DD274962A3 - Verfahren zur messung des abstandes von linsenscheiteln zu werkzeugarbeitsflaechen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Werkzeugmaschinen fuer die Herstellung und Bearbeitung von Linsenfassungen und Objektiven. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eindeutige staendige Lagebestimmungen von Werkzeugschneide zu Werkstuecken zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess wird das durch Anwendung eines der Linsenfassungsstirnseite zugeordneten Hilfsteils mit Reflektor und genauen Abmessungen erreicht. Die Lage des Linsenscheitels wird interferometrisch ermittelt. Das Hilfsteil wird auf die vorbereitete Fassungsstirnseite gesetzt. Die Lage dessen Reflektors wird ermittelt. Die Differenz der Scheitel- und Reflektorlage abzueglich der koerperlichen Abmessung des Hilfsteils parallel zur optischen Achse ergibt die Lage der Fassungsstirnseite zum Linsenscheitel. Die Lage des Werkzeuges beim Vorbearbeiten der Fassungsstirnseite wurde gemessen und gespeichert. Die weitere Zustellung des Werkzeuges erfolgt in kleinsten Schritten, bis der Sollabstand des Linsenscheitels zur Fassungsstirnseite vorhanden ist.

Description

Dabei ist es vorteilhaft, daß die Fokussierebene des Interferometers als Bezugsebene für die Lage des Scheitels der zentrierten, gefaßten Linse verwendet wird, daß die Fokussierebene des Interferometers als Bezugsebene für die Lage der zu untersuchenden, gefaßten Linse konjugierten Fläche des bestimmte Abmessungen aufweisenden HilfsteiJes benutzt wird und daß ein der gefaßten Linse fest zugeordneter Reflektor angeordnet wird.

Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird zur Erläuterung der Erfindung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Die zugehörige Zeichnung zeigt:

Fig. 1: den Prinzipaufbau der erfindungsgemäßen Anordnung

Fig.2: zeigt ein Blockschaltbild der Meß- und Steuereinrichtung.

Ein Interferometer 1 ist parallel zur optischen Achse 2' einer zentrierten, gefaßten Linse 2 ausgerichtet und zu deren Fläche 2"" konjugiert. Die Fassung 2" der Linse 2 hat vor der Bearbeitung an der zu bearbeitenden Stirnfläche 2"' Übermaß und ist an der Linsenaufnahme 3 einer nicht dargestellten Maschinenspindel befestigt. Die Linsenaufnahme 3 ist miitels Lager 3' parallel zur optischen Achse 2'bewegbar.

Auf der Stirnfläche 2"' der Fassung 2 ist ein Hilfsteil 4 mit einer reflektierenden Fläche 5 angeordnet.

Die Maße des Hilfsteils 4 und der Fläche 5 sind definiert und konstant. Für die Bearbeitung der Stirnfläche 2"' ist ein nur rechtwinklig zur optischen Achse 2' bewegbares Schneidwerkzeug 6 vorgesehen, dessen Positionierung über von einem Motor 7 angetriebene Spindel 8 erfolgt. Der Positionierung von Linsenaufnahme 3 dienen der Motor 9 und die Spindel 10.

Die Motoren 7,9 haben eine Schaltverbindung zur Steuer- und Auswürteeinheit 11, die dem Interferometer 1 angeschlossen ist.

In der Einheit 11 sind Zähl-, Speicher- und Rechenwerk zusammengefaßt. Ein Reflektor 12 auf der Linsenaufnahms 3 ist über weitere Reflektoren 12', 12" zu Interferometer 1 konjugiert.

Der Arbeitsablauf mittels der Vorrichtung nach Fig. 1 läuft in durch vier Teilschritte gekennzeichneter Folge ab.

1. Schritt: Auf das feststehende Werkzeug 6 zu wird die Linsenaufnahme 3 mit der Linse 2 bewegt und ein Teil des Übermaßes der Fläche 2"' abgearbeitet, z. B. durch Drehen. Ist der Arbeitsgang beendet, wird das Werkzeug 6 aus seiner Arbeitsstellung bewegt und die Lage des Reflektors 12 und damit die der Linse 2 als Nullage in der Einheit 11 gespeichert.

2. Schritt: Aus der Nullage heraus wird die Linse 2 mit dem Scheitel der Fläche 2"" in den arretierten Fokus des Interferometers 1 bewegt. Die Entfernung von der Nullage bis zu Erreichen der Koinzidenzlage wird über den Reflektor 12 gemessen.

3. Schritt: Das Hilfsteil 4 wird auf die Linsenfassung 2" aufgesetzt und diese zusammen mit Hilfsteil 4 so bewegt, daß der Scheitel der Fläche 5 mit dem Fokus von Interferometer 1 zur Koinzidenz gelangt. Die Entfernung von der 1. Koinzidenzlage zur 2. Koinzidenzlage (Schritt 2 zu 3) wird über den Reflektor 12 gemessen.

4. Schritt: Das Hilfsteil 4 wird abgenommen, die Fläche 2"' in die Nullarbeitsstellung bewegt und der von Einheit 11 gesteuerte Arbeitsvorgang durchgeführt.

Die Schritte 2 und 3 sind vertauschar.

Das in Fig. 2 gezeigte Blockschaltbild entspricht der Steuer- und Auswerteeinheit 11.

Zu Schritt 1: Die Nullage der Linsenaufnahme 3 bzw. des Reflektors 12 wird durch Betätigung der Taste 13 definiert und über den Zähler 2 in die Speicher 1; 2 eingegeben.

Zu Schritt 2: Der photoelektrische Detektor 2 registriert die laufenden Interferenzmusteränderungen bei Verschiebung der Linsenaufnahme 3 bzw. des Reflektors 12 als Impulse. Der Zähler 2 gibt die entsprechenden Zählwerte in die Speicher 1, 2.

Die Koinzidenzlage der Fläche 2"" im Fokus von interferometer 1 hat ein Interferenzmuster extremer Lichtstärke zur Folge und löst im photoelektrischen Detektor 1 einen Maximalimpuls aus, der über den Zähler 1 in den Speicher 1 gegeben wird. Der Zähler zählt nur 2 Impulse, die er über 2 Ausgänge überträgt und der dann abschaltet.

Zu Schritt 3: Der Zähler 2 gibt die Verschiebung des Reflektors 12 bis zur Koinzidenzlage von Fläche 5 und Fokus des lnterferometers 1 als Impulse in die Speicher 1; 2. Bei erreichter Koinzidenzlage entsteht im Detektor 1 ein zweiter Maximalimpuls über den Zähler 1, dessen zweiter Ausgang in den Speicher 2 eingegeben wird und im Stellsystem ein Stopsignal auslöst, das die Vorschubbewegung von Motor 9 unterbricht.

Zu Schritt 4: Im Rechenwerk wird aus der Anzahl der Impulse zwischen den beiden Koinzidenzlagen der Schritte 2 und 3 der Abstand a der Flächen Ί"" und 5 errechnet. Weiter wird die Differenz aus Abstand a und Konstantwert b gebildet, die das Istmaß des Abstandes c zwischen Linsenflär.he 2"" und Fassungsstirnseite 2"' ist.

Konstantwert b ist die definierte Abmessung zwischen Fläche 2"' und Fläche 5 des Hilfsteils 4.

Aus dem Sollwert c und dem Istwert c wird die Differenz Ac errechnet und in den Vergleicher eingegeben, der Motor 9 in Gang gesetzt, der Betrag Ac schrittweise zugestellt und dessen Realisierung über Reflektor 12 im Vergleicher kontrolliert. Das Werkzeug 6 befindet sich in Arbeitsstellung. Ist die Differenz zwischen Istwert c und Sollwert c Null, so schaltet dos Rechenwerk mittels Stop-Impuls den Motor 9 aus. Die Bearbeitung ist beendet. Anstelle der Spindeln 8; 10 und Motoren 7; 9 sind andere Öewegungssysteme verwendbar.

Der besondere Effekt des Verfahrens besteht darin, daß kein wiederholtes Messen der sich ständig durch Verschleiß ändernden Relativlage von Werkzeugschneide und fest zugeordnetem Reflektor nötig ist.

Eine der Erfindung äquivalente Lösung ist gegeben durch eine Arretierung der Linsenaufnahme 3 parallel zur optischen Achse und entsprechende Bewegbarkeit des Werkzeugs und des lnterferometers.

Claims (2)

1. Verfahren zur Messung des Abstandes von Linsenscheiteln zu Werkzeugarbeitsflächen, das Mittel verwendet, welche interferometrisch die Position des Werkstückes messen, speichern und verrechnen, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Werkzeug ein Teil des Übermaßes der Stirnseite der Linsenfassung abgetragen wird und die entsprechende Relativlage des Werkzeuges zur Stirnseite als Nullage in die an sich bekannten Meß- und Speichermittel eingegeben wird, daß der Abstand zwischen dem Linsenscheitel und der elektromagnetische Strahlung reflektierenden Fläche eines auf die ausgearbeitete Stirnseite im wesentlichen mit seiner Fläche rechtwinklig zur optischen Achse des Interferometers definiert reproduzierbar angeordneten Hilfsteiles gemessen und der Meßwert in den bekannten Mitteln gespeichert wird, daß aus diesem Meßwert und dem definierten konstanten Abstand zwischen der reflektierenden Fläche des Hilfsteiles und der an der Stirnseite angrenzenden Fläche des Hilfsteiles in einem an sich bekannten Rechenwerk eine erste, den zu ermittelnden Abstand (Istmaß) darstellende Differenz gebildet wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fukussierebene des'lnterferometers als Bezugsebene für die Lage des Scheitels der zentrierten gefaßten Linse verwendet wird, daß die Fokussierebene des Interferometers als Bezugsebene für die Lage der zentrierten, gefaßten Linse konjugierten Fläche des bestimmte Abmessungen aufweisenden Hilfsteiles benutzt wird und daß ein der gefaßten Linse fest zugeordneter Reflektor angeordnet ist.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mossung des Abstandes von Linsenscheiteln zu Werkzeugarbeitsflächen, wobei interferometrisch die Lage von Werkzeug und Werkstück gemessen wird, und die Meßwerte in Steuerimpulse umgewandelt werden und die Steuerimpulse die Relativlage von Werkzeug zu Werkstück steuern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist für die Bearbeitung zylindrischer Werkstücke bekannt, die Veränderung der Lage von Werkzeugen zu Werkstücken mit interferometrischen Mitteln zu messen, indem Werkzeug- oder Werkstückträger mit reflektierenden Flächen versehen sind und deren Position gemessen wird (DAS 1 773541).

Für die Bearbeitung der Fassungen gefaßter Linsen ist die Anwendung traditioneller Meß- und Bearbeitungsverfahren von Hand üblich. Es ist von Nachteil, daß es bisher mit vertretbarem Aufwand nicht möglich war, genaue Abstände von Werkzeugschneiden zu Linsenflächen unter ständiger Berücksichtigung des Werkzeugverschleißes zu messen und insbesondere für die Bearbeitung von Linsenfassungen den Abstand vom Linsenscheitel zum Fassungsrand, insbesondere zu den Planflächen der Fassung, zu überwachen.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, gleichzeitig mit der Genauigkeit die Produktivität der Bearbeitung von gefaßten Linsen und Objektiven wesentlich bei gleichzeitiger r.-.eßtechnischer Berücksichtigung des Werkzeugverschleißes zu erhöhen.

Darlegung des Wesens dor Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Meßverfahren zu schaffen, mit Hilfe dessen es möglich ist, die Lage der Werkzeugschneide bezüglich eines Linsenscheitels einer gefaßten zentrierten Linse zu bestimmen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt so, daß mit dem Werkzeug oin Teil des Übermaßes der Stirnseite der Linsenfassung abgetragen wird und die entsprechende Relativlage des Werkzeuges zur Stirnseite als Nullage in die an sich bekannten Meß- und Speichermittel eingegeben wird, daß der Abstand zwischen dem Linsenscheitel und der elektromagnetische Strahlung reflektierenden Fläche eines auf die ausgearbeitete Stirnseite im wesentlichen mit seiner Fläche rechtwinklig zur optischen Achse des Interferometers definiert reproduzierbar angeordneten Hilfsteiles gemessen un j der Meßwert in den bekannten Mitteln gespeichert wird, daß aus diesem Meßwert und dem definierten konstanten Abstand zwischen der reflektierenden Fläche des Hilfsteiles und der ander Stirnseite angrenzenden Fläche des Hilfsteiles in einem an sich bekannten Rechenwerk eine erste, den zu ermittelnden Abstand (Istmaß) darstellende Differenz gebildet wird. In an sich bekannter Weise wird von dieser ersten Differenz und dem Sollwert des Abstandes vom Scheitelpunkt der Linse zur Stirnfläche eine zweite Differenz gebildet, woraus Steuerimpulse gebildet werden, mit denen der Motor für die Bewegung der Linsenfassung von deren Nullage aus gesteuert wird, bis dinse zweite Differenz Null ist.