DE102014109654A1

DE102014109654A1 - Vorrichtungen zum Bearbeiten von optischen Werkstücken

Info

Publication number: DE102014109654A1
Application number: DE102014109654.1A
Authority: DE
Inventors: Hannes Scheibe; René Theska
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH; Technische Universitaet Ilmenau
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: DE102014109654B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere Polieren von optischen Werkstücken (11) bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine ortsfeste Verstellelementanordnung (12) und ein relativ zu der Verstellelementanordnung bewegliches Bearbeitungselement (13), wobei eine Form einer Bearbeitungsoberfläche (15) des Bearbeitungselements (13) über die Verstellelementanordnung (12) einstellbar ist.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft Vorrichtungen zum Bearbeiten, insbesondere Polieren, von optischen Werkstücken. Insbesondere betrifft sie Vorrichtungen zum Polieren von asphärischen Linsenelementen oder Freiformflächen.
Asphärische Linsenelemente oder andere asphärische Formen benötigen bei heutigen Produktionstechniken einen höheren Fertigungsaufwand als sphärische Optikkomponenten. Beispielsweise kann abhängig vom Verlauf von lokalen Krümmungsradien der Fertigungsaufwand ein Vielfaches vergleichbarer sphärischer Optikkomponenten betragen.
Für einen Durchmesserbereich von optischen Werkstücken, in welchen beispielsweise klassische Präzisions- und Geräteoptiken oder auch Hochleistungsoptiken wie Lithografieoptiken fallen, beispielsweise in einem Durchmesserbereich kleiner als 1 m, insbesondere kleiner als 50 cm, existieren eine Reihe passiver, kleinflächiger Polierwerkzeuge zur Bearbeitung asphärischer oder frei geformter Werkstückgeometrien. Typische Größenverhältnisse von Werkzeug zu Werkstück sind dabei für ein Polieren wie ein Durchpolieren bei Geräteoptiken oder ein Vorpolieren bei Präzisionsoptiken im Bereich von 1:10 sowie für ein nachfolgendes Glättpolieren im Bereich 1:5. Für das Durchpolieren asphärischer Optiken oder Freiformoptiken hat sich dabei das so genannte „Bonnet-Polieren“ als Standardtechnologie etabliert.
Zur anschließenden Formkorrektur der asphärischen Optik oder Freiformoptik existiert eine Reihe von Verfahren zur lokalen Materialentfernung mit geringer Abtragsrate. Typische hier angewendete Verfahren sind eine MRF(Magnetorheological Finishing)-Radpolitur, IBF (Ion Beam Figuring) oder CCP(Computer Controlled Polishing)-Padpolitur.
Für den Formgebungs- und Polierprozess zur Herstellung asphärischer optischer Funktionsflächen können dabei Mehrachs-CNC-Maschinen und/oder Roboteranordnungen zum Einsatz kommen.
Ein wesentlicher Kostentreiber bei der Herstellung derartiger asphärischer Optiken oder Freiformoptiken ist der Prozess des Vor- bzw. Durchpolierens. Im Gegensatz zu sphärischen Optiken erfolgt dieser wie oben erläutert mit kleinflächigen Polierwerkzeugen, um die im Schleifprozess auf rund 1 µm angearbeitete Asphärenform nicht zu verfälschen. Beim Vor- bzw. Durchpolieren wird dabei eine durch einen vorherigen Schleifprozess gestörte Grenzschicht von etwa 15–25 µm entfernt, wobei der Abtrag über die gesamte Fläche konstant sein sollte, um die Asphärenform nicht zu stören. Ein derartiger Materialabtrag mit einem kleinflächigen Polierwerkzeug weist eine relativ hohe Prozesszeit auf, was die Kosten erhöht. Zudem weisen kleinflächige Polierwerkzeuge den Nachteil auf, dass diese aufgrund ihrer kleinen Werkzeugseingriffsfläche mittel- bis höherfrequente Formfehler in dem polierten Werkstück generieren können. Derartige Störanteile müssen dann in nachfolgenden Glätt- und/oder Korrekturpoliervorgängen wieder entfernt werden, was aufwändig sein kann.
Für asphärische Astrospiegel kann zum Polieren die so genannte „Stressed Lap“-Technologie verwendet werden, welche beispielsweise in der US 7 364 493 B1 beschrieben ist. Ein in dieser Druckschrift verwendetes Werkzeug ist ein aktives, subaperturiges Polierwerkzeug im Durchmesserbereich von 1–1,5 m, mit welchem Spiegel mit einem Durchmesser von etwa 8 m durchpoliert werden können. Stellwege eines derartigen Polierwerkzeugs zum Einstellen einer gewünschten Oberflächenform liegen dabei im unteren mm-Bereich. Die hier verwendeten Techniken sind jedoch nur schwer auf optische Elemente für klassische Optiken wie Objektive oder Mikroskope übertragbar.
Weitere Polierwerkzeuge, welche aktive Verstellmöglichkeiten bieten, sind aus der US 7 223 164 B2 , der US 2012/0040590 A1 , der EP 1 587 649 B1 , der FR 2 626 208 A1 , der GB 2 477 557 A oder der US 4 606 151 A bekannt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, Vorrichtungen bereitzustellen, welche den Aufwand zum Polieren von optischen Elementen, insbesondere asphärischen optischen Elementen oder optischen Elementen mit Freiformflächen, vereinfachen und möglichst ein vollaperturiges Bearbeiten, insbesondere Polieren, ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere Polieren, von optischen Werkstücken bereitgestellt, umfassend:
eine ortsfeste Verstellelementanordnung mit einer durch Betätigen der Verstellelementanordnung formveränderlichen Oberseite, und
ein Bearbeitungselement, welches mit der Oberseite der ortsfesten Verstellelementanordnung gekoppelt ist und eine Bearbeitungsoberfläche zum Bearbeiten des optischen Werkstücks umfasst,
wobei das Bearbeitungselement derart mit der Verstellelementanordnung gekoppelt ist, dass eine Form der Bearbeitungsoberfläche durch Formänderung der formveränderlichen Oberseite der Verstellelementanordnung veränderbar ist. Dabei ist das Bearbeitungselement relativ zu der ortsfesten Verstellelementanordnung beweglich, beispielsweise in einer Rotationsbewegung und/oder einer Translationsbewegung.
Somit kann über die Verstellelementanordnung eine Form der Bearbeitungsoberfläche eingestellt werden, beispielsweise zum Polieren einer gewünschten asphärischen Form oder Freiform.
Ortsfeste Verstellelementanordnung bedeutet in diesem Fall, dass im Betrieb der Vorrichtung eine Position von Verstellelementen gleich bleibt und diese lediglich betätigt werden, um die Form der Oberseite der Verstellelementanordnung zu verändern. Dies kann die Implementierung der Verstellelementanordnung verglichen mit Vorrichtungen, bei welchen sich die Verstellelementanordnung selbst bewegt, beispielsweise in einer Rotationsbewegung, erleichtern. Eine Bewegung zum Bearbeiten des optischen Werkstücks, beispielsweise Polieren, wird dann von dem Bearbeitungselement ausgeführt, wobei das Bearbeitungselement die Form der Oberseite aufnehmen kann.
Die Verstellelementanordnung kann dabei eingerichtet sein, auf der Oberseite z.B. mittels Luftlagerelementen ein Luftkissen zu erzeugen, was die Bewegung des Bearbeitungselements relativ zu der ortsfesten Verstellelementanordnung erleichtern kann.
Eine Verstellung von Aktoren der Verstellelementanordnung kann dabei beispielsweise auf hydraulischem Weg erfolgen.
Die Bearbeitungsoberfläche des Bearbeitungselements kann einen Poliermittelträger bilden, auf welchem Poliermittel zum Polieren des optischen Werkstücks aufbringbar ist.
Die Vorrichtung kann derart eingerichtet sein, dass bei einer Ruhestellung der Verstellelementanordnung die Bearbeitungsoberfläche beispielsweise eine sphärische Grundform aufweist. Durch Betätigen von Aktoren können dann Abweichungen von der sphärischen Grundform beispielsweise zum Polieren eines asphärischen Elements eingestellt werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung zudem eine Kopplungseinrichtung umfassen, welche zwischen dem Bearbeitungselement und der ortsfesten Verstellelementanordnung angeordnet ist. Eine derartige Kopplungseinrichtung kann beispielsweise eine sphärische Grundform wie oben erläutert vorgeben und kann austauschbar sein.
Die Kopplungseinrichtung kann dabei eine Vielzahl von Kopplungselementen, beispielsweise langgestreckte bzw. nadelförmige Kopplungselemente, umfassen, welche beispielsweise in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Oberseite der Verstellelementanordnung beweglich sind. Die Kopplungselemente können beispielsweise aus einem magnetischen Material bestehen oder ein solches umfassen, und bei der Oberseite der Verstellelementanordnung können Magnete angeordnet sein, sodass die Kopplungselemente zu der Oberseite hin gezogen werden.
Eine derartige Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Durchpolieren von Asphären, kann jedoch auch zu anderen Bearbeitungszwecken oder für andere Arten von optischen Elementen, beispielsweise Freiformflächen, verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Bearbeiten optischer Werkstücke gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine Querschnittsansicht einer Poliervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3A und 3B Querschnittsansichten eines Luftlagerelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
4 eine Querschnittsansicht einer Poliervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
5 eine Perspektivansicht eines Teils einer Poliervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
6 eine schematische Querschnittsansicht der Poliervorrichtung der 5,
7 eine Querschnittsansicht einer Poliervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
8 eine Schemadarstellung einer Kopplung zwischen pneumatischen und hydraulischen Elementen bei Aktoren, welche in manchen Ausführungsbeispielen verwendbar sind,
9 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines Aktors gemäß einem Ausführungsbeispiel,
10A eine Draufsicht auf eine Verstellelementanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
10B eine schematische Querschnittsansicht der Verstellelementanordnung der 10A,
11A eine Poliervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
11B eine Ansicht der Poliervorrichtung der 11A mit aktivierten Aktoren, und
12 eine Detailansicht eines Nadelkissens der 11A und 11B.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert. Es ist zu bemerken, dass diese Ausführungsbeispiele lediglich zur Veranschaulichung dienen und nicht als einschränkend auszulegen sind. So ist beispielsweise eine Darstellung oder Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten wesentlich sind. Vielmehr können bei anderen Ausführungsbeispielen manche dieser Elemente oder Komponenten weggelassen sein oder durch alternative Elemente oder Komponenten ersetzt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können zusätzlich zu den dargestellten Komponenten oder Elementen weitere Elemente oder Komponenten bereitgestellt sein.
Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Beispielsweise können Modifikationen oder Abwandlungen, welche für eines der diskutierten Ausführungsbeispiele diskutiert werden, auch auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Manche Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Vorrichtungen zum Polieren von optischen Werkstücken, beispielsweise zur Herstellung asphärischer Linsen, insbesondere rotationssymmetrischer Asphären, oder optische Freiformelemente. Bei derartigen optischen Elementen wird wie z.B. auch bei sphärischen Linsen die Linsenform üblicherweise zunächst durch einen Schleifprozess festgelegt und dann das so erhaltene Werkstück poliert. Polierschritte können das bereits eingangs erwähnte Vor- bzw. Durchpolieren zum Entfernen einer durch das Schleifen gestörten Oberflächenschicht, ein Glättpolieren zum Glätten der Oberfläche und/oder ein Korrekturpolieren umfassen. Im Folgenden wird bei manchen Ausführungsbeispielen ein Durchpolieren als Beispiel einer Bearbeitung eines optischen Werkstücks verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und kann auch auf andere Bearbeitungsprozesse, z.B. andere Polierprozesse wie Vorpolieren, angewendet werden.
In 1 ist schematisch eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung 10 zum Bearbeiten eines optischen Werkstücks 11, beispielsweise eines optischen Bauelements wie einer Linse oder anderen refraktiven Optik oder eines Spiegels, dargestellt. Insbesondere kann die Vorrichtung 10 zum Polieren und/oder Schleifen des optischen Werkstücks 11 verwendet werden. Anhand der Vorrichtung 10 werden zunächst einige Konzepte allgemein erläutert. Mögliche Implementierungen werden dann unter Bezugnahme auf die 2–12 detailliert diskutiert.
Das Ausführungsbeispiel der 1 umfasst eine ortsfeste Verstellelementanordnung 12, welche beispielsweise eine Vielzahl von Aktoren (in 1 nicht dargestellt) oder anderen Verstellelementen aufweist. Durch Betätigung der Aktoren kann eine Form einer Oberseite 14 der Verstellelementanordnung verändert werden. „Ortsfest“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die Verstellelemente abgesehen von einer Verstellbewegung, die durch die Verstellelemente ausgeführt wird, im Betrieb der Vorrichtung 10 nicht bewegen.
Zudem umfasst die Vorrichtung 10 ein Bearbeitungselement 13, welches mit der Oberseite 14 gekoppelt ist. Das Bearbeitungselement 13 weist eine Bearbeitungsoberfläche 15 zum Bearbeiten des Werkstücks 11 auf. Beispielsweise kann die Bearbeitungsoberfläche 15 als Poliermittelträger dienen, auf welchen ein Poliermittel zum Polieren des Werkstücks 11 aufgebracht werden kann. Das Bearbeitungselement 13 ist dabei derart mit der Oberseite 14 gekoppelt, dass sich eine Form des Bearbeitungselements 15, insbesondere eine Form der Bearbeitungsoberfläche 15, an die Form der Oberseite 14 anpasst und/oder durch Verstellen der Form der Oberseite 15 in ihrer Form verändert wird. Das Bearbeitungselement 13 kann hierzu beispielsweise aus einem flexiblen Material gefertigt sein. Auf diese Weise kann insbesondere die Form der Oberfläche 15 an den Stellen, an welchen das Werkstück 11 mit der Oberfläche 15 in Kontakt steht, einer Form des Werkstücks 11 angepasst werden.
Zum Bearbeiten des Werkstücks 11 kann sich dann das Bearbeitungselement 15 relativ zu der Verstellelementanordnung 12 bewegen. Beispielsweise kann eine Rotationsbewegung wie durch einen Pfeil 16 angedeutet oder eine Translationsbewegung, z.B. eine oszillierende Bewegung in einer Ebene, wie durch Pfeile 17 angedeutet ausgeführt werden. Hierdurch kann beispielsweise ein Polieren durchgeführt werden. Dabei bleibt bei dieser Bewegung die Form des Bearbeitungselements 15 insbesondere an Kontaktstellen zu dem Werkstück 11 trotz der Bewegung konstant, da sie durch die darunterliegende ortsfeste Verstellelementanordnung 12 festgelegt wird. Somit ist zum Einen beispielsweise im Gegensatz zu einer beweglichen Verstellelementanordnung keine dynamische Änderung von Einstellungen von Verstellelementen nötig, was eine Implementierung der Verstellelemente vereinfachen kann. Zum Anderen ist bei einem derartigen Aufbau mit ortsfesten Verstellelementen kein Regelkreis zur Regelung der Position der Verstellelemente nötig, sondern die Verstellelemente können z.B. nach einmal erfolgter Einstellung fixiert werden.
Zusätzlich kann zum Bearbeiten auch eine Bewegung, beispielsweise eine Rotationsbewegung, des Werkstücks 11 durchgeführt werden.
Um eine Bewegung des Bearbeitungselements 13 auf der Verstellelementanordnung 12 zu ermöglichen, kann die Verstellelementanordnung wie nachfolgend näher erläutert beispielsweise ein Luftkissen erzeugen, auf welchem sich die Bearbeitungselement 13 bewegen kann. Bei anderen Ausführungsbeispielen können andere Maßnahmen ergriffen werden, um eine Relativbewegung des Bearbeitungselements 13 zu der Verstellelementanordnung 12 zu ermöglichen. Beispielsweise kann eine Gleitschicht wie eine Ölschicht bereitgestellt sein.
In 2 ist eine Poliervorrichtung zum Polieren einer asphärischen Linse 23 in Querschnittsansicht dargestellt. Das unter Bezugnahme auf 2 dargestellte Ausführungsbeispiel kann insbesondere zum Polieren rotationssymmetrischer asphärischer Linsen dienen. Die Vorrichtung der 2 umfasst dabei eine Aktoranordnung mit einer Vielzahl von Aktoren 20, welche auf einer Grundplatte 28 angebracht sind. Die Anzahl der dargestellten Aktoren ist dabei lediglich als Beispiel zu verstehen, und je nach Anwendung und Art der verwendeten Aktoren kann diese Anzahl variieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen können insbesondere mehr als 10, mehr als 20 oder mehr als 50 Aktoren verwendet werden. Die Aktoren 20 können allgemeine Aktoren sein, welche eine lineare Verstellbewegung erzeugen. Diese lineare Verstellbewegung kann direkt oder z.B. auch durch Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung erzeugt werden. Derartige Aktoren können z.B. elektromagnetische Elemente, piezoelektrische Elemente, Formgedächtniselemente, hydraulische Elemente und/oder mechanische Elemente umfassen. Als Wandlungselemente z.B. zum Erzeugen einer linearen Bewegung können z.B. Zugmittelgetriebe, Zahnradgetriebe, Hebelgetriebe, Fluidgetriebe, Reibkörpergetriebe, Kurvenscheiben und/oder Keile verwendet werden. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich.. Weiterhin ist zu bemerken, dass gegebenenfalls auch weniger Aktoren 20 bereitgestellt werden können. Beispielsweise können bei manchen Ausführungsbeispielen Aktoren 20 auf einer Seite der Vorrichtung, welche nicht mit einem zu bearbeitenden Werkstück wie der Asphäre 23 in Kontakt steht (beispielsweise auf der rechten Seite in 2) weggelassen sein oder in eine Ruheposition gebracht werden.
Allgemein ist unter einem Aktor im Rahmen dieser Anmeldung eine Einrichtung zu verstehen, mit welcher eine Verstellung einer Lage eines mit dem Aktor gekoppelten Elements, beispielsweise des Luftlagerelements 29, in mindestens eine Richtung aktiv ausgeführt werden kann. In 2 werden somit aktive Aktoren als Verstellelemente verwendet.
Jeder der Aktoren 20 ist mit einem Luftlagerelement 29 gekoppelt, welches später näher erläutert werden wird und welches zur Erzeugung eines Luftkissens 24 dient.
Auf einem so erzeugten Luftkissen 24 kann sich ein Poliermittelträger 21 bewegen, welcher ein Beispiel für das Bearbeitungselement 13 der 1 darstellt. Beispielsweise kann der Poliermittelträger 21 als Folie aus einem dünnwandigen Elastomer gefertigt sein. Der Poliermittelträger 21 kann dabei insbesondere eine Rotationsbewegung um eine Achse 27 wie durch einen Pfeil 26 angedeutet ausführen. Auf dem Poliermittelträger 21 kann ein Poliermittel aufgetragen werden, um eine asphärische optische Wirkfläche 22 der asphärischen Linse 23 zu polieren. Zum Polieren kann dabei die asphärische Linse 23 wie durch einen Pfeil 25 angedeutet ebenfalls rotiert werden. Hierdurch kann bei geeigneter Wahl der Rotationsgeschwindigkeiten der asphärischen Linse 23 und des Poliermittelträgers 21 erreicht werden, dass ein durch das Polieren erzeugter Materialabtrag an jedem Punkt der Kontaktfläche 22 zumindest im Wesentlichen, z.B. innerhalb geforderter Genauigkeiten, gleich ist.
Zudem kann bei manchen Ausführungsbeispielen je nach Dimensionierung der Vorrichtung der 2 eine Schwenkbewegung der asphärischen Linse 23 durchgeführt werden, beispielsweise zu einem Rand und zu einer Mitte hin.
Dadurch, dass die Aktoren 20 der Aktoranordnung ortsfest angeordnet sind und in dem Ausführungsbeispiel der 2 nur der Poliermittelträger 21 eine Rotationsbewegung ausführt, kann der Aufbau der Aktoranordnung verglichen mit einer rotierenden Aktoranordnung vereinfacht sein. Beispielsweise bestehen geringere dynamische Anforderungen an die Aktoren, es kann gegebenenfalls mit kleineren Stellwegen gearbeitet werden, und der Aufbau der Vorrichtung ist vereinfacht, da keine Drehdurchführungen, Schleifringe und dergleichen beispielsweise zur Versorgung der Aktoren benötigt werden.
Verglichen mit dem herkömmlichen Bonnet-Polieren, bei welchem vergleichsweise kleine Polierwerkzeuge zum Einsatz kommen, hat die Poliervorrichtung der 2 den Vorteil, dass eine größere Kontaktfläche 22, insbesondere wie in 2 dargestellt eine gesamte zu polierende Fläche, gleichzeitig bearbeitet werden kann (vollaperturiges Polieren). Dies kann eine benötigte Prozesszeit beispielsweise für das Durchpolieren verringern, beispielsweise halbieren. Zudem weist eine derartige großflächigere Vorrichtung bei manchen Ausführungsbeispielen eine passive Glättwirkung auf, was zu einer Aufwandssenkung in einem nachfolgenden Glätt-Polier-Prozess führt. Insbesondere kann bei manchen Ausführungsbeispielen auch eine Polierzeit eines nachfolgenden Glätt-Polierens verringert, beispielsweise halbiert werden.
Als nächstes wird eine mögliche Implementierung der Luftlagerelemente 29 zum Erzeugen des Luftkissens 24 unter Bezugnahme auf die 3A und 3B näher erläutert. Ein in der 3A und 3B dargestelltes Luftlagerelement weist dabei eine sphärische Grundform mit einer abgeflachten Fläche 30, welche bei dem Ausführungsbeispiel der 2 dem Poliermittelträger 21 zugewandt ist und als Lagerfläche dient, auf. Die Luftlagerelemente 33 können beispielsweise aus Rubin gefertigt sein. Das Luftlagerelement 33 wird von einem Bördelgrat 32 oder in anderer geeigneter Weise, z.B. mit einer Stufenbohrung, in einer als Gehäuse dienenden Hülse 35 gehalten. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3A und 3B ist dabei ein Durchmesser der Fläche 30 kleiner als ein Durchmesser des Luftlagerelements 33, so dass bei dem Verkippen das Luftlagerelement 33 immer mit dem Bördelgrat 32 in Kontakt bleibt, was eine Abdichtung erreicht. Das Luftlagerelement 33 weist zudem eine zentrale Hülse 31 auf, durch welche Luft austreten kann, welche durch einen Kanal 36 in der Hülse 35 zuführbar ist. Die Bohrung 31 kann dabei einen Durchmesser beispielsweise zwischen 40 und 150 µm aufweisen, beispielsweise 50 µm, 70 µm oder 100 µm, ist jedoch nicht auf diese Werte beschränkt. Der Durchmesser der Bohrung kann dabei von einer Länge der Bohrung abhängen.
3A zeigt dabei einen nicht-ausgelenkten Zustand des Luftlagerelements 33, während 3B einen ausgelenkten (verkippten) Zustand zeigt. Zur Begrenzung eines Kippwinkels kann wie in den 3A und 3B dargestellt auf einer der Fläche 30 abgewandten Seite des Luftlagerelements 33 eine Kippsperre 34 angebracht sein. Diese kann beispielsweise einen Kippbereich auf ±10 Grad um die in 3A dargestellte Lage begrenzen. Eine Verkippung ist dabei wie in den 3A und 3B gezeigt in der Zeichenebene, aber auch in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene oder Kombinationen hiervon möglich.
Durch die Verkippmöglichkeit des Luftlagerelements 33 passt sich die Richtung des Luftlagerelements tangential adaptiv je nach Auslenkung eines jeweils zugeordneten Aktors an, um so beispielsweise in 2 einen glatten Verlauf des Poliermittelträgers 21 über die Luftlagerelemente 29 zu gewährleisten.
In anderen Worten erfolgt die Ausrichtung der Luftlagerelemente, d.h. die Verkippung, bei dem Ausführungsbeispiel der 1 im Wesentlichen automatisch durch den Druck der Asphäre 23 auf den Poliermittelträger 21.
Während bei dem Ausführungsbeispiel der 2 jedem Aktor ein Luftlagerelement zugeordnet ist, können bei anderen Ausführungsbeispielen weniger Luftlagerelemente oder auch nur ein Luftlagerelement bereitgestellt sein, deren oder dessen Form z.B. durch die Aktoren eingestellt wird, z.B. entsprechend Asphärenkoeffizienten.
In 4 ist eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Polieren eines optischen Elements 40 mit einer Freiformfläche dargestellt. Die Vorrichtung 46 der 4 umfasst eine Vielzahl von auf einer Platte 48 angeordneten Verstellelementen, welche jeweils eine Schraubendruckfeder 42 oder ein anderes elastisches Element aufweisen. Im Unterschied zu den Aktoren der 2 sind hier somit passive Verstellelemente bereitgestellt. Die Verstellelemente sind jeweils mit Luftlagerelementen 45 gekoppelt, welche wie unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschrieben ausgestaltet sein können.
Auf den Luftlagerelementen 45 ist ein Poliermittelträger 41 bereitgestellt, welcher wiederum beispielsweise als Folie aus einem dünnwandigen Elastomer gefertigt werden kann. Den Luftlagerelementen 45 kann dabei bei dem Ausführungsbeispiel der 4 wie durch einen Pfeil 44 angedeutet durch einen Kanal 46 und weiter durch Kanäle 48 Luft oder ein anderes Fluid zugeführt werden, um ein Luftkissen oder anderen Gleitfilm zur Lagerung des Poliermittelträgers 41 auszubilden.
Zum Einstellen der Verstellelemente kann beispielsweise ein Werkstück wie das optische Element 40 auf den Poliermittelträger 41 gedrückt werden oder bei entsprechendem Gewicht auch einfach gelegt werden. Hierdurch wird die Position der Verstellelemente eingestellt, indem die Schraubfedern 42 entsprechend zusammengedrückt werden. Dann kann über einen Arretierungsmechanismus 43 die Position der Verstellelemente fixiert werden, beispielsweise indem eine Hülse (beispielsweise 35 in den 3A und 3B), welche die Luftlagerelemente 45 jeweils hält, geklemmt wird. Anschließend kann das Polieren beispielsweise durch eine oszillierende kurzhubige Bewegung des Poliermittelträgers 41 wie durch Pfeile 47 angedeutet vorgenommen werden, wodurch ein Materialabtrag zum Polieren erfolgt. Die relative Lage des Werkstücks zu den Luftlagern 45 wird hingegen während des Polierens beibehalten. Zum Bewegen des Poliermittelträgers 41 kann dieser beispielsweise in einem Rahmen, welcher außerhalb der in 4 dargestellten Vorrichtung verläuft, befestigt sein, und dann der Rahmen bewegt werden. Die Bewegung erfolgt dabei bevorzugt als Überlagerung zweier translatorischer Bewegungen z.B. entlang orthogonal zueinander angeordneten Achsen wie durch die Pfeile 47 angedeutet, da dies verglichen mit einer translatorischen Bewegung in nur einer Achsrichtung zu einem homogeneren Materialabtrag mit verringerter Neigung zu Störstrukturen mit ausgeprägter Orientierungsrichtung führen kann.
In 5 ist eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels, welches entsprechend den unter Bezugnahme auf die 4 erläuterten Prinzipien aufgebaut ist, dargestellt. Die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels der 5 umfasst eine Vielzahl von Luftlagerelementen 51, welche in einem Gehäuse 50 angeordnet sind und unter Bezugnahme auf 4 dargestellt durch (nicht dargestellte) Schraubfedern gestützt wird. Ein Schlauch 52 erlaubt die Zufuhr von Druckluft zum Betrieb der Luftlagerelemente 51.
In 6 ist eine schematische Schnittansicht des Ausführungsbeispiels der 5 dargestellt, welches auf den unter Bezugnahme auf 4 diskutierten Techniken und Prinzipien beruht. Auf einer Bodenplatte 67 ist ein Block 68 mit einem Hohlraum und einer Öffnung zum Zuführen von Druckluft wie durch einen Pfeil 62 angedeutet aufgebracht. Durch Kanäle 64 wird die Druckluft an Luftlagerelemente 65 weitergeleitet. Mit 60 sind Schraubendruckfedern als Verstellelemente gekennzeichnet, über welche die Höhe der Luftlagerelemente 65 verstellbar ist. Zwischen dem Block 68 und der Bodenplatte 67 kann ein O-Ring 611 zu Dichtungszwecken angeordnet sein.
Auf dem Block 68 ist ein Block 69 mit einem Klemmmechanismus 61, welcher als Spannzange ausgestaltet ist und zum Fixieren der Position der Luftlagerelemente 65 nach erfolgter Einstellung einer gewünschten Form, z.B. wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben dient, angeordnet. Eine Deckplatte 61 ist dann mittels einer Schraube 66 fixiert, um die Vorrichtung zusammenzuhalten.
Die dargestellte Implementierung ist lediglich als Beispiel zu verstehen. Insbesondere kann je nach Größe der zu bearbeitenden Freiformflächen und Werkstücke die Anzahl der Luftlagerelemente und die von den Luftlagerelementen eingenommene Fläche variieren.
Wie bereits erwähnt können verschiedene Arten von Stellelementen, beispielsweise Aktoren zur aktiven Verstellung in dem Ausführungsbeispiel der 2 oder Schraubendruckfedern als passive Verstellmöglichkeit in dem Ausführungsbeispiel der 4, zum Einsatz kommen. Im Folgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem hydraulische Elemente als Aktoren zum Einsatz kommen. Die 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines derartigen Ausführungsbeispiels, welches auf dem Ausführungsbeispiel der 2 aufbaut.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 7 sind eine Vielzahl hydraulischer Aktoren auf einer Grundplatte 77 angeordnet. Die Hydraulikaktoren umfassen jeweils einen Miniaturverriegelungsmagnetventil 74 mit Ventilkegel zum Fixieren einer Position eines Hydraulikkolbens 73 in einem Hydraulikzylinder 78. Die Miniaturverriegelungsmagnete 74 können durch eine entsprechende Ansteuerschaltung gesteuert werden. Die Hydraulikzylinder 78 können durch Bohrungen in einer Platte 79 realisiert sein. Hydraulikflüssigkeit kann dabei durch einen Kanal 75 zugeführt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können sich auch mehrere Aktoren ein Ventil 74 teilen.
Die Verriegelungsmagnetventile 74 können dabei derart ausgeführt sein, dass sie in einem unbestromten Zustand geschlossen sind. Ein Ventilkegel der Magnete kann über eine Druckfeder angestellt sein. Dies kann eine Wärmeentwicklung und somit eine thermische Drift während des Poliervorgangs verringern. Weiterhin kann eine derartige Anordnung einen Überlastschutz ermöglichen, so dass die Vorrichtung bei einer Kollision der Vorrichtung mit dem Werkstück nicht beschädigt wird. Beispielsweise kann hierzu ein Öffnungsdruck des Überlastschutzes über eine konstruktive Ausführung der Ventilkegel eingestellt werden und kann beispielsweise im Bereich von 10 bis 15 % über einem maximal auftretenden Polierdruck liegen.
Auf den Hydraulikkolben 73 sind jeweils Luftlagerelemente 70 angeordnet, welche durch einen Kanal 72 mit Luft oder auch einem anderen Gas versorgt werden. Zwischen die Luftlagerelemente, welche pneumatische Elemente darstellen, und die Hydraulikaktoren sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Pneumatik-Hydraulik-Umsetzer zur Kopplung gekoppelt.
Während eines Einstellvorgangs der Aktoren können über den Pneumatik-Hydraulik-Umsetzer die Hydraulikkolben mit einem Druck beaufschlagt werden (durch Zuführung eines entsprechenden Gases durch den Kanal 72), wobei hier die Magnetventile 74 geöffnet sind. Hierdurch lassen sich die Hydraulikkolben mit einer definierten Kraft an die Oberfläche eines Werkstücks anlegen. Nach erfolgtem Einstellen schließen die Magnetventile 74. Die Anordnung der Hydraulikaktoren besitzt bei geschlossenen Magnetventilen die Steifigkeit des hydraulischen Systems, definiert durch Kompressibilität der Hydraulikflüssigkeit sowie der verwendeten Werkstoffe und einer Geometrie für die Hydraulikkolben, Hydraulikzylinder und Ventilkegel. Die Steifigkeit ist bei entsprechender Materialwahl hoch, so dass nach erfolgter Einstellung praktisch keine weitere Verstellung stattfindet.
Auf den Luftlagerelementen 70 ist entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 2 ein Poliermittelträger 71 angeordnet, welcher beispielsweise zum Polieren von rotationssymmetrischen asphärischen Linsen um eine Achse 76 rotiert werden kann.
In 8 ist die Realisierung eines pneumatischen Kreises (beispielsweise zur Einstellung wie oben beschrieben) und eines Hydraulikkreises schematisch dargestellt. Mit 80 ist dabei Pneumatikkreis und mit 81 der hydraulische Kreis bezeichnet. Zur Veranschaulichung sind drei Hydraulikzylinder und Kolben 82 dargestellt, welchen jeweils ein Magnetventil 83 zugeordnet ist. Die Magnetventile sind dabei als entsperrbare Rückschlagventile dargestellt. Ein Pneumatik-Hydraulik-Umsetzer 84 gibt einen z.B. von einer Einrichtung 85 erzeugten pneumatischen Druck p_pneu weiter.
In 9 ist eine schematische Darstellung eines Hydraulikkolbens mit Hydraulik-Pneumatikumsetzung schematisch dargestellt. 93 bezeichnet ein Hydraulikteil und 94 ein Pneumatikteil. In dem Hydraulikteil bezeichnet 90 eine Dichtlippe, unterhalb (in 9 links) derer bei dem Aufbau der 8 sich beispielsweise Hydraulikflüssigkeit in einem Hydraulikkolben befindet. Mit 91 ist eine O-Ring-Nut bezeichnet, in welcher ein O-Ring zur weiteren Abdichtung angeordnet werden kann. Der Pneumatikteil weist eine Nut 92 zur Luftzuführung auf, welche durch einen Kanal 95 zu dem Luftlagerelement 96 geführt werden kann und/oder zum Einstellen einer Position der Verstellelemente wie oben beschrieben dienen kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel können die Hydraulikaktoren in einem hexagonalen Muster angeordnet sein, was eine maximale Aktordichte sowie eine äquidistante Anordnung der Aktoren zueinander ermöglichen kann. Zudem können zur Steigerung der Aktordichte die Hydraulikaktoren mit möglichst kleinem Durchmesser ausgeführt werden. Des Weiteren können die Verriegelungsmagnete in drei Ebenen angeordnet sein, was eine weitere Erhöhung der Aktordichte ermöglichen kann. Insbesondere kann eine hexagonale Anordnung eine Aufteilung in drei Ebenen mit höchster Aktordichte ermöglichen. Es sind jedoch auch andere Anordnungen möglich. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 10A und 10B dargestellt.
10A zeigt dabei eine Draufsicht auf eine derartige Anordnung, und 10B zeigt eine Querschnittsansicht. Mit 100 ist eine erste Ventilebene bezeichnet, wobei die Kreise in der 10A die Lage der Ventile (z.B. Magnetventile 74 der 7) in der Ventilebene angeben. 101 bezeichnet eine zweite Ventilebene, und 103 eine dritte Ventilebene. Wie durch einen Pfeil 104 angedeutet kann ein Außendurchmesser von Verriegelungsmagneten in den Ventilebenen in der Größenordnung von 7 mm liegen. Mit 103 sind Hydraulikkolben bezeichnet, welche beispielsweise wie in 9 dargestellt ausgeführt werden können und mit Luftlagerelementen gekoppelt sind. 105 und 106 bezeichnen Kanäle zum Durchführen von Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Ebene 100 bzw. der zweiten Ebene 101 zu den Hydraulikkolben 103.
Bei den bisher diskutierten Ausführungsbeispielen liegt ein Poliermittelträger im Wesentlichen direkt auf Luftlagerelementen einer Verstellelementanordnung auf. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine Kopplungseinrichtung zwischen einem Poliermittelträger oder einer anderen Bearbeitungsoberfläche und einer Verstellelementanordnung bereitgestellt sein. Entsprechende Ausführungsbeispiele werden nunmehr unter Bezugnahme auf die 11 und 12 erläutert.
11A und 11B zeigen Querschnittsansichten einer Poliervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Kopplungseinrichtung 114, welche wie später näher erläutert wird als „Nadelkissen“ ausgestaltet ist. Das Nadelkissen 114 ist auf einer Aktoranordnung 111 angeordnet, wobei jedem Aktor ein Luftlagerelement 112 zugeordnet ist. Die Aktoren können dabei insbesondere Linearaktoren sein. Die Aktoranordnung mit Luftlagerelementen kann dabei insbesondere wie oben diskutiert ausgestaltet sein und wird daher nicht näher erläutert. Auf dem Nadelkissen 114 ist ein Poliermittelträger 115 angeordnet.
Zum Polieren eines Werkstücks 116, beispielsweise einer asphärischen Linse, kann das Nadelkissen 114 zusammen mit dem Poliermittelträger 115 um eine Achse 117 rotiert werden, wie durch einen Pfeil 118 angeordnet. Gleichzeitig kann wie ebenfalls bereits beschrieben das Werkstück 116 um eine Achse 119 rotiert werden.
Das Nadelkissen 114 umfasst dabei eine Vielzahl von langgestreckten Kopplungselementen, im Folgenden auch als Nadeln bezeichnet. Diese Nadeln können aus ferromagnetischem Stahl oder einem ähnlichen Material gefertigt sein. Permanentmagnete 113 können flächig angeordnet sein, um die Nadeln zu den Luftlagerelementen 112 hinzuziehen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann zwischen den Nadeln und den Luftlagerelementen ein flexibles Element 1110 angeordnet sein.
Durch die Wirkung der Luftlagerelemente einerseits und der Magnete 113 andererseits folgt eine Form einer Unterseite des Nadelkissens, d.h. einer den Luftlagerelementen zugewandten Seite, einer durch die Aktoranordnung 111 vorgegebenen Form. Dabei zeigt beispielsweise 11A Aktoren der Aktoranordnung 111 in einem unausgelenkten Zustand, während in 11B einige Aktoren wie durch Pfeile angedeutet ausgelenkt sind, was entsprechende Nadeln des Nadelkissens in einer Richtung senkrecht zu einer Oberseite der Aktoranordnung 111 bewegt.
Insbesondere kann durch die Magnete 113 eine Abhebesicherung der Nadeln des Nadelkissens 114 realisiert werden, da die Nadeln als Flussleitstücke im magnetischen Kreis dienen. Hierdurch sind die Nadeln stets in Kontakt mit den Luftlagerelementen bzw. einem hierdurch gebildeten Luftkissen, und ein Luftspalt kann an allen Stellen eine zumindest annäherungsweise konstante Höhe aufweisen.
Bei dem in 11A und 11B dargestellten Ausführungsbeispiel weisen nicht alle Nadeln des Nadelkissens 114 die gleiche Länge auf, sondern die Länge wächst von einem Mittelpunkt entsprechend der Achse 117 zu einem Rand hin an, sodass beispielsweise in der 11A, in welcher die Aktoren der Aktoranordnung 117 nicht ausgelenkt sind, eine sphärische Form vorgegeben wird. Die sphärische Form kann beispielsweise einen Radius entsprechend einem sphärischen Ersatzradius des Werkstücks 116 oder eines Best-Fit-Radius des Werkstücks 116 aufweisen. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel müssen durch die Aktoranordnung 111 lediglich die nicht-sphärischen Anteile oder Korrekturen eingestellt werden, d.h. die Abweichungen zu der sphärischen Form, was beispielsweise eine benötigten Verstellweg der Aktoren verringern kann. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Aktoren selbst auf einer sphärischen Grundform angeordnet sein, beispielsweise kann die Grundplatte 28 der 2 eine sphärische Form aufweisen.
Das Nadelkissen 114 kann dabei austauschbar sein, sodass für verschiedene zu bearbeitende Werkstücke verschiedene Grundformen vorgebbar sind, wobei hierzu nur das Nadelkissen ausgetauscht werden muss und die übrige Vorrichtung weiter verwendet werden kann. Lediglich die Verstellwege der einzelnen Aktoren müssen dann entsprechend geändert werden.
In Abhängigkeit von verwendeter Nadeldichte, Nadeldurchmesser und Muster, d.h. Anordnung der Nadeln, können zusätzliche Funktionalitäten in die Poliervorrichtung der 11A und 11B integriert werden. So ist z.B. die Glättung bestimmter Ortsfrequenzbereiche und/oder ein gezielter Mehr- oder Minderabtrag von Material in bestimmten Durchmesserbereichen möglich.
Die Länge der einzelnen Nadeln ergibt sich aus der gewünschten Grundform, beispielsweise dem sphärischen Ersatzradius, ggf. zusätzlich eines konstanten Offsets zur Führung der Nadeln in einer Bohrungsmatrize, welche nunmehr unter Bezugnahme auf die 12 näher erläutert wird.
In 12 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines Nadelkissens, beispielsweise des Nadelkissens 114 der 11, dargestellt, welches eine Vielzahl von Nadeln 120 aufweist. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die Nadeln an ihren Stirnseiten 124 sphärisch geformt sein. Die Nadeln 120 können einen runden Querschnitt aufweisen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt.
Dabei werden die Nadeln 120 in einer Bohrungsmatrize 122 gehalten, welche einen oberen Teil 122A und einen unteren Teil 122B umfasst. Die Nadeln 120 weisen einen Absatz 121 mit einem größeren Durchmesser auf, welcher in Abschnitten 123 größeren Durchmessers der Bohrungsmatrize angeordnet ist. Hierdurch wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verhindert, dass die Nadeln 120 aus der Bohrungsmatrize 122 herausfallen können. Die Größe des Abschnitts 123 wird dabei so gewählt, dass die Position der Nadeln 120 um einen gewünschten maximalen Verstellweg verstellbar ist, beispielsweise mittels der in 11 dargestellten Aktoren oder anderer Verstellelemente.
Zum Rotieren des Nadelkissens beim Polieren des Werkstücks kann dann die Bohrungsmatrize 122 rotiert werden, was das Nadelkissen entsprechend in Bewegung versetzt.
Es ist zu bemerken, dass in 12 die Länge der Nadeln 120 nicht maßstabsgerecht dargestellt ist, sondern diese verglichen zu der Dicke der Bohrungsmatrize 124 deutlich länger sein können als dargestellt. Zu bemerken ist auch, dass beispielsweise die Nadeln auch nur an einer Oberseite der Bohrungsmatrize länger sein können, während sie auf der Unterseite relativ kurz sind. In anderen Worten muss die Bohrungsmatrize 122 nicht in der Mitte der Nadeln 120 angeordnet sein.
Die Nadeln 120 können eine Verdrehsicherung aufweisen. Diese kann beispielsweise über eine in die Nadel eingeschliffene Planfläche und eine entsprechende Form von Bohrlöchern der Bohrungsmatrize 124 realisiert sein.
Die oben diskutierten Ausführungsbeispiele dienen lediglich zur Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Insbesondere können verschiedene Abwandlungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7364493 B1 [0007]
US 7223164 B2 [0008]
US 2012/0040590 A1 [0008]
EP 1587649 B1 [0008]
FR 2626208 A1 [0008]
GB 2477557 A [0008]
US 4606151 A [0008]

Claims

Vorrichtung (10) zum Bearbeiten von optischen Werkstücken (11; 23; 40; 116), umfassend: eine ortsfeste Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 60; 73; 111) mit einer durch Betätigen der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 73; 111) formveränderlichen Oberseite (14), und ein Bearbeitungselement (13; 21; 41; 71; 115) mit einer Bearbeitungsoberfläche (15) zum Bearbeiten eines optischen Werkstücks (11; 23; 40; 116), wobei das Bearbeitungselement (13; 21; 41; 71; 115) derart mit der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 60; 73; 111) gekoppelt ist, dass die Bearbeitungsoberfläche durch Formänderungen der formveränderlichen Oberseite der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 73; 111) in ihrer Form veränderbar ist, und wobei das Bearbeitungselement (13; 21; 41; 71; 115) zum Bearbeiten des Werkstücks relativ zu der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 60; 73; 111) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 60; 73; 111) eine Vielzahl von Verstellelementen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Verstellelemente passiv verstellbare und arretierbare Verstellelemente (42; 60) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Verstellelemente jeweils ein elastisches Element (42; 60) und einen Verriegelungsmechanismus (43; 61) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Verstellelemente Aktoren (20; 73; 111) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Aktoren (20; 73; 111) jeweils einen Hydraulikzylinder mit einem Hydraulikkolben umfassen, wobei die Verstellelementanordnung eine Vielzahl von Ventilen (74) umfasst, wobei jedem Hydraulikzylinder ein Ventil (74) der Vielzahl von Ventilen (74) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Ventilen (74) in mindestens zwei Ebenen (100; 101; 102) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Hydraulikkolben über eine Pneumatikeinrichtung (80) zum Durchführen eines Einstellvorgangs der Aktoren mit Druck beaufschlagbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2–8, wobei die Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 73; 111) weiter mindestens ein Luftlagerelement (33) zum Erzeugen eines Luftkissens umfasst, wobei das mindestens eine Luftlagerelement mit der Vielzahl von Verstellelementen gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei jedes Luftlagerelement (33) des mindestens einen Luftlagerelements (33) jeweils ein verkippbares Element (33) mit einer Lagerfläche (30) und einer Luftaustrittsöffnung in der Lagerfläche umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das verkippbare Element (33) außerhalb der Lagerfläche eine sphärische Form aufweist und in einer Hülse (35) gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–11, wobei das Bearbeitungselement (13; 21; 41; 71; 115) zum Ausführen einer Rotationsbewegung relativ zu der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 60; 73; 111) eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–11, wobei das Bearbeitungselement (13; 21; 41; 71; 115) zum Ausführen einer oszillatorischen Bewegung in einer Ebene relativ zu der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 60; 73; 111) eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–13, wobei das Bearbeitungselement (13; 21; 41; 71; 115) einen Poliermittelträger umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–14, weiter umfassend eine zwischen dem Bearbeitungselement (13; 21; 41; 71; 115) und der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 60; 73; 111) bereitgestellte Kopplungseinrichtung (114).
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Kopplungseinrichtung (114) zusammen mit dem Bearbeitungselement (13; 21; 41; 71; 115) relativ zu der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 60; 73; 111) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Kopplungseinrichtung (114) eine Vielzahl von Kopplungselementen (120) umfasst, welche in einer Richtung senkrecht zur Oberseite der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 73; 111) bewegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Kopplungselemente (120) eine Nadelform aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Kopplungselemente (120) gekrümmte Stirnseiten aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Kopplungselemente (120) in einer Bohrmatrix (122) angeordnet sind und durch Bewegen der Bohrmatrix (122) bewegbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17–20, wobei die Kopplungselemente (120) ein ferromagnetisches Material umfassen, wobei die Vorrichtung weiter eine Vielzahl benachbart zu der Oberseite der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 73; 111) angeordnete Magnete umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–21, wobei die Kopplungseinrichtung (114) eine Grundform für das Werkstück vorgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Grundform eine sphärische Grundform ist, wobei durch Verstellen der Verstellelementanordnung (12; 20; 42; 73; 111) asphärische Abweichungen von der sphärischen Grundform einstellbar sind.