DD268426B5

DD268426B5 - Anordnung zur messwerterfassung und- korrektur beim feinschleifen optischer bauelemente mit kugelfoermig gekruemmten oberflaechen

Info

Publication number: DD268426B5
Application number: DD31230988A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Ahnert; Dieter Becker; Hartmut Winter
Original assignee: Jenoptik Jena Gmbh
Priority date: 1988-01-20
Filing date: 1988-01-20
Publication date: 1994-03-31
Also published as: DD268426A1

Description

einstellbaren, einen Impuls aussendenden Tasteinheit gekoppelt ist, die Tasteinheit über einen Antriebsregler mit einem Transistorpulssteller zur Regelung des Antriebes dos in seiner Richtung umkehrbaren Werkstückpositioniersystsms gekoppelt ist, der Antriebsregler über eine zer UaIe Rechnereinheit und ein Mikrorechnersystem steuerbar ist, das Werkstückpositioniersystem aus eir<?m mit einer Kupplung versehenen Gleichstrommotor, welcher über einen Wälzschraubtrieb mit einem Positionierschlitten verbunden ist, besteht und der Positionierschlitten über ein Wegmeßsystem mit dem Antriebsregler gekoppelt ist.

Die zentrale Rechnereinheit übernimmt die Funktion der Koordination, die Auswahl dor Betriebsart „Schritt" odor „Automatik", die Auswertung von Meßergebnissen, die Berechnung von Maschinenkonstanten und Bearbeitungspositionen, die Übergabe von Zielpositionen an den Antriebsregler, die Aktualisierung und Anzeige der momentanen Istpc sUion des Wertstückes sowie Steuer- und Überwachungsfunktionen. Der Antriebsregler ermöglicht dabei, daß die Befehle urv I Anweisungen, die von der zentralen Rechnereinheit sowie von der Kraftübertragungseinheit ausgehen in Drehrichtungs- und Drehzahlinformationen für den vorzugsweise eingesetzten Transistorpulssteller umgewandelt werden und die vom Meßsystem gelieferten Weginkrementimpulse in Geschwindigkeits- und Lageistinformationen umzurechnen. Der vom elektrischen Kontaktsystem, das heißt vom Transistorpulssteller angesteuerte Gleichstrommotor bewirkt im Falle eines Positionsbefehls, daß sich der über die Kupplung und den Wälzschraubtrieb angetriebene Positionierschlitten, an welchem sich das Werkstück befindet, in die geforderte Zielposition bewegt wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht somit auf relativ einfache Art und Weise eine freie von subjektiven Einflüssen der Arbeitskraft durchführbare Lage?.ollpositionierung des zu bearbeitenden optischen Bauelementes. Über die Rechnersteuerung wird eine selbstätige Mittendickenerfassung in Verbindung mit einer sich anschließenden Korrekturbearbeitung durchgeführt. Weiterhin ist jederzeit ein Prüfen des Bearbeitungsergebnisses möglich, wobei alle genannten Schritte sowohl im automatischen als auch im Schrittbetrieb möglich sind.

Ausführungsbeispiel

An einem nachstehenden Ausführungsbeispiel soll die erfindungsgemäße Anordnung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

Fig. 1: Gesamtaufbau bei Anordnung des Tastelementes auf werkzeugseitig gerichtete optische Funktionsfläche Fig. 2: Tastelementanordnung gerichtet auf werkzeugabgewendete optische Funktionsfläche

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau der Anordnung zum Messen, Bearbeiten und Prüfen eines linsenförmig ausgebildeten optischen Bauelementes 1. Ein an einem Maschinengestell einer Optikbearbeitungsmaschine schwenkbar angeordnetes Tastelement 2 befindet sich in der auf die optische Achse des Bauelementes 1 gerichteten eingeschwenkten Lage. Dazu dient eine Tasthebelschwenkeinrichtung 3. Die Tasthebelschwenkeinrichtung 3 ist über einen Tasthebel 4 mit einer Tasteinrichtung 5 verbunden, die beim Antasten einen Impuls erzeugt, der an einen Antriebsregler 8 weitergeleitet wird. Der Antriebsregler 8, der ständig über das angeschlossene Meßsystem 16 die momentane Lageposition bestimmt, erkennt mit Empfang des Impulses der Tasteinrichtung 5 die aktuelle Lage der angetasteten Funktionsfläche 7 des optischen Bauelementes 1. Diese Lageistposition wird je Lagereglertakt des Antriebsreglers 8 einer zentralen Rechnereinheit 7 mitgeteilt. Über diese Rechnereinheit 7 können unterschiedliche Meßvorgänge über Tastatureingabe aufgerufen, Zielpositionen automatisch berechnet, Meßergebnisse ausgewertet. Maschinenkonstanten korrigiert, Lageistpositionen angezeigt und neue Zielpositionen und Verfahrensgeschwindigkeiten — entsprechend der Meßvorgänge — an den Antriebsregler 8 übergeben werden. Über ein angeschlossenes Mikrorechnersteuersystem 9 können von einer Maschine 11 kommenden Grenzpositionen oder Impulsfreigaben, als auch die von einer Maschinenbedientafel 10 kommenden Steuerbefehle an den Antriebsregler 8 weitergeleitet werden.

Weiterhin zeigt Figur 1 ein in seiner Bewegungsrichtung umkehrbares Werkstückpositioniersystem, bestehend aus einem mit einer Kupplung 12 versehenen Gleichstrommotor 13, welcher über einen Wälzschraubtrieb 14 mit einem Positionierschlitten 15 verbunden ist. Der Positionierschlitten 15 ist über ein Wegmeßsystem 16 an den Antriebsregler 8 gekoppelt. Das Ausmessen der Istposition des mit den optischen Funktionsflächen 17 und 18 versehenen Bauelementes kann nach verschiedenen, frei wählbaren Meßvorgängen erfolgen.

In einen Meßvorgang 1 wird die Lage des optischen Bauelementes 1 ausgemessen, indem die zu bearbeitende Funktionsfläche 17 angetastet wird. Ausgehend von einer Ausgangsposition — Positionierschlitten 15 hat eine Position angefahren, die das Bauelement 1 weitestgehend von einem Werkzeug 19 weg positioniert — wird ein Meßvorgang zum Antasten der dem Werkzeug 19 zugewandten Funktionsfläche 17 gestartet. Dabei wird zunächst der Tasthebel 4 so eingeschwenkt, daß beim Anfahren des optischen Bauelementes 1 das Tastelement 2 genau auf die optische Achse des Bauelementes 1 trifft. Mit Start des Meßvorganges wird ein Positioniervorgang eingeleitet, welcher bewirkt, daß sich das optische Bauelement 1 auf da? Tastelement 2 zubewegt. Beim Auftreffen der optischen Funktionsfläche 17 auf das Tastelement 2 wird, nachdem sich ein bestehendes Spiel abgebaut hat, über den Tasthebel 4 eine Kraftübertragung auf die Tasteinheit 5 wirksam. Nach dem Erreichen einer definierten (einstellbaren) Betätigungskraft wird durch Öffnen eines Kontaktsystems ein elektrischer Impuls au: elöst und an den Antriebsregler 8 weitergeleitet. Mit Erkennen dieses Impulses durch den Antriebsregler 8 leitet dieser einer, Abbremsvorgang des Werkstückpositioniersystems ein. Daraufhin wird die Bewegungsrichtung des Positionierschlitten!, 15 umgekehrt und mit Meßgeschwindigkeit solange zurückgefahren, bis mit Unterschreiten der Betätigungskraft der Rücksatzimpuls über die Tasteinheit 5 ausgelöst wird. Mit dem Rückimpuls wird im Antriebsregler 8 ein Lageistwertzähler auf „Null" gesetzt. Anschließend wird ein Positioniervorgang abgerufen, mit de. η Ziel auf „Null" zu positionieren und zu halten. Mit dem Eingeben der Nullpositior. in die zentrale Rechnereinheit 7 erfolgt die Berechnung, das heißt die Definition der Bearbeitungsposition (Anschleifen)

Pb. = K1+A

Pe» = Bearbeitungsposition a

K1 = Maschinenkonstante 1

A = Abtrag

Bei diesem Meßvorgang 1 muß von jeder Messung der zu erzielende Abtrag in die zentrale Rechnereinheit neu eingegeben werden. In einem Meßvorgang 2 wird die Lage des optischen Bauelementes 1 dahingehend bestimmt, daß die nicht zu bearbeitende optische Funktionsfläche 18 angetastet wird (Figur 2).

Ausgehend von einer Position des optischen Bauelementes 1, die in der Nähe der Bearbeitungsposition liegt, erfolgt der Antastvorgang mittels eines Hilfsstößel 20 durch die Bohrung einer zur Lagefixierung des Bauelementes 1 dienenden Spannzange 21. Dabei wird zunächst das optische Bauelement 1 in der Nähe der Bearbeitungspositiun, d.h. in Nähe des Werkzeuges 19 positioniert. Anschließend wird die Tasthebelschwenkeinrichtung 3 den Tasthebel 4 mit Tastelement 2 in die gleiche Stellung gebracht wie in Meßvorgang 1 beim Antasten der Funktionsfläche 17.

Mit Aufruf des Meßvorganges 2 erfolgt der gleiche Positionierzyklus wie beim Meßvorgang 1, nur aus entgegengesetzter Richtung. Mit Berührung zwischen dem Tastelement 2 und dem Hilfsstößel 20 baut sich die Lose zwischen de.i einzelnen Verbindungsgliedern ab und die Tastkraft steigt an. Mit Überschreitung der an der Tasteinheit 5 eingestellten Tastkraft wird ein Schaltimpuls ausgelöst und an den Antriebsregler 8 weitergeleitet. Die exakte Positionierung entspricht dabei den Positionierbewegungen wie im 1. Meßvorgang, wobei die Berechnung Jer Bearbeitungsposition b in der zentralen Rechnereinheit 7 wie folgt vorgenommen wird:

P_Bb = K2-MD

Peb = Bearbeitungsposition b

K 2 = Maschinenkonstante 2

MD = Mittendicke

Durch diese Meßvariante entfällt ein vorheriges Messen der Mittendicke bzw. ein Bestimmen des Abtrages außerhalb der Maschine. Zur Bearbeitung der Losgröße eines bestimmten optischen Bauelementes 1 braucht nur vor Beginn der Bearbeitung des Loses einmalig die erforderliche Mittendicke eingegeben werden.

In einem Meßvorgang 3 erfolgt das Ausmessen der Mittendicke in der Weise, daß nach dem Abarbeiten des 1. und des

2. Meßvorganges, wobei beim 2. Meßvorgang kein „Nullen" des Wegmeßsystems 16 nach der Genaupositionierung auf den Tastimpuls ausgelöst wird. Die Berechnung der Mittendicke erfolgt nach:

MD = Pm.8-K3

MD = Mittendicke

Pm«b = Meßposition

K 3 = Maschinenkonstante 3

Die Mittendicke wii d von der zentralen Rechnereinheit 7 angezeigt bzw. gespeichert.

In einem 4.Meßvorgang kann das Prüfen des erzielten Glasabtrages erfolgen. Sie kann nach einzelnen Glasabtragsvorgängen wahlweise erfolgen, in dem der 1. Meßvorgang derart verändert wird, daß das Wegmeßsystem 16 nicht auf „Null" gebracht wird. Das von der zentralen Rechnereinheit 7 ausgewiesene Ergebnis kann dabei durch vorgegebene Toleranzgrößsn überwacht werden.

Zum Prüfen des erzielten Abtrages mit gleichzeitiger Korrekturberechnung der Maschinenkonstanten werden nach der Prüfung des erzielten Abtrages nach dem 4. Meßvorgang in einem 5. Meßvorgang die Maschinenkonstanten K1 und K2 bestimmt und im Speicher der zentralen Rechnereinheit 7 eingegeben. Dabei werden die gemessenen Toleranzbeträge wie folgt zur Maschinenkonstante addiert:

Ta = Asoii - Ai,t	11	Maschine
KI_n = KI_n., + Ta	12	Kupplung
K2„ = K1_n-K3	13	Gleichstrommotor
	14	Wälzschraubtrieb
	15	Positionierschlitten
	16	Wegmeßsystem
Asoii = zu erzielender Abtrag	17,	, 18 optische Funktionsfläche
A« = gemessenerAbtrag	19	Werkzeug
T_A = Abtragstoleranz	20	Hilfsstößel
	21	Spannzange







Ki_n = Mnschinenkonstante 1 (n-terWert)
K2„ = Maschinenkonstante 2 (n-ter Wert)
K3 = Maschinenkonstante 3

Zusammenstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 optisch« s Bauelement
2 Tastelement
? """asthebelschWenkeini ichtung
4 Tasthebel
5 Kraftübertragungseinheit
6 Transistorpulssteller
7 zentrale Rechnereinheit
8 Antriebsregler
9 Mikrorechnersteuersystem
10 Maschinenbedientafel

Claims

Anordnung zur Meßwerterfassung und -korrektur beim Feinschleifen optischer Bauelemente mit kugelförmig gekrümmten Oberflächen, insbesondere zur Erfassung und Kon Jktur der Mittenachse linsenförmiger optischer Bauteüo, bestehend aus einem auf die Oberfläche de& Bauelementes in Richtung der optischen Achse wirkendes Tastelement, einer Anzeigeeinheit sowie einem Werkstückpositioniersystem zur Bearbeitungslagekorrektur, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (2) am Maschinengestell auf beide Oberflächen (17,18) eines lagefixierten optischen Bauelementes (1) gerichtet, in axialer Richtung des Bauelementes (1) ortsfest, über eine Tasthebelschwenkeinrichtung (3) einschwenkbar ist, das Tastelement (2) mit einer einstellbaren, einen Impuls aussendenden Tasteinheit (5) gekoppelt ist, die Tasteinheit (5) über einen Antriebsregler (8) mit einem Transistorpulssteller (6) zur Regelung des Antriebes des in seiner Richtung umkehrbaren Werkstückpositioniersystems gekoppelt ist, der Antriebsregler (8) über eine zentrale Rechnereinheit (7) und ein Mikrorochnersteuersystem (9) steuerbar ist, das Werkstückpositioniersystem aus einem mit einer Kupplung versehenen Gleichstrommotor (13), welcher über einen Wälzschräubtrieb (14) mit einem Positionierschlitten (15) verbunden ist, besteht und der Positionierschlitten (15) über ein Wegmeßsystem (16) mit dem Antriebsregler (8) gekoppelt ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Meßwerterfassung und -korrektur beim Feinschleifen optischer Bauelemente mit kugelförmig gekrümmten Oberflächen, insbesondere zur Erfassung und Korrektur der Mittendicke linsenförmiger optischer Bauteile. Sie kann an allen Optikschleifmaschinen eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannte Anordnungen bzw. Methoden zur Meßwerterfassung und -korrektur beim Feinschleifen optischer Bauelemente basieren darauf, daß die Werkstücke vor sowie nach der Bearbeitung ausgemessen werden und anschließend eine Korrektur von Hand zur Veränderung des Glasabtrages vorgenommen wird. Die optischen Bauteile werden dazu vorwiegend aus der Maschine entnommen und an einem speziellen Prüfplatz ausgerissen. Weiterhin ist hinreichend bekannt, daß zur Erfassung, beispielsweise der Mittendicke, zwischen einzelnen Arbeitsstufen Tastelemente, die mit Wegmeßsystemon gekoppelt sind, auf den Maschinenschlitten ambulant aufgesetzt werden.

Derartige Anordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß insbesondere bei der serienmäßigen Bearbeitung von Einzelelementen der zeitliche Prüf- und Korrekturaufwand sehr hoch ist.

Aus r*er Metallverarbeitung ist bekannt, daß spezielle bei numerisch gesteuerten Drehmaschinen Anordnungen mit Meßidstelementen zur Ermittlung der Istpositionen von Werkstücken bzw. Werkzeugen eingesetzt werden (z. B. DD-PS 236031, DD-PS 240694). Bei derartigen Anordnungen werden die Tastelemente in Richtung des 7 u vermessenden Bauelementes bewegt, wobei die Position des Tastelementes zur Definierung der Istlage dient und gegebent.ifalls als Korrekturwert einem Positioniersystem zugeführt wird.

Derartige Anordnungen lassen sich jedoch nicht auf Bearbeitungseinheiten der Glas- bzw. Kristallbearbeitung übertragen, da einmal völlig verschiedene Maschinenspezifikation vorliegen und zum anderen überwiegend rotationssymmetrische Teile mit entgegengesetzten kugelförmigen Funktionsflächen unter Beachtung spezieller Halterungs- und Aufnahmebedingungen bearbeitet werden müssen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den zeitlichen Aufwand bei der Meßwerterfassung und -korrektur beim Feinschleifen optischer Bauelemente mit kugelförmig gekrümmten Oberflächen zu reduzieren sowie die Arbeitsbedingungen zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Meßwerterfassung und -korrektur beim Feinschleifen optischer Bauelemente mit kugelförmig gekrümmten Oberflächen zu entwickeln, die ohne subjektive Einflüsse der Arbeitskraft eine Mittendickenmeßwerterfassung, eine Korrektur der Meßwerte sowie eine ständige Kontrolle des Arbeitsergebnisses ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung, bestehend aus einer auf die Oberfläche des Bauelementes in Richtung der optischen Achse wirkendes Tastelement, einer Anzeigeeinheit sowie einem Werkstückpositioniersytem zur Bearbeitungslagekorrektur, dadurch gelöst, daß das Tastelement am Maschinengestell auf beide Oberflächen eines lagefixierten optischen Bauelementes ortsfest, über eine Tasthebelschwenkeinrichtung einschwenkbar ist, das Tastelement mit einer