Способ центрирования линз

3 . 17550864эованием эталонной оси, проецирование на альных координат промежуточной точки иэпозтицйтоьннот-Ртегистсрйрующую систему от- математических выражений;рэжеъных от поверхностей линзы пучковслета и совмещение их с эталонной осью х хз + Гхз зз зе хз - хт-лх 1сдаиговыми и касательными движениями 5 с2 22 -е 1линзы.В известном способе реалиеуетсл еоа- т, =++ -- ф (тз - т 1) -Ьтцможность автоматизации процесса центри 2 е 2 - г 1сования, однако он имеет существенныенедостатки. ПреЖде всего это влияние,на 10точность центрирования вибраций; .тепло- и перемещения центра кривизны второй повыхдеформацийкорпусаипоперечныхсме- верхности линзы а эту точку, совмещениящений позиционно-регистрирующей центров кривизны первой и второй поверхсистемы. Кроме того, в погрешность центри- настей линзы с осью вращения шпинделя.Рования аддитивной составляющей входит 15 Однако операция определения радипогрешность выставления эталонной осиальных координат центра качания поаоротохтьноеительноосивращения шпинделя. ной части патрона является весьмаИзвестен также способ, включающий трудоемкой, соизмерима по времени с совоОпйесрбцйтих -определения положения проек- купностью остальных операций, входящих вций цейтра качания поворотной части пат способ центрирования, что ведет к снижерона и центров кривитзны двух нию пройзводйтельности технологическогоповерхностей линзы на оси вращения процесса центрирования. Кроме того, приапйнделя, последовательного формирова- использоеании односторонне расположенния изображения марки в эвтоколлимаци-ного автоколлиматора возникает погрешонную точку первой и второй поверхностей, 25 ность вопределении радиальных координатсоамьещейия центров кривизны первой и центра кривизны одной из поверхностейвторой поверхностей линзы с осью враще- линзы, расположенной дальше от автоколния шпинделя.. лиматорэ, в результате влияния оптическогоОднако необходимость "совмещения клина, что влечет за собой и погрешность вцентра кривизны одной из поверхностей 30 результатах расчета радиальных координатлинзы сптлоскостью центтракачанияпово-, промежуточной точки.ротной части патрона при йомОщи специ- Из этого следует, что для высокой точно,альной переходной Оправки существенно сти центрирования необходимо неодноснижает точность обРаботки ойравлпенных кРатнб повтоРЯть весь РЯд опеРаций полийз и оптических узлов ввиду недостаточ известному способу центрироаайия, чтоной жесткости консольной системы патрон приводит к удлинению технологического- оправке - линза, особенно при большой процесса и уменьшению проиэводительно- .длине консоли. допустимый диапазон изме- .стинения длины переходной оправки огрэничи- В случае, когда радйальные координатывает диапазон радиусов йбверхностей 40 центров кРивизны поверхностей линзы ицентрируемых линз. Кроме того, в этом спо- Расчет координат промежуточной точки осусобе не учитывается влйяйие радиальных ществляется с учетом влияйия оптичетскогосмещений центра качания поворотной час-: клина, требуется сложная вычислительнаяти патрона относительно оси вращения техника;чтоведеткдополнительнымэа 1 раШпийделя; что также снижает точность цен 45 там, на оснащение обрабатывающего оботрировеиия,. . . Рудования этой вычислительной техникой,затратам; связанным с эксплуатациейНаиболее близким по. техническому ЭВМ (машинное время), а также удлиняетрюшению является способ центрирования, технологический процесс центрированиякоторый включтаеьт в себя оперэцйи опреде- БО вследствйе необходимости постоянноголения положения проекций центра качания просчсиФйъания вбльичййы йогрешности изповоротной частй йЭтропнаьйтцентра криаиэ- мерений,ны двух поверхностей лйнпэмы на ось враще- целью изобретения является повцшения шпинделя; определения Фэтдиальныхние йРоизводлительноСтиприз цхехнтрирьовакоордтинтат цтентттмраскоаЖнйям йовосротной 55 ниичасти йэтурона, послеьдОьаательного фор- ПоСтевлеуйная цель достигается тем, чтомьировьания йэобрэлженитя мсарки в автокол- сбгласно способу центрйровки, содержаще.липмэционных точках поверхйоьстей линзы, му опбрациьиь опРЙдаленпилня йоложенйя йроМределения радиальных коордййатцентра екций-центра поввзорзотнлой части патрона ихриензнм зтих поеерхноотейь, ьраВеь тарадй" цтент)йуа з"ариаизны двутх йсеерхнсстей лип.зы на ось вращения шпинделя, последовательного формирования изображения марки. автоколлимационного микроскопа в автоколлимационные точки поверхностей линзы, определения радиальных координат центров кривизны этих поверхностей, расчета радиальных координат промежуточной точки, перемещения одного иэ центров кривизны поверхностей линзы в промежуточ-. ную точку и совмещения центров кривизны первой и второй поверхностей линзы с осью . вращения шпинделя, вместо операции определения радиальных координат центра качания поворотной части патрона, перед операцией определения положения центра поворотной части патрона и проекций центров кривизны двух поверхностей линзы на оси вращения шпинделя, совмещают центр качания поворотной части патрона с осью вращения шпинделя, а после операции формирования иэображения марки автоколлиматора и автоколлимационные точки поверхностей линзы вводится операция совмещения центра кривизны первой поверхности линзы, ближайшей к автоколлиматору, с осью вращения шпинделя, причем контроль перемещения в расчетную промежуточную точку и совмещения центров кривизны двух поверхностей линзы с осью вращения шпинделя осуществляют по автоколлимационной точке поверхности, ближайшей к автоколлиматору,На фиг,1 изображено положение центра качания поворотной части патрона после установки патрона на шпиндель; на фиг.2 - положение центра качания поворотной части патрона после его совмещения с.осью вращения шпинделя; на фиг.З - схема пространственного расположения центров кривизны поверхностей центрируемой линзы; на фиг.4 - схема совмещения центра кривизны поверхности линзы, ближайшей к автоколлиматору,с осью вращения шпинделя; на фиг.5- схема установки центра кривизны в промежуточную точку по первому варианту; нафиг.6 - схема установки центров кривизны на ось 2 (ось вращения шпинделя) по первому варианту; на фиг.7- схема установки центра кривизны в промежуточную точку но второму варианту; на фиг,8- схема установки центров кривизны поверхностей линзы на ось 2 по второму варианту.На фиг,1-8 обозначены: 1 - линза, 2 - шпиндель, 3 - патрон, 4 - поворотная часть патрона, 5 - сдвиговая часть патрона.Способ центрировки заключается в следующем.Уетанавливают патрон 3, имеющийповоротную часть 4 и сдвиговую часть 5 на шпиндель 2 (фиг.1), затем совмещают центр5 10 бражение марки автоколлимационного мик. роскопа 6 в автоколлимационную точкупервой поверхности линзы 1, ближайшей к автоколлимационному микроскопу 6, а за тем - в автоколлимационную точку второйповерхности линзы 1, дальней от автоколлимационного микроскопа 6, при этом центр кривизны 01 первой поверхности линзы 1 приводами поворотной части 4 и сдвиговой 20 части 5 патрона 3 совмещают с осью вращения шпинделя 2, а для центра кривизны О второй поверхности линзы 1 определяют радиальные координаты - Х, У 2 (фиг.4), Затем с учетом исходного пространственного по ложения центра качания Ц поворотной части 4 патрона 3 и центров кривизны 01 и Ог поверхностей линзы 1, иэ условия выставления оптической оси линзы, проходящей через центры кривизны 01 и О параллельно 30 оси, рассчитывают координаты промежуточной точки П - Хп и Уп.Ф г -гхп= г 2 х 2о 35(2) и 2 -г 1 40 45 50 55 качания поворотной части 4 патрона 3 с осью вращения шпинделя 2 (фиг,2).По первому варианту линзу 1 устанавливают на шпиндель 2 при помощи патрона 3 с поворотной частью 4 и сдвиговой частью 5. Определяют координату гц центра качания Ц поворотной части 4 патрона 3, координаты 21 и 22 центров кривизны 01 и 02 первой и второй поверхностей линзы 1 (фиг.З). Последовательно формируют изоДалее формируют изображение марки автоколлимационного микроскопа 6 в автоколлимационную точку первой поверхности линзы 1 и центр кривизны 01 этой поверхности приводами поворотной части 4 патрона 3 перемещают в точку П с координатами Хп, Уп (фиг.5), Затем сдвиговой частью 5 патрона 3 совмещают центр кривизны 01 первой поверхности линзы 1 с осью 2 (фиг.6), выводя при этом на ось 2 также центр кривизны Ог второй поверхности линзы 1..;:. По второму варианту центрирования линзы 1 совмещение центра качания поворотной части 4 патрона 3 с осью вращения шпинделя (фиг,1, 2), определение исходных пространственных координат центра качания Ц поворотной части 4 патрона 3 и центров кривизны 01 и Оэ поверхностей линзы 1 (фиг.З), а также совмещение центра кривизны 01 первой поверхности линзы 1 с осью 2и определение радиальных координат центра кривизны От (фиг.4) осуществляют аналогично первому варианту,После совмещения центра кривизны О с осью Е и определения координат центра кривизны 02 определяют координаты Хп и Уп промежуточной точки П.(4)Центр кривизны 01 первой поверхности линзыперемещают сдвиговой частью 5 патрона 3 в промежуточную точку П (фиг.7), а затем совмещаютповоротной частью 4 патрона 3 с осью 2, при этом центр кривизны Ог второй поверхности линзы 1 также выводится нэ ось Е (Фиг.8).Проанализировав формулы , (2) и (3),можно записать обобщающие формулы, пригодные для расчета радиальных координат Х и У промежуточной точки П по первому и второму вариантам выполнения способа:где знак "-" берется при последовательности центрирования: радиальная юстировка, угловая юстировка;знак "+ - . при последовательности центрирования: угловая юстировка, радиальная юстировка.Предлагаемый способ был испытан в установке прецизионной обработки элементов высокоразрешающих обьективов при :совмещении центров кривизны двух поверхностей линзы в оправе с осью вращения шпинделя.При этом патрон 3 был выполнен со сферической направляющей поворотной части 4 (фиг.).Автоколлимэционный микроскоп 6 содержал автоколлимационную трубку со светоделителем, образующим боковой .оптический канал позиционно-чувствительной регистрирующей системы в виде линейного фотометрического клина с установленным зэ ним фотоприемником,Шпиндель 2 был оснащен устройствомизмерения углового положения для измерения радиальных координат центров кривизны поверхностей центрируемых линз.5 Исходя из того, что данный способ позволяет центрировать линзы с широким диапазоном радиусов их поверхностей наодном патроне, который стационарно закреплялся на шпинделе устройства, центр10 сферической направляющей, выполненнойв патроне 3 по оптической технологии с по. грешностью формы 0,1 мкм, при установкепатрона 3 на шпиндель 2 выставлялся наось вращения шпинделя. Для этой цели15 брали измерительную головку прибора"МИИ 1 гоп", имеющую чувствительность1 10 мм, и обкатывали по образующейсферической направляющей патрона 3 и затем перемещениями патрона добивались,20 чтобы децентрировка сферической направляющей составляла величину, соизмери- .мую с величиной радиального биенияшпинделя. 8 нашем случае эта величинабыла равна 5 10мм. После этого устано 25 вили центрируемую линзу 1,Принимая за начало координат точку О,можно записать:гц- .+ ;30Ъ" Н+ ьогде . - расстояние от вершины сферическойнаправляющей поворотной части 4 до опор 35 ной поверхности патрона 3;й - радиус сферической направляющей,Н - высота патрона;2 ц, Ъ - соответственно координаты цен тра качания Ц поворотной части 4 патрона 3и центра кривизны 1-й поверхности линзынв оси Ъ;Ц - расстояние от базового торца К патрона 3 до центра кривизны 1-й поверхности 45 линзы 1,., й и Н были измерены в процессе изготовлейия патрона универсальными измерительными средствами.50 Уц .+ йщ 24,9+602,3-627,2 мм;Е " Н+1 102,94+ 353,1 456,04 мм;22 Н+ Ь -102,94+ 1686,6-1789,54 мм.55Далее проецировали изображениемэркй автоколлимационного микроскопа 6 в автоколлимэционную точку первой поверхности линзы 1, ближайшей к автоколли10 9 1755086 Х 1" - 0,009; У 1= 0,030 Хг 0,016; Уг - 0,03. Хг 0,012; Уг = 0,005 30 35 матору, и, наблюдая изображение марки, перемещениями поворотной части 4 и сдвитовой части 5 патрона 3 совмещали центр кривизны этой поверхности с осью вращения шпинделя (фиг.4). После этого строили 5 изображение марки автоколлимационного микроскопа 6 в автоколлимационную точку второй поверхности линзы, дальней от автоколлиматора, и определяли радиальные координаты центра кривизны этой по верхности; Затем рассчитывали координаты про межуточной точки по известным формулам, но с учетом проведенных операций совмещения центра качания поворотной части 4 патрона 3 и центра кривизны первой поверхности линзы 1 с осью вращения шпинделя, 20 т.е.: Ь Хц фф 0; Ь Уц = 0; Х 1 = 0; У 1 = 0 Для последовательности угловая юстировка - радиальная юстировка: Хп " Хг = - 0,0139; гг -г уг -у 1 УпЕг - 2ц Уг = - 0,0261.2 г - Е 1Для последовательности радиальнаяюстировка - угловая юстировка; Хп . - 0,0139; Уп = - 0,0261. Выбрав для центрировки последовательность угловая юстировка - радиальная юстировкз, строили изображение марки ав токоллимационного микроскопа 6 в автоколлимационную точку первой поверхности линзы 1, ближайшей к автоколлиматору, и перемещали центр кривизны этой поверхности в точку П с координатами Хп, Уп при водами поворотной части 4 ватронз 3 (фиг.5), а затеи приводами сдвиговой части 5 патрона 3 привели на ось вращения (фиг.6). При этом децентрировкз поверхностей линзы 1 при чувствительности позици онно-чувствительной регистрирующей системы эвтоколлимационного микроскрпз 60,0001 мм не превысилз 0,001 мм, что в значительной иере определяется погрешностями вращения шпинделя и измеритель ной системы,Для сравнению провели центрироеку этой же линзы по известному способу. При этом центр качания поворотной части 4 пзтрона 3 оставался выставленным на ось вращения шпийделя.Формировали изображение марки автоколлимационного микроскопа 6 в автоколлимационную точку первой поверхности линзы, измеряли радиальные координаты центра кривизны этой поверхности: Далее формировали изображение марки автоколлимационного микроскопа в автоколлимэционную точку второй поверхности и определяли радиальные координаты центра кривизны этой поверхности: По результатам измерений рассчитали координаты промежуточной точки для последовательности центрирования угловая юстировка - радиальная юстировка: Хп = -0,0063 мм; У= 0,0268 мм После этого приводами поворотной части 4 патрона 3 перемещали центр кривизны второй поверхности линзы в точку с координатами Хп и Уп, а затем приводами сдвиговой части совмещали с осью вращения шпинделя.Для контроля вновь проецировали изображение марки автоколлимационного микроскопа в .авц)коллимационную точку первой поверхности линзы и измеряли децентрировку этой поверхности. Величина децентрировки составила 0,0028 мм.Сравнивая полученное значение с результатами, полученными при центрировании по предлагаемому способу, можно сделать вывод, что оптический клин вызывает значительную погрешность при определении радиальных координат поверхностей, рассматриваемых через оптическую среду, И для того, чтобы добиться соизмеримых величин децентрировки, полученных двумя способами центрирования, технологический цикл по известному способу необходимо повторить как минимум еще один рэз.Технико-экономическая эффективность изобретения.В известном способе центрировки линз точность центрировки определяется точностью совмещения центров кривизны .двух поверхностей линзы с осью вращения шпинделя. Однако при односторонне расположенном эвтоколлиматоре при рассмотрении автоколлимационной точки от второй поверхности линзы, расположенной дальшеот автоколлиматора, даже при незначительной децентрировке первой поверхности, ближайшей к автоколлиматору, возникает явление оптического клина, вызывающее погрешность в определении радиальных координат центра кривизны второй поверхности и, как результат, погрешность в расчете координат промежуточной точки, а это, в свою очередь, ведет к несовпадению одновременно двух центров кривизны центрируемой линзы с осью вращения шпинделя.Следовательно, для высокой точности центрирования технологический цикл, описанный в известном способе, необходимо повторять неоднократно, пока методом последовательного приближения не добьются необходимой точности центрирования, Это ведет к удлинению технологического процесса центрирования и уменьшению производительности,Возможно реализовать известный способ, используя математические программы, учитывающие влияние оптического клина на результаты измерений децентрировок, однако зто потребует оснащения технологического оборудования сложной вычислительной техникой, что повлечет дополнительные Финансовые затраты на приобретение и эксплуатацию этой техники,В предлагаемом способе эа счет совмещения центра кривизны первой поверхности линзы, ближайшей к автоколлйматору, с осью вращения шпинделя, добиваются того, что световой пучок падает по нормали к первой поверхности, что исключает влияние оптического клина и позволяет определить действительные значения радиальных координат центра кривизны второй поверхности линзы, а следовательно, и более точно рассчитать координаты промежуточной точки, что позволит совместить оба центра кривизны линзы с осью вращения шпинделя за один технологический цикл и повысит производительность при центрировке линз.Введенная в предлагаемом способе центрировка линз совмещения центра качания поворотной части патрона с осью вра щения шпинделя позволяет избавиться от весьма трудоемкой операции определения радиальных координат центра качания поворотной части патрона и, следовательно, повысить производительность способа.Кроме того, предлагаемый способ позволяет производить центровку линз на любом токарном станке, на котором соосно со шпинделем устанавливается автоколлима 10 ционный микроскоп, что расширяет воэможность применения способа в условиях промышленного производства и не требует больших Финансовых затрат по его оснащению.Формула изобретения Способ центрирования линз, закрепленных в патроне с поворотной частью, свяванном со шпинделем станка, включающий операции определения положения проек 20 ций центра качания поворотной части патрона и центра кривизны двух поверхностей линзы на ось вращения шпинделя, формироеания изображения марки автоколлиматорэ в автоколлимационные точки поверхностей линзы с измерением радиальных координат промежуточной точки, в которую перемещают центр кривизны одной из поверхностей линзы, совмещения. центров кривизны первой и второй поверхностей линзы с осью вращения шпинделя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 30 повышения производительности, перед определением координаты центра качания центр качания поворотной части патрона совмещают с осью вращения шпинделя, а после операций Формирования изобра 35 жения марки автоколлиматора в автоколлимационные точки поверхностей с осью вращения шпинделя совмещают центр кри визны первой поверхности линзы, ближайшей к автоколлиматору, расчет координат промежуточной точки осуществляют после иэмерения радиальных координат второи поверхности линзы перед совмещением 45 центров кривизны первой и второй поверхностей линзы с осью вращения шпинделя,1755086 Составитель И. ВласенкоЛ, 8 еселовская Техред М.Моргентал Корректор А МотМль Заказ 2884 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж,Раушскай наб., 4/5 ельскид комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина Производственно-и