DE602005003012T2

DE602005003012T2 - Verfahren für die automatische Kalibrierung der Werkzeuge in einer Drehmaschine benutzt für die Herstellung von insbesondere Brillenlinsen

Info

Publication number: DE602005003012T2
Application number: DE602005003012T
Authority: DE
Inventors: Mcpherson Edward; Savoie Marc
Original assignee: Satisloh GmbH
Current assignee: Satisloh GmbH
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2025-05-07
Also published as: DE602005003012D1; ATE376476T1; CN1857861B; CN1857861A; US20060253220A1; EP1719584A1; EP1719584B1; EP1724055B1; JP5032049B2; JP2006313540A; ATE535346T1; EP1724055A1; US7440814B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die automatische Kalibrierung eines Werkzeugs/von Werkzeugen in einer für die Herstellung von insbesondere Brillenlinsen verwendeten (Diamant-)(SPDT) Drehmaschine. Eine derartige Maschine ist zum Beispiel im Dokument WO-A-02/06005 derselben Erfinder offenbart worden.
SPDT ist ein wohlbekanntes Verfahren zur Erzeugung von nicht-drehsymmetrischen Flächen, das herkömmlicherweise für Brillenlinsen verwendet wird. Die Flächen sind typischerweise von torischer oder toroidförmiger Gestalt oder haben eine völlig frei geformte Gestalt, wie die bei progressiven Additionslinsen (PAL) verwendeten Formen. Ein bei diesen SPDT-Maschinen auftretendes übliches Problem ist ein kleiner, aber nicht zu akzeptierender Fehler im Drehmittelpunkt der Linse. Diese Fehler werden typischerweise durch Kalibrierfehler verursacht, die bewirken, daß das Werkzeug nicht ganz die akzeptablen Toleranzen erreicht oder nicht ganz innerhalb dieser von dem Drehmittelpunkt anhält.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Stand der Technik gibt es keinen Mangel an Vorschlägen, wie die Werkzeug-/Maschinen-Kalibrierung realisiert werden kann. Bei einem ersten, allgemein üblichen Verfahren wird eine Kalibrierung der Werkzeughöhe im Verhältnis zur Mitte (Z-Richtung) durch Anreißen eines Prüfteils mit dem Werkzeug ausgeführt, während die Drehung des Prüfteils verhindert wird. Typischerweise werden zwei Linien angerissen, die erste in einer gegebenen Winkelstellung (B-Winkel), dann eine zweite Linie in einem zweiten feststehenden B-Winkel 180 Grad von dem ersten B-Win kel. Der Abstand zwischen den zwei Linien wird mit einem optischen Mikroskop mit einer geeigneten Vergrößerung und einem Messungs-Fadenkreuz gemessen. Die Werkzeughöhe wird dann manuell auf den halben gemessenen Abstand zwischen den zwei Linien eingestellt, und die Prozedur wird wiederholt, bis keine Trennung zwischen den Linien bemerkt werden kann. Schließlich wird eine Prüflinse geschnitten und die Mitte wird unter Nutzung eines optischen Mikroskops untersucht. In dieser Phase können kleine Einstellungen an der endgültigen Kalibrierung vorgenommen werden.
Die Nachteile dieses ersten Verfahrens bestehen darin, daß die Genauigkeit und die Wiederholbarkeit veränderlich sind, und die Geschwindigkeit gering und unvorhersehbar ist. Die Geschwindigkeit und der Erfolg der gesamten Prozedur sind typischerweise von der Erfahrung und dem Geschick des Bedieners abhängig. Ferner ist dies nur eine Kalibrierung der Werkzeughöhe. Das Verfahren eignet sich nicht zur Identifizierung der Mitte und/oder des Radius der Werkzeugspitze. Dies muß unter Anwendung eines anderen Verfahrens erreicht werden. Außerdem besteht ein anderes Problem bei diesem ersten Verfahren in der möglichen Beschädigung des Werkzeugs während des Anreißteils der Prozedur. Schließlich ist dies nur eine Teil-Werkzeugkalibrierung, welche nur die Z-Höhe anbietet, und immer noch eine endgültige Prüfstück-Überprüfung/-Einstellung unter Nutzung eines optischen Mikroskops erfordert.
Bei einem zweiten Verfahren, wie es z. B. in dem "NANOFORM^® SERIES OPERATOR'S MANUAL" von Precitech Inc., Keene, New Hampshire, USA offenbart ist, wird eine spezielle Kamera verwendet, die relativ zu der Spindel der Maschine genau positioniert ist. Die optische Achse der Kamera ist im Allgemeinen parallel zu der Z-Achse. Die Kamera ist in einer bekannten und wiederholbaren Position in allen drei (X, Y und Z) Richtungen relativ zu der Maschinenspindel (Spindelstock) befestigt, wobei typischer weise eine kinematische Kupplungsschnittstelle genutzt wird, um ein schnelles Einsetzen und Entfernen der Kamera in die Maschine/aus der Maschine zu gestatten. Die Kameraoptik nutzt in typischer Weise eine sehr kurze Brennweite, und die Position dieser Brennebene muß vorhergehend voreingestellt und fixiert worden sein, um vollständig mit der Mitte der Spindeldrehachse (Z-Höhe) übereinzustimmen. Das Kamerabild wird auf elektronische Weise auf einem Computermonitor oder einer anderen geeigneten Ausgabeeinrichtung angezeigt, damit der Bediener es betrachten kann. Die Kameraoptik wird eingestellt und fixiert, so wird der Brennpunkt der Kamera (auf der Werkzeug-Freifläche) genutzt, um die Z-Höhe des Werkzeugs relativ zu der Drehachse einzustellen. Die Werkzeughöhe wird durch Drehen einer Einstellschraube vom Bediener manuell eingestellt, bis das Werkzeug scharf eingestellt ist. Dies führt zu einer vorbereitenden Kalibrierung der Werkzeughöhe (Z). An diesem Punkt kann der Bediener unter Nutzung seiner X-, Y-Manövrierfähigkeit das Werkzeug relativ zu dem Bild bewegen, und richtet drei verschiedene Punkte an der Schneide des Werkzeugs mittels des Fadenkreuzes des Bildsystems visuell aus. Diese Punkte werden mittels des Computersystems numerisch erfaßt und zur Berechnung eines am besten passenden Kreises bzw. Best-Fit-Kreises entsprechend der Schneide des Werkzeugs genutzt.
Die durch Scharfstellen erzielte Werkzeughöhe wurde als eine nur vorbereitende Einstellung der Höhe (Z) bezeichnet. Als ein endgültiger Schritt zur Erzielung einer guten Kalibrierung der Werkzeughöhe wird ein drehsymmetrisches Prüfstück geschnitten, und dessen Mitte wird unter Nutzung eines optischen Mikroskops vom Bediener betrachtet. In Abhängigkeit davon, was in der Mitte dieses Prüfstücks beobachtet wird, wird eine entsprechende Einstellung an der Werkzeughöhe vorgenommen. Diese endgültige Prozedur des Schneidens und der Beobachtung eines Prüfstücks muß normalerweise wiederholt werden, bis der Bediener zufrieden ist, daß er eine gute Kalibrierung erreicht hat.
Die Nachteile dieser Herangehensweise bestehen in der Geschwindigkeit und den Anforderungen an den Bediener. Außerdem kann das Verfahren, wenn nicht viele Hunderte Punkte entlang der Werkzeugschneide mit Sub-Mikrometer-Genauigkeiten erfaßt werden, was praktisch überhaupt nicht realisierbar ist, nicht auf automatische Weise Werkzeugspitzen-Unrundheitsfehler kalibrieren. Es ist deshalb allgemein üblich, teurere Werkzeuge mit "überwachter Welligkeit", d. h. sehr genaue Werkzeuge mit geringer Abweichung von dem Best-Fit-Kreis zu kaufen.
Ein anderes Problem dieser Herangehensweise wird deutlich, wenn die Werkzeugspitze eine "stumpfe Schneide" hat. Werkzeuge mit stumpfen Schneiden werden in speziellen Fällen benutzt, in welchen bestimmte Typen von Material besser auf Situationen mit stark negativer Freifläche ansprechen. In diesen Fällen ist es üblich, eine Behandlung der Schneide anzuwenden, die eine geringfügige Abschrägung oder einen Radius zur Folge hat, so daß sich die tatsächliche Schneidspitze der Werkzeugspitze viele Mikrometer unterhalb der Freifläche des Werkzeugs befinden kann. In diesem Fall wird die Messung der Höhe des Werkzeugs unter Nutzung eines Brennpunkts auf der Freifläche die Höhe des wahren Punkts, an welchem das Werkzeug schneidet, nicht richtig erkennen; und eine genaue Fokussierung auf genau die Schneide ist ziemlich schwierig.
Ferner ist das zweite Verfahren nur eine Teil-Kalibrierung, da es keine Unrundheitsfehler kalibriert, und erfordert außerdem eine endgültige Prüfstück-Verifikation/-Einstellung unter Verwendung eines optischen Mikroskops.
Andere auf Optik basierende Verfahren und eine Vorrichtung, die zur Ausführung einer Werkzeug-/Maschinen-Kalibrierung benutzt werden/wird, sind in den Dokumenten US-A-5 825 017 und US-A-4 656 896 beschrieben. Diese Verfahren haben jedoch die gleichen Nachteile wie vorhergehend beschrieben.
Bei einem dritten Verfahren werden Berührungsvermessungen angewandt, um das Werkzeug entweder innerhalb oder außerhalb der Maschine in verschiedenen Richtungen zu vermessen. Verschiedene Dokumente, einschließlich US-A-5 035 554 , US-A-4 417 490 , US-A-4 083 272 und US-A-4 016 784 , beschreiben Mechanismen und Variationen dieser Herangehensweise. Jedoch keines dieser Verfahren kalibriert Werkzeugspitzenradius oder -rundheit. Zusätzlich kann die Werkzeughöhe, ähnlich wie es die Situation bei dem zweiten Verfahren war, nicht genau bestimmt werden, wenn das Werkzeug eine stumpfe Schneide hat, da nur die Freifläche mechanisch vermessen wird.
Bei all den vorhergehend genannten Verfahren ist im Allgemeinen eine Prozedur anwendbar, um die Formgenauigkeit von optischen Präzisionsoberflächen zu verbessern. Dieses Verfahren ist in der Literatur von Moore Nanotechnology Systems, LLC, Keene, New Hampshire, USA, hinsichtlich eines "Workpiece Measurement & Error Compensation System (WECS^TM)", und wiederum von Precitech Inc., Keene, New Hampshire, USA, betreffend das "ULTRACOMP^TM Form Measurement & Error Compensation System" beschrieben.
Diese Technologie ist typischerweise eine "vom Teil abhängige" Fehlermessungs- und -kompensationsprozedur, und wird als solche bei nur einer Teilgeometrie zu einer Zeit angewandt. Damit ist gemeint, daß, nachdem ein Teil geschnitten ist, die Fehler an diesem Teil gemessen werden, und dann die Fehlerkompensation angewandt wird, wenn das Teil erneut geschnitten wird. Wenn ein anderes Teil mit einer anderen Geometrie geschnitten wird, wird die vollständige Prozedur für das neue Teil wiederholt. Dies bedeutet, die Prozedur ist keine allgemeine Maschinenkalibrierung, die für die Anwendung bei einer beliebigen Geometrie gedacht ist, sondern ist eher Geometrie-spezifisch.
Diese Prozedur hat den Nachteil, daß sie aufgrund der Tatsache, daß sie für jede zu schneidende Teilegeometrie wiederholt werden muß, langsam und zeitaufwendig in der Anwendung ist. Außerdem ordnet dieses Verfahren nur die Fehler auf einer Seite der Mitte zu, was bedeutet, es berücksichtigt nicht die Möglichkeit des Schneidens von Teilen mit Prisma, d. h. von Teilen, die eine Fläche haben, welche in Bezug auf die Drehachse geneigt ist. Drittens ist es kein Kalibrierungsverfahren, welches sich für eine allgemeine Werkzeug-/Maschinen-Kalibrierung einschließlich der Z-Höhenfehler eignet. Die Maschine muß vorkalibriert werden und das Schneiden genau auf Mitte erfolgen, bevor dieses Verfahren implementiert werden kann.
Ferner offenbart das Dokument US-A-6 071 176 eine Kalibrierungs-Meßlehre zum Gebrauch bei der Kalibrierung einer Maschine zum Schneiden/Schleifen von Linsen. Die Kalibrierungs-Meßlehre hat eine Scheibe mit einem konzentrischen Bolzen auf einer ihrer Flächen zum Festspannen der Scheibe auf einer Linsenspindel. Ein auf die andere Fläche der Scheibe skizziertes Ziel besteht aus Streifen, die auf der X- und Y-Achse ausgefluchtet sind und in der Mitte der Scheibe ein Fadenkreuz haben. Die Breite der Streifen ist nicht größer als der akzeptable Fehler bei der Positionierung der X- und Y-Achse. Der kalibrierende Bediener legt eine Grenze der Z-Achsen-Bewegung der Linsenspindel entsprechend einer gewählten Tiefe des Schneidens/Schleifens einer Linse fest. Die Meßlehre wird auf der Linsenspindel festgespannt. Die X-Achsen-Position des Werkzeugs wird mit Hilfe des Computers mit der Z-Achse ausgefluchtet. Die Drehung der Werkzeugspindel wird begonnen und die Linsenspindel wird angehoben, um die sich nicht drehende Meßlehre mittels Einstechschneiden/-schleifen zu behandeln. Die Linsenspindel wird abgesenkt und die Drehung der Werkzeugspindel wird beendet. Die Meßlehre wird ausgespannt und die Tiefe des Schneidens/Schleifens wird gemessen. Die Differenz zwi schen den gemessenen und ausgewählten Tiefen wird bestimmt. Die Z-Achsen-Kalibrierung der Linsenspindel wird durch den Bediener unter Nutzung des Computers ausmanövriert, um die Differenz zu kompensieren. Der Bediener überwacht auch die Quadrantenposition des Schneide-/Schleif-Mittelpunkts an der Meßlehre, um dessen Versatz aus der Mitte zu bestimmen. Die X-Achsen-Kalibrierung des Werkzeugs wird dann durch den Bediener unter Nutzung des Computers ausmanövriert, um den Versatz der X-Achse zu kompensieren, und die Y-Achsen-Kalibrierung des Werkzeugs wird auf manuelle Weise eingestellt, um den Y-Achsen-Versatz zu kompensieren.
Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung, welche sich mit einem Verfahren zur automatischen (3D) Kalibrierung wenigstens eines Werkzeugs in einer Drehmaschine beschäftigt, das eine Schneide mit einer dreidimensionalen Form und einer Position in der Breiten-, Längen- und Höhenrichtung der Maschine hat, offenbart der obige Stand der Technik eine Meßlehre und ein Verfahren zur manuellen Kalibrierung einer Linsen-Schneide-/Schleifmaschine, die ein sich drehendes Schneide-/Schleifwerkzeug aufweist. Die bekannte Kalibrierungs-Meßlehre ist feststehend in der Drehrichtung gehalten, während sie durch Anheben der Linsenspindel entlang der Z-Achse dem Schneiden/Schleifen unterzogen wird. Auf diese Weise ist es nicht möglich, die nicht-drehsymmetrische Prüfstück-Geometrie zu erhalten, während dieses Prüfstück um die Werkstückdrehachse gedreht wird, wie es durch die vorliegende Erfindung gefordert wird. Schließlich versagt der obige Stand der Technik bei der Offenbarung oder bei dem Vorschlag einer 3D-Kalibrierung durch Vermessen der geschnittenen Prüfstück-Geometrie an wenigstens einem Abschnitt mit einer Neigung in einer Drehrichtung des Werkstücks, wie ferner durch die vorliegende Erfindung verlangt wird.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß im gegenwärtigen Stand der Technik Verfahren angewendet werden, welche auf manuellen, vom Bediener abhängigen Prozeduren basieren, und deshalb zu Fehlern neigen, die für eine nur teilweise Werkzeug-Kalibrierung sorgen und/oder in ihrer Ausführung und Praxis langsam sind.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Deshalb besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur automatischen Kalibrierung eines Werkzeugs bzw. von Werkzeugen in einer für die Herstellung von insbesondere Brillenlinsen verwendeten Drehmaschine zu schaffen, durch welches eine dreidimensionale (3D) Werkzeug-/Maschinen-Kalibrierung auf eine zuverlässige und wirtschaftliche Weise ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte und geeignete Weiterentwicklungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die automatische Kalibrierung wenigstens eines Werkzeugs in einer für die Herstellung von insbesondere Brillenlinsen verwendeten Drehmaschine vorgesehen, wobei eine Schneide an dem Werkzeug ausgebildet ist, die relativ zu den in der Breite (X), Länge (Y) und Höhe (Z) der Maschine verlaufenden Richtungen eine dreidimensionale Form und Stellung hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

(i) mit dem Werkzeug Schneiden eines Prüfstücks mit einer nicht-drehsymmetrischen Geometrie um eine Werkstückdrehachse mit der Schneide;
(ii) Vermessen der geschnittenen Geometrie des Prüfstücks an wenigstens einem Abschnitt mit einer Neigung in einer Drehrichtung um die Werkstückdrehachse, um Meßdaten zu erhalten, und Speichern der Meßdaten;
(iii) Analysieren der Meßdaten in Bezug auf Abweichungen der geschnittenen Geometrie von der Geometrie, die geschnitten werden sollte, in den in der Breite (X), Länge (Y) und Höhe (Z) verlaufenden Richtungen, um X-Fehler, Y-Fehler und Z-Fehler zu erhalten, und Speichern der Fehler; und
(iv) automatisches Steuern der Maschine zur Kompensation der X-Fehler, Y-Fehler und Z-Fehler.

Auf diese Weise wird eine zuverlässige und wirtschaftliche dreidimensionale (3D) Werkzeug-/Maschinen-Kalibrierung vorgenommen. Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Tatsache, daß mit der geschnittenen und vermessenen Prüfstückgeometrie, verglichen mit einer nur drehsymmetrischen Prüfstückgeometrie um eine Werkstückdrehachse, welche sowohl positive als auch negative Werkzeugkontaktwinkel mit der Schneide erfordert, bedeutend mehr Informationen über die Werkzeugkalibrierung zur Mitte erhalten werden können, so daß sogar Fehler in der Z-Richtung kompensiert werden können.
In diesem Fall kann der Schritt, in dem das Prüfstück geschnitten wird, das Schneiden einer Geometrie umfassen, welche entlang zweier Achsen in der X-Z-Ebene auf der Stirnfläche des Prüfstücks achsensymmetrisch ist. Überdies kann der Schritt, in dem die geschnittene Geometrie des Prüfstücks vermessen wird, das Erfassen von Meßdaten in einem gegebenen radialen Abstand von der Werkstückdrehachse, während das Prüfstück um die Werkstückdrehachse gedreht wird, vorzugsweise über einen Winkel von 360 Grad, als eine leicht auszuführende Vermessungsprozedur umfassen.
Wenn die geschnittene Geometrie des Prüfstücks vermessen wird, werden die Meßdaten vorzugsweise auf eine kontinuierliche Weise erfaßt. Hinsichtlich des Schritts, in dem die Meßdaten analysiert werden, wird der Z-Fehler vorzugsweise aus einem Phasenfehler in der Werkstückdrehachse bestimmt.
Soweit der Schritt betroffen ist, in dem die Maschine gesteuert wird, die eine Fast-Tool-Anordnung aufweisen kann, welche das Werkzeug trägt und eine Fast-Tool-Achse besitzt, die in Bezug auf eine Y-Achse der Maschine geneigt ist, umfaßt er vorzugsweise das Steuern der Fast-Tool-Achse (und/oder der Y-Achse) vermittels CNC, um die Z-Fehler zu korrigieren, ohne daß eine spezielle Einrichtung zur Z-Fehler-Kompensation erforderlich ist.
Der Schritt, in dem die geschnittene Geometrie des Prüfstücks vermessen wird, kann schließlich das Vermessen desselben mit einem mechanischen Tastkopf umfassen, der vorzugsweise an der Maschine angebracht und fähig ist, Messungen in der Längsrichtung (Y) der Maschine vorzunehmen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird im Folgenden auf der Basis von bevorzugten Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen detaillierter erklärt, in denen:
die 1 eine Drehmaschine, bei welcher eine Werkzeug-/Maschinen-Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann, in einer schematischen, perspektivischen Ansicht zeigt, die insbesondere die Achsenkonvention bezeichnet, welche die gesamte Beschreibung hindurch benutzt wird,
die 2 eine schematische Draufsicht auf einen in der Drehmaschine gemäß 1 verwendeten Drehmeißel in einem Maßstab zeigt, der im Verhältnis zur Wirklichkeit vergrößert ist,
die 3 eine vergrößerte Draufsicht auf die Schneide des in 2 dargestellten Drehmeißels gemäß dem Detailschnitt III in 2 zeigt,
die 4 eine schematische Seitenansicht des in 2 dargestellten Drehmeißels zeigt, betrachtet von unten in 2,
die 5 eine schematische Vorderansicht des in 2 dargestellten Drehmeißels zeigt, betrachtet von links in 4,
die 6 eine schematische Draufsicht auf eine Arbeitsspindel einer Drehmaschine und deren Drehmeißel zeigt, wobei eine an der Arbeitsspindel angebrachte Linse (veranschaulicht im Querschnitt) und der Drehmeißel in Dreheingriff sind, zur Erläuterung von Fehlern in der X-Richtung,
die 7 bis 9 schematische Ansichten der Werkzeugspitze des Drehmeißels gemäß 6 und der Fläche der geschnittenen Linse zeigen, zur Veranschaulichung von Fehlern in der X-Richtung,
die 10 eine schematische Seitenansicht einer Arbeitsspindel einer Drehmaschine und deren Drehmeißel zeigt, wobei eine an der Arbeitsspindel angebrachte Linse (veranschaulicht im Querschnitt) und der Drehmeißel am Ende des Schnitts gezeigt sind, zur Erläuterung von Fehlern in der Z-Richtung,
die 11 eine schematische Ansicht des Drehmeißels gemäß 10 und der Fläche der geschnittenen Linse zeigt, zur Veranschaulichung von Fehlern in der Z-Richtung,
die 12 eine vergrößerte Draufsicht auf die Schneide eines Drehmeißels in einem Maßstab zeigt, der im Verhältnis zur Wirklichkeit vergrößert ist, zur Veranschaulichung von Fehlern in der Y-Richtung,
die 13 eine schematische Ansicht der Werkzeugspitze des Drehmeißels und der Fläche der geschnittenen Linse zeigt, zur Veranschaulichung von Fehlern in der Y-Richtung,
die 14 eine Skizze ist, die das Drehen eines Prüfstücks, das eine vorbestimmte Geometrie hat, als einen ersten Schritt einer 2D-Werkzeug-Kalibrierung in X- und Y-Richtung veranschaulicht,
die 15 eine Skizze ist, die das Vermessen des Prüfstücks gemäß 14, um Abweichungen von der perfekten Form zu messen, als einen zweiten Schritt der 2D-Werkzeug-Kalibrierung in X- und Y-Richtung veranschaulicht,
die 16 eine Skizze ist, die als einen dritten Schritt der 2D-Werkzeug-Kalibrierung in X- und Y-Richtung veranschaulicht, wie die durch Vermessen des Prüfstücks gemäß 15 erhaltenen Daten in Bezug auf die Kalibrierungsfehler in X- und Y-Richtung analysiert werden,
die 17 und 18 grafische Darstellungen sind, die aus tatsächlichen Meßdaten erhalten wurden, die von einem mit einem kreisförmigen Einstich geschnittenen Prüfstück aufgenommen wurden, wie in 14 bis 16 dargestellt, und welche den Fehler in der Y-Richtung aufgrund der Abweichungen von dem Best-Fit-Kreis der Werkzeugspitzengeometrie (Werkzeugwelligkeit) veranschaulichen,
die 19 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Prüfstücks zeigt, das eine nicht-drehsymmetrische Form hat, die zur 3D-Werkzeug-Kalibrierung in X-, Y- und Z-Richtung verwendet werden könnte,
die 20 eine Seitenansicht des Prüfstücks gemäß 19 zeigt, und
die 21 und 22 Darstellungen von Y, aufgezeichnet in Abhängigkeit vom B-Winkel bei einem gegebenen Radius ρ für die Geometrie des in 19 und 20 gezeigten Prüfstücks sind, um zu veranschaulichen, wie ein Fehler in der Z-Richtung in einem Dreh-(Phasen)Fehler in der B-Achse resultiert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine CNC-gesteuerte Drehmaschine 10, insbesondere für die Oberflächenbearbeitung von Plastik-Brillenlinsen L. Die Drehmaschine 10 hat ein Gestell 12, das einen Bearbeitungsbereich 14 definiert. Auf der linken Seite des Bearbeitungsbereichs 14 in 1 sind zwei Führungsschienen 16, die sich horizontal und parallel zueinander erstrecken, an einer oberen Fläche des Gestells 12 angebracht. Ein X-Schlitten 18, der durch zugeordnete CNC-Antriebs- und Steuerelemente (nicht gezeigt) in beiden Richtungen einer X-Achse horizontal verschiebbar ist, ist auf den zwei Führungsschienen 16 gleitend montiert. Zwei weitere Führungsschienen 20, die sich horizontal, parallel zueinander und senkrecht zu den Führungsschienen 16 erstrecken, sind an einer oberen Fläche des X-Schlittens 18 angebracht. In einer Kreuzschlitten-Tischanordnung ist ein Y-Schlitten 22, der durch zugeordnete CNC-Antriebs- und Steuerelemente (ebenfalls nicht gezeigt) horizontal in beiden Richtungen einer Y-Achse verschiebbar ist, gleitend auf den zwei weiteren Führungsschienen 20 montiert. An einer unteren Fläche des Y-Schlittens 22 ist eine Arbeitsspindel 24 angebracht, welche zur Drehung um eine Werkstückdrehachse B mit Hilfe eines Elektromotors 26 angetrieben werden kann, wobei die Geschwindigkeit und der Winkel der Drehung mittels CNC gesteuert werden. Die Werkstückdrehachse B ist im Allgemeinen mit der Y-Achse ausgefluchtet. Zur Bearbeitung der Rezeptfläche der Brillenlinse L wird dieselbe, geblockt auf einem Blockstück (nicht gezeigt), an dem Ende der Arbeitsspindel 24, das sich in den Bearbeitungsbereich 14 hinein erstreckt, auf eine im Stand der Technik bekannte Weise derart befestigt, daß sie sich koaxial mit der Arbeitsspindel 24 drehen kann. Schließlich bezeichnet der mit Z markierte Pfeil die Höhenrichtung der Drehmaschine 10, welche sowohl zu der X-Achse als auch zu der Y-Achse senkrecht ist.
Rechts von dem Bearbeitungsbereich 14 in 1 ist eine sogenannte "Fast-Tool"-Anordnung 28 auf einer oberen Fläche 30 des Gestells 12 befestigt, welche in Richtung auf den Bearbeitungsbereich 14 in Bezug auf die horizontale Richtung geneigt ist. Wie zum Beispiel aus dem Dokument WO-A-02/06005 bekannt ist, weist die Fast-Tool-Anordnung 28 ein Stellglied 32 und eine Hin- und Herbewegungs- bzw. Pendeleinrichtung 34 auf. Die Pendeleinrichtung 34 ist mittels des Stellglieds 32 in beiden Richtungen einer Fast-Tool-Achse F1 axial bewegbar, wobei der Hub vermittels CNC gesteuert wird (andere Fast-Tool-Achsen können hinzugefügt werden, aber sind in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung nicht notwendig; diese Achsen würden F2, F3 usw. genannt werden und wären im Allgemeinen parallel zu der Fast-Tool-Achse F1 zu montieren). Ein Linsen-Drehmeißel-Einsatz 36 (typischerweise ein Diamant-Werkzeug) ist auf eine nach Stand der Technik bekannte Art und Weise an der Pendeleinrichtung 34 gesichert. In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, daß jede Fast-Tool-Achse typischerweise einen Schneideinsatz hält, jedoch ein zweiter Einsatz befestigt werden kann, wenn die Fast-Tool-Pendeleinrichtung mit einem speziellen zweiköpfigen Einsatzhalter angepaßt ist.
Weitere Details des Linsen-Drehmeißel-Einsatzes 36 sind in den 2 bis 5 gezeigt. Der Linsen-Drehmeißel-Einsatz 36 weist einen Grundkörper 38 auf, über welchen er abnehmbar an der Pendeleinrichtung 34 der Fast-Tool-Anordnung 28 befestigt werden kann. Eine Werkzeugspitze oder Schneidplatte 40 ist auf einer oberen Fläche des Grundkörpers 38 angebracht. Die Werkzeugspitze 40 hat eine Freifläche 42 und eine Schneide 44, welche zumindest theoretisch kreisförmig ist und, wie weiter oben erwähnt, sich unterhalb der Freifläche 42 (stumpfe Schneide) befinden kann. Während die Schneide 44 mit einer Kreisform gezeigt ist, kann sie auch eine andere definierbare Geometrie haben. In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 46 den Mittelpunkt der Werkzeugspitze 40, d. h. der Schneide 44, während das Bezugszeichen 48 den Radius der Werkzeugspitze 40, d. h. der Schneide 44 bezeichnet. Die Höhe der Schneide 44 in der Z-Richtung in dem Koordinatensystem der Drehmaschine 10 wird im Folgenden als Werkzeughöhe 50 bezeichnet, wie in den 4 und 5 gezeigt.
Bezüglich der Struktur der Drehmaschine 10 bleibt festzuhalten, daß ein mechanischer Tastkopf (nicht gezeigt) auf der rechten Seite des Bearbeitungsbereichs 14 in 1 vorgesehen sein kann, um das Werkstück L zu vermessen. Alternativ dazu kann ein geeigneter optischer Tastkopf verwendet werden. Der Tastkopf (entweder mechanisch oder optisch) sollte zur Messung entlang der Y-Richtung geeignet sein. Er sollte vorzugsweise neben der F1-Achse montiert sein und hätte im Allgemeinen seine Meßachse parallel zu der X-Y-Ebene oder parallel zu der X-F1-Ebene. Die Meßkopfhöhe sollte im Allgemeinen mittig auf die X-B-Ebene eingestellt sein, d. h. mittig auf den Werkstückdrehmittelpunkt eingestellt sein. Alternativ dazu kann eine Tastkopfspitze an der F1- oder F2-Achse befestigt sein, genauer an der Pendeleinrichtung 34 der Fast-Tool-Anordnung 28, und dies kann als ein mechanischer Tastkopf verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich vornehmlich mit der Kalibrierung der Stellung der Werkzeugspitze 40 relativ zu dem Drehmittelpunkt des Werkstücks L und außerdem relativ zu der Stellung der Oberfläche des Werkstücks L in dem Drehmittelpunkt. Da dies ein dreidimensionales Problem ist, müssen bei der Kalibrierung Werkzeugspitzen-Positionsfehler in allen drei Dimensionen berücksichtigt und korrigiert werden. Es folgt eine Erklärung des Fehlers und der Wirkung dieses Fehlers in jeder der drei Richtungen X, Y und Z.
Zuerst werden die Fehler in X-Richtung unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 erklärt. Im Wesentlichen wird die X-Richtung üblicher als die Quervorschub- oder Spiralvorschubrichtung bezeichnet. Für eine gegebene Linse L würde die Werkzeugspitze 40 typischerweise derart positioniert werden, daß sie in einer X-Position gerade außerhalb des äußeren Durchmessers der Linse L startet, dann in Richtung auf die Mitte vorgeschoben wird, bis sie den Drehmittelpunkt der Linse L erreicht. Dies ist in 6 veranschaulicht, in welcher das Bezugszeichen 52 der Stellung der Werkzeugspitze 40 zu Beginn des Schnitts zugewiesen ist, während das Bezugszeichen 54 der Stellung der Werkzeugspitze 40 am Ende des Schnitts zugewiesen ist. Alternativ dazu könnte der Vorschub der Werkzeugspitze 40 in der Mitte beginnen und am Rand der Linse L enden.
Es sollte ersichtlich sein, daß die Stellung der Werkzeugspitze 40 in X-Richtung in der Mitte der Linse L entscheidend ist, um eine gute Linsengeometrie zu erreichen. Dies wird in den 7 und 8 deutlicher, in welchen x₀ die Position des wahren Mittelpunkts, d. h. der Drehachse der Linse L bezeichnet, während d die Differenz (den Versatzfehler) zwischen der geometrischen Mitte 46 der Werkzeugspitze 40 und der Linsendrehachse (x₀) bezeichnet, wenn angenommen wird, daß sich die Werkzeugspitze 40 genau auf x₀ befindet. Während 7 einen Versatz d nach links veranschaulicht, zeigt 8 einen Versatz d nach rechts. In beiden Fällen kennzeichnet die durchgezogene Linie bei 56 die theoretische Oberfläche der Linse L bei perfekter Kalibrierung, d. h. x = x₀, während die gestrichelte Linie bei 58 die tatsächliche Oberfläche der Linse L bei schlechter Kalibrierung kennzeichnet, wenn x = x₀ + d (7) oder x = x₀ – d (8) ist. In dem Fall bei 60 gibt es auch eine Situation, in der die Werkzeugspitze 40 an der Mitte vorüber ist, wobei das Material von der Rückseite der Schneide 44 unter die Werkzeugspitze 40 gedrängt wird.
Die obigen Figuren sind repräsentativ für konkave Flächen, ähnliche Fehler kennt man jedoch von konvexen Flächen. Aus Gründen der Klarheit werden die oben beschriebenen Fehler als ein Fehler "erster Ordnung" bezeichnet werden.
Noch eine andere deutliche Situation, verursacht durch Fehler der Werkzeugpositionierung in der X-Richtung, tritt auf, wenn die Fläche, die geschnitten wird, ein Prisma im Drehmittelpunkt hat, d. h. eine Fläche (einen Abschnitt), welche (welcher) in Bezug auf die Drehachse geneigt ist. Dies wird als ein Fehler "zweiter Ordnung" bezeichnet werden, und ist auf grafische Weise in 9 veranschaulicht, in der eine theoretisch perfekte Werkzeugspitze und -kalibrierung bei 62 (ein mit durchgezogener Linie gezogener Kreis) gezeigt sind, während eine durch schlechte Kalibrierung verursachte Verschiebung in der Mitte bei 64 veranschaulicht ist (ein mit gestrichelter Linie gezeichneter Kreis). Ferner ist die Oberfläche der Linse L bei einem Drehwinkel von 180 Grad bei 66 gezeigt, und die Oberfläche der Linse L bei einem Drehwinkel von Null Grad ist bei 68 gezeigt. Die gestrichelte Linie 69 repräsentiert den Werkzeugweg. Die dicke schwarze Linie kennzeichnet dann die endgültige Oberfläche der Linse L, während die durchgezogene dünne Linie die gewünschte Oberfläche der Linse L kennzeichnet.
Wie aus 9 deutlich wird, schneidet die Werkzeugspitze 40 bei einem Drehwinkel von Null Grad tiefer als gewünscht und bei einem Drehwinkel von 180 Grad höher als gewünscht. Es ist die Diskontinuität 70 in dem Drehmittelpunkt zur Kenntnis zu nehmen, welche direkt auf einen Versatzfehler in X-Richtung zurückzuführen ist.
Unter Bezugnahme auf die 10 und 11 werden nun die Fehler in der Z-Richtung erklärt. In der Z-Richtung sind im Allgemeinen zwei Typen von Fehlern zu beobachten, der erste und einfachste ist ein Fehler der Werkzeughöhe zur Mitte. Dieser hinterläßt einfach eine nicht geschnittene (oder teilweise geschnittene) mittlere Spitze 72 in dem Drehmittelpunkt. Dies wird auf einfache Weise mit einer Y-Z-Ebenen-Schnittansicht der Linse L veranschaulicht, wie in 10 gezeigt. Es ist festzustellen, daß die Schneide 44 der Werkzeugspitze 40 relativ zu dem Drehmittelpunkt der Linse L (stark übertrieben gezeigt) entweder zu hoch (Linse L rechts) oder zu tief (Linse L links) sein kann.
10 zeigt außerdem im Wesentlichen, was einen Fehler "erster Ordnung" und ferner einen Fehler "zweiter Ordnung" ausmacht, wenn die Linse L ein Prisma in dem Drehmittelpunkt hat. In diesem Fall wird der Fehler, wie in 11 gezeigt, eine ähnliche Erscheinung wie der unter Bezugnahme auf 9 Beschriebene haben, aber wird im B-Achsen-Winkel jedoch um 90 Grad gedreht sein.
In 11 sind ein theoretisch perfektes Werkzeug und eine theoretisch perfekte Kalibrierung bei 74 (durchgezogene Linie) gezeigt, während eine durch schlechte Kalibrierung verursachte Verschiebung in der Stellung der Schneide 44 bei 76 veranschaulicht ist (gestrichelte Linie). Ferner ist die Oberfläche der Linse L bei einem Drehwinkel von 270 Grad bei 78 gezeigt, und die Oberfläche der Linse L bei einem Drehwinkel von 90 Grad ist bei 80 gezeigt. Die gestrichelte Linie 81 repräsentiert den Werkzeugweg. Die dicke schwarze Linie kennzeichnet wiederum die endgültige Oberfläche der Linse L, während die durchgezogene dünne Linie die gewünschte Oberfläche der Linse L kennzeichnet.
Wie aus 11 deutlich wird, schneidet das Werkzeug 36 bei einem Drehwinkel von 90 Grad tiefer als gewünscht und bei einem Drehwinkel von 270 Grad höher als gewünscht. Es ist erneut die Diskontinuität 82 in dem Drehmittelpunkt festzustellen, welche direkt auf einen Versatzfehler in Z-Richtung zurückzuführen ist.
Die Fehler in der Y-Richtung werden nun unter Bezugnahme auf die 12 und 13 erklärt. Es können in Y-Richtung erneut Fehler "erster Ordnung" und "zweiter Ordnung" unterschieden werden. Fehler "erster Ordnung" beeinflussen einfach die Dicke der Linse L. Fehler "zweiter Ordnung" treten jedoch auf, wenn in der Mitte ein Prisma in die Fläche geschnitten wird. Wie es der Fall bei den aus den anderen Achsenrichtungen kommenden Fehlern "zweiter Ordnung" war, sind diese Fehler typischerweise viel kleiner als deren Pendants "erster Ordnung". Um dies weiter zu veranschaulichen, ist verständlich, daß ein kleiner Dickenfehler in der Größenordnung von einigen Mikrometern bis zu über 100 Mikrometern keine signifikante Wirkung auf die Optik der Linse L hat. Standard-Industrietoleranzen für die Brillenlinsendicke sind typischerweise aus praktischen Erwägungen hinsichtlich Kosmetik und/oder der strukturellen Festigkeit der Linse L auf +/– 0,1 mm (100 Mikrometer) begrenzt. Die Änderung der Stärke für diesen Betrag der Dickenänderung wäre jedoch geringer als 0,01 Dioptrie für alle Stärken zwischen +/– 20 Dioptrien.
Wenn jedoch in der Mitte der Linse L ein Prisma vorhanden ist, kann die endgültige Fläche leicht kleine, nicht zu akzeptierende Fehler in der Mitte haben, die durch Differenzen der Stellung der Y-Achse von der Nenngröße verursacht werden. Eine signifikante Fehlerquelle ergibt sich aus Abweichungen im Werkzeugradius 48 (siehe auch 3) von einem Best-Fit-Kreis. 12 veranschaulicht, wie die Schneidenrundheit der Schneidspitze 40 von dem Best-Fit-Kreis 84 abweichen kann (Werkzeugwelligkeit), wobei das Bezugszeichen 86 eine typische Abweichung von der wirklichen Kreisform bezeichnet, welche ganz leicht bis zu 5 Mikrometer betragen kann. In diesem Zusammenhang sollte festgestellt werden, daß aus Gründen der Deutlichkeit der Fehler vergrößert gezeigt worden ist, die typischen Fehler jedoch nicht größer als einige Mikrometer sind.
Die Wirkung eines Fehlers in der Werkzeugform ist schließlich in 13 veranschaulicht, wobei der Fehler stark übertrieben gezeigt ist. In 13 sind ein theoretisch perfektes Werkzeug (nominaler Werkzeugdurchmesser) und die Kalibrierung mit einer durchgezogenen Linie bei 88 gezeigt. Die tatsächliche Werkzeugform und der tatsächliche Schnittweg sind mit den gestrichelten Linien bei 90 bzw. 91 gezeigt. Die endgültige Oberfläche ist durch die dicke schwarze Linie dargestellt und zeigt erneut eine Diskontinuität 92 in dem Drehmittelpunkt.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur zweidimensionalen (2D)-Werkzeugkalibrierung in X- und Y-Richtung unter Bezugnahme auf die 14 bis 18 erklärt, wodurch die Fehler in X- und Y-Richtung, wie oben beschrieben, korrigiert werden können.
In einem ersten Schritt des 2D-Kalibrierungs-Konzepts wird ein drehsymmetrisches Prüfstück 94 geschnitten, wie in 14 gezeigt. Eine spezielle Charakteristik dieses Prüfstücks 94 besteht darin, daß sowohl positive als auch negative Werkzeugkontaktwinkel (Winkel θ, wie in 14 gezeigt) erforderlich sind, um die Geometrie des Prüfstücks 94 zu erzeugen, so daß die Schneide 44 der Werkzeugspitze 40 auf beiden Seiten der Mitte der Werkzeugspitze 46 (siehe 3) in der X-Richtung in schneidenden Eingriff mit dem Prüfstück 94 gelangt. Bei dem in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein vorbestimmter kreisförmiger Einstich bzw. Nut 96 in die Oberfläche des Prüfstücks 94 geschnitten. Der gezeigte Prüfschnitt ist drehsymmetrisch um die Werkstückdrehachse B. Der Einstich 96 wird unter der Voraussetzung geschnitten, daß die Unterseite rund (torische Form) sein wird, wenn sie mit einem Werkzeug 36, das eine vollkommen runde Werkzeugspitze 40 hat, oder einem Werkzeug mit bekannter und genauer Geometrie geschnitten wird, und relativ zu einer radialen Achse betrachtet wird, die durch den Drehmittelpunkt verläuft.
Dann wird das Prüfstück 94, wie in 15 gezeigt, die das Prüfstück 94 in einer Schnittansicht darstellt, mit einem Präzisionstastkopf 98 vermessen, welcher an der Drehmaschine 10 angeordnet sein kann, wie oben erläutert, um die Form der geschnittenen Oberfläche zu messen, und die Meßdaten werden gespeichert. Gemäß 15 wird ein Tastkopf 98 mit einer kugelförmigen Tastkopfspitze 100 benutzt, um die Geometrie des Prüfstücks 94, insbesondere des Einstichs 96 zu messen. Im Wesentlichen berührt die Tastkopfspitze 100 die Oberfläche des Prüfstücks 94, und die Stellungen der Maschinenachsen werden an jedem Meßpunkt aufgezeichnet, um in diesem Fall zweidimensionale Informationen über die vermessene Fläche anzugeben.
In diesem Fall ist es ausreichend, Meßdaten entlang einer geraden Linie, beginnend auf einer Seite des Prüfstücks 94 und verlaufend auf die andere Seite des Prüfstücks 94, zu erfassen, wobei der Drehmittelpunkt (oder dessen Nähe) passiert wird. Dies wird ausgeführt während die Position auf der Werkstückdrehachse B gehalten und die X-Achse bewegt wird. Bei einer solchen Vorgehensweise werden Meßdaten erhalten, welche für die Prüfstückgeometrie repräsentativ sind, die nicht nur durch einen Bereich der Schneide 44 auf einer Seite der Mitte 46 in der X-Richtung sondern auch durch einen Bereich der Schneide 44 auf der anderen Seite der Mitte 46 in der X-Richtung geschnitten worden ist. Obgleich dies auch durch Vermessen von nur einer Seite des Prüfstücks 94, z. B. der Seite links der Mittellinie des Prüfstücks 94 in 15 erzielt werden könnte, ist das Vermessen beider Seiten des Prüfstücks 94 zu bevorzugen, da Fehler in der Lage des Prüfstücks 98 relativ zu der Werkstückdrehachse B kompensiert werden können. Alternativ dazu könnte das Prüfstück 94 vermessen werden, wie zuerst erklärt, d. h. auf beiden Seiten des Prüfstücks 94, dann um 180 Grad gedreht und erneut vermessen. Diese Prozedur hätte den Vorteil, daß Fehler aufgrund einer geneigten Stellung des Prüfstücks 94 in Bezug auf die Werkstückdrehachse B kompensiert werden können, wobei diese Stellung in einem Fall auftreten kann, in welchem das Prüfstück 94 nach dem Schneiden aus der Maschine 10 entfernt worden ist und z. B. außerhalb der Maschine 10 vermessen wird. Als eine weitere Alternative könnte einem spiralförmigen Tastkopfweg durch Hinzufügen einer B-Achsen-Bewegung während der X-Achsen-Bewegung gefolgt werden.
In diesem Zusammenhang sollte ferner erwähnt werden, daß das bevorzugte Meßverfahren im Allgemeinen aus erstens In-Kontakt-Bringen des Tastkopfs 98 mit dem Prüfstück 94 und Beibehalten des Tastkopfkontakts mit dem Prüfstück 94 unter Nutzung einer geringen aber konstanten Kraft, dann Bewegen einer oder mehrerer Achsen besteht, um das Prüfstück 94 relativ zu dem Tastkopf 98 zu bewegen, so daß das Prüfstück 94 kontinuierlich vermessen wird. Während dieses Prozesses werden Encoder-Positionen von allen relevanten Achsen gleichzeitig erfaßt (unter Nutzung eines Hardware-Latching). Tausende Punkte können in wenigen Sekunden erfaßt werden, wobei jeder einzelne Punkt aus den gleichzeitigen individuellen Positionen von zwei, drei oder mehr Achsen besteht.
Eine Variante zu der obigen Vorgehensweise könnte in einer berührungsfreien Vorgehensweise bestehen, unter Nutzung eines optischen Tastkopfs wie zum Beispiel des "Distance Measuring Confocal Microscope" (des konfokalen Entfernungsmeß-Mikroskops), beschrieben im Dokument US-A-5 785 651 , oder des "Confocal Chromatic Displacement Sensor" (des konfokalen Farbverschiebungssensors), verkauft von Stil S. A., Frankreich.
Die Vermessung kann auch Punkt für Punkt erfolgen, wobei ein mechanischer Tastkopf physikalisch mit dem Prüfstück, das vermessen wird, in Berührung gebracht wird, und die Positionen (Encoder-Werte) aller relevanten Achsen gleichzeitig aufgenommen (latched) werden, wenn der Kontakt des Tastkopfs mit dem Prüfstücks erfaßt wird. Der Tastkopf wird dann von der Oberfläche des Prüfstücks abgehoben, die Achsen werden bewegt, und der Prozeß wird dann wiederholt, um einen neuen Meßpunkt zu erhalten, so daß das Prüfstück Schritt für Schritt vermessen wird.
Es bleibt in Bezug auf 15 festzuhalten, daß das Bezugszeichen 102 den Punkt am Grund des Schnitts (Mittelpunkt des Schnitts) kennzeichnet, wo der Werkzeugkontaktwinkel θ Null ist, d. h. wo die Neigung der geschnittenen Geometrie Null ist.
In einem weiteren Schritt des 2D-Kalibrierungskonzepts werden die erhaltenen Meßdaten in Bezug auf Kalibrierungsfehler in der X- und Y-Richtung und optional in Bezug auf Formfehler der Schneide 44 insbesondere in Y-Richtung (Werkzeugradiusabweichung oder Werkzeugwelligkeit) analysiert. Dies wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 16 bis 18 erklärt.
Zuerst werden die Meßdaten in einen Meßkreis 104 eingepaßt, wie in 16 gezeigt, d. h. eine bekannte Kreisanpassung durch die Meßpunkte wird ausgeführt. Dann wird der Mittelpunkt 106 des Meßkreises 104 mit dem Mittelpunkt 108 eines idealen Meßkreises 110 verglichen, der zu einem theoretischen Schnitt 112 paßt, welcher eine perfekte Kalibrierung voraussetzt. Der Mittelpunkt 108 des idealen Meßkreises 110 ist der gleiche Mittelpunkt wie der des theoretischen Schnitts 112, und der Radius des idealen Meßkreises 110 ist der Radius des theoretischen Schnitts 112 minus dem Radius der kugelförmigen Tastkopfspitze 100. Die Differenz in der Position des Mittelpunkts 106 des Meßkreises 104 in Bezug auf die Mitte 108 des idealen Meßkreises 110 ergibt die Kalibrierungsfehler in der X- und Y-Richtung. Diese Fehler sind in 16 mit "X-Versatz" und "Y-Versatz" bezeichnet.
Nach dem Anpassen des Meßkreises 104 können zusätzliche Informationen in Bezug auf Formfehler der Schneide 44 erhalten werden. Fehler im Radius 48 des Drehmeißeleinsatzes 36 (siehe 3) ergeben Fehler im Radius des Kreises durch die Meßpunkte. Die Welligkeit des Drehmeißeleinsatzes 36 kann aus Fehlern des Best-Fit-Kreises 84 (siehe 12) herausgefunden werden.
Die in den 17 und 18 gezeigten zwei grafischen Darstellungen wurden aus tatsächlichen Meßdaten erstellt, die an dem Prüfstück 94 erhalten wurden, das mit dem kreisförmigen Einstich 96 gemäß den 14 bis 16 versehen wurde. In diesen grafischen Darstellungen ist die Höhe w (in mm) des Tastkopfs 98 oberhalb des Best-Fit-Kreises 104 in der Y-Richtung als eine Funktion des Winkels θ (in Grad) von der Mitte des Schnitts 102 gezeigt. Während 17 die durch Vermessen des kreisförmigen Einstichs 96 auf der rechten Seite der Mittellinie des Prüfstücks 94 in 15 erhaltenen Ergebnisse repräsentiert, zeigt 18 die durch Vermessen des Einstichs 96 auf der linken Seite der Mittellinie des Prüfstücks 94 in 15 erhaltenen Ergebnisse. Die Abweichung von dem Best-Fit-Kreis 104, gemessen auf der rechten, dann auf der linken Seite von der Mitte aus ist aus diesen grafischen Darstellungen gut ersichtlich. Die Spiegelsymmetrie der zwei grafischen Darstellungen ist zur Kenntnis zu nehmen. Diese ist ein Hinweis auf eine gute Wieder holbarkeit und Genauigkeit der Messung bei Verwendung dieser Meßtechnik.
In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, daß der Tastkopf 98 eine genau sphärische Kugelspitze 100 haben muß (und diese vorausgesetzt wird). Man kann hier eine sehr genaue, die Bedingungen sehr gut erfüllende Tastkopfspitze kaufen oder in umgekehrter Weise eine billige Kugelspitze verwenden, die dann zur Vermessung einer höchst genauen Testkugel oder einer anderen geeigneten Referenzgeometrie verwendet wird. Die Ergebnisse können dann zur Korrektur irgendwelcher Ungenauigkeiten der Kugelspitze verwendet werden.
Die während der Vermessung des Prüfstücks 94 erhaltenen Daten können ferner verwendet werden, um eine Best-Fit-Analyse auszuführen, um einen Best-Fit-Kreis 84 durch die allgemeine Geometrie der Werkzeugspitze 40 (bestes Anpassen des Werkzeugspitzenradius 48 in einen Kreis, wie in 12 veranschaulicht) zu bestimmen, und dann die Werkzeugwelligkeitsfehler zu bestimmen, d. h. Abweichungen des Radius der Werkzeugspitze 48 von dem Best-Fit-Kreis 84 relativ zu der Neigung des Tangentenwinkels θ zwischen der Werkzeugspitze 40 und dem Prüfstück 94 (siehe die 17 und 18).
Schließlich werden die Ergebnisse der obigen Analysen in geeigneten Speicherregistern und/oder Datendateien gespeichert, und können für eine geeignete Steuerung der X- und Y-Achsen der Drehmaschine 10 verwendet werden, um X- und Y-Fehler, sowohl Fehler "erster Ordnung" als auch Fehler "zweiter Ordnung", zu korrigieren.
Genauer gesagt, der X- und der Y-Versatz sind vorgesehen, um Abstandsfehler der Werkzeugmitte 46 zum Drehmittelpunkt (Werkstückdrehachse B) zu korrigieren. Zur Korrektur von Formfehlern der Schneide 44 wird erstens der Winkel θ (Neigung der zu schneidenden Fläche) an dem Berührungspunkt der Werkzeugspitze 40 für jeden Berechnungspunkt identifiziert. Zweitens wird für jeden Berechnungspunkt die Höhe des Werkzeugs in Y-Richtung um den Betrag des Welligkeitsfehlers justiert, der auf der Basis der Daten bestimmt wurde, die während der Vermessung des Prüfstücks 94 erhalten wurden. In anderen Worten: Die Fehler der Werkzeugspitze (Y-Höhe) können durch Bestimmen der theoretischen Werkzeugposition an einem gegebenen Punkt auf der zu schneidenden (optischen) Fläche, Berechnen des Tangentenwinkels θ in diesem Punkt, und Addieren (oder Subtrahieren) der Abweichung der wahren Werkzeugspitze 40 von dem am besten passenden Werkzeugspitzenradius 84 in dem entsprechenden Tangentenwinkel θ in der Werkzeugfehlerdatei korrigiert werden.
So können zusammengefaßt als ein einfacher erster Schritt der Werkzeugkalibrierung zwei verschiedene Kalibrierungselemente erhalten werden. Das erste ist die Werkzeugkalibrierung relativ zu der X- und Y-Achse, d. h. die Beziehung zwischen der Mitte 46 des Werkzeugs und dem Werkstückdrehmittelpunkt (der Werkstückdrehachse B), während das zweite relativ zu der Werkzeugspitzenradius-Abweichung bzw. Werkzeugrundheitsmessung/-kalibrierung ist. Zur Erzielung dieser Kalibrierungen muß den folgenden Schritten gefolgt werden:

– Schneiden des Prüfstücks 94 von drehsymmetrischer Geometrie, wobei sowohl positive als auch negative Werkzeugkontaktwinkel θ (14) erforderlich sind.
– Vermessen der Geometrie des obigen Prüfstücks 94 und Speichern der erhaltenen Meßdaten (15).
– Ausführen der Best-Fit-Analyse der Meßdaten, um die beste Anpassung der theoretischen Prüfstückgeometrie 112 durch die tatsächliche Geometrie zu bestimmen (16).
– Bestimmen des X-Versatzes durch Vergleichen tatsächlicher Ergebnisse mit theoretischen Ergebnissen; Bestimmen des Y- Versatzes durch Vergleichen tatsächlicher Ergebnisse mit theoretischen Ergebnissen (16).
– Ausführen der Best-Fit-Analyse der Meßdaten, um den Best-Fit-Kreis 84 durch die allgemeine Geometrie der Werkzeugspitze 40 zu bestimmen (bestes Einpassen des Werkzeugspitzenradius in einen Kreis).
– Analysieren von Meßdaten, um Werkzeugwelligkeitsfehler in der Y-Richtung relativ zu der Neigung des Tangentenwinkels θ zwischen Werkzeugspitze 40 und Prüfstück 94 zu bestimmen (Ergebnisse ähnlich den 17 und 18).
– Speichern der Ergebnisse der obigen Analysen in geeigneten Speicherregistern und/oder Datendateien.
– Nutzen der Ergebnisse durch geeignetes Steuern der X- und Y-Achse der Maschine, um X- und Y-Fehler zu korrigieren.

An diesem Punkt ist anzumerken, daß bei der oben beschriebenen 2D-Kalibrierung keine Z-Achsen-Fehler korrigiert werden. Bei diesem Algorithmus wird eine im voraus kalibrierte Z-Werkzeug-Höhe zur Mitte vorausgesetzt. Die folgende dreidimensionale (3D) Kalibrierung schließt die Z-Höhen-Kalibrierung ein.
Durch das Schneiden eines komplexeren Prüfstücks können bedeutend mehr Informationen über die Werkzeugkalibrierung zur Mitte erhalten werden. In diesem Fall können, wenn ein Prüfstück geschnitten und vermessen wird, das nicht-drehsymmetrisch ist, Informationen über Kalibrierungsfehler in allen 3 Dimensionen, d. h. X, Y und Z erhalten werden. Der wichtige Aspekt besteht hier darin, daß eine zusätzliche Kalibrierung der Z-Dimension erhalten wird.
Die 19 und 20 zeigen ein Beispiel eines Prüfstücks 114, das eine nicht-drehsymmetrische Form hat, welches zur Ausführung von vollständigen 3D-Fehlermessungen genutzt werden könnte. Die in den 19 und 20 gezeigte Fläche ist entlang von zwei horizontalen Achsen achsensymmetrisch, man kann sich jedoch eine Fläche, die nicht-achsensymmetrisch ist – eine "Schnecken"- oder "Wurst"-Form zum Beispiel – die genutzt werden könnte, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen, oder umgekehrt, eine Fläche vorstellen, welche achsensymmetrisch entlang einer horizontalen Achse ist, z. B. eine ebene Fläche, die in Bezug auf die Werkstückdrehachse geneigt ist, welche in Verbindung mit einer verschiedenen Fläche wie zum Beispiel der drehsymmetrischen Fläche gemäß 14 verwendet wird, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen.
Die in den 19 und 20 gezeigte Fläche kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
wobei:

α: eine konstante steuernde Breite der Erhebung 116 in radialer Richtung (ρ) ist;
h: eine konstante steuernde Höhe eines/von Merkmals/Merkmalen oberhalb der Fläche ist;
ρ: der radiale Abstand vom Drehmittelpunkt ist;
B: der Winkel um die Drehachse ist; und
n: die Anzahl von Erhebungen 116 (ganzzahlig; n = 2 in dem gezeigten Fall) ist.

Aus der Seitenansicht der nicht-drehsymmetrischen Fläche des in 20 gezeigten Prüfstücks wird deutlich, wie ein Fehler in der Z-Richtung ("Z-Fehler" bei der Werkzeughöhen-Kalibrierung) zu einem als ein Dreh(phasen)fehler in der B-Achse erscheinenden Fehler führen kann. In 20 ist der theoretisch perfekt kalibrierte Drehmeißel 36 mit durchgezogenen Linien darge stellt, während ein durch schlechte Kalibrierung in der Z-Richtung verursachter Versatz des Drehmeißels mit gestrichelten Linien veranschaulicht ist.
21 ist eine Darstellung des (fehlerfreien) Y, aufgezeichnet im Verhältnis zum B-Winkel bei einem gegebenen konstanten Radius ρ für die in den 19 und 20 gezeigte Geometrie, während 22 die Vermessung dieser Geometrie bei einem gegebenen konstanten Radius ρ veranschaulicht, während das Prüfstück 114 um die Werkstückdrehachse B gedreht wird. Die Vermessung des Prüfstücks 114 über einen kurzen Sektor, z. B. zehn Grad, wäre ausreichend, um die zur Z-Kalibrierung erforderlichen Daten zu erhalten, selbst die Vermessung eines Punktes würde theoretisch genügen, vorausgesetzt, die Oberfläche wird an einer Neigung vermessen. Die Vermessung des Prüfstücks 114, während es eine volle Umdrehung um die Werkstückdrehachse B ausführt, wird jedoch bevorzugt, da mehr Daten erhalten werden, die eine Bestätigung der Meßergebnisse gestatten. Die gestrichelten Linien in 22 beziehen sich wiederum auf die Form mit dem "Z-Fehler", während die durchgezogenen Linien die theoretisch perfekte Form darstellen. B_pe (in rad) bezeichnet den Phasenfehler, der dem "Z-Fehler" gemäß 20 geteilt durch ρ gleicht, d. h. ΔZ = ρ·Bpe
Eine 3D-Anpassung kann nun entweder in zwei Schritten oder in einem Schritt ausgeführt werden, wie im Folgenden erklärt wird.
Soweit die 3D-Anpassung in zwei Schritten betroffen ist, kann, wenn zuerst eine Lösung in 2D gefunden wird, die Lösung für die dritte Dimension unabhängig von der 2D-Lösung erzielt werden. In diesem Fall würde eine Lösung von simultanen Gleichungen auf den 2D-Fall und in einem separaten Schritt eine Lösung auf die dritte Dimension mit anderen Meßdaten beschränkt werden. Zur Erzielung dieser Kalibrierungen ist den folgenden Schritten zu folgen:

– Schneiden des Prüfstücks 114 mit geeigneter, nicht-drehsymmetrischer Geometrie.
– Vermessen des Prüfstücks 114 entlang einer geraden Linie, die durch hohe Punkte der Prüfgeometrie verläuft, z. B. entlang von B = 90 Grad in 19, und Speichern der Meßdaten.
– Analysieren der Meßdaten, um (i) die allgemeine Geometrie der Werkzeugspitze 40 (am besten passender Werkzeugspitzenradius), (ii) den Abstand von der Mitte des am besten passenden Werkzeugspitzenradius zu der Mitte der Linsendrehung (in X-Richtung), und (iii) Y-Fehler relativ zu der Neigung des Tangentenwinkels θ zwischen dem Drehmeißel 36 und dem Prüfstück 114 zu bestimmen (Ergebnisse ähnlich den 17 und 18).
– Vermessen des Prüfstücks 114, während es gedreht wird, z. B. in einem feststehenden Radius ρ über den Spitzen (Erhebungen 116) der Form und Speichern der Meßdaten.
– Analysieren der Meßdaten, um den Z-Richtungs-Abstand der Schneide 44 zu der Mitte der Werkstückdrehachse B zu bestimmen.
– Speichern der Ergebnisse der vorhergehenden Analysen.

Eine 3D-Anpassung in einem einzelnen Schritt kann unter Nutzung einer Methode der kleinsten Quadrate oder anderer mathematischer Anpassungsalgorithmen ausgeführt werden. Es ist möglich, die Parameter, welche die Werkzeugposition und den Radius definieren, zum Beispiel unter Nutzung einer Anpassungsroutine mit Hilfe der kleinsten Fehlerquadrate anzupassen. Ein typisches Verfahren wäre es, eine Gleichung für den Meßwert Y zu verwenden, geschrieben als eine Funktion der Maschinenposition und der Kalibrierungsparameter für die Fläche: Ycalc = F(Xi, Bi, ΔX, ΔY, ΔZ, Δr)wobei:

Y_calc: der berechnete Meßwert ist;
X_i: die Position der X-Achse am Tastkopf i ist;
B_i: die Position der B-Achse am Tastkopf i ist;
ΔX: der X-Kalibrierungsfehler ist;
ΔY: der Y-Kalibrierungsfehler ist;
ΔZ: der Z-Kalibrierungsfehler ist; und
Δr: der Werkzeugspitzenradius-Fehler ist.

Dann wird mit Hilfe einer Methode der kleinsten Fehlerquadrate (oder eines anderen Fehlerminimierungsalgorithmus) der Wert der Anpassungsparameter (bester Wert von ΔX, ΔY, ΔZ, Δr) gefunden, was einen minimalen Fehler Q ergibt, wie er in der folgenden Gleichung definiert ist:
Zur Ausführung dieser Berechnung sollten die Meßdaten über die Fläche hinweg, beispielsweise in einem spiralförmigen Vermessungsmuster erhalten werden.
Die Werkzeugwelligkeit kann mit einer Funktion W im Verhältnis zu θ modelliert werden; wobei θ der Kontaktwinkel an der Werkzeugspitze 40 (siehe 14) ist, and "W" die Abweichung von dem Best-Fit-Kreis 104 ist, wie in den 17 und 18 gezeigt. Diese Funktion könnte durch eine Potenzreihe: W = k0 + k10 + k2θ2+ ...knθn,oder eine Gruppe von Punkten (W, θ) dargestellt sein. Die Korrekturwerte können, nachdem die anderen Parameter angepaßt sind, durch Anpassen der Funktion an den Fehler, wie in den 17 oder 18 gezeigt, gefunden werden.
Anstatt die Welligkeit der Werkzeugspitze 40 nach der Fehleranpassung mit der Methode der kleinsten Quadrate herauszufinden, ist es möglich, eine Funktion aufzunehmen, welche die Form der Werkzeugspitze 40 definiert. Die Koeffizienten der Potenzreihe oder die Punkte bei der Anpassung würden als ein Ergebnis der Anpassung mit der Methode der kleinsten Quadrate an Stelle eines zweiten Prozesses ausgegeben werden.
Kurz gesagt werden die Ergebnisse der obigen Anpassung wie folgt verwendet:

– Einstellen der Maschine 10 um ΔZ, so daß der Schnitt zur Mitte geht.
– Einschließen des Versatzes ΔX und ΔY in die Berechnungen des Schnittwegs.
– Identifizieren des Winkels θ (Neigung der Werkstückfläche) in dem Berührungspunkt des Werkzeugs 36 für jeden Berechnungspunkt.
– Einstellen der Höhe des Werkzeugs 36 (in der Y-Richtung) für jeden Berechnungspunkt um den Fehlerbetrag, der während der Vermessung des Prüfstücks 114 gemessen wurde, (d. h. W im Verhältnis zu θ). Der Einstellungsbetrag wird entweder aus der Potenzreihe oder durch Interpolation zwischen Punkten gefunden.

Soweit die Einstellung der Drehmaschine 10 durch/um den Z-Kalibrierungsfehler betroffen ist, bleibt festzustellen, daß diese auf einfache Weise unter Nutzung der CNC-gesteuerten F1-Achse der in 1 gezeigten Fast-Tool-Anordnung 28 ausgeführt werden kann. Da letztere auf der geneigten Fläche 30 des Gestells 12 befestigt ist, sind die Achsen F1 der Fast-Tool-Anordnung 28 und Y der Arbeitsspindel 24 (horizontale Achse) in Bezug zueinander geneigt, so daß, wenn der Drehmeißel 36 ange trieben wird, um sich in F1-Richtung zu bewegen, er sich auch in der Z-Richtung bezüglich der Linse L bewegt.
Schließlich ist festzustellen, daß, obgleich die Fast-Tool-Anordnung 28 als eine lineare Fast-Tool-Anordnung 28 beschrieben worden ist, es für Fachleute offensichtlich ist, daß die vorgeschlagene 2D- und 3D-Kalibrierung des Werkzeugs grundsätzlich auch in Verbindung mit einer ("langsamen") Standard-Drehmaschine oder einer rotativen Fast-Tool-Anordnung ausgeführt werden kann, wie sie zum Beispiel aus dem Dokument WO-A-99/33611 bekannt ist. Ferner kann die zu kalibrierende Maschine neben der oben erwähnten Werkzeuganordnung eine oder mehrere weitere Werkzeuganordnungen) haben, z. B. eine Werkzeuganordnung, die aus einer Gruppe gewählt ist, die Drehmeißelanordnungen, Fräswerkzeuganordnungen, Schleifwerkzeuganordnungen usw. einschließt.
Es wird ein Verfahren für die automatische Kalibrierung wenigstens eines Werkzeugs in einer für die Herstellung von insbesondere Brillenlinsen verwendeten Drehmaschine vorgeschlagen, wobei ein Prüfstück von spezieller, vorbestimmter Geometrie mit dem Werkzeug geschnitten wird und dann vermessen wird, um Meßdaten zu erhalten. Das Verfahren nutzt nachfolgend die Meßdaten, um auf mathematische und deterministische Weise die erforderlichen Werkzeug-/Maschinen-Kalibrierungs-Korrekturen in zwei Richtungen (X, Y) bzw. drei Richtungen (X, Y, Z) der Maschine zu identifizieren. Schließlich können diese Korrekturen auf numerische Weise auf alle steuerbaren und/oder einstellbaren Achsen (B, F1, X, Y) der Maschine angewendet werden, um eine (umfassende) Werkzeug-/Maschinenkalibrierung zu erzielen, die auf alle Werkstücke innerhalb des Maschinenbetriebsbereichs anwendbar ist. Im Ergebnis kann eine zweidimensionale (2D) Werkzeug-/Maschinenkalibrierung bzw. eine dreidimensionale (3D) Werkzeug-/Maschinenkalibrierung auf eine zuverlässige und wirtschaftliche Weise durchgeführt werden.

10: Drehmaschine
12: Gestell
14: Bearbeitungsbereich
16: Führungsschiene
18: X-Schlitten
20: Führungsschiene
22: Y-Schlitten
24: Arbeitsspindel
26: Elektromotor
28: Fast-Tool-Anordnung
30: geneigte Fläche
32: Stellglied
34: Hin- und Herbewegungs- bzw. Pendeleinrichtung
36: Linsen-Drehmeißel-Einsatz
38: Grundkörper
40: Werkzeugspitze
42: Freifläche
44: Schneide
46: Mittelpunkt der Werkzeugspitze
48: Radius der Werkzeugspitze
50: Werkzeughöhe
52: Beginn des Schnitts
54: Ende des Schnitts
56: theoretische Oberfläche bei perfekter Kalibrierung
58: tatsächliche Oberfläche bei schlechter Kalibrierung
60: Situation, in welcher Material unter das Werkzeug gedrängt wird
62: theoretisch perfekte(s) Werkzeug und Kalibrierung
64: durch schlechte Kalibrierung verursachte Verschiebung des Zentrums
66: Oberfläche bei einem Drehwinkel von 180 Grad
68: Oberfläche bei einem Drehwinkel von 0 Grad
69: Werkzeugweg
70: Diskontinuität im Mittelpunkt
72: Mittelspitze
74: theoretisch perfekte(s) Werkzeug und Kalibrierung
76: durch schlechte Kalibrierung verursachte Verschiebung der Schneidenposition
78: Oberfläche bei einem Drehwinkel von 270 Grad
80: Oberfläche bei einem Drehwinkel von 90 Grad
81: Werkzeugweg
82: Diskontinuität im Mittelpunkt
84: am besten passender Kreis
86: Abweichung von der wirklichen Kreisform
88: theoretisch perfekte(s) Werkzeug und Kalibrierung
90: tatsächliche Werkzeugform
91: tatsächlicher Schnittweg
92: Diskontinuität im Mittelpunkt
94: Prüfstück
96: Einstich
98: Tastkopf
100: Tastkopfspitze
102: Punkt am Prüfstück, an dem der Werkzeugkontaktwinkel Null ist
104: Meßkreis
106: Mittelpunkt
108: Mittelpunkt
110: idealer Meßkreis
112: theoretischer Schnitt
114: Prüfstück
116: Erhebung
θ: Werkzeugkontaktwinkel
ρ: radialer Abstand vom Drehmittelpunkt
d: Versatzfehler
x₀: durch Linsendrehachse definierter Mittelpunkt
L: Brillenlinse
B: Werkstückdrehachse
B_pe: Phasenfehler
X: lineare Arbeitsachse
Y: lineare Arbeitsachse
Z: Höhenrichtung
F1: Fast-Tool-Achse

Claims

Verfahren für die automatische Kalibrierung wenigstens eines Werkzeugs (36) in einer für die Herstellung von insbesondere Brillenlinsen (L) verwendeten Drehmaschine (10), wobei eine Schneide (44) an dem Werkzeug (36) ausgebildet ist, die relativ zu den in der Breite (X), Länge (Y) und Höhe (Z) der Maschine (10) verlaufenden Richtungen eine dreidimensionale Form und Stellung hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (i) mit dem Werkzeug (36) Schneiden eines Prüfstücks (114) mit einer nicht-drehsymmetrischen Geometrie um eine Werkstückdrehachse (B) mit der Schneide (44); (ii) Vermessen der geschnittenen Geometrie des Prüfstücks (114) an wenigstens einem Abschnitt mit einer Neigung in einer Drehrichtung um die Werkstückdrehachse (B), um Meßdaten zu erhalten, und Speichern der Meßdaten; (iii) Analysieren der Meßdaten in Bezug auf Abweichungen der geschnittenen Geometrie von der Geometrie, die geschnitten werden sollte, in den in der Breite (X), Länge (Y) und Höhe (Z) verlaufenden Richtungen, um X-Fehler, Y-Fehler und Z-Fehler zu erhalten, und Speichern dieser Fehler; und (iv) automatisches Steuern der Maschine (10) zur Kompensation der X-Fehler, Y-Fehler und Z-Fehler.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt, in dem das Prüfstück (114) geschnitten wird, das Schneiden einer Geometrie umfaßt, welche entlang zweier Achsen in der X-Z-Ebene auf der Stirnfläche des Prüfstücks (114) achsensymmetrisch ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt, in dem die geschnittene Geometrie des Prüfstücks (114) vermessen wird, das Erfassen von Meßdaten in einem gegebenen radialen Abstand (ρ) von der Werkstückdrehachse (B) umfaßt, während das Prüfstück (114) um die Werkstückdrehachse (B) gedreht wird, vorzugsweise über einen Winkel von 360 Grad.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt, in dem die geschnittene Geometrie des Prüfstücks (114) vermessen wird, das Erfassen von Meßdaten auf kontinuierliche Weise umfaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, in dem die Meßdaten analysiert werden, die Bestimmung des Z-Fehlers aus einem Phasenfehler (B_pe) in der Werkstückdrehachse (B) umfaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maschine (10) eine Fast-Tool-Anordnung (28) aufweist, welche das Werkzeug (36) trägt und eine Fast-Tool-Achse (F1) besitzt, die in Bezug auf eine Y-Achse der Maschine (10) geneigt ist, wobei der Schritt, in dem die Maschine (10) gesteuert wird, das Steuern der Fast-Tool-Achse (F1) vermittels CNC zur Kompensation der Z-Fehler umfaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt, in dem die geschnittene Geometrie des Prüfstücks (114) vermessen wird, das Vermessen desselben mit einem mechanischen Tastkopf (98) umfaßt, der vorzugsweise an der Maschine (10) angebracht und fähig ist, Messungen in der Längsrichtung (Y) der Maschine (10) vorzunehmen.