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Verfahren und Vorrichtung zum optischen Einstellen von mit Profilen
versehenen Werkzeugwalzen, insbesondere an Gewindewalzmaschinen An Gewindewalzmaschinen
müssen die Werkzeugwalzen, beispielsweise Gewindewalzen, genau stirnseitig und profilmäßig
aufeinander ausgerichtet werden. Hierzu hat man ein Kontrollstück zwischen die Gewindewalzen
gebracht und die eine Gewindewalze so lange verdreht, bis beide Gewindewalzen und
das Kontrollstück in ihren Profilen voll zur Deckung kommen. Die eingängigen Gewindewalzen
sind dann profilmäßig genau ausgerichtet, wenn entsprechend dem Steigungsverlauf
des Gewindes am Werkstück die Spitzen des Gewindes der einen Gewindewalze dem Kern
des Gewindes der anderen Gewindewalze haargenau gegenüberliegen. Bei zweigängigen
Gewindewalzen liegen die Spitzen der einen Walze den Spitzen der anderen Walze gegenüber.
Im allgemeinen hat man eine Nachkontrolle dadurch vorgenommen, daß das erste Werkstück
leicht angewalzt wurde. Man hat dann mit einer Lupe festgestellt, ob auf dem Werkstück
der angedeutete Kern eine oder zwei Drucklinien aufweist. Im letzteren Fall ist
die Einstellung noch ungenau und muß nochmals korrigiert werden. Wenn ein Musterstück
mit fertigem Gewinde nicht zur Hand ist, mußte die Einstellung zum profilmäßigen
Ausrichten der Gewindewalzen allein durch leichtes Anwalzen erfolgen. Diese Einstellungen
sind außerordentlich zeitraubend, besonders wenn es sich um feine Profile handelt.
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Das Ausrichten der Gewindewalzen mit Hilfe eines Profilstückes wurde
deshalb vorgenommen,, weil die Profile der beiden einander gegenüberstehenden Gewindewalzen
in der Achsebene um den doppelten Steigungswinkel zueinander winklig stehen und
deshalb nicht ineinander gefahren
werden können. War ein Kontrollstück
nicht zur Hand, so war die richtige Einstellung der Walzen nur empirisch durch verschiedene
Walzversuche möglich.
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Das profilmäßige Ausrichten der Werkzeugwalzen ist bei der Herstellung
von Verzahnungen von gleicher Wichtigkeit. Ein Unterschied besteht in der Einstellung
der Walzen bei gerader und ungerader Zähnezahl am Werkstück. Der Walzensatz wird
bei gerader Zähnezahl am Werkstück so eingestellt, daß bei weitestgehender Annäherung
der Walzen die Zahnspitzen der einen Walze an der Berührungsstelle der anderen Walze
wieder genau dieZahnspitzen treffen. Bei ungeraderZähnezahl am Werkstück werden
die Zahnspitzen der einen Walze genau auf den Kern der Zahnlücken der anderen Walze
eingestellt. Bei einer fehlerhaften Einstellung der Verzahnungswalzen -wird die
Verzahnung am Werkstück überwalzt. Die richtige Einstellung der Walzen ist bisher
nur durch wiederholtes Probewalzen möglich gewesen.
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Schwierigkeiten beim Justieren von Werkzeugen bzw. Werkzeugen und
Werkstücken bestehen, ähnlich wie bei Gewindewalzmaschinen, bei Formschleifmaschinen:,
beispielsweise Gewindeschleifmaschinen, oder ähnlichen Werkzeugmaschinen.
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Durch die Erfindung wird es bezweckt, die Einstellung solcher mit
Profilen versehenen Werkzeugwalzen zu vereinfachen und die Genauigkeit der Einstellung
zu erhöhen, und zwar ohne daß ein Kontrollstück benutzt wird. Das Ineinanderpassen
der Profile zweier einander gegenüberstehender Werkzeugwalzen erfolgt nach der Erfindung
optisch, ohne daß die Werkzeugwalzen hierzu einander genähert werden, wobei unmittelbar
diejenigen Profile, die in der Achsebene liegen, die also beim Arbeitsgang auf das
Werkstück einwirken, aufeinander ausgerichtet werden, so daß entweder Zahn auf Zahn
oder Zahn auf Zahnlücke steht. Nach der Erfindung geschieht dies dadurch, daß die
in der Achsebene liegenden. Oberflächen der Profile der einander im Abstand gegenüberstehenden
Werkzeugwalzen quer zu den Achsen gerichtet betrachtet und die in gleicher Richtung
liegenden Bilder der Profile ganz oder teilweise zur Überdeckung gebrächt und aufeinander
ausgerichtet werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Bilder unterschiedlich, verschiedenfarbig
oder verschieden hell, sind. Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Profile zweier
Werkzeugwalzen auf optischem Wege durch Einfühlen der Profile genau aufeinander
ausgerichtet werden können.. Dadurch, daß die Bilder der Profile beider Walzen in
gleicher Richtung liegend und teilweise überlagert im Bildfeld der Einstellvorrichtung
erscheinen, ist es ohne Benutzung von Kontrollstücken und ohne Durchführung von
Nachkontrollen durch Anwalzen möglich, die Werkzeugwalzen profilmäßig und auch stirnseitig
auszurichten. Dies ist ganz besonders an Gewindew alzmaschinen ein erheblicher Zeitgewinn.
Außerdem wird die Genauigkeit der Einstellung vergrößert. Die farbige Unterscheidung
der Bilder ermöglicht eine leichtere Einstellung. An Stelle dessen kann man auch
die Helligkeitswerte der Bilder verändern, um sie unterschiedlich zu machen.
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Die Erfindung macht von dem an sich bekannten Gedanken Gebrauch, durch
optische Abbildungssysteme zwei Bilder optisch zur Deckung zu bringen. Man hat diesen
Gedanken bereits an optischen Werkstattmeß- und -prüfgeräten verwendet, um einen
Prüfgegenstand mit einer Sollform in einem gemeinsamen Bildfeld einander überlagernd
sichtbar zu machen. Der gleiche Gedanke hat auch bereits in einem Gerät zum Prüfen
von Zahnrädern Anwendung gefunden, bei dem ein Mikroskop von zwei Zahnflanken Bilder
entwirft, die einander im Bildfeld überlagern. Dieses Gerät dient aber zum Feststellen
einer fehlerfreien Verzahnung und zur Feststellung von Teilungsfehlern der Zahnflanken
an ein und demselben Werkstück. Das Problem der Erfindung wird durch diese vorbekannten
Geräte nicht berührt.
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Die ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildende optische Einstellvorrichtung,
welche aus Spiegelprismen und bilderzeugenden Linsen bestehende Abbildungssysteme
enthält, kennzeichnet sich dadurch, daß die Abbildungssysteme mittig zwischen den
auf Abstand einstellbaren Werkzeugwalzen angeordnet sind und die von beiden Seiten
aufgenommenen Bilder, vorzugsweise in Verbindung mit einer Sammellinse, in gleicher
Richtung liegend überlagern und daß ein diese Bilder vergrößerndes Okular in dem
senkrecht zur Achsebene gerichteten Strahlengang angeordnet ist. Die Bilder können
im Bildfeld seitenvertauscht liegen, sie können aber auch durch -zusätzliche Spiegelumkehrung
seitenrichtig im Bildfeld erscheinen.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß die optische Einstellvorrichtung
mit einer Führung in die an der Maschine befindliche Gegenführung für das Werkstückauflager
(Lineal) einschiebbar ist und mit ihrer optischen Achse in der durch die beiden
Achsen der Werkzeugwalzen gehenden Ebene liegt. Zweckmäßig sind die optischen
Ab-
bildungssysteme auf den jeweiligen Abstand der Werkzeuge einstellbar.
Der Gebrauch der Vorrichtung wird dadurch vereinfacht, daß die Einstellvorrichtung
mit Distanzstücken verbunden ist, die nach beiden Seiten der optischen Achse gleich
lange Abstandhalter in der Achsebene der Werkzeuge aufweisen, gegen deren Stirnflächen
die aufeinander einzustellenden Teile, insbesondere die Werkzeugwalzen von Gewindewalzmaschinen,
anliegen. Hierdurch entfällt die wiederholte Einstellung der optischen Abbildungssysteme
auf verschiedenen Abstand der Werkzeugwalzen. Die Werkzeugwalzen werden einfach
gegen die festen Distanzstücke gefahren, so daß die Abbildungssysteme immer scharfe
Bilder geben.
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Ein vorteilhaftes Abbildungssystem für die an Gewindewalzmaschinen
geeignete optische Einstellvorrichtung besteht darin, daß in dem Gehäuse der Einstellvorrichtung
zwei rechtwinklige Winkel-
Prismen mit ihren Katheten in einer Ebene
liegend und mit ihren Hypotenusen einen rechten Winkel bildend gehaltert sind und
daß oberhalb der Kathetenebene im Tubus eine Sammellinse und oberhalb derselben
ein Okular angeordnet sind. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, daß unter den Prismen zwischen deren Hypotenusen eine Lichtquelle in der
Achsebene der Werkzeugwalzen angeordnet ist. Es ist zweckmäßig, daß das Gehäuse
in der Achsebene der Walzen eine Öffnung zum Einführen und Haltern der Lichtquelle
aufweist. Die Lichtquellen können auch ringförmig um die Öffnungen des Gehäuses
angeordnet sein. Für die Durchführung der Einstellung ist eine möglichst gute Beleuchtung
erwünscht, da helle Bilder eine größere Einstellgenauigkeit geben. Zweckmäßig ist
der Lichtquelle ein Druckknopfschalter zugeordnet, um zu verhindern, daß die Beleuchtung
zu lange eingeschaltet bleibt. Der Druckknopfschalter wird nur im Augenblick der
Einstellung betätigt. Dadurch ist eine zu große Erwärmung des optischen Systems
ausgeschlossen.
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Zur Erzeugung verschiedenfarbiger Bilder kann vc:r einer Öffnung des
Gehäuses in Richtung des Strahlenganges ein, Farbfilter angeordnet sein. Ferner
kann es vorteilhaft sein, ein auf Achsenmitte der Werkzeugwalzen eingestelltes Fadenkreuz
im Bildfeld anzuordnen. Dieses Fadenkreuz dient für die stirnseitige Ausrichtung
der Werkzeugwalzen und ist vor allem zum Ausrichten von Verzahnungsprofilen notwendig.
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Selbstverständlich können beliebige Abbildungssysteme, die für den
Zweck der Einstellvorrichtung geeignet sind, verwendet werden. So ist es beispiels-,veise
möglich, daß die beiden Winkelprismen durch ein quadratisches (Amicisches) Prisma
ersetzt sind, dessen gegenüberliegende Ecken in der optischen Achse des Okulars
liegen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist an dem Beispiel einer Gewindewalzmaschine
dargestellt, und zwar zeigt F i` . i eine Gesamtansicht der Einstellvorrichtung
an einer Gewindewalzmaschine, Fig. 2 die optischen Abbildungssysteme in perspektivischer
Darstellung, Fig. 3 eine Aufsicht auf Fig. 2, Fig. q. Gewindewalzen und das beim
Einstellvorgang gesehene Bildfeld, Fig.5 den Einstellvorgang bei Verzahnungswerkzeugen
mit ungerader Zähnezahl am Werkstück, Fig. 6 den gleichen Einstellvorgang mit gerader
Zähnezahl am Werkstück, Fig.7 eine vergrößerte Darstellung des Bildfeldes nach Fig.
6, Fig.8 eine andere Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung und Fig. 9 ein
anderes Abbildungssystem.
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In der Fig. i sind Teile einer Gewindewalzmaschine dargestellt. Der
feststehende Spindelbock i und der Spindelschlitten 2 tragen die Arbeitsspindeln
3 und 4 mit den Werkzeugwalzen 5 und 6, die in dem gezeichneten Beispiel als Gewindewalzen
dargestellt sind. Auf der Bettfläche zwischen dem Spindelbock i und dem Spindelschlitten
2 befindet sich der Werkstückträger 7 mit der prismatischen Führung 8, die zur Aufnahme
des zwischen den Walzen angeordneten Werkstückauflagers (Lineal) dient, das sich
.normalerweise zwischen den Werkzeugwalzen befindet. An Stelle des Werkstückauflagers
ist die optische Einstellvorrichtung zwischen die Walzen gebracht. Sie besitzt den
Fuß 9 mit der Führung io, die in die Gegenführung 8 einschiebbar ist. Der Fuß 9
hat eine bestimmte Höhe, so daß die optische Achse des Abbildungssystems in der
durch die Achsen der beiden Walzen gehenden Achsebene i i liegt. In dem Gehäuse
12 sind zwei rechtwinklige Winkelprismen 13 und 14 gehaltert, so daß ihre Katheten
15 und 16 in einer Ebene liegen, die zur Achsebene ii parallel liegt. Die Hypotenusen
der Prismen stehen senkrecht aufeinander. Zwischen ihnen befindet sich in der Achsebene
i i die elektrische Birne 17, die durch die Öffnung 18 im Gehäuse in das Innere
einfuhrbar und gehaltert ist. Oberhalb der Birne befindet sich eine Abschirmung.
Zu diesem Zweck sind die oberhalb der Lichtquelle liegenden Teile der Hypotenusen
mit einem lichtundurchlässigen Belag i9 versehen. Normalerweise wird eine 6-Volt-Birne
verwendet, da diese Spannung meist an der Maschine vorhanden ist. Der Ein- und Ausschalter
2o für diese Lampe besitzt den federnden Druckknopf 21. Der Schalter ist auf der
Vorderseite des Fußes 9 angeordnet.
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Das Gehäuse 12 trägt den Tubus 22 mit der achromatischen Sammellinse
23 und dem achromatischen Okular 2q.. Die in der Achsebene i i liegenden Lichteinfallöffnungen
sind mit 25 und 26 bezeichnet. Auf der Öffnung 25 sitzt das Farbfilter 27. Mit dem
Gehäuse 12 sind die ebenfalls in Achsebene i i liegenden Distanzstücke 28 und 29
verbunden, die zu beiden Seiten der optischen ,Achse gleich lang sind, so daß für
die nach beiden Seiten gerichteten Strahlengänge genau gleiche optische Verhältnisse
vorliegen. Beim Einstellvorgang werden die Walzen 5 und 6 gegen die Stirnflächen
dieser Anschläge gefahren.
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In der Fig.2 ist der Strahlengang dargestellt. Die beiden sich teilweise
überlagernden Bilder sind mit 30 und 31 bezeichnet. Sie werden durch das
Okular 24 vergrößert. Die Prismen 13 und 14 sind, wie es aus der Fig. 3 ersichtlich
ist, gleich breit und stoßen mit ihren Ecken zusammen, so daß ihre Seitenflächen
in zwei zueinander parallelen Ebenen liegen.
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An Stelle der zwischen den Hypotenusen befindlichen elektrischen Birne
17 können auch die in Fig. 8 dargestellten ringförmigen Birnen 32 und 33 Verwendung
finden, die um die Öffnungen 25 und 26 des Gehäuses 12 herum angeordnet und durch
Blenden 34 und 35 abgedeckt sind. An Stelle der Winkelprismen 15 und 16 kann das
in Fig. 9 dargestellte quadratische (Amicische) Prisma 36 in Verbindung mit Spiegeln
37 und 38 verwendet werden, die in der Achsebene i i liegen.
In
dem Strahlengang befindet sich das Fadenkreuz 39, das zweckmäßig auf der hinter
der Öffnung 24 oder 25 liegenden Kathete eines Winkelprismas eingeritzt ist. Dieses
Fadenkreuz muß mit seiner horizontalen Linie genau in der Achsebene ii liegen. Diese
Einstellung wird durch Höheneinstellung für jedes Gerät einmal vorgenommen. Selbstverständlich
kann das Fadenkreuz sich auch an einer anderen Stelle der Optik befinden.
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Die Wirkungsweise des Einstellvorganges ist in den Fig. 4 bis 7 dargestellt.
Das Bildfeld, welches im Okular erscheint, ist mit 4o bezeichnet. Mit 41 sind die
Gewindegänge der rechten Gewindewalze 6 und mit 42 die Gewindegänge der linken Gewindewalze
5 bezeichnet. In dem dargestellten Bild liegen die Spitzen des Gewindes der einen
Gewindewalze dem Kern des Gewindes der anderen Gewindewalze genau gegenüber. Selbstverständlich
kann man die Einstellung auch so vornehmen, daß die Spitzen der einen Gewindewalze
den Spitzen der anderen Gewindewalze gegenüberliegen, wenn dies erforderlich ist.
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In den Fig. 5 und 6 sind Verzahnungswalzen 5' und 6' dargestellt,
deren Profile mit 5" und 6" bezeichnet sind. In dem Bildfeld 40 liegen gemäß Fig.
5 die Zahnspitzen genau im Kern der Zahnlücken. In Fig. 6 treffen die Zahnspitzen
der einen Walze genau auf die Zahnspitzen der anderen Walze, wie dies vergrößert
in der Fig. 7 dargestellt ist. Mit 43 sind die Zähne der rechten Walze 6' und mit
44 die Zähne der linken Walze 5' bezeichnet, die sich im mittleren Teil des
Bildfeldes überlagern.
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Die eine Seite des Bildfeldes, beispielsweise die gestrichelt dargestellte,
ist -durch das Farbfilter 27 gefärbt, während die andere Seite des Bildfeldes hell
ist.