DE2700713A1

DE2700713A1 - Verfahren zur beruehrungslosen messung von schleifkanten und schleifwinkeln von werkstoffen die mit schleifmaschinen bearbeitet werden

Info

Publication number: DE2700713A1
Application number: DE19772700713
Authority: DE
Inventors: Carl Ferdinand Baasel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1977-01-10
Publication date: 1978-07-13

Description

Antrag auf Erteilung eines Patentes für ein:
Verfahren zur berührungslosen Messung von Schleifkanten und Schleifwinkeln von Werkstoffen, die mit Schleifmaschinen bearbeitet werden.
Werden Werkstoffe mit Schleifmaschinen bearbeitet, so sind für die Maßhaltigkeit des Schliffes zwei Größen von Interesse.
1. Der Abstand von einer Referenzkante des Übergangs Schliff zu unbearbeitetem Werkstoff - die Schleifkante.
2. Der Winkel zwischen einer Schleiffläche und einer Bezugsfläche - der sogenannte Schleifwinkel.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Messung von Schleifkanten und Schleifwinkel auch bei bewegten Werkstoffen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Dieses Verfahren ermöglicht eine automatische Steuerung von Schleifmaschinen, insbesondere bei Massenproduktion, durch Kontrolle der laufenden Fertigung und automatischer Nachregelung der Schleifacheiben.
Bei den bisher bekannten Verfahren wurden die bearbeiteten Werkstoffe nach Beendigung des Schleifvorganges mit Lehren ausgemessen. Diese Methode ist aufwendig und erlaubt die Kontrolle erst am fertigen Teil.
Der Gegenstand dieser Erfindung ist die berührungslose Messung des Werkstoffes während oder unmittelbar nach dem Schleifvorgang und Erhalt eines Signals zum Nachregeln der Schleifscheiben. Es wird damit eine Automatisierung bei Schleifvorgängen für Massenproduktionen erreicht ohne Ausschußquote durch laufende Kontrolle jedes hergestellten Schliffes auf Maßhaltigkeit.
Die unbearbeitete Oberfläche des Werkstoffes und die geschliffene Oberfläche des Werkstoffes bilden an der Schleifkante einen Winkel. Ein paralleler Lichtstrahl genügender Intensität wird bei senkrechtem Auftreffen auf die unbearbeitete Oberfläche des Werkstoffes, insbesondere bei Glas oder Metall rückreflektiert. Wird dieser Teil der Oberfläche unter einem bestimmten Winkel geschliffen (beispielsweise die Schneides eines Messers) so wird der Lichtstrahl nicht mehr in sich rückreflektiert, sondern dem Winkel zwischen Schliff und unbearbeitoter Oberfläche entsprechend abgelenkt.
Die Richtun#sänderung des reflektierten Strahles beim Übergang bearbeiteter - unbearbeiteter Oberfläche kann als Maß für die Lage der Schleifkante benutzt werden.
Bei der Vorrichtung zur Messung von Schleifkante- und Winkel wird als Lichtquelle ein Laser 1 verwendet.
Der Laser hat die Vorteile genügender Intensität und Aussendung eines parallelen Lichtstrahles einer bestimmten Wellenlänge des Lichtes. Der Lichtstrahl wird mit einem Strahlteiler 2 in 2 parallele Lichtstrahlen aufgeteilt (Figur 1.) In jedem dieser Lichtstrahlen ist ein halbdurchlässiger Spiegel 3 angebracht. Diese 2 Lichtstrahlen werden so justiert, daß sie gemäß Figur 2 oberhalb und unterhalb der Schleifkante 4 auf das Werkstück 5 treffen.
Diese Justierung kann durch Spiegel 6 und geneigte planparallele Glasscheiben 7 erfolgen, gemäß Figur 3.
Der Abstand beider Lichtstrahlen oberhalb und unterhalb der Schleifkante 4 richtet sich nach den Toleranzen des gewünschten Abstandes der Schleifkante von einer Referenzkante 8. Beide Lichtstrahlen werden durch eine Mikroskopoptik 9 auf die Oberfläche des Werkstücken fokussiert. Dadurch wird der Strahldurchmesser verkleinert und höhere Messgenauigkeit erreicht. Das Werkstück muß an einer festen Referenz 8 anliegen, um ein genaues Messen des Abstandes Referenzkante - Schleifkante zu gewährleisten. Ein Teil der Lichtmenge des rückreflektierten Strahles wird von dem halbdurchlässigen Spiegel 3 in Richtung auf eine Fotodiode 11 abgelenkt.
Um Einflüsse des Umgebungslichtes auszuschalten, wird vor die Diode ein Interferenzfilter 12 gesetzt, das nur Licht von der Wellenlänge des Laserlichtes durchläßt.
Der Strahl, der auf die bearbeitete, geschliffene Oberfläche 13 auftrifft, wird entsprechend dem doppelten Winkel dieser bearbeiteten Oberfläche 10 zur unbearbeiteten Oberfläche 13 von der Einfallsrichtung abgelenkt.
Eine Fotodiode, die ebenfalls in Rückreflektionsrichtung, wie oben beschrieben, justiert ist, wird demnach in diesem Fall kein Lichtsignal erhalten. Je nachdem, ob beide, eine oder keine Fotodiode 11 ein Signal abgibt, kann eine Unterscheidung nach folgendem Verfahren getroffen werden (Figur 4).
Signal Signal Ergebnisse unten * oben * a. ja nein Schliff in Ordnung b. ja ja Schliffkante zu weit oben* c. nein nein Schliffkante zu weit unten* *entsprechendder Figur 4 Im Falle b. und c. kann dieses Signal der Fotodioden in bekannter Weise elektronisch ausgewertet werden und eine Nachführung der Schleifscheiben mittels Stellmotoren vorgenommen werden.
Der Laserstrahl kann mit einer Mikroskopoptik 9 auf einen Strahldurchmesser der Größenordnung von Am fokussiert werden. Bei den durchgeführten Versuchen konnte die Lage der Schleifkante einer Rasierklinge mit einer Genauigkeit von + 5 Sm gemessen werden.
Die Messung des Schleifwinkels kann in ähnlicher Weise erfolgen (Figur 5). Der Aufbau ist hier einfacher. Der Laserstrahl wird von der geschliffenen Oberfläche 13 in bestimmtem Winkel entsprechend der Oberflächenneigung reflektiert. Am Ort des Sollwinkels des reflektierten Strahles ist eine Reihe von 3 Fotodioden 11 mit Blenden 14 und ein Interferenzfilter 12 angeordnet. Die mittlere Diode gibt ein Signal, falls der Winkel der reflektierenden Oberfläche dem geforderten Maß entspricht.
Ist der Winkel größer oder kleiner als der Sollwinkel, erscheint ein Signal von oberer oder unterer Diode, das in entsprechender Weise elektronisch ausgewertet, eine Nachstellung der Schleifscheiben durch Stellmotore ermöglicht.
Die Genauigkeit der Anordnung kann durch entsprechenden Abstand der Fotodiode eingestellt werden, oder durch Urlängerung des Lichtweges von der Oberfläche zur Fotodiode erhöht werden.
Es wurde eingangs schon erwähnt, daß die Vorteile der Erfindung darin liegen, auf optischem Wege berührungslos kontinuierlich zu messen. Die Messung kann auch während einer Bewegung des Werkstückes erfolgen, wenn das Werkstück dabei an der Referenzkante entlang geführt wird. Beispielsweise kann bei Schleifen von Metallbändern die unter der Schleifscheibe durchgezogen werden, die Messung von Schleifkante und Schleifwinkel direkt am laufenden Band vorgenommen werden. Bei Schleifscheiben, die über ein festgehaltenes Werkstück bewegt werden, kann im Takt der Schleifscheiben das Werkstück gemessen und der Schleifvorgang bei Erreichen der vorgegebenen Maße gestoppt werden. Da die Messung mit parallelem Laserlicht erfolgt, kann die Meßanordnung entfernt vom Meßobjekt angebracht werden, was bei beengten Raumverhältnissen von Vorteil ist.
Durch kontinuierliche Messung und Auswertung der Messergebnisse mit der beschriebenen Anordnung kann eine Automatisierung der Schleifmaschinen bei industrieller Massenproduktion erreicht werden.

Claims

Patentanspr#che Verfahren zur berührungslosen Messung von Schleifkante und Schleifwinkel von Werkstoffen, die mit Schleifmaschinen bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die bearbeiteten Werkstoffe auf optischem Wege durch Wahrnehmung des von der Oberfläche des Werkstoffes reflektierten Lichtes vermessen werden, welches je nach Neigung der geschliffenen oder ungeschliffenen Oberfläche nach verschiedenen Richtungen reflektiert wird, daß die Messung kontinuierlich während des Schleifvorganges erfolgen kann, daß die Messung an bewegtem Werkstoff vorgenommen werden kann, daß das vom Werkstoff reflektierte Licht von einem optischen Detektor wahrgenommen wird, in ein elektrisches Signal verwandelt wird, das elektrische Signal als Größe des Meßwertes mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird und der Vergleichswert einer Auswerteinrichtung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung Laserlicht verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem optischen Detektor ein Interferenzfilter angebracht wird, der nur Wellenlängen des verwendeten Laserlichtes durchläßt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Lichtstrahles zur Erhöhung der Meßgenauigkeit durch eine Optik auf die Meßstelle fokussiert wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren Stellen des Werkstoffes gemessen wird, als Lichtquelle aber nur ein Laser verwendet wird und der Lichtstrahl durch Strahlteiler aufgeteilt wird.