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Profilprojektor, insbesondere für optische Profilschleifmaschinen
Die Erfindung richtet sich auf einen Profilprojektor, insbesondere für optische
Profilschleifmaschinen, mit einer ein Aufnahmeobjektiv und einen Bildschirm aufweisenden
und in einem Maschinengestell angeordneten Projektionseinrichtung, bei der -das
betrachtete Objekt auf dem Bildschirm vergrößert erscheint und mit einer Sollform
vergleichbar ist. Solche Profilprojektoren ermöglichen eine genaue Bearbeitung des
Werkstücks und eine laufende Kontrolle während des Schleifvorganges.
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Man bat zwar die Projektionseinrichtung mit einer Optik höchster .Genauigkeit
ausgestattet, um Projektionsfehler und Bearbeitungsfehler zu vermeiden, hat aber
trotzdem gewisse Ungenauigkeiten am bearbeiteten Werkstück feststellen müssen, die
offenbar nicht von der Projektion oder einem etwaigen fehlerhaften Entlangsteuern
der auf der Projektionsfläche sichtbaren Schleifscheibe an der gezeichneten Profillinie
herrührten.
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Eingehende Untersuchungen, die zu :der Erfindung führten, ergaben,
@daß :diese Fehler :in bisher nicht beachtetem Gestenverzug lagen, der in den meisten
Fällen ein Wärmeverzug war und durch Strahlungs-oder Leitungswärme hervorgerufen.
war. Bei den vorbekannten Profilprojektoren war nämlich die Projektionseinrichtung
in einem mit dem Gestell fest verbundenen Projektionsgehäuse angeordnet und dieses
Gehäuse einer Erwärmung ausgesetzt, die von: der Hitzeeinwirkung der mit dem Gehäuse
verbundenen oder in dem Gehäuse @angeordneten Auflichtl:ampe oder von im Gestell
angeordneten elektrischen Geräten oder .auch durch direkte Sonnenbestrahlung oder
auch nur durch Änderung der Raumtemperatur hervorgerufen wurde. Diese bisher
nicht
beachteten Fehlerquellen werden nach der Erfindung dadurch behoben, daß die Projektionseinrichtung
lediglich in einer Achse am Maschinengestell aufgehängt und außerhalb dieser Achse
unterstützt ist, derart, daß Verzug, beispielsweise durch -Wärme, keine Veränderung
der Relativlagen zwischen dem Objekt und dem projizierten Bild des Objektes bewirkt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Aufhängungsachse
die optische Achse des Aufnahmeobjektivs schneidet und daß die Aufhängungsachse
und die optische Achse des Aufnahmeobjektivs in oder -.nahe der Ebene ödes Bild=
schirmes liegen. Auf diese Weise ist es möglich, einen beispielsweise durch Erwärmung
hervorgerufenen Verzug im Gehäuse in bezug auf die Einhaltung der optischen Achse
und einen Verzug zwischen der Aufhängungsachse und der Ebene des Bildschirmes unwirksam
zu machen..
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Ein Verzug, beispielsweise durch Wärme, kann auch die Lage des Aufnahmeobjektivs
Inder Aufhängeachse selbst verändern. . Es isst das Ziel der Erfindung, auch diese
Fehlerquelle .auszuschalten. Zweckmäßig ist hierzu die Projektionseinrichtung zwischen
zwei Armen des Maschinengestells gelagert und liegt gegen eine in der Aufhängeachse
angeordnete feste Anlage eines Armes kraft- oder formschlüssig an, wobei das Aufnahmeobjektiv
nahe dieser festen Anlage angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß auch ein
Verzug, beispielsweise durch Wärme, der in dem die Projektionseinrichtung tragenden
Rahmen auftreten kann, als zusätzliche Fehlerquelle weitgehend ausgeschaltet ist.
Die Lage des Aufnahmeobjektivs in der Aufhängungsachse bleibt auch unter Berücksichtigung
der zu fordegrnden hohen Genauigkeiten praktisch unverändert, da sich der Rahmen
der Projektionseinrichtung nach der der festen Anlage gegenüberliegenden Seite frei
ausdehnen kann. Diese Wirkung wird noch dadurch verbessert, daß die Projektionseinrichtung
an der der Aufhängungsachse gegenüberliegenden Seite mittels einer Kugel- oder Rollenlagerung
am Maschinengestell abgestützt ist. Hierdurch werden irgendwelche Verspannungen
in der Projektionseinrichtung vermieden. Außerdem ist die Projektionseinrichtung
durch .die geringen übergangsstellen, welche durch die Aufhängung und die hintere
Unterstützung gegeben sind, bereits gegenüber dem Gestell wärmeisoliert.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Projektionseinrichtung
zwei Lagerzapfen mit unterhalb der Aufhängungsachse angeordneten Aussparungen für
die Aufnahme von Kugeln oder Rollen trägt und der eine Lagerzapfen mit einer in
der Aufhängungsachse liegenden Kugel und der andere Lagerzapfen mit einer Feder
versehen ist, welche die Kugel gegen die feste Anlage drückt. Es ist auch möglich,
die Aufhängungsachse schräg anzuordnen, so daß die Projektionseinrichtung durch
ihr Gewicht gegen die Auflagefläche anliegt >und eine Feder überflüssig wird. Die
feste Anlage und der ihr zugeordnete Lagerzapfen bilden eine kraftschlüssige Kugellagerung.
Um auch die Aufhängungsachse im Raum unveränderlich zu halten, können die Arme aus
wärmeunempfindlichem Material bestehen. Ebenso kann es vorteilhaft sein, auch den
die Projektionseinrichtungen tragenden Rahmen, der die gesamte Optik und den Bildschirm
trägt, aus solchem Material, beispielsweise Invar, herzustellen. Hierdurch ist es
möglich, höchste Bearbeitungs- und Prüfgenauigkeiten zu erzielen. Der Profilprojektor
kann deshalb auch lediglich zu Prüfzwecken dienen.
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Der Gegenstand .der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Fig. I den Profilprojektor an einer optischen Profilschleifmaschine
in Ansicht, Fig. 2 eine Aufsicht auf die Maschine nach Fig. I, Fig.3 die Aufhängung
des Profilprojektors im Maschinengestell, Fig: 4 die linksseitige Lagerung in. Richtung
I-I der Fig. 3 und Fig. 5 einen Rahmen für die Projektionseinrichtung.
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Die Erfindung ist an :dem Beispiel einer Profilschleifmaschine erläutert.
Das Maschinengestell i trägt den Schleifsupport 2 mit dem schwenkbaren Schleifkopf
3, in dem die Schleifscheibe 4 gelagert ist. Der Werkstücksupport 5 nimmt das Werkstück
auf. Seine Höheneinstellung erfolgt an dem Handrad 6. Die Höheneinstellung dient
zur Scharfeinstellung des Projektionsbildes, das durch das Aufnahmeobjektiv 7 auf
den Bildschirm 8 projiziert wird. Die Projektionseinrichtung 9 ist zwischen zwei
mit dem Gestell verbunden Armen Io,aufgehängt. Die Aufhängungsachse ist mit II und
die optische Achse des Aufnahmeobjektivs 7 mit 12 bezeichnet. Die Projektionseinrichtung
9 eist an ihrem hinteren Ende durch eine an der Projektionseinrichtung oder am Gestell
gelagerte Kugel I3 abgestützt. Mit 14 ist die Auflichtlampe bezeichnet, die die
Arbeitsstelle am Werkstück beleuchtet. Wie es die Fig. 2 zeigt, schneidet die Aufhängungsachse
II die optische Achse I2 .des Aufnahmeobjektivs 7. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel
liegt die Aufhängungsachse dicht hinter der Ebene des Bildschirmes B. Es ist durch
konstruktive Abwandlung möglich, die Aufhängungsachse in die Ebene des Bildschirmes
zu verlegen. Je geringer der Abstand der Aufhängungsachse von der Ebene des Bildschirmes
ist, um so :geringer ist der Fehler,: der durchetwaigen Verzug; beispielsweise durch
Wärme, zwischen der optischen Achse I2 und der Ebene des Bildschirmes noch entstehen
könnte. Bei :der dargestellten; AusfühTtingsform ist der Abstand so klein, daß praktisch
keine Fehler bemerkbar sind.
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In den Fig. 2 und 3 ist die seitliche Anordnung des Aufnahmeobjektivs
in der Aufhängungsachse dargestellt. An :dem die Projektionseinrichtung tragenden
Rahmen 15 sind in der Aufhängsachse i i zwei Lagerzapfen 16 -befestigt, :die
gemäß Eig. q. Aussparungen 17 und 18 zur Aufnahme der Kugel i9 besitzen, die zur
Lagerung der Projektionseinrichtung 9 in den Lagerbuchsen 2o der Arme io dienen.
Der linke Lagerarm trägt den iii die Lagerbuchse 2o hineinragenden festen Anschlag
21, gegen
den der Lagerzapfen 16 unter Zwischenschaltung der Kugel
22 anliegt. Die Abdrückkraft erfolgt durch die Feder 23, die auf dem rechten Lagerzapfen
16 sitzt und gegen den Deckel 24., der die rechte Lagerbuchse 2o verschließt, anliegt.
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Der in Fig. 5 dargestellte Rahmen 15 kann vorteilhaft aus einer Legierung
mit kleinem Ausdehnungskoeffizienten bestehen. Dieser Rahmen trägt das Aufnahmeobjektiv
7 mit Spiegelprisma 25, die Linsenoptik 26, den rückseitigen Spiegel 27 und den
Bildschirm B. Auch die Arme Io können aus der gleichen Legierung bestehen.
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Wenn man die Aufhängungsachse II in einem gewissen, aber geringen
Abstand von der Ebene des Bildschirmes anordnet, so kann dies den Vorteil haben,
daß die Projektionseinrichtung infolge der Gewichtsverteilung und der Hebelarme
sich nahezu im Gleichgewicht befindet, so daß die Abstützung 13 nur gering belastet
ist, um die Empfindlichkeit der Aufhebung zu erhöhen. Die Gewichtsverteilung am
Projektor kann, wenn dies erwünscht ist, auch einstellbar sein.