DE10008710A1

DE10008710A1 - Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von optischen Linsen für deren Randbearbeitung

Info

Publication number: DE10008710A1
Application number: DE10008710A
Authority: DE
Inventors: Erhard Schaefer; Holger Schaefer
Original assignee: Loh Optikmaschinen AG
Current assignee: Satisloh GmbH
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: DE10008710C2; US6544102B2; US20010031606A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von insbesondere Linsen (L) offenbart, die zwei übereinander angeordnete, fluchtende Zentrierspindeln (12, 14) mit Spannglocken (22, 24) aufweist. Eine Zentrierspindel (12) ist in einer Zentrierspindelführung (26) axial geführt und mittels einer Hubeinrichtung (28) relativ zu der anderen Zentrierspindel (14) bewegbar. Damit auf einfache Weise eine gleichförmige und feinfühlig regulierbare Spannbewegung bei genauer Achsflucht der Zentrierspindeln erzielt wird, die auch ein Spannen von kleinen Linsen im Glockenspannverfahren gestattet, ist erfindungsgemäß DOLLAR A ein verschwenkbarer Kipphebel (34) vorgesehen, an dem auf gegenüberliegenden Seiten die bewegbare Zentrierspindel und ein Ausgleichsgewicht (Bolzen 126) abgelenkt sind, DOLLAR A die Hubeinrichtung mit einem elektromotorisch antreibbaren Kugelgewindetrieb (58) versehen, der die bewegbare Zentrierspindel heben bzw. senken kann, und/oder DOLLAR A die Zentrierspindelführung mit Linearführungseinheiten (140) ausgerüstet, die zu beiden Seiten der bewegbaren Zentrierspindel im wesentlichen spielfrei zwischen dieser und einem kastenförmigen Aufbau (142) angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von Werkstücken für die Anwendungsgebiete Feinoptik, Uhrenindustrie und Halbleiterin dustrie, wo Werkstücke zunächst zentriert zu spannen und in der Folge am Rand zu bearbeiten und/oder abzutasten sind. Ins besondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von optischen Linsen, mit deren Hilfe es möglich ist, eine Linse für deren Randbearbeitung im sogenann ten Glockenspannverfahren zentriert zu spannen.

Linsen für Objektive und dergl. werden nach der Bearbeitung der optischen Flächen "zentriert", damit die optische Achse, deren Lage durch die Gerade durch die beiden Krümmungsmittel punkte der optischen Flächen gekennzeichnet ist, auch durch die geometrische Mitte der Linse geht. Die Linse wird zu die sem Zweck zunächst zwischen zwei fluchtenden Zentrierspindeln derart ausgerichtet und gespannt, daß die beiden Krümmungsmit telpunkte der Linse mit der gemeinsamen Rotationsachse der Zentrierspindeln zusammenfallen. In der Folge wird der Rand der Linse in einer definierten Beziehung zur optischen Achse der Linse bearbeitet, wie es später für den Einbau der Linse in einer Fassung notwendig ist. Dabei wird dem Rand je nach Werkstoff der Linse (Glas oder Kunststoff) durch spanende Be arbeitung mit geometrisch unbestimmten oder bestimmten Schnei den eine definierte Geometrie sowohl in der Draufsicht auf die Linse (Umfangskontur der Linse) als auch im Radialschnitt ge sehen (Kontur des Randes, etwa geradlinige Ausbildung oder Ausbildung mit Facette(n)) gegeben. Beim sogenannten Zentrie ren optischer Linsen muß man also trennen zwischen dem eigent lichen Ausricht- und Spannvorgang, mit dem sich die vorliegende Erfindung vornehmlich beschäftigt, und der darauf folgenden Bearbeitung des Linsenrandes.

Einen allgemeinen Überblick über den gegenwärtigen Stand der Zentriertechnik gibt in diesem Zusammenhang der im "Jahrbuch für Optik und Feinmechanik 1999" (Herausgeber: Dr.-Ing. Wolf- Dieter Prenzel; Fachverlag Schiele & Schön GmbH, Berlin; ISBN 3 7949 0634 9) auf den Seiten 161 bis 175 veröffentliche Auf satz "Was leisten moderne Zentriermaschinen?" von Dipl.-Ing. (FH) Michael Leitz.

Unter dem oben erwähnten Glockenspannverfahren versteht man nun einen Ausricht- und Spannvorgang, bei dem sich die Linse mit ihrer optischen Achse zwischen an den Zentrierspindeln vorgesehenen topfförmigen Spannglocken automatisch bezüglich der vertikal verlaufenden Rotationsachse der Zentrierspindeln ausrichtet und gespannt wird. Hierzu wird die Linse auf die Spannglocke der unteren Zentrierspindel aufgelegt und die Spannglocke der oberen Zentrierspindel in axialer Richtung relativ zur unteren Spannglocke verfahren, bis auch die obere Spannglocke mit leichtem Druck an der Linse anliegt. Die Linse verschiebt sich nun infolge der Krümmung ihrer optischen Flä chen ggf. unter Zugabe eines geeigneten Gleitmittels und/oder Rotation der Zentrierspindeln selbsttätig in Querrichtung, wo bei die Spannglocken weiter zusammenfahren. Die Querbewegung der Linse relativ zu den Spannglocken sowie die axiale Rela tivbewegung der Spannglocken endet, wenn die Linse zwischen den Spannglocken eine Lage eingenommen hat, die den unter den gegebenen geometrischen Verhältnissen minimalen Abstand der Spannglocken ermöglicht. Die dann mit ihrer optischen Achse bezüglich der Rotationsachse der Zentrierspindeln ausgerich tete Linse wird nunmehr zwischen den Spannglocken durch Er höhen der Spannkraft festgespannt und kann am Rand bearbeitet werden. Das beschriebene Glockenspannverfahren findet bei Lin sen mit lediglich schwach gekrümmten optischen Flächen seine Grenzen. Unterhalb eines bestimmten Werts für den auch als Zentrierwinkel bezeichneten Winkel, den eine am Rand der einen optischen Fläche der Linse im Spannpunkt (= Berührpunkt der Spannglocke) angelegte Tangente mit einer am Rand der anderen optischen Fläche im Spannpunkt angelegten Tangente in einem Radialschnitt gesehen einschließt, liegt nämlich Selbsthemmung vor, welche eine Querbewegung der Linse bezüglich der Spann glocken verhindert.

Eine Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von optischen Lin sen für deren Randbearbeitung, welche nach dem oben beschrie benen Glockenspannverfahren arbeiten soll, muß u. a. die fol genden Voraussetzungen erfüllen. Zum einen darf die Achsflucht der beiden Zentrierspindeln allenfalls wenige Tausendstel Mil limeter voneinander abweichen und muß auch während der gesam ten Spannbewegung, d. h. der axialen Relativbewegung der Zen trierspindeln erhalten bleiben. Zum anderen muß die Spannbewe gung möglichst gleichförmig bzw. ruckfrei ablaufen. Dies gilt insbesondere für den Moment, in dem die Linse zwischen den beiden Spannglocken eingefangen wird. Hier sind ruckartige Be wegungen zu vermeiden, damit die Linse ohne die Gefahr mecha nischer Beschädigungen in ihre optische Achse rutschen und sich automatisch ausrichten kann.

Im Stand der Technik fehlt es nicht an Vorschlägen, wie eine Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von optischen Linsen auszubilden ist. So ist aus der DE 37 44 115 C2, der DE 37 44 116 C2 bzw. der DE 37 44 118 C2 der Anmelderin eine Maschine zum zentrierenden Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen bekannt, die in einem Maschinengestell zwei in Achs richtung fluchtende Zentrierspindeln aufweist, welche an den einander zugewandten Enden Spannglocken tragen. Zwischen den Spannglocken kann die Linse zur Bearbeitung mittels einer auf die axial verschieblich geführte untere Zentrierspindel wir kenden Spanneinrichtung eingespannt werden. Jede der Zentrierspindeln ist hier in einer Pinole angeordnet und durch Stütz lager in dieser abgestützt.

Die Pinole der unteren Zentrierspindel ist bei diesem Stand der Technik in mehreren Luftlagern geführt, die in einer dünn wandigen, im Maschinengestell gehaltenen Führungshülse ausge bildet sind. Die Führungshülse umschließt die Pinole eng und ist ihrerseits von einem im Maschinengestell ausgebildeten und mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Hohlraum umgeben. Die Luftlagerung der Pinole bezweckt sehr kleine Kräfte für das Ausrichten der Linse, eine feinfühlige Einstellbarkeit dieser Kräfte, eine ruckfreie Zustellung der unteren Zentrierspindel sowie eine hohe Achsfluchtgenauigkeit der Zentrierspindeln, wodurch auch eine Beschädigung der optischen Flächen der Linse während ihrer Ausrichtbewegung vermieden werden soll. Hat die Linse ihre genaue Ausrichtposition erreicht, wird der die Führungshülse umgebende Hohlraum mit einem hohen Druck beauf schlagt, so daß die Pinole der unteren Zentrierspindel in ihrer jeweiligen Lage festgeklemmt und dem den Luftlagern bei der Bearbeitung immanenten Nachteil, nämlich ihrer für ein gu tes Arbeitsergebnis zu geringen Steifigkeit begegnet wird. Ein Nachteil dieses Stands der Technik ist hier jedoch insbeson dere darin zu sehen, daß eine leichtgängige und dennoch zen trierte Führung der Pinole der unteren Zentrierspindel während des Ausrichtens der Linse mit einem hohen vorrichtungs- und regelungstechnischen Aufwand erkauft wird.

Entsprechendes gilt für die Spanneinrichtung, die nach diesem Stand der Technik ein unterhalb der Pinole der unteren Zen trierspindel angeordnetes plattenförmiges Joch aufweist, in dem zentrisch zur unteren Zentrierspindel eine Membrankolben zylindereinheit angeordnet ist, welche auf das untere Ende der unteren Zentrierspindel wirkt, und an dem zu beiden Seiten der Zentrierspindelachse jeweils ein doppeltwirkender Druckzylin der mit einem Kurzhub- und einem Langhubkolben befestigt ist.

Während hier die Druckzylinder bis zur Anlage der Langhubkol ben an den Kurzhubkolben den Hub erzeugen, der benötigt wird, um die Spannglocken bis auf einen geringen Spalt zwischen der oberen Spannglocke und der auf der unteren Spannglocke auflie genden Linse zusammenzufahren, dient die Membrankolbenzylin dereinheit als Feinhubeinrichtung für den Ausrichtvorgang der Linse, mittels der die benötigte Spannkraft für das Ausrichten der Linse feinfühlig einstellbar ist.

Weiterhin offenbart die DE 31 39 873 A1 eine Zentriervorrich tung für eine Maschine zum Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen, mit zwei fluchtend übereinander angeordneten Zentrierspindeln, von denen die untere ortsfest ist, während die obere axial verschieblich gelagert ist und zum Halten der optischen Linse unter axialer Druckbelastung steht. Die axiale Verschiebung der oberen Zentrierspindel in die Einstellage er folgt hier ebenso wie die Sicherung der oberen Zentrierspindel in der Einstellage vermittels zweier parallel geschalteter Hubzylinder. Beide Hubzylinder wirken gleichzeitig auf eine Tragplatte ein, wozu die Kolben der Hubzylinder über Druck stangen mit der Tragplatte in feste Verbindung gebracht sind. Über eine Steuereinrichtung können die beiden Hubzylinder zu einer Hub- bzw. Senkbewegung veranlaßt werden, an der die Tragplatte sowie die mit der Tragplatte in axiale Mitnahme verbindung gebrachte obere Zentrierspindel beteiligt sind.

Neben der aufwendigen Steuerung, die hier benötigt wird, um für einen synchronen Hub der Hubzylinder zu sorgen, ist bei diesem Stand der Technik nachteilig, daß in den Hubzylindern Stick-Slip-Effekte auftreten können, die eine für den automa tischen Ausrichtvorgang der Linse notwendige feinfühlige und ruckfreie Zustellbewegung der oberen Zentrierspindel nicht zulassen.

Schließlich wird in der DE 198 25 922 A1 eine Vorrichtung zum Zentrieren optischer Linsen beschrieben, mit zwei fluchtend übereinander angeordneten Zentrierspindeln, die an den einan der zugewandten Enden Spannglocken für die Linse tragen. Wäh rend die untere Zentrierspindel hier fest mit einem Maschinen gestell verbunden ist, wird die obere Zentrierspindel in einem Führungszylinder mittels nicht näher beschriebener ringförmi ger Gleitlager am Umfang der Zentrierspindel geführt, so daß sie axiale Bewegungen ausführen kann. Der fest mit dem Maschi nengestell verbundene Führungszylinder weist eine Ausnehmung auf, durch die sich ein Zahnrad hindurch erstreckt, welches mit einer Außenverzahnung an der oberen Zentrierspindel ein greift und bei Drehung deren axiale Vorschubbewegung bewirkt. Das Zahnrad sitzt drehfest auf einer im Maschinengestell gela gerten Welle, die über einen Riementrieb mit einem Elektromo tor sowie einen Hebel mit einem Preßluftzylinder wirkverbunden ist. An der Welle ist schließlich noch ein Handhebel ange bracht. Mit Hilfe des Elektromotors soll die obere Zentrier spindel u. a. zum automatischen Zentrieren von Linsen in axia ler Richtung auf- und abbewegt werden. Wenn mit Handeingriff zentriert werden soll, kann die obere Zentrierspindel über den Handhebel gegen die Kraft des Preßluftzylinders auf- und abbe wegt werden, der in diesem Fall die Vorschubkraft erzeugt.

Als nachteilig wird bei diesem Stand der Technik empfunden, daß zum einen der einseitige Eingriff des Zahnrads mit der Außenverzahnung der oberen Zentrierspindel an dieser ein Mo ment erzeugt, welches bestrebt ist, die obere Zentrierspindel in der spielbehafteten Führung im Führungszylinder bezüglich des Führungszylinders zu verkippen, woraus ein nicht unerheb licher Fluchtungsfehler zwischen oberer und unterer Zentrier spindel entstehen kann. Zum anderen kann es bei der Vorschub bewegung der oberen Zentrierspindel schon infolge des Zahn spiels zwischen Zahnrad und Außenverzahnung der oberen Zen trierspindel zu einem Rucken kommen. Hinzu kommt hier noch, daß auch aufgrund von Stick-Slip-Effekten in dem mit der Zahn radwelle über den Hebel zwangsgekoppelten Preßluftzylinder eine ruckfreie Vorschubbewegung der oberen Zentrierspindel nicht gewährleistet werden kann. Im Ergebnis scheint diese Zentriervorrichtung nicht geeignet, insbesondere kleine Linsen automatisch im Glockenspannverfahren zu spannen, ohne daß die optischen Flächen der Linse beschädigt werden.

Ausgehend vom Stand der Technik gemäß beispielsweise der DE 31 39 873 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine ein fach aufgebaute Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von Werkstücken, insbesondere optischen Linsen für deren Randbe arbeitung zu schaffen, welche bei genauer Achsflucht der Zen trierspindeln eine gleichförmige und feinfühlig regulierbare Spannbewegung zuläßt, so daß sie insbesondere auch ein auto matisches Spannen von kleinen Linsen im Glockenspannverfahren gestattet, ohne daß die optischen Flächen der Linse beschädigt werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1, 8 bzw. 14 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte bzw. zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentan sprüche 2 bis 7, 9 bis 13 und 15 bis 27.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von Werkstücken, insbe sondere optischen Linsen für deren Randbearbeitung, mit zwei übereinander angeordneten, fluchtenden Zentrierspindeln, die an den einander zugewandten Enden jeweils zur Aufnahme einer Spannglocke ausgebildet sind, wobei mindestens eine Zentrier spindel in einer Zentrierspindelführung axial geführt und mit tels einer Hubeinrichtung relativ zu der anderen Zentrierspin del in axialer Richtung bewegbar ist, um das Werkstück auszu richten und einzuspannen, nach dem Kennzeichen des Patentan spruchs 1 einen verschwenkbaren Kipphebel, an dessen einem Ende die axial bewegbare Zentrierspindel und an dessen anderem Ende mindestens ein Ausgleichsgewicht angelenkt ist, um an dem Kipphebel ein Moment zu erzeugen, welches dem durch die axial bewegbare Zentrierspindel erzeugten Moment entgegenwirkt.

Im Gegensatz zum oben geschilderten Stand der Technik hat hier die Hubeinrichtung also nicht das gesamte Gewicht der axial bewegbaren Zentrierspindel zu heben oder zu halten, vielmehr nur eine sich aus dem resultierenden Moment am Kipphebel erge bende geringe Kraft gegenzuhalten, welche vorzugsweise in Richtung der anderen Zentrierspindel wirkt, was eine sehr feinfühlige Antast- bzw. Spannbewegung der axial bewegbaren Zentrierspindel in Richtung einer zu spannenden Linse mit sehr geringen und auch gut dosierbaren Kräften gestattet, so daß insbesondere sehr kleine Linsen ohne die Gefahr einer Beschä digung ihrer optischen Flächen bzw. einem Zerbrechen der Linse automatisch im Glockenspannverfahren ausgerichtet und gespannt werden können. Die sich aus dem resultierenden Moment am Kipp hebel ergebende geringe Kraft läßt sich hierbei hinsichtlich Vorzeichen und Betrag auf einfache Weise den jeweiligen Erfor dernissen entsprechend durch geeignete Wahl des Hebelarmver hältnisses am Kipphebel bzw. der Masse des Ausgleichsgewichts einstellen.

Der Kipphebel kann grundsätzlich auch unterhalb der Zentrier spindeln angeordnet werden. Bevorzugt wird jedoch die Ausge staltung nach dem Patentanspruch 2, gemäß dem der Kipphebel oberhalb der axial bewegbaren oberen Zentrierspindel angeord net ist. Diese Anordnung hat u. a. den Vorteil, daß der Kipphe belmechanismus weniger leicht verschmutzen kann und somit seine Leichtgängigkeit gewährleistet bleibt, insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie im Patentan spruch 26 angegeben, Bestandteil einer Maschine zur Randbear beitung von Werkstücken, insbesondere zum zentrierenden Rand schleifen und Facettieren von optischen Linsen ist, die noch mindestens eine angetriebene Werkzeugspindel für ein wahlweise mit dem Werkstück in Eingriff bringbares Werkzeug aufweist.

Nach der Lehre des Patentanspruchs 3 hat der Kipphebel einen Gabelabschnitt, an dem Rollen drehbar gelagert sind, die mit einem an der axial bewegbaren Zentrierspindel angebrachten Mitnahmeflansch eingreifen. Dadurch wird gewährleistet, daß bei einem Verschwenken des Kipphebels keine senkrecht zur Zen trierspindelachse wirkenden Kräfte in die axial bewegbare Zen trierspindel eingeleitet werden, welche die Achsflucht der Zentrierspindeln und/oder die Leichtgängigkeit der Zentrier spindelführung beeinträchtigen könnten.

Grundsätzlich ist es zwar möglich, daß die Hubeinrichtung zen trierspindelseitig des Kipphebels angeordnet ist. Bevorzugt wird jedoch die Anordnung nach dem Patentanspruch 4, gemäß dem die Hubeinrichtung an dem Ende des Kipphebels angreift, an dem das Ausgleichsgewicht angelenkt ist. Dies gestattet zum einen eine sehr kompakte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrich tung. Zum anderen kann somit die Hubeinrichtung insbesondere beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Rand bearbeitungsmaschine räumlich getrennt von den Zentrierspin deln angeordnet werden, wodurch eine die Leichtgängigkeit der Hubeinrichtung möglicherweise beeinträchtigende Verschmutzung der Hubeinrichtung verhindert wird.

Der Patentanspruch 5 sieht vor, daß die Hubeinrichtung einen in axialer Richtung bewegbaren Anschlag aufweist, welcher der Aufnahme des resultierenden Moments an dem Kipphebel bzw. dar aus resultierender Kräfte dient. Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgt die axial bewegbare Zen trierspindel bei ihrer Antast- bzw. Spannbewegung unter Anlage des Kipphebels an dem Anschlag zunächst der Axialbewegung der Hubeinrichtung. Bei Anlage der Spannglocke der axial bewegba ren Zentrierspindel an der auszurichtenden bzw. zu spannenden Linse mit einer geringen, über eine geeignete Wahl des Hebel armverhältnisses am Kipphebel bzw. der Masse des Ausgleichsge wichts definiert einstellbaren Kraft kommt dann der Kipphebel von dem Anschlag der Hubeinrichtung außer Eingriff, so daß der Ausrichtvorgang der Linse bzw. deren Bewegung quer zur Zen trierspindelachse in vorteilhafter Weise entkoppelt von der Hubeinrichtung von statten gehen kann.

Nach der Lehre des Patentanspruchs 6 ist weiterhin vorgesehen, daß die Hubeinrichtung einen Federmechanismus hat, über den an der axial bewegbaren Zentrierspindel eine definierte zusätzli che Kraft in Richtung der anderen Zentrierspindel aufbringbar ist. Über den Federmechanismus kann somit eine dosierbar hö here Kraft auf das auszurichtende bzw. zu spannende Werkstück aufgebracht werden, die es gestattet, das Werkstück etwa für dessen Randbearbeitung so fest einzuspannen, daß auf das Werk stück wirkende Querkräfte dieses nicht aus seiner achsausge richteten Lage verschieben können. Der Spannkraftverlauf kann hier durch geeignete Wahl von Federn mit einer bestimmten Fe derkennlinie den jeweiligen Erfordernissen entsprechend leicht eingestellt bzw. verändert werden. Der Federmechanismus kann eine bzw. mehrere Zugfedern umfassen. Bevorzugt wird jedoch, wenn der Federmechanismus mindestens eine Druckfeder aufweist, wie im Patentanspruch 7 angegeben.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei einer Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von Werkstücken, insbesondere optischen Linsen für deren Randbearbeitung, mit zwei übereinander angeordneten, fluchtenden Zentrierspindeln, die an den einander zugewandten Enden jeweils zur Aufnahme einer Spannglocke ausgebildet sind, wobei mindestens eine Zen trierspindel in einer Zentrierspindelführung axial geführt und mittels einer Hubeinrichtung relativ zu der anderen Zentrier spindel in axialer Richtung bewegbar ist, um das Werkstück auszurichten und einzuspannen, nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 8 vorgesehen, daß die Hubeinrichtung einen mit tels eines Elektromotors antreibbaren Kugelgewindetrieb auf weist, der dazu dient, die eine Zentrierspindel relativ zu der anderen Zentrierspindel vorzugsweise CNC-gesteuert in axialer Richtung zu bewegen, um das Werkstück auszurichten und auch einzuspannen.

Mit Hilfe nur eines angetriebenen Kugelgewindetriebs kann so mit der gesamte Bewegungsvorgang der axial bewegbaren Zen trierspindel, d. h. deren Zustell-, Ausricht- und Spannbewegung gleichförmig und mit feinfühlig dosierbaren Kräften ausgeführt werden. Eine ruckende Relativbewegung der Zentrierspindeln, wie sie beim oben geschilderten Stand der Technik etwa infolge von Stick-Slip-Effekten in der Hubeinrichtung auftreten kann, wird hier durch den Kugelgewindetrieb ausgeschlossen, was ins besondere ein automatisches und beschädigungsfreies Spannen sehr kleiner Linsen im Glockenspannverfahren ermöglicht.

Zweckmäßig weist der Kugelgewindetrieb eine mit dem Elektro motor antriebsverbundene und drehbar gelagerte Kugelrollspin del auf, die mit einer Mutter eingreift, welche drehfest mit einem linear geführten Spannschlitten verbunden ist, wie im Patentanspruch 9 angegeben. Dabei ist in einer vorteilhaft einfachen Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 10 an dem Spannschlitten mindestens ein Stehbolzen angebracht, an dessen von dem Spannschlitten abgewandten Ende der der Aufnahme des resultierenden Moments an dem Kipphebel bzw. daraus resultie render Kräfte dienende Anschlag befestigt ist. Weiterhin kann derselbe Stehbolzen nach der Lehre des Patentanspruchs 11 auch die oben erwähnte Druckfeder des Federmechanismus durchgreifen und somit lagern, wobei auf der von dem Spannschlitten abge wandten Seite der Druckfeder eine Platte längsverschieblich an dem Stehbolzen geführt ist, welche mittels des Kugelgewinde triebs wahlweise mit dem Kipphebel in Eingriff bringbar ist, um die oben geschilderte Spannkrafterhöhung zu bewirken.

Gemäß dem Patentanspruch 12 ist ein zusätzlicher Hebelmecha nismus vorgesehen, mittels dessen die axial bewegbare Zen trierspindel manuell von der anderen Zentrierspindel wegbewegt werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zwi schen den Zentrierspindeln Linsen mit sehr ungünstigen Zen trierwinkeln gespannt werden sollen, bei denen ein Ausrichten bezüglich der Zentrierspindelachse nur von Hand möglich ist. Zweckmäßig greift der zusätzliche Hebelmechanismus an dem Kipphebel oder dem Ausgleichsgewicht an, wie im Patentanspruch 13 angegeben.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei einer Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von Werkstücken, insbesondere optischen Linsen für deren Randbearbeitung, mit zwei übereinander angeordneten, fluchtenden Zentrierspindeln, die an den einander zugewandten Enden jeweils zur Aufnahme einer Spannglocke ausgebildet sind, wobei mindestens eine Zen trierspindel in einer Zentrierspindelführung axial geführt und mittels einer Hubeinrichtung relativ zu der anderen Zentrier spindel in axialer Richtung bewegbar ist, um das Werkstück auszurichten und einzuspannen, nach dem Kennzeichen des Pa tentanspruchs 14 vorgesehen, daß die Zentrierspindelführung mindestens zwei Linearführungseinheiten aufweist, die zu bei den Seiten der axial bewegbaren Zentrierspindel im wesentli chen spielfrei zwischen der axial bewegbaren Zentrierspindel und einem diese umgebenden kastenförmigen Aufbau angeordnet sind.

Somit wird eine leichtgängige und dennoch hochsteife Zentrier spindelführung für die Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von Werkstücken bereitgestellt, welche eine hohe Achsflucht genauigkeit der Zentrierspindeln auch bei Einwirkung äußerer Kräfte (z. B. Bearbeitungskräften beim Schleifen des Randes einer eingespannten Linse) gewährleistet. Dadurch, daß die Linearführungseinheiten zu beiden Seiten der axial bewegbaren Zentrierspindel angeordnet sind, wird darüber hinaus in vor teilhafter Weise auch ein thermisch invariantes Verhalten der Zentrierspindelführung erzielt, bei dem sich Wärmedehnungen gegenseitig kompensieren bzw. gegenüber dem kastenförmigen Aufbau abstützen und somit die Achsflucht der Zentrierspindeln nicht beeinträchtigen. Der sehr kompakt bauende kastenförmige Aufbau ersetzt hier zudem auf einfache und montagefreundliche Weise ein aufwendiges Gußportal für die axial bewegbare Zen trierspindel, das im Stand der Technik erforderlich war, und sorgt außerdem für eine Kapselung der Zentrierspindelführung, so daß diese gegen äußere Schmutzeinwirkungen unanfällig ist.

Nach der Lehre des Patentanspruchs 15 weist die axial beweg bare Zentrierspindel ein Spindelgehäuse sowie eine darin dreh bar gelagerte Spindelwelle auf, wobei jede Linearführungsein heit einen zweckmäßig am Spindelgehäuse befestigten Wagen hat, der an einer jeweils zugeordneten, am kastenförmigen Aufbau angebrachten Führungsschiene geführt ist.

Der Patentanspruch 16 sieht vor, daß jeder Wagen mit einer Mehrzahl von Kugelketten ausgerüstet ist, die in jeweils zuge ordneten Längsnuten der entsprechenden Führungsschiene laufen. Derartige Kompaktführungen sind als Zukaufbaugruppen im Handel erhältlich und zeichnen sich durch ihre Leichtgängigkeit bzw. Ruckfreiheit, Steifigkeit sowie ihre Verschleiß- bzw. War tungsarmut aus.

Dadurch, daß entsprechend dem Patentanspruch 17 das Spindelge häuse zumindest abschnittsweise einen im wesentlichen rechtec kigen Außenquerschnitt aufweist, wobei an gegenüberliegenden Seitenflächen des Spindelgehäuses jeweils eine sich parallel zur Zentrierspindelachse erstreckende Anschlagleiste für den entsprechenden Wagen ausgebildet ist, können die Linearführungseinheiten leicht bezüglich der Zentrierspindelachse aus gerichtet werden.

Nach dem Patentanspruch 18 hat der kastenförmige Aufbau in einer vorteilhaft einfachen Ausgestaltung vier vorzugsweise miteinander verschraubte Seitenwände, die einen im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Hohlraum begrenzen, in dem die Zentrierspindelführung angeordnet ist. Die Patentansprüche 19 und 20 betreffen nun Maßnahmen, die bei einer derartigen Aus gestaltung des kastenförmigen Aufbaus u. a. auf einfache Weise für eine genaue Ausrichtung der Führungsschienen bezüglich der Zentrierspindelachse sowie Spielfreiheit der Zentrierspindel führung sorgen. Demgemäß sind die Führungsschienen der Zen trierspindelführung an gegenüberliegenden Seitenwänden des ka stenförmigen Aufbaus angebracht, wobei eine dieser Seitenwände eine sich parallel zur Zentrierspindelachse erstreckende An schlagfläche für die entsprechende Führungsschiene aufweist. Die die Führungsschienen der Zentrierspindelführung tragenden Seitenwände selbst sind zwischen den beiden anderen Seitenwän den angeordnet, wodurch der kastenförmige Aufbau auch sehr kompakt baut, wobei an den anderen Seitenwänden jeweils nur eine sich parallel zur Zentrierspindelachse erstreckende An schlagleiste für dieselbe die entsprechende Führungsschiene tragende Seitenwand ausgebildet ist. Hier wird also sowohl für eine der Führungsschienen als auch für eine der Führungsschie nen-Seitenwände durch die Anschlagfläche an der einen Füh rungsschienen-Seitenwand bzw. die Anschlagleisten an den ande ren Seitenwänden quasi ein Festlager geschaffen, während die andere Führungsschiene bzw. die andere Führungsschienen-Sei tenwand anschlagslos quasi eine Loslagerbefestigung erfährt, über die Toleranzen kompensiert werden können, so daß die Zen trierspindelführung spielfrei montierbar ist. Ein Winkelver satz zwischen der axial bewegbaren Zentrierspindel und der an deren Zentrierspindel wird dann noch dadurch ausgeschlossen, daß der kastenförmige Aufbau nach dem Zusammenbau der Seitenwände an einer Auflagefläche senkrecht zur Zentrierspindel achse plangeschliffen wird, mit der er auf einem Maschinenge stell aufliegt, wie im Patentanspruch 21 angegeben, welches die andere Zentrierspindel lagert.

Nach der Lehre des Patentanspruchs 22 ist die Zentrierspindel führung zweckmäßig mit einem vorzugsweise berührungslosen Meß system für eine CNC-Steuerung ausgerüstet, welches einen an der axial bewegbaren Zentrierspindel angebrachten Schieber so wie eine an dem kastenförmigen Aufbau befestigte Erfassungs einheit für den Schieber aufweist. Somit kann die Antast- bzw. Spannbewegung der axial bewegbaren Zentrierspindel unmittelbar erfaßt und auf Basis der erfaßten Werte feinfühlig geregelt werden. Dieses Meßsystem kann grundsätzlich innerhalb des ka stenförmigen Aufbaus angeordnet sein. Bevorzugt wird jedoch die demgegenüber kompakter bauende Ausgestaltung nach dem Pa tentanspruch 23, gemäß dem der Schieber an einem der Wagen der Linearführungseinheiten mit mindestens einem Stehbolzen befe stigt ist, der eine Aussparung in einer Seitenwand des kasten förmigen Aufbaus durchgreift, an der die Erfassungseinheit an geordnet ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem Patentanspruch 24 ist eine der Zentrier spindeln in axialer Richtung ortsfest und mittels eines kon zentrisch zur Zentrierspindelachse angeordneten, vorzugsweise CNC-gesteuerten Drehantriebs antreibbar. Die konzentrische Anordnung des Drehantriebs hat zum einen den Vorteil, daß die Vorrichtung sehr kompakt baut. Zum anderen wird eine hohe Achsfluchtgenauigkeit der Zentrierspindeln gewährleistet, weil beim Antrieb der ortsfesten Zentrierspindel in diese von außen keine einseitig wirkenden Querkräfte mehr eingeleitet werden, wie dies bei den Zahnradgetrieben bzw. Riementrieben gemäß Stand der Technik der Fall ist. Zweckmäßig treibt dieser Dreh antrieb über eine erste Zahnradpaarung, eine Königswelle und eine zweite Zahnradpaarung ggf. unter Zwischenschaltung einer Einrichtung zur Vergleichmäßigung der Drehbewegungen der Zen trierspindeln auch die axial bewegbare Zentrierspindel an, wie im Patentanspruch 25 angegeben.

Schließlich sieht der Patentanspruch 27 bei einer Maschine zur Randbearbeitung von Werkstücken mit einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung sowie mindestens einer angetriebenen Werk zeugspindel vor, daß die parallel zur Zentrierspindelachse verlaufende Werkzeugspindel bezüglich der Linearführungsein heiten der Zentrierspindelführung um die Zentrierspindelachse winkelversetzt angeordnet ist. Dadurch wird zum einen gewähr leistet, daß die Zentrierspindelführung die Werkzeugspindel bzw. deren Führung nicht räumlich behindert. Zum anderen ist es somit möglich, den Abstand zwischen Zentrierspindelachse und Werkzeugspindelachse zu minimieren, so daß z. B. auch zwi schen den Zentrierspindeln gespannte Linsen mit sehr kleinen Durchmessern am Rand bearbeitet werden können, wozu etwa Schleifscheiben mit einem kleinen Außendurchmesser verwendet werden können. Der Einsatz kleiner Schleifscheiben ist schon aus Kosten- und Wuchtgründen wünschenswert.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß erfindungsgemäß eine Vor richtung zum zentrierenden Spannen von Werkstücken geschaffen wird, die es aufgrund der Leichtgängigkeit von Zentrierspin delführung und Hubeinrichtung, der stets gewährleisteten ge nauen Achsflucht der Zentrierspindeln sowie der feinfühlig einstellbaren Kräfte beim Ausrichten des Werkstücks erstmals gestattet, auch sehr kleine Linsen etwa für endoskopische An wendungen oder dergl. mit ggf. ungünstigen Zentrierwinkeln im Glockenspannverfahren automatisch auszurichten bzw. zu span nen, ohne daß die Linsen beschädigt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Aus führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich nung näher erläutert. Darin zeigen:

Die Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer erfindungsgemä ßen Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von optischen Linsen als Bestandteil einer Zentriermaschine, welche außerdem eine hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestell te Vorrichtung zur Randbearbeitung der Linsen aufweist,

die Fig. 2 eine abgebrochene und teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 von links in Fig. 1, in der insbesondere eine Hubeinrichtung für eine axial be wegbare Zentrierspindel dargestellt ist,

die Fig. 3 eine abgebrochene und teilweise aufgebrochene Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1, die insbesondere Einzelheiten eines zwischen der Hubeinrichtung und der axial bewegbaren Zentrierspindel angeordneten Kipphebelmechanismus zeigt,

die Fig. 4 eine vergrößerte und teilweise aufgebrochene Seitenansicht des Kipphebelmechanismus von rechts in Fig. 3, welche die Anbindung der axial bewegbaren Zentrierspindel an den Kipphebelmechanismus darstellt,

die Fig. 5 eine Teilschnittansicht einer Zentrierspindel führung für die axial bewegbare Zentrierspindel der Vorrich tung gemäß Fig. 1,

die Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht der Zentrier spindelführung entsprechend der Linie VI-VI in Fig. 5, und die Fig. 7 bis 9 prinzipielle Darstellungen der erfin dungsgemäßen Vorrichtung, die den Ausricht- und Spannvorgang einer optischen Linse illustrieren.

Die Fig. 1 zeigt eine Zentriermaschine für optische Linsen L, die in einem Maschinengestell 10 eine nachfolgend noch aus führlich beschriebene Vorrichtung zum zentrierenden Spannen der Linse L sowie eine aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellte Vorrichtung zur Randbearbeitung der einmal gespannten Linse L aufweist. Die Vorrichtung zum zentrierenden Spannen der Linse L hat zwei in dem Maschinengestell 10 über einander angeordnete, bezüglich einer vertikalen Zentrierspin delachse Z fluchtende Zentrierspindeln 12, 14, die an den ein ander zugewandten Enden in einem Bearbeitungsraum 16 jeweils ein Spannfutter 18, 20 - im vorliegenden Fall jeweils ein an sich bekanntes Hydrodehnfutter - zur Aufnahme jeweils einer im wesentlichen topfförmigen Spannglocke 22, 24 für die Linse L tragen. Die obere Zentrierspindel 12 ist in einer besonders leichtgängig und dennoch steif ausgebildeten Zentrierspindel führung 26 axial geführt, welche in Fig. 1 nur schematisch an gedeutet ist, unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 aber noch näher beschrieben werden wird, und mittels einer CNC-gesteuer ten Hubeinrichtung 28 relativ zu der unteren Zentrierspindel 14 in axialer Richtung bewegbar, um die Linse L auszurichten und einzuspannen. Auch die speziell gestaltete Hubeinrichtung 28 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 noch ausführlich erläutert werden.

Oberhalb der axial bewegbaren oberen Zentrierspindel 12 ist ein unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 noch näher zu be schreibender Kipphebelmechanismus 30 vorgesehen, mit einem um einen Gelenkpunkt bzw. eine Gelenkachse 32 verschwenkbaren Kipphebel 34, an dessen in Fig. 1 rechtem Ende die obere Zen trierspindel 12 und an dessen in Fig. 1 linkem Ende zwei aus Fig. 2 ersichtliche Ausgleichsgewichte 36 angelenkt sind, um an dem Kipphebel 34 um den Gelenkpunkt 32 ein Moment zu erzeu gen, welches dem durch die obere Zentrierspindel 12 erzeugten Moment entgegenwirkt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Massen der Ausgleichsgewichte 36 bei einem Hebelarm verhältnis von 1 : 1 am Kipphebelmechanismus 30 derart gewählt, daß sich am Kipphebel 34 um den Gelenkpunkt 32 ein kleines, in Fig. 1 im Uhrzeigersinn wirkendes resultierendes Moment ein stellt.

Die in axialer Richtung ortsfeste untere Zentrierspindel 14 hat ein drehfest im Maschinengestell 10 befestigtes Spindelge häuse 38, in dem eine hohle Spindelwelle 40 mittels Radialla gern drehbar gelagert ist, an deren in Fig. 1 oberen Ende das untere Spannfutter 20 befestigt ist. Um die beiden Zentrier spindeln 12, 14 für den Ausricht- und Spannvorgang und/oder die Randbearbeitung der gespannten Linse L drehend anzutrei ben, ist weiterhin ein in Fig. 1 nur schematisch dargestell ter, CNC-gesteuerter Drehantrieb 42 vorgesehen, der konzen trisch zur Zentrierspindelachse Z angeordnet ist. Der Stator des Drehantrieb 42 ist im Spindelgehäuse 38 der unteren Zen trierspindel 14 befestigt, während sein Rotor an der Spindel welle 40 der unteren Zentrierspindel 14 angebracht ist.

Auf der Spindelwelle 40 der unteren Zentrierspindel 14 sitzt unterhalb des Drehantriebs 42 ein Zahnrad 44 einer ersten ge radverzahnten Zahnradpaarung 46, welches mit einem Zahnrad 48 kämmt, das am unteren Ende einer im Maschinengestell 10 mit tels Radiallagern gelagerten Königswelle 50 angebracht ist. Am oberen Ende der Königswelle 50 ist ein relativ breites Zahnrad 52 einer zweiten geradverzahnten Zahnradpaarung 54 befestigt, welches mit einem am oberen Ende der oberen Zentrierspindel 12 angebrachten Zahnrad 56 kämmt. Das aus einem Melaminharz ge ringer Reibung bestehende Zahnrad 56 der zweiten Zahnradpaa rung 54 ist bei einer Axialbewegung der oberen Zentrierspindel 12 sehr leicht relativ zum Zahnrad 52 an der Königswelle 50 verschiebbar, ohne daß dabei die Zahnräder 52 und 56 außer Eingriff kommen. Schließlich ist in dem aus der ersten Zahn radpaarung 46, der Königswelle 50 und der zweiten Zahnradpaa rung 54 bestehenden Getriebezug zwischen den beiden Zentrier spindeln 12, 14 ein hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellter und an sich bekannter Mechanismus vorgese hen, der für einen synchronen Lauf der beiden Zentrierspindeln 12, 14 sorgt, d. h. eine Relativdrehung der oberen Zentrier spindel 12 bezüglich der unteren Zentrierspindel 14 verhin dert.

Die Hubeinrichtung 28 für die obere Zentrierspindel 12 greift an dem in Fig. 1 linken Ende des Kipphebels 34 an, an dem auch die Ausgleichsgewichte 36 angelenkt sind. Sie hat einen Kugel gewindetrieb 58, der eine Kugelrollspindel 62 aufweist, welche in einem am Maschinengestell 10 befestigten Lagerbock 60 mit tels Radiallagern drehbar gelagert ist und mit einer zugeord neten Mutter 64 eingreift. Die Mutter 64 ist drehfest mit einem Spannschlitten 66 verbunden, der an einer parallel zur Zentrierspindelachse Z verlaufenden, am Maschinengestell 10 befestigten Führungsschiene 68 in axialer Richtung geführt ist. Zum Antrieb des Kugelgewindetriebs 58 ist ein CNC-gesteu erter Elektromotor 70 vorgesehen, welcher an einem Flansch 72 des Maschinengestells 10 befestigt und mittels einer Kupplung 74 mit der Kugelrollspindel 62 antriebsverbunden ist.

Die Hubeinrichtung 28 hat weiterhin einen in axialer Richtung bewegbaren Anschlag in Form einer Anschlagplatte 76, der der Aufnahme des an dem Kipphebel 34 um den Gelenkpunkt 32 resul tierenden Moments bzw. daraus resultierender Kräfte dient, wie noch beschrieben werden wird. An der in den Fig. 1 und 2 obe ren Fläche des Spannschlittens 66 sind zwei sich parallel nach oben erstreckende Stehbolzen 78 angebracht, an deren von dem Spannschlitten 66 abgewandten Enden die Anschlagplatte 76 mit definiertem Abstand zum Spannschlitten 66 befestigt ist.

Schließlich weist die Hubeinrichtung 28 noch einen Federmecha nismus 80 auf, über den vermittels des Kipphebelmechanismus 30 an der oberen Zentrierspindel 12 eine definierte zusätzliche Kraft in Richtung der unteren Zentrierspindel 14 aufgebracht werden kann, wie auch noch erläutert werden wird. Der Federme chanismus 80 umfaßt zwei parallel geschaltete Schraubendruck federn 82 mit vorzugsweise linearer Federcharakteristik, die von den Stehbolzen 78 durchgriffen werden, und eine Druck platte 84, welche auf der von dem Spannschlitten 66 abgewand ten Seite der Druckfedern 82 an den Stehbolzen 78 längsver schieblich geführt ist und mittels des Kugelgewindetriebs 58 wahlweise mit dem Kipphebelmechanismus 30 in Wirkverbindung gebracht werden kann.

In den Fig. 1 und 2 ist auch ein zusätzlicher Hebelmechanismus 86 der Vorrichtung zum zentrierenden Spannen der Linse L ge zeigt, mittels dessen die obere Zentrierspindel 12 manuell von der unteren Zentrierspindel 14 wegbewegt werden kann. Der zu sätzliche Hebelmechanismus 86 hat einen mit einem Handgriff 88 versehenen Arm 90, der an einer im Maschinengestell 10 gela gerten Welle 92 angebracht ist, so daß die Welle 92 mittels des Arms 90 gedreht werden kann. An der Welle 92 ist nahe dem Spindelgehäuse 38 der unteren Zentrierspindel 14 ein weiterer Arm 94 befestigt, an dessen von der Welle 92 abgewandten Ende eine Stange 96 angelenkt ist, welche ihrerseits mit dem in Fig. 2 linken Ausgleichsgewicht 36 verbunden ist. Es ist er sichtlich, daß ein Verschwenken des Arms 90 in Fig. 1 nach oben bzw. gegen den Uhrzeigersinn um die Achse der Welle 92 eine Abwärtsbewegung des Arms 94 und damit der Stange 96 zur Folge hat, so daß die Ausgleichsgewichte 36 nach unten gezogen werden, wodurch die obere Zentrierspindel 12 über den Kipphe belmechanismus 30 angehoben wird. Wie in Fig. 2 angedeutet ist, durchgreift der Arm 90 des zusätzlichen Hebelmechanismus 86 mit seinem den Handgriff 88 tragenden Ende eine Aussparung 98 auf der in Fig. 2 linken Seite des Maschinengestells 10. Die Fig. 2 zeigt auch eine der Aussparung 98 entsprechende Aussparung 100 für den Arm 90 auf der anderen, d. h. in Fig. 2 rechten Seite des Maschinengestells 10, die es erlaubt, den den Handgriff 88 tragenden Arm 90 des zusätzlichen Hebelmecha nismus 86 den jeweiligen Erfordernissen entsprechend für eine rechtshändige oder eine linkshändige Handbetätigung an der Welle 92 zu befestigen bzw. beidseitig Arme 90 an der Welle 92 anzubringen.

In Fig. 1 sind ferner an der unteren Zentrierspindel 14 noch eine Erfassungseinheit 102 für ein nicht weiter gezeigtes La ser-Ausrichtsystem, ein mit einer Glasscheibe 104 verschlosse ner Vakuumanschluß 106 und ein Drehgeber 108 für die CNC- Steuerung des Drehantriebs 42 sowie an der Zentrierspindelfüh rung 26 ein Meßsystem 110 für u. a. die CNC-Steuerung der Hub einrichtung 28 dargestellt, welches einen mit der oberen Zen trierspindel 12 bewegbaren Schieber 112 und eine demgegenüber ortsfeste Erfassungseinheit 114 für den Schieber 112 aufweist.

Das Laser-Ausrichtsystem hat einen oberhalb der oberen Zen trierspindel 12 angeordneten Laser (nicht dargestellt), mit tels dessen auf an sich bekannte Weise ein Laserstrahl durch die hohle obere Zentrierspindel 12 entlang der Zentrierspin delachse Z gerichtet werden kann, der dann auf die Linse L trifft und von dieser bei nicht zentrierter Lage der Linse L derart abgelenkt wird, daß er unter einem Winkel zur Zentrier spindelachse Z geneigt durch die hohle Spindelwelle 40 der un teren Zentrierspindel 14 sowie den Vakuumanschluß 106 weiter verläuft bis er schließlich auf die Erfassungseinheit 102 trifft, mittels der die Winkelabweichung zur Zentrierspindel achse Z erfaßt wird. Es läßt sich somit für den Ausrichtvor gang der Linse L die Abweichung der optischen von der mecha nischen Achse der Linse L bestimmen bzw. kontrollieren.

Mittels des Vakuumanschlusses 106 kann schließlich ein gere gelter Unterdruck auf ebenfalls an sich bekannte Weise an die hohle Spindelwelle 40 der unteren Zentrierspindel 14 angelegt werden, um die Linse L insbesondere bei einem manuellen Aus richtvorgang an die untere Spannglocke 24 anzusaugen.

Den Fig. 3 und 4 sind weitere Einzelheiten des Kipphebelmecha nismus 30 zu entnehmen. Der Kipphebel 34 hat ein im Querschnitt rechteckiges, stabförmiges Mittelteil 116, an dessen Enden je weils ein Gabelabschnitt 118, 120 befestigt ist, und ist im Ge lenkpunkt 32 durch einen den Mittelteil 116 durchgreifenden Bolzen 122 an einem Lagerbock 124 verschwenkbar gelagert, wel cher seinerseits an dem Maschinengestell 10 befestigt ist.

Am offenen Ende des in Fig. 3 linken, d. h. des hubeinrichtungs seitigen Gabelabschnitts 118 ist ebenfalls ein Bolzen 126 vor gesehen, der den Gabelabschnitt 118 durchgreift und an dem, wie nur die Fig. 2 zeigt, zu beiden Seiten des Gabelabschnitts 118 die Ausgleichsgewichte 36 angebracht sind, wobei die Aus gleichsgewichte 36 mittels auf den Bolzen 126 aufgesteckter Ab standshülsen 128 vom Gabelabschnitt 118 definiert beabstandet sind, um die Hubeinrichtung 28 in ihren Bewegungen nicht zu be hindern. Gemäß den Fig. 1 und 2 erstreckt sich der in Fig. 1 rechts am Spannschlitten 66 befestigte Stehbolzen 78 durch den Gabelabschnitt 118 des Kipphebels 34 hindurch, während der in Fig. 1 linke Stehbolzen 78 in Querrichtung vom Gabelabschnitt 118 beabstandet ist, so daß der Bolzen 126 im Bereich des Ga belabschnitts 118 unterhalb der Anschlagplatte 76 der Hubein richtung 28 und oberhalb der Druckplatte 84 des Federmechanis mus 80 zwischen den Stehbolzen 78 hindurch verläuft.

Im Ergebnis kann der Bolzen 126 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung der Vorrichtung zum zentrierenden Spannen der Linse L, in der die obere Spannglocke 22 von der auf der unteren Spannglocke 24 aufgelegten Linse L beabstandet ist, an der An schlagplatte 76 anschlagen, kommt bei einem Verfahren der Hub einrichtung 28 nach oben in Fig. 1 von der Anschlagplatte 76 frei, wenn die obere Spannglocke 22 der abgesenkten oberen Zentrierspindel 12 mit der Linse L in Kontakt tritt, bis schließlich die Druckplatte 84 bei einem weiteren Verfahren der Hubeinrichtung 28 nach oben in Fig. 1 von unten an dem Bolzen 126 anschlägt.

An dem in Fig. 3 rechten, d. h. dem zentrierspindelseitigen Ga belabschnitt 120 des Kipphebels 34 sind auf den einander zuge wandten Seitenflächen des Gabelabschnitts 120 Rollen 130 mit tels nicht dargestellter Kugellager an ebenfalls nicht darge stellten Zapfen drehbar gelagert. Die Rollen 130 greifen mit einem an der oberen Zentrierspindel 12 bzw. dem Zahnrad 56 an gebrachten Mitnahmeflansch 132 ein. Dazu hat der als hohles Rotationsteil ausgebildete Mitnahmeflansch 132 eine umlaufende Nut 134, welche die Rollen 130 mit einem (nicht dargestellten) geringfügigen Radialspiel aufnimmt. Die Nut 134 weist gemäß Fig. 4 eine obere Ringfläche 136 und eine untere Ringfläche 138 auf, wobei die Rollen 130 auf der oberen Ringfläche 136 abwälzen können, wenn die obere Spannglocke 22 von der auf der unteren Spannglocke 24 aufgelegten Linse L beabstandet ist, d. h. die obere Zentrierspindel 12 mit dem Mitnahmeflansch 132 an dem Gabelabschnitt 120 des Kipphebels 34 hängt, und wobei die Rollen 130 auf der unteren Ringfläche 138 laufen können, wenn die obere Spannglocke 22 mittels des Federmechanismus 80 der Hubeinrichtung 28 gegen die Linse L gepreßt wird, d. h. die Druckplatte 84 des Federmechanismus 80 von unten in den Fig. 1 und 2 gegen den Bolzen 126 am Gabelabschnitt 118 des Kipphe bels 34 drückt.

Im Ergebnis kann sich der Mitnahmeflansch 132 zusammen mit der oberen Zentrierspindel 12 relativ zum Gabelabschnitt 120 des Kipphebels 34 drehen. Außerdem können der Kipphebel 34 und die obere Zentrierspindel 12 bei einem Verschwenken des Kipphebels 34 um den Gelenkpunkt 32 und unveränderter Relativlage zwi schen Gelenkpunkt 32 und Zentrierspindelachse Z verschiedene Winkel miteinander einschließen, wie in Fig. 1 gestrichelt an gedeutet, ohne daß über die derart ausgebildete Wirkverbindung zwischen Kipphebel 34 und oberer Zentrierspindel 12 der ge nauen Achsflucht der Zentrierspindeln 12, 14 möglicherweise abträgliche Querkräfte in die obere Zentrierspindel 12 einge leitet werden könnten. Mit anderen Worten gesagt können über die derart ausgebildete Wirkverbindung zwischen Kipphebel 34 und oberer Zentrierspindel 12 vom Kipphebel 34 nur solche Kräfte in die obere Zentrierspindel 12 und umgekehrt eingelei tet werden, deren Wirklinien parallel zur Zentrierspindelachse Z verlaufen.

Den Fig. 5 und 6 sind Details der Zentrierspindelführung 26 für die obere Zentrierspindel 12 zu entnehmen. Die Zentrier spindelführung 26 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Linearführungseinheiten 140 auf, die zu beiden Seiten der oberen Zentrierspindel 12 im wesentlichen spielfrei zwischen der oberen Zentrierspindel 12 und einem diese umgebenden ka stenförmigen Aufbau 142 angeordnet sind. Wie insbesondere in Fig. 6 zu erkennen ist, hat auch die obere Zentrierspindel 12 ein Spindelgehäuse 144 sowie eine darin mittels (nicht darge stellter) Radiallager drehbar gelagerte, hohle Spindelwelle 146. Das Spindelgehäuse 144 weist einen Abschnitt 148 mit einem im wesentlichen rechteckigen, im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel sogar quadratischen Außenquerschnitt auf, der in Fig. 5 mit einem Kreuz gekennzeichnet ist, und ist ansonsten hohlzylindrisch ausgebildet. Jede der Linearführungseinheiten 140 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei identisch ausge bildete Wagen 150, die an gegenüberliegenden Seitenflächen 152 im Bereich des rechteckigen Abschnitts 148 des Spindelgehäuses 144 mittels Schrauben befestigt und an einer jeweils zugeord neten, am kastenförmigen Aufbau 142 mittels Schrauben angebrachten Führungsschiene 154 geführt sind, welche sich annä hernd über die gesamte Länge des kastenförmigen Aufbaus 142 erstreckt. Damit die Wagen 150 bezüglich des Spindelgehäuses 144 und somit der Spindelwelle 146 eine definierte Relativlage einnehmen, ist an den in Fig. 6 oberen Enden der gegenüberlie genden Seitenflächen 152 des Spindelgehäuses 144 jeweils eine sich parallel zur Zentrierspindelachse Z erstreckende An schlagleiste 156 für den entsprechenden Wagen 150 ausgebildet.

Bei den Wagen 150 und den Führungsschienen 154 handelt es sich um im Handel erhältliche Zukaufbaugruppen bzw. -teile. Jeder dieser Wagen 150 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit vier geschmierten Kugelketten 158 ausgerüstet, die in jeweils zugeordneten Längsnuten 160 eines im Querschnitt schwalben schwanzförmigen Abschnitts 162 der entsprechenden Führungs schiene 154 laufen. Es ist ersichtlich, daß die Anordnung der Längsnuten 160 am schwalbenschwanzförmigen Abschnitt 162 der Führungsschiene 154 und die entsprechende Verteilung der Ku gelketten 158 am jeweiligen Wagen 150 bezüglich der Führungs schiene 154 zwar eine Längsbewegung des Wagens 150 parallel zur Zentrierspindelachse Z gestatten, eine Relativbewegung des Wagens 150 nach rechts oder links bzw. oben oder unten in Fig. 6 aber nicht zulassen.

Wie Fig. 6 ferner zeigt, weist der kastenförmige Aufbau 142 vier miteinander verschraubte Seitenwände 164, 166, 168 und 170 auf, die einen im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Hohlraum 172 begrenzen, in dem die Zentrierspindelführung 26 angeordnet ist.

Die in Fig. 6 oben und unten dargestellten Seitenwände 164, 168 des kastenförmigen Aufbaus 142 haben im Querschnitt im we sentlichen die Form eines doppelstegigen T-Profils und sind jeweils im Bereich einer in Fig. 5 gezeigten Auflagefläche 174, mit der der kastenförmige Aufbau 142 auf dem Maschinengestell 10 aufliegt, außen, d. h. in Fig. 6 rechts und links mit Befestigungsflanschen 176 versehen, über die der kastenförmige Aufbau 142 mit dem Maschinengestell 10 verschraubt ist. Jede der Seitenwände 164 und 168 ist im Bereich des Hohlraums 172 weiterhin mit einer sich parallel zur Zentrierspindelachse Z erstreckenden Anschlagleiste 178 für die in Fig. 6 rechte Sei tenwand 166 versehen.

Die in den Fig. 5 und 6 rechts und links gezeigten, einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Seitenwände 166 und 170 des kastenförmigen Aufbaus 142 sind geringfügig breiter als der rechteckige Abschnitt 148 des Spindelgehäuses 144 ausgebildet und zwischen den Seitenwänden 164 und 168 an geordnet, so daß der rechteckige Abschnitt 148 des Spindelge häuses 144 mit einem lediglich geringfügigen Abstand zu den Seitenwänden 164 und 168 im Hohlraum 172 aufgenommen ist. Die Führungsschienen 154 der Zentrierspindelführung 26 sind an den einander zugewandten Seitenflächen der Seitenwände 166 und 170 befestigt, wobei die in Fig. 6 rechte Seitenwand 166 mit einer Stufe versehen ist, welche eine sich parallel zur Zentrier spindelachse Z erstreckende Anschlagfläche 180 für die ent sprechende Führungsschiene 154 ausbildet.

Der beschriebene Aufbau der Zentrierspindelführung 26 führt im Ergebnis dazu, daß zwischen dem kastenförmigen Aufbau 142, den Linearführungseinheiten 140 und der Zentrierspindelachse Z eine definierte Lagebeziehung besteht und die Zentrierspindel führung 26 im wesentlichen spielfrei montiert werden kann. Da bei orientieren die Wagen 150 der Linearführungseinheiten 140 sich an den Seitenflächen 152 und den Anschlagleisten 156 des Spindelgehäuses 144 bezüglich der Zentrierspindelachse Z, die Führungsschienen 154 sich an den Wagen 150, die Seitenwand 166 des kastenförmigen Aufbaus 142 sich über die Anschlagfläche 180 an der in Fig. 6 rechten Führungsschiene 154 und die Sei tenwände 164 und 168 sich über die Anschlagleisten 178 an der Seitenwand 166, so daß durch anschlagsloses Fügen der Seiten wand 170 zwischen die Seitenwände 164 und 168 schließlich eine im wesentlichen spielfreie und hochsteife Axialführung für die obere Zentrierspindel 12 entsteht. Die genaue Achsflucht zwi schen der oberen Zentrierspindel 12 und der unteren Zentrier spindel 14 wird dann bei der Montage des kastenförmigen Auf baus 142 am Maschinengestell 10 eingestellt, nachdem durch Planschleifen seiner Auflagefläche 174 senkrecht zur Zentrier spindelachse Z dafür Sorge getragen wurde, daß zwischen der oberen Zentrierspindel 12 und der unteren Zentrierspindel 14 kein Winkelversatz auftritt.

In den Fig. 5 und 6 ist weiterhin das oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 schon erwähnte berührungslose Meßsystem 110 für die CNC-Steuerung dargestellt, dessen Schieber 112 und Erfassungs einheit 114 durch eine am Maschinengestell 10 befestigte Ab deckung 182 geschützt sind. Der Schieber 112 ist mittels Steh bolzen 184, die längliche Aussparungen 186 in der Seitenwand 166 des kastenförmigen Aufbaus 142 sowie Abstandshülsen 188 durchgreifen, an den Wagen 150 der in Fig. 5 rechten Linear führungseinheit 140 befestigt. Die Erfassungseinheit 114 hin gegen ist auf der vom Hohlraum 172 abgewandten Seite der Sei tenwand 166 angebracht.

Es wurde bereits eingangs erwähnt, daß die beschriebene Vor richtung zum zentrierenden Spannen von Linsen L Bestandteil einer Linsenzentriermaschine ist, welche auch eine Vorrichtung zur Randbearbeitung der Linsen L, nämlich zum zentrierenden Randschleifen und Facettieren der Linsen L aufweist. Von letz terer sind in Fig. 6 noch die sich parallel zur Zentrierspin delachse Z erstreckenden Achsen W der nicht näher dargestell ten, zwei angetriebenen Werkzeugspindeln eingezeichnet, die jeweils zur Aufnahme eines wahlweise mit der Linse L in Ein griff bringbaren Werkzeugs ausgebildet sind, welches ebenfalls nicht dargestellt ist. Die Werkzeugspindelachsen W sind symmetrisch zwischen den Stegen der im Querschnitt die Form eines doppelstegigen T-Profils aufweisenden Seitenwände 164 und 168 des kastenförmigen Aufbaus 142, d. h. bezüglich der Linearfüh rungseinheiten 140 der Zentrierspindelführung 26 um die Zen trierspindelachse Z um 90° winkelversetzt angeordnet. Im Er gebnis sind die Werkzeugspindelachsen W bei der beschriebenen Ausbildung der Zentrierspindelführung 26 sehr nahe an die Zen trierspindelachse Z herangeführt, so daß kleine Linsen L mit kleinen Fräs- oder Schleifwerkzeugen am Rand bearbeitet werden können.

Nachfolgend wird die Funktion der oben beschriebenen Vorrich tung zum zentrierenden Spannen von Linsen L unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 näher erläutert, welche die Spannvorrich tung der Zentriermaschine mit ihren wesentlichen Bestandteilen in einer vereinfachten Darstellungsform zeigen.

Zunächst wird die Linse L auf die im Spannfutter 20 der orts festen unteren Zentrierspindel 14 aufgenommene untere Spann glocke 24 aufgelegt. Dies kann manuell oder automatisch mit einem nicht dargestellten Ladesystem erfolgen, welches infolge der Vertikalbauweise der Spannvorrichtung leicht in den Bear beitungsraum 16 und zwischen die Zentrierspindeln 12, 14 hin ein greifen kann.

Wie in Fig. 7 gut zu erkennen ist, ist in dieser Grundstellung der Spannvorrichtung die im Spannfutter 18 der bewegbaren obe ren Zentrierspindel 12 aufgenommene obere Spannglocke 22 von der Linse L um einen vorbestimmten Betrag beabstandet. Die mittels der mit gleichem Abstand zur Zentrierspindelachse Z angeordneten, parallel verlaufenden Linearführungseinheiten 140 im kastenförmigen Aufbau 142 der Zentrierspindelführung 26 in Richtung der Zentrierspindelachse Z leichtgängig geführte obere Zentrierspindel 12 hängt mit dem Mitnahmeflansch 132 an den Rollen 130, welche am Gabelabschnitt 120 des Kipphebels 34 angebracht sind. Auf der anderen Seite des Kipphebelmechanis mus 30 wirken die mittels des Bolzens 126 am Gabelabschnitt 118 des Kipphebels 34 aufgehängten Ausgleichsgewichte 36 dem Gewicht der oberen Zentrierspindel 12 entgegen. Bei dem be schriebenen Ausführungsbeispiel resultiert ein kleines Moment im Uhrzeigersinn um den Gelenkpunkt 32, welches durch die An schlagplatte 76 an den am Spannschlitten 66 der Hubeinrichtung 28 angebrachten Stehbolzen 78 gegengehalten wird. Infolge des formschlüssigen Eingriffs zwischen der am Spannschlitten 66 befestigten Mutter 64 des Kugelgewindetriebs 58 und der Kugel rollspindel 62 steht der Spannschlitten 66 bei nicht angesteu ertem Elektromotor 70 still und stützt die an der Anschlag platte 76 in Fig. 7 nach oben aufgebrachte Kraft ab.

Aus dieser Grundstellung heraus wird der Elektromotor 70 mit tels der nicht dargestellten CNC-Steuerung angesteuert. Durch die somit bewirkte Drehung der Kugelrollspindel 62 relativ zur Mutter 64 wird der an der Führungsschiene 68 am Maschinenge stell 10 geführte Spannschlitten 66 der Hubeinrichtung 28 an gehoben. Dabei folgt der mit dem Bolzen 126 an der sich in Fig. 7 nach oben bewegenden Anschlagplatte 76 anliegende Kipp hebel 34 infolge des um den Gelenkpunkt 32 im Uhrzeigersinn resultierenden Moments der Bewegung der Hubeinrichtung 28, weshalb sich auf der anderen Seite des Kipphebelmechanismus 30 die obere Zentrierspindel 12 in Richtung der Linse L nach un ten bewegt, bis die obere Spannglocke 22 an der Linse L mit einer über das Hebelarmverhältnis am Kipphebel 34 bzw. die Masse der Ausgleichsgewichte 36 definiert vorwählbaren, gerin gen Kraft anliegt. Bei einem weiteren Verfahren des Spann schlittens 66 der Hubeinrichtung 28 nach oben kommt dann der Kipphebel 34 von der Anschlagplatte 76 außer Eingriff bzw. entfernt sich die Anschlagplatte 76 vom Bolzen 126 des Kipphe bels 34 nach oben. Dieser Zustand ist in Fig. 8 dargestellt.

Während der Bewegung der Spannvorrichtung zwischen der in Fig. 7 dargestellten Grundstellung und der in Fig. 8 gezeigten Mit telstellung findet der bereits eingangs beschriebene Glocken spannvorgang statt, bei dem sich die Linse L mit ihrer opti schen Achse zwischen den Spannglocken 22, 24 der Zentrierspin deln 12, 14 automatisch bezüglich der Zentrierspindelachse Z ausrichtet und vorgespannt wird. Unter dem leichten Druck der mit der Linse L in Kontakt tretenden oberen Spannglocke 22 verschiebt sich hierbei die Linse L infolge der Krümmung ihrer optischen Flächen ggf. unter Zugabe eines geeigneten Gleitmit tels und/oder Rotation der Zentrierspindeln 12, 14 selbsttätig in Querrichtung, wobei die Spannglocken 22, 24 weiter zusam menfahren, bis die Linse L zwischen den Spannglocken 22, 24 eine Lage eingenommen hat, die den unter den gegebenen geome trischen Verhältnissen minimalen Abstand der Spannglocken 22, 24 ermöglicht. Die nun mit ihrer optischen Achse bezüglich der Zentrierspindelachse Z ausgerichtete und infolge des kleinen, am Kipphebelmechanismus 30 im Uhrzeigersinn um den Gelenkpunkt 32 resultierenden Moments vorgespannte Linse L kann nunmehr zwischen den Spannglocken 22, 24 zur Randbearbeitung festge spannt werden.

Dazu wird der Spannschlitten 66 der Hubeinrichtung 28 mittels des angetriebenen Kugelgewindetriebs 58 ausgehend von der in Fig. 8 gezeigten Mittelstellung weiter angehoben, bis die über die Druckfedern 82 des Federmechanismus 80 gegenüber dem Spannschlitten 66 abgestützte Druckplatte 84 den Bolzen 126 am Kipphebel 34 von unten berührt. Ein weiteres Verfahren des Spannschlittens 66 nach oben führt nun zu einer Kompression der Druckfedern 82, wodurch das am Kipphebelmechanismus 30 im Uhrzeigersinn um den Gelenkpunkt 32 resultierende Moment er höht und die obere Spannglocke 22 über die obere Zentrierspin del 12 mit einer definierten zusätzlichen Kraft gegen die Linse L gepreßt wird. Im Ergebnis wird die Linse L so fest eingespannt, daß bei der Randbearbeitung auf die Linse L wirkende Querkräfte die Linse L nicht aus ihrer achsausgerichte ten Lage verschieben können. Diese Spannstellung der Vorrich tung ist in Fig. 9 dargestellt.

Nach Beendigung der Randbearbeitung wird durch einen gegenläu figen Antrieb des Kugelgewindetriebs 58, welcher eine Abwärts bewegung des Spannschlittens 66 der Hubeinrichtung 28 zur Folge hat, zunächst die auf die Linse L wirkende zusätzliche Spannkraft unter Entspannung der Druckfedern 82 des Federme chanismus 80 aufgehoben, dann der Totweg des Bolzens 126 am Kipphebel 34 zwischen der Druckplatte 84 und der Anschlag platte 76 durchlaufen, bis schließlich die obere Zentrierspin del 12 vermittels des Kipphebelmechanismus 30 über die am Bol zen 126 des Kipphebels 34 nach unten drückende Anschlagplatte 76 von der Linse L weggezogen wird und die am Rand bearbeitete Linse L entnommen werden kann.

Zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang schließlich noch, daß der aus den Fig. 7 und 8 ersichtliche Totweg zwischen der Un terseite des Bolzens 126 und der Oberseite der Druckplatte 84 mittels des oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläu terten zusätzlichen Hebelmechanismus 86 überwunden werden kann, d. h. die obere Zentrierspindel 12 mittels des zusätz lichen Hebelmechanismus 86 um diesen Weg von der auf der Spannglocke 24 der unteren Zentrierspindel 14 aufliegenden Linse L wegbewegt werden kann, etwa um die Linse L mit der Hand auszurichten/zu bewegen. Weitere Erläuterungen hierzu scheinen entbehrlich.

Es wird eine Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von insbe sondere Linsen offenbart, die zwei übereinander angeordnete, fluchtende Zentrierspindeln mit Spannglocken aufweist. Eine Zentrierspindel ist in einer Zentrierspindelführung axial ge führt und mittels einer Hubeinrichtung relativ zu der anderen Zentrierspindel bewegbar. Damit auf einfache Weise eine gleichförmige und feinfühlig regulierbare Spannbewegung bei genauer Achsflucht der Zentrierspindeln erzielt wird, die auch ein Spannen von kleinen Linsen im Glockenspannverfahren ge stattet, ist erfindungsgemäß
ein verschwenkbarer Kipphebel vorgesehen, an dem auf ge genüberliegenden Seiten die bewegbare Zentrierspindel und ein Ausgleichsgewicht angelenkt sind,
die Hubeinrichtung mit einem elektromotorisch antreibba ren Kugelgewindetrieb versehen, der die bewegbare Zentrier spindel heben bzw. senken kann, und/oder
die Zentrierspindelführung mit Linearführungseinheiten ausgerüstet, die zu beiden Seiten der bewegbaren Zentrierspin del im wesentlichen spielfrei zwischen dieser und einem ka stenförmigen Aufbau angeordnet sind.

Bezugszeichenliste

10

Maschinengestell

12

obere Zentrierspindel

14

untere Zentrierspindel

16

Bearbeitungsraum

18

oberes Spannfutter

20

unteres Spannfutter

22

obere Spannglocke

24

untere Spannglocke

26

Zentrierspindelführung

28

Hubeinrichtung

30

Kipphebelmechanismus

32

Gelenkpunkt

34

Kipphebel

36

Ausgleichsgewicht

38

Spindelgehäuse

40

Spindelwelle

42

Drehantrieb

44

Zahnrad

46

erste Zahnradpaarung

48

Zahnrad

50

Königswelle

52

Zahnrad

54

zweite Zahnradpaarung

56

Zahnrad

58

Kugelgewindetrieb

60

Lagerbock

62

Kugelrollspindel

64

Mutter

66

Spannschlitten

68

Führungsschiene

70

Elektromotor

72

Flansch

74

Kupplung

76

Anschlagplatte

78

Stehbolzen

80

Federmechanismus

82

Druckfeder

84

Druckplatte

86

Hebelmechanismus

88

Handgriff

90

Arm

92

Welle

94

Arm

96

Stange

98

Aussparung

100

Aussparung

102

Erfassungseinheit

104

Glasscheibe

106

Vakuumanschluß

108

Drehgeber

110

Meßsystem

112

Schieber

114

Erfassungseinheit

116

Mittelteil

118

Gabelabschnitt

120

Gabelabschnitt

122

Bolzen

124

Lagerbock

126

Bolzen

128

Abstandshülse

130

Rolle

132

Mitnahmeflansch

134

Nut

136

obere Ringfläche

138

untere Ringfläche

140

Linearführungseinheit

142

kastenförmiger Aufbau

144

Spindelgehäuse

146

Spindelwelle

148

rechteckiger Abschnitt

150

Wagen

152

Seitenfläche

154

Führungsschiene

156

Anschlagleiste

158

Kugelkette

160

Längsnut

162

schwalbenschwanzförmiger Abschnitt

164

Seitenwand

166

Seitenwand

168

Seitenwand

170

Seitenwand

172

Hohlraum

174

Auflagefläche

176

Befestigungsflansch

178

Anschlagleiste

180

Anschlagfläche

182

Abdeckung

184

Stehbolzen

186

Aussparung

188

Abstandshülse
L Linse
Z Zentrierspindelachse
W Werkzeugspindelachse

Claims

1. Vorrichtung zum zentrierenden Spannen von Werkstücken, insbesondere optischen Linsen (L) für deren Randbearbeitung, mit zwei übereinander angeordneten, fluchtenden Zentrierspin deln (12, 14), die an den einander zugewandten Enden jeweils zur Aufnahme einer Spannglocke (22, 24) ausgebildet sind, wo bei mindestens eine Zentrierspindel (12) in einer Zentrier spindelführung (26) axial geführt und mittels einer Hubein richtung (28) relativ zu der anderen Zentrierspindel (14) in axialer Richtung bewegbar ist, um das Werkstück auszurichten und einzuspannen, gekennzeichnet durch einen verschwenkbaren Kipphebel (34), an dessen einem Ende die axial bewegbare Zen trierspindel (12) und an dessen anderem Ende mindestens ein Ausgleichsgewicht (36) angelenkt ist, um an dem Kipphebel (34) ein Moment zu erzeugen, welches dem durch die axial bewegbare Zentrierspindel (12) erzeugten Moment entgegenwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (34) oberhalb der axial bewegbaren oberen Zen trierspindel (12) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Kipphebel (34) einen Gabelabschnitt (120) auf weist, an dem Rollen (130) drehbar gelagert sind, die mit einem an der axial bewegbaren Zentrierspindel (12) angebrach ten Mitnahmeflansch (132) eingreifen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (28) an dem Ende des Kipphebels (34) angreift, an dem das Ausgleichsgewicht (36) angelenkt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (28) einen in axialer Richtung bewegbaren Anschlag (76) aufweist, welcher der Aufnahme des resultierenden Moments an dem Kipphebel (34) bzw. daraus resultierender Kräfte dient.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (28) einen Feder mechanismus (80) hat, über den an der axial bewegbaren Zen trierspindel (12) eine definierte zusätzliche Kraft in Rich tung der anderen Zentrierspindel (14) aufbringbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Federmechanismus (80) mindestens eine Druckfeder (82) auf weist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (28) einen mittels eines Elektromotors (70) antreibbaren Kugelgewindetrieb (58) aufweist, der dazu dient, die eine Zentrierspindel (12) relativ zu der anderen Zentrierspindel (14) vorzugsweise CNC-gesteuert in axialer Richtung zu bewegen, um das Werkstück auszurichten als auch einzuspannen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelgewindetrieb (58) eine mit dem Elektromotor (70) an triebsverbundene und drehbar gelagerte Kugelrollspindel (62) aufweist, die mit einer Mutter (64) eingreift, welche drehfest mit einem linear geführten Spannschlitten (66) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spannschlitten (66) mindestens ein Stehbolzen (78) an gebracht ist, an dessen von dem Spannschlitten (66) abgewandten Ende der der Aufnahme des resultierenden Moments an dem Kipphebel (34) bzw. daraus resultierender Kräfte dienende An schlag (76) befestigt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stehbolzen (78) die Druckfeder (82) des Federmechanismus (80) durchgreift, wobei auf der von dem Spannschlitten (66) abgewandten Seite der Druckfeder (82) eine Platte (84) längs verschieblich an dem Stehbolzen (78) geführt ist, welche mit tels des Kugelgewindetriebs (58) wahlweise mit dem Kipphebel (34) in Eingriff bringbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Hebelmechanismus (86) vorgesehen ist, mittels dessen die axial bewegbare Zen trierspindel (12) manuell von der anderen Zentrierspindel (14) wegbewegbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Hebelmechanismus (86) an dem Kipphebel (34) oder dem Ausgleichsgewicht (36) angreift.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierspindelführung (26) mindestens zwei Linearfüh rungseinheiten (140) aufweist, die zu beiden Seiten der axial bewegbaren Zentrierspindel (12) im wesentlichen spielfrei zwi schen der axial bewegbaren Zentrierspindel (12) und einem diese umgebenden kastenförmigen Aufbau (142) angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die axial bewegbare Zentrierspindel (12) ein Spindelgehäuse (144) sowie eine darin drehbar gelagerte Spindelwelle (146) aufweist, wobei jede Linearführungseinheit (140) einen am Spindelgehäuse (144) befestigten Wagen (150) hat, der an einer jeweils zugeordneten, am kastenförmigen Aufbau (142) ange brachten Führungsschiene (154) geführt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wagen (150) mit einer Mehrzahl von Kugelketten (158) ausgerüstet ist, die in jeweils zugeordneten Längsnuten (160) der entsprechenden Führungsschiene (154) laufen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn zeichnet, daß das Spindelgehäuse (144) zumindest abschnitts weise (148) einen im wesentlichen rechteckigen Außenquer schnitt aufweist, wobei an gegenüberliegenden Seitenflächen (152) des Spindelgehäuses (144) jeweils eine sich parallel zur Zentrierspindelachse (Z) erstreckende Anschlagleiste (156) für den entsprechenden Wagen (150) ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der kastenförmige Aufbau (142) vier vor zugsweise miteinander verschraubte Seitenwände (164, 166, 168, 170) aufweist, die einen im Querschnitt im wesentlichen recht eckigen Hohlraum (172) begrenzen, in dem die Zentrierspindel führung (26) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschienen (154) der Zentrierspindelführung (26) an gegenüberliegenden Seitenwänden (166, 170) des kastenförmigen Aufbaus (142) angebracht sind, wobei eine (166) dieser Seiten wände eine sich parallel zur Zentrierspindelachse (Z) erstrec kende Anschlagfläche (180) für die entsprechende Führungs schiene (154) aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die die Führungsschienen (154) der Zentrierspindelführung (26) tragenden Seitenwände (166, 170) des kastenförmigen Aufbaus (142) zwischen den beiden anderen Seitenwänden (164, 168) an geordnet sind, wobei an letzteren jeweils nur eine sich paral lel zur Zentrierspindelachse (Z) erstreckende Anschlagleiste (178) für dieselbe die entsprechende Führungsschiene (154) tragende Seitenwand (166) ausgebildet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der kastenförmige Aufbau (142) nach dem Zusammenbau der Seitenwände (164, 166, 168, 170) an einer Auf lagefläche (174) senkrecht zur Zentrierspindelachse (Z) plan geschliffen ist, mit der er auf einem Maschinengestell (10) aufliegt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierspindelführung (26) mit einem vorzugsweise berührungslosen Meßsystem (110) für eine CNC- Steuerung ausgerüstet ist, welches einen an der axial beweg baren Zentrierspindel (12) angebrachten Schieber (112) sowie eine an dem kastenförmigen Aufbau (142) befestigte Erfassungs einheit (114) für den Schieber (112) aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (112) an einem der Wagen (150) der Linearfüh rungseinheiten (140) mit mindestens einem Stehbolzen (184) befestigt ist, der eine Aussparung (186) in einer Seitenwand (166) des kastenförmigen Aufbaus (142) durchgreift, an der die Erfassungseinheit (114) angeordnet ist.

24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine der Zentrierspindeln (14) in axialer Richtung ortsfest und mittels eines konzentrisch zur Zentrierspindelachse (Z) angeordneten, vorzugsweise CNC-ge steuerten Drehantriebs (42) antreibbar ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (42) über eine erste Zahnradpaarung (46), eine Königswelle (50) und eine zweite Zahnradpaarung (54) auch die axial bewegbare Zentrierspindel (12) antreibt.

26. Maschine zur Randbearbeitung von Werkstücken, insbeson dere zum zentrierenden Randschleifen und Facettieren von opti schen Linsen (L), mit einer Vorrichtung zum zentrierenden Spannen des Werkstücks nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens einer angetriebenen Werkzeugspindel (Werk zeugspindelachse W) für ein wahlweise mit dem Werkstück in Eingriff bringbares Werkzeug.

27. Maschine nach Anspruch 26, wobei die parallel zur Zen trierspindelachse (Z) verlaufende Werkzeugspindel (Werk zeugspindelachse W) bezüglich der Linearführungseinheiten (140) der Zentrierspindelführung (26) um die Zentrierspindel achse (Z) winkelversetzt angeordnet ist.