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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere
zum Schleifen und Polieren, von Werkstücken, insbesondere von Linsen,
mit einem Tragkörper
für die
zu bearbeitenden Werkstücke,
wobei der Tragkörper
mit mehreren Werkstückaufnahmen
versehen ist, die durch Ausnehmungen in dem Tragkörper gebildet
sind, wobei jede Werkstückaufnahme
mit einer Membran, auf der das Werkstück auflegbar ist und mit einem
Stützring
zur seitlichen Führung
des Werkstücks
versehen und mit einem Anschluss für eine Druckmittelquelle auf
der von dem Werkstück
abgewandten Seite der Membran verbunden ist.
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Aus
der WO 01/54861 A1 ist bereits ein kittloser Mehrlinsentragkörper der
eingangs erwähnten Art
zur Fertigung optischer Linsen beschrieben, wobei in einem Tragkörper mehrere
Werkstückaufnahmen
vorgesehen sind. Die Werkstückaufnahmen sind
durch Ausnehmungen mit seitlichen Stützringen in der Umfangswand
des Tragkörpers
gebildet. In den Ausnehmungen befinden sich jeweils Membranen, die
mit Druck beaufschlagbar sind, um das zugehörige optische Element gegen
das Polierwerkzeug zu drücken.
Durch einen Deckel wird der Tragkörper an die Kontur des Schleifwerkzeuges
angepasst. Aus diesem Grund sind die Stützringe für die zu bearbeitenden Linsen
auch bündig
mit der Oberfläche
des Deckels bzw. stehen nicht über,
damit es nicht zu einer "Kollision" mit dem Schleifwerkzeug kommt.
Jeder Stützring
ist drehbar über
ein Kugellager in dem Tragkörper
gelagert und somit nicht ohne weiteres austauschbar. Nachteilig
bei der genannten Schleifvorrichtung ist deshalb, dass eine Bindung
an den Werkzeugradius gegeben ist und nicht universell unterschiedliche
Linsenformen bearbeitet werden können.
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Es
ist bekannt, dass herkömmliche
Mehrlinsentragkörper
eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordern, da die Qualität der Linsen
direkt von der Tragkörpergeometrie
bestimmt wird. Mitten dickenschwankungen sowie Keilfehler der Linsen
hängen unmittelbar
von der Präzision
der Linsenauflagesenkungen ab.
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Der
Einsatz von gekitteten Linsentragkörpern als Alternative zu einer
kittlosen Lagerung in einem Tragkörper hat den Nachteil, dass
das Auf kitten der Linsen zeitaufwendig ist und Spannungen in den Linsen
erzeugt, welche das Polierergebnis beeinträchtigen.
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Bei
der Verwendung von kittlosen Einzellinsentragkörpern treten die oben genannten
Probleme nicht auf, aber die Laufzeit in der Fertigung ist entsprechend
der Linsenanzahl höher.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik bezüglich längerer und
kostenaufwändiger
Fertigungszeiten vermeidet und die Bearbeitung auch von unterschiedlichen Werkstückformen
ermöglicht,
wobei auch Keilfehler und Mittendickenschwankungen vermieden werden sollen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
wenigstens ein Teil der Stützringe
aus den Ausnehmungen herausragt, über die Oberfläche des
Tragkörpers
hervorsteht und auswechselbar in den Ausnehmungen angeordnet ist.
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Die
erfindungsgemäßen Werkstückaufnahmen
ermöglichen
die Verwendung von Standardeinsätzen,
welche bausatzartig verwendet werden können. Zum Erreichen einer maximalen
Flexibilität
ist vorgeschlagen, die Werkstückaufnahmen
mit den Stützringen
auswechselbar auszuführen,
wodurch diese unabhängig
von dem Tragkörper
verwendet werden können.
Auch ist von Vorteil, die Stützringe bei
Verschleiß einfach
austauschen zu können.
Des weiteren sind die Genauigkeitsanforderungen an die Stützringe
nicht so groß,
da das Werkstück
im Stützring
beweglich gelagert wird.
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Im
Unterschied zum Stand der Technik stehen die Stützringe bei der vorliegenden
Erfindung deutlich über
den Tragköper
vor.
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Der
Tragkörper
weist keine sphärische,
an die Werkzeugform angepasste, Oberfläche auf. Aufgrund der Lage
der Stützringe
kann grundsätzlich
die Oberfläche
bzw. die Kontur des Tragkörpers
beliebig sein. Durch die erfindungsgemäße austauschbare Anordnung
der Stützringe
und die Ausgestaltung des Tragkörpers
können
unterschiedliche Formen und auch Durchmesser von Linsen bearbeitet
werden. Es ist hierzu nur erforderlich, die Stützringe entsprechend auszutauschen.
Lediglich deren Außendurchmesser
müssen
an die Durchmesser der Ausnehmungen in dem Tragkörper angepasst sein. In der Ausgestaltung
des Innendurchmessers und somit zur Anpassung an unterschiedliche
Linsendurchmesser ist man innerhalb gewisser Grenzen frei. Durch
den zurückgesetzten
Tragkörper
bzw. die vorstehende Anordnung der Stützringe kann der Werkzeugradius ebenfalls
innerhalb bestimmter Grenzen variiert werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Membran
jeweils über
einen Einsatz dicht mit dem dazugehörigen Stützring verbunden und positioniert.
Durch die dichte Verbindung und Positionierung kann jedes Membran
sowohl mit einem Druckmedium beaufschlagt als auch unter Vakuum bzw.
Unterdruck gesetzt werden. Die Beaufschlagung mit einem Druckmedium,
in einfacher Weise Druckluft, sorgt für die Anpressung der Werkstücke, z.
B. von Linsen, während
der Bearbeitung an das Werkzeug. Wenn nach dem Bearbeitungsvorgang Vakuum
bzw. Unterdruck angelegt wird, so werden die Werkstücke von
dem Werkzeug gelöst,
da sie an die jeweils dazugehörige
Membran angesaugt werden bzw. die Membranen sich von dem Werkzeug wegbewegen
und damit die Werkstücke
mitnehmen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung hierzu kann vorgesehen sein, dass
zwischen dem Einsatz und dem Stützring
jeweils ein Sicherungsring angeordnet ist. Der Sicherungsring kann
für eine
sichere Positionierung des Einsatzes bzw. zu dessen Lagefestlegung
gegenüber
dem Stützring
dienen.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den übrigen Unteransprüchen beschrieben.
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Nachfolgend
sind anhand der Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
prinzipmäßig dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 einen
Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit mehreren Werkstücken,
welche auf einem konvexen Tragkörper
angeordnet sind; und
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2 einen
Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit mehreren Werkstücken,
welche auf einem konkaven Tragkörper
angeordnet sind.
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1 zeigt
einen Schnitt durch eine Vorrichtung 1 mit einem konvex
ausgebildeten Tragkörper 2. Im
vorliegenden Fall handelt es sich bei einem Werkstück 3 um
eine Linse, es wäre
jedoch auch möglich, in
dem Tragkörper 2 andere
optische Elemente, wie beispielsweise Spiegel oder dergleichen,
aufzunehmen. Der Tragkörper 2 weist
im vorliegenden Fall mehrere Werkstückaufnahmen 4 auf,
die durch Ausnehmungen 5 in dem Tragkörper 2 gebildet sind.
Als Material für
den Tragkörper 2 kommt
neben einem vorzugsweise verwendeten nicht rostenden Stahl, z. B.
auch Aluminium in Frage, welches insbesondere bei größeren Durchmessern
des Tragkörpers 2 gut verwendet
werden kann. Die Form des Tragkörpers 2 kann
unterschiedlich ausgebildet sein, neben der in 1 verwendete
polygonalen Oberfläche,
sind beispielsweise auch konische oder sphärische Oberflächen denkbar.
Die Darstellung in 1 zeigt, dass vornehmlich die
Anordnung der Werkstückaufnahmen 4 für die spätere Form
des Werkstücks 3 maßgeblich
ist.
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Jede
Werkstückaufnahme 4,
auf die jeweils ein Werkstück 3 auflegbar
ist, weist eine Membran 6 auf. Zusätzlich ist jede Werkstückaufnahme 4 mit
einem Stützring 7 zur
seitlichen Führung
des Werkstücks 3 versehen
und mit einem in dem Tragkörper 2 angeordneten
Anschluss 8 für
eine Druckmittel- und Vakuumquelle auf der von dem Werkstück 3 abgewandten
Seite der Memb ran 6 verbunden. Die direkte Verbindung zu
den Werkstückaufnahmen 4 von dem
zentralen Anschluss 8 aus erfolgt über Zweigleitungen 8a.
Für die
Anpassung an die Form eines Werkzeugs 9 und damit auch
an die Werkstückform ragt
der Stützring 7 wenigstens
zu einem Teil über
die Oberfläche
des Tragkörpers 2 heraus.
Durch Austausch der Stützringe 7 können unterschiedliche Durchmesser
der Werkstücke 3 aufgenommen
werden. Vorzugsweise ist der Stützring 7 aus
Kunststoff ausgeführt,
es sind jedoch andere Materialen wie beispielsweise Aluminium denkbar.
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Die
Membran 6 verbindet jeweils einen Einsatz 10 mit
dem dazugehörigen
Stützring 7.
Die Membran 6 wölbt
sich bei Druckbeaufschlagung in Richtung eines Werkzeugs 9,
wodurch das Werkstück 3,
welches vorzugsweise auf einer auf der Membran 6 umlaufend
angebrachten Dichtlippe 11 aufliegt, an das Werkzeug 9 gedrückt wird.
Das Werkstück 3 wird
bei seiner Bewegung durch den Stützring 7 seitlich
geführt.
Da das Werkstück 3,
wie im Ausführungsbeispiel
zu sehen ist, auf der beweglichen Membran 6 nur aufliegt, übt die Werkstückaufnahme 4 keinen
Zwang auf das Werkstück 3 aus,
so dass sich das eingesetzte Werkstück 3 in seiner Lage anpassen
und vollflächig
an das Werkzeug 9 legen kann. Zusätzlich bleibt der Anpressdruck
und damit der Abtrag für
alle eingesetzten Werkstücke 3 gleich und
tragkörperbedingte
Mittendickenschwankungen treten nicht auf. Durch Anlegen eines Unterdruckes wird
das Werkstück 3 am
Ende der Bearbeitung von dem Werkzeug 9 abgezogen und kann
damit im Tragkörper 2 durch
Ansaugung über
die Membran 6 festgehalten werden. Ein Sicherungsring 12,
der einfach gelöst
werden kann und gleichzeitig dafür
sorgt, dass keine unerwünschten
Bewegungen des Einsatzes 10 auftreten, verbindet jeweils
einen Stützring 7 und
den dazugehörigen
Einsatz 10 miteinander.
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Bei
der Ausführung
gemäß 1 weist
der Tragkörper 2 an
den Umfangswänden
der Werkstückaufnahmen 4 bzw.
Ausnehmungen 5 eine Gewindeverbindung 13 zu den
Stützringen 7 auf,
wodurch diese einfach auswechselbar sind. Hierzu weisen die Stützringe 7 jeweils
ein Außengewinde
auf, das mit Innengewinden in den Um fangswänden der Ausnehmungen 5 zusammenarbeitet.
Für die
zentrale Versorgung mit einer nicht näher dargestellten Druckmittel-
und Vakuumquelle 14 sind die Werkstückaufnahmen 4 über die
Zweigleitungen 8a im Tragkörper 2 verbunden.
Die Abdichtung erfolgt vorzugsweise jeweils über einen Dichtring 15,
der zwischen dem Stützring 7 und
dem Bodenbereich der dazugehörigen
Ausnehmung 5 angeordnet ist.
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Die
hier dargestellten Druckmittel und Vakuumquelle 14 kann
als eine Einheit ausgebildet sein, die von Druckluft auf Vakuum
bzw. Unterdruck umschaltbar ist. Ebenso können hierfür auch zwei getrennte Einrichtungen
vorgesehen sein. Als Druckmittel bzw. für den Unterdruck kann in einfacher
Weise Luft verwendet werden. Statt einer Druckmittel- und Vakuumquelle
kann in einer einfachen Ausführungsform
auch nur eine Druckmittelquelle vorgesehen sein.
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Durch
die Ausgestaltung und Positionierung der Einsätze 10 zu dem jeweils
dazugehörigen
Stützring 7 wird
sowohl eine Abdichtung nach Außen
als auch eine Positionierung und Festlegung geschaffen, durch die
der wechselnde Einsatz von Druckluft und Unterdruck möglich ist.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Membran 6 jeweils
zwischen dem Einsatz 10 und dem dazugehörigen Stützring 7 eingeklemmt ist
und durch den Sicherungsring 12, der an einem ringförmigen Absatz 16 des
Stützringes 7 auf
der von der Membran 6 abgewandten Seite anliegt. Auf der dem
Membran 6 zugewandten Seite liegt der Einsatz 10 an
dem Absatz 16 auf. Dies bedeutet, die Lage des Einsatzes 10 liegt
fest bzw. dieser ist sicher positioniert und stellt gleichzeitig
die Abdichtung der Zweigleitungen 8a nach außen dar.
Die Zuführung von
Druckluft zu den Membranen 6 oder die Absaugung von Luft
von den Membranen erfolgt durch eine Mittenbohrung 8b in
dem Einsatz 10, welche mit der jeweils dazugehörigen Zweigleitung 8a in
Verbindung steht. Der Einsatz 10 ist auf der dem Werkzeug 9 zugewandten
Seite des Absatzes 16 mit einem ringförmigen Rücksprung 17 versehen.
In dem Rücksprung 17 liegt
das freie Ende der Membran 6, wobei durch den Sicherungsring 12 auf
der anderen Seite des Absatzes 16 und die Elastizität der Membran 6 eine
Vorspannung bzw. Klemmwirkung in dem Rücksprung 17 erzielt
wird, was für
die Lagefixierung des Einsatzes 10 und die Abdichtung nach
außen
sorgt. Gleichzeitig ist damit eine schnelle Austauschbarkeit bei Formänderungen
des Werkstückes 3 oder
bei Beschädigungen
gewährleistet.
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In 2 ist
ein konkaver Tragkörper 2 dargestellt,
der sich im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
nach 1 nur durch die konkave Grundform unterscheidet.
Aus diesem Grunde sind für
die gleichen Teile auch die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden.
Die seitlich von dem zentralen Anschluss 8 abzweigenden
Zweigleitungen 8a sind dabei durch Verschlusskappen 18 nach
außen
abgedichtet.
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Bei
einer nicht dargestellten Ausführungsform,
ist es alternativ auch möglich
den Tragkörper 2 für die Bearbeitung
von Planflächen
auszuführen. Dabei
muss jedoch der Tragkörper 2 an
die Form des Werkzeugs 9 angepasst werden. Die Ausführung der Werkstückaufnahme 4 kann
dabei aber erhalten bleiben.