DE102020213459A1

DE102020213459A1 - Alignment aid and arrangement of the alignment aid in a machine tool

Info

Publication number: DE102020213459A1
Application number: DE102020213459.6A
Authority: DE
Inventors: Alwyn Gideon Johannes Bester; Felix Illg; Jörg Klaus Golla
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-04-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ausrichthilfe (1) zum Ausrichten eines Werkzeugs (2) gegenüber einem Werkstück (3) sowie deren Anordnung in einer Werkzeugmaschine (10) mit einem Induktor (11) zur induktiven Wärmebehandlung des Werkstücks. Hierbei weist die Ausrichthilfe (1) zumindest ein Abstandsmessmittel (4) auf, wobei ein erstes Abstandsmessmittel (4) ein parallel zu einer Längsachse (L) der Ausrichthilfe (1) messend ausgeführter Längsaufnehmer (5) und ein zweites Abstandsmessmittel (4) ein normal zur Längsachse (L) messend ausgeführter Queraufnehmer (6) ist. Der Induktor (11) ist ferner an einer motorisch verfahrbaren Achse der Werkzeugmaschine (10) beweglich und die Ausrichthilfe (1) bei Vermessung des Induktors (11) mit ihrer Längsachse (L) in Richtung der verfahrbaren Achse in der Werkzeugmaschine (10) angeordnet.

The invention relates to an alignment aid (1) for aligning a tool (2) with respect to a workpiece (3) and its arrangement in a machine tool (10) with an inductor (11) for inductive heat treatment of the workpiece. The alignment aid (1) has at least one distance measuring device (4), with a first distance measuring device (4) being a longitudinal sensor (5) designed to measure parallel to a longitudinal axis (L) of the alignment aid (1) and a second distance measuring device (4) being a normal to the longitudinal axis (L) is a transverse sensor (6). The inductor (11) is also movable on an axis of the machine tool (10) that can be moved by a motor and the alignment aid (1) is arranged in the machine tool (10) with its longitudinal axis (L) in the direction of the movable axis when the inductor (11) is measured.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausrichthilfe zum Ausrichten eines Werkzeugs, insbesondere eines Induktors gegenüber einem Werkstück, sowie eine Anordnung der Ausrichthilfe in einer Werkzeugmaschine mit einem Induktor zur induktiven Wärmebehandlung des Werkstücks. Hierfür weist die Ausrichthilfe zumindest ein Abstandsmessmittel auf.The invention relates to an alignment aid for aligning a tool, in particular an inductor with respect to a workpiece, and an arrangement of the alignment aid in a machine tool with an inductor for inductive heat treatment of the workpiece. For this purpose, the alignment aid has at least one distance measuring device.

Zum Härten von Oberflächen metallischer Werkstücke werden diese Werkstücke in der Regel einer Wärmebehandlung unterzogen. Eine solche Wärmebehandlung erfolgt für gewöhnlich durch eine induktive Erwärmung des Werkstücks unter Verwendung eines Induktors, welcher gewöhnlicherweise ein Leiterelement ist oder ein solches aufweist, wobei dieses meist in Form einer Leiterschleife oder spulenförmig ausgebildet ist und über eine sehr hohe Stromtragfähigkeit, regelmäßig von mehreren Tausend Ampere, verfügt. Neben dem Leiterelement kann ein Induktor zudem magnetflussführende Komponenten, wie Bleche und/oder Kerne, zur Schirmung und/oder Flusskonzentration aufweisen.In order to harden the surfaces of metallic workpieces, these workpieces are generally subjected to a heat treatment. Such a heat treatment is usually carried out by inductively heating the workpiece using an inductor, which is usually a conductor element or has one, this usually being in the form of a conductor loop or a coil and having a very high current-carrying capacity, regularly of several thousand amperes , decreed. In addition to the conductor element, an inductor can also have components that conduct magnetic flux, such as laminations and/or cores, for shielding and/or flux concentration.

Ein Beispiel für eine Wärmebehandlung ist unter anderem der DD 2 09 479 A1 zu entnehmen, welche eine CNC-gesteuerte Maschine zum induktiven Oberflächenhärten von Kurvenbahnen beschreibt. Durch Bewegungen in allen drei verwendeten CNC-Achsen werden in zwei weiteren, resultierenden Achsen einerseits eine Anstellbewegung sowie andererseits eine Schwenkbewegung realisiert.An example of a heat treatment includes the DD 2 09 479 A1 to be taken, which describes a CNC-controlled machine for inductive surface hardening of cam tracks. Through movements in all three CNC axes used, an approach movement on the one hand and a pivoting movement on the other hand are realized in two further, resulting axes.

Bei der induktiven Erwärmung zum Zweck der Härtung einer Werkstückoberfläche ist es von besonderer Bedeutung, dass Abstände zwischen dem Induktor und der Werkstückoberfläche geringe Toleranzen aufweisen, um eine gleichmäßige Einkopplung des Magnetflusses verbunden mit der dadurch bedingten Ausbildung von Wirbelströmen und somit hervorgerufenen Erwärmung des Bauteils gewährleisten zu können. Aufgrund des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen Abstand und Eindringtiefe des Magnetflusses tritt selbst bei geringen Abstandsvariationen eine überaus ungleichmäßige Erwärmung in die Tiefe des zu härtenden Werkstücks ein, sodass eine ebensolche ungleichmäßige Härtung der Oberfläche vorliegt.In the case of inductive heating for the purpose of hardening a workpiece surface, it is of particular importance that the distances between the inductor and the workpiece surface have small tolerances in order to ensure uniform coupling of the magnetic flux combined with the resulting formation of eddy currents and the resulting heating of the component be able. Due to the non-linear relationship between distance and penetration depth of the magnetic flux, extremely uneven heating occurs in the depth of the workpiece to be hardened, even with small variations in distance, so that the surface is also hardened unevenly.

Aus diesem Grund sind aus dem Stand der Technik bereits Lösungen bekannt, um einen gleichmäßigen Abstand zwischen Induktor und Werkstück respektive Oberfläche des Werkstücks gewährleisten zu können. So ist der EP 0 195 177 A2 eine Einrichtung zur Wärmebehandlung eines Ventilsitzes zu entnehmen, wobei ein Induktor zur Erwärmung des Ventilsitzes komplementär zum Ventilsitz ausgebildet ist und der notwendige Kopplungsspalt zwischen Induktor und Ventilsitz mittels unmagnetischer Distanzscheiben eingestellt wird. Der Induktor verfügt ferner über eine Zentriernase, über welche beim Zustellen des Induktors die erforderliche Konzentrizität zwischen Induktor und Ventilsitz gewährleistet sowie Winkelabweichungen vermieden werden.For this reason, solutions are already known from the prior art in order to be able to ensure a uniform distance between the inductor and the workpiece or the surface of the workpiece. That's how it is EP 0 195 177 A2 to remove a device for heat treatment of a valve seat, an inductor for heating the valve seat is designed to complement the valve seat and the necessary coupling gap between the inductor and valve seat is set by means of non-magnetic spacers. The inductor also has a centering lug, which ensures the required concentricity between the inductor and valve seat when the inductor is adjusted and angular deviations are avoided.

Eine weitere Problematik ergibt sich daraus, dass Induktoren, bedingt durch teils notwendige komplexe Geometrien derer, oftmals per Hand gefertigt sind und aus diesem Grund hohe Fertigungstoleranzen aufweisen. Diese Fertigungstoleranzen erschweren eine Einstellung des Abstands zwischen Induktor und Werkstückoberfläche weiter.A further problem arises from the fact that inductors, due to the sometimes necessary complex geometries of those, are often manufactured by hand and for this reason have high manufacturing tolerances. These manufacturing tolerances make it even more difficult to adjust the distance between the inductor and the workpiece surface.

Um diese Problematik zu adressieren, sind dem Stand der Technik ebenfalls Lösungsvorschläge zu entnehmen. So ist aus der DE 100 61 802 A1 ein Verfahren zur Oberflächenvergütung metallischer Werkstücke über eine induktive Wärmebehandlung mittels eines Induktors bekannt, wobei der Induktor zur Vermeidung von Kollisionen des Induktors mit dem zu erwärmenden Werkstück in seiner Arbeitsposition an einer Werkzeugmaschine vermessen wird. Ferner besteht so zudem die Möglichkeit, eine unterschiedliche Erwärmung des Werkstücks zu vermeiden. Einerseits kann hierbei der Induktor selbst, andererseits das Werkstück vermessen werden. Zur Vermessung des Induktors sind zwei Ausführungsformen vorgesehen. Eine erste Ausführungsform zur Vermessung des Induktors besteht im Festlegen zumindest eines Messpunkts, bevorzugt mehrerer Messpunkte am Induktor, sowie dem Anfahren und Antasten dieser Messpunkte mittels Messtastern. Hierdurch kann eine Abweichung der Ist- von den Sollwerten festgestellt werden. Eine zweite Ausführungsform zur Vermessung des Induktors besteht in der Verwendung eines Formstücks, welches komplementär zum Induktor ausgeformt ist. Passt das Formstück in die korrespondierende Passfläche am Induktor, so schließt ein Schaltelement. Die Vermessung von Werkstücken erfolgt wiederum mittels Messtastern, wobei insbesondere an die Messtaster gekoppelte Messhebel innenseitig des Werkstücks entlang verfahren werden.In order to address this problem, proposed solutions can also be found in the prior art. That's it DE 100 61 802 A1 a method for surface finishing of metallic workpieces via inductive heat treatment using an inductor is known, the inductor being measured in its working position on a machine tool to avoid collisions of the inductor with the workpiece to be heated. Furthermore, there is also the possibility of avoiding different heating of the workpiece. On the one hand, the inductor itself and on the other hand the workpiece can be measured. Two embodiments are provided for measuring the inductor. A first embodiment for measuring the inductor consists in determining at least one measuring point, preferably several measuring points on the inductor, and approaching and probing these measuring points using measuring probes. In this way, a deviation of the actual values from the target values can be determined. A second embodiment for measuring the inductor consists in using a shaped piece which is shaped in a complementary manner to the inductor. If the shaped piece fits into the corresponding fitting surface on the inductor, a switching element closes. Workpieces are again measured by means of measuring probes, in particular measuring levers coupled to the measuring probes being moved along the inside of the workpiece.

Den vorstehend genannten Lösungen ist jedoch nachteilig gemein, dass stets mehr als eine motorisch und/oder steuerbar verfahrbare Achse notwendig ist, um eine Vermessung des Werkstücks respektive eine Ausrichtung dessen zu ermöglichen.However, the above-mentioned solutions disadvantageously have in common that more than one motor-driven and/or controllable movable axis is always necessary in order to enable the workpiece to be measured or aligned.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, ein Werkzeug gegenüber einem Werkstück auszurichten, wobei die das Werkstück sowie das Werkzeug aufnehmende Werkzeugmaschine lediglich eine motorisch verfahrbare Achse aufweist.Against this background, the invention is based on the object of creating a possibility of aligning a tool with respect to a workpiece, the machine tool holding the workpiece and the tool having only one axis that can be moved by a motor.

Diese Aufgabe wird einerseits mit einer Ausrichthilfe gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die zugehörigen Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This task is solved on the one hand with an alignment aid according to the features of patent claim 1 . The associated subclaims relate to particularly useful developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also eine bevorzugt mobile und/oder tragbare Ausrichthilfe vorgesehen, welche dem insbesondere abstandskonformen Ausrichten eines Werkzeugs, bevorzugt eines Induktors, gegenüber einem Werkstück dient. Hierbei weist die Ausrichthilfe zumindest ein Abstandsmessmittel - oder auch Längenmessmittel - auf, wobei erfindungsgemäß ein erstes Abstandsmessmittel ein parallel zu einer Längsachse der Ausrichthilfe messend ausgeführter Längsaufnehmer und ein zweites Abstandsmessmittel ein normal - oder auch quer - zur Längsachse messend ausgeführter Queraufnehmer ist. Hierbei wird es durch den Längsaufnehmer gewinnbringend ermöglicht, wenigstens an einem (Höhen-)Referenzpunkt einen Ist-Abstand des Werkzeugs, hierbei insbesondere eines Induktors, in Richtung der Längsachse der Ausrichthilfe zu bestimmen. Über den dann bekannten Ist-Abstand des Werkzeugs, insbesondere eines Induktors, kann ein Soll-Abstand zwischen dem Werkzeug, insbesondere dem Induktor, und dem Werkstück eingestellt werden. Vergleichbar hierzu ließe sich über den Queraufnehmer entsprechend quer zur Längsachse der Ausrichthilfe insbesondere in zumindest einer Ebene des Werkzeugs, insbesondere des Induktors, an wenigstens einem (Ebenen-)Referenzpunkt, bevorzugt mehreren (Ebenen-)Referenzpunkten, ein Ist-Abstand bestimmen. Dies würde insbesondere durch eine Referenzierung über einen gemeinsamen Bezugspunkt von Ausrichthilfe, Werkzeug, insbesondere Induktor, und/oder Werkstück, wie beispielsweise dem Maschinenbett einer Werkzeugmaschine, erfolgen. Vor allem bei Werkzeugmaschinen, welche nicht über eine Vielzahl von motorisch und im Besonderen numerisch steuerbaren Achsen verfügen, lässt sich die erfindungsgemäße Ausrichthilfe überaus vorteilhaft anwenden, um ein Ausrichten des Werkzeugs, insbesondere des Induktors, gegenüber dem Werkstück zu erreichen. Die Ausrichthilfe ist dabei insbesondere zur Anwendung bei Werkzeugmaschinen mit einer Zustellmöglichkeit in lediglich einer Achse, dabei insbesondere eine Höhen- oder auch z-Verstellung, vorgesehen.According to the invention, a preferably mobile and/or portable alignment aid is provided, which serves to align a tool, preferably an inductor, with respect to a workpiece, in particular with respect to the distance. In this case, the alignment aid has at least one distance measuring device - or also length measuring device - whereby, according to the invention, a first distance measuring device is a longitudinal sensor designed to measure parallel to a longitudinal axis of the alignment aid and a second distance measuring device is a transverse sensor designed to measure normal - or also transversely - to the longitudinal axis. The longitudinal sensor makes it possible to determine an actual distance of the tool, in particular an inductor, in the direction of the longitudinal axis of the alignment aid at least at one (height) reference point. A target distance between the tool, in particular the inductor, and the workpiece can then be set via the actual distance of the tool, in particular an inductor, which is then known. Comparable to this, an actual distance could be determined via the transverse sensor corresponding transversely to the longitudinal axis of the alignment aid, in particular in at least one plane of the tool, in particular of the inductor, at at least one (plane) reference point, preferably several (plane) reference points. This would be done in particular by referencing using a common reference point for the alignment aid, tool, in particular inductor, and/or workpiece, such as the machine bed of a machine tool. Especially in machine tools that do not have a large number of motorized and in particular numerically controllable axes, the alignment aid according to the invention can be used extremely advantageously in order to align the tool, in particular the inductor, with respect to the workpiece. The alignment aid is intended in particular for use in machine tools with an infeed option in just one axis, in particular a height or z adjustment.

In Hinblick auf das Funktionsprinzip der Abstandsmessmittel bestehen verschiedene Möglichkeiten. Einerseits könnten die Abstandsmessmittel auf einer Kontaktmessung basieren und beispielsweise als Messtaster ausgebildet sein. Bevorzugt basieren die Abstandsmessmittel jedoch auf einem kontaktlosen, insbesondere einem akustischen oder optischen Messprinzip.With regard to the functional principle of the distance measuring device, there are various possibilities. On the one hand, the distance measuring means could be based on a contact measurement and, for example, be designed as a probe. However, the distance measuring means are preferably based on a contactless, in particular an acoustic or optical measuring principle.

Die Abstandsmessmittel, insbesondere Längsaufnehmer und Queraufnehmer, sollten in einem bevorzugt mehrteiligen Gehäuse der Ausrichthilfe angeordnet sein. Das Gehäuse wäre dabei derart ausgeführt, dass dieses zumindest eine longitudinale, also eine das Gehäuse in Richtung der Längsachse der Ausrichthilfe durchbrechende Messöffnung, sowie eine laterale, also eine das Gehäuse quer zur Längsachse der Ausrichthilfe durchbrechende Messöffnung aufweist. Die laterale Messöffnung sollte hierbei bevorzugt endseitig eines insbesondere und im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeformten Messschachts ausgeformt sein. Der Messschacht könnte dabei in Richtung der Längsachse nahezu über die gesamte Länge der Ausrichthilfe ausgebildet und/oder in einem Gehäusedeckel des Gehäuses der Ausrichthilfe ausgeformt sein. Hierbei ist angedacht, dass der Messschacht zumindest an dem Ende, an welchem sich die laterale Messöffnung befindet, in Richtung der Längsachse der Ausrichthilfe verschlossen ist. Bezüglich der longitudinalen Messöffnung wäre ebenfalls denkbar, dass diese in einem Teil des Gehäuses, insbesondere dem Gehäusedeckel, ausgeformt ist.The distance measuring means, in particular longitudinal sensors and transverse sensors, should be arranged in a preferably multi-part housing of the alignment aid. The housing would be designed in such a way that it has at least one longitudinal measurement opening, i.e. one breaking through the housing in the direction of the longitudinal axis of the alignment aid, and one lateral measurement opening, i.e. one breaking through the housing transversely to the longitudinal axis of the alignment aid. In this case, the lateral measurement opening should preferably be formed at the end of a measurement shaft that is in particular and essentially in the form of a hollow cylinder. The measurement well could be formed in the direction of the longitudinal axis over almost the entire length of the alignment aid and/or formed in a housing cover of the housing of the alignment aid. It is envisaged here that the measurement shaft is closed in the direction of the longitudinal axis of the alignment aid, at least at the end at which the lateral measurement opening is located. With regard to the longitudinal measurement opening, it would also be conceivable for this to be formed in a part of the housing, in particular the housing cover.

Es soll ferner vorgesehen sein, dass die Ausrichthilfe neben den Abstandsmessmitteln zudem ein Elektronikmodul zur Ansteuerung der Abstandsmessmittel und/oder zur Auswertung der durch die Abstandsmessmittel ausgegebenen Messsignale enthält. Die aus den Messignalen gewonnenen Messdaten können in einer einfachen Ausgestaltung, z. B. auf einer Anzeige der Ausrichthilfe, dargestellt werden. Bevorzugt weist die Ausrichthilfe, insbesondere das Elektronikmodul, jedoch eine kabelgebundene oder besonders bevorzugt eine kabellose Schnittstelle auf, über welche die Messdaten übertragen werden. Zur Versorgung der Ausrichthilfe, hierbei insbesondere der Abstandsmessmittel und/oder des Elektronikmoduls, kann eine externe Energieversorgung durch Anschluss insbesondere über ein Netzteil an ein Stromnetz vorgesehen sein. Bevorzugt ist in oder an der Ausrichthilfe jedoch eine Batterie, hierbei bevorzugt ein Akkumulator, angeordnet, welche oder welcher die Energie zum Betrieb der Ausrichthilfe, vor allem der Abstandsmessmittel und/oder des Elektronikmoduls, zur Verfügung stellt. Letztere Ausführung erhöht die Mobilität und Handhabbarkeit der Ausrichthilfe in besonderem Maße. Die Batterie könnte dabei innerhalb des Gehäuses angeordnet und fest mit diesem verbunden, beispielsweise verschraubt sein. Bevorzugt ist die Batterie oder sind die Batterien jedoch aus oder von der Ausrichthilfe - insbesondere manuell - entnehmbar in oder an dieser angeordnet. Beispielsweise kann die Ausrichthilfe, bevorzugt das Gehäuse, hierfür ein Batteriefach aufweisen, in welchem die Batterie anordenbar ist. Damit wäre die Batterie nicht als integraler Bestandteil zu werten, woraus sich vereinfachte Regulatorien bezüglich des Elektronikprodukts der Ausrichthilfe ergeben. In gewinnbringender Ausgestaltung ist das Elektronikmodul jedoch stets in dem Gehäuse der Ausrichthilfe angeordnet.It should also be provided that, in addition to the distance measuring means, the alignment aid also contains an electronics module for controlling the distance measuring means and/or for evaluating the measurement signals output by the distance measuring means. The measurement data obtained from the measurement signals can, in a simple configuration, e.g. B. are shown on a display of the alignment aid. However, the alignment aid, in particular the electronics module, preferably has a wired or, particularly preferably, a wireless interface, via which the measurement data are transmitted. To supply the alignment aid, here in particular the distance measuring means and/or the electronics module, an external energy supply can be provided by connection, in particular via a power pack, to a power supply system. Preferably, however, a battery, preferably an accumulator, is arranged in or on the alignment aid, which provides the energy for operating the alignment aid, especially the distance measuring means and/or the electronics module. The latter embodiment particularly increases the mobility and manageability of the alignment aid. The battery could be arranged within the housing and firmly connected to it, for example screwed. However, the battery or batteries is/are preferably arranged in or on the alignment aid such that it can be removed, in particular manually. For example, the alignment aid, preferably the housing, can have a battery compartment for this purpose, in which the battery can be arranged. This means that the battery would not be considered an integral part, which would result in simplified regulations regarding the electronic pro product of the alignment aid. In an advantageous embodiment, however, the electronic module is always arranged in the housing of the alignment aid.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Abstandsmessmittel, hierbei insbesondere Längsaufnehmer und Queraufnehmer, aktive optische Messaufnehmer, welche ausgebildet sind, im Betrieb der Ausrichthilfe wenigstens einen Messstrahl auszusenden und/oder einen ausgesendeten Messstrahl zu empfangen. Durch die Ausführung der Abstandsmessmittel auf einem optischen und somit kontaktlosen Messprinzip lässt sich einerseits überaus vorteilhaft eine mögliche Beeinflussung des Werkzeugs, insbesondere des Induktors, bei der Messung quasi vollständig vermeiden. Andererseits bietet die Ausführung der Abstandsmessmittel als aktive optische Messaufnehmer eine höhere Flexibilität bei der Anordnung der Abstandsmessmittel in oder an der Ausrichthilfe, was eine im Wesentlichen optimale Nutzung möglichen Bauraums und somit eine kompakte Ausgestaltung der Ausrichthilfe gewährleisten kann. Der Längsaufnehmer und/oder der Queraufnehmer können dabei so gerichtet in oder an der Ausrichthilfe angeordnet sein, sodass auch deren Messstrahl direkt auf das zu vermessende Werkstück, insbesondere den Induktor oder einen Teil des Werkstücks gerichtet ist, ohne dass eine Umlenkung des Messstrahls vonnöten wäre. Eine mögliche Anordnung und Ausrichtung des Längsaufnehmers bestünde z. B. darin, dass dessen Messstrahl parallel zur Längsachse der Ausrichthilfe ausgesendet und/oder empfangen wird. Vergleichbar dazu kann eine Anordnung und Ausrichtung des Queraufnehmers darin bestehen, dass dessen Messstrahl quer zur Längsachse ausgesendet und/oder empfangen wird. Je nach in der Ausrichthilfe verfügbarem Bauraum müssten der Längsaufnehmer und/oder vor allem der Queraufnehmer jedoch ein entsprechend geringes Volumen aufweisen, sodass eine solche Anordnung ermöglicht wird. Aufgrund der Ausführung als aktive optische Messaufnehmer besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Längsaufnehmer und/oder den Queraufnehmer in einer beliebigen Ausrichtung in oder an der Ausrichthilfe anzuordnen. Dies ist insbesondere bei Positionierung der Ausrichthilfe in einer Werkzeugmaschine, bevorzugt einer Werkzeugmaschine zur Wärmebehandlung von Werkstücken mit einem Induktor, von Bedeutung, da diese regelmäßig schwer zugängliche und/oder volumenbegrenzte Arbeitsräume aufweisen. Die Arbeitsräume sind dabei gewöhnlicherweise lediglich so ausreichend bemessen, das zu behandelnde Werkstück oder den zu behandelnden Teil des Werkstücks aufzunehmen und dadurch eine möglichst effiziente Einkopplung eines Magnetflusses in das Werkstück gewährleisten zu können. Der durch die aktiven optischen Messaufnehmer ausgesendete und/oder empfangene Messstrahl wäre aufgrund des optischen Funktionsprinzips demnach ein Licht- oder auch Laserstrahl, wobei dieser eine Wellenlänge aus verschiedenen Wellenlängenbereichen aufweisen könnte. Möglich sind dabei bevorzugt Wellenlängen im Bereich des Infrarotlichts oder des sichtbaren Lichts. Denkbar ist jedoch ebenfalls, dass die Wellenlänge im Bereich des UV-Lichts liegt. Aktiv bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Messaufnehmer von sich aus einen Messstrahl abgibt und eine Messung nicht lediglich auf Grundlage eines passiven Empfangs von Umgebungslicht basiert. Die Abstandsmessmittel wie der Längsaufnehmer und/oder der Queraufnehmer könnten demnach als Licht- oder Lasermesstaster ausgestaltet sein.In a particularly advantageous development of the invention, the distance measuring means, in particular longitudinal sensors and transverse sensors, are active optical measuring sensors which are designed to emit at least one measuring beam and/or to receive an emitted measuring beam when the alignment aid is in operation. By implementing the distance measuring means on an optical and therefore contactless measuring principle, a possible influence on the tool, in particular the inductor, during the measurement can be almost completely avoided in an extremely advantageous manner. On the other hand, the design of the distance measuring means as active optical sensors offers greater flexibility when arranging the distance measuring means in or on the alignment aid, which can ensure essentially optimal use of possible installation space and thus a compact design of the alignment aid. The longitudinal sensor and/or the transverse sensor can be arranged in or on the alignment aid in such a way that its measuring beam is also aimed directly at the workpiece to be measured, in particular the inductor or a part of the workpiece, without the measuring beam having to be deflected. A possible arrangement and orientation of the longitudinal pickup would be z. B. in that its measuring beam is emitted and/or received parallel to the longitudinal axis of the alignment aid. Comparable to this, an arrangement and alignment of the transverse sensor can consist in its measuring beam being transmitted and/or received transversely to the longitudinal axis. However, depending on the installation space available in the alignment aid, the longitudinal sensor and/or especially the transverse sensor would have to have a correspondingly small volume so that such an arrangement is possible. Due to the design as an active optical measurement sensor, however, there is also the possibility of arranging the longitudinal sensor and/or the transverse sensor in any orientation in or on the alignment aid. This is particularly important when positioning the alignment aid in a machine tool, preferably a machine tool for the heat treatment of workpieces with an inductor, since these usually have work spaces that are difficult to access and/or have a limited volume. The working spaces are usually dimensioned only sufficiently to accommodate the workpiece to be treated or the part of the workpiece to be treated and thereby to be able to ensure the most efficient possible coupling of a magnetic flux into the workpiece. The measuring beam emitted and/or received by the active optical measuring sensors would therefore be a light beam or also a laser beam due to the optical functional principle, whereby this could have a wavelength from different wavelength ranges. Wavelengths in the range of infrared light or visible light are possible. However, it is also conceivable that the wavelength is in the range of UV light. In this context, active means that the measuring sensor emits a measuring beam of its own accord and that a measurement is not based solely on passive reception of ambient light. The distance measuring means such as the longitudinal sensor and/or the transverse sensor could accordingly be designed as a light or laser measuring sensor.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist es zudem als überaus Erfolg versprechend anzusehen, wenn die Abstandsmessmittel, hierbei insbesondere die Längsaufnehmer sowie die Queraufnehmer, derart in oder an der Ausrichthilfe angeordnet sind, dass ein im Betrieb der Ausrichthilfe unmittelbar durch die Abstandsmessmittel ausgesendeter und/oder empfangener Messstrahl parallel zur Längsachse der Ausrichthilfe ausgesendet und/oder empfangen wird. Durch eine solche Anordnung der Abstandsmessmittel ließen sich diese in bauraumsparender Weise in einem Bereich der Ausrichthilfe konzentrieren, wobei je nach Anforderung an die geometrische Gestalt der Ausrichthilfe auch unterschiedliche Positionen der Abstandmessmittel, hierbei insbesondere des Längsaufnehmers und des Queraufnehmers, in Richtung der Längsachse vorgesehen sein können. Weist die Ausrichthilfe ein Gehäuse auf, wäre es in konstruktiv einfacher Ausgestaltung denkbar, dass die Abstandsmessmittel am Gehäuseboden des Gehäuses angeordnet sind. Durch die Konzentration der Abstandsmessmittel in einem Bereich lässt sich zudem der notwendige Bauraum für die Ausrichthilfe minimieren und eine fertigungstechnisch einfache Gestaltung dieser realisieren. Ferner besteht auch die Möglichkeit einer vereinfachten Beeinflussung eines Strahlengangs eines Messstrahls durch in der Ausrichthilfe angeordnete optische Bauelemente.In one embodiment of the invention, it can also be regarded as extremely promising if the distance measuring means, in particular the longitudinal sensors and the transverse sensors, are arranged in or on the alignment aid in such a way that a signal transmitted and/or received directly by the distance measuring means during operation of the alignment aid Measuring beam is emitted parallel to the longitudinal axis of the alignment aid and / or received. Such an arrangement of the distance measuring means allows them to be concentrated in a space-saving manner in one area of the alignment aid, with different positions of the distance measuring means, in particular the longitudinal sensor and the transverse sensor, being provided in the direction of the longitudinal axis, depending on the requirement for the geometric shape of the alignment aid . If the alignment aid has a housing, it would be conceivable in a structurally simple configuration for the distance measuring means to be arranged on the bottom of the housing. In addition, by concentrating the distance measuring means in one area, the space required for the alignment aid can be minimized and a design that is simple in terms of production technology can be implemented. Furthermore, there is also the possibility of a simplified influencing of a beam path of a measuring beam by optical components arranged in the alignment aid.

In vorteilhafter Weise besteht eine Ausführungsform der Erfindung darin, dass die Ausrichthilfe wenigstens ein - insbesondere in Richtung der Längsachse - zum Queraufnehmer beabstandet angeordnetes - optisches - Umlenkelement aufweist. Dieses Umlenkelement lenkt hierbei einen im Betrieb der Ausrichthilfe durch den Queraufnehmer ausgesendeten und/oder zu empfangenden Messstrahl zumindest einmal um einen Winkel, bevorzugt von 90 Grad, gegenüber der Längsachse um. Dabei erfolgt das Umlenken des Messstrahl insbesondere zu und/oder von der in der Ausrichthilfe ausgeformten lateralen Messöffnung. Durch die Anordnung des Umlenkelements wird es ermöglicht, dass ein insbesondere durch den Queraufnehmer ausgesendeter und zu empfangender Messstrahl aus der lateralen Messöffnung aus- sowie eintreten kann, wenn der Queraufnehmer in der Ausrichthilfe derart angeordnet ist, dass ein durch den Queraufnehmer ausgesendeter und/oder zu empfangender Messstrahl durch den Messaufnehmer unmittelbar parallel zu der Längsachse der Ausrichthilfe ausgesendet und/oder empfangen wird. Hierbei kann das Umlenkelement beispielsweise als Prisma, insbesondere als Pentaprisma, oder auch als ein Spiegel, ausgeführt sein.Advantageously, one embodiment of the invention consists in the fact that the alignment aid has at least one optical deflection element, which is arranged at a distance from the transverse sensor, particularly in the direction of the longitudinal axis. This deflection element deflects a measuring beam emitted and/or to be received by the transverse sensor during operation of the alignment aid at least once by an angle, preferably 90 degrees, with respect to the longitudinal axis. The deflection of the measurement beam takes place in particular to and/or from the lateral measurement opening formed in the alignment aid. The arrangement of the deflection element makes it possible for a measurement beam, which is transmitted in particular by the transverse pickup and is to be received, to be emitted from the lateral Measurement opening can exit and enter if the transverse sensor is arranged in the alignment aid in such a way that a measuring beam emitted and/or to be received by the transverse sensor is emitted and/or received by the sensor directly parallel to the longitudinal axis of the alignment aid. In this case, the deflection element can be designed, for example, as a prism, in particular as a pentaprism, or also as a mirror.

In diesem Sinne stellt sich eine Weiterbildung der Erfindung als vielversprechend dar, wenn das Umlenkelement ein gegenüber der Längsachse geneigt angeordneter Spiegel ist. Die Verwendung eines Spiegels ist dabei deutlich kostengünstiger als z. B. die Verwendung eines Prismas, wobei gewinnbringend jedoch keine Nachteile entstehen. Der Winkel, in welchem der Spiegel hierbei gegenüber der Längsachse geneigt angeordnet ist, beträgt bevorzugt 45 Grad, wodurch ein Umlenken eines auf den Spiegel auftreffenden Messtrahls um 90 Grad erfolgt. Hierdurch kann ein insbesondere durch den Queraufnehmer ausgesendeter und/oder zu empfangender Messstrahl aus der lateralen Messöffnung aus- sowie eintreten. Der Spiegel kann dabei über eine Spiegelhalterung insbesondere in dem Messschacht der Ausrichthilfe angeordnet und gegebenenfalls in seiner Winkelstellung einstell- und/oder justierbar sein.In this sense, a further development of the invention presents itself as promising if the deflection element is a mirror arranged inclined relative to the longitudinal axis. The use of a mirror is significantly cheaper than z. B. the use of a prism, which is profitable but no disadvantages arise. The angle at which the mirror is arranged inclined relative to the longitudinal axis is preferably 45 degrees, as a result of which a measuring beam impinging on the mirror is deflected by 90 degrees. As a result, a measurement beam that is particularly transmitted and/or to be received by the transverse sensor can exit and enter the lateral measurement opening. The mirror can be arranged in particular in the measuring shaft of the alignment aid via a mirror holder and can optionally be set and/or adjusted in its angular position.

Darüber hinaus ist eine Ausgestaltung der Erfindung als gewinnbringend anzusehen, bei welcher in Richtung der Längsachse sich endseitig an der Ausrichthilfe gegenüberliegend je zumindest eine Zentrierhilfe ausgebildet ist. Die Zentrierhilfe kann dabei z. B. als eine konkav und/oder eine konvex ausgeführte Zentrierausformung, wie eine Zentrierspitze oder eine Zentrieraufnahme für eine solche Zentrierspitze, ausgebildet sein. Dies bietet gewinnbringend die Möglichkeit, die Ausrichthilfe gegenüber einer Werkzeugmaschine, insbesondere gegenüber einem Maschinenbett der Werkzeugmaschine, zu referenzieren, indem die Ausrichthilfe über deren Zentrierhilfen in der Werkzeugmaschine eingespannt wird.In addition, an embodiment of the invention is to be regarded as advantageous in which at least one centering aid is formed opposite the end on the alignment aid in the direction of the longitudinal axis. The centering can z. B. as a concave and / or a convex centering formation, such as a center point or a centering receptacle for such a center point. This advantageously offers the possibility of referencing the alignment aid with respect to a machine tool, in particular with respect to a machine bed of the machine tool, by the alignment aid being clamped in the machine tool via its centering aids.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann zudem dadurch beschrieben werden, dass die Abstandsmessmittel, hierbei insbesondere die Längsaufnehmer und die Queraufnehmer, quer zur Längsachse der Ausrichthilfe azentrisch in oder an der Ausrichthilfe angeordnet sind. Dies führt dazu, dass ein im Betrieb der Ausrichthilfe ausgesendeter und/oder empfangener Messstrahl koaxial zu der Längsachse der Ausrichthilfe ausgesendet oder empfangen wird und nicht mit dieser zusammenfällt. Durch die azentrische Anordnung lässt sich einerseits wiederum der für die Ausrichthilfe zur Verfügung stehende Bauraum optimal nutzen. Andererseits bietet eine azentrische Anordnung vorteilhaft die Möglichkeit, die Position der Abstandsmessmittel, hierbei insbesondere des Längsaufnehmers und des Queraufnehmers, an die geometrische Gestalt des Werkzeugs, hierbei insbesondere des Induktors, anzupassen.A further advantageous development of the invention can also be described in that the distance measuring means, here in particular the longitudinal sensors and the transverse sensors, are arranged acentrically in or on the alignment aid transversely to the longitudinal axis of the alignment aid. As a result, a measurement beam transmitted and/or received during operation of the alignment aid is transmitted or received coaxially to the longitudinal axis of the alignment aid and does not coincide with it. Due to the acentric arrangement, on the one hand, the space available for the alignment aid can be used optimally. On the other hand, an acentric arrangement advantageously offers the possibility of adapting the position of the distance measuring means, here in particular the longitudinal sensor and the transverse sensor, to the geometric shape of the tool, here in particular the inductor.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Die zugehörigen Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.The object mentioned at the outset is also achieved with an arrangement according to the features of patent claim 8 . The associated subclaims relate to particularly useful developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist demnach weiterhin eine Anordnung einer zuvor beschriebenen Ausrichthilfe in einer Werkzeugmaschine mit einem Induktor zur induktiven Wärmebehandlung eines Werkstücks vorgesehen. Hierbei weist die Werkzeugmaschine - insbesondere ausschließlich - eine motorisch verfahrbare Achse auf, an welcher der Induktor beweglich angeordnet und die Ausrichthilfe mit ihrer Längsachse in Richtung der verfahrbaren Achse in der Werkzeugmaschine positioniert ist. Über eine solche Anordnung ließe sich in gewinnbringendem Maße ein Vermessen und/oder Ausrichten des Induktors mittels der Ausrichthilfe durchführen und dadurch eine optimale Positionierung des Induktors gegenüber dem zu wärmebehandelnden Werkstück gewährleisten. Durch Vermessung zumindest eines (Höhen-)Referenzpunkts, bevorzugt mehrerer (Höhen-)Referenzpunkte in Richtung der Längsachse der Ausrichthilfe respektive der verfahrbaren Achse der Werkzeugmaschine über den Längsaufnehmer ließe sich ein Ist-Abstand des Induktors von der Werkzeugmaschine, insbesondere einem Maschinenbett der Werkzeugmaschine, bestimmen und mit einem insbesondere werkstückspezifischen Soll-Abstand vergleichen, welcher z. B. einer Referenztabelle entnehmbar wäre. Über den Vergleich ließe sich sodann die Abweichung des Ist-Abstands vom Soll-Abstand bestimmen und die notwendige Zustellung des Induktors in Richtung der verfahrbaren Achse in Abhängigkeit insbesondere der Geometrie des zu erwärmenden Werkstücks bestimmen. In gleichartiger Weise ließe sich über den Queraufnehmer eine Vermessung quer zur Längsachse der Ausrichthilfe insbesondere in zumindest einer Ebene des Induktors durchführen und an wenigstens einem (Ebenen-Referenzpunkt, bevorzugt mehreren (Ebenen-)Referenzpunkten ein Ist-Abstand bestimmen.According to the invention, an arrangement of an alignment aid as described above is also provided in a machine tool with an inductor for the inductive heat treatment of a workpiece. In this case, the machine tool has--in particular exclusively--a motor-driven movable axis, on which the inductor is movably arranged and the alignment aid is positioned in the machine tool with its longitudinal axis in the direction of the movable axis. Such an arrangement would allow the inductor to be measured and/or aligned to a profitable extent using the alignment aid, thereby ensuring optimal positioning of the inductor relative to the workpiece to be heat-treated. By measuring at least one (height) reference point, preferably several (height) reference points in the direction of the longitudinal axis of the alignment aid or the movable axis of the machine tool via the longitudinal sensor, an actual distance of the inductor from the machine tool, in particular a machine bed of the machine tool, determine and compare with a particular workpiece-specific target distance, which z. B. a reference table would be removed. The deviation of the actual distance from the target distance could then be determined via the comparison and the necessary infeed of the inductor in the direction of the movable axis determined depending in particular on the geometry of the workpiece to be heated. In the same way, a measurement transverse to the longitudinal axis of the alignment aid could be carried out using the transverse sensor, particularly in at least one plane of the inductor, and an actual distance could be determined at at least one (plane reference point), preferably several (plane) reference points.

In einer praxisgerechten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist bei einer Vermessung des Induktors der Induktor über die verfahrbare Achse so zur Ausrichthilfe zugestellt, dass der Längsaufnehmer in Richtung der Längsachse beabstandet zum Induktor und der Queraufnehmer in den Induktor eingetaucht positioniert ist. Dies führt vorteilhaft dazu, dass zugleich Referenzpunkt-Messungen mittels des Längsaufnehmers und des Queraufnehmers durchgeführt werden können und dabei die Referenzierung der Ausrichthilfe über die Werkzeugmaschine, insbesondere das Maschinenbett der Werkzeugmaschine, aufrechtzuerhalten. Eine gegebenenfalls notwendige, zusätzliche Bewegung des Induktors über die verfahrbare Achse und dadurch hervorgerufene Messverfälschungen können ebenso vermieden werden.In a practical embodiment of the arrangement according to the invention, when measuring the inductor, the inductor is positioned via the movable axis to the alignment aid in such a way that the longitudinal sensor is positioned at a distance from the inductor in the direction of the longitudinal axis and the transverse sensor is positioned immersed in the inductor. This has the advantageous result that at the same time reference point measurements can be taken using the longitudinal sensor and the transverse sensor can be carried out by the user while maintaining the referencing of the alignment aid via the machine tool, in particular the machine bed of the machine tool. Any additional movement of the inductor that may be necessary via the movable axis and measurement errors caused thereby can also be avoided.

Besonders aussichtsreich ist eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung zudem dann, wenn die Ausrichthilfe um die verfahrbare Achse - und somit ebenfalls um ihre (Mittel-)Längsachse - drehbar in der Werkzeugmaschine gelagert ist. Durch die drehbare Lagerung der Ausrichthilfe, beispielsweise über die an der Ausrichthilfe ausgebildeten Zentrierhilfen, lassen sich durch ein einfaches Verdrehen der Ausrichthilfe in der Werkzeugmaschine an zumindest einem, bevorzugt jedoch mehreren in einer Ebene des Induktors liegenden (Ebenen-Referenzpunkten sowie auch (Höhen-)Referenzpunkten Ist-Abstände des Induktors zur Ausrichthilfe und somit zur Werkzeugmaschine vermessen.A further development of the arrangement according to the invention is particularly promising if the alignment aid is mounted in the machine tool such that it can rotate about the movable axis—and thus also about its (central) longitudinal axis. Due to the rotatable mounting of the alignment aid, for example via the centering aids formed on the alignment aid, by simply turning the alignment aid in the machine tool at least one, but preferably several (plane reference points as well as (height)) located in one plane of the inductor Measure reference points Actual distances of the inductor to the alignment aid and thus to the machine tool.

Durch einen Vergleich der Ist-Abstände mit z. B. bauteilabhängigen Referenztabellen, in welchen Soll-Abstände für spezifische Referenzpunkte vorgegeben sind, lassen sich die Ist-Abstände durch ein Einstellen der Position des Induktors, insbesondere durch eine Zweiachs-Zustellung des Induktors in der Ebene auf die Soll-Abstände angleichen. Dadurch können eine vorgegebene, bevorzugt gleichmäßige Einkopplung eines Magnetflusses in das zu behandelnde Werkstück und somit eine gleichmäßige Erwärmung dessen gewähreistet werden.By comparing the actual distances with z. B. component-dependent reference tables in which target distances for specific reference points are specified, the actual distances can be adjusted to the target distances by adjusting the position of the inductor, in particular by a two-axis delivery of the inductor in the plane. As a result, a predetermined, preferably uniform coupling of a magnetic flux into the workpiece to be treated and thus a uniform heating of it can be guaranteed.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige davon in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in

1 eine erste Ausführungsform der Ausrichthilfe und deren Anordnung in einer Werkzeugmaschine;
2a, 2b eine zweite Ausführungsform der Ausrichthilfe;
3a, 3b eine Schnittdarstellung zweier Gestaltungsvarianten einer zweiten Ausführungsform der Ausrichthilfe;
4 ein in einer Werkzeugmaschine angeordnetes Werkstück mit zum Werkstück ausgerichtetem Induktor.

The invention permits numerous embodiments. To further clarify their basic principle, some of them are shown in the drawings and are described below. The drawings show in

1 a first embodiment of the alignment aid and its arrangement in a machine tool;
2a , 2 B a second embodiment of the alignment aid;
3a , 3b a sectional view of two design variants of a second embodiment of the alignment aid;
4 a workpiece arranged in a machine tool with the inductor aligned with the workpiece.

1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausrichthilfe 1 sowie deren Anordnung in einer Werkzeugmaschine 10, wobei aus Darstellungsgründen lediglich ein Teil der Werkzeugmaschine 10 aufgezeigt ist. Die Ausrichthilfe 1 dient hierbei dem Ausrichten des als Induktor 11 ausgebildeten Werkzeugs 2 gegenüber dem in 4 dargestellten Werkstück 3, welches mittels des Induktors 11 einer induktiven Wärmebehandlung unterzogen wird. Hierbei ist anzumerken, dass der Induktor 11 in der Darstellung der 1 und 4 überaus vereinfacht als hohlzylindrisches Bauteil angedeutet ist. Der Induktor 11 weist in einer tatsächlichen Ausgestaltung jedoch eine überaus komplexe Leiterstruktur auf und kann ferner Elemente zur Führung und/oder Schirmung eines Magnetflusses aufweisen. Die Ausrichthilfe 1 selbst weist zur Durchführung von Abstandsmessungen zwei Abstandsmessmittel 4 auf, wobei das erste Abstandsmessmittel 4 der parallel zur Längsachse L der Ausrichthilfe 1 messend ausgeführte Längsaufnehmer 5 und das zweite Abstandsmessmittel 4 der normal oder auch quer zur Längsachse L messend ausgeführte Queraufnehmer 6 ist. Der Längsaufnehmer 5 sowie der Queraufnehmer 6 sind hierbei aktive optische Messaufnehmer, wobei diese in dieser Ausführungsform der Ausrichthilfe 1 dazu eingerichtet sind, im Betrieb der Ausrichthilfe 1 jeweils einen Messstrahl M auszusenden sowie den ausgesendeten Messstrahl M zu empfangen. 1 shows a first embodiment of an alignment aid 1 according to the invention and its arrangement in a machine tool 10, only part of the machine tool 10 being shown for reasons of illustration. The alignment aid 1 serves to align the tool 2, which is designed as an inductor 11, with respect to the 4 Workpiece 3 shown, which is subjected to an inductive heat treatment by means of the inductor 11 . It should be noted that the inductor 11 in the representation of 1 and 4 is indicated extremely simplified as a hollow cylindrical component. In an actual configuration, however, the inductor 11 has an extremely complex conductor structure and can also have elements for guiding and/or shielding a magnetic flux. The alignment aid 1 itself has two distance measuring means 4 for carrying out distance measurements, the first distance measuring means 4 being the longitudinal transducer 5 designed to measure parallel to the longitudinal axis L of the alignment aid 1 and the second distance measuring means 4 being the transverse transducer 6 designed to measure normal or also transverse to the longitudinal axis L. The longitudinal sensor 5 and the transverse sensor 6 are active optical measuring sensors, these being set up in this embodiment of the alignment aid 1 to emit a measuring beam M and to receive the emitted measuring beam M when the alignment aid 1 is in operation.

Der Längsaufnehmer 5 sowie der Queraufnehmer 6 sind dabei in dem Gehäuse 12 der Ausrichthilfe 1 angeordnet. Das Gehäuse 12 verfügt über eine stiftartige Grundform, wobei quer zur Längsachse L gehäuseaußenseitig Kammern 18, 19 ausgeformt sind. Hierbei ist in der in der Darstellung linksseitigen Kammer 18 das Elektronikmodul 17 in der in der Darstellung rechtsseitigen Kammer 19 der Längsaufnehmer 5 angeordnet. Das Gehäuse 12 weist zudem die das Gehäuse 12, hierbei im Speziellen die Kammer 19, in Richtung der Längsachse L durchbrechende longitudinale Messöffnung 13 sowie die das Gehäuse 12 quer zur Längsachse L der Ausrichthilfe 1 durchbrechende laterale Messöffnung 14 auf. Die laterale Messöffnung 14 ist dabei endseitig des im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeformten Messschachts 15 ausgeformt, wobei sie diesen entsprechend durchbricht. Der Messschacht 15 selbst ist in Richtung der Längsachse L nahezu über die gesamte Länge der Ausrichthilfe 1 ausgeformt. Der Längsaufnehmer 5 sowie der Queraufnehmer 6 sind ferner quer zur Längsachse L azentrisch in der Ausrichthilfe 1 angeordnet, sodass die im Betrieb der Ausrichthilfe 1 unmittelbar ausgesendeten und/oder empfangenen Messstrahlen M parallel und koaxial zur Längsachse L der Ausrichthilfe 1 ausgesendet oder empfangen werden und entsprechend nicht mit dieser zusammenfallen.The longitudinal pickup 5 and the transverse pickup 6 are arranged in the housing 12 of the alignment aid 1 . The housing 12 has a pin-like basic shape, with chambers 18, 19 being formed transversely to the longitudinal axis L on the outside of the housing. In this case, the electronic module 17 is arranged in the chamber 18 on the left-hand side in the illustration, in the chamber 19 of the longitudinal sensor 5 on the right-hand side in the illustration. The housing 12 also has the longitudinal measuring opening 13 breaking through the housing 12, here specifically the chamber 19, in the direction of the longitudinal axis L, and the lateral measuring opening 14 breaking through the housing 12 transversely to the longitudinal axis L of the alignment aid 1. The lateral measurement opening 14 is formed at the end of the essentially hollow-cylindrical measurement shaft 15 , breaking through it accordingly. The measurement shaft 15 itself is shaped in the direction of the longitudinal axis L over almost the entire length of the alignment aid 1 . The longitudinal sensor 5 and the transverse sensor 6 are also arranged acentrically in the alignment aid 1 transversely to the longitudinal axis L, so that the measuring beams M transmitted and/or received directly during operation of the alignment aid 1 are transmitted or received parallel and coaxially to the longitudinal axis L of the alignment aid 1 and accordingly not coincide with this one.

Die Ausrichthilfe 1 weist überdies das in Richtung der Längsachse L zum Queraufnehmer 6 beabstandet angeordnete Umlenkelement 7 auf, welches den im Betrieb der Ausrichthilfe 1 durch den Queraufnehmer 6 ausgesendeten und/oder zu empfangenden Messstrahl M einmal um einen rechten Winkel gegenüber der Längsachse L umlenkt, wodurch dieser somit nicht mehr parallel zur Längsachse L verläuft. Das Umlenkelement 7 ist in dieser Ausführungsform der Ausrichthilfe 1 als der in einem Winkel von 45 Grad gegenüber der Längsachse L geneigt angeordnete Spiegel 8 ausgeführt. Hierbei ist der in der Spiegelhalterung 16 gelagerte Spiegel 8 am kopfseitigen Ende des Messschachts 15, an welchem sich entsprechend die laterale Messöffnung 14 befindet, angeordnet. Durch die Neigung des Spiegels 8 in einem Winkel von 45 Grad gegenüber der Längsachse L kann das Umlenken des auf den Spiegel 8 auftreffenden Messtrahls M um 90 Grad realisiert werden. Hierdurch kann der durch den Queraufnehmer 6 ausgesendete und zu empfangende Messstrahl M aus der lateralen Messöffnung 14 aus- sowie eintreten.The alignment aid 1 also has the deflection element 7 which is arranged at a distance from the transverse pickup 6 in the direction of the longitudinal axis L and which, during operation of the alignment aid 1, passes through the measuring beam M transmitted and/or to be received by the transverse pickup 6 is deflected once by a right angle relative to the longitudinal axis L, as a result of which it no longer runs parallel to the longitudinal axis L. In this embodiment of the alignment aid 1 , the deflection element 7 is designed as the mirror 8 arranged inclined at an angle of 45 degrees with respect to the longitudinal axis L. In this case, the mirror 8 mounted in the mirror holder 16 is arranged at the head end of the measuring shaft 15, on which the lateral measuring opening 14 is correspondingly located. By tilting the mirror 8 at an angle of 45 degrees relative to the longitudinal axis L, the deflection of the measurement beam M impinging on the mirror 8 by 90 degrees can be implemented. As a result, the measuring beam M, which is emitted by the transverse sensor 6 and is to be received, can exit and enter the lateral measuring opening 14 .

Zur Anordnung der Ausrichthilfe 1 in der Werkzeugmaschine 10, hierbei zwischen der Zentrierplatte 20, die von der Grundplatte 21 des Maschinenbetts der Werkzeugmaschine 10 umgeben ist, und dem der Zentrierplatte 20 gegenüberliegend angeordneten Zentrierstift 22 der Werkzeugmaschine 10, ist in Richtung der Längsachse L sich endseitig an der Ausrichthilfe 1 gegenüberliegend je eine Zentrierhilfe 9 ausgebildet. Die der Zentrierplatte 20 zugeordnete Zentrierhilfe 9 ist dabei als konvexe Zentrierausformung, im Genauen als Zentrierspitze ausgeführt, welche zur Zentrierung in die Öffnung 23 der Zentrierplatte 20 eingreift. Die dem Zentrierstift 22 zugeordnete Zentrierhilfe 9 ist ferner als konkave Zentrierausformung, im Speziellen als konische Zentrieraufnahme ausgeformt, in welche wiederum die Spitze des Zentrierstifts 22 eingreift. Somit ist die Ausrichthilfe 1 über die Zentrierhilfen 9 gegenüber dem Maschinenbett der Werkzeugmaschine 10 referenziert.To arrange the alignment aid 1 in the machine tool 10, in this case between the centering plate 20, which is surrounded by the base plate 21 of the machine bed of the machine tool 10, and the centering pin 22 of the machine tool 10 arranged opposite the centering plate 20, there is an end in the direction of the longitudinal axis L a centering aid 9 is formed opposite to the alignment aid 1 . The centering aid 9 associated with the centering plate 20 is designed as a convex centering formation, more precisely as a centering point, which engages in the opening 23 of the centering plate 20 for centering. The centering aid 9 associated with the centering pin 22 is also designed as a concave centering formation, specifically as a conical centering receptacle, into which the tip of the centering pin 22 in turn engages. The alignment aid 1 is thus referenced via the centering aids 9 with respect to the machine bed of the machine tool 10 .

Der mittels der Ausrichthilfe 1 zu vermessende und/oder auszurichtende Induktor 11 ist an der einzigen motorisch verfahrbaren Achse der Werkzeugmaschine 10 beweglich angeordnet. Diese Achse ermöglicht dabei eine Höhenverstellung, durch welche der Induktor 11 gegenüber und in Richtung der Längsachse L der Ausrichthilfe 1 sowie folgend gegenüber dem in 4 dargestellten Werkstück 3 zustellbar ist. Hierbei ist der Induktor 11 bei dessen Vermessung über die Ausrichthilfe 1 wie dargestellt über die verfahrbare Achse der Werkzeugmaschine 10 so zur Ausrichthilfe 1 zugestellt, dass der Längsaufnehmer 5 in Richtung der Längsachse L beabstandet zum Induktor 11 und der Queraufnehmer 6 in den Induktor 11 eingetaucht positioniert ist. In dieser Position lässt sich einerseits eine Abstandsmessung von Höhen-Referenzpunkten an dem Induktor 11 über den Messstrahl M des Längsaufnehmers 5 und dadurch eine Ermittlung von Ist-Abständen in Richtung der Längsachse L respektive der verfahrbaren Höhen-Achse der Werkzeugmaschine 10 durchführen. Andererseits ist über den Messstrahl M des Queraufnehmers 6 zugleich eine Bestimmung von Ist-Abständen von Ebenen-Referenzpunkten an dem Induktor 11 quer zur Längsachse L und somit quer zur verfahrbaren Höhen-Achse der Werkzeugmaschine 10 durchführbar. Durch einen Vergleich mit beispielsweise über Referenztabellen festgelegten Soll-Abständen für ein spezifisches Werkstück 3 lässt sich eine notwendige Zustellung des Induktors in Richtung der verfahrbaren Höhen-Achse sowie in der Ebene quer zu dieser festlegen. Zur Bestimmung der Ist-Abstände mehrerer Höhen-Referenzpunkte sowie Ebenen-Referenzpunkte ist die Ausrichthilfe 1 über die Zentrierhilfen 9 um die verfahrbare Höhen-Achse drehbar in der Werkzeugmaschine 10 gelagert. Hierbei soll vorgesehen sein, dass die Drehung der Ausrichthilfe 1 manuell erfolgt. Auch die Zustellung des Induktors 11 in der Ebene quer zur Längsachse L erfolgt manuell.The inductor 11 to be measured and/or aligned using the alignment aid 1 is movably arranged on the single motor-driven movable axis of the machine tool 10 . This axis enables a height adjustment, through which the inductor 11 is positioned in relation to and in the direction of the longitudinal axis L of the alignment aid 1 and subsequently in relation to the in 4 Workpiece 3 shown can be delivered. In this case, the inductor 11 is positioned in the direction of the longitudinal axis L at a distance from the inductor 11 and the transverse sensor 6 is immersed in the inductor 11 is. In this position, on the one hand, a distance measurement from height reference points on the inductor 11 can be carried out via the measuring beam M of the longitudinal sensor 5 and thereby a determination of actual distances in the direction of the longitudinal axis L or the movable height axis of the machine tool 10. On the other hand, the measuring beam M of the transverse sensor 6 can be used to determine actual distances from plane reference points on the inductor 11 transversely to the longitudinal axis L and thus transversely to the movable height axis of the machine tool 10 . A necessary infeed of the inductor in the direction of the traversable height axis and in the plane perpendicular to this can be determined by a comparison with target distances for a specific workpiece 3 that are defined, for example, using reference tables. In order to determine the actual distances between several height reference points and plane reference points, the alignment aid 1 is mounted in the machine tool 10 so that it can rotate about the movable height axis via the centering aids 9 . It should be provided here that the alignment aid 1 is rotated manually. The delivery of the inductor 11 in the plane transverse to the longitudinal axis L is done manually.

Den 2a, 2b ist überdies eine zweite Ausführungsform der Ausrichthilfe 1 zu entnehmen. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform der 1 ist diese zweite Ausführungsform in ihrer Gestaltung vereinfacht ausgeführt. In besonderem Maße weist das Gehäuse 12 der Ausrichthilfe 1 eine einfachere, im Wesentlichen zylindrische Ausgestaltung auf. Hierbei weist das Gehäuse 12 neben dem zylinderförmigen Grundkörper 24 den Gehäusedeckel 25 auf. Der Gehäusedeckel 25 selbst weist ferner die sich von der Deckeloberseite 26 entgegen des Grundkörpers 24 erstreckende, zentrische Schachtausformung 27 auf. In dieser zylindrischen Schachtausformung 27 ist der Messschacht 15 zumindest teilweise ausgebildet, wobei die zylindrische Schachtausformung 27 endseitig von der lateralen Messöffnung 14 durchbrochen wird. Ebenfalls endseitig des Messschachts 15 und somit im Bereich der lateralen Messöffnung 14 ist wiederum der um 45 Grad gegenüber der Längsachse L geneigte Spiegel 8 angeordnet. Die longitudinale Messöffnung 13 ist überdies gleichfalls im Gehäusedeckel 25 ausgebildet, wobei diese quer zur Längsachse L beabstandet ist und hierbei den Gehäusedeckel 25 durchbricht, sodass eine Messung durch den Längsaufnehmer 5 parallel zur Längsachse L ermöglicht wird.The 2a , 2 B a second embodiment of the alignment aid 1 can also be seen. In contrast to the first embodiment of the 1 this second embodiment is simplified in its design. In particular, the housing 12 of the alignment aid 1 has a simpler, essentially cylindrical configuration. In this case, the housing 12 has the housing cover 25 in addition to the cylindrical base body 24 . The housing cover 25 itself also has the central shaft formation 27 extending from the top side 26 of the cover towards the base body 24 . The measurement shaft 15 is formed at least partially in this cylindrical shaft formation 27 , the cylindrical shaft formation 27 being penetrated at the end by the lateral measurement opening 14 . The mirror 8 , which is inclined by 45 degrees with respect to the longitudinal axis L, is also arranged at the end of the measurement shaft 15 and thus in the region of the lateral measurement opening 14 . The longitudinal measurement opening 13 is also formed in the housing cover 25, being spaced transversely to the longitudinal axis L and breaking through the housing cover 25 so that a measurement parallel to the longitudinal axis L by the longitudinal sensor 5 is made possible.

Zwei mögliche Gestaltungsvarianten der in den 2a, 2b dargestellten Ausführungsform der Ausrichthilfe 1 sind zudem den 3a, 3b zu entnehmen, welche eine Schnittdarstellung respektive eine Darstellung ohne den in den 2a, 2b aufgezeigten Gehäusedeckel 25 beinhalten. Hierbei ist in den 3a, 3b offenbart, dass die wesentlichen Komponenten der Ausrichthilfe 1 bodenseitig des Gehäuses 12 konzentriert angeordnet sind, was aufgrund der so vereinfachten Gestaltung zu einer besseren Genauigkeit und einer robusteren Ausführung der Ausrichthilfe 1 führt. Neben dem Längsaufnehmer 5 sowie dem Queraufnehmer 6 sind die weiteren bodenseitig im Gehäuse 12 und im Speziellen im Grundkörper 24 angeordneten Komponenten das Elektronikmodul 17 sowie die als Akkumulator ausgebildete Batterie 28, welche eine zum insbesondere mobilen Betrieb der Ausrichthilfe 1 vorteilhafte Energieversorgung darstellt. Der Unterschied zwischen beiden Gestaltungsvarianten besteht nun darin, dass die Ausrichthilfen 1 ausgelegt sind, sich voneinander unterscheidende Induktoren 11 zu vermessen respektive auszurichten. Hierfür ist der Längsaufnehmer 6 der Ausrichthilfe 1 der 3a quer zur und von der Längsachse L höher beabstandet und somit gehäuseseitig weiter außen angeordnet als der Längsaufnehmer 6 der Gestaltungsvariante der Ausrichthilfe 1 der 3b. Damit lässt sich durch die Ausrichthilfe 1 der 3a ein größerer Induktor 11 vermessen als mit der Ausrichthilfe 1 der 3b. Der größere Induktor 11 würde demnach eine höhere Querausdehnung respektive einen größeren Radius aufweisen. Beispiele für Induktoren 11 sind in den 1 und 4 aufgezeigt.Two possible design variants in the 2a , 2 B illustrated embodiment of the alignment aid 1 are also the 3a , 3b to see which a sectional view or a representation without in the 2a , 2 B indicated housing cover 25 include. Here is in the 3a , 3b discloses that the essential components of the alignment aid 1 are concentrated on the bottom side of the housing 12, which is due to the simplified shape tion leads to better accuracy and a more robust design of the alignment aid 1. In addition to the longitudinal sensor 5 and the transverse sensor 6, the other components arranged on the bottom in the housing 12 and in particular in the base body 24 are the electronic module 17 and the battery 28 designed as an accumulator, which represents an energy supply that is particularly advantageous for mobile operation of the alignment aid 1. The difference between the two design variants is that the alignment aids 1 are designed to measure or align inductors 11 that differ from one another. For this purpose, the longitudinal sensor 6 of the alignment aid 1 is 3a spaced higher transversely to and from the longitudinal axis L and thus arranged further outward on the housing side than the longitudinal sensor 6 of the design variant of the alignment aid 1 of 3b . This allows the alignment aid 1 of 3a a larger inductor 11 measured than with the alignment aid 1 of 3b . The larger inductor 11 would accordingly have a greater transverse extent or a larger radius. Examples of inductors 11 are in the 1 and 4 shown.

Ferner ist 4 ein in der Werkzeugmaschine 10 angeordnetes Werkstück 3, hierbei ein Achszapfen, zu entnehmen, wobei ein Teil des Werkstücks 3 zum Zweck der Oberflächenhärtung einer Wärmebehandlung über den Induktor 11 unterzogen wird. Der Induktor 11 wurde hierbei mittels der in 1 dargestellten Ausrichthilfe 1 gegenüber dem Maschinenbett der Werkzeugmaschine 10 referenziert und ausgerichtet, sodass ein optimaler Abstand zwischen dem Induktor 11 und dem zu härtenden Teil des Werkstücks 3 vorliegt. Um diesen optimalen Abstand gewährleisten zu können, ist das Werkstück 3 ebenfalls über die Zentrierplatte 20 sowie den Zentrierstift 22 der Werkzeugmaschine 10 gegenüber der Werkzeugmaschine 10, im Speziellen gegenüber dem Maschinenbett der Werkzeugmaschine 10, referenziert.Furthermore 4 a workpiece 3 arranged in the machine tool 10, in this case an axle journal, is to be removed, a part of the workpiece 3 being subjected to a heat treatment via the inductor 11 for the purpose of surface hardening. The inductor 11 was hereby using the in 1 The alignment aid 1 shown is referenced and aligned with respect to the machine bed of the machine tool 10, so that there is an optimal distance between the inductor 11 and the part of the workpiece 3 to be hardened. In order to be able to ensure this optimum distance, the workpiece 3 is also referenced via the centering plate 20 and the centering pin 22 of the machine tool 10 in relation to the machine tool 10, in particular in relation to the machine bed of the machine tool 10.

BezugszeichenlisteReference List

11: Ausrichthilfealignment aid
22: WerkzeugTool
33: Werkstückworkpiece
44: Abstandsmessmitteldistance measuring equipment
55: Längsaufnehmer longitudinal pickup
66: Queraufnehmertransverse pickup
77: Umlenkelementdeflection element
88th: Spiegelmirror
99: Zentrierhilfecentering aid
1010: Werkzeugmaschine machine tool
1111: Induktorinductor
1212: GehäuseHousing
1313: longitudinale Messöffnunglongitudinal measurement port
1414: laterale Messöffnunglateral measurement port
1515: Messschacht measuring shaft
1616: Spiegelhalterungmirror mount
1717: Elektronikmodulelectronics module
1818: Kammerchamber
1919: Kammerchamber
2020: Zentrierplatte centering plate
2121: Grundplattebase plate
2222: ZentrierstiftCentering
2323: Öffnungopening
2424: Grundkörperbody
2525: Gehäusedeckel housing cover
2626: Deckeloberseite lid top
2727: Schachtausformungmanhole formation
2828: Batteriebattery
LL: Längsachselongitudinal axis
MM: Messstrahlmeasuring beam

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DD 209479 A1 [0003]
EP0195177A2 [0005]
DE 10061802 A1 [0007]

Claims

Alignment aid (1) for aligning a tool (2) with respect to a workpiece (3), the alignment aid (1) having at least one distance measuring device (4), characterized in that a first distance measuring device (4) has a parallel to a longitudinal axis (L) the alignment aid (1) is a longitudinal sensor (5) designed to measure, and a second distance measuring means (4) is a transverse sensor (6) designed to measure normal to the longitudinal axis (L).

Alignment aid (1) after claim 1 , characterized in that the distance measuring means (4) are active optical sensors which are designed to emit at least one measuring beam (M) and/or to receive an emitted measuring beam (M) when the alignment aid (1) is in operation.

Alignment aid (1) according to claims 1 or 2 , characterized in that the distance measuring means (4) are arranged in or on the alignment aid (1) in such a way that a measuring beam (M) emitted and/or received directly by the distance measuring means (4) during operation of the alignment aid (1) is parallel to the longitudinal axis (L) of the alignment aid (1) is sent out and/or received.

Alignment aid (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the alignment aid (1) has at least one deflection element (7) which is arranged at a distance from the transverse pickup (6) and which, during operation of the alignment aid (1) through the transverse pickup (6) transmitted and / or to be received measuring beam (M) deflects at least once by an angle relative to the longitudinal axis (L).

Alignment aid (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the deflection element (7) is a mirror (8) arranged inclined relative to the longitudinal axis (L).

Alignment aid (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the direction of the longitudinal axis (L) at least one centering aid (9) is formed opposite one end on the alignment aid (1).

Alignment aid (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the distance measuring means (4) are arranged acentrically in or on the alignment aid (1) transversely to the longitudinal axis (L) of the alignment aid (1), so that during operation of the alignment aid (1) the transmitted and/or received measuring beam (M) is transmitted or received coaxially to the longitudinal axis (L) of the alignment aid (1) and does not coincide with it.

Arrangement of an alignment aid (1) according to at least one of the preceding claims in a machine tool (10) with an inductor (11) for the inductive heat treatment of a workpiece (3), characterized in that the machine tool (10) has a motor-driven axis on which the inductor (11) is movably arranged, and the alignment aid (1) is positioned with its longitudinal axis (L) in the direction of the movable axis in the machine tool (10).

arrangement according to claim 8 , characterized in that when the inductor (11) is measured, the inductor (11) is moved towards the alignment aid (1) via the movable axis in such a way that the longitudinal sensor (5) is at a distance from the inductor (11) in the direction of the longitudinal axis (L). and the transverse pickup (6) is positioned immersed in the inductor (11).

arrangement according to claim 8 or 9 , characterized in that the alignment aid (1) is mounted in the machine tool (10) so as to be rotatable about the movable axis.