DE10003291C2 - Aufnahmefutter für optische Bauteile zum Feinschleifen und/oder Polieren - Google Patents
Aufnahmefutter für optische Bauteile zum Feinschleifen und/oder PolierenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Aufnahmefutter für optische Bauteile zum
Feinschleifen und/oder Polieren mit mehreren Stützelementen aus
elastischem Material für die Bauteile und einer Anordnung zur
Zuführung oder Abführung von Luft gegenüber der Rückseite des
Stützelementes, wobei das Aufnahmefutter aus einem Grundkörper mit
einem eine zentrale Bohrung aufweisenden Spindelschaft und einem
Deckelteil zur Aufnahme der Stützelemente besteht.
Als optische
Bauteile werden vorzugsweise sphärische konvex oder konkav
gekrümmte Linsen vorgesehen.
Ein Aufnahmefutter dieser Art für Einzellinsenbearbeitung ist aus DE 198 12 186 A1
bekannt. Der Linsenhalter besteht aus einem
rotationssymmetrischen Grundkörper mit einer Ausnehmung, in die eine
zu bearbeitende Linse eingelegt wird und die zur anderen Seite hin mit
einer Gummimembran abgeschlossen ist. Über eine zentrale Bohrung
im Schaft des Aufnahmefutters kann die Gummimembran an ihrer
Rückseite mit Druckluft beaufschlagt werden. Wenn die
Gummimembran sich dann ausdehnt, legt sie sich an die Linse und
drückt diese gleichmäßig an das Polierwerkzeug heran. Dabei kommt
es zu einer flächigen Berührung, da beide Teile gleichen
Krümmungsradius haben. Durch Erzeugung eines Unterdrucks an der
Membranfläche kann die Linse an die Membranfläche angesaugt und in
eine hängende Position gebracht werden.
Aufgrund des Eigengewichts der Linse kann es zu unterschiedlichen
Anlagedrucken durch die Membranfläche kommen. Da beim Polieren
nicht nur die Oberflächenqualität verbessert wird, sondern auch noch
Korrekturen in der Linsengeometrie im Feinbereich vorgenommen
werden, führt ein unterschiedlicher Anlagedruck zu Ungenauigkeiten in
der Linsenoberfläche. Vorzugsweise wird daher die hängende
Aufnahme der Linse gewählt, so daß ihr Eigengewicht den Anlagedruck
zum Polierwerkzeug unterstützt, nachdem die Membran für den
Poliervorgang belüftet wurde. Bei liegender Aufnahme kann die
Gleichmäßigkeit des Anlagedrucks z. B. durch unterschiedliche Dicken
in der Membran unterstützt werden. Die zentral zugeführte
Druckluftmenge kann der zu bearbeitenden Linse individuell angepaßt
werden.
Bei dünneren Linsen, bei denen das Verhältnis zwischen
Linsendurchmesser und Mittendicke groß ist, kann es aufgrund
unterschiedlicher Anlagedrucke verstärkt zu einer asphärischen
Deformation des Linsenkörpers kommen, die die Qualität des
Polierergebnisses ebenfalls erheblich negativ beeinflußt.
Zur Vermeidung solcher Effekte ist aus der EP 0 169 931 A1 ein
Aufnahmefutter bekannt, mit dem in der Membranfläche Stützzonen mit
unterschiedlichem Anlagedruck durch die Zufuhr unterschiedlich
geregelter Luftdrucke erzeugt werden können. Für das dort
beschriebene Aufnahmefutter wird auch eine Ausführungsform zur
gleichzeitigen Aufnahme mehrerer Linsen beschrieben.
Ein solches Aufnahmefutter weist einen Grund- und einen damit
verbundenen Unterstützungskörper auf. Der Unterstützungskörper ist
mit einem kappenförmigen Überzug versehen, der durch einen
Umfassungsring an dem Grundkörper gehalten wird. Symmetrisch zur
Drehachse des Unterstützungskörpers sind in diesem mehrere
Vertiefungen enthalten. Im Bereich dieser Vertiefungen bildet der
kappenförmige Überzug eine elastische Membran, auf der die zu
bearbeitenden Linsen mit ihrem zentralen Bereich aufliegen. Die
Aufnahme der Linse insgesamt wird durch eine Einformung in dem
kappenförmigen Überzug gebildet, die dem Linsendurchmesser
angepaßt ist.
Der Grundkörper weist einen Schaft für die Halterung des
Aufnahmefutters in einer Bearbeitungsmaschine auf. Im Bereich des
Schaftes enthält der Grundkörper einen zentralen Durchbruch für die
Luftzufuhr. Jede der Vertiefungen in dem Unterstützungskörper wird
durch einen separaten Luftkanal mit dem zentralen Durchbruch im
Grundkörper verbunden, wobei die jeweiligen Membranteile des
Überzugs in der Vertiefung fixiert sind und diese luftdicht abschließen.
Über einen von den anderen Luftkanälen getrennten Kanal innerhalb
des zentralen Durchbruchs und durch den Unterstützungskörper
hindurch kann die übrige Unterfläche des Überzugs mit Druckluft
beaufschlagt werden. Auf diese Weise können innerhalb jeder
Linsenauflage Stützzonen mit unterschiedlichem Druck erzeugt werden.
Der Überzug ist komplex geformt und erfordert eine aufwendige
Montage auf dem Unterstützungskörper. Während in den
Membranteilen die Luftzufuhr auch individuell geregelt werden kann, ist
der lokale Druckaufbau unter der übrigen Fläche des Überzugs über die
zentrale Luftzufuhr nicht beeinflußbar.
Aus der US 2 509 211 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der auf einer
konvexen Kalotte mehrere Linsen aufgenommen werden können. Die
Kalotte enthält dazu mehrere Ausnehmungen, in die als wesentliche
Funktionselemente justierbare Schneidenauflagen aus Metall
eingesetzt sind. Die Kalotte ist als halbkugelförmige Schale ausgebildet,
die mit einer Bodenplatte verschlossen ist. Von den Ausnehmungen
führt eine Bohrung in den Kalotteninnenraum. An der Bodenplatte ist
zentrisch ein Hohlschaft befestigt, der ebenfalls über eine Bohrung mit
dem Kalotteninnenraum verbunden ist. Der Hohlschaft ist an eine
Unterdruckleitung angeschlossen, so daß auf die Schneidenauflagen
aufgelegte Linsen vom Unterdruck gehalten werden. Die Vorrichtung
dient dazu, die auf der Kalotte über die Schneidenauflagen vorjustierten
Linsen in das Kittbett einer konkaven Schleif- oder Polierkalotte
lageorientiert einzubringen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aufnahmefutter zu
schaffen, das eine Mehrfach-Aufnahme mit den Vorteilen einer Einfach-
Aufnahme durch Verwendung von Serien-Membranelementen erlaubt
und konstruktiv einfach gestaltet ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Aufnahmefutter der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der
Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich
aus den Merkmalen der Unteransprüche 3 bis 5.
Systematische Versuche mit einer direkten Luftzuführung zu einzelnen
Stützelementen in einer Mehrfach-Aufnahme haben gezeigt, daß sich
die Bearbeitungsqualitäten der gleichzeitig bearbeiteten Linsen deutlich
voneinander unterscheiden. Überraschenderweise hat sich aber
ergeben, daß durch ein gemeinsames Luftreservoir in dem
Aufnahmefutter, an das die einzelnen Ausnehmungen mit den
Stützelementen über einen oder mehrere kurze Luftkanäle
angeschlossen sind, die Bearbeitungsqualität der gemeinsam
bearbeiteten Linsen deutlich gleichmäßiger ausfällt. Über die Randhöhe
des Grundkörpers kann das notwendige Topfvolumen für das
Luftreservoir in einfacher Weise an unterschiedliche
Linsendurchmesser und Linsengewichte angepaßt werden. Die
Deckelteile sind mit dem Grundkörper verschraubt und bilden durch
eine O-Ring-Dichtung einen sicheren Verschluß des Luftreservoirs. Die
Deckelteile sind auf diese Weise schnell austauschbar.
Die Ausnehmungen im Deckelteil können für handelsübliche elastische
Stützelemente mit unterschiedlichen Abmessungen vorbereitet werden.
Die Befestigung und Abdichtung über einen in eine Nut eingedrückten
O-Ring erlaubt eine einfache Montage und wirkt außerdem als
Überdrucksicherung. Sollte unbeabsichtigt ein Luftdruck auf die
Membran gelangen, ohne daß eine Linse aufliegt und ein
Polierwerkzeug an die Linse herangeführt ist, dann wird das
Stützelement ohne Zerstörung aus der Halterung herausgedrückt.
Für die Bearbeitungsqualität der Linsenoberfläche und die
Bearbeitungszeit sind neben einem gleichmäßigen Anlagedruck
zwischen Linsenfläche und dem Polierwerkzeug auch deren
Relativbewegungen zueinander von Bedeutung. Durch die Anordnung
der Stützelemente in einem zylindrischen Halter, der in der
Ausnehmung des Deckelteils drehbar gelagert ist, kann eine
zusätzliche Relativbewegung der einzelnen Linsen auf dem
gemeinsamen Aufnahmefutter realisiert werden. In vorteilhafter Weise
kann der Halter mit einer Antriebsachse versehen werden, die in den
Topfraum des Grundkörpers hineinreicht und hier getrieblich mit dem
Antrieb für den Spindelschaft verbunden ist.
Ausführungsbeispiele des Aufnahmefutters sind in der Zeichnung
schematisch dargestellt und werden anhand der Figuren näher
beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Aufnahmefutter mit in das Deckelteil fest eingesetzten
Stützelementen und
Fig. 2 ein Aufnahmefutter mit in das Deckelteil drehbar eingesetzten
Stützelementen.
Das Aufnahmefutter nach Fig. 1 enthält einen Grundkörper 1 mit einem
Spindelschaft 2, der in eine nicht weiter dargestellte Maschinenspindel
zur Drehung des Aufnahmefutters eingesetzt wird. Der Spindelschaft 2
ist mit einer zentralen Bohrung 3 versehen, die mit einem ebenfalls
nicht dargestellten Kompressor-Vakuum-System zur Luftversorgung
verbunden ist. Der Grundkörper 1 weist einen umlaufenden Rand 4 auf,
durch den im Grundkörper 1 ein topfförmiger Raum 5 gebildet wird, der
sich über die gesamte Bodenfläche des Grundkörpers 1 erstreckt.
Auf dem Rand 4 des Grundkörpers 1 liegt ein Deckelteil 6, das mit dem
Grundkörper 1 verschraubt und über eine O-Ring-Dichtung 7 den
Topfraum 5 verschließt. Das Deckelteil 6 weist eine zylinderförmige
Ausnehmung 8 auf. Auf dem Boden der Ausnehmung 8 liegt ein
gummielastisches Stützelement, das hier als hutförmiges Membranteil 9
mit nach außen weisendem Hutrand 10 ausgebildet ist. Solche
Membranteile 9 sind als Serienteile für Einzellinsenaufnahmen
verfügbar. Der Hutrand 10 greift in eine Nut 11 in der Ausnehmung 8
ein und wird hier durch einen O-Ring 12 fest auf den Boden der
Ausnehmung 8 gedrückt. Der unter dem Membranteil 9 liegende
Raumbereich der Ausnehmung 8 ist über eine Bohrung 13 mit dem
Topfboden 5 strömungsmäßig verbunden. Selbstverständlich können
für eine schnellere Luftversorgung bei Bedarf weitere Bohrungen, auch
von unterschiedlichem Durchmesser, vorgesehen sein. Auf das
Membranteil 9 ist eine zu bearbeitende Linse 14 mit ihrer konvexen
Linsenseite aufgelegt. Die zu bearbeitende Linsenfläche ist hier leicht
konkav. Die Oberseite 15 des Deckelteils 6 ist in üblicher Weise mit
einem geringfügig größeren Radius an die konkave Linsenfläche
angepaßt, so daß die schematisch angedeutete Polierkalotte 16 die
Linsenfläche ungehindert bearbeiten kann. Dazu wird über das im
Topfraum 5 aufgebaute Luftreservoir und die Bohrung 13 ein Überdruck
in dem Raum unter dem Membranteil 9 erzeugt, der das Membranteil 9
elastisch verformt bis es an der konvexen Fläche der Linse 14
formschlüssig anliegt.
Symmetrisch zur Achse 17 des Spindelschafts 2 sind in dem Deckelteil
6 weitere Ausnehmungen 8 mit in gleicher Weise eingelegten
Membranteilen 9 vorgesehen. Vorzugsweise werden gleichzeitig drei
Linsen 14 bearbeitet.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel geht von derselben
Grundkonstruktion wie in Fig. 1 aus. Gleiche Teile sind mit denselben
Bezugszeichen versehen. Die zylinderförmige Ausnehmung 8 ist hier
jedoch als Zylinderbohrung 18 ausgeführt, in die ein zylindrischer Halter
19 eingesetzt ist, der dieselben Halteelemente für das Membranteil 9
aufweist wie in Fig. 1. Der Halter 19 ist mit einer Antriebsachse 20
versehen, die mit einer Bohrung 13 zur strömungsmäßigen Verbindung
mit dem Topfraum 5 versehen ist und in den Topfraum 5 hineinreicht.
Die Antriebsachse 20 wird im Boden der Zylinderbohrung 18 von einem
Drehlager 21 gehalten, so daß der Halter 19 um seine Achse 22
drehbar ist. Die Antriebsachse 20 ist mit nicht weiter dargestellten
getrieblichen Mitteln 23 versehen, die z. B. mit dem Antrieb für den
Spindelschaft 2 gekoppelt sind.
Zur Bearbeitung ist hier eine konvexe Linsenfläche vorgesehen, so daß
die Oberseite 15 des Deckelteils 6 entsprechend konvex geformt ist.
Die Achse 22 ist in diesem Fall zur Achse 17 des Spindelschafts 2
geneigt. Für die Bearbeitung einer konkaven Linsenfläche würde die
Achse 22 ersichtlich von der Achse 17 weg gerichtet sein. Die
unterschiedliche Richtung der Drehachsen gegenüber den zentralen
Antriebsmitteln kann durch entsprechend geformte Kegelräder 24 als
Teil der getrieblichen Mittel 23 ausgeglichen werden, die selbst nicht
Teil der Erfindung sind.
1
Grundkörper
2
Spindelschaft
3
zentrale Bohrung
4
Rand
5
Topfraum
6
Deckelteil
7
O-Ring-Dichtung
8
Ausnehmung
9
Membranteil
10
Hutrand
11
Nut
12
O-Ring
13
Bohrung
14
Linse
15
Deckelteil Oberseite
16
Polierkalotte
17
Spindelschaft Achse
18
Zylinderbohrung
19
Halter
20
Antriebsachse
21
Drehlager
22
Halter-Achse
23
getriebliche Mittel
24
Kegelrad
Claims (5)
1. Aufnahmefutter für optische Bauteile zum Feinschleifen und/oder
Polieren mit mehreren Stützelementen aus elastischem Material für
die Bauteile und einer Anordnung zur Zuführung oder Abführung
von Luft gegenüber der Rückseite des Stützelementes, wobei das
Aufnahmefutter aus einem Grundkörper mit einem eine zentrale
Bohrung aufweisenden Spindelschaft und einem Deckelteil zur
Aufnahme der Stützelemente besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) der Grundkörper (1) topfförmig (5) mit einem umlaufenden Rand (4) ausgebildet ist,
- b) auf den Rand (4) das mit einer ebenen Basisfläche versehene Deckelteil (6) luftdicht aufgesetzt ist,
- c) die Deckeloberseite (15) symmetrisch zur Achse (17) des Spindelschaftes (2) liegende zylinderförmige Ausnehmungen (8) zum Einsetzen der elastischen Stützelemente (9) aufweist, wobei jede der Ausnehmungen (8) über mindestens eine Bohrung (13) mit dem gemeinsamen Topfraum (5) des Grundkörpers (1) strömungsmäßig verbunden ist und
- d) das elastische Stützelement als hutförmiges Membranteil (9) ausgebildet ist, dessen nach außen weisender Hutrand (10) auf dem Boden der Ausnehmung (8) aufliegt und über einen O-Ring (12) in einer Nut (11) der Ausnehmung (8) luftdicht gehalten wird.
2. Aufnahmefutter für optische Bauteile zum Feinschleifen und/oder
Polieren mit mehreren Stützelementen aus elastischem Material für
die Bauteile und einer Anordnung zur Zuführung oder Abführung
von Luft gegenüber der Rückseite des Stützelementes, wobei das
Aufnahmefutter aus einem Grundkörper mit einem eine zentrale
Bohrung aufweisenden Spindelschaft und einem Deckelteil zur
Aufnahme der Stützelemente besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) der Grundkörper (1) topfförmig (5) mit einem umlaufenden Rand (4) ausgebildet ist,
- b) auf den Rand (4) das mit einer ebenen Basisfläche versehene Deckelteil (6) luftdicht aufgesetzt ist,
- c) die Deckeloberseite (15) symmetrisch zur Achse (17) des Spindelschaftes (2) liegende zylinderförmige Ausnehmungen (8) zum Einsetzen der elastischen Stützelemente (9) aufweist, wobei jede der Ausnehmungen (8) über mindestens eine Bohrung (13) mit dem gemeinsamen Topfraum (5) des Grundkörpers (1) strömungsmäßig verbunden ist, und
- d) das elastische Stützelement (9) in einen zylindrischen Halter (19) eingesetzt ist, der in der Ausnehmung (8) in einem Drehlager (23) geführt ist.
3. Aufnahmefutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das elastische Stützelement als hutförmiges Membranteil (9)
ausgebildet ist, dessen nach außen weisender Hutrand (10) auf
dem Boden des Halters (19) aufliegt und über einen O-Ring (12) in
einer Nut (11) des Halters (19) luftdicht gehalten wird.
4. Aufnahmefutter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halter (19) eine in den Topfraum (5) führende
Antriebsachse (20) aufweist.
5. Aufnahmefutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebsachse (20) über getriebliche Mittel (23) mit dem Antrieb
des Spindelschafts (2) gekoppelt ist.
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