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Die Erfindung betrifft eine Deutereinrichtung zur Deutereinrichtung
Darstellung der arbeitenden Zone eines Werkzeuges im Auflichtstrahlengang von Projektionswerkzeugmaschinen,
insbesondere der nicht projizierbaren Schleifscheibe an optischen Projektionsformenschleifmaschinen,
bei denen auf dem Bildschirm neben der eingelegten Sollform die bearbeitete und
unbearbeitete Werkstückkontur und die Deuterkontur mittels einer einzigen Lichtquelle
sichtbar sind, wobei als Deuter ein nachstellbares Plättchen verwendet ist, das
zu seiner Korrektur bzw. Anpassung an das sich ändernde Werkzeugprofil oder -größe
das Werkzeugprofil als Negativ in der Objektivschärfenebene nahe am Werkstück eingeschliffen
erhält.
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Bei Projektionsformenschleifmaschinen werden die zu bearbeitende Stelle
des Werkstückes und das Werkzeug, z. B. eine Schleifscheibe, in entsprechender Vergrößerung
auf einem Projektionsschirm abgebildet, vor dem ein Bedienungsmann sitzt, welcher
z. B. über Handräder den Vorschub des Werkstückes und die Eingriffstiefe des Werkzeuges
steuert. Eine auf dem Projektionsschirm aufgespannte Vorlage, z. B. eine Transparentzeichnung,
oder eine andere Sollform, z. B. ein projiziertes Urstück, ermöglicht es dem Bedienungsmann,
das Nachformen mit sehr großer Genauigkeit durchzuführen. Zur Abbildung des Werkstückes
und des Werkzeuges auf den Projektionsschirm kann eine Durchlichtbeleuchtung, eine
Auflichtbeleuchtung oder eine gleichzeitige Durchlicht- und Auflichtbeleuchtung
Anwendung finden. Bei Durchlichtbeleuchtung werden durch eine entsprechende Projektionsoptik
das zu bearbeitende Werkstück und das Werkzeug - im allgemeinen eine Schleifscheibe
- als Schatten auf dem Projektionsschirm abgebildet. Die Durchlichtbeleuchtung läßt
sich jedoch nicht anwenden, wenn hervortretende Werkstückteile, beispielsweise Schnittstempel
mit verstärktem Fuß, die Darstellung der zu bearbeitenden Stelle des Werkstückes
verhindern - wenn also mit anderen Worten die Eingrif£stelle der Schleifscheibe
an dem zu bearbeitenden Werkstück von dem Schatten eines vorstehenden Teiles des
Werkstückes überdeckt ist. In diesen Fällen muß mit einem Auflichtstrahlengang gearbeitet
werden. Hierbei tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß die Schleifscheibe praktisch
kein Licht reflektiert und dementsprechend bei Auflicht auf dem Projektionspult
nicht sichtbar ist.
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Es ist bekannt, diese beim Arbeiten mit Auflicht auftretende Schwierigkeit
dadurch zu beheben, daß ein sogenanntes »Phantom« verwendet wird, welches mittels
eines besonderen Strahlenganges in den zur Projektion des Werkstückes dienenden
Strahlengang eingespiegelt wird. Diese Ausführung hat unter anderem den Nachteil,
daß sie wegen des zusätzlichen Strahlenganges für das Phantom eine spezielle Ausbildung
der Projektionsoptik erforderlich macht. Weiterhin ist deswegen auch die Deckungsgleichheit
von Schleifscheiben- und Phantombild nur durch besondere Justierungsmaßnahmen gewährleistet.
Bei einem weiteren älteren Vorschlag ist vorgesehen, ein durch den zusätzlichen
Strahlengang einspiegelbares Phantomplättchen bewegbar an einer Haltevorrichtung
zu lagern und es im Bedarfsfall aus seiner Projektionslage so weit gegen das Werkzeug
heranzuführen, daß das Werkzeug selbst seine wirkliche Kontur in das Phantomplättchen
einschleift, wozu das Plättchen in die Objektivschärfenebene nahe dem Werkstück
herangebracht werden kann. Jedoch ist auch in diesem Fall wieder eine spezielle
Ausbildung der Projektionseinrichtung mit zusätzlichem Strahlengang erforderlich,
so daß das Phantom nur auf solchen Werkzeugmaschinen verwendet werden kann, die
von vornherein für eine Phantomeinspiegelung eingerichtet sind.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den Nachteilen bisheriger
Deutereinrichtungen abzuhelfen und eine Anordnung vorzuschlagen, bei der zur Darstellung
des Deuters und des Werkstückes ein einziger Strahlengang ausreicht und demnach
eine fortgesetzte Berücksichtigung der sich ändernden Werkzeugkontur möglich ist.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das den Deuter
darstellende Plättchen durchsichtig und ständig, d. h. auch während der Werkstückbearbeitung,
in der Objektivschärfänebene des das Werkstück abbildenden Auflichtstrahlenganges
in Strahlrichtung vor dem Werkstück angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäße
Ausbildung wird der Vorteil erreicht, daß" tlie Deutereinrichtung auch auf Projektionsformenschleifmaschinen
verwendbar ist, die nur mit einer einfachen, handelsüblichen Projektionseinrichtung
ausgestattet sind. Außerdem kann die Nachstellung des Deuterplättchens -ohne Unterbrechung
des Arbeitsvorganges am Werkstück erfolgen. ..
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Die Wirkungsweise des Deuterplättchens besteht darin, daß das aus-der.
Ridhtung der Projektionsoptik kommende Auflicht das dünne, unmittelbar an der Werkstückfläche
anliegende, durchsichtige Plättchen durchdringt, von der Werkstückoberfläche zurückgeworfen
wird, nochmals das Deuterplättchen durchdringt und dann erst auf dem Bildschirm
projiziert wird. Da jedes durchsichtige Material, z. B. Plexiglas oder Silikatglas,
einerseits Licht absorbiert und andererseits an seiner Oberfläche Licht reflektiert,
ergibt sich eine Abbildungsmöglichkeit des Deuterplättchens auf dein Bildschirm
in Form eines Helligkeitunterschiedes.
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Die Abbildungsfähigkeit des Deuterplättchens resultiert dabei aus
der sich durch Absorption und Reflexion ergebenden Lichtmengendifferenz aus folgenden
Gründen: a) Die Umgebungsbereiche außerhalb des Werkstückes und außerhalb des Deuterplättchens
sind von verminderter Helligkeit, da keine Reflexion des Auflichtes erfolgt; b)
der Werkstückbereich außerhalb des Deuterplättchens ist hell; da das ganze Auflicht
an- der Werkstückoberfläche voll reflektiert wird; -c) der Werkstückbereich innerhalb
des Deuterplättchens ist wegen der zweimaligen Absorption der zum Werkstück gehenden
und von diesem reflektierten Lichtstrahlen etwas dunkler als der Bereich b), jedoch
viel heller als der Bereich a); d) der Umgebungsbereich außerhalb des Werkstückes,
jedoch innerhalb des Deuterplättchens, das ist der in Richtung Schleifscheibe liegende
Deuterplättehenbereich, ist dunkler als die Bereiche b) und c). Er erscheint jedoch
infolge der Reflexion einer kleinen Lichtmenge an der Oberfläche des Deuterplättchens
gegenüber dem Bereich a) etwas aufgehellt.
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Wenn ein farbiges Deuterplättchen verwendet wird, dann erscheinen
die -Bereiche c) und d) farbig. Wich= tig ist, daß durch das Deuterplättchen hindurch
die Eingriffstelle der Schleifscheibe am Werkstück sichtbar bleibt, d. h., die Werkstückkontur
ist zusammenhängend, da ja nur so eine Kontrolle des Arbeitsganges im Sinne einer
richtigen Zustellung des Werkstückes gegen die Schleifscheibe möglich ist. Ein undurchsichtiges
Plättchen wäre zur Erzielung des gewünschten Effektes nicht brauchbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Plättchen
auf einem nachstellbaren Schwenkhebel befestigt, der seinerseits auf- einer mit
dem Kreuzschlitten des Werkzeuges verbundenen Halterung gelagert ist. Die Nachstellbewegung
kann dabei von Zeit zu Zeit von Hand oder durch eine elektromechanische Einrichtung
bekannter Art erfolgen.
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Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit -Zeichnung der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es
zeigt A b b. 1 schematisch den Auflichtstrahlengang bei einer Projektionswerkzeugmaschine
mit Deutereinrichtung-gemäß der Erfindung, A b b. 2 a den Bildschirm der Maschine
mit eingelegter Sollform und Werkstückabbildung bei noch nicht zugestellter Schleifscheibe
und der dieser zugeordneten Deutereinrichtung, A b b. 2 b wie A b b. 2 a, jedoch
nach Zustellung der Schleifscheibe und der Deutereinrichtung, A b b. 3 a eine Deutereinrichtung
mit Handzustellung und A b b. 3 b eine Deutereinrichtung mit selbsttätiger Zustellung.
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In A b b. 1 ist der Verlauf des Auflichtprojektionsstrahlenganges
in Form einer die optische Achse des Systems markierenden gestrichelten Linie eingezeichnet.
Ein von einer Lichtquelle 1 ausgehender Strahl 0 trifft auf einen halbdurchlässigen
Spiegel 2 und wird dort als 0' durch ein Projektionsobjektiv 3 in Pfeilrichtung
nach oben gelenkt. Wird in die punktiert angedeutete Objektivebene 4 ein reflektierender
Gegenstand gebracht, so kehrt der Strahl 0' als 0" zurück und gelangt durch
das Objektiv 3 und den halbdurchlässigen Spiegel 2 auf einen Umlenkspiegel 5 und
wird von da als 0"' über einen Umlenkspiegel 6 und von diesem als 0"" auf einen
Bildschirm 7 projiziert.
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Auf dem Bildschirm 7 ist eine Sollform 8 vorgesehen. Bereiche 9 und
10 entsprechen den Abbildungen eines Werkstückes 11.und eines Deuterplättchens
24. Der Abbildungsvorgang wird weiter unten an Hand der A b b. 2 a und 2
b noch eingehend erläutert.
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Das Werkstück 11 ist auf einem Werkstückträger 12- in der Bildebene
4 in zwei Koordinaten senkrecht zu der optischen Achse 0'-0" verschiebbar:
Diese Verschiebemöglichkeit ist in A b b. 1 durch das Pfeilkreuz markiert.
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Es ist ein Schleifkopfgetriebe 13 vorgesehen, welches einen Schleifspindelschlitten
14 hin- und hergehend antreibt, so daß eine auf dem Schleifspindelschlitten 14 sitzende
Schleifscheibe 15 eine Hubbewegung in Pfeilrichtung durchführt. Die - Schleifscheibe
15 wird außerdem über eine Abtriebswelle 17, über einen Riemen 18 und ein Rad 19
rotierend angetrieben. Das gesamte Schleifspindelsystem 13 bis 19 sitzt auf einem
Kreuzschlitten 20, 21, mit welchem die Schleifscheibe 15 in den Strahlengang
0'-0" der Projektionsoptik durch Drehen von in der Nähe des Bildschirms 7
angeordneten Steuerrädern 20' und 21' gebracht werden kann.
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Auf dem Teil 21 des Kreuzschlittens ist eine winkelförmige Halterung
22 befestigt, die leicht, jedoch verwindungssteif ausgebildet ist. Die Halterung
22 kann durch eine Einstellschraube 23 dem Durchmesser der jeweils verwendeten Schleifscheibe
15 angepaßt werden. Die Halterung 22 trägt das zweckmäßigerweise z. B. aus farbigem
Kunststoff bestehende Deuterplättchen 24, welches die bei Drehung der Steuerräder
20' und 21' auftretende Bewegung des Kreuzschlittens 20, 21 mitmacht.
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Solange in die Bildebene 4 kein Gegenstand eingebracht wird, bleibt
der Bildschirm 7 dunkel, da kein Licht des Auflichtstrahlenganges reflektiert wird.
Bei Einbringen des Werkstückes 11 in die Objektivschärfenebene der Projektionsoptik
3 bildet
sich die Unterfläche des Werkstückes auf dem Bildschirm
7 als heller Bereich 9 ab. In den A b b. 2 a und 2 b ist dabei angenommen, daß ein
Teil des Werkstückes 11 bereits bearbeitet ist. Dieser in den A b b. 2 a und 2 b
links erscheinende Teil ist durch entsprechende Verstellung des Werkstückträgers
12 mit der Sollform 8 oder durch Bearbeiten auf der Maschine in Deckung gebracht.
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Das Deuterplättchen 24, mit seiner oberen Fläche ebenfalls in der
Objektivschärfenebene der Projektionsoptik 3, also unmittelbar an der Unterfläche
des Werkstückes anliegend, reflektiert etwas Licht, so daß es leicht aufgehellt
als Bereich 10 auf dem Bildschirm 7 erscheint. Da die Schleifscheibe 15 kein Licht
reflektiert, ist sie auch nicht sichtbar. Sie wurde dementsprechend in den A b b.
2 a und 2 b punktiert eingezeichnet. Sie macht sich jedoch insofern bemerkbar, als
sie am Ende ihres Vorwärtshubes ihr Profil in das Deuterplättchen 24 einschleift.
Der Bedienungsmann kann dementsprechend durch Verstellen der Handräder 20' und 21'
über den Kreuzschlitten 20, 21 die Schleifscheibe an das Werkstück 11 zustellen,
wobei dieser Zustellvorgang durch den das Deuterplättchen 24 abbildenden Bereich
10 genau kontrolliert werden kann. Der Bedienungsmann bringt also, wie dies in A
b b. 2 b dargestellt ist, auf dem Bildschirm 7 die Schleifkerbe des Deuterplättchens
24 in Deckung mit der Sollform 8, wobei gleichzeitig die Schleifscheibe an ihrer
Eingriffstelle den über die Sollformlinie 8 hinausstehenden Teil des Werkstückes
11 abschleift. Durch Vorrücken der Schleifscheibe nach rechts im Sinne der A b b.
2 b und gleichzeitiger Kontrolle der Zustellbewegung wird dann das Werkstück 11
genau nach der Sollform 8 bearbeitet. Der Bedienungsmann macht also dabei nichts
anderes, als daß er die Schleifkerbe des Bildbereiches 10 des Deuterplättchens 24
langsam nach rechts entlang der Sollform 8 verschiebt. Es wird dadurch vermieden,
daß die an sich nicht sichtbare Schleifscheibe 15 sich zu tief in das Werkzeug 11
einarbeitet, wodurch dieses unbrauchbar oder ungenau würde.
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Das Deuterplättchen 24 wird nur während des Arbeitens nach und nach
gegen die Schleifscheibe 15 vorgeschoben, so daß immer sichergestellt ist, daß nicht
nur eine Abnutzung der Schleifscheibe 15 und jede Änderung des Schleifscheibenprofils
erfaßt werden, sondern auch gleichzeitig ganz von selbst sich die richtige Lage
der Schleifscheibe im Raum ohne jede zusätzlichen Handgriffe ergibt und am Bildschirm
dargestellt wird. Die Zustellung des Deuterplättchens 24 kann entsprechend der in
A b b. 3 a dargestellten Einrichtung von Hand aus oder entsprechend der in A b b.
3 b dargestellten Einrichtung selbsttätig erfolgen.
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Das Deuterplättchen 24 sitzt dabei in einem Halter 25 auf einem Schwenkhebel
26, der mit seiner leicht aasgeschrägten Fläche 27 mittels einer Feder 28 gegen
einen Konus 29 einer von Hand zustellbaren Spindel 30 gedrückt wird. Durch
Verdrehen der Spindel 30
im Sinn des Uhrzeigers wird dementsprechend das Deuterplättchen
24 gegen die Schleifscheibe 15 bewegt.
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Soll nun diese Zustellbewegung zur ständigen Korrektur der Abnützung
der Schleifscheibe 15 selbsttätig erfolgen, so wird entsprechend A b b. 3 b die
Hubbewegung des Schleifspindelschlittens,14 ausgenützt, um mittels eines Bowdenzuges
31 ein Sperrklinkenrad 32 um einen Zahn weiterzutreiben. Die Fortschaltbewegung
des Sperrklinkenrades 32 wird über eine Schnecke 33 und ein Schneckenrad 34 sowie
über Zahnräder 35 und 36, eine Welle 37 und ein weiteres Zahnradpaar 38, 39 auf
die Spindel 30 übertragen. Mit diesem Getriebesystem lassen sich Abnützungen der
Schleifscheibe von 1 Mikroas für die Zustellung des Deuterplättchens 24 bei jedem
Schleifscheibenhub erfassen.