DE1577349B2

DE1577349B2 - Optische projektionsformenschleifmaschine

Info

Publication number: DE1577349B2
Application number: DE19661577349
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. 6800 Mannheim Schmidt
Original assignee: Hommelwerke GmbH
Current assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Priority date: 1966-01-03
Filing date: 1966-01-03
Publication date: 1972-09-28
Also published as: US3507075A; FR1507018A; CH466968A; DE1577349A1; GB1144421A

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Projektionsformenschleifmaschine (auch Profilschleifmaschine genannt), auf deren Bildschirm eine Soll- oder Vergleichslinie vorhanden und ein Abbild der Eingriffsstelle von Werkzeug und Werkstück über einen Strahlengang projiziert ist und bei der mittels einer Fotozelle entlang einer Steuerlinie eine selbsttätige Steuerung des Bearbeitungsfortschrittes durchführbar ist.

In der deutschen Patentschrift 1 139 769 ist ein Versuch beschrieben, mit Hilfe einer Fotozelle ein automatisches Schleifen von vorgegebenen Formen zu erreichen. Dort soll eine sich auf dem Bildschirm farbig abzeichnende Grenzlinie von einer Fotozelle abgetastet werden. Die farbige Grenzlinie kommt dadurch zustande, daß das Werkstück über das Sollformbild hinaus überschliffen wird, wobei durch Verwendung von Komplementärfarben außer diesen beiden eine Mischfarbe auftritt und die Grenzlinie in einer der Komplementärfarben erscheint. Bei dieser Einrichtung werden also die Strahlengänge und Lichtquellen der Projektionsoptik zugleich für die Fotoelektrik der Fotozelle verwendet.

Bei dieser Anordnung wird die farbige Grenzlinie, die als Steuerlinse für' die Fotoelektrik verwendet wird, erst durch das erwähnte Uberschleifen erzeugt, was jedoch bedeutet, daß ein merklicher Betrag der Toleranz der Werkstücksform verlorengeht. Hinzu kommt eine mögliche Verzerrung der Form als Folge davon, daß die Fotozelle nicht diejenige Stelle am Werkstück abtasteen kann, die gerade bearbeitet wird, weil das Schleifwerkzeug diese Stelle optisch verdeckt. Die Steuerung hinkt damit zwangläufig hinter der Bearbeitung her. Ferner ergibt das Nachführen der Fotozelle mit konstantem ■'■ horizontalem Vorschub und einer von der Steilheitder Form abhängigen Vertikalbewegung eine treppenförmige Vorschubbewegung, die das Schliffbild ebenfalls ungünstig beeinflußt.

Bei der großen Zahl der für die vorbekannte Anordnung erforderlichen mechanischen Übertragungselemente ist ein unter- anderem beträchtlicher toter Gang praktisch kaum auszuschließen, wodurch ebenfalls Ungenauigkeiten am Werkstück entstehen. Eine Anordnung der Fotozelle, wie vorgeschlagen, auf der vom Beobachter abgewandten Seite des Schirmbildes, d. h. im Projektionsstrahlengang, ist außerdem nicht möglich, weil durch die Fotozelle und ihre Halterung ein wichtiger Teil der Bildprojektion verdeckt werden würde, so daß die Anordnung nur auf der Beobachterseite möglich ist, dort aber auch wieder Unbequemlichkeiten bei der Betrachtung des Projektionsbildes verursacht.

Weiter ist allgemein bekannt und üblich, Schleifmaschinen, Fräsmaschinen, Brennschneidmaschinen und ähnliche Werkzeugmaschinen, die das Werkstück nach einer Vorlage, z. B. einer Zeichnung, bearbeiten sollen, durch eine die Zeichnung abtastende Fotozelle zu steuern. Ferner gibt es optische Profilschleifmaschinen, die das manuelle Schleifen insbesondere komplizierter Profile, mit höchster Genauigkeit gestatten. Dabei wird das Abbild der Bearbeitungsstelle mit Werkstück und Schleifscheibe vergrößert auf einen Beobachtungsschirm projiziert, wobei der Schirm eine Zeichnung trägt, die die gewünschte Kontur in gleichem Maßstab vergrößert enthält.

Die Relativbewegung zwischen Werkstück und Schleifscheibe wird dabei manuell so geführt, daß sich die Projektion des schon bearbeiteten Bereichs des Werkstücks mit der Sollinie deckt. Fehlschliffstellen sind dabei daran zu erkennen, daß hier diese Deckung nicht vorhanden ist. Nachteilig bei dieser Art des Profilschleifens ist die Abhängigkeit der Genauigkeit des Schliffes von der Geschicklichkeit und Erfahrung der die Maschine bedienenden Person. Hinzu kommen die sehr hohen Personalkosten, denn diese Arbeit kann nur von Fachkräften geleistet werden und geht zudem nur langsam vonstatten. Deswegen war man bestrebt, die Vorteile zwischen optischem Profilschleifen und automatischem Schleifen zu verbinden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine spanabhebend arbeitende, optische Projektionsformenschleifmaschine zu schaffen, die es gestattet, den Bearbeitungsvorgang von Fall zu Fall abschnittsweise von Hand oder automatisch zu steuern, und dabei die Mängel der vorbekannten Ausführung einer solchen Maschine zu vermeiden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Steuerlinie als zweite Linie getrennt von der Solllinie vorgegeben ist.

Die Steuerlinie ist vorzugsweise aufgezeichnet, und zwar zweckmäßigerweise auf dem Träger der Sollinie. Die Trennung und Vorgabe beider Linien macht es möglich, in einer Aufspannung des Werkstückes nach Belieben oder Zweckmäßigkeit zwischen selbsttätiger und manueller Bearbeitung zu wechseln. Die Steuerlinie muß dabei nicht unbedingt eine aus der Sollinie unter Berücksichtigung der Form des Werkzeuges im Angriffsbereich konstruierte Linie sein. Vielmehr können Bereiche, deren selbsttätige Bearbeitung schwierig oder unmöglich ist, von vornherein in der Steuerlinie einfacher gehalten und von vornherein der manuellen Bearbeitung vorbehalten sein. Dies läßt sich besonders einfach verwirklichen, wenn die Steuerlinie, wie hier vorgesehen und an sich bekannt, eine aufgezeichnete Linie ist.

In vorteilhafter Weise ist der Steuerlinie für die Fotozellensteuerung eine optische Beobachtungseinrichtung zugeordnet. Die Einrichtungen zum Beobachten sowohl des Projektionsbildes, das eine gemeinsame Projektion von Bearbeitungsstelle und Soll- oder Vergleichslinie zeigt, und zum Beobachten der Steuer-

linie befinden sich zweckmäßgerweise nahe beieinander, so daß die wechselseitige Beobachtung ohne nennenswerten Zeitverlust möglich ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt

A b b. 1 die schematische Anordnung der erfindungswesentlichen Elemente,

A b b. 2 die Konstruktion der Steuerlinie I aus der Sollinie 2 unter Berücksichtigung der Abrundung der als Werkzeug benutzten Schleifscheibe und

Abb.3 ein Werkstückprofil, das zweckmäßigerweise teils automatisch, teils von Hand geschliffen wird.

In Abb. 1 sind die Sollinie 2 und die Steuerlinie 1, die fotoelektrisch abgetastet und von der die Steuerung des Werkzeugs bei selbsttätigem Schleifen abgeleitet wird, auf einem gemeinsamen Träger nebeneinander aufgezeichnet. Eine Fotozellensteuerung 3, 3' tastet die Steuerlinie 1 ab und steuert über eine Koordinatenzerlegungseinrichtung 8 die Bewegung des Kreuztisches 7, auf dessen oberem Schlitten das Werkstück 6 aufgespannt ist und durch dessen Bewegung das Werkstück 6 an der in diesem Falle feststehenden Schleif scheibe 9 vorbeigeführt wird. Die Achse der Fotozellensteuerung 3, 3' steht momentan auf Punkt A₁ der Steuerlinie 1.

Durch die Projektionseinrichtung 4, 4', 4", 4'" wird in der Ebene der Vorlage ein Abbild des Werkstückprofils 6' erzeugt und dieses aus Sollinie 2 und Werkstückprofil 6' gebildete, kombinierte Bild ist über einen Spiegel 5' auf einem Bildschirm 5 od. dgl. beobachtbar. Die Achse der Projektionseinrichtung 4, 4', 4", 4"' steht momentan auf dem dem Punkt A₁ der Steuerlinie 1 entsprechenden Punkt A_v der Sollinie 2.

Das Okular 3'" der optischen Beobachtungseinrichtung 3" zum Beobachten der Fotozellensteuerung 3, 3' und der Bildschirm 5 der Projektionseinrichtung 4, 4', 4", 4'" sind in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander angeordnet, so daß der Beobachter von seinem Platz aus beide Einrichtungen abwechselnd benutzen kann. Das auf die Sollinie 2 projizierte Bild des Werkstückes 6 kann so leicht mit der Sollinie 2 verglichen werden. Nach Abschalten der selbsttätigen Steuerung

ίο kann das selbsttätig geschliffene Werkstückprofil 6' mit Hilfe der Handsteuerung, soweit erforderlich, z. B. an bestimmten Stellen nachgearbeitet werden.

Da die Schleifscheibe 9 an ihrem Umfang eine bestimmte Abrundung hat (eine scharfe Spitze ist wegen der starken Abnutzung beim Schleifen nicht beständig), muß die Steuerlinie 1 von der Sollinie 2 entsprechend abweichen. Der Unterschied geht aus A b b. 2 hervor, wonach die Steuerlinie 1 durch den Weg des Mittelpunktes eines Kreises bestimmt wird, der auf der Sollinie abrollt und den Radius r der Schleifscheibenspitze hat. A b b. 2 zeigt nur die Konstruktion der Steuerlinie. Als Vorlage haben die beiden Linien einen größeren Abstand, wie aus A b b. 1 ersichtlich ist.

Das abwechselnde Arbeiten mit selbsttätiger Steuerung und mit Handsteuerung hat unter anderem den Vorteil, daß ein Profil wie das Profil 13 in Abb.3, das dem automatischen Ablauf große Schwierigkeiten bereitet, teils selbsttätig, teils von Hand geschliffen werden kann. Der mittlere Teil des Profils 13 mit seinen steilen Flanken wird selbsttätig nach der gestrichelten Linie 14 und anschließend in der gleichen Aufspannung des Werkstückes manuell fertiggestellt und geschliffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optische Projektionsformenschleifmaschine, auf deren Bildschirm eine Soll- oder Vergleichslinie vorhanden und ein Abbild der Eingriffsstelle von Werkzeug und Werkstück über einen Strahlengang projiziert ist und bei der mittels einer Fotozelle entlang einer Steuerlinie eine selbsttätige Steuerung des Bearbeitungsfortschrittes durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlinie (1) als zweite Linie getrennt von der Sollinie (2) vorgegeben ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlinie (1), zweckmäßigerweise ebenengleich neben der Sollinie (2) auf dem Träger der Sollinie (2) aufgezeichnet ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerlinie (1) für die Fotozellensteuerung (3, 3') eine optische Beobachtungseinrichtung (3") zugeordnet ist.