf einer Plattform 43   angebracht    innerhalb eines Abteiles 47 in der Basis des auf dem Basisteil 10 angebrachten Gehäuses 29.



  Der Zugang zu diesem Abteil 47 ist durch eine Tür 48 ermöglicht.   Die    Plattform 43 besteht aus der Oberseite einer Lichteinheit 50, von welcher Licht durch das eingeritzte Linienbild der Vorlage hindurchgeschickt wird, und dann durch einen Spiegel 42, der am Oberteil des Gehäuses 29 angebracht ist, reflektiert wird, um anschliessend durch eine verkleinernde Linse 41 eine Abbildung der Vorlage bei 51 in verkleinertem Massstab zu erzeugen. Diese verkleinerte Abbildung der Vorlage wird auf die Zwischenflächen von zwei Prismen 37, 38 reflektiert, die zusammen eine Strahlenbündelaufsplitterprismeneinheit bilden, welche in einem Körperteil 33 untergebracht ist.



   Die Ebene, in welcher die Werkstückoberfläche gelegen ist, ist bei 52 angegeben. Diese Ebene 52 und die Abbildung 51 sind beide zusammen sichtbar durch die   Prismeneinheit    37, 38 hindurch und erscheinen übereinander gelagert und im selben Massstab durch ein Mikroskop hindurch.



   Das Mikroskop hat eine hohle Verlängerung 32, welche mit dem auf dem Gehäuse 29 angebrachten Gehäuseteil 33 einstellbar verbunden ist. Diese   Verlänge.   



  rung 32 trägt zwei Okularlinsen 31 an ihrem Ende und die Mikroskopelemente setzen sich zusammen aus einer Objektivlinse 36 und einem Prisma 34. Letzteres ist auf einem Block 35 angebracht Da das Mikroskopsichtfeld beim gewünschten Vergrösserungsmassstab nicht immer genügend gross ist, um das ganze Bild zugleich in Erscheinung treten zu lassen, ist eine Einstellmöglichkeit für die   Mikro skop einheit   in bezug auf das Gehäuse vorhanden. Diese Einstellung wird durchgeführt durch Bewegen des Mikroskops in bezug auf das Gehäuse 33 mittels mehrerer Schrauben 53, die entgegen einer Federbelastung arbeiten. Das Mikroskop kann ferner um die Achse der Objektivlinse gedreht werden.



   Die Achsen der verschiedenen Lichtwege sind in den Fig. 2, 5 und 6 durch strichpunktierte Linien angegeben.



  In Fig. 5 sind sie mit dem Bezugszeichen 44 versehen.



   Unterhalb der Werkstückposition ist eine weitere Lichtquelle 45 angeordnet, die ein Filter 46 hat; diese Lichtquelle 45 kann direkt gebündeltes Licht durch eine Kondenserlinse 46a und eine gläserne Schutzplatte 39 hindurch auf die Prismeneinheit 37, 38 werfen und ergibt eine kontrastierende Hintergrundbeleuchtung.



   Das Filter 46 kann aus gefärbtem Glas bestehen und dient zur Erzeugung eines Hintergrundes, der zur Abbildung des Werkstückes und der Schleifscheibe kontrastiert, welche durch das Mikroskop durch die Bedienungsperson gesehen werden kann. Um das Filter 46 herum, sind Staubentfernungsleitungen (nicht gezeigt), angeordnet.



   Die Vorlage kann auf der Plattform 43 eine Fläche von z. B. 75 x 75   cm2    einnehmen, und die Mikroskopelemente, zu denen die Okularlinsen 31 und die Objektivlinse 36 gehören, ergeben eine Vergrösserung von 25 zu 1. Das Mikroskop gibt natürlich eine Vergrösserung der Abbildungen, sowohl der Vorlage als auch des Werkstückes. Der   Vorlageverkleinerungsrnassstab    beträgt dagegen etwa 50 zu 1.



   In Ausführungsvarianten kann dieser Massstab   30 : 1    oder 40:1 betragen. Solche Abbildungsmassstabveränderungen werden erhalten durch einsetzen von anderen Linsensystemen 41.



   Das Mikroskop kann auch eine oder mehrere Strichplatten aufweisen, zur Erleichterung beim Einrichten der Maschine, also zum Erleichtern des Ausrichtens der Abbildungen auf Skalenmarkierungen auf der Vorlage.



   In der in Fig. 6 gezeigten Variante ist das Prisma 37 vergrössert zur Schaffung einer Fläche 37a, durch welche hindurch Licht aus einer Quelle 53 geschickt wird, welche auf dem Körperteil 33 angebracht ist. Dieses Licht wird intern von einer Fläche 37b zurückgeworfen, welche äusserlich versilbert ist, und zwar auf die Zwischenflächen der beiden Prismen 37, 38. Hier wird das Licht in einer Richtung gegen das Werkstück reflektiert, d. h. in die Betrachtungsrichtung.



   Die Lichtquelle 53 besteht aus einer   Halogenquarz-    lampe und zwischen ihr und der Oberfläche 37a ist ein System von Sammellinsen 54 angeordnet
Falls die zu beleuchtende Werkstückoberfläche nicht im rechten Winkel zur Achse des die Ebene durchsetzenden Strahlenbündels steht, kann es vorkommen, dass die durch die Lichtquelle 53 bewirkte Beleuchtung ungenügend ist. Unter solchen Umständen ist eine äussere (nicht dargestellte) Lichtquelle vorzusehen. Diese ist so einzustellen, dass sie die Belichtung aus der erforderlichen Richtung erzeugt.



   In einer anderen Variante kann die Vorlage aus einer Zeichnung bestehen, die von oben her beleuchtet ist, und z. B. aus einer Zeichnung mit schwarzen Linien auf weissem Papier, wobei diese Beleuchtung zu der von  oben her erfolgenden Beleuchtung des Werkstückes beiträgt durch das optische System mit der Linse 41, der Prismeneinheit 37, 38 und dem Spiegel 42.



   Die beschriebene Maschine schafft die Möglichkeit zur Durchführung von präzisen Schleifoperationen an Werkstücken und die Vergrösserung von beiden Abbildungen ermöglicht die Einhaltung einer sehr hohen Präzision.



   Es könnte ein Okularstück verwendet werden mit einem rechteckigen Okular von z. B. etwa 13 cm Länge und 13 cm Breite, mit einem Hut. Dieses Okular ersetzt die   Okulare    31 und kann für beide Augen zugleich benützt werden.



   Werkstücke mit kreisförmigem Querschnitt können auch mit einem Profil mit veränderlichen Durchmessern geschliffen werden. In diesem Fall wird die Schleifscheibe nicht hin und her bewegt. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Optische Profilschleifmaschine, gekennzeichnet durch einen Werkstücksupport (11, 12, 13, 15), einen Apparat (17, 18, 19, 21, 22) zum Halten einer Schleifscheibe (16), Mittel (17) zur Herbeiführung einer Relativbewegung zwischen Schleifscheibe und Werkstück, eine Plattform (43) zum Tragen einer Vorlage, die das am Werkstück zu erzeugende Profil in vergrössertem Massstab wiedergibt, ein Mikroskop (31, 32, 34, 36, 37, 38) zum Betrachten des Werkstückes und der Schleifscheibe, wodurch eine Abbildung der Vorlage verkleinert und mit der durch das Mikroskop erhaltenen Abbildung des Werkstückes und der Schleifscheibe überlagerbar ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Profilschleifmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente eine Okularlinse (31) und eine Objektivlinse (36) eines Mikroskops, eine Verkleinerungslinse (41) zur Abbildung der Vorlage in verkleinertem Massstab und eine Prismeneinheit (37, 38) aufweisen, auf welchem die verkleinerte Abbildung der Vorlage reflektiert wird und durch welches hindurch die Abbildung des Werkstückes durch das Mikroskop hindurch sichtbar ist, im gleichen Massstab wie die Abbildung der Vorlage.

   2. Profilschleifmaschine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismeneinheit zwei Elemente (37, 38) aufweist, die Fläche an Fläche in Berührung stehen, wobei die Zwischenfläche dieser Elemente die reflektierende Oberfläche bildet.

   3. Profilschleifmaschine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Spiegel (42) aufweist, an welchem die Abbildung der Vorlage reflektiert wird vor dem Durchgang durch die reduzierende Linse (41).

   4. Profilschleifmaschine nach Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskop Mittel (53) aufweist zur Einstellung seiner Lage zwecks Ermöglichens des Betrachtens von verschiedenen Teilen des Werkstückes und der Vorlage.

   5. Profilschleifmaschine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente des Mikroskops ein Paar von Okularlinsen (31), ein Prisma (34) und eine Objektivlinse (36) aufweisen.

   6. Profilschleifmaschine nach einem der Unteransprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente des Mikroskops eine einzige Okularlinse, ein Prisma und eine Objektivlinse aufweisen.

   7. Profilschleifmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle (45) vorhanden ist, die, von den optischen Elementen aus gesehen, auf der entgegengesetzten Seite der Bearbeitungsstelle gelegen ist, zur Beleuchtung des Werkstückprofils.

   8. Profilschleifmaschine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismeneinheit (37, 38) mit einer Fläche (37a) versehen ist, durch welche hindurch Licht, das von einer Lichtquelle (53) gespendete Licht, hindurchtreten kann, wobei diese Prismeneinheit ferner eine weitere innere reflektierende Fläche (37b) hat, die angeordnet ist zum Reflektieren des Lichtes aus besagter Quelle (53) auf die Fläche, an welcher die Abbildung der Vorlage reflektiert wird, und zwar so, dass das Werkstück beleuchtet wird, wobei die Reflexionsrichtung mit der Richtung übereinstimmt, aus welcher das Werkstück durch eine Bedienungsperson betrachtet wird.

   9. Profilschleifmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifscheibensupport in mehreren Richtungen einstellbar ist.

   10. Profilschleifmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstücksupport in mehreren Richtungen einstellbar ist.

   11. Profilschleifmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie so eingerichtet ist, dass die Abbildung der Vorlage durch eine Reduzierlinse (41) hindurch projiziert wird, die austauschbar ist zur Ermöglichung von Änderungen im Abbildungsmassstab dieser Vorlage.