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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung der optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern, wie sie in sogenannten ”RK-Werkstätten”, d. h. Produktionsstätten zur Fertigung von individuellen Brillengläsern nach Rezept in großem Umfang zum Einsatz kommen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine flexible Fertigungszelle zur Bearbeitung von Brillengläsern, welche eine solche Feinbearbeitungsvorrichtung umfasst.
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STAND DER TECHNIK
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Die spanende Bearbeitung der optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern kann grob in zwei Bearbeitungsphasen unterteilt werden, nämlich zunächst die Vorbearbeitung der optisch wirksamen Fläche zur Erzeugung der rezeptgemäßen Makrogeometrie und sodann die Feinbearbeitung der optisch wirksamen Fläche, um Vorbearbeitungsspuren zu beseitigen und die gewünschte Mikrogeometrie zu erhalten. Während die Vorbearbeitung der optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern u. a. in Abhängigkeit vom Material der Brillengläser durch Schleifen (bei Mineralglas), Fräsen und/oder Drehen (bei Kunststoffen, wie Polycarbonat, CR 39, HI-Index, etc.) erfolgt, werden die optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern bei der Feinbearbeitung üblicherweise einem Feinschleif-, Läpp- und/oder Poliervorgang unterzogen, wozu man sich einer entsprechenden Bearbeitungsvorrichtung bedient.
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Vor allem handbeschickte Poliermaschinen in RX-Werkstätten werden hierbei meist als ”Zwillingsmaschinen” ausgeführt, so dass vorteilhaft die zwei Brillengläser eines ”RX-Jobs” – ein Brillenglasrezept besteht stets aus einem Brillenglaspaar – gleichzeitig feinbearbeitet werden können. Eine solche ”Zwillings”-Poliermaschine ist beispielsweise aus der den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildenden Druckschrift
US-A-2007/0155287 bekannt.
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Bei dieser vorbekannten Poliermaschine ragen zwei parallel angeordnete, jeweils um eine Rotationsachse drehangetriebene, ansonsten aber ortsfeste Werkstückspindeln von unten in einen Arbeitsraum hinein, wo ihnen zwei Polierwerkzeuge gegenüberstehen, so dass ein Polierwerkzeug der einen Werkstückspindel und das andere Polierwerkzeug der anderen Werkstückspindel zugeordnet ist. Jedes Polierwerkzeug ist über ein Kalottenlager frei drehbar an einer von oben in den Arbeitsraum hineinragenden Kolbenstange einer jeweils zugeordneten, oberhalb des Arbeitsraums angeordneten Kolben-Zylinder-Anordnung angebracht, mittels der das jeweilige Polierwerkzeug individuell bezüglich der zugeordneten Werkstückspindel abgesenkt oder angehoben werden kann. Die beiden Kolben-Zylinder-Anordnungen sind ferner mittels eines Linearantriebs gemeinsam in einer Richtung senkrecht zu den Rotationsachsen der Werkstückspindeln bezüglich einer Frontseite der Poliermaschine vor und zurück verfahrbar und außerdem mittels eines Schwenkantriebs gemeinsam um eine Schwenkachse verkippbar, die ebenfalls senkrecht zu den Rotationsachsen der Werkstückspindeln, jedoch parallel zur Frontseite der Poliermaschine verläuft. Vermittels des Schwenkantriebs kann die Winkellage zwischen den Rotationsachsen der Werkzeuge und Werkstücke voreingestellt werden bevor die Werkzeuge vermittels der Kolben-Zylinder-Anordnungen auf die Werkstücke abgesenkt werden. Beim eigentlichen Poliervorgang werden die Werkstücke drehend angetrieben, wobei die sich mit den Werkstücken in Bearbeitungseingriff befindenden Werkzeuge durch Reibung drehend mitgenommen werden, während der Linearantrieb dafür sorgt, dass die Werkzeuge bezüglich der Frontseite der Poliermaschine abwechselnd vor und zurück bewegt werden (Oszillationsbewegung), wobei die Werkzeuge mit einem relativ kleinen Weg laufend über die Werkstücke vor und zurück streifen (sogenannte ”Tangential-Kinematik”). Außerdem dient der Linearantrieb dazu, Werkzeuge und Werkstücke soweit auseinanderzufahren, dass ein Wechsel möglich ist.
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Wenngleich die vorbekannte Poliermaschine schon eine sehr schmal bauende Konstruktion aufweist, benötigt sie in Tiefenrichtung aufgrund der langen horizontalen Verfahrwege der Kolben-Zylinder-Anordnungen senkrecht zu den Rotationsachsen der Werkstückspindeln eine relativ große Stellfläche, was etwa einem Einsatz in einer flexiblen Fertigungszelle zur Brillenglasbearbeitung für kleinere RX-Werkstätten entgegensteht. Außerdem ist die Zugänglichkeit dieser Poliermaschine insbesondere beim Wechsel der Werkstücke und Werkzeuge und zum Reinigen des Arbeitsraums nicht optimal.
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AUFGABENSTELLUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung der optisch wirksamen Flächen an insbesondere Brillengläsern zu schaffen, die eine vergleichsweise geringe Stellfläche benötigt, so dass sie problemlos als Modul in einer flexiblen Fertigungszelle für die Brillenglasbearbeitung integriert werden kann, und die zudem gegenüber dem eingangs geschilderten Stand der Technik im Hinblick auf Werkstück- und Werkzeugwechsel sowie Wartungs- und Reinigungsarbeiten ergonomischer gestaltet ist. Die Erfindungsaufgabe umfasst ferner die Bereitstellung einer möglichst kostengünstig ausgebildeten flexiblen Fertigungszelle für die Vor- und Feinbearbeitung von Brillengläsern.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 15 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte oder zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 14.
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Erfindungsgemäß ist bei einer Vorrichtung zur Feinbearbeitung der optisch wirksamen Flächen an insbesondere Brillengläsern als Werkstücken, umfassend wenigstens eine in einen Arbeitsraum hineinragende Werkstückspindel, über die ein zu bearbeitendes Werkstück um eine Werkstück-Drehachse drehend antreibbar ist, wenigstens eine Zustelleinrichtung für ein Werkzeug, mittels der das Werkzeug auf das Werkstück zu bzw. von diesem weg bewegbar ist, eine Oszillationsantriebseinheit, mittels der die Zustelleinrichtung in einer Oszillationsrichtung hin und her bewegbar ist, die bei der Bearbeitung im Wesentlichen quer zu der Werkstück-Drehachse verläuft, und eine Schwenkantriebseinheit, mittels der die Zustelleinrichtung um eine Schwenk-Stellachse schwenkbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der Werkstück-Drehachse und im Wesentlichen normal zu der Oszillationsrichtung verläuft; ein Schwenkmechanismus vorgesehen, mittels dessen die Zustelleinrichtung, die Oszillationsantriebseinheit und die Schwenkantriebseinheit relativ zu der Werkstückspindel von einer Schließrelativstellung unter Öffnung des Arbeitsraums in eine Öffnungsrelativstellung wegschwenkbar sind und umgekehrt.
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Mit anderen Worten gesagt ist mittels des erfindungsgemäßen Schwenkmechanismus ein die Zustelleinrichtung, die Oszillationsantriebseinheit und die Schwenkantriebseinheit umfassender, werkzeugseitiger Hauptteil der Vorrichtung bezüglich eines die Werkstückspindel umfassenden, werkstückseitigen Hauptteils der Vorrichtung oder, in einer Alternative, der werkstückseitige Hauptteil der Vorrichtung bezüglich des werkzeugseitigen Hauptteils der Vorrichtung oder, in einer weiteren Alternative, beide Hauptteile der Vorrichtung von- bzw. zueinander wegschwenkbar und umgekehrt.
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Infolgedessen können insbesondere die Verfahrwege der Oszillationsantriebseinheit gegenüber dem oben geschilderten Stand der Technik erheblich verkürzt werden, ohne den Werkstück- bzw. Werkzeugwechsel zu behindern, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung deutlich kompakter baut und eine geringere Stellfläche benötigt. Werkstück- und Werkzeugwechsel sind – ebenso wie Wartungs- und Reinigungsarbeiten an der Vorrichtung – gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik auch erleichtert, weil infolge des erfindungsgemäßen Schwenks unter Öffnung des Arbeitsraums ein deutlich größerer Öffnungsquerschnitt freigegeben wird, durch den eine Bedienperson und/oder ggf. automatisierte Greifer, Reinigungswerkzeuge od. dgl. problemlos in die Vorrichtung hineinfassen bzw. hineingelangen können. Außerdem kann der erfindungsgemäße Schwenk vorteilhaft so ausgestaltet werden, dass es hierbei zu einem gewissen ”Hinwenden” des jeweils verschwenkten Hauptteils der Vorrichtung zum freigegebenen Öffnungsquerschnitt kommt, so dass die Werkzeuge bzw. Werkstücke im Arbeitsraum nicht nur seitlich sondern auch von der Stirnseite her und damit sicherer gegriffen werden können. Im Ergebnis hat die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur einen im Verhältnis geringen Platzbedarf sondern besitzt darüber hinaus auch eine gute Zugänglichkeit zum Arbeitsraum, mithin eine sehr ergonomiegerechte Gestaltung, was sie insgesamt insbesondere für den Einsatz in einer flexiblen Fertigungszelle prädestiniert.
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Erwähnt werden soll an dieser Stelle noch, dass die kinematische Ausgestaltung der Vorrichtung prinzipiell wie im gattungsbildenden Stand der Technik getroffen werden kann, insbesondere mit einer Oszillationsantriebseinheit, welche bei der Bearbeitung die Zustelleinrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Werkstück-Drehachse in einer axialen Richtung hin und her zu bewegen vermag, und zwar bezüglich der Bedienerposition bzw. der Frontseite der Vorrichtung vor und zurück. Gleichermaßen kann die Oszillationsbewegung aber auch längs der oder im Wesentlichen parallel zur Frontseite der Vorrichtung erfolgen und/oder mit einer Schwenkbewegung anstelle einer Axialbewegung realisiert werden. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Schwenkmechanismus ist hiervon unabhängig.
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Grundsätzlich ist es denkbar, eine separate Schwenkbarkeit von Zustelleinrichtung, Oszillationsantriebseinheit und/oder Schwenkantriebseinheit relativ zu der Werkstückspindel – ggf. auch um verschiedene Schwenkachsen – vorzusehen, um den Arbeitsraum zu öffnen. Im Hinblick auf eine einfache Handhabung und einen geringen mechanischen Aufwand ist es indes bevorzugt, wenn der Schwenkmechanismus eine gemeinsame Schwenkachse für die Zustelleinrichtung, die Oszillationsantriebseinheit und die Schwenkantriebseinheit aufweist, um welche die Zustelleinrichtung, die Oszillationsantriebseinheit und die Schwenkantriebseinheit gemeinsam bezüglich der Werkstückspindel wegschwenkbar sind und umgekehrt.
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Es ist ferner bevorzugt, wenn die Schwenkachse von einer Bedienerposition aus gesehen hinter dem Arbeitsraum liegt. Gegenüber einer ebenfalls möglichen Anordnung, bei der die Schwenkachse von der Bedienerposition aus gesehen rechts oder links des Arbeitsraums liegt, hat dies den Vorteil, dass für die Bedienperson ein symmetrisches beidhändiges ungehindertes Arbeiten möglich ist, so dass die Vorrichtung auch gleichermaßen gut von Rechts- und Linkshändern zu bedienen ist.
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Hinsichtlich einer schmal bauenden und mechanisch einfachen Ausgestaltung der Vorrichtung ist es ferner bevorzugt, wenn die Schwenkachse des Schwenkmechanismus im Wesentlichen parallel zur Schwenk-Stellachse der Schwenkantriebseinheit verläuft.
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Vorteilhaft kann der Schwenkmechanismus einen Schwenkrahmen mit einem Griffabschnitt aufweisen, über den die Zustelleinrichtung, die Oszillationsantriebseinheit und die Schwenkantriebseinheit manuell bezüglich der Werkstückspindel wegschwenkbar sind und umgekehrt. Dies stellt eine einfache und kostengünstige Alternative zu einer ebenfalls möglichen vollautomatisierten oder motorisch unterstützten Schwenkbewegung dar, welche auch geeignete Sicherheitsvorkehrungen (Schutzsysteme, Schutzeinrichtungen) erfordern würde. In bevorzugter Ausgestaltung kann der Schwenkrahmen weiterhin eine Haube zum Öffnen bzw. Verschließen der Vorrichtung tragen. Gegenüber einer auch denkbaren, vom Schwenkmechanismus unabhängigen Haube vereinfacht dies erneut die Bedienung der Vorrichtung.
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Weiterhin kann der Schwenkmechanismus wenigstens ein Federelement aufweisen, welches das Wegschwenken der Zustelleinrichtung, der Oszillationsantriebseinheit und der Schwenkantriebseinheit bezüglich der Werkstückspindel erleichtert. Das wenigstens eine Federelement (z. B. ein oder mehrere Gasdruckfedern) kann hierbei beispielsweise so ausgelegt werden, dass es das Gewicht der wegzuschwenkenden Teile im Wesentlichen gegenhält, was nicht nur für einen hohen Bedienkomfort sorgt, sondern auch im Hinblick auf die Arbeitssicherheit vorteilhaft ist.
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Außerdem kann ein Positionier- und Schließmechanismus vorgesehen sein, der während der Bearbeitung die Zustelleinrichtung, die Oszillationsantriebseinheit und die Schwenkantriebseinheit in ihrer Schließstellung hält und eine im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung der – gegenwärtig bevorzugt – linear verlaufenden Oszillationsrichtung bezüglich der Werkstück-Drehachse gewährleistet. Der Positionier- und Schließmechanismus kann somit vorteilhaft den bei der Bearbeitung – etwa infolge der Aufbringung eines Polierdrucks durch die Zustelleinrichtung – auftretenden Prozesskräften entgegenwirken und zugleich die gewünschte Relativlage der bewegten Teile zueinander gewährleisten, was insbesondere bei dem eingangs erwähnten Polierprozess mit Tangential-Kinematik im Hinblick auf den Erhalt reproduzierbarer Polierergebnisse wichtig ist. Hierbei kann der Positionier- und Schließmechanismus vorteilhaft einen Druckmittelzylinder, z. B. einen Pneumatikzylinder zum Halten der Zustelleinrichtung, der Oszillationsantriebseinheit und der Schwenkantriebseinheit in ihrer Schließstellung umfassen, wenngleich auch eine formschlüssige Verriegelung des Schwenkmechanismus zum Einsatz kommen könnte. Ferner ist es bevorzugt, wenn der Positionier- und Schließmechanismus wenigstens einen einstellbaren, ggf. einen Stoßdämpfer aufweisenden Anschlag umfasst, mittels dessen die Ausrichtung der Oszillationsrichtung bezüglich der Werkstück-Drehachse justierbar ist. Gegenüber einem prinzipiell auch möglichen Festanschlag besitzt ein einstellbarer Anschlag insbesondere den Vorteil, dass Fertigungstoleranzen leichter in Kauf genommen, weil einfach ausgeglichen werden können. Durch den optional vorhandenen Stoßdämpfer können Schäden an der Vorrichtung bei einem übermäßig festen Schließen des Arbeitsraums vermieden werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt die Vorrichtung des Weiteren einen den Arbeitsraum begrenzenden und die Werkstückspindel tragenden Grundkörper, an dem zwei Halterungen befestigt sind, welche die Schwenkachse des Schwenkmechanismus tragen, wobei die Oszillationsantriebseinheit einen Führungsblock aufweist, der zwischen den Halterungen auf der Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Vorteilhaft wird somit ein Bauteil der Oszillationsantriebseinheit auch für den Schwenkmechanismus genutzt.
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Darüber hinaus kann die Oszillationsantriebseinheit zwei längsverschieblich in dem Führungsblock gelagerte Führungsstangen, einen Führungskopf und eine Führungsplatte aufweisen, wobei die Führungsstangen auf der einen Seite des Führungsblocks über den Führungskopf miteinander verbunden sind, während sie auf der anderen Seite des Führungsblocks über die Führungsplatte miteinander verbunden sind, und wobei der Führungskopf mittels eines Gewindetriebs gegenüber dem Führungsblock verlagerbar ist. Insoweit kann die Oszillationsantriebseinheit vorteilhaft durch eine handelsübliche lineare Stangenführung ausgebildet werden, deren Schlitten als Führungsblock verschwenkbar an der Schwenkachse des Schwenkmechanismus ”festgesetzt” ist, mit hoher Funktionsintegration im Führungsblock. Hierbei ist es im Hinblick auf eine weitere Funktionsintegration in der Oszillationsantriebseinheit und eine geringe Bauteilanzahl ferner bevorzugt, wenn die Schwenkantriebseinheit ein die Zustelleinrichtung tragendes Schwenkjoch hat, das schwenkbar am Führungskopf der Oszillationsantriebseinheit gelagert ist, wobei zwischen der Führungsplatte der Oszillationsantriebseinheit und dem Schwenkjoch ein Hubmodul angeordnet ist, mittels dessen das Schwenkjoch um die Schwenk-Stellachse schwenkbar ist.
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Im weiteren Verfolg des Erfindungsgedankens können zum Aufbau einer ”Zwillings”-Maschine zwei in den Arbeitsraum hineinragende Werkstückspindeln vorgesehen sein, die über einen Riementrieb um die Werkstück-Drehachsen drehend antreibbar sind, der eine von einem Drehantrieb drehbare Riemenscheibe, einen Riemen und eine Spann- und Umlenkrolle für den Riemen hat, die zwischen den Werkstückspindeln sitzt und am Drehantrieb exzentrisch zur Riemenscheibe gelagert ist, so dass der Riemen durch Verschwenken des Drehantriebs spannbar ist. Auch diese Maßnahmen sind dem Erhalt einer sehr kompakten Bauform förderlich, wobei zudem zum Spannen des Riemens keine zusätzlichen Bauteile notwendig sind, Letzteres vielmehr durch bloßes Verdrehen bzw. Verschwenken des Drehantriebs möglich ist.
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Soll die vorbeschriebene Vorrichtung als Einzelmaschine, d. h. nicht in einem Maschinenverbund zum Einsatz kommen, so muss sie natürlich eine Einrichtung zur Mensch-Maschine-Kommunikation und eine geeignete Steuerung, z. B. eine PC-basierte CNC-Steuerung haben, welche ihre Antriebsmodule/Achsantriebe ansteuert. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine flexible Fertigungszelle für die Vor- und Feinbearbeitung von Brillengläsern indes (1.) eine Vorrichtung zur Vorbearbeitung der optisch wirksamen Flächen der Brillengläser durch Fräsen, Drehen und/oder Schleifen, die gesteuerte oder geregelte Antriebsachsen für Werkstück und/oder Werkzeug aufweist, mit jeweils zugeordnetem Antriebsmodul, und (2.) eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung der optisch wirksamen Flächen der Brillengläser durch Polieren, wie z. B. die oben beschriebene Vorrichtung, welche gesteuerte oder geregelte Antriebsachsen für Werkstück und/oder Werkzeug aufweist, mit jeweils zugeordnetem Antriebsmodul, und die als Modul an die Vorrichtung für die Vorbearbeitung – wenigstens elektrisch, ggf. auch mechanisch – angedockt ist, mit der weiteren Besonderheit, dass nur die Vorrichtung für die Vorbearbeitung eine Einrichtung zur Mensch-Maschine-Kommunikation und eine CNC-Steuerung hat, welche die Antriebsmodule beider Vorrichtungen ansteuert. Die elektrische Verbindung zwischen der CNC-Steuerung und den Antriebsmodulen kann hierbei mittels Einzelverdrahtung oder über ein Bussystem erfolgen. Somit kann die Vorrichtung zur Feinbearbeitung ohne Einrichtung zur Mensch-Maschine-Kommunikation und eigene CNC-Steuerung sehr kostengünstig ausgebildet werden und insbesondere in kleineren RX-Werkstätten – ggf. auch nachträglich – ohne großen Aufwand als Modul zu der Vorrichtung zur Vorbearbeitung ergänzt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, teilweise vereinfachten bzw. schematischen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer flexiblen Fertigungszelle zur Bearbeitung von Brillengläsern von schräg oben/vorne rechts, umfassend – links – eine Vorrichtung zur Vorbearbeitung der Brillengläser (auch Generator genannt) und – rechts – eine daran angedockte, erfindungsgemäße Vorrichtung zur anschließenden Feinbearbeitung der Brillengläser (Poliermaschine), wobei zur Freigabe der Sicht in den Arbeitsraum der jeweiligen Maschine eine Schwenktür des Generators und eine Haube der Poliermaschine hochgeschwenkt sind;
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2 eine im Maßstab gegenüber der 1 vergrößerte, perspektivische Ansicht der Poliermaschine gemäß 1 von schräg oben/vorne rechts, die wesentliche Bauteile bzw. Baugruppen der Maschine zeigt, wobei zur Vereinfachung der Darstellung insbesondere die Haube und weitere Teile der Verkleidung, die Versorgungseinrichtungen (einschließlich Leitungen, Schläuche und Rohre) für Strom, Druckluft und Poliermittel, der Poliermittelrücklauf sowie die Mess-, Wartungs- und Sicherheitseinrichtungen weggelassen wurden;
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3 eine im Maßstab und Blickwinkel sowie bezüglich der Zeichnungsvereinfachungen der 2 im Wesentlichen entsprechende perspektivische Ansicht der Poliermaschine gemäß 1, bei der sich ein oberer Teil der Maschine in einer von einem unteren Teil der Maschine weggeschwenkten Position befindet;
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4 eine am Maschinengehäuse abgebrochene, perspektivische Ansicht der Poliermaschine gemäß 1 von schräg oben/vorne links in einem gegenüber den 2 und 3 vergrößerten Maßstab, wobei ein in den 2 und 3 linker Werkzeugzylinder und eine zugeordnete, flexible Arbeitsraumabdeckung weggelassen wurden, insbesondere um den Blick auf die dahinter liegende Schwenkachse für den oberen Teil der Maschine freizugeben;
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5 eine im Maßstab und Blickwinkel sowie bezüglich der Zeichnungsvereinfachungen der 4 im Wesentlichen entsprechende perspektivische Ansicht der Poliermaschine gemäß 1, bei der sich der obere Teil der Maschine in einer von dem unteren Teil der Maschine weggeschwenkten Position befindet;
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6 eine perspektivische Ansicht der Poliermaschine gemäß 1 im Maßstab der 4 und 5 von schräg oben/hinten rechts, wobei gegenüber der Darstellung in den 2 und 3 das Maschinengehäuse weggelassen wurde;
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7 eine im Maßstab und Blickwinkel sowie bezüglich der Zeichnungsvereinfachungen der 6 im Wesentlichen entsprechende perspektivische Ansicht der Poliermaschine gemäß 1, bei der sich der obere Teil der Maschine in einer von dem unteren Teil der Maschine weggeschwenkten Position befindet;
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8 eine perspektivische Ansicht der Poliermaschine gemäß 1 im Maßstab der 6 und 7 von schräg oben/hinten links, wobei gegenüber der Darstellung in den 6 und 7 sämtliche Antriebsmechanismen und zugeordnete Teile für Werkstücke und Werkzeuge weggelassen wurden (bis auf einen Führungsblock der Oszillationsantriebseinheit), so dass der Schwenkmechanismus für den oberen Teil der Maschine besser zu erkennen ist;
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9 eine im Maßstab und Blickwinkel sowie bezüglich der Zeichnungsvereinfachungen der 8 im Wesentlichen entsprechende perspektivische Ansicht der Poliermaschine gemäß 1, bei der sich der obere Teil der Maschine in einer von dem unteren Teil der Maschine weggeschwenkten Position befindet;
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10 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Poliermaschine gemäß 1 im Maßstab der 6 und 7 und mit deren Zeichnungsvereinfachungen;
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11 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Poliermaschine gemäß 1 ähnlich der 10, bei der sich der obere Teil der Maschine in einer von dem unteren Teil der Maschine weggeschwenkten Position befindet;
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12 eine Schnittansicht der Poliermaschine gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie XII-XII in 10, allerdings um 5° in der Zeichnungsebene gekippt, um frontal auf den Antriebsmechanismus (Riementrieb) für die Werkstücke zu blicken;
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13 eine Seitenansicht der Poliermaschine gemäß 1 von links in 10, wobei – ähnlich den 8 und 9 – gegenüber der Darstellung in den 6 und 7 von den Antriebsmechanismen und zugeordneten Teilen für Werkstücke und Werkzeuge im oberen Teil der Maschine lediglich ein Schwenkjoch der Schwenkantriebseinheit sowie der Führungsblock der Oszillationsantriebseinheit mit Führungskopf, -stange und -platte gezeigt sind;
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14 eine Schnittansicht der Poliermaschine gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie XIV-XIV in 13, d. h. mit einer Schnittebene durch die Schwenkachse für den oberen Teil der Maschine; und
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15 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur CNC-Architektur der flexiblen Fertigungszelle gemäß 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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In 1 ist eine flexible Fertigungszelle für die Vor- und Feinbearbeitung von Brillengläsern L in RX-Werkstätten allgemein mit 10 beziffert. Die flexible Fertigungszelle 10 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur Vorbearbeitung der optisch wirksamen Flächen cc, cx (vgl. die 10 und 11) der Brillengläser L, auch Generator 12 genannt, sowie eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung der optisch wirksamen Flächen cc, cx der Brillengläser L in Form einer Poliermaschine 14, die als Modul an den Generator 12 mechanisch und elektrisch angedockt ist, wie später noch näher beschrieben wird. Nachfolgend sollen vor allem Aufbau und Funktion der Poliermaschine 14 erläutert werden, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in ”Zwillings”-Bauweise ausgeführt ist, so dass zwei Brillengläser L gleichzeitig poliert werden können.
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Zum Generator
12 sei an dieser Stelle lediglich noch erwähnt, dass dieser als reine Fast-Tool-Drehmaschine oder kombinierte Fräs-Drehmaschine ausgebildet sein kann, wie sie prinzipiell z. B. aus den Druckschriften
EP-A-1 719 573 und
EP-A-1 719 585 bekannt sind. Bei diesen Maschinen wird – ggf. nach einer fräsenden Vorbearbeitung der Brillengläser L, wie etwa in der Druckschrift
EP-A-0 758 571 beschrieben – ein Drehmeißel
16 mittels eines Fast-Tool-Servos entweder linear reziprozierend (Oszillationsachse F
D) oder rotativ hochdynamisch bewegt, um am Drehmeißel
16 für die Bearbeitung nicht-rotationssymmetrischer Brillenglasflächen eine Zustellbewegung zu generieren, während das Brillenglas L unter Erzeugung einer Schnittkraft drehend angetrieben wird (Werkstück-Drehachse B
D) und zugleich eine Relativbewegung zwischen Drehmeißel
16 und Brillenglas L quer zur Oszillationsachse F
D erfolgt (Linearachse X
D), um einen Vorschub vom Brillenglasrand zur Brillenglasmitte oder umgekehrt zu bewirken.
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Gemäß insbesondere den 2 bis 7, 10 und 11 besitzt die Poliermaschine 14 allgemein (i) zwei hier von unten in einen Arbeitsraum 18 hineinragende Werkstückspindeln 20, über die die zu bearbeitenden Brillengläser L um Werkstück-Drehachsen C1, C2 drehend angetrieben werden können, (ii) zwei Zustelleinrichtungen 22 für jeweils ein Werkzeug W, mittels der das jeweilige Werkzeug W hier von oben auf das zugeordnete Brillenglas L zu bzw. von diesem weg bewegt werden kann (Linearbewegungen Z1, Z2), (iii) eine Oszillationsantriebseinheit 24, mittels der die Zustelleinrichtungen 22 in einer Oszillationsrichtung (lineare Oszillationsachse X) hin und her, d. h. im vorliegenden Fall bezüglich einer Vorderseite der Poliermaschine 14 vor und zurück bewegt werden können, wobei die Oszillationsachse X bei der Bearbeitung im Wesentlichen quer zu den Werkstück-Drehachsen C1, C2 verläuft, und (iv) eine Schwenkantriebseinheit 26, mittels der die Zustelleinrichtungen 22 um eine Schwenk-Stellachse B geschwenkt werden können, die im Wesentlichen senkrecht zu den Werkstück-Drehachsen C1, C2 und im Wesentlichen normal zu der Oszillationsachse X verläuft.
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Wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben werden wird besitzt die Poliermaschine 14 zudem einen Schwenkmechanismus 28, mittels dessen die Zustelleinrichtungen 22, die Oszillationsantriebseinheit 24 und die Schwenkantriebseinheit 26 relativ zu den Werkstückspindeln 20 von einer Schließrelativstellung (2, 4, 6, 8, 10 und 12 bis 14) unter Öffnung des Arbeitsraums 18 in eine Öffnungsrelativstellung (1, 3, 5, 7, 9 und 11) weggeschwenkt werden können und umgekehrt, nämlich entsprechend dem Pfeil S (Schwenkbewegung) in den 4 bis 9, 13 und 14. Hierbei erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel die Schwenkbewegung S für die Zustelleinrichtungen 22, die Oszillationsantriebseinheit 24 und die Schwenkantriebseinheit 26 gemeinsam, und zwar um eine gemeinsame Schwenkachse 30 (siehe insbesondere 14) des Schwenkmechanismus 28, die von einer Bedienerposition aus gesehen hinter dem Arbeitsraum 18 liegt und im Wesentlichen parallel zur Schwenk-Stellachse B verläuft.
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Gemäß den 1 bis 5 weist die Poliermaschine 14 ein als Schweißkonstruktion aus Blechen zusammengesetztes Maschinengestell 32 auf, welches zugleich einen Teil eines Maschinengehäuses bildet, in dem neben den hier sichtbaren Antriebseinheiten und Mechanismen auch die Versorgungseinrichtungen, Steuerungskomponenten, etc. (nicht gezeigt) aufgenommen sind. In 1 nach oben und vorne wird das Maschinengehäuse komplettiert durch Verkleidungsteile 34 sowie eine Haube 36, die wenigstens teilweise aus Plexiglas (PMMA) besteht und durchsichtig ist und ebenfalls vermittels des Schwenkmechanismus 28 gegenüber dem Maschinengestell 32 verschwenkt werden kann. In das Maschinengehäuse eingesetzt ist ein ebenfalls als Schweißkonstruktion aus Blechen zusammengefügter Grundkörper 38, der den Arbeitsraum 18 insbesondere nach unten in den Figuren begrenzt und dort die Werkstückspindeln 20 trägt. Der Grundkörper 38 weist seitlich abgewinkelte Flanschabschnitte 40 auf, die auf zugeordneten Lagerflächen 42 des Maschinengestells 32 aufgesetzt und mit diesen verschraubt sind (nicht dargestellt), um den Grundkörper 38 in der Poliermaschine 14 zu befestigen. Wie die 1 zeigt ist das Maschinengehäuse der Poliermaschine 14 hinsichtlich seiner Form an das Maschinengehäuse des Generators 12 angepasst, so dass die flexible Fertigungszelle 10 insgesamt ein äußeres Erscheinungsbild ”wie aus einem Guss” besitzt. Mechanisch ist hierbei das Maschinengestell 32 der Poliermaschine 14 mit dem Maschinengestell des Generators 12 verschraubt (nicht dargestellt).
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Weitere Details des Schwenkmechanismus 28 sind insbesondere den 8, 9, 13 und 14 zu entnehmen. Demgemäß sind an einer Rückwand 44 des Grundkörpers 38 auf gleicher vertikaler Höhe aber mit horizontalem Abstand voneinander zwei Halterungen 46 von hinten befestigt. Jede Halterung 46 besitzt eine Halterungsbasis 48, mit der die jeweilige Halterung 46 am Grundkörper 38 festgeschraubt ist (nicht dargestellt), und zwei sich von der Halterungsbasis 48 noch oben wegerstreckende Halterungsarme in von Halterung zu Halterung spiegelsymmetrischer Anordnung, nämlich einen kürzeren – bezogen auf den Zwischenraum zwischen den Halterungen 46 – ”inneren” Halterungsarm 50 und einen längeren ”äußeren” Halterungsarm 52.
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Diese Halterungen 46 tragen zunächst die Schwenkachse 30, wie den 13 und 14 zu entnehmen ist. Genauer gesagt sind gemäß 14 zwei Schrauben 54 vorgesehen, von denen jede eine im jeweiligen inneren Halterungsarm 50 nahe der Halterungsbasis 48 ausgebildete Durchgangsbohrung 56 durchgreift und in eine zugeordnete, stirnseitig eingebrachte Gewindebohrung 58 der Schwenkachse 30 eingeschraubt ist, um die Schwenkachse 30 zwischen den Halterungen 46 festzusetzen. Auf der Schwenkachse 30 ist zwischen den Halterungen 46 ein Führungsblock 60 der Oszillationsantriebseinheit 24 über zwei Lagerelemente 62 schwenkbar gelagert, die in einer von der Schwenkachse 30 durchgriffenen, gestuften Durchgangsbohrung 64 im Führungsblock 60 montiert sind.
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Des Weiteren weist der Schwenkmechanismus 28 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Federelemente, hier Gasdruckfedern 66 auf, welche das Wegschwenken des die Zustelleinrichtungen 22, die Oszillationsantriebseinheit 24 und die Schwenkantriebseinheit 26 umfassenden oberen, werkzeugseitigen Hauptteils der Poliermaschine 14 bezüglich der Werkstückspindeln 20 erleichtern. Hierfür sind die Gasdruckfedern 66 jeweils mit einem Ende am freien Ende des äußeren Halterungsarms 52 der jeweils zugeordneten Halterung 46 angelenkt, wie am besten in den 8 bis 10 und 14 zu erkennen ist. Das andere Ende der jeweiligen Gasdruckfeder 66 ist an einem jeweils zugeordneten unteren Fortsatz 68 des Führungsblocks 60 der Oszillationsantriebseinheit 24 angelenkt. Die Federkraft der Gasdruckfedern 66 und deren den Hebelarm um die Schwenkachse 30 bestimmenden Anlenkpunkte sind dabei so gewählt, dass das durch das Gewicht der verschwenkten Bauteile bzw. -gruppen um die Schwenkachse 30 erzeugte Drehmoment im Wesentlichen gegengehalten wird.
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Darüber hinaus ist dem Schwenkmechanismus 28 ein Positionier- und Schließmechanismus 70 zugeordnet, der während der Bearbeitung den oberen, werkzeugseitigen Hauptteil mit den Zustelleinrichtungen 22, der Oszillationsantriebseinheit 24 und der Schwenkantriebseinheit 26 in der Schließstellung hält und eine im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung der Oszillationsachse K bezüglich der Werkstück-Drehachsen C1, C2 gewährleistet. Der Positionier- und Schließmechanismus 70 umfasst zunächst einen Druckmittelzylinder, genauer einen Pneumatikzylinder 72 zum Halten der um die Schwenkachse 30 verschwenkbaren Bauteile in ihrer Schließstellung, der ein Zylindergehäuse 74 und eine mit einem Kolben des Pneumatikzylinders 72 verbundene Kolbenstange 76 aufweist, die sich aus dem Zylindergehäuse 74 hinaus erstreckt. Dabei ist das Zylindergehäuse 74 des Pneumatikzylinders 72 an einer Konsole 78 angelenkt, die ihrerseits auf der Halterungsbasis 48 der in den 6 bis 9 linken Halterung 46 befestigt ist, und zwar über hier nicht dargestellte Schrauben. Die Kolbenstange 76 des Pneumatikzylinders 72 hingegen ist an dem in den 8 und 9 linken, unteren Fortsatz 68 des Führungsblocks 60 angelenkt. Insbesondere aus den 8 und 13 ist ersichtlich, dass bei einer Druckbeaufschlagung des Pneumatikzylinders 72, infolge der die Kolbenstange 76 bestrebt ist, aus dem Zylindergehäuse 74 herauszufahren, in der Schließstellung der mittels des Schwenkmechanismus 28 verschwenkbaren Bauteile bzw. -gruppen um die Schwenkachse 30 ein Drehmoment erzeugt wird (im Uhrzeigersinn in 13), welches besagte Bauteile bzw. -gruppen in Richtung der Werkstückspindeln 20 drückt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Positionier- und Schließmechanismus 70 ferner zwei längeneinstellbare Anschläge 80, die jeweils einen Stoßdämpfer 82 (in der einfachsten Form z. B. einen Gummipuffer) aufweisen und dazu dienen, in der Schließstellung die Ausrichtung der Oszillationsachse X bezüglich der Werkstück-Drehachsen C1, C2 zu justieren, und hierfür z. B. ein Gewinde aufweisen können, welches mit einem Gegengewinde zusammenwirkt (nicht gezeigt). Wie am besten in den 8 und 9 zu erkennen ist sind die einstellbaren Anschläge 80 mit dem jeweiligen Stoßdämpfer 82 an den freien Enden der inneren Halterungsarme 50 der Halterungen 46 montiert, und zwar derart, dass jeder Stoßdämpfer 82 in der Schließstellung an einer zugeordneten Anschlagsfläche 84 zur Anlage gelangen kann, die an einem weiteren seitlichen, oberen Fortsatz 86 des Führungsblocks 60 ausgebildet ist. Insoweit ist der Führungsblock 60 mit seinen unteren Fortsätzen 68 und seinen oberen Fortsätzen 86 bezüglich einer Mittelachse spiegelsymmetrisch geformt. Hierbei können die Fortsätze 68, 86 einstückig mit dem Rest des Führungsblocks 60 ausgebildet oder daran auf geeignete Weise befestigt sein.
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Gemäß insbesondere den 2 bis 11 und 13 hat der Schwenkmechanismus 28 ferner einen Schwenkrahmen 88, bei dem es sich um ein mehrfach gebogenes und nach oben abgewinkeltes Blechteil handelt. Der Schwenkrahmen 88 ist auf hier nicht gezeigte Art und Weise von unten am Führungsblock 60 der Oszillationsantriebseinheit 24 befestigt. In einem in den 2 bis 5 vorderen Bereich ist am Schwenkrahmen 88 ein Griffabschnitt 90 angebracht, über den aufgrund der festen Verbindung des Schwenkrahmens 88 zum Führungsblock 60 die Oszillationsantriebseinheit 24 und die hiervon getragenen Bauteile bzw. -gruppen, insbesondere die Schwenkantriebseinheit 26 und Zustelleinrichtungen 22 manuell um die Schwenkachse 30 bezüglich der Werkstückspindeln 20 weggeschwenkt werden können und umgekehrt. Neben einigen Abdeckungen und Abdichtungen, von denen in den Figuren z. T. eine Gummischürze 92 als Spritzschutz im Bereich der Schwenkachse 30 und zwei Faltenbalgabdeckungen 94 mit Blechschieber 96 und Gummimanschette 98 (siehe die 6, 7 und 11) für den zum Arbeitsraum 18 hin abgedichteten Durchtritt der Zustelleinrichtungen 22 dargestellt sind, trägt der Schwenkrahmen 88 auch die in 1 gezeigte Haube 36 zum Öffnen bzw. Verschließen der Poliermaschine 14.
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Weitere Details der Oszillationsantriebseinheit 24 sind insbesondere den 6 bis 9, 13 und 14 zu entnehmen. Demgemäß hat der Führungsblock 60 eine zentrale, bezogen auf die Vorderseite der Poliermaschine 14 hintere Aussparung 100 für die Aufnahme und Befestigung eines Servomotors 102 am Führungsblock 60. Ausgehend von der Aussparung 100 erstreckt sich eine zentrale, gestufte Durchgangsbohrung 104 durch den Führungsblock 60 hindurch, durch die eine vom Servomotor 102 drehend antreibbare Gewindespindel 106 eines Kugelgewindetriebs gelagert hindurch verläuft. Der Führungsblock 60 weist ferner zu beiden Seiten der Durchgangsbohrung 104 jeweils eine durchgehende Lagerbohrung 108 auf, die parallel zur Durchgangsbohrung 104 verläuft und der Aufnahme eines Kugelbuchsenpaars (nicht näher gezeigt) dient. In den Lagerbohrungen 108 sind mittels der Kugelbuchsenpaare zwei Führungsstangen 110 im Führungsblock 60 längsverschieblich gelagert. Auf der Motorseite (Servomotor 102) des Führungsblocks 60 sind die Führungsstangen 110 endseitig über eine Führungsplatte 112 miteinander verbunden, die eine zentrale Aussparung für den Durchtritt des Servomotors 102 aufweist (vgl. die 4 und 6), während die Führungsstangen 110 auf der anderen Seite des Führungsblocks 60 endseitig über einen Führungskopf 114 miteinander verbunden sind. Im Führungskopf 114 ist gemäß den 4 und 10 eine Mutter 116 des Kugelgewindetriebs befestigt, mit der die Gewindespindel 106 eingreift. Insoweit ist ersichtlich, dass der Führungskopf 114 mit den Führungsstangen 110 und der Führungsplatte 112 mittels des vom Servomotor 102 angetriebenen Kugelgewindetriebs 106, 116 gegenüber dem Führungsblock 60 axial verlagerbar ist.
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Am Führungskopf
114 ist ein Mitnehmer
118 für die Blechschieber
96 der Faltenbalgabdeckungen
94 befestigt. Außerdem ist am Führungskopf
114 eine Schwenkwelle
120 drehbar gelagert, an der ein Schwenkjoch
122 der Schwenkantriebseinheit
26 befestigt ist. Die Schwenkantriebseinheit
26 weist ferner ein Hubmodul
124 auf, welches in der Druckschrift
EP-A-2 298 498 näher beschrieben ist, auf die bezüglich Aufbau und Funktion des Hubmoduls
124 zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird. Das Hubmodul
124 ist mit seinem einen Ende an der Führungsplatte
112 der Oszillationsantriebseinheit
24 angelenkt, während es mit seinem anderen Ende mit Abstand zur Schwenkwelle
120 am Schwenkjoch
122 angelenkt ist. Im Ergebnis kann das schwenkbar am Führungskopf
114 der Oszillationsantriebseinheit
24 gelagerte Schwenkjoch
122 durch Betätigung des Hubmoduls
124, bei der sich dessen Länge ändert, in definierter Weise um die Schwenkwelle
120 verschwenkt werden (Schwenk-Stellachse B).
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Das Schwenkjoch
122 der Schwenkantriebseinheit
26 trägt des Weiteren die Zustelleinrichtungen
22. Genauer gesagt weist das im Wesentlichen U-förmige Schwenkjoch
122 gemäß insbesondere den
4,
5 und
13 zu beiden Seiten an seinen Schenkeln Aufnahmeabschnitte
126 auf, an denen die Zustelleinrichtungen
22 befestigt sind, so dass die Zustelleinrichtungen
22 gemeinsam mit dem Schwenkjoch
122 um die Schwenkwelle
120 verschwenkt werden können (Schwenk-Stellachse B). Die Zustelleinrichtungen
22 umfassen im dargestellten Ausführungsbeispiel zweiseitig wirkende, pneumatische Werkzeugzylinder
128 – manchmal auch als ”Pinolen” bezeichnet – die an sich bekannt sind und insofern keiner näheren Beschreibung bedürfen. Bei diesen Werkzeugzylindern
128 sind an den freien Enden ihrer Kolbenstangen die ebenfalls an sich bekannten Polierwerkzeuge W freilaufend und schwenkbar gehalten. Somit kann das Polierwerkzeug W durch geeignete Druckbeaufschlagung des Werkzeugzylinders
128 vom Brillenglas L abgehoben oder auf das Brillenglas L abgesenkt und gegen dieses gedrückt werden (Linearbewegungen Z1, Z2), wobei das Polierwerkzeug W vom Brillenglas L drehmitgenommen wird. Eine andere Ausgestaltung der Zustelleinrichtungen – ggf. auch mit Drehantrieb für das Polierwerkzeug, wie in der Druckschrift
EP-A-2 298 498 beschrieben – ist indes ebenfalls denkbar.
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Wie insbesondere in den 10 bis 12 gut zu erkennen ist sind die Werkstückspindeln 20 im Arbeitsraum 18 von oben auf dem Grundkörper 38 angeflanscht und durchgreifen diesen jeweils mit einer Antriebswelle 130 und einem Betätigungsmechanismus für eine Spannzange bei 132, mittels der ein auf einem Blockstück (nicht näher gezeigt) aufgeblocktes Brillenglas L axial fest und drehmitnahmefähig an der jeweiligen Werkstückspindel 20 gespannt werden kann. Von den Betätigungsmechanismen sind in den Figuren vor allem Pneumatikzylinder 134 zu erkennen, die dazu dienen, die Spannzangen 132 auf an sich bekannte Weise zu öffnen bzw. zu schließen.
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Unterhalb des Grundkörpers 38, d. h. außerhalb des Arbeitsraums 18 ist ferner ein Drehantrieb 136 – im dargestellten Ausführungsbeispiel ein drehzahlgesteuerter Asynchron-Drehstrommotor – mit einem Motorflansch 138 angeflanscht. Die in den Arbeitsraum 18 hineinragenden Werkstückspindeln 20 sind von dem Drehantrieb 136 gemeinsam über einen Riementrieb 140 mit vorbestimmter Drehzahl um die Werkstück-Drehachsen C1, C1 drehend antreibbar. Hierbei umfasst der Riementrieb 140 gemäß den 6, 7 und insbesondere 10 und 12 neben Riemenscheiben 142 an den Werkstückspindeln 20 eine von dem Drehantrieb 136 angetriebene Riemenscheibe oder -ritzel 144, einen Riemen 146 – bei dem es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Zahnriemen handelt – und eine Spann- und Umlenkrolle 148 für den Riemen 146. Die Spann- und Umlenkrolle 148 sitzt zwischen den Werkstückspindeln 20 und ist am Drehantrieb 136, genauer dessen Motorflansch 138 exzentrisch zur Riemenscheibe 144 gelagert, so dass der Riemen 146 durch Verschwenken des Drehantriebs 136 um seine Drehachse gespannt werden kann. Der Drehantrieb 136 selbst ist hierbei mit dem Grundkörper 38 unter Zuhilfenahme von Schrauben (und ggf. Muttern; beides nicht gezeigt) verschraubt, die im Motorflansch 138 oder im Grundkörper 38 ausgebildete, gekrümmte Langlöcher (ebenfalls nicht dargestellt) durchgreifen, welche das Verschwenken des Drehantriebs 136 zum Spannen des Riemens 146 vor dem Anziehen der Schraubverbindung gestatten.
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Im Ergebnis ermöglicht die vorbeschriebene Poliermaschine 14 beispielsweise das folgende Vorgehen, welches nur für ein Brillenglas L beschrieben werden soll, weil das zweite Brillenglas L des jeweiligen ”RX-Jobs” in analoger Weise und zugleich polierbearbeitet wird. Nach Bestücken der Poliermaschine 14 mit den Polierwerkzeugen W und den zu bearbeitenden Brillengläsern L, wofür der obere Teil der Poliermaschine 14 um die Schwenkachse 30 hoch- und sodann wieder heruntergeschwenkt wurde, um den Zugang zum Arbeitsraum 18 zu erleichtern, wird zunächst mittels der Schwenkantriebseinheit 26 der Anstellwinkel der Zustelleinrichtungen 22 und damit der Polierwerkzeuge W bezüglich der Werkstück-Drehachsen C1, C2 in Abhängigkeit von der zu bearbeitenden Geometrie am Brillenglas L auf einen vorbestimmten Wert eingestellt (Schwenk-Stellachse B). Dieser Anstellwinkel wird bei der eingangs schon erwähnten ”Tangential-Kinematik” während der eigentlichen Polierbearbeitung nicht verändert (alternativ hierzu könnte der Anstellwinkel indes auch im Sinne einer ”Radial-Kinematik” dynamisch verändert werden). Sodann wird das Polierwerkzeug W mittels der Oszillationsantriebseinheit 24 in eine Position verfahren, in der es dem Brillenglas L gegenüberliegt (Oszillationsachse X). Hierauf wird das Polierwerkzeug W vermittels der Zustelleinrichtung 22 in Richtung auf das Brillenglas L axial abgesenkt bis es mit diesem in Kontakt gelangt (Linearbewegung Z1, Z2). Jetzt wird die Poliermittelzufuhr eingeschaltet, und das Brillenglas L wird mittels des elektrischen Drehantriebs 136 in Drehung versetzt (C1, C2), wobei es das anliegende Polierwerkzeug W mitnimmt. Sodann wird das Polierwerkzeug W mittels der Oszillationsantriebseinheit 24 mit relativ kleinen Hüben über das Brillenglas L oszillierend bewegt (Oszillationsachse X), so dass das Polierwerkzeug W über unterschiedliche Flächenbereiche des Brillenglases L geführt wird. Hierbei bewegt sich das Polierwerkzeug W der (Unrund)Geometrie am polierten Brillenglas L folgend auch geringfügig auf und ab (Linearbewegung Z1, Z2). Schließlich wird das Polierwerkzeug W mittels der Zustelleinrichtung 22 vom Brillenglas L abgehoben (Linearbewegung Z1, Z2), nachdem die Poliermittelzufuhr abgeschaltet und die Drehbewegung des Brillenglases L gestoppt wurde (Werkstück-Drehachsen C1, C2). Letztendlich wird das Polierwerkzeug W mittels der Oszillationsantriebseinheit 24 in eine hintere Parkposition gefahren (Oszillationsachse X), worauf der obere Teil der Poliermaschine 14 um die Schwenkachse 30 hochgeschwenkt (Schwenkbewegung S) und das Brillenglas L leicht aus der Poliermaschine 14 herausgenommen werden kann. Die vom Positionier- und Schließmechanismus 70, genauer dessen Pneumatikzylinder 72 wahrgenommene Schließ- bzw. Haltefunktion kann im Übrigen mit einem Sicherheits-Endschalter (nicht gezeigt) abgesichert sein, der dafür sorgt, dass der Poliervorgang nur bei geschlossenem, d. h. heruntergeschwenktem Maschinenoberteil gestartet werden kann.
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In 15 ist schließlich in schematischer Weise eine besonders kostengünstige Steuerungsarchitektur der flexiblen Fertigungszelle 10 gemäß 1 dargestellt. Demgemäß ist die Poliermaschine 14 über elektrische Verbindungen 150 (z. B. ein Bussystem) als Modul an den Generator 12 angeschlossen. Hierbei besitzt aber nur der Generator 12 eine Einrichtung zur Mensch-Maschine-Kommunikation HMI und eine CNC-Steuerung, im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Form einer PC-basierten Steuerung, welche die Antriebsmodule (Servoverstärker/Umrichter) sowohl des Generators 12 als auch der Poliermaschine 14 ansteuert. Salopp gesagt besitzt die Poliermaschine 14 hier keine eigene ”Intelligenz”, sondern nur die zur Erzeugung der eigentlichen Fahrbefehle für die gesteuerten bzw. geregelten Achsen – d. h. die lagegeregelte Oszillationsachse K der Oszillationsantriebseinheit 24 für die Polierwerkzeuge W (kurz: X-Achse), die Schwenk-Stellachse B der Schwenkantriebseinheit 26 für die Polierwerkzeuge W (kurz: B-Achse) und die drehzahlgesteuerte Drehachse C1, C2 der die Brillengläser L haltenden und über den Drehantrieb 136 angetriebenen Werkstückspindeln 20 (kurz: C-Achse) – erforderlichen elektrischen Komponenten.
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Eine Poliermaschine für insbesondere Brillengläser umfasst wenigstens eine in einen Arbeitsraum hineinragende Werkstückspindel für einen Drehantrieb des Brillenglases um eine Werkstück-Drehachse, wenigstens eine Zustelleinrichtung zum Absenken bzw. Anheben eines Polierwerkzeugs bezüglich des Brillenglases, eine Oszillationsantriebseinheit zum Hin- und Herbewegen der Zustelleinrichtung in einer Oszillationsrichtung, die bei der Polierbearbeitung im Wesentlichen quer zu der Werkstück-Drehachse verläuft, und eine Schwenkantriebseinheit zum Schwenken der Zustelleinrichtung um eine Schwenk-Stellachse, die im Wesentlichen senkrecht zu der Werkstück-Drehachse und im Wesentlichen normal zu der Oszillationsrichtung verläuft. Um eine sehr kompakte und ergonomiegerechte Poliermaschine bereitzustellen, ist ein Schwenkmechanismus vorgesehen, mittels dessen die Zustelleinrichtung, die Oszillationsantriebseinheit und die Schwenkantriebseinheit relativ zu der Werkstückspindel von einer Schließrelativstellung unter Öffnung des Arbeitsraums in eine Öffnungsrelativstellung wegschwenkbar sind und umgekehrt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- flexible Fertigungszelle
- 12
- Generator
- 14
- Poliermaschine
- 16
- Drehmeißel
- 18
- Arbeitsraum
- 20
- Werkstückspindel
- 22
- Zustelleinrichtung
- 24
- Oszillationsantriebseinheit
- 26
- Schwenkantriebseinheit
- 28
- Schwenkmechanismus
- 30
- Schwenkachse
- 32
- Maschinengestell
- 34
- Verkleidungsteil
- 36
- Haube
- 38
- Grundkörper
- 40
- Flanschabschnitt
- 42
- Lagerfläche
- 44
- Rückwand
- 46
- Halterung
- 48
- Halterungsbasis
- 50
- innerer Halterungsarm
- 52
- äußerer Halterungsarm
- 54
- Schraube
- 56
- Durchgangsbohrung
- 58
- Gewindebohrung
- 60
- Führungsblock
- 62
- Lagerelement
- 64
- Durchgangsbohrung
- 66
- Gasdruckfeder
- 68
- unterer Fortsatz
- 70
- Positionier- und Schließmechanismus
- 72
- Pneumatikzylinder
- 74
- Zylindergehäuse
- 76
- Kolbenstange
- 78
- Konsole
- 80
- einstellbarer Anschlag
- 82
- Stoßdämpfer
- 84
- Anschlagsfläche
- 86
- oberer Fortsatz
- 88
- Schwenkrahmen
- 90
- Griffabschnitt
- 92
- Gummischürze
- 94
- Faltenbalgabdeckung
- 96
- Blechschieber
- 98
- Gummimanschette
- 100
- Aussparung
- 102
- Servomotor
- 104
- Durchgangsbohrung
- 106
- Gewindespindel
- 108
- Lagerbohrung
- 110
- Führungsstange
- 112
- Führungsplatte
- 114
- Führungskopf
- 116
- Mutter
- 118
- Mitnehmer
- 120
- Schwenkwelle
- 122
- Schwenkjoch
- 124
- Hubmodul
- 126
- Aufnahmeabschnitt
- 128
- Werkzeugzylinder
- 130
- Antriebswelle
- 132
- Spannzange
- 134
- Pneumatikzylinder
- 136
- Drehantrieb
- 138
- Motorflansch
- 140
- Riementrieb
- 142
- Riemenscheibe
- 144
- Riemenscheibe
- 146
- Riemen
- 148
- Spann- und Umlenkrolle
- 150
- elektrische Verbindungen
- B
- Schwenk-Stellachse Werkzeug (Poliermaschine)
- BD
- Werkstück-Drehachse (winkellagegeregelt; Generator)
- C1
- Werkstück-Drehachse rechtes Werkstück (drehzahl-gesteuert; Poliermaschine)
- C2
- Werkstück-Drehachse linkes Werkstück (drehzahl-gesteuert; Poliermaschine)
- cc
- zweite optisch wirksame Fläche
- cx
- erste optisch wirksame Fläche
- FD
- Oszillationsachse Werkzeug (lagegeregelt; am Fast-Tool-Servo des Generators)
- HMI
- Einrichtung zur Mensch-Maschine-Kommunikation
- L
- Werkstück/Brillenglas
- W
- Werkzeug/Polierwerkzeug (Poliermaschine)
- S
- Schwenkbewegung (Poliermaschine)
- X
- Oszillationsachse Werkzeug (lagegeregelt; Poliermaschine)
- XD
- Linearachse Werkstück (lagegeregelt; Generator)
- Z1
- Linearbewegung rechtes Werkzeug (ungesteuert; Poliermaschine)
- Z2
- Linearbewegung linkes Werkzeug (ungesteuert; Poliermaschine)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2007/0155287 A [0003]
- EP 1719573 A [0039]
- EP 1719585 A [0039]
- EP 0758571 A [0039]
- EP 2298498 A [0050, 0051]
