DE2803193A1

DE2803193A1 - Vorrichtung zur herstellung axial- symmetrisch asphaerischer flaechen

Info

Publication number: DE2803193A1
Application number: DE19782803193
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hashimoto
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1977-01-27
Filing date: 1978-01-25
Publication date: 1978-08-03
Also published as: JPS5392994A; FR2378607B1; JPS567821B2; GB1590263A; FR2378607A1; US4178720A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

ZWIRNER ■ HIRSCH · BREHM ~_; - , _{n Q}

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

-3-

Patentconsult RadeckestraEe 43 8DQ0 München 60 Telefon (089) 833603/833604 Telex CS-212313 Tc-lFg.'jmms Paientconsult Patentconsult Sonnenberger SUaCe 4* 6200 Wiesbaa^n Telefon (06121) 562943/56199S Tel«* 01-186237 Telegrjmmo Palentronä-.iit

NIPPON KOGAKU K.K. Case 364

Tokyo, Japan

Vorrichtung zur Herstellung axial-symmetrisch asphärischer Flächen

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei bekannten Vorrichtungen zur Herstellung axialsymmetrischer asphärischer Flächen ist ein Nocken, der das Verschwenken einer Arbeitsspindel, an deren einem Ende ein Werkstück befestigt ist, um einen vorbestimmten Drehwinkel um deren Achse und eine gleiche Drehung des Werkstücks bewirkt, an der Drehwelle der Arbeitsspindel befestigt, wobei deren Symmetrieachsen zusammen fallen. Eine hin- und hergehende lineare Bewegung, die von einem mit dem Nocken in Eingriff stehenden Nockenstössel erzeugt wird, wird in ihrem Betrag herabgesetzt

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W.Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chcm. Dr. phil. na!. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing Dr. jur. . G Zvrrner Dipl.-Ing. Drpi-VV.-lng.

ORIGINAL INSPECTED

-X-

und auf ein eine Schleifscheibe haltendes Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstücks übertragen. Dadurch werden vorbestimmte asphärische Flächen gemäß dem Betrag des Hubes, der dem Drehwinkel der Nockendrehung entspricht, hergestellt. Solche bekannten Vorrichtungen leiden jedoch an Profilfehlern, die der Abnutzung des Nockens während dessen Herstellung und während dessen Einsatzes zuzuschreiben sind,und an mechanischen Fehlern, wie Nockenmontagefehlern oder dgl. und überdies sind diese Fehler schwer zu korrigieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die genannten Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung zur Herstellung asphärischer Linsen verfügbar zu machen, bei der das Auftreten solcher Fehler verhindert ist und die eine höchst genaue Bearbeitungspräzision ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zur Herstellung einer axial-symmetrisch asphärischen F'.äche, bei der eine Arbeitsspindel zur Drehung eines Werkstücks um eine erste Achse innerhalb eines vorbestimmten Winkels um eine zur ersten Achse senkrecht verlaufende zweite Achse verschwenkbar ist, bei der eine Schleifscheibe zum Schleifen des Werkstücks um einen vorbestimmten Betrag senkrecht zur

809831/076«

zweiten Achse verschiebbar ist und die gekennzeichnet ist durch eine Detektoreinrichtung zum kontinuierlichen Ermitteln des Winkels der Verschwenkung um die zweite Achse der Arbeitsspindel/ eine Antriebseinrichtung zur Verschiebung der Schleifscheibe, eine Meßeinrichtung zum kontinuierlichen Messen der Schleifposition der Schleifscheibe und eine Einrichtung zum Vorspeichern einer vom Verschwenkungswinkel abhängigen vorbestimmten Position eines jeden Punktes auf der asphärischen Fläche und zum Steuern der Antriebseinrichtung derart, daß die von der Meßeinrichtung gemessene Schleifposition der gespeicherten vorbestimmten Position gleich ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine scbematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform; und

Fig. 2: ein Blockschaltbild eines Steuermechanismus für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Gemäß Figur 1 ist an einem Werkstückhalter 1 eine Drehwelle 1a variabler Länge montiert, die von einem nicht

8098 3 1/0769

- v

gezeigten Motor angetrieben wird. Ein Ende der Drehwelle 1 a ist so ausgebildet, daß an ihm ein Werkstück 2 angebracht werden kann. Eine senkrecht zur Drehwelle 1a verlaufende verschwenkbare Mittelpunktwelle 3 hält einen Endes den Werkstückhalter 1 und ist über eine Buchse 4a drehbar an einem Ger^tekörper 4 montiert. Die Mittelpunktwelle 3 ist mit Hilfe einer nicht gezeigten Antriebsquelle innerhalb eines vorbestimmten Drehwinkels hin- und herdrehbar, so daß der Werkstückhalter 1 innerhalb des Schleifbereichs einer noch zu beschreibenden Schleifscheibe 5 verschwenkt werden kann. Die Schleifscheibe 5 ist auf einem noch zu beschreibenden Schlitten 6 montiert und sie ist von einem nicht gezeigten Motor um eine Welle 5a drehbar. Der Schlitten 6 ist für eine Gleitbewegung in Richtung des doppelköpfigen Pfeils, senkrecht zur \erschwenkenden Mittelpunktwelle 3 vorgesehen. Ein Untersetzungshebel 7 wird einen Endes mittels eines Drehstiftes 9 drehbar am Gerätekörper gehalten und trägt an seinem Mittelteil drehbar eine Drehrolle 9, die mit einem Ende des Schlittens 6 in Eingriff stehtj und trägt am anderen Ende eine Rolle 10, die mit einem Verbindungsglied 11 im Eingriff steht, das in Abhängigkeit von einer Bewegung eines noch zu beschreibenden Antriebes 14 in Richtung des doppelköpfigen Pfeils gleitend verschiebbar ist. Der Untersetzungshebel 7, der

— 5 —

80983 1 /076$

Drehstift 8 und die Rollen 9 und 10 bilden zusammen ein Untersetzungsgetriebe zur Reduzierung des Betrages der vom Antrieb 14 bewirkten Verschiebung und zur Übertragung des solchermaßen reduzierten Betrages der Verschiebung auf den Schlitten 6. Ein Drehwinkeldetektor 12 wie ein Drehungskodierer oder dgl. dient der kontinuierlichen Messung des momentanen Drehwinkels der Mittelpunk twelle 3 während deren Hin- und Herdrehung um einen vorbestimmten Winkel, der Umwandlung des ermittelten Datenwertes in ein elektrisches Signal und der übertragung eines solchen Signals an eine noch zu beschreibende Steuereinrichtung 1 3 .

Der Antrieb 14 kann von einem Schrittmotor angetrieben werden, so daß er dem Verbindungsglied 11 auf den Empfang eines Impulssignals hin eine geradlinige Hin-- oder Herbewegung erteilt. Eine Meßeinrichtung 15, wie eine Laser-Interferenzanordnung, dient zur Messung der Schleifposition der Schleifscheibe 5 zu allen Zeiten und auch zur übertraggung der gemessenen Daten an die Steuereinrichtung 13.

Bei der Steuereinrichtung 13 kann es sich um einen Computer oder dgl. handeln. Gemäß Figur 2 umfaßt sie eine mit dem Drehwinkeldetektor 12 verbundene Speicherschaltung 13a, eine mit der Speicherschaltung und der Meßeinrichtung 15 verbun-

8098 3 1/0769

-S-

dene Vergleichsschaltung 13b und eine an die Vergleichsschaltung angosch] ossone Impul serzeugungsschaltung 13c. DJ ο Steuereinrichtung 13 ist mit dem Antrieb 14 verbunden .

Tn der Speicherschaltung 13a sind vorbestimmte Schleif-Positionen p_Qf P₁, p₂ .... dor Schleifscheibe 5 vorgespeichert, in denen das Werkstück 2 auf eine vorbestimmte asphäri i-c-hci Konfiguration zu Schleifern ist,wenn die

Mittelpunktwelle 3 Drehwinkel O₀₁G₁ , Θ_ζ,

einnimmt. Wenn der Speicherschaltung vom Drehwinkoldetektor 12 ein zum Prehwinkel Θ gehörender Datenv.'ort geliefert wird, gibt die Speicherschaltung an die Vergleichsschaltung 13b die Information über die diesem Datenwert entsprechende vorbestimmte Schleifposition p.

Di:; Vergleichsschaltung 13b vergleicht die von der Speicherschaltung 13a gelieferte vorbestimnite Schleif position ρ mit dem von der Meßeinrichtung 15 gelieferten gemessenen Schioifpositionswert p' des Schleifrades. Wenn eine Differenz zwischen den beiden Positionen besteht, gibt die Vergleichsschaltung auf die Impulscrzeugungsschallung 13c ein elektrische;; Signal mit einen der Differenz entsprochf ndc-ii Wert. Die Ir.ipul serzeugung.'^riui 1 turn: 1Mc erzeugt diejenige.! Anzahl Impul r.signal e, die dem ReI rag di·.-;

8 0 9 >V; ! , ο 7 β S

28U3193

von der Vergleichsschaltung 13b gelieferten elektrischen Signals entspricht.

Mit einem solchen Aufbau kann die Tierstellung einer axial-symmetrisch asphärischen Linse oder dgl. hergestellt v/erden, indem die Länge der Drohwolle 1 εχ zum Erhalt eines vorbestimmten Bezugsradius der aspliärischcn Fläche eingestellt, die Drehwelle 1a und das Werkstück um die Achse dieser Welle gedreht worden, während das Werkstück 2 und die Werkstückhalterung um einen vorbestimmten Drehuncfswinkel um die Mittelpunktwe.1 Ie 3 verschwenkt v/erden, und die Schleifscheibe 5 um die Welle 5a zum Schleifen des Werkstücks 2 gedreht wird. Gleichzeitig werden der Drehungswinkel der Mittelpunktwelle 3 und der Betrag der Verschiebung der Schleifscheibe 5 kontinuierlich vom Drehwinkeldetektor 12 bzw. von der Meßeinrichtung 15 gemessen, und di^se Daten werden an die Steuereinrichtung 13 übertragen. Die Steuereinrichtung 13 vergleicht den vorbestimmten Betrag der Verschiebung der Schleifscheibe 5, der dem gerade eingenommenen Drehwinkel der Mittelpunktwelle 3 entspricht, mit dem von der Meßeinrichtung 15 gemessenen Betrag der Verschiebung der Schleifscheibe 5 und sie erzeugt die zuvor erwähnten Impulssigv um den Antrieb 14 zu betätigen. Eine Bewegung des

809831/076$

j ;

Antriebe v/J rd über das Verbindungsglied 11 und das Untersetzungsgetriebe 7 bis 10 übertragen, um den Schlitten 6 und die Schleifscheibe 5 in der Pfeilrichtung zu bewegen. Somit werden mechanische Fehler, die dem Antrieb, dein Untersetzungsgetriebe etc. zuzuordnen sind, durch die Meßeinrichtung 1b alle zur Steuereinrichtung 13 rückgekoppelt, wodurch sich das Werkstück mit äußerst hoher Genauigkeit m:\t einer vorbestimmten asphärischon Konfiguration herstellen läßt.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Erfindung bezüglich einer Vorrichtung ?;ur Herstellung axial-syinrtetrisch konvexer asphärischer Flächen beschrieben worden. Die Erfindung kann aber auch bei einer Vorrichtung zur Herstellung axial-symmetrisch konkaver asphärischer Flächen mit demselben Prinzip angewendet v/erden. Ferner kann die Form oder Konfiguration der Schleifscheibe goirüiß der des Werkstücks geeignet gewählt werden. Darüberhinaus kann die Meßeinrichtung zur Messung des Betrages der Verschiebung der Schleifscheibe 5 alternativ ein Linearkodierer oder dgl. sein.

8 0 9 P." 1 - ■ 7 B Π

ORIGINAL INSPECTED

eerse ite

Claims

BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH . BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult Radeckeslraßc-43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger StraCe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561990 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

NIPPON KOGAKU K.ü. Case 364

Tokyo, Japan

Patentanspruch

Vorrichtung zur Herstellung einer axial-symmetrisch asphärischen Fläche, bei der eine Arbeitsspindsl zur Drehung eines Werkstücks um eine erste Achse innerhalb eines vorbestimmten Winkels um eine zur ersten Achse senkrecht verlaufende zweite Achse verschwenkbar ist und bei der eine Schleifscheibe zum Schleifen des Werkstücks um einen vorbestimmten Betrag senkrecht zur zweiten Achse verschiebbar ist, gekennzeichnet durch

eine Detektoreinrichtung (12) zum kontinuierlichen Ermitteln des Winkels der Verschwenkung um die zweite Achse der Arbeitsspindel;

eine Antriebseinrichtung (7 bis 11, 14) zur Verschiebung der Schleifscheibe (15);
eine Meßeinrichtung (15) zum kontinuierlichen Messen

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. ■ P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.W.-lng.

80983 1/0763

ORIGINAL INSPECTED

280.7

der Schleifposition der Schleifscheibe; und eine Einrichtung (13) zum Vorspeichern einer vom Verschwenkungswinkel abhängigen vorbestimmten Position eines jeden Punktes auf der asphärischen Fläche und zum Steuern der Antriebseinrichtung derart, daß die von der Meßeinrichtung gemessene Schleifposition der gespeicherten vorbestimmten Position gleich ist.