DE10044872C2 - Verfahren zum Polieren von optischen Linsen oder Spiegeln mit abbildenden Eigenschaften - Google Patents
Verfahren zum Polieren von optischen Linsen oder Spiegeln mit abbildenden EigenschaftenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Polieren von optischen Linsen oder
Spiegeln mit abbildenden Eigenschaften entsprechend den im Oberbegriff des
Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Im nachfolgenden Text wird zur sprachlichen Vereinfachung nur von Linsen
gesprochen, gemeint sind jedoch auch immer optische Spiegel mit abbilden
der Funktion.
Optische Linsen werden aus Rohlingen in mehreren Arbeitsgängen hergestellt.
Auf die Schleifvorgänge folgt das Polieren, bei dem die Oberfläche geglättet
wird. Das Polieren mit entsprechenden Poliermaschinen wird mit Werkzeu
gen durchgeführt, deren Oberfläche aus einem eher weichem Material be
steht.
Die Oberfläche des Polierwerkzeugs kann hierzu im Arbeitsbereich mit einer
weichen PU-Folie (Polyurethan-Folie) beklebt werden, die als Polierfolie be
zeichnet wird. Für den Materialabtrag sorgt eine Poliersuspension, die wäh
rend des Poliervorgangs dem Arbeitsbereich zugeführt wird und die feinste
Partikel enthält, die für den erwünschten Materialabtrag sorgen. Es gibt auch
Poliersuspensionen, die zusätzlich auf chemischem Wege Material abtragen
können.
Bei einer Ausführung des Polierwerkzeugs besteht dessen Grundkörper aus
einem festen Material und hat im Arbeitsbereich eine Formgebung, die in etwa
dem Negativabdruck der zu polierenden Linse entspricht.
Dieser Bereich des Polierwerkzeugs wird mit der genannten Polierfolie be
klebt und diese mit einem Abrichtwerkzeug sehr genau abgerichtet. Die Ober
fläche der Polierfolie entspricht nach dem Abrichtvorgang dem Negativab
druck der Linse.
Solche Polierwerkzeuge werden als Formwerkzeuge bezeichnet. Es sind je
doch auch Polierwerkzeuge bekannt geworden, deren Oberfläche im Arbeits
bereich aus einem Material besteht, das über die Eigenschaften einer Polierfo
lie verfügt, sodaß eine zusätzliche Polierfolie nicht erforderlich ist.
Das Polierwerkzeug ist an einer Werkzeugspindel der benutzten Polierma
schine befestigt, von der es in Rotation versetzt wird. Die zu polierende Linse
befindet sich in einem Linsenhalter, der seinerseits mit einer Werkstückspin
del verbunden ist und ebenfalls rotiert. Der hierzu erforderliche Antrieb befin
det sich in der Werkstückspindel. Die Werkzeug- und die Werkstückspindel
der Poliermaschine können üblicherweise in mehreren Achsen verfahren
werden. Außerdem läßt sich eine der beiden Spindeln schräg stellen, so daß
die geometrischen Achsen von Werkzeug und Linse einen Winkel zueinander
bilden und sich im Radienmittelpunkt der zu bearbeitenden sphärischen Lin
senoberfläche schneiden.
Beim Polieren berühren sich die Arbeitsfläche des Polierwerkzeugs und die zu
polierende Oberfläche der Linse mit einem bestimmten Arbeitsdruck und ro
tieren gleichsinnig, wobei eine der beiden beteiligten Spindeln (Werkzeug-
oder Werkstückspindel) schräggestellt ist. Der Poliervorgang läuft dann unter
Zugabe von Poliersuspension ab.
Die Linse muß während des Poliervorgangs, unter Verwendung der bevor
zugten Formwerkzeuge, über eine sogenannte kardanische Beweglichkeit
verfügen, damit es nicht zu Zwängung zwischen Werkzeug und Linse kommt.
Die Linsenhalter müssen dementsprechend ausgestaltet sein, damit diese
kardanische Beweglichkeit gewährleistet ist. Entsprechend dem Stand der
Technik wird hierzu ein Kugelgelenk benutzt, das die Haltevorrichtung für die
Linse in axialer Richtung abstützt, in allen anderen Ebenen jedoch Beweglich
keit erlaubt.
Die Linsenhalter zum Linsenpolieren bestehen prinzipiell aus einem rotations
symetrischen Grundkörper, der über einen Spannzapfen zur Befestigung an
der Werkstückspindel der Poliermaschine verfügt. Dieser Grundkörper hat ei
ne Ausnehmung zur Aufnahme der Linsen oder ist mit weiteren Bauteilen ver
bunden, die ihrerseits die Linsen aufnehmen.
Der Linsenhalter ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Vorrichtungen
dieser Art sind an sich bekannt und werden insbesondere in den folgenden
Druckschriften beschrieben:
US 5 951 375 A,
EP 0 169 931 A1,
US 4 598 502,
EP 0 916 448 A2,
US 4 562 671,
DE 22 52 503 B2.
US 5 951 375 A,
EP 0 169 931 A1,
US 4 598 502,
EP 0 916 448 A2,
US 4 562 671,
DE 22 52 503 B2.
Die branchenüblichen Linsenhalter werden nachstehend beschrieben, wobei
die wesentlichen Unterschiede darin bestehen, wie der Arbeitsdruck aufge
bracht und die Linse in dem Linsenhalter gehalten wird. Auch zur Gewährlei
stung der kardanischen Beweglichkeit gibt es verschiedene Lösungen.
Bei Ausführungen, wie sie z. B. in der US 5 951 375 A beschrieben werden,
befindet sich auf der Rückseite der Linse eine ebene Gummimembrane, auf
der die Linse in dem Linsenhalter aufliegt. Diese Gummimembrane kann mit
Druckluft beaufschlagt werden und legt sich dabei gleichmäßig an die Rück
seite der Linse an, wobei sie sich entsprechend verformt. Gleichzeitig wird die
Linse dabei von der Membrane ein wenig aus dem Linsenhalter heraus und
gegen das Polierwerkzeug gedrückt. Bei dieser bekannt gewordenen Ausfüh
rung wird der zum Polieren erforderliche Arbeitsdruck zwischen Polierwerk
zeug und Linse von der druckluftbeaufschlagten Membrane erzeugt. Dieser
Arbeitsdruck kann durch Variation des Luftdrucks an der Membrane einge
stellt werden. Durch die Lagerung auf der elastischen Membrane ist die Linse
quasi kardanisch gelagert, d. h. sie kann sich ohne Zwängung in das Polier
werkzeug einfügen.
Bei dieser Ausführung besteht der Nachteil, daß die Linse relativ zu dem
Grundkörper des Linsenhalters nur sehr kleine axiale Bewegungen ausführen
kann. Dies hängt zusammen mit der begrenzten Dehnbarkeit der Membrane
und auch mit der knapp bemessenen Führung der Linse an ihrem Rand, was
sich aus konstruktiven Gründen nicht ändern läßt. Bei dieser Ausführung des
Linsenhalters ist die Linse daher bei Kollisionen mit dem Werkzeug nicht ge
schützt. Es besteht die Gefahr, daß Beschädigungen an dem Polierwerkzeug,
dem Linsenhalter und den zugeordneten Maschinenspindeln entstehen, wenn
es zu Fehlfunktionen der Poliermaschine kommt. Wegen der Kollisionsgefahr
können die Maschinenbewegungen nur langsam ausgeführt werden. Dies gilt
insbesondere bei Polierbeginn, kurz vor der Berührung von Polierwerkzeug
und Linse. Daraus ergeben sich unerwünscht große Nebenzeiten.
Hinzu kommt, daß bei dieser Ausführung des Linsenhalters die Linse nur
durch relativ kleine Reibungskräfte (Haltekräfte) in dem Linsenhalter gehalten
wird.
Diese Kräfte wirken im wesentlichen zwischen der Membrane und der Linsen
rückseite. Damit sind sie abhängig von dem Arbeitsdruck zwischen Linse und
Polierwerkzeug, da dieser auch zwischen der Membrane und der Linse wirk
sam ist.
Ein höherer Arbeitsdruck führt zwar zu größeren Haltekräften, gleichzeitig aber
auch zu größeren Schleppkräften zwischen Polierwerkzeug und Linse. Die
Kräfteverhältnisse werden daher im wesentlichen von den Reibungsbeiwerten
bestimmt, die nur bedingt beeinflußbar sind. Bei dieser Ausführung muß daher
mit Relativbewegungen zwischen der Linse einerseits und des Linsenhalters
andererseits gerechnet werden, was zu Beschädigungen polierter Linsenrück
seiten führen kann, wenn nicht entsprechende Maßnahmen getroffen werden,
wie z. B. das kostenintensive Auftragen eines Linsenschutzlackes.
Dieses Durchrutschen der Linse auf der Membrane des Linsenhalters ist völlig
unzulässig, wenn nichtrotationssymetrische Linsen poliert werden sollen. Die
se Linsen müssen während des gesamten Poliervorgangs ihre Drehlage
(Phasenlage) relativ zum Polierwerkzeug (Formwerkzeug) beibehalten. Die
Werkzeug- und die Werkstückspindel rotieren dementsprechend phasenge
steuert mit synchroner Drehzahl. Diese feste Verbindung zwischen Linsenhal
ter und Linse ist nicht gewährleistet, wenn die Linse nur lose auf die genannte
Gummimembran aufgelegt wird.
Ein weiterer Nachteil bei Linsenhaltern mit Gummimembranen besteht darin,
daß diese Membranen über Unregelmäßigkeiten verfügen, die zu Deformatio
nen der Linsen während des Poliervorgangs führen und damit zu Fehlern in
der Linsengeometrie. Es wurden daher vielfältige Anstrengungen unternom
men, diesen Nachteil zu beheben.
So wird z. B. in der Europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentli
chungsnummer EP 0 169 931 A1 ein Linsenhalter vorgeschlagen, bei dem die
Gummimembrane in mehrere Sektoren unterteilt ist, die mit unterschiedli
chen Drücken beaufschlagt werden können. Dies führt jedoch dazu, daß der
Aufbau der Membrane komplizierter sein muß, als bei der vorher beschriebe
nen Ausführung, um die verschiedenen Sektoren abteilen zu können. Hieraus
resultieren wiederum neue Ungleichmäßigkeiten an der Membrane, die sich
auf die Linse übertragen und zu Fehlern im Feinstbereich beim Poliervorgang
führen.
Es sind auch Linsenhalter bekannt geworden, die ohne Gummimembrane ar
beiten. Bei ihnen wird die Linse in eine zylindrische Ausnehmung des Linsen
halters eingelegt und auf ihrer Rückseite mit einem Fluid beaufschlagt, das
unter Überdruck steht. Als Fluid werden vorzugsweise Flüssigkeiten benutzt,
dabei kann es sich auch um die Poliersuspension handeln, die im Arbeitsbe
reich ohnehin zugeführt werden muß. Solche Linsenhalter bzw. Polierverfah
ren werden unter anderem in der Patentschrift US 4 598 502 und in der Eu
ropäischen Patentanmeldung EP 0 916 448 A2 beschrieben.
Bei diesen Linsenhaltern entfallen zwar die Nachteile, die sich aus den Unre
gelmäßigkeiten von Gummimembranen ergeben, dafür haben sie jedoch eine
Reihe anderer Nachteile wie folgt:
Da die Linsen nur an ihrem relativ schmalen Umfang durch Reibungskräfte gehalten werden, können während des Poliervorgangs auch nur kleine Drehmomente zugelassen werden, da die Linse sonst infolge der Schlepp kräfte zwischen Polierwerkzeug und Linse in dem Linsenhalter durchrutscht. Es muß daher mit kleinem Arbeitsdruck zwischen Linse und Polierwerkzeug gearbeitet werden, was sich, wegen des geringen Materialabtrags, negativ auf die Wirtschaftlichkeit des Poliervorgangs auswirkt.
Da die Linsen nur an ihrem relativ schmalen Umfang durch Reibungskräfte gehalten werden, können während des Poliervorgangs auch nur kleine Drehmomente zugelassen werden, da die Linse sonst infolge der Schlepp kräfte zwischen Polierwerkzeug und Linse in dem Linsenhalter durchrutscht. Es muß daher mit kleinem Arbeitsdruck zwischen Linse und Polierwerkzeug gearbeitet werden, was sich, wegen des geringen Materialabtrags, negativ auf die Wirtschaftlichkeit des Poliervorgangs auswirkt.
Nachteilig ist weiterhin, daß kein Schutz gegen Kollisionen gegeben ist. Dies
hängt zusammen mit den sehr kleinen Wegen in axialer Richtung, die die Lin
se, aus konstruktiven Gründen, relativ zu dem Grundkörper des Linsenhalters
nur zurücklegen kann. Bei größeren Wegen würde die Linse aus dem Linsen
halter herausfallen, da ihr Rand üblicherweise nur schmal ist. Genügend Ver
fahrweg der Linse, um im Falle einer Kollision ausweichen zu können, ist kei
neswegs gegeben.
Die vorher erwähnten Zusammenhänge bezüglich nichtrotationssymetrischer
Linsen gelten hier im verstärktem Maße.
Bei den druckbeaufschlagten Linsenhaltern besteht auch ein Problem bezüg
lich der kardanischen Beweglichkeit der Linse relativ zum Linsenhalter. Diese
Beweglichkeit ist jedoch sehr wichtig, damit sich die Linse ohne jede Zwän
gung in das als Formwerkzeug ausgebildete Polierwerkzeug einfügen kann.
Wenn die Linse an ihrem äußeren Rand eine zylindrische Form hat und der
Linsenhalter im Bereich der Linsenaufnahme ebenfalls zylindrisch ausgebildet
ist, so besteht diese Beweglichkeit nicht im erwünschten Maße. Dies gilt um
so mehr, als zwischen Linse und der Linsenaufnahme kein großes Spiel sein
darf, damit die Linse infolge der Schleppkräfte beim Polieren nicht
durchrutscht.
In der Patentschrift US 4 562 671 wird ein Linsenhalter beschrieben, der für
das Linsenschleifen konzipiert wurde. Ein Polieren von Linsen ist damit nicht
möglich, da die kardanische Beweglichkeit fehlt. Durch die Anordnung von
Schraubenfedern zwischen dem Grundkörper des Linsenhalters, der mit der
Maschinenspindel verbunden wird, und der eigentlichen Haltevorrichtung der
Linse, ergibt sich eine an sich vorteilhafte axiale Beweglichkeit der Linse rela
tiv zur Werkstückspindel.
Der Erfindungsgedanke im Zusammenhang mit den Federn bezog sich jedoch
nicht auf das Vermeiden von Kollisionen zwischen Werkzeug und Linse, son
dern auf die Justierbarkeit der Linse in ihrer Lage relativ zu den Maschinen
spindeln.
Die beschriebene Haltevorrichtung verfügt auch über einen Unterdruckan
schluß, der jedoch nur dazu dient, die genannte axiale Bewegung des Linsen
halters relativ zum Grundkörper auszulösen.
Nachteilig ist, daß die Linse zum Schleifen an der Haltevorrichtung angeklebt
werden muß, was außerordentlich aufwendig ist. Wenn sie ohne zu Kleben
nur lose aufgelegt wird, so sind die Haltekräfte nur gering, so daß mit kleinem
Arbeitsdruck gearbeitet werden muß, woraus sich lange Bearbeitungszeiten
beim Schleifen ergeben.
In der DE 22 52 503 B2 wird ein Linsenhalter für das Linsenpolieren beschrie
ben, der über die geforderte kardanische Beweglichkeit verfügt. Dies wird er
reicht durch Abstützung der Haltevorrichtung des Linsenhalters in axialer
Richtung, mittels eines Kugelgelenks. Nachteilig dabei ist, daß die Kugel und
die Kugelpfanne aus konstruktiven Gründen nur relativ klein sind. Dement
sprechend groß ist die mechanische Abnutzung dieser Bauteile, wenn mit den
erwünschten großen Arbeitsdrücken gearbeitet wird.
Vorteilhaft ist, daß sich der Kugelstift, der die Kugel des Kugelgelenks trägt,
mittels einer Feder gegen die anderen, mit der Werkstückspindel verbunde
nen, Bauteile abstützt. Hieraus ergibt sich die erwünschte axiale Verschieb
lichkeit der Linse relativ zur Werkstückspindel.
Nachteilig dagegen ist, daß die Linse nur lose in die Haltevorrichtung des Lin
senhalters eingelegt ist und daher nur mittels der entstehenden Reibungs
kräfte mitgenommen wird. Diese Reibungskräfte hängen ab vom vorgegebe
nen Arbeitsdruck. Da ein großer Arbeitsdruck jedoch auch große Schlepp
kräfte zwischen Linse und Werkzeug hervorbringt, ist eine befriedigende
Funktion nur möglich, durch die Wahl von Bauelementen mit großen Rei
bungsbeiwerten.
Solche Reibungsbeiwerte haben Stoffe wie Gummi oder andere Elastomere.
Wenn die Linse auf Bauelementen aus solchen Materialien aufliegt, so über
tragen sich alle Ungenauigkeiten dieser unpräzisen Bauelemente, durch ela
stische Verbiegung der Linse im Feinstbereich, auf deren zu polierende Ober
fläche. Dementsprechend unbefriedigend ist das Polierergebnis.
In jedem Fall muß beim Arbeiten mit diesem Linsenhalter eine Beaufsichti
gung des Poliervorgangs gegeben sein, da nicht sichergestellt ist, daß die Linse
einwandfrei gelagert ist und ohne Durchrutschen mitgenommen wird. Das Ar
beiten auf Polierautomaten ohne Beaufsichtigung ist aus dem genannten
Grund nicht möglich.
Generell gilt, daß bei Poliervorrichtungen nach dem Stand der Technik Lin
senhalter benutzt werden, die wegen ihres starren Aufbaus und der genannten
anderen Nachteile, wie z. B. ungenügende Fixierung der Linse im Linsenhalter
und dessen kleine Standzeiten, nur mit erheblichen Einschränkungen für die
Serienfertigung hochpräziser Linsen geeignet sind. Dies gilt insbesondere für
automatisierte Fertigungsverfahren unter Verwendung von Einzelmaschinen,
die zum Teil ohne Beaufsichtigung arbeiten. Bei der Vernetzung von Maschi
nen zur Linsenfertigung (Schleifmaschinen, Poliermaschinen usw.) trifft dies in
noch weit höherem Maße zu.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Linsenhalter zu schaffen, der
sich für das Polieren von Linsen in großen Stückzahlen auf Polierautomaten
ohne ständige Beaufsichtigung eignet. Gleichzeitig sollte der erfindungs
gemäße Linsenhalter eine Steigerung der Linsenqualität ermöglichen und au
ßerdem über höhere Standzeiten verfügen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der Eingangs ge
nannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteran
sprüche.
Im Zusammenhang mit der Automatisierung der Linsenfertigung, sei es mit
Einzelmaschinen oder mit vernetzten Maschinen, werden an die benutzten
Einrichtungen besondere Anforderungen gestellt. Dies war bisher nicht der
Fall, da die Maschinen überwiegend im Einzelbetrieb, d. h. ohne Vernetzung
und mit ständiger Überwachung, betrieben wurden. Die im Zusammenhang
mit der Automatisierung bzw. Vernetzung der Poliermaschinen gefundene, er
findungsgemäße Lösung beinhaltet ein erhebliches Rationalisierungspotential,
wobei sich gleichzeitig die Linsenqualität verbessern läßt, ohne das zusätzli
cher Aufwand entsteht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist wie nachstehend beschrieben aufge
baut:
Zum Erreichen der kardanischen Beweglichkeit wird die Linse in eine runde Tragscheibe eingelegt, die an ihrem äußeren Umfang ballig ausgebildet ist und daher gegenüber dem Grundkörper der Haltevorrichtung bzw. einem fest da mit verbundenen Führungsring verschiedene Schrägstellungen einnehmen kann.
Zum Erreichen der kardanischen Beweglichkeit wird die Linse in eine runde Tragscheibe eingelegt, die an ihrem äußeren Umfang ballig ausgebildet ist und daher gegenüber dem Grundkörper der Haltevorrichtung bzw. einem fest da mit verbundenen Führungsring verschiedene Schrägstellungen einnehmen kann.
In axialer Richtung stützt sich die Tragscheibe mittels Schraubenfedern gegen
den Grundkörper der Haltevorrichtung ab, so daß auch die gewünschte axiale
Beweglichkeit voll gegeben ist. Wenn solche axialen Bewegungen auftreten,
so gleitet der ballige äußere Umfang der Tragscheibe auf der zylindrischen in
neren Oberfläche des Führungsrings.
Beim Verfahren der Werkzeug- und der Werkstückspindeln vor dem
eigentlichen Poliervorgang, wobei das Polierwerkzeug und die Linse
miteinander in Berührung gebracht werden, ist die Kollisionsgefahr
zwischen Polierwerkzeug und Linse erheblich reduziert. Sollte es
durch einen Programmierfehler oder einen Fehler in der Maschinen
steuerung zu einer Kollision zwischen Polierwerkzeug und Linse
kommen, so kann die Linse federnd ausweichen. Bei einem ausrei
chend groß gewählten Federweg kommt es zu keinen Beschädigun
gen. Wenn ein vorgegebener Federweg durch die Kollision über
schritten wird, so kann über einen Endschalter die Maschine stillge
setzt werden.
Da die Gefahr von Beschädigungen beim Berühren von Polierwerk
zeug und Linse wegen deren gefederter Lagerung nicht besteht,
können die Verfahrbewegungen der beiden Maschinenspindeln mit
hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Dies gilt auch für Be
wegungen kurz vor dem Berühren von Werkzeug und Linse. Dadurch
wird Bearbeitungszeit eingespart und die Wirtschaftlichkeit erhöht.
Der für den Poliervorgang erforderliche Arbeitsdruck zwischen Po
lierwerkzeug und Linse wird von den Federn aufgebracht und kann
durch Verfahren der Maschinenachsen beliebig eingestellt werden.
Hierzu werden zunächst das Polierwerkzeug und die Linse in Kontakt
gebracht und durch weiteres Verfahren der Maschinenachsen beide
weiter angenähert, wobei die Federn gespannt werden und sich, ent
sprechend der Federkennlinie, die gewünschte Anpreßkraft ergibt,
die zu dem gewählten Arbeitsdruck führt. Der Verfahrweg der Ma
schine bei der Zustellbewegung muß nicht sehr präzise eingehalten
werden, da die Federn Ungenauigkeiten ausgleichen. Dies ist gerade
bei der Serienfertigung von Linsen ein erheblicher Vorteil.
Hinzu kommt, daß zusätzliche Einrichtungen zum Andrücken der
Linsen gegen das Werkzeug, z. B. mittels Druckluft, entfallen können.
Der Linsenhalter verfügt über Einrichtungen die es erlauben, die Linse mittels
Unterdruck an dem Linsenhalter festzusaugen. Diese Einrichtungen bestehen
unter anderem aus einer Linsenauflage, auf die sich die Linse auflegt und die
über eine Bohrung verfügt, die mit Bohrungen in den übrigen Bauteilen des
Linsenhalters in Verbindung steht. Diese Bohrungen werden über eine axiale
Bohrung in der Werkstückspindel mit Unterdruck beaufschlagt mit der sie in
Verbindung stehen. Die genannte Linsenauflage besteht bei einer bevorzugten
Ausführung aus einem festen, porösen Material.
Möglich wird dieses Ansaugen der Linse in dem Linsenhalter, weil der Ar
beitsdruck mit den genannten Federn aufgebracht wird und daher keine Ein
richtungen benötigt werden, welche die Linse mittels Druckluft gegen das Po
lierwerkzeug drücken würden. An Stelle der Druckluftkanäle und Einrichtun
gen können die Unterdruckkanäle vorgesehen werden, die direkt mit der Lin
senauflage in Verbindung stehen. Insbesondere die axiale Bohrung in der
Werkstückspindel kann bei dieser Lösung mit Unterdruck beaufschlagt wer
den, wozu die an der Spindel üblicherweise vorhandene Drehdurchführung
benutzt werden kann.
Durch das Ansaugen der Linse in dem Linsenhalter wird diese kraft
schlüssig mit der Linsenauflage des Linsenhalters verbunden, sodaß
sie keine Relativbewegungen zu dem Linsenhalter ausführen kann.
Beschädigungen der Linsenrückseite (die von dem Polierwerkzeug
abgewandte Linsenfläche) können daher nicht entstehen. Dies gilt
insbesondere in all den Fällen, in denen die Linsenrückseite bereits
poliert ist. Auf das Aufbringen eines Linsenschutzlackes kann daher
verzichtet werden.
Dies spart Kosten, da dieser Arbeitsgang wegfällt und erhöht die Ge
nauigkeit, da sich der Linsenschutzlack nicht mit gleichmäßiger Dic
ke auftragen läßt. Dies wäre jedoch unbedingt erforderlich, da die
Ungenauigkeiten im Linsenschutzlack auch zu Verformungen der
Linse auf der Vorderseite führen, woraus wiederum Fehler während
des Poliervorgangs resultieren. Da der Linsenschutzlack wegfällt, ent
stehen auch diese Ungenauigkeiten bzw. Fehler nicht.
Da sich die Linse auf eine hoch präzise Linsenauflage abstützt die
vorzugsweise in der gleichen Poliermaschine abgerichtet wird, in der
auch die Linse poliert wird, entstehen durch den Polierdruck keine
Deformationen an der Linse, was sich sehr positiv auf die Präzision
der erzeugten Linsen auswirkt.
Der Materialabtrag beim Polieren ist zwar nur gering, aber dennoch
vorhanden, sodaß eine deformierte Linse beim Polieren in ihrer
Oberflächengeometrie unzulässig verändert würde. Bei Verwendung
der erfindungsgemäßen, hoch präzisen Linsenauflage werden solche
Fehler vermieden.
Da die Linse durch den Unterdruck sehr fest mit dem Linsenhalter
verbunden ist und außerdem sehr präzise und flächig durch die Lin
senauflage unterstützt wird, kann mit höherem Polierdruck gearbei
tet werden. Hierdurch ergibt sich ein drastisches Verkürzen der Po
lierzeit mit dementsprechender Kostenreduzierung.
Durch das Fixieren der Linse in dem Linsenhalter mittels Unterdruck
lassen sich die Haltekräfte in einem sehr weiten Bereich variieren,
indem z. B. der Unterdruck zu- oder abgeschaltet wird.
Dies ist ein erheblicher Vorteil, insbesondere bei einer weitgehend
automatisierten Fertigungstechnik. So können die Linsen bei abge
schalteten Unterdruck problemlos in den Linsenhalter eingelegt und
nach dem Polieren aus diesem auch wieder entnommen werden.
Haltekräfte müssen von der Beschickungseinrichtung nicht über
wunden werden.
Während des Polierens ist der Unterdruck zugeschaltet und kann da
bei so variiert werden, daß die benötigten Haltekräfte mit entspre
chendem Sicherheitszuschlag erreicht werden. Durch die Wahl des
optimalen Unterdrucks während des Poliervorgangs werden unnöti
ge Krafteinwirkungen auf die Linse vermieden.
Im einzelnen ist der erfindungsgemäße Linsenhalter wie folgt aufgebaut:
Der Grundkörper verfügt über eine axiale, durchgängige Bohrung, die sich auch in den Spannzapfen fortsetzt, der mit dem Grundkörper verbunden ist und zur Befestigung des Linsenhalters an der Werkstückspindel dient. Die ge nannten Bohrungen können mit Unterdruck beaufschlagt werden, der über die hohlgebohrte Werkstückspindel angelegt wird.
Der Grundkörper verfügt über eine axiale, durchgängige Bohrung, die sich auch in den Spannzapfen fortsetzt, der mit dem Grundkörper verbunden ist und zur Befestigung des Linsenhalters an der Werkstückspindel dient. Die ge nannten Bohrungen können mit Unterdruck beaufschlagt werden, der über die hohlgebohrte Werkstückspindel angelegt wird.
Der Grundkörper wird an seinem vorderen Ende von einem Führungsring um
schlossen, der etwas über diesen hinaus steht und in den eine Tragscheibe
eingelegt ist. Diese Tragscheibe ist an ihrem Umfang ballig ausgeführt und er
möglicht damit die geforderte kardanische Beweglichkeit der Linse. Diese
wird von einer Linsenauflage unterstützt, die genau ihrer Form entspricht und
auf der sie spielfrei aufliegt. Die Linsenauflage selbst ist über eine Zwischen
scheibe mit der balligen Tragscheibe verbunden.
Alle genannten Bauteile verfügen über axiale Bohrungen, sodaß sich der in
dem Grundkörper vorhandene Unterdruck bis an die Rückseite der Linse fort
pflanzen kann, wodurch diese fest angesaugt wird.
Damit der Unterdruck durch das Spiel zwischen der balligen Tragscheibe und
dem Führungsring durch Ansaugen von Falschluft nicht verloren geht, ist im
Inneren des Grundkörpers ein Gummibalg vorgesehen, der so ausgebildet ist,
daß er leicht in axialer Richtung gedehnt und gestaucht werden kann. Dieser
Gummibalg ist einerseits mittels eines Spannkörpers mit dem Grundkörper
verbunden und steht andererseits mit der Tragscheibe in Verbindung, an der
er mittels Schrauben befestigt ist. Für eine sichere Befestigung in diesem Be
reich kann er zur Unterstützung seiner Anschlußfläche über eine Einlegplatte
verfügen. Auch die hier genannten Teile verfügen alle über eine Bohrung zur
Weiterleitung des Unterdrucks.
Der Gummibalg ist so ausgebildet, daß er zwar in axialer Richtung leicht be
weglich ist, in Umfangsrichtung jedoch relativ steif ist. Damit ist er in der Lage,
daß Drehmoment zu übertragen, das während des Poliervorgangs durch die
Schleppkräfte zwischen Werkzeug und Linse auftritt. Dieses Antriebsdrehmo
ment wird von dem Grundkörper auf den Gummibalg übertragen, der es an
die Tragscheibe und die mit ihr verbundenen Teile, einschließlich der Linse,
weiterleitet. Der rutschfeste Sitz des Gummibalgs wird dabei von dem Spann
körper und der Einlegplatte gewährleistet.
Die Tragscheibe mit der Zwischenscheibe, der Linsenauflage und der Linse
stützt sich über Federn gegen den Grundkörper ab. Diese Federn sind so di
mensioniert, daß sie einerseits die erwünschte große Beweglichkeit der Linse
einschließlich der mit ihr verbundenen Teile des Linsenhalters ermöglichen
und andererseits in der Lage sind, die von dem Unterdruck erzeugten Axial
kräfte aufzunehmen, die entsprechend dem inneren Querschnitt des Gummibalgs
wirksam werden. Zur sicheren Führung der Federn verfügt der Grund
körper an seinem äußeren Umfang über axiale Bohrungen, in die die Federn
mit ihrem unteren Teil eingelegt sind. Der obere Teil der Federn stützt sich ge
gen die Tragscheibe ab.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dann wie folgt gearbeitet:
Die Linse wird auf die Linsenauflage des Linsenhalters aufgelegt und an schließend der vorgesehene Unterdruck angelegt. Hierdurch wird die Linse fest an der Linsenauflage angesaugt und ist unverrücklich mit ihr verbunden. Durch den Unterdruck wird die Tragscheibe mit der Zwischenscheibe und der Linsenauflage sowie der Linse etwas axial bewegt und die Federn dabei ge spannt, bis Gleichgewichtszustand zwischen den Federkräften und den Unter druckkräften besteht. Diese Spannbewegung hält sich durch entsprechende Dimensionierung der Federn in den konstruktiv vorgegebenen Grenzen.
Die Linse wird auf die Linsenauflage des Linsenhalters aufgelegt und an schließend der vorgesehene Unterdruck angelegt. Hierdurch wird die Linse fest an der Linsenauflage angesaugt und ist unverrücklich mit ihr verbunden. Durch den Unterdruck wird die Tragscheibe mit der Zwischenscheibe und der Linsenauflage sowie der Linse etwas axial bewegt und die Federn dabei ge spannt, bis Gleichgewichtszustand zwischen den Federkräften und den Unter druckkräften besteht. Diese Spannbewegung hält sich durch entsprechende Dimensionierung der Federn in den konstruktiv vorgegebenen Grenzen.
Anschließend werden das Polierwerkzeug und die Linse durch Verfahren der
Maschinenachsen und Schrägstellen einer der beiden Maschinenspindeln mit
einander in Kontakt gebracht. Eine besondere Präzision dieser Verfahrbewe
gungen ist nicht erforderlich, da die Linse bei einer zu großen Zustellbewe
gung federnd ausweichen kann und sich außerdem durch die nicht einge
schränkte kardanische Beweglichkeit ohne Verkanten in das als Formwerk
zeug ausgebildete Polierwerkzeug einfügen kann. Auch dies ist ein erheblicher
Vorteil.
Sollte es bei den diversen Verfahrbewegungen der Maschinenspindeln mit den
daran befestigten Bauteilen (Polierwerkzeug, Linsenhalter mit Linse) zu einer
Kollision kommen, so würde die Linse federnd ausweichen und bei Über
schreiten eines vorgegebenen Maximalweges die Maschine über einen End
schalter abgeschaltet.
Dieser Endschalter kann in dem Grundkörper untergebracht werden und wird
von der Bewegung der Tragscheibe mit dem Gummibalg relativ zu dem
Grundkörper ausgelöst. Diese Bewegung entsteht bei einer Kollision der Linse
mit dem Polierwerkzeug.
Ein weiterer, ebenfalls ganz erheblicher Vorteil bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besteht darin, daß die genannten Verfahrbewegungen der Ma
schinenspindeln einschließlich der Zustellbewegung mit sehr hohen Ge
schwindigkeiten ausgeführt werden können, da keine Beschädigungsgefahr
bei Kollisionen besteht und es unerheblich ist, ob die Zustellbewegung auch
im Feinbereich exakt ausgeführt wird. Alle Ungenauigkeiten bei den Maschi
nenbewegungen, wie sie bei hohen Fahrgeschwindigkeiten auftreten können,
werden von den Federn kompensiert.
Unter Zugabe von Poliersuspension und bei Rotation der Werkzeug- und der
Werkstückspindel läuft dann anschließend der eigentliche Poliervorgang ab.
Da die Linse fest an der Linsenauflage angesaugt ist, kann mit relativen hohen
Arbeitsdrücken zwischen Polierwerkzeug und Linse gearbeitet werden, was
die Polierzeit verkürzt und die Wirtschaftlichkeit erheblich steigert. Der Ar
beitsdruck wird durch Verfahren der Maschinenachsen erzeugt
(Zustellbewegung), wobei die Federn zusätzlich gespannt werden. Da die Fe
derkennlinien bekannt sind, ist in Abhängigkeit von der Zustellbewegung auch
die Anpreßkraft der Linse gegen das Polierwerkzeug bekannt. Der Arbeits
druck ergibt sich daraus und aus den beteiligten Flächen von Linse und Werk
zeug, sowie in Abhängigkeit vom angelegten Unterdruck.
Da die Linse während des Poliervorgangs auf der mit höchster Präzision abge
richteten Linsenauflage aus einem festen Material aufliegt, kann sie sich unter
der Einwirkung des Polierdrucks nicht verformen. Dadurch wird das Herstellen
von Linsen höchster Präzision ermöglicht.
Dies ist neben den genannten Vorteilen bei der Wirtschaftlichkeit im Zusam
menhang mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ein ganz erhebliches Erfin
dungsmerkmal, da diese Präzision der Linsen ohne zusätzlichen Aufwand er
zeugt wird.
Nachstehend werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch
mals zusammengefaßt.
- 1. Bei Kollisionen zwischen Werkzeug und Linse besteht nicht die Gefahr von Maschinenzerstörungen oder Beschädigungen an der Linse, da die Linse federnd ausweichen kann. Dies gilt auch und insbesondere bei Kollisionen im Zustellbetrieb. Eingesparte Reparaturkosten und Kosten für die Ersatzbe schaffung beschädigter Linsen steigern die Wirtschaftlichkeit beim Polieren mit der vorgeschlagenen Vorrichtung.
- 2. Die Maschinenbewegungen, einschließlich der Zustellbewegung, können sehr schnell durchgeführt werden, da wegen der federnden Beweglichkeit der Linse keine besondere Präzision bei Erreichen der Endlagen erforder lich ist. Durch das Reduzieren dieser Nebenzeiten ergibt sich eine zusätzli che Kostenersparnis.
- 3. Ungenauigkeiten in der Positionierung der Maschinenspindeln oder durch andere Faktoren sind unerheblich, da die Federn in dem Linsenhalter sol che Fehler kompensieren. Der nicht auftretende Ausschuß verbessert die Wirtschaftlichkeit.
- 4. Durch die uneingeschränkte kardanische Beweglichkeit ergibt sich der Vorteil, daß leichter Achsversatz oder andere Ungenauigkeiten ausgegli chen werden können. Hiermit werden Ausschuß und aufwendige Ausricht arbeiten vermieden.
- 5. Durch das Festsaugen der Linse in dem hochpräzisen Linsenhalter kann mit höheren Arbeitsdrücken gearbeitet werden, wodurch die eigentliche Polier zeit drastisch herabgesetzt werden kann. Diese Reduzierung der Hauptzeit wird ermöglicht, einerseits durch den festen Sitz der angesaugten Linse in dem Linsenhalter und andererseits durch ihre präzise Unterstützung mittels der Linsenauflage, was Deformationen vorbeugt. Diese geringe Hauptzeit ergibt eine weitere Kostenersparnis.
- 6. Da sich die Linse während des Poliervorgangs auf eine hochpräzise Linsen auflage aus festem Material abstützt, wird sie durch den Polierdruck nicht deformiert, so daß Linsen mit sehr genauer Oberflächengeometrie entste hen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist damit auch bezüglich der Qua lität der erzeugten Linsen den herkömmlichen Vorrichtungen überlegen. 7. Durch den festen Verbund zwischen Linse und Linsenauflage infolge des Unterdrucks entstehen keine Relativbewegungen zwischen beiden. Damit werden Beschädigungen durch solche Bewegungen ausgeschlossen und der Linsenschutzlack kann entfallen. Eingespart wird der zum Aufbringen und nachträglichen Entfernen des Lacks erforderliche Aufwand und die von dem Lack erzeugten Deformationen der Linse während des Poliervorgangs treten nicht auf. Hier ergibt sich demnach eine Kostenersparnis, verbunden mit einer Qualitätssteigerung.
- 7. Der Verschleiß des vorgeschlagenen Linsenhalters ist nur gering, da alle Bauteile, die Relativbewegungen zueinander ausführen und dabei aufein ander gleiten, über groß dimensionierte Gleitflächen verfügen, auf die sich die beim Polieren auftretenden Kräfte verteilen. Daher wird die entstehende Flächenpressung nur klein sein, mit dem entsprechend geringen Ver schleiß.
Dies gilt insbesondere für die ballige Umfangsfläche der Tragscheibe und
die damit in Verbindung stehende zylindrische Innenfläche des Führungs
rings.
Nachstehend wird die erfindungsgemäße Vorrichtung, an Hand eines Beispiels
und der Abb. 1 beschrieben. In dem Beispiel wird nur auf eine von mehreren
vorgesehenen Varianten eingegangen.
Der Grundkörper (1) verfügt über einen Spannzapfen (2), mit dem er an der
Werkstückspindel (nicht gezeichnet) der Poliermaschine befestigt wird. Der
Spannzapfen (2) hat eine axiale Bohrung (3), die mit einer entsprechenden
Bohrung in der Werkstückspindel in Verbindung steht. Diese Bohrung in der
Spindel kann mittels einer Drehdurchführung mit Unterdruck beaufschlagt
werden.
In dem Grundkörper (1) ist ein Gummibalg (4) eingelegt, der mittels eines
Spannkörpers (5) an dem Grundkörper (1) befestigt ist. Hierzu verfügt der
Gummibalg (4) über einen Bund (6) und der Spannkörper (5) über einen
Bund (7), die formschlüssig und lösbar miteinander verbunden sind. Der
Spannkörper (5) wird in dem Grundkörper (1) mittels einer Schraube (8) fest
gehalten. Diese Schraube (8) verfügt über eine axiale Bohrung (9), so daß eine
durchgängige Verbindung von der Bohrung in der Spindel bis zu dem Innen
raum (17) des Gummibalgs (4) besteht.
In dem Innenraum (17) kann ein elektrisches Schaltelement (nicht gezeich
net) untergebracht werden das dann anspricht, wenn bei einer Kollision zwi
schen der Linse (16) und dem Polierwerkzeug die Linse (16) mit den mit ihr
verbundenen Bauteilen des Linsenhalters Richtung Spannzapfen (2) gedrückt
wird. In diesem Fall wird der Anschlußflansch (10) den Auslöser des Schalte
lements betätigen.
Das Schaltelement besteht vorzugsweise aus einem sogenannten Reedkon
takt, der magnetisch betätigt wird und ist an dem Spannkörper (5) befestigt.
Bei Verwendung eines Reedkontakts wird die Einlegplatte (11) so ausgeführt,
daß sie magnetische Eigenschaften hat. Wenn bei einer Kollision das Schalte
lement betätigt wird, so werden alle Maschinenbewegungen still gesetzt. Nach
Beseitigung der Kollision können die Maschinenbewegungen wieder gestartet
werden. Die für das elektrische Schaltelement benötigte Verkabelung kann
durch die Bohrungen erfolgen, die zum Anlegen des Unterdrucks ohnehin
vorhanden sind.
An seinem oberen Ende ist der Gummibalg (4) mit einem angearbeiteten An
schlußflansch (10) aus gleichem Material versehen, in den eine Einlegplat
te (11) einvulkanisiert ist. Auf dem Anschlußflansch (10) liegt eine Tragschei
be (12) auf, in die eine Zwischenscheibe (13) eingelegt ist. Diese Zwischen
scheibe (13) ist mit Gewindebohrungen versehen, in die Schrauben (14) ein
geschraubt sind, welche den Gummibalg (4), die Tragscheibe (12) und die
Zwischenscheibe (13) fest miteinander verbinden.
Auf der Zwischenscheibe (13) liegt die Linsenauflage (15) aus porösem Mate
rial, welche die Linse (16) trägt. Damit sich der Unterdruck von dem Innen
raum (17) des Gummibalgs (4) bis zur Rückseite der Linse (16) fortpflanzen
kann, verfügen auch der Anschlußflansch (10) des Gummibalgs (4) sowie die
Tragscheibe (12), die Zwischenscheibe (13) und die Linsenauflage (15) über
axiale Bohrungen (23). Durch diesen Unterdruck wird die Linse (16) an der
Linsenauflage (15) festgesaugt. Die Linsenauflage (15) ist fest mit der Zwi
schenscheibe (13) verbunden, was z. B. durch Kleben erfolgen kann.
An ihrem äußeren Rand wird die Tragscheibe (12) von dem Führungsring (18)
gehalten, der über den äußeren Umfang des Grundkörpers (1) geschoben ist.
Die Tragscheibe (12) verfügt an ihrem äußeren Umfang über eine ballige Flä
che (19), mit der sie sich gegen den Führungsring (18) abstützt. Diese ballige
Fläche (19) erlaubt der Tragscheibe (12) mit der Zwischenscheibe (13) sowie
der Linsenauflage (15) mit der Linse (16) die genannte, quasi kardanische
Beweglichkeit.
Der Führungsring (18) verfügt über eine Klemmvorrichtung (20), mit der er an
dem äußeren Umfang des Grundkörpers (1) befestigt werden kann, nach dem
er durch Verschieben in axialer Richtung an die gewünschte Stelle positioniert
wurde. Dabei wird der Führungsring (18) im Einrichtbetrieb der Poliermaschi
ne axial so verstellt, daß einerseits die Tragscheibe (12) während ihrer Axial
bewegungen mit der Linse (16) ausreichend geführt wird und es andererseits
zu keinen Kollisionen mit dem Polierwerkzeug kommt. Hierzu wird die
Klemmvorrichtung (20) gelöst und nach dem Justiervorgang wieder festgezo
gen.
Die Tragscheibe (12) stützt sich in axialer Richtung auf Federn (21) ab, die mit
ihrem einen Ende in Bohrungen (22) des Grundkörpers (1) gehalten sind,
während ihr anderes Ende mit der Tragscheibe (12) in Verbindung steht.
Diese Federn (21) ermöglichen der Linse (16) mit der Linsenauflage (15) so
wie der Zwischenscheibe (13) und der Tragscheibe (12) translatorische Be
wegungen in axialer Richtung. Damit diese Bewegungen möglich sind, ist der
Gummibalg (4) als Faltenbalg ausgebildet, so daß er einerseits in axialer
Richtung zusammengedrückt werden kann, andererseits jedoch dem Unter
druck in seinem Innenraum (17) genügend Widerstand entgegensetzt und
nicht kollabiert. Diese Bauform des Gummibalgs (4) hat den weiteren Vorteil,
daß er das Antriebsdrehmoment, das die Werkstückspindel aufbringt, von
dem Grundkörper (1) an die Tragscheibe (12) mit der Linse (16) weiterleiten
kann.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dann wie folgt gearbeitet:
Die Linse (16) wird auf die Linsenauflage (15) aufgelegt und an dieser durch Anlegen von Unterdruck festgesaugt. Dieser Unterdruck wird von der axialen Bohrung in der Werkstückspindel über die axiale Bohrung (3) und die ver schiedenen anderen zentralen Bohrungen in den diversen Bauteilen bis zur Linsenrückseite weitergeleitet, nach dem ein entsprechendes Ventil vor der Drehdurchführung der Werkstückspindel geöffnet wurde. Durch den Unter druck wird der Gummibalg (4) etwas zusammengezogen, wodurch die mit seinem Anschlußflansch (10) verbundenen Teilen einschließlich der Linse (16) eine kurze Hubbewegung Richtung Spannzapfen (2) machen. Dabei stützt sich die Tragscheibe (12) auf die Federn (21) ab, die etwas zusammengedrückt werden. Diese Rückhubbewegung kommt zum Stillstand, wenn Gleichgewicht besteht zwischen der von dem Unterdruck erzeugten Kraft und den Feder kräften.
Die Linse (16) wird auf die Linsenauflage (15) aufgelegt und an dieser durch Anlegen von Unterdruck festgesaugt. Dieser Unterdruck wird von der axialen Bohrung in der Werkstückspindel über die axiale Bohrung (3) und die ver schiedenen anderen zentralen Bohrungen in den diversen Bauteilen bis zur Linsenrückseite weitergeleitet, nach dem ein entsprechendes Ventil vor der Drehdurchführung der Werkstückspindel geöffnet wurde. Durch den Unter druck wird der Gummibalg (4) etwas zusammengezogen, wodurch die mit seinem Anschlußflansch (10) verbundenen Teilen einschließlich der Linse (16) eine kurze Hubbewegung Richtung Spannzapfen (2) machen. Dabei stützt sich die Tragscheibe (12) auf die Federn (21) ab, die etwas zusammengedrückt werden. Diese Rückhubbewegung kommt zum Stillstand, wenn Gleichgewicht besteht zwischen der von dem Unterdruck erzeugten Kraft und den Feder kräften.
Anschließend werden die Rotationen der Werkstückspindel und der Werk
zeugspindel gestartet und die Linse (16) mit dem Polierwerkzeug (nicht ge
zeichnet) durch Verfahren der Maschinenachsen miteinander in Berührung
gebracht. Diese Verfahrbewegung kann mit relativ hoher Geschwindigkeit er
folgen, da bei Kollisionen zwischen der Linse (16) und dem Polierwerkzeug
keine Beschädigungen entstehen können. Die Linse (16) würde entsprechend
ausweichen, wobei die Federn (21) zusammengedrückt würden.
Nach dem sich die Linse (16) und das Polierwerkzeug unter Zugabe von Po
liersuspension berührt haben, wird durch Verfahren der Maschinenachsen ein
zusätzlicher Zustellweg zurückgelegt, wodurch die Federn (21) weiter ge
spannt werden und den für das Polieren notwendigen Arbeitsdruck erzeugen.
Diese Zustellbewegung kann alternativ von der Werkstück- oder der Werk
zeugspindel ausgeführt werden, wobei eine der beiden Spindeln relativ zu der
anderen schräg gestellt ist und sich die Spindelachsen im Radienmittelpunkt
der Linse (16) schneiden.
Da die Linse (16) an der sehr präzisen Linsenauflage (15) unverrückbar festge
saugt ist, kann mit hohen Arbeitsdrücken während des Poliervorgangs gear
beitet werden, woraus sich kurze Hauptzeiten (Polierzeiten) ergeben. Dies ist
ein bedeutender Kostenvorteil. Gleichzeitig wird das Aufbringen von Linsen
schutzlack gespart und die Linse (16) wird durch ihre sehr präzise Unterstüt
zung auf der Linsenauflage (15) mit hoher Präzision bearbeitet, da keine De
formationen an der Linse (16) auftreten.
Am Ende des Poliervorgangs werden die Spindeln auseinander gefahren und
ihre Rotation gestoppt. Nach Abschalten des Unterdrucks kann die Linse (16)
dem Linsenhalter entnommen werden.
Durch die federnde Lagerung der Linse (16) ist die Gefahr von Beschädigun
gen bei Kollisionen vermieden und es kann mit schnellen Verfahrbewegungen
der Spindeln gearbeitet werden. Hieraus ergeben sich weniger Ausschuß und
kurze Nebenzeiten, was sich positiv auf die Herstellkosten auswirkt.
Da der Arbeitsdruck von den Federn (21) aufgebracht wird, ist bezüglich der
Zustellbewegung kein besonderer Genauigkeitsanspruch gegeben, was
ebenfalls Zeit spart.
Durch das Ausbilden des äußeren Umfangs der Tragscheibe (12) als ballige
Fläche (19) ist die quasi kardanische Lagerung der Linse (16) gegeben, so daß
es zu keinen Zwängungen zwischen Linse (16) und Polierwerkzeug kommt.
Durch das Wegfallen von Ausrichtarbeiten im Feinbereich werden in diesem
Zusammenhang nochmals Nebenzeiten gespart.
1
Grundkörper
2
Spannzapfen
3
axiale Bohrung
4
Gummibalg
5
Spannkörper
6
Bund
7
Bund
8
Schraube
9
axiale Bohrung
10
Anschlußflansch
11
Einlegplatte
12
Tragscheibe
13
Zwischenscheibe
14
Schraube
15
Linsenauflage
16
Linse
17
Innenraum
18
Führungsring
19
ballige Fläche
20
Klemmvorrichtung
21
Feder
22
Bohrung
23
axiale Bohrungen
Claims (19)
1. Linsenhalter zum Polieren von optischen Linsen oder Spiegeln mit ab
bildenden Eigenschaften unter Benutzung einer Poliermaschine, wobei
die zu polierende Linse in einen Linsenhalter eingelegt ist und dieser
mit einer Werkstückspindel in Verbindung steht, während das Polier
werkzeug an einer Werkzeugspindel befestigt ist und eine der Spindeln
schräg gestellt ist, so daß sich die geometrischen Achsen der Spindeln
im Radienmittelpunkt der Linse schneiden und eine Haltevorrichtung
für die Linse relativ zu dem Grundkörper des Linsenhalters sowohl über
eine kardanische, als auch über eine axiale Beweglichkeit verfügt, wo
bei sich die Haltevorrichtung mittels Federn gegen den Grundkörper
abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragscheibe (12) an ihrem
äußeren Umfang über eine ballige Fläche (19) verfügt, mittels der sie
von einem Führungsring (18) geführt wird, der den Grundkörper (1) am
äußeren Umfang umschließt und am oberen Ende über diesen hinaus
steht.
2. Linsenhalter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Füh
rungsring (18) über eine Klemmvorrichtung (20), zur Fixierung an dem
Grundkörper (1), verfügt.
3. Linsenhalter nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die
Linse (16) in dem Linsenhalter durch Anlegen von Unterdruck an ihrer
Rückseite, an eine Linsenauflage (15) festgesaugt ist.
4. Linsenhalter nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Lin
senauflage (15) aus porösem Material besteht.
5. Linsenhalter nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Lin
senauflage (15) mit einer Zwischenscheibe (13) mittels Klebstoff ver
bunden ist.
6. Linsenhalter nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Lin
senauflage (15) durch Abrichten in der Poliermaschine über eine Ober
fläche mit geringer Rauhtiefe verfügt, die in ihrer Kontur sehr genau der
Linsenrückseite entspricht.
7. Linsenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeich
net, daß zwischen dem Grundkörper (1) und der Tragscheibe (12) ein
Gummibalg (4) angeordnet ist, der in axialer Richtung leicht beweglich,
in Umfangsrichtung jedoch relativ starr ist.
8. Linsenhalter nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der
Gummibalg (4) als Faltenbalg ausgebildet ist.
9. Linsenhalter nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, daß der
Gummibalg (4) mittels eines Spannkörpers (5) mit dem Grundkör
per (1) verbunden ist und hierzu die beiden erstgenannten Bauteile je
einen Bund (6) bzw. (7) haben.
10. Linsenhalter nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß der
Spannkörper (5) an dem Grundkörper (1) mittels einer Schraube (8)
befestigt ist, die über eine axiale Bohrung (9) verfügt.
11. Linsenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekenn
zeichnet, daß die Tragscheibe (12) mittels Federn (21) mit dem Grund
körper (1) verbunden und relativ zu diesem verschieblich angeordnet
ist.
12. Linsenhalter nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Fe
dern (21) mit ihrem unteren Ende in Bohrungen (22) des Grundkör
pers (1) eingeschoben sind und sich außerhalb des Gummibalgs (4)
befinden.
13. Linsenhalter nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß ein An
schlußflansch (10) des Gummibalgs (4) mit einer Einlegplatte (11) ver
bunden ist.
14. Linsenhalter nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß sich die
Einlegplatte (11) im Inneren des Anschlußflansches (10) befindet und
mit diesem durch Vulkanisieren verbunden ist.
15. Linsenhalter nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß der An
schlußflansch (10) mit der Tragscheibe (12) und einer Zwischenschei
be (13) mittels der Schrauben (14) verbunden ist.
16. Linsenhalter nach einem der Ansprüche 13 oder 14 dadurch gekenn
zeichnet, daß sich im Innenraum (17) des Gummibalgs (4) ein elektri
sches Schaltelement befindet, das von dem Anschlußflansch (10)
und/oder dessen Einlegplatte (11) betätigt wird.
17. Linsenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekenn
zeichnet, daß der Grundkörper (1) des Linsenhalters an seiner Unter
seite über einen Spannzapfen (2) zur Befestigung an der Werkstück
spindel einer Poliermaschine verfügt.
18. Linsenhalter nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß die Trag
scheibe (12) mit einer Zwischenscheibe (13) und diese mit einer Lin
senauflage (15) verbunden ist, welche die Linse (16) trägt.
19. Linsenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 18 dadurch gekenn
zeichnet, daß axiale Bohrungen (3), (9) und (23) vorhanden sind, die ei
nen durchgängigen Strömungskanal vom Spannzapfen (2) bis zur Rück
seite der Linse (16) bilden.
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