CH681710A5 - Profile grinding machine control using visual monitoring - has image of actual contour, provided by television camera, compared with required contour obtained from digital memory - Google Patents

Abstract

The profile grinding machine has a grinding disc (4) displaced relative to a workpiece (7) to obtain the required workpiece contour, with the point of contact between the edge of the grinding disc (4) and the workpiece examined via a television camera (21) for providing an enlarged image on a monitor screen (24). An image of the required workpiece contour held in a digital memory is superimposed on the camera image, for verification of the actual contour. The image of the required contour is updated in dependence on the detected relative movement between the workpiece (7) and the grinding disc (4) and displayed on the screen with the same enlargement as the camera image. ADVANTAGE - Allows direct visual monitoring of obtained profile.

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Profilschleifmaschine mit einem Werkstückträger und einer mit einer Schleifscheibe bestückten Schleifeinrichtung, die in mindestens zwei Achsen relativ zueinander bewegbar sind, wobei mittels einer Beleuchtungsvorrichtung und einer Abbildungsoptik eine Konturabbildung der Schleifscheibe und des Werkstücks auf einem Bildschirm während des Bearbeitungsvorgangs erfolgt. The invention relates to a method for controlling a profile grinding machine with a workpiece carrier and a grinding device equipped with a grinding wheel, which can be moved relative to one another in at least two axes he follows.

Bekannte Profilschleifmaschinen werden als optische Projektions-Formenschleifmaschinen ausgeführt (EP 7 4518 A3). Die Konturabbildung der Schleifscheibe und des Werkstücks erfolgt hierbei auf rein optischem Wege durch eine Projektionseinrichtung. Auf dem Bildschirm wird ein durchsichtiges oder durchscheinendes Blatt als Sollformträger aufgelegt, in das die Sollkonturlinie in einem dem optischen Vergrösserungsmassstab entsprechenden Massstab eingezeichnet ist. Known profile grinding machines are designed as optical projection form grinding machines (EP 7 4518 A3). The contouring of the grinding wheel and the workpiece takes place here purely optically by means of a projection device. A transparent or translucent sheet is placed on the screen as a nominal shape carrier, in which the nominal contour line is drawn on a scale corresponding to the optical magnification scale.

Bei der Steuerung der bekannten Profilschleifmaschine von Hand wird die auf dem Bildschirm erscheinende Konturabbildung der Schleifscheibe entlang der Sollkonturlinie bewegt. Die Konturabbildung des Werkstücks ermöglicht eine genaue Kontrolle durch optischen Vergleich mit der auf dem Bildschirm aufliegenden Sollkonturlinie. When the known profile grinding machine is controlled by hand, the contour image of the grinding wheel that appears on the screen is moved along the target contour line. The contour mapping of the workpiece enables precise control by visual comparison with the target contour line on the screen.

Bei einer numerischen Steuerung der Profilschleifmaschine dient der Vergleich der Konturabbildung des bearbeiteten Werkstücks mit der Sollkonturlinie nur der Sichtkontrolle des Bearbeitungsvorgangs. In the case of numerical control of the profile grinding machine, the comparison of the contour mapping of the machined workpiece with the target contour line only serves to visually check the machining process.

Daneben ist es auch bekannt, Fernsehkameras und Fernsehmonitore zur Sichtkontrolle des Bearbeitungsvorgangs bei Werkzeugmaschinen einzusetzen. Dabei dient diese Einrichtung aber nur der Überwachung des Bearbeitungsvorgangs und nicht zur Steuerung und/oder Masskontrolle des Werkstücks. Ein Vergleich mit einer Sollkonturlinie wird nicht durchgeführt. In addition, it is also known to use television cameras and television monitors for visual inspection of the machining process in machine tools. However, this device only serves to monitor the machining process and not to control and / or measure the workpiece. A comparison with a target contour line is not carried out.

Die Anforderungen, insbesondere die Genauigkeitsanforderungen an die Herstellung und Positionierung des Trägers der Sollkonturlinie sind sehr hoch. Der optische Projektionsvorgang schränkt die Möglichkeiten einer für die Bedienungsperson optimalen Anordnung des Bildschirms ein. Änderungen des Abbildungsmassstabs sind zwar durch eine Änderung der optischen Vergrösserung möglich, machen es jedoch erforderlich, die Sollkonturlinie ebenfalls im geänderten Massstab zu zeichnen. The requirements, in particular the accuracy requirements for the manufacture and positioning of the carrier of the target contour line are very high. The optical projection process limits the possibilities of an optimal arrangement of the screen for the operator. Changes in the imaging scale are possible by changing the optical magnification, but make it necessary to also draw the target contour line on the changed scale.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so auszuführen, dass die Erstellung, Änderung und Übertragung der Sollkonturlinie auf den Bildschirm vereinfacht werden. The object of the invention is therefore to carry out a method of the type mentioned at the outset in such a way that the creation, modification and transfer of the target contour line to the screen are simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Konturen der Schleifscheibe und des Werkstücks über die Abbildungsoptik von mindestens einer Fernsehkamera erfasst und elektronisch auf dem Bildschirm eines Fernsehmonitors vergrössert abgebildet werden, dass der Konturabbildung des Werkstücks auf dem Bildschirm ein im gleichen Massstab vergrösserter Ausschnitt einer digital gespeicherten oder erzeugten Sollkonturlinie des Werkstücks positionsrichtig elektronisch überlagert wird, und dass die Sollkonturlinie entsprechend der Relativbewegung des Werkstücks gegenüber der Schleifscheibe in gleicher Vergrösserung elektronisch auf dem Bildschirm verschoben wird. This object is achieved according to the invention in that the contours of the grinding wheel and the workpiece are captured by the imaging optics of at least one television camera and are electronically enlarged on the screen of a television monitor, and that the contour image of the workpiece on the screen is enlarged by a digitally enlarged section of the same scale stored or generated target contour line of the workpiece is electronically superimposed in the correct position, and that the target contour line is electronically shifted on the screen in the same magnification in accordance with the relative movement of the workpiece relative to the grinding wheel.

Die Erfindung betrifft ausserdem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung einer Profilschleifmaschine. The invention also relates to a device for carrying out the method for controlling a profile grinding machine.

Die digitale Speicherung oder Erzeugung und Abbildung der Sollkonturlinie auf dem Bildschirm macht die Anfertigung einer Sollformzeichnung überflüssig. Vorteilhaft ist, dass die Sollkonturlinie auf elektronischem Wege auf dem Bildschirm verschoben wird, so dass die Schleifscheibe feststehend und zentral auf dem Bildschirm wiedergegeben werden kann, während sich wegen der Relativbewegung zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück die Werkstückkontur entlang der Schleifscheibenkontur bewegt; dabei folgt die Sollkonturlinie der Werkzeugkontur. Da auf diese Weise die Bearbeitungsstelle ständig zentral auf dem Bildschirm abgebildet wird, kann ein sehr hoher Vergrösserungs-masstab gewählt werden, da keine Gefahr besteht, dass die Konturabbildung der Schleifscheibe aus dem Bild herausläuft. The digital storage or generation and display of the target contour line on the screen makes the preparation of a target shape drawing superfluous. It is advantageous that the target contour line is shifted electronically on the screen, so that the grinding wheel can be displayed fixedly and centrally on the screen, while the workpiece contour moves along the grinding wheel contour due to the relative movement between the grinding wheel and the workpiece; the target contour line follows the tool contour. Since the machining point is always displayed centrally on the screen in this way, a very high magnification scale can be selected, since there is no risk that the contour image of the grinding wheel runs out of the image.

Im Vergleich zu einer optischen Projektionseinrichtung sind die Anforderungen an die Beleuchtungsvorrichtung und an die Abbildungsoptik bei der erfindungsgemässen Verwendung einer Fernsehkamera und eines Fernsehmonitors wesentlich verringert. Die jeweils geforderte Gesamtvergrös-serung vom Werkstück bis zum Monitorbild wird in eine optische Abbildungsstufe und eine elektronische Abbildungsstufe aufgeteilt. Der Abbildungsmassstab der optischen Abbildung des Werkstücks kann in einem hierfür günstigen Bereich gewählt werden, beispielsweise zwischen zweifacher Verkleinerung, um ein verhältnismässig grosses Sehfeld zu erreichen, und zweifacher Vergrösserung, um eine hohe Auflösung zu erreichen. Wegen der endlichen Dicke der Werkstücke und der hohen Genauigkeitsforderung an den Abbildungsmassstab ist zumindest eine telezentrische Beleuchtung, im allgemeinen aber ein telezentrisches Beleuchtungsund Beobachtungssystem zweckmässig. Der elektronische Abbildungsmassstab resultiert zunächst aus dem Verhältnis der Diagonalen des Empfänger-arrays der Kamera und des Monitors, er kann daher in einem gewissen Bereich um etwa 30:1 gewählt werden. Da die hierfür verwendeten Fernsehkameras eine hohe Lichtverstärkung auf elektronischem Wege ermöglichen, kann für die Beleuchtungsvorrichtung eine verhältnismässig schwache Lichtquelle gewählt werden, deren Wärmeentwicklung daher auch gering ist. Auf ein Beleuchtungssystem kann ggf. auch verzichtet werden, wenn das Beobachtungssystem auch ohne dieses arbeiten kann. In comparison to an optical projection device, the requirements for the lighting device and for the imaging optics are significantly reduced when using a television camera and a television monitor according to the invention. The required overall magnification from the workpiece to the monitor image is divided into an optical imaging level and an electronic imaging level. The imaging scale of the optical image of the workpiece can be selected in a range that is favorable for this purpose, for example between two-fold reduction in order to achieve a relatively large field of view and two-fold enlargement in order to achieve a high resolution. Because of the finite thickness of the workpieces and the high level of accuracy required of the imaging scale, at least telecentric lighting, but generally a telecentric lighting and observation system, is appropriate. The electronic imaging scale initially results from the ratio of the diagonals of the receiver array of the camera and the monitor, so it can be selected in a certain range around 30: 1. Since the television cameras used for this purpose enable high light amplification electronically, a relatively weak light source can be selected for the lighting device, the heat development of which is therefore also low. A lighting system may also be dispensed with if the observation system can also work without it.

Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass auf dem Bildschirm des Fernsehmonitors ausser dem vergrösserten Ausschnitt der Sollkonturlinie die vollständige Sollkonturlinie feststehend abgebildet wird. Zweckmässigerweise wird auf dieser feststehend abgebildeten Sollkonturlinie fortlaufend der je5 According to a preferred embodiment of the concept of the invention, it is provided that, in addition to the enlarged section of the target contour line, the complete target contour line is displayed in a fixed manner on the screen of the television monitor. Expediently, the je5

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weils vergrösserte abgebildete Ausschnitt markiert. Damit wird erreicht, dass die Bedienungsperson auch bei sehr starker Ausschnittsvergrösse-rung einen guten Überblick über die gesamte zu bearbeitende Werkstückkontur erhält, und zwar während des gesamten Bearbeitungsvorgangs. Da die feststehend auf dem Bildschirm wiedergegebene Konturlinie nicht von dem Werkstück gewonnen wird, sondern von der digital erzeugten bzw. gespeicherten Sollkonturlinie, ist es nicht erforderlich, dass die Fernsehkamera zu diesem Zweck die gesamte Werkstückkontur erfasst. Es genügt vielmehr, nur die Bearbeitungsstelle selbst auszuleuchten und mit der Fernsehkamera zu erfassen. marked enlarged cutout. This ensures that the operator gets a good overview of the entire workpiece contour to be machined, even during a very large enlargement of the workpiece, during the entire machining process. Since the contour line which is fixed on the screen is not obtained from the workpiece, but from the digitally generated or stored target contour line, it is not necessary for the television camera to record the entire workpiece contour for this purpose. Rather, it is sufficient to illuminate only the processing point itself and capture it with the television camera.

Bei der Projektions-Formenschleifmaschine ist zunächst eine Sollformzeichnung zu erstellen. Das Programm für elektronische Zeichenmaschinen kann so erstellt werden, dass es dann getrennt für die Eingabe in die NC-Steuerung Verwendung finden kann. Es fallen also zwei getrennte Aufgabenstellungen zur Arbeitsvorbereitung bzw. den Betrieb der Maschine an. Dies ist ein wesentlicher Unterschied gegenüber der konventionellen Projekti-ons-Formenschleifmaschine. Für diese muss erst die Zeichnung erstellt werden. Daneben erfolgt die Eingabe des Programms in die CNC-Projektions-Formenschleifmaschine. Ein grosser Vorteil besteht darin, dass sich mit der Eingabe des Programms für die CNC-Steuerung simultan auch die Sollformlinie, dazu noch in verschiedenen Vergrös-serungen, für zwei Abbildungen auf einem elektronischen Bildschirm ergibt. With the projection form grinding machine, a target shape drawing must first be created. The program for electronic drawing machines can be created so that it can then be used separately for input into the NC control. So there are two separate tasks for work preparation or the operation of the machine. This is a major difference compared to the conventional projection form grinding machine. For this, the drawing must first be created. In addition, the program is entered into the CNC projection form grinding machine. A major advantage is that when you enter the program for the CNC control, the target shape line, and in addition in different magnifications, results simultaneously for two images on an electronic screen.

Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass eine Vereinfachung der Registrierung der Arbeitsunterlagen dadurch gegeben ist, dass die Daten zur Erstellung der Sollformzeichnung mittels elektronischer Archivierungsmittel gespeichert werden können, gegenüber der Aufbewahrung der grossen Sollformzeichnungen. A further advantage is seen in the fact that the registration of the working documents is simplified by the fact that the data for creating the target shape drawing can be stored by means of electronic archiving means compared to the storage of the large target shape drawings.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer abhängiger Ansprüche. Further advantageous embodiments of the inventive concept are the subject of further dependent claims.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt: Exemplary embodiments of the invention are illustrated below, which are shown in the drawing. It shows:

Fig. 1 Teile einer Profilschleifmaschine, teilweise räumlich und teilweise als Blockschaltbild dargestellt, und Fig. 1 shows parts of a profile grinding machine, partly spatially and partly as a block diagram, and

Fig. 2 in einer Darstellung entsprechend der Fig. 1 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Profilschleifmaschine. Fig. 2 in a representation corresponding to FIG. 1, a modified embodiment of a profile grinding machine.

In Fig. 1 ist an einem Maschinengestell 1 einer Profilschleifmaschine eine Schleifeinrichtung 2 maschinenfest angeordnet. Ein Schleifschlitten 3, der eine Lagerung für eine Schleifscheibe 4 trägt, wird zu oszillierenden senkrechten Hubbewegungen angetrieben, die durch einen Pfeil 5 angedeutet sind. In Fig. 1, a grinding device 2 is fixed to a machine frame 1 of a profile grinding machine. A grinding carriage 3, which carries a bearing for a grinding wheel 4, is driven to oscillate vertical stroke movements, which are indicated by an arrow 5.

Ein Werkstückträger 6, auf dem ein zu bearbeitendes Werkstück 7 aufgespannt ist, ist als Kreuzschlitten ausgeführt, der durch einen x-Antrieb 8 und einen y-Antrieb 9 in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Achsen x und y angetrieben werden kann, um das Werkstück 7 entlang der oszillierenden Schleifscheibe 4 zu bewegen, wobei die Schleifscheibe 4 an dem Werkstück 7 eine Profilkontur schleift. A workpiece carrier 6, on which a workpiece 7 to be machined is clamped, is designed as a cross slide, which can be driven around the workpiece 7 by an x drive 8 and a y drive 9 in two mutually perpendicular axes x and y to move the oscillating grinding wheel 4, the grinding wheel 4 grinding a profile contour on the workpiece 7.

Mit der maschinenfesten Schleifeinrichtung ist eine Beleuchtungsvorrichtung 10 fest verkoppelt, die im wesentlichen aus einer Lichtquelle 11, einer Beleuchtungsblende 12 und einem Kondensor 13 besteht. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 ist telezen-trisch. Eine vorzugsweise ebenfalls telezentrisch ausgeführte Abbildungsoptik 14 ist ebenfalls maschinenfest angeordnet und weist eine erste Linsengruppe 15, einen Umlenkspiege! 16, eine zweite Linsengruppe 17 und einen weiteren Umlenkspiegel 18 auf. Die gemeinsame optische Achse 19 der Beleuchtungsvorrichtung 10 und der Abbildungsoptik 14 verläuft mindestens angenähert durch die Bearbeitungsstelle 20, d.h. die Eingriffsstelle der Schleifscheibe 4 am Werkstück 7. An illumination device 10, which essentially consists of a light source 11, an illumination diaphragm 12 and a condenser 13, is firmly coupled to the machine-fixed grinding device. The lighting device 10 is telecentric. Imaging optics 14, which is preferably also telecentric, is likewise arranged in a machine-fixed manner and has a first lens group 15, a deflecting mirror! 16, a second lens group 17 and a further deflection mirror 18. The common optical axis 19 of the illumination device 10 and the imaging optics 14 runs at least approximately through the processing point 20, i.e. the point of engagement of the grinding wheel 4 on the workpiece 7.

Die Abbildungsoptik 14 erzeugt mit einem Abbildungsmassstab von beispielsweise 1:1 eine Konturabbildung der Schleifscheibe 4 und des Werkstücks 7 auf dem CCD-Array einer maschinenfest angeordneten Fernsehkamera 21, deren Ausgangssignale über eine Leitung 22 einer elektronischen Abbildungseinheit 23 zugeführt werden. Dort wird das Videosignal der Kamera digitalisiert und auf einem elektronischen Bildschirm 24 mit einer elektronischen Vergrösserung von beispielsweise 30:1 eine Konturabbildung 7' des Werkstücks 7 und eine Konturabbildung 4' der Schleifscheibe 4 erzeugt, wobei sich das Bild 20' der Bearbeitungsstelle 20 angenähert zentral auf dem Bildschirm 24 befindet. Stattdessen können beispielsweise auch Vergrös-serungen von 10:1,20:1,50:1 oder 100:1 gewählt werden, die in der Technik der optischen Projektions-Formen-Schleifmaschinen gebräuchliche Vergrös-serungsstufen sind. With an imaging scale of, for example, 1: 1, the imaging optics 14 produce a contour image of the grinding wheel 4 and the workpiece 7 on the CCD array of a machine-mounted television camera 21, the output signals of which are fed via a line 22 to an electronic imaging unit 23. There, the video signal from the camera is digitized and a contour image 7 'of the workpiece 7 and a contour image 4' of the grinding wheel 4 are generated on an electronic screen 24 with an electronic magnification of, for example, 30: 1, the image 20 'of the processing point 20 being approximately central located on the screen 24. Instead, for example, magnifications of 10: 1.20: 1.50: 1 or 100: 1 can also be selected, which are the magnification levels customary in the technology of optical projection-shape grinding machines.

In der gleichen Abbildungseinheit 23 kann in einer höheren Ausrüstungsstufe eine elektronische Bildverarbeitung vorgenommen werden, welche durch Grauwertinterpolation den Ort der Werkstückkante innerhalb des Rasters des Empfängerarrays feststellt und diese Kanteninformation auf dem Bildschirm 24 darstellt. In the same imaging unit 23, electronic image processing can be carried out in a higher equipment level, which determines the location of the workpiece edge within the grid of the receiver array by means of gray value interpolation and displays this edge information on the screen 24.

Eine Sollkonturlinie 25 wird durch eine nur schematisch angedeutete Eingabevorrichtung 26 der Abbildungseinheit 23 digital eingegeben und dort gespeichert bzw. aus vorgegebenen Daten rechnerisch digital erzeugt. Die Abbildungseinheit 23 erzeugt auf dem Bildschirm 24 einen Abschnitt 25a dieser Sollkonturlinie 25 im gleichen Massstab wie die Abbildung der Werkstückkontur erfolgt. Ausserdem wird dieser Abschnitt 25a der Sollkonturlinie 25 positionsrichtig zur Konturabbildung des Werkstücks 7 ausgerichtet. A target contour line 25 is entered digitally by an input device 26 of the imaging unit 23, which is only indicated schematically, and is stored there or generated digitally from predetermined data. The imaging unit 23 generates a section 25a of this target contour line 25 on the screen 24 on the same scale as the imaging of the workpiece contour. In addition, this section 25a of the target contour line 25 is aligned in the correct position for contour mapping of the workpiece 7.

Von den Antrieben 8 und 9 oder (nicht dargestellten) Wegmesssystemen abgegriffene Weginformationen über die x- und y-Verschiebung des Werkstücks 7 werden über eine Verarbeitungseinheit 27 an die Abbildungseinheit 23 geliefert und bewirken, dass die Sollkonturlinie 25a entsprechend der Relativbewegung des Werkstücks 7 gegenüber der Schleifscheibe 4 in gleicher Vergrösserung elektronisch auf dem Bildschirm 24 verschoben wird. Mit anderen Worten, die der Konturabbildung T Path information about the x- and y-displacement of the workpiece 7, which are picked up by the drives 8 and 9 or (not shown) displacement measuring systems, are supplied to the imaging unit 23 via a processing unit 27 and cause the target contour line 25a to correspond to the relative movement of the workpiece 7 with respect to the Grinding wheel 4 is moved electronically on the screen 24 in the same magnification. In other words, that of the contour map T

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des Werkstücks positionsrichtig überlagerte Sollkonturlinie 25 verschiebt sich auf dem Bildschirm of the workpiece, the target contour line 25 superimposed in the correct position moves on the screen

24 zusammen mit der Konturabbildung 7' des Werkstücks 7 entlang der Konturabbildung 4' der Schleifscheibe 4. 24 together with the contour image 7 'of the workpiece 7 along the contour image 4' of the grinding wheel 4.

Damit die abgebildete Werkstückkontur 7' und der überlagert dargestellte Abschnitt 25a der Sollkonturlinie deutlich zu unterscheiden sind, kann dieser Abschnitt auch als der dunkle Zwischenraum einer hellen Doppellinie realisiert werden. Der Abstand der beiden Einzellinien wird wählbar vorgesehen. Bei Verwendung eines Farbmonitors sind Farbunterscheidungen möglich. So that the depicted workpiece contour 7 'and the section 25a of the target contour line shown superimposed can be clearly distinguished, this section can also be realized as the dark space between a light double line. The distance between the two individual lines can be selected. Color differences are possible when using a color monitor.

Auf einem beispielsweise am unteren Rand des Bildschirms 24 liegenden Bildschirmteil 24a wird aus den in der Abbildungseinheit 23 erzeugten bzw. gespeicherten Daten in einem wesentlich kleineren Vergrösserungsmassstab die vollständige Sollkonturlinie 25 oder ein grösserer Abschnitt derselben feststehend wiedergegeben. Mit zwei senkrechten Linien 28 wird der Abschnitt 25a der Sollkonturlinie On a screen part 24a, for example at the lower edge of the screen 24, the complete target contour line 25 or a larger section thereof is reproduced in a fixed manner on a substantially smaller magnification scale from the data generated or stored in the imaging unit 23. With two vertical lines 28, the section 25a of the target contour line

25 markiert, der im oberen Teil des Bildschirms 24 wiedergegeben wird. Die Bearbeitungsperson hat somit auf dem Bildschirm 24 zum einen einen Überblick über die gesamte Sollkonturlinie und sieht zum anderen in der jeweils gewünschten, wesentlich stärkeren Vergrösserung den Bearbeitungsbereich. 25 marked, which is displayed in the upper part of the screen 24. On the one hand, the processing person has an overview of the entire target contour line on the screen 24 and, on the other hand, sees the processing area in the desired, much larger magnification.

Der Bildschirm 24 kann in der jeweils gewünschten, für die Bedienungsperson günstigsten Stellung angeordnet werden. The screen 24 can be arranged in the desired position that is most convenient for the operator.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, bei dem für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet werden, unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, dass der Werkstückträger 6' maschinenfest angeordnet ist. Die Schleifeinrichtung 2', die die hier ebenfalls zu Hubbewegungen in Richtung des Pfeiles 5 oszillierend antreibbare Schleifscheibe 4 trägt, ist hierbei auf einem Kreuzschlitten 29 angeordnet, dessen x-Antrieb 30 und y-Antrieb 31 eine Verschiebung der Schleifscheibe in Richtung der x-Achse und der y-Achse ermöglicht. The embodiment according to FIG. 2, in which the same reference numerals as in FIG. 1 are used for the same parts, differs from the embodiment according to FIG. 1 essentially in that the workpiece carrier 6 'is arranged in a machine-fixed manner. The grinding device 2 ', which carries the grinding wheel 4, which can also be driven in an oscillating manner in the direction of arrow 5, is arranged on a cross slide 29, the x drive 30 and y drive 31 of which move the grinding wheel in the direction of the x axis and the y-axis.

Die Beleuchtungsvorrichtung 10, die Abbildungsoptik 14 und die Fernsehkamera 21 sind hierbei fest mit der verfahrbaren Schleifeinrichtung 2' verbunden; ihre optische Achse 19, die durch die Bearbeitungsstelle 20 verläuft, bewegt sich beim Bearbeitungsvorgang zusammen mit der Schleifscheibe 14 entlang dem feststehenden Werkstück 7. Die optische und elektronische Abbildung auf dem Bildschirm 24 kann in gleicher Weise erfolgen, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde. Die Signale für die Verschiebung der Sollkonturlinie 25 werden hierbei von der Verschiebebewegung der Schleifeinheit 2' abgeleitet. The lighting device 10, the imaging optics 14 and the television camera 21 are in this case firmly connected to the movable grinding device 2 '; its optical axis 19, which runs through the processing point 20, moves during the machining process together with the grinding wheel 14 along the stationary workpiece 7. The optical and electronic imaging on the screen 24 can take place in the same way as in connection with FIG. 1 has been described. The signals for the displacement of the target contour line 25 are derived from the displacement movement of the grinding unit 2 '.

Anstelle der in Fig. 2 schematisch gezeigten Anordnung kann auch vorgesehen werden, die Beleuchtungsvorrichtung 10 unterhalb der Bearbeitungsstelle 20 und die Abbildungsoptik 14 sowie die Fernsehkamera 21 oberhalb der Bearbeitungsstelle 20 anzuordnen. Instead of the arrangement shown schematically in FIG. 2, provision can also be made to arrange the lighting device 10 below the processing point 20 and the imaging optics 14 and the television camera 21 above the processing point 20.

Wenn die Profilschleifmaschine mit Handsteuerung betrieben wird, verschiebt die Bedienungsperson den Werkstückträger 6 (Ausführung nach Fig. If the profile grinding machine is operated with manual control, the operator moves the workpiece carrier 6 (version according to FIG.

1) oder die Schleifeinrichtung 2' (Ausführung nach Fig. 2) in der Weise, dass die Sollkonturlinie 25 auf dem Bildschirm 24 in der Bearbeitungsstelle 20' entlang der dort feststehenden Konturabbildung 4' der Schleifscheibe 4 bewegt wird. 1) or the grinding device 2 '(embodiment according to FIG. 2) in such a way that the desired contour line 25 is moved on the screen 24 in the processing point 20' along the contour image 4 'of the grinding wheel 4 which is fixed there.

Bei einer Profilschleifmaschine mit einer numerischen Mehrachsensteuerung für die Relativbewegung zwischen dem Werkstückträger 6 bzw. 6' einerseits und der Schleifeinrichtung 2 bzw. 2' andererseits (NC-Steuerung oder CNC-Steuerung) dient die Abbildung auf dem Bildschirm 24 nur zu einer Sichtkontrolle des Bearbeitungsvorgangs und zu einem optischen Vergleich der Sollkonturlinie 25 mit der Kontur des bearbeiteten Werkstücks. Hierbei kann die Sollkonturlinie 25 in der numerischen Mehrachsensteuerung der Profilschleifmaschine auf rechnerischem Wege aus den Steuerungsdaten der Mehrachsensteuerung erzeugt bzw. auch dort gespeichert werden, so dass für die Abbildung auf dem Bildschirm 24 nur ein Grafikbauteil in der elektronischen Schaltung bzw. im Rechnerprogramm erforderlich ist. Diesem Grafikbauteil werden die Vorschubdaten über die Relativbewegung zwischen dem Werkstück 7 und der Schleifscheibe 4 in der schon beschriebenen Weise zugeführt, um die deckungsgleiche Verschiebung der Sollkonturlinie 25 und der Konturabbildung 7' des Werkstücks auf dem Bildschirm 24 zu bewirken. In the case of a profile grinding machine with a numerical multi-axis control for the relative movement between the workpiece carrier 6 or 6 'on the one hand and the grinding device 2 or 2' on the other hand (NC control or CNC control), the image on the screen 24 only serves to visually check the machining process and for an optical comparison of the target contour line 25 with the contour of the machined workpiece. Here, the target contour line 25 in the numerical multi-axis control of the profile grinding machine can be computationally generated from the control data of the multi-axis control or stored there, so that only one graphic component in the electronic circuit or in the computer program is required for the display on the screen 24. The feed data about the relative movement between the workpiece 7 and the grinding wheel 4 are fed to this graphic component in the manner already described in order to effect the congruent displacement of the target contour line 25 and the contour mapping 7 ′ of the workpiece on the screen 24.

Bei den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen wurde jeweils nur eine einzige Fernsehkamera 21 verwendet. Stattdessen ist es auch möglich, beispielsweise unter Verwendung eines Strahlenteilers (halbdurchlässiger Spiegel od.dgl.) im Strahlengang der Abbildungsoptik 14 zwei Fernsehkameras anzuordnen, auf deren Array dass Bild der Bearbeitungsstelle mit unterschiedlicher optischer Vergrösserung abgebildet wird. Die von beiden Fernsehkameras verarbeiteten Bilder können - wiederum mit unterschiedlicher optischer Vergrösserung -entweder auf zwei getrennten Bildschirmen simultan auf ein und demselben Bildschirm zeitlich nacheinander durch Umschalten oder «Bild-in-Bild»-si-multan dargestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, mit der einen Fernsehkamera die gesamte Kontur des Werkstücks 7 (oder zumindest einen grösseren Abschnitt davon) abzubilden und mit der zweiten Fernsehkamera in wesentlich stärkerer Vergrösserung den Bearbeitungsbereich 20 abzubilden. In the two illustrated exemplary embodiments, only a single television camera 21 was used in each case. Instead, it is also possible, for example using a beam splitter (semitransparent mirror or the like) to arrange two television cameras in the beam path of the imaging optics 14, on the array of which the image of the processing point is imaged with different optical magnifications. The images processed by both television cameras - again with different optical magnifications - can be displayed either on two separate screens simultaneously on one and the same screen in succession by toggling or "picture-in-picture" -si-multan. In this way it is possible to image the entire contour of the workpiece 7 (or at least a larger portion thereof) with the one television camera and to image the machining area 20 with the second television camera in a substantially larger magnification.

Stattdessen ist es auch möglich, mit nur einer einzigen Fernsehkamera 21 einen grösseren Bereich der Kontur des Werkstücks 7 zu erfassen und auf dem Bildschirm 24 abzubilden und zusätzlich den Bearbeitungsbereich 20 elektronisch stärker zu vergrössern und als gesondertes, vergrössertes Bild auf dem Bildschirm 24 einzublenden. Diese elektronische Vergrösserung gibt jedoch nur einen Ausschnitt des von der Kamera erfassten Sehfeldes wieder, ohne darin die durch das Kamera-Array begrenzte Auflösung zu steigern. Instead, it is also possible to use a single television camera 21 to capture a larger area of the contour of the workpiece 7 and display it on the screen 24, and additionally to enlarge the machining area 20 more electronically and to display it on the screen 24 as a separate, enlarged image. However, this electronic magnification only reproduces a section of the field of view captured by the camera, without increasing the resolution limited by the camera array.

Claims (12)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Steuerung einer Profilschleifmaschine mit einem Werkstückträger und einer mit1. Method for controlling a profile grinding machine with a workpiece carrier and one with 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 44th 77 CH 681 710 A5CH 681 710 A5 88th einer Schleifscheibe bestückten Schleifeinrichtung, die in mindestens zwei Achsen relativ zueinander bewegbar sind, wobei mittels einer Beleuchtungsvorrichtung und einer Abbildungsoptik eine Konturabbildung der Schleifscheibe und des Werk- 5 stücks auf einem Bildschirm während des Bearbeitungsvorgangs erfolgt, dadurch gekennzeichnet,a grinding wheel equipped with a grinding wheel, which can be moved relative to one another in at least two axes, the contour of the grinding wheel and the workpiece being displayed on a screen during the machining process by means of a lighting device and imaging optics, characterized in that dass die Konturen der Schleifscheibe (4) und des Werkstücks (7) über die Abbildungsoptik (14) von mindestens einer Fernsehkamera (21) erfasst und 10 elektronisch auf dem Bildschirm (24) eines Fernsehmonitors vergrössert abgebildet werden, dass die Konturabbildung (7') des Werkstücks (7) auf dem Bildschirm (24) ein im gleichen Massstab ver-grösserter Ausschnitt (25a) einer digital gespei- 15 cherten oder erzeugten Sollkonturlinie (25) des Werkstücks (7) positionsrichtig elektronisch überlagert wird, und dass die Sollkonturlinie (25a) entsprechend der Relativbewegung des Werkstücks (7) gegenüber der Schleifscheibe (4) in gleicher 20 Vergrösserung elektronisch auf dem Bildschirm (24) verschoben wird.that the contours of the grinding wheel (4) and the workpiece (7) are captured by the imaging optics (14) by at least one television camera (21) and 10 are electronically enlarged on the screen (24) of a television monitor, that the contour mapping (7 ') of the workpiece (7) on the screen (24) an enlarged section (25a) of a digitally stored or generated target contour line (25) of the workpiece (7) is overlaid electronically in the correct position and that the target contour line (25a ) is moved electronically on the screen (24) in accordance with the relative movement of the workpiece (7) with respect to the grinding wheel (4) at the same 20 magnification. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Bildschirm (24) des Fernsehmonitors ausser dem vergrösserten Ausschnitt 25 (25a) der Sollkonturlinie die vollständige Sollkonturlinie (25) feststehend abgebildet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that on the screen (24) of the television monitor, in addition to the enlarged section 25 (25a) of the target contour line, the complete target contour line (25) is displayed in a fixed manner. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der feststehend abgebildeten Solikonturlinie (25) fortlaufend der jeweils vergrös- 30 sert abgebildete Ausschnitt (28) markiert wird.3. The method according to claim 2, characterized in that on the stationary contour line (25) shown continuously the respectively enlarged cutout (28) is marked. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollkonturlinie (25) in einer numerischen Mehrachsensteuerung für die Relativbewegung zwischen Werkstückträger und Schleifein- 35 richtung der Profilschleifmaschine erzeugt bzw. gespeichert wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the target contour line (25) is generated or stored in a numerical multi-axis control for the relative movement between workpiece carrier and grinding device of the profile grinding machine. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der Schleifscheibe (4)5. The method according to claim 1, characterized in that the contours of the grinding wheel (4) und des Werkstücks (7) von zwei Fernsehkameras 40 erfasst und in zwei Abbildungen mit unterschiedlicher Vergrösserung auf getrennten Bildschirmen simultan oder auf ein und demselben Bildschirm umschaltbar nacheinander oder simultan wiedergegeben werden. 45and of the workpiece (7) are recorded by two television cameras 40 and are reproduced in two images with different magnifications on separate screens simultaneously or on the same screen in a switchable manner one after the other or simultaneously. 45 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, zur Steuerung einer Profilschleifmaschine mit einem Werkstückträger und einer mit einer Schleifscheibe bestückten Schleifeinrichtung, die in mindestens zwei Achsen relativ 50 zueinander bewegbar sind, und mit einer eine Beleuchtungsvorrichtung und eine Abbildungsoptik aufweisenden Einrichtung zur Konturabbildung der Schleifscheibe und des Werkstücks auf einem Bildschirm während des Bearbeitungsvorgangs, da- 55 durch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Konturabbildung der Schleifscheibe und des Werkstücks eine Fernsehkamera (21) und einen Fernsehmonitor aufweist.6. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, for controlling a profile grinding machine with a workpiece carrier and a grinding device equipped with a grinding wheel, which can be moved relative to one another in at least two axes, and with a device having a lighting device and an imaging optics for contour imaging of the Grinding wheel and the workpiece on a screen during the machining process, characterized in that the device for contour mapping of the grinding wheel and the workpiece has a television camera (21) and a television monitor. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- 60 kennzeichnet, dass die Fernsehkamera (21) und die Abbildungsoptik (14) fest mit der Schleifenrichtung7. The device according to claim 6, characterized 60 indicates that the television camera (21) and the imaging optics (14) fixed with the loop direction (2 bzw. 2') verkoppelt sind.(2 or 2 ') are coupled. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifeinrichtung (2') mit 658. The device according to claim 7, characterized in that the grinding device (2 ') with 65th der Fernsehkamera (21) und der Abbildungsoptik (14) relativ zu dem maschinenfest angeordneten Werkstückträger (6') in zwei Achsen (x, y) verfahrbar ist.the television camera (21) and the imaging optics (14) can be moved in two axes (x, y) relative to the workpiece carrier (6 ') which is fixed to the machine. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (6) relativ zu der mit der Fernsehkamera (21 ) und der Abbildungsoptik (14) maschinenfest positionierten Schleifeinrichtung (2) in zwei Achsen (x, y) verfahrbar ist.9. The device according to claim 7, characterized in that the workpiece carrier (6) relative to the with the television camera (21) and the imaging optics (14) machine-fixed grinding device (2) is movable in two axes (x, y). 10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (10) telezentrisch ist.10. The device according to claim 6, characterized in that the lighting device (10) is telecentric. 11. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsoptik (14) telezentrisch ist.11. The device according to claim 6 or 10, characterized in that the imaging optics (14) is telecentric. 12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das eine Fernsehkamera und ihre Abbildungsoptik mit dem Werkstückträger maschinenfest angeordnet ist, womit die gesamte bzw. ein Grossteil der Sollform sich auf dem Bildschirm feststehend darstellt, während eine zweite Fernsehkamera für ein zweites simultan auf dem Bildschirm erscheinendes Bild mit der Schleifeinrichtung gekoppelt ist.12. The apparatus according to claim 6, characterized in that a television camera and its imaging optics with the workpiece carrier is arranged machine-fixed, so that all or a large part of the target shape is fixed on the screen, while a second television camera for a second simultaneously on the screen appearing image is coupled to the grinding device. 55