Produktbroschüre
Whitepaper
Sub-cell turning to accomplish micron-level alignment of precision assemblies
High-Precision Mounted Lens Production
Directional adhesive bonding versus alignment turning
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High Precision Lens Assembly with Alignment Turning Machines
On Machine Metrology for the Alignment Turning Process
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Anwenderbericht
Kundenspezifische Präzisionsobjektive kosteneffizient fertigen
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Anwenderbericht
Report ATS 200
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Erfahrungsbericht
Qualitätssprung in der Präzisionsfertigung bei Wild
ATS – Justierdrehmaschinen für hochpräzises bearbeiten von gefassten Linsen
ATS – Alignment Turning Station
Justierdrehmaschinen für hochpräzises Zentrieren, Ausrichten und Bearbeiten von gefassten Linsen und Linsengruppen
Beim Justierdrehen werden der Fassungsrand und die Flanschflächen von gefassten sphärischen, asphärischen und zylindrischen Linsen so gefertigt, dass die Symmetrieachse der Fassung mit der optischen Achse der Linse übereinstimmt. Auch gefasste UV- oder IR-Linsen können ebenso präzise bearbeitet werden. In den Justierdrehmaschinen ATS wird das bewährte Zentriermess-System OptiCentric® mit einer ultrapräzisen Drehmaschine kombiniert. Dadurch ist es möglich, beim Bearbeiten der Fassung alle relevanten Parameter wie Durchmesser der Fassung oder die Abstände der Linse zu den Auflageflächen der Fassung einzustellen und zu kontrollieren. Die hochpräzise Messung der Dezentrierung und die sehr genaue Bearbeitung der Fassung vermeiden aufwendige iterative Ausrichtschritte im optischen Gesamtsystem und führen zu einer justagefreien Montage von Linsen. Die intuitive Benutzung liefert bedienerunabhängigen Ergebnissen bei Messung und Bearbeitung.
Produktübersicht
ATS 100
Die kompakte Justierdrehmaschine
Die ATS 100 ist optimiert für die Bearbeitung von Linsen mit einem Durchmesser von bis zu 100 mm und einem Gewicht von bis zu 3 kg.
ATS 200
Die hochpräzise Justierdrehmaschine
ATS 200 ist ausgelegt auf die Bearbeitung von kleinen und mittelgroßen Linsen in Fertigungen mit mittleren Losgrößen.
ATS 300 UP
Flexibilität beim Linsendurchmesser
Gefasste Linsen bis zu einem Durchmesser von 300 mm werden von der ATS 300 UP hochpräzise bearbeitet.
ATS-C
CNC-Justierdrehmaschine für kurze Zykluszeiten
Die ATS-C ist horizontal aufgebaut und bietet volle CNC-Fähigkeiten, die eine rasche Integration der Maschine in bestehende Produktionsprozesse ermöglichen.
Coffee Break
Keine Zeit für lange Erklärvideos?
Wir fassen für Sie ein Thema kurz und prägnant zusammen. Während einer Kaffeepause erhalten Sie die Kernaussagen zu den unterschiedlichsten Technologiethemen.
Anwendungen
Gefasste Linsen
Mit ihrem universellen Design und den vielseitigen messtechnischen Möglichkeiten können die Justierdrehmaschinen der ATS-Serie alle gefassten Linsen und Linsenbaugruppen bearbeiten – auch solche, die im Infrarotbereich arbeiten, asphärischen Oberflächen haben oder nicht in ihre Fassungen geklebt werden können. Gerade wenn es um die Effizienzsteigerung geht, fällt die Wahl so immer auf das Justierdrehen mit ATS. Hier hat sich das System nicht nur in der Massenproduktion, sondern auch bei der Herstellung von kundenspezifischen Objektive bewährt.
Laserdioden
Ebenso wie für gefassten Linsen kann die ATS für Laserdioden eingesetzt werden und erspart auch hier eine aufwendige Ausrichtung bei der Montage. Der Laserstrahl dieser aktiven Prüfling dient als Zentrierachse für die Ausrichtung der gefassten Diode zur Rotationsachse der Drehmaschine. Während die Korrektur der Neigung bereits in der Standardkonfiguration möglich ist, erlaubt ein zweiter optischer Messarm zusätzlich die Korrektur der Verschiebung. Die Bearbeitung der Fassung erfolgt ebenso wie bei den passiven Elementen durch Präzisionszerspanung mit Diamantwerkzeugen.
Success Story
ATS erhöht bei Sill die Präzision der Objektive auf ein Maximum
Sill Optics hat erfolgreich die TRIOPTICS Justierdrehmaschine in Ihren Produktionsprozess eingeführt. Martin Kolb, Projektmanager Laser Optics, erläutert den Nutzen: “Beim Versuch der exakten Ausrichtung von mechanischer und optischer Achse, kann es mit herkömmlichen Bearbeitungsverfahren zu Abweichungen von wenigen Winkelminuten kommen. Diese Kippfehler würden in unseren hochpräzisen Mehrfachlinsensystemen für inakzeptable Ungenauigkeiten sorgen. Dank der ATS von TRIOPTICS können wir die Toleranzen der Restkippfehler auf wenige Bogensekunden reduzieren. Das Justierdrehen erhöht die Präzision unserer Objektive auf ein Maximum. Für unsere Hochpräzisionsobjektive haben wir die ATS deshalb regelmäßig im Einsatz.”
Qualitätssprung in der Präzisionsfertigung bei WILD
WILD hat kürzlich eine neue Zentrierdrehmaschine – die ATS 200 UP – in Betrieb genommen. Sie ist Dreh- und Angelpunkt für höchste Präzision und Effizienz in der Fertigung komplexer Optiken.
„Justierdrehen in der Qualität, wie wir es nun anbieten, wird künftig die Tür zu neuen optischen Designs mit sehr geringen Luftabständen öffnen.“
Stefan Werkl, WILD Geschäftsbereichsleiter Optische Technologien
Software
ATS Control
Eine Software für alle Mess- und Fertigungsvorgänge
Die ATS Control vereint die Bedienung der Maschinenfunktionen mit den Routinen zur Messung des Zentrierfehlers und der Ausrichtung. Sowohl zur Einrichtung der Prüflingsgeometrie, als auch zur Durchführung beider Bearbeitungsprozesse wird der Nutzer Schritt für Schritt geführt. Die Software überwacht außerdem fortlaufend die Ergebnisse des Fertigungsprozesses.
Technische Daten
Parameter | ATS 100 | ATS 200 | ATS 200 UP | ATS 300 UP |
---|---|---|---|---|
Maschinentyp | Mineralgussbett | Granitbett | Granitbett | Granitbett |
Spindel | Aerostatisch | Aerostatisch | Hydrostatisch | Hydrostatisch |
Durchmesser Werkstück | Bis zu 100 mm | Bis zu 200 mm | Bis zu 200 mm | Bis zu 300 mm |
Max. Gewicht des Werkstücks | 3 kg | 5 kg | 5 kg | 15 kg |
Werkstückmaterial | Messing, Aluminium, NiP-beschichteter Stahl | Messing, Aluminium, NiP-beschichteter Stahl | Messing, Aluminium, NiP-beschichteter Stahl, Invar, Titan | Messing, Aluminium, NiP-beschichteter Stahl, Invar, Titan |
Fertigungsgenauigkeit | Bis zu < 2,5 µm | Bis zu < 1,0 µm | Bis zu < 0,5 µm | Bis zu < 0,5 µm |
Abmessungen (H x B x T) | ca. 2,0 m x 1,0 m x 1,0 m | ca. 2,20 m 1,55 m x 1,10 m | ca. 2,20 m 1,55 m x 1,10 m + 1,65 m x 0,87 m x 0,65 m | ca. 2,20 m 1,85 m x 1,10 m + 1,65 m x 0,87 m x 0,65 m |
Gewicht | ca. 1.400 kg | ca. 2.500 kg | ca. 3.000 kg | |
Typ | Standgerät | Standgerät | Standgerät | Standgerät |
Parameter | ATS-C |
---|---|
Verfahrgeschwindigkeit UP-Achsen | > 15 m/min |
Drehzahl Spindel | 2500 min-1 |
Prozessdrehzahl beim Justierdrehen | ≥1200 min-1 |
Werkstückdurchmesser | Max. 200 mm |
Werkstücklänge | Max. 150 mm |
Werkstückgewicht | Max. 2.5 kg |
Fertigungsgenauigkeit Justierdrehen | Roundness ≤ 1 μm Flatness ≤ 1 μm |
Programmierauflösung | 1 nm |
Upgrades & Zubehör
- Aerostatische Spindel
- Hydrostatische Spindel
- Taktiler Sensor
- Optischer Sensor
- Temperatursensor
- Werkstücktemperatursensor
- Sensor für asphärische Linsen
- Zweiter Autokollimator
- Vierfach Werkzeugwechsler
- Vorsatzoptikenwechsler
- Minimalmengenschmierung
- Absaugung
- 2D-Code Leser
- Effizienzsteigerung durch Erweiterung um einen Roboter zum automatischen Be- und Entladen
- Schneiden von Gewinden und Nuten
- Mehr Informationen
Knowledge Base
Messen und Justierdrehen von optischen Baugruppen
Das Justierdrehen ist das einzige Verfahren, mit dem alle relevanten Parameter einer gefassten Linse justiert werden können, insbesondere auch der Abstand zwischen beiden Scheitelpunkten und der Anlagefläche. Außerdem kann eine große Anzahl unterschiedlicher Fassungsgrößen bearbeitet werden. Und zu guter Letzt erreichen hochpräzise Drehmaschinen sehr gute Fertigungsgenauigkeiten von bis zu 0,5 µm.
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Justierdrehen mit Justierfutter
Das Justierdrehverfahren wird in den nachfolgenden Abbildungen (Abb. 3) beschrieben.
Beim Justierdrehen wird als erstes die Linsenfassung mit der eingeklebten Linse in ein Justierfutter eingespannt und anschließend die Lage der optischen Achse der Linse zur Spindelachse mit dem OptiCentric® System gemessen. Mit Hilfe des Justierfutters wird die Linse dann so ausgerichtet, dass ihre beiden Krümmungsmittelpunkte möglichst genau auf der Drehachse der Spindel liegen.
Anschließend wird die Spindel gedreht und die Anlageflächen der Fassung werden mit einem scharfen (Diamant-) Drehmeißel bearbeitet. Hierdurch entsteht eine präzise bearbeitete Oberfläche der Fassung, die parallel zur Spindelachse ausgerichtet ist. Neben der Außenfläche der Fassung können beim Drehvorgang auch die vordere und hintere Anlagefläche bearbeitet werden. Dazu wird das Drehwerkzeug nicht entlang der optischen Achse, sondern senkrecht zur Spindelachse bewegt.
CNC-Justierdrehen
Das Justierdrehen an der ATS-C wird ohne Justierfutter realisiert. Die montierte Linse wird auf der horizontal montierten Spindel gehalten und die optische Achse mit OptiCentric®-Messtechnik vermessen. Um die Montageflächen zur optischen Achse auszurichten, bewegt sich das Drehwerkzeug in x- und z-Richtung.
Variable Bedingungen und Optionen
Beim Justierdrehen ist die Linse bereits in ihrer Fassung fixiert. Das bedeutet, dass für sehr präzise Optiken spannungsarme Klebstoffe mit sehr langen Aushärtezeiten verwendet werden können. Ebenso können die Linsen gebördelt oder durch Schraubringe gehalten werden, wenn die verfügbaren Klebstoffe für die geplante Anwendung nicht geeignet sind. Da die Linse zu Beginn des Prozesses ausgerichtet wurde, liegen die optische Achse der Linse und die mechanische Achse der Fassung präzise übereinander, wenn diese auf der Drehmaschine entsprechend der optischen Achse der Linse bearbeitet werden. Um eine hohe Genauigkeit zu erreichen, hat TRIOPTICS neben hochauflösenden Autokollimatoren weitere Messtechnik in seine Justierdrehmaschinen integriert. Hierzu zählen taktile und optische Messgeräte, welche eine hochgenaue Messung der relevanten mechanischen Parameter gewährleisten. So wird höchste Präzision durch einen schrittweisen Bearbeitungsprozess erreicht, bei dem die Fassungsgenauigkeit nach jedem Bearbeitungsschritt überprüft wird. Die beim Justierdrehen eingesetzten Fassungen müssen vor der Bearbeitung keine außergewöhnlich engen Toleranzen erfüllen. Das Aufmaß muss lediglich groß genug sein, um die geforderte Toleranz nach der Bearbeitung zu erfüllen.
Der Abstand des Linsenvertex zur oberen Anlagefläche kann mit einer Genauigkeit von bis zu ±1 µm (ATS 200) gefertigt werden. Ebenso kann der Durchmesser mit einer absoluten Genauigkeit von bis zu ±2 µm gefertigt werden. Der verbleibende Zentrierfehler lässt sich beim Einsatz eines geeigneten Justierfutters auf weniger als 0,5 µm verringern. Zudem kann mit einem Kurzkohärenzinterferometer die Mittendicke der gefassten Linse auf der Maschine gemessen werden, so dass die Anlageflächen jeweils hochgenau in Bezug zu jeder einzelnen Linse gefertigt werden können. Mehrere durch Justierdrehen gefertigte, gefasste Linsen können übereinander in einen Tubus eingesetzt werden. Durch die Art der Bearbeitung im Mikrometerbereich ist die Ausrichtung aller Linsen zueinander sichergestellt. Dadurch können gefasste Linsen ohne weitere Justageschritte in einen Tubus montiert werden.