DD268426B5 - ARRANGEMENT FOR MEASUREMENT DETECTION AND CORRECTION IN THE FINAL GRINDING OF OPTICAL COMPONENTS WITH BALL-END CROP SURFACES - Google Patents
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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.adjustable, a pulse emitting key unit is coupled, the key unit is coupled via a drive controller with a transistor pulse controller for controlling the drive dos in his direction reversible Werkstückpositioniersystsms, the drive controller via a zer UaIe computer unit and a microcomputer system is controllable, the workpiece positioning from eir <? m with a clutch provided DC motor, which is connected via a Wälzschraubtrieb with a positioning slide, and the positioning slide is coupled via a position measuring system with the drive controller.
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.The central processing unit assumes the function of coordination, the selection of the operating mode "step" or "automatic", the evaluation of measuring results, the calculation of machine constants and machining positions, the transfer of target positions to the drive controller, the updating and display of the current actual position of the Wertstückes as well as control and monitoring functions. The drive controller makes it possible that the commands urv I instructions that go out of the central computer unit and the power transmission unit in direction of rotation and speed information for the preferably used transistor pulse controller and to convert the Weginkrementimpulse supplied by the measuring system in speed and Lageistinformationen. In the case of a position command, the DC motor actuated by the electrical contact system, that is to say by the transistor pulse controller, causes the positioning carriage, which is driven by the coupling and the rolling screw drive, on which the workpiece is located, to be moved to the required target position.
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.The arrangement according to the invention thus makes it possible, in a relatively simple manner, to achieve a free position, which can be carried out by subjective influences of the working force, of the optical component to be machined. About the computer control a selbstätige center thickness detection is performed in conjunction with a subsequent correction processing. Furthermore, a check of the processing result is possible at any time, with all said steps are possible both in automatic and in step mode.
Ausführungsbeispielembodiment
An einem nachstehenden Ausführungsbeispiel soll die erfindungsgemäße Anordnung näher erläutert werden. Dazu zeigen:In an embodiment below, the arrangement according to the invention will be explained in more detail. To show:
Fig. 1: Gesamtaufbau bei Anordnung des Tastelementes auf werkzeugseitig gerichtete optische Funktionsfläche Fig. 2: Tastelementanordnung gerichtet auf werkzeugabgewendete optische FunktionsflächeFig. 1: Overall structure in the arrangement of the probe element on the tool side directed optical functional surface Fig. 2: Tastelementanordnung directed to tool-removed optical functional surface
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.FIG. 1 shows the overall structure of the arrangement for measuring, processing and testing a lens-shaped optical component 1. A scanning element 2, which is arranged pivotably on a machine frame of an optical processing machine, is located in the pivoted-in position facing the optical axis of the component 1. Serves a Tasthebelschwenkeinrichtung 3. The Tasthebelschwenkeinrichtung 3 is connected via a sensing lever 4 with a sensing device 5, which generates a pulse when probing, which is forwarded to a drive controller 8. The drive controller 8, which constantly determines the current position via the connected measuring system 16, recognizes the current position of the probed functional surface 7 of the optical component 1 upon receipt of the pulse of the sensing device 5. This position position is communicated to a central computer unit 7 per position controller cycle of the drive controller 8. Via this computer unit 7, different measuring processes can be called up via keyboard input, target positions calculated automatically, and measurement results evaluated. Corrected machine constants, Positionist positions displayed and new target positions and process speeds - according to the measuring operations - are passed to the controller 8. Via a connected microcomputer control system 9, border positions or pulse releases coming from a machine 11 as well as the control commands coming from a machine operating panel 10 can be forwarded to the drive controller 8.
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.Furthermore, FIG. 1 shows a workpiece positioning system that can be reversed in its direction of movement, comprising a DC motor 13 provided with a coupling 12, which is connected to a positioning slide 15 via a rolling screw drive 14. The positioning carriage 15 is coupled to the drive controller 8 via a position measuring system 16. The measurement of the actual position of the provided with the optical functional surfaces 17 and 18 component can be done according to various, freely selectable measuring operations.
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)In a measuring process 1, the position of the optical component 1 is measured by the functional surface to be processed 17 is touched. Starting from a starting position - Positionierschlitten 15 has approached a position that positions the component 1 as far as possible away from a tool 19 - a measuring operation for touching the tool 19 facing functional surface 17 is started. In this case, first of the sensing lever 4 is pivoted so that when approaching the optical component 1, the probe element 2 hits exactly on the optical axis of the component 1. With the start of the measuring process, a positioning process is initiated, which causes the optical component 1 on there? Probe element 2 moved. Upon impact of the optical functional surface 17 on the probe element 2, after an existing game has degraded, via the sensing lever 4, a power transmission to the button unit 5 is effective. After reaching a defined (settable) operating force by opening a contact system an electrical pulse au: elöst and forwarded to the controller. 8 Upon detection of this pulse by the drive controller 8, this initiates a braking process of the workpiece positioning system. Thereupon, the direction of movement of the positioning carriage !, 15 reversed and retracted at measuring speed until the retraction pulse is triggered via the button unit 5 falls below the operating force. With the return pulse, an actual position counter is set to "zero" in the drive controller 8. Subsequently, a positioning process is called, with the η target to be positioned and held at "zero". By entering the Nullpositior. in the central computer unit 7, the calculation, that is, the definition of the processing position (grinding) takes place
Pb. = K1+APb. = K1 + A
Pe» = Bearbeitungsposition aPe »= processing position a
K1 = Maschinenkonstante 1K1 = machine constant 1
A = AbtragA = removal
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).In this measurement process 1 of each measurement of the removal to be achieved in the central computer unit must be reentered. In a measuring process 2, the position of the optical component 1 is determined to the effect that the not to be processed optical functional surface 18 is touched (Figure 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.Starting from a position of the optical component 1, which is located in the vicinity of the processing position, the probing takes place by means of an auxiliary plunger 20 through the bore of a fixing device for fixing the device 1 serving collet 21. Here, first, the optical device 1 in the vicinity of Bearbeitungspositiun, ie positioned near the tool 19. Subsequently, the Tasthebelschwenkeinrichtung 3, the sensing lever 4 is brought with probe element 2 in the same position as in measuring process 1 when probing the functional surface 17th
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:Calling the measuring process 2, the same positioning cycle as in the measuring process 1, only from the opposite direction. With contact between the probe element 2 and the auxiliary plunger 20, the lots between de.i individual links builds and the force increases. Exceeding the set on the key unit 5 sensing force a switching pulse is triggered and forwarded to the controller 8. The exact positioning corresponds to the positioning movements as in the first measuring process, wherein the calculation Jer processing position b in the central processing unit 7 is carried out as follows:
PBb = K2-MDP B b = K2-MD
Peb = Bearbeitungsposition bPeb = machining position b
K 2 = Maschinenkonstante 2K 2 = machine constant 2
MD = MittendickeMD = center thickness
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.This measuring variant eliminates a prior measurement of the center thickness or determining the Abtrages outside the machine. To process the batch size of a particular optical component 1 only once the required center thickness needs to be entered before the start of processing the lot.
In einem Meßvorgang 3 erfolgt das Ausmessen der Mittendicke in der Weise, daß nach dem Abarbeiten des 1. und desIn a measuring process 3, the measurement of the center thickness takes place in such a way that after the processing of the 1st and
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:2. Measurement process, whereby in the second measurement process no "zeroing" of the position measuring system 16 after the gene positioning on the tactile pulse is triggered.
MD = Pm.8-K3MD = Pm.8-K3
MD = MittendickeMD = center thickness
Pm«b = MeßpositionPm «b = measuring position
K 3 = Maschinenkonstante 3K 3 = machine constant 3
Die Mittendicke wii d von der zentralen Rechnereinheit 7 angezeigt bzw. gespeichert.The center thickness wii d displayed or stored by the central computer unit 7.
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.In a 4.Meßvorgang can be done checking the glass removal achieved. It can optionally take place after individual glass removal operations, in which the first measuring operation is changed in such a way that the measuring system 16 is not brought to "zero." The result indicated by the central computer unit 7 can be monitored by predetermined tolerance values.
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:To check the obtained Abtrages with simultaneous correction calculation of the machine constants, the machine constants K1 and K2 are determined and entered in the memory of the central processing unit 7 after checking the obtained Abtrages after the 4th measurement in a fifth measurement. The measured tolerance amounts are added to the machine constant as follows:
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JPH0661691B2 (en) * | 1989-09-29 | 1994-08-17 | オリンパス光学工業株式会社 | Optical element polishing method and apparatus |
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