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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. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung der optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern, wie sie in sogenannten „RX-Werkstätten“, d.h. Produktionsstätten zur Fertigung von individuellen Brillengläsern nach Rezept, oder bei der Fertigung von konventionellen Brillengläsern, wie z.B. Gläsern für Sonnenbrillen, in großem Umfang zum Einsatz kommen.
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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 Flächen zur Erzeugung der rezeptgemäßen Makrogeometrie und sodann die Feinbearbeitung der optisch wirksamen Flächen, 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, Fräsen und/oder Drehen erfolgt, werden die optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern bei der Feinbearbeitung üblicherweise einem Feinschleif-, Läpp- und/oder Poliervorgang unterzogen, wozu man sich einer entsprechenden Maschine bedient. Insofern soll im Sprachgebrauch der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Polieren“, auch in Wortzusammensetzungen wie z.B. „Polierwerkzeug“ od.dgl., Feinschleif- und Läppvorgänge mit umfassen, in dem Beispiel also Feinschleif- oder Läppwerkzeuge.
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Eine Poliermaschine mit mindestens einer Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an insbesondere Brillengläsern als Werkstücken ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2014 015 053 A1 bekannt. Diese weist eine in einen Arbeitsraum hineinragende Werkstückspindel auf, über die ein zu polierendes Werkstück um eine Werkstück-Drehachse C drehend angetrieben werden kann. Ferner sind zwei der Werkstückspindel zugeordnete und gegenüberliegend in den Arbeitsraum hineinragende Werkzeugspindeln vorgesehen, an denen jeweils ein Polierwerkzeug um eine Werkzeug-Drehachse A, A' drehend angetrieben werden kann und entlang der Werkzeug-Drehachse A, A' axial zustellbar (Zustellachsen Z, Z') gehalten ist. Die Werkzeugspindeln können weiterhin relativ zur Werkstückspindel gemeinsam entlang einer im Wesentlichen senkrecht zu der Werkstück-Drehachse C verlaufenden Linearachse X bewegt und um verschiedene Schwenk-Stellachsen B, B' verschwenkt werden, die im Wesentlichen senkrecht zu der Werkstück-Drehachse C und im Wesentlichen senkrecht zu der Linearachse X verlaufen. In besonders kompakter Bauweise sind bei diesem Stand der Technik die Werkzeugspindeln in Richtung der Linearachse X gesehen hintereinander angeordnet.
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Aufgrund der bei diesem Stand der Technik getroffenen Achskonstellation (A, A', B, B', C, X, Z, Z') können konventionelle Polierprozesse sowohl mit einer sogenannten „Tangential-Polierkinematik“, bei der die mit den Werkzeugspindeln axial zugestellten (Z, Z') Polierwerkzeuge unter einem voreingestellten aber festen Schwenkwinkel (B, B') der Werkzeugspindeln oszillierend mit relativ kleinen Hüben quer (X) über das jeweilige Brillenglas bewegt werden, als auch mit einer Polierkinematik, bei der die zugestellten (Z, Z') Polierwerkzeuge während ihrer oszillierenden Querbewegung (X) zugleich kontinuierlich verschwenken (B), um der Flächenkrümmung des jeweiligen Brillenglases zu folgen, durchgeführt werden, wobei das Brillenglas und die Polierwerkzeuge gleich- oder gegensinnig mit gleichen oder verschiedenen Drehzahlen um ihre Drehachsen (A, A', C) angetrieben werden können.
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Darüber hinaus gestattet die vorbekannte Vorrichtung unterschiedliche, insbesondere automatisierte Bearbeitungsstrategien, z.B. ein Vor- und Feinpolieren mit unterschiedlichen Polierbelägen oder ein Arbeiten mit verschieden großen (Werkzeug-Durchmesser) und/oder verschieden gekrümmten (Werkzeug-Krümmungsradius) Polierwerkzeugen, so dass die Vorrichtung sehr vielfältig einsetzbar ist, ohne dass dies längere Prozesszeiten erfordert.
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Die bei diesem Stand der Technik zum Einsatz kommenden flexiblen Polierwerkzeuge - aufgrund ihrer Form auch „Polierteller“ genannt - besitzen einen im Wesentlichen dreiteiligen bzw. -lagigen Aufbau, mit (1.) einem der Werkzeugspindel zugewandten, im Verhältnis festen bzw. starren Träger- oder Grundkörper, an dem (2.) eine demgegenüber weichere Schicht aus einem elastischen Material, z.B. eine Schaumstoffschicht befestigt ist, der (3.) eine dem Werkstück zugewandte Schleif- oder Polierfolie (Poliermittelträger) als bearbeitungsaktiver Werkzeugbestandteil aufliegt. Infolge der elastischen Verformbarkeit der Schaumstoffschicht kann sich die Polierfolie in gewissen Grenzen in situ an die Geometrie der zu bearbeitenden Fläche anpassen. Dies sowohl in „statischer“ Hinsicht, d.h. von Brillenglas zu Brillenglas, welche es zu bearbeiten gilt und die sich in ihrer Geometrie, insbesondere der Flächenkrümmung, in der Regel unterscheiden, als auch in „dynamischer“ Hinsicht, d.h. während der eigentlichen Bearbeitung eines bestimmten Brillenglases, bei der eine Relativbewegung zwischen dem Polierteller und dem Brillenglas erfolgt. Die Elastizität der Schaumstoffschicht beeinflusst darüber hinaus in wesentlichem Maße das Abtragsverhalten des Poliertellers während des Polierprozesses.
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Derartige Polierwerkzeuge unterliegen während ihres bestimmungsgemäßen Gebrauchs einer kontinuierlichen Abnutzung, die sich bei der Bearbeitung infolge von scharfen Rändern an den zu bearbeitenden Brillengläsern, hohen Zylinderkurven, d.h. starken Krümmungen bzw. Krümmungsunterschieden der optisch wirksamen Flächen und/oder durch kleine Durchmesser der zu bearbeitenden Brillengläser noch verstärkt. Denn beim Überstreichen dieser „scharfen Randzonen“ treten in der Schaumstoffschicht der flexiblen Polierwerkzeuge Scherwirkungen auf, die neben einem erhöhten Verschleiß zu einer Bildung von Einschnitten oder Fransen an den Polierwerkzeugen führen können. Es besteht die Gefahr, dass diese Beschädigungen an den Polierwerkzeugen bei den oben beschriebenen, ggf. automatisiert ablaufenden Polierprozessen nicht rechtzeitig erkannt werden. Dann aber werden weitere Brillengläser mit beschädigten, ggf. sogar zerstörten Polierwerkzeugen poliert, was letztlich einen erhöhten Ausschuss, d.h. unzureichend polierte oder beschädigte Brillengläser verursacht.
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Eine Möglichkeit zur Überprüfung des Verschleißzustands solcher Polierwerkzeuge besteht darin, die Werkzeugoberfläche, d.h. den Poliermittelträger gegenüber Vergleichskarten visuell abzugleichen. Ein solches Vorgehen ist indes aufwendig, bedarf einer sehr guten Schulung des Bedienpersonals, unterliegt dennoch subjektiven Schwankungen bei der Beurteilung und ist schwer in einem automatisierten Prozess einzugliedern.
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Eine weitere Vorgehensweise zur Überprüfung des Verschleißzustands von insbesondere Polierwerkzeugen wird in der den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildenden Druckschrift
WO 2012/065712 A1 beschrieben. Gemäß diesem Stand der Technik erfolgt die Erfassung der Abnutzung bzw. des Zustands eines Polierwerkzeugs insbesondere unter Zuhilfenahme eines auf der Werkzeugoberfläche des Polierwerkzeugs gedruckten Informationsträgers, namentlich wenigstens eines Barcodes, der beim Polieren mit abgearbeitet und somit teilweise oder ganz entfernt bzw. unlesbar wird. Der Barcode wird mittels einer Erfassungseinrichtung insbesondere in Form einer Kamera erfasst, so dass mittelbar über die Lesbarkeit des Barcodes Rückschlüsse auf den Zustand des Polierwerkzeugs gezogen werden können.
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Ein Problem ist hierbei indes darin zu sehen, dass der mit der Kamera erfassbare Kontrast zwischen der Werkzeugoberfläche und dem Barcode sehr gering ist, weil die Polierwerkzeuge während ihres Gebrauchs mit Poliermittel durchtränkt bzw. benetzt sind. Dies kann zum einen dazu führen, dass fehlerhafte bzw. verschlissene Werkzeuge nicht sicher erkannt und deshalb weiter zum Polieren von Brillengläsern eingesetzt werden. Zum anderen besteht die Möglichkeit, dass Polierwerkzeuge vorzeitig ausgetauscht werden, weil sie als fehlerhaft „bewertet“ wurden, obwohl sie tatsächlich noch unbeschädigt bzw. nicht verschlissen, also noch einsetzbar sind. Wünschenswert wäre insofern eine Möglichkeit der Verschleißerkennung, die zuverlässiger über die tatsächlichen Verhältnisse Auskunft gibt.
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Ein anderer Ansatz, an einem Schleifwerkzeug zur Bearbeitung von optischen Elementen einen Verschleiß zu erkennen, ist in der Druckschrift
US 2004/0242128 A1 offenbart. Neben verschiedenfarbigen Schichten des Schleifwerkzeugs zur visuellen Verschleißanzeige werden hier auch Maßnahmen zur Unterscheidung der Schleifschichten vorgeschlagen, bei denen mittels Messung der Wellenlängenverteilungen der Reflexionen die Schichtgrenze zwischen benachbarten Schleifschichten erfasst werden kann. Insbesondere wird hier vorgeschlagen, Schleifschichten mittels Zugabe verschieden konzentrierter Additive unterscheidbar zu machen, so dass ein Durchschleifen einer ersten Schleifschicht auf der Oberfläche des Schleifwerkzeugs oder in einer abfließenden Flüssigkeit (Kühlschmiermittel) messbar ist.
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Schließlich ist aus der Druckschrift
DE 102 44 819 A1 allgemein ein Verfahren zur Detektion wenigstens einer auf einer technischen Oberfläche befindlichen Materialschicht (z.B. Klebstoffschicht) bekannt, bei dem der Effekt der Lumineszenz genutzt wird. Lumineszenz liegt vor, wenn ein physikalisches System durch eine von außen zugeführte Energie in einen angeregten Zustand versetzt wird und infolge dessen Licht und/oder eine Strahlung außerhalb des sichtbaren Bereichs emittiert, dessen/deren Wellenlänge stets kleiner als jene Wellenlänge ist, welche die Lumineszenzerscheinungen induziert. Lumineszenz umfasst als Oberbegriff die sich in der Dauer des Leuchtens nach Ende der Erregung unterscheidenden Unterarten Fluoreszenz und Phosphoreszenz, wobei Fluoreszenz ein unmittelbares, sehr kurzes Nachleuchten beinhaltet, während Phosphoreszenz ein längeres Nachleuchten von mindestens einer Tausendstelsekunde nach der Anregung umfasst. Die gemäß diesem Stand der Technik vorgesehene Sensoranordnung zum Nachweis von Materialschichten mit fluoreszierenden Eigenschaften besteht aus einer Lichtquelle, die ein auf die technische Oberfläche gerichtetes Lichtbündel mit einer die Materialschicht zur Fluoreszenzstrahlung anregenden Wellenlänge aussendet, einer Detektoreinheit, welche die von der Materialschicht emittierte Fluoreszenzstrahlung empfängt, sowie einer Auswerteeinheit, die eine qualitative Materialbestimmung der fluoreszierenden Materialschicht in Abhängigkeit der Fluoreszenzstrahlung vornimmt.
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AUFGABENSTELLUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfach und kompakt ausgebildete Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an insbesondere Brillengläsern mit einer integrierten Sensoreinrichtung zur Verschleißerkennung an den eingesetzten Polierwerkzeugen zu schaffen, bei der verschiedene Verschleißzustände an den Polierwerkzeugen möglichst zuverlässig erkannt werden können, ohne dass dies überhaupt eine oder eine wesentliche Verlängerung der Prozesszeiten bedingt.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte oder zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 17.
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Bei einer Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an insbesondere Brillengläsern als Werkstücken, die einen Arbeitsraum aufweist, in dem eine Werkstückaufnahme und wenigstens eine Werkzeugaufnahme einander gegenüberliegen und relativ zueinander bewegbar sind, so dass ein Bearbeitungsbereich eines an der Werkzeugaufnahme um eine Drehachse A, A' drehend antreibbar gehaltenen Polierwerkzeugs mit einem an der Werkstückaufnahme gehaltenen Werkstück in Bearbeitungseingriff bringbar und im Bearbeitungseingriff über das Werkstück führbar ist, wobei am Arbeitsraum eine Sensoreinrichtung zur Verschleißerkennung an dem Polierwerkzeug vorgesehen ist; umfasst die Sensoreinrichtung erfindungsgemäß eine erste Sensoranordnung und eine davon verschiedene, zweite Sensoranordnung, welche im Arbeitsraum relativ zu dem an der Werkzeugaufnahme gehaltenen Polierwerkzeug positionierbar sind, so dass die erste Sensoranordnung im Wesentlichen normal zum Bearbeitungsbereich des Polierwerkzeugs ausgerichtet ist, während die zweite Sensoranordnung im Wesentlichen tangential zum Bearbeitungsbereich des Polierwerkzeugs ausgerichtet ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung kann vermittels der Sensoreinrichtung zuverlässiger festgestellt werden, ob sich der Verschleiß des Polierwerkzeugs im Rahmen zulässiger Abnutzung bewegt oder aber Ausmaße angenommen hat, bei denen sich ein weiterer Einsatz des Polierwerkzeugs verbietet, weil dabei eine Beschädigung des Werkstücks zu befürchten stünde. Die erhöhte Zuverlässigkeit bei der Verschleißerkennung liegt insbesondere darin begründet, dass zwei Sensoranordnungen vorgesehen sind, die sich nicht nur hinsichtlich des jeweiligen Erfassungsprinzips unterscheiden können, sondern auch mit unterschiedlichen „Blickwinkeln“ bezüglich des Polierwerkzeugs positionierbar sind, so dass grundsätzlich auch verschiedene Verschleißzustände erkannt werden können.
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Da diese relative Positionierung zwischen den Sensoranordnungen der Sensoreinrichtung und dem jeweiligen Polierwerkzeug im Arbeitsraum der Vorrichtung stattfindet, d.h. das jeweilige Polierwerkzeug nicht zwingend bei geöffnetem Arbeitsraum oder gar außerhalb des Arbeitsraums überprüft wird, dies vielmehr in situ erfolgen kann, bedingt die Verschleißerkennung auch keine oder keine wesentliche Verlängerung der Prozesszeiten.
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Vorteilhaft können so beispielsweise die Werkstückwechselzeiten zur Verschleißerkennung mittels der Sensoreinrichtung genutzt werden. Die eigentliche Inspektion des jeweiligen Polierwerkzeugs kann dabei im Anschluss an jeden Polierzyklus, oder aber in vordefinierten Abständen, etwa in Abhängigkeit von der Anzahl der polierten Werkstücke oder einer festgelegten Gesamtpolierzeit oder zu festen Terminen, wie z.B. Schichtbeginn, erfolgen. Sind mehrere Werkzeugaufnahmen mit Polierwerkzeugen vorhanden, kann die Überprüfung auf Verschleiß sämtliche im Arbeitsraum befindlichen Polierwerkzeuge umfassen, oder aber auch nur das zuletzt benutzte Polierwerkzeug, falls das andere (oder die anderen) Polierwerkzeug(e) nicht im Einsatz gewesen sein sollte(n).
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Was das jeweilige Erfassungsprinzip der beiden Sensoranordnungen der Sensoreinrichtung angeht, dient die erste Sensoranordnung der Sensoreinrichtung vorzugsweise dazu, eine lumineszierende, etwa eine fluoreszierende Substanz zu erfassen, die erst ab einem vorbestimmten Verschleiß an dem Bearbeitungsbereich des Polierwerkzeugs erkennbar ist. Hierfür kann eine anfänglich innere Schicht des Polierwerkzeugs mit dieser Substanz versehen sein, die ab einem definierten Verschleiß zu Tage tritt. Ein vom physikalischen Prinzip her ähnlicher Erfassungsansatz wird beispielsweise in der oben erwähnten Druckschrift
DE 102 44 819 A1 beschrieben. Auch ist es hier denkbar, mit einer anfänglich inneren Farbschicht im Polierwerkzeug und deren Erfassung nach Freilegung zu arbeiten, wie es grundsätzlich aus der eingangs ebenfalls erwähnten Druckschrift
US 2004/0242128 A1 an Schleifwerkzeugen bekannt ist. Aufgrund der zum Bearbeitungsbereich des jeweiligen Polierwerkzeugs im Wesentlichen normalen Ausrichtung der ersten Sensoranordnung kann die Oberfläche des Polierwerkzeugs in einer im Wesentlichen frontalen Perspektive analysiert werden, so dass den vorgenannten Möglichkeiten der Erfassung durch die erste Sensoranordnung gemein ist, dass eine übermäßige „Glatzenbildung“ am Bearbeitungsbereich des Polierwerkzeugs zuverlässig erkannt werden kann.
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Die zweite Sensoranordnung der Sensoreinrichtung hingegen kann dazu dienen, an dem Bearbeitungsbereich des jeweiligen Polierwerkzeugs eine unzulässige Abweichung des Bearbeitungsbereichs von einer Sollgeometrie zu erfassen. Infolge der zum Bearbeitungsbereich des jeweiligen Polierwerkzeugs im Wesentlichen tangentialen Ausrichtung der zweiten Sensoranordnung kann die Oberfläche und ggf. der Rand des Polierwerkzeugs in einer im Wesentlichen seitlichen Perspektive analysiert werden, so dass beispielsweise mittels zeilenförmiger Laserabtastung der Bearbeitungsbereich des Polierwerkzeugs im Hinblick auf eventuell vorhandene topografische Unregelmäßigkeiten, wie etwa Einschnitte, Ausfransungen, Löcher etc. untersucht werden kann. Auf diese Art und Weise kann auch festgestellt werden, ob an der jeweiligen Werkzeugaufnahme überhaupt ein Polierwerkzeug gehalten ist oder ein Totalschaden am Polierwerkzeug vorliegt, weil kein Bearbeitungsbereich vorhanden ist (Fehlen des Poliermittelträgers und ggf. auch der Schaumstoffschicht).
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Insbesondere diese Kombination von bezüglich des jeweiligen Polierwerkzeugs verschieden ausgerichtet positionierbaren Sensoranordnungen der Sensoreinrichtung, die ggf. auch mit unterschiedlichen physikalischen Erfassungsprinzipien arbeiten, dient der Sicherstellung, dass brauchbare und unbrauchbare Polierwerkzeuge unterschieden werden können. Dabei ist ein Polierwerkzeug dann als brauchbar anzusehen, wenn bei der Erfassung durch beide Sensoranordnungen keine unzulässigen Abweichungen vom Soll festzustellen sind. Ergibt hingegen die Erfassung durch nur eine der beiden (oder beide) Sensoranordnungen eine unzulässige Abweichung vom Soll, ist das Polierwerkzeug als unbrauchbar anzusehen. Damit wird zum einen die Möglichkeit reduziert, dass tatsächlich noch verwendbare Polierwerkzeuge vorzeitig ausgetauscht werden, zum anderen wird der Gefahr begegnet, dass fehlerhafte bzw. verschlissene Polierwerkzeuge nicht erkannt und weiter zum Polieren von Werkstücken eingesetzt werden. Im Ergebnis unterstützt die Sensoreinrichtung in erfindungsgemäßer Ausbildung sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch die Qualitätssicherung bei der Feinbearbeitung der Werkstücke: Erstens werden die Polierwerkzeuge solange wie möglich verwendet, d.h. solange sie als brauchbar anzusehen sind; überflüssige Werkzeugwechsel sowie der damit verbundene materielle und zeitliche Aufwand werden vermieden. Zweitens werden unbrauchbare Polierwerkzeuge frühzeitig erkannt und können ausgetauscht werden; das Risiko der Produktion von Ausschuss wird also verringert.
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Grundsätzlich wäre es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, die Ausgestaltung derart zu treffen, dass die Sensoreinrichtung insgesamt bezüglich der wenigstens einen Werkzeugaufnahme in eine Prüfposition bewegt werden kann, um die Verschleißerkennung am jeweiligen Polierwerkzeug durchzuführen. Insbesondere im Hinblick auf einen möglichst einfachen und kompakten Aufbau der Vorrichtung ist es jedoch bevorzugt, wenn die wenigstens eine Werkzeugaufnahme mit dem daran gehaltenen Polierwerkzeug bezüglich der im Arbeitsraum an ortsfester Stelle angeordneten Sensoreinrichtung in eine Prüfposition bewegbar ist, in der die Verschleißerkennung mittels der Sensoreinrichtung durchführbar ist. Vorteilhaft können hierfür die für die eigentliche Feinbearbeitung ohnehin vorgesehenen Bewegungsachsen der Vorrichtung benutzt werden.
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Insbesondere im Hinblick auf schnelle Prozesszeiten bevorzugt ist es ferner, wenn die Sensoreinrichtung in dem Arbeitsraum an einer Stelle angeordnet ist, in der die Sensoreinrichtung einen freien Zugang zur Werkstückaufnahme für einen Werkstückwechsel gestattet. Vorteilhaft ist es somit möglich, in einem parallelen Ablauf die Werkstücke zu wechseln und zugleich das wenigstens eine Polierwerkzeug im Hinblick auf seinen Verschleißzustand zu prüfen, wodurch unerwünschte Nebenzeiten vermieden werden und der Durchsatz der Vorrichtung hoch gehalten wird. Damit kann die Prüfung des Polierwerkzeugs auf Verschleiß bzw. Vorhandensein auch direkt vor der eigentlichen Feinbearbeitung des neuen Werkstücks erfolgen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Sensoreinrichtung ferner eine Sensorabdeckung für die Sensoranordnungen aufweisen, die relativ zu der Sensorabdeckung positionierbar sind, oder umgekehrt, so dass die Sensoranordnungen wahlweise eine geschützte Ruheposition unter der Sensorabdeckung oder wenigstens eine Erfassungsposition zur Verschleißerkennung einnehmen. Die Sensorabdeckung der Sensoreinrichtung dient hierbei im Nichtgebrauch der Sensoreinrichtung dem Schutz der Sensoranordnungen vor Spritzern und Flecken durch das flüssige Poliermittel, bei dem es sich üblicherweise um eine abrasive Suspension auf Diamant-, Siliciumcarbid-, Aluminiumoxid- oder Ceriumoxid-Basis od.dgl. handelt, die sich im Arbeitsraum der Vorrichtung in weißen Schichten niederschlägt. Der Aufwand für Wartung und Reinigung der Sensoreinrichtung wird auf diese Weise minimiert, die zugehörigen Intervalle werden maximiert.
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Im Hinblick auf einen entsprechenden Schutz vor Tropfen des Poliermittels auch in der Erfassungsposition sowie eine problemlose Reinigbarkeit können dabei in der Sensorabdeckung der Sensoreinrichtung und/oder einem Sensorgehäuse Fensterausschnitte, ggf. mit - in Abhängigkeit vom physikalischen Erfassungsprinzip der jeweiligen Sensoranordnung transparenten oder transluzenten - Scheiben, vorgesehen sein, die zumindest in der wenigstens einen Erfassungsposition vor den Sensoranordnungen liegen, um die Verschleißerkennung durch die Fensterausschnitte hindurch zu gestatten.
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Prinzipiell wäre es möglich, die Ausgestaltung der Vorrichtung so vorzunehmen, dass die Sensorabdeckung bezüglich der Sensoranordnungen bewegt werden kann, um wahlweise die Ruheposition oder die Erfassungsposition einzustellen. Insbesondere im Hinblick auf einen möglichst einfachen Aufbau der Vorrichtung ist es demgegenüber jedoch bevorzugt, wenn die Sensoranordnungen bezüglich der wenigstens einen Werkzeugaufnahme bewegbar sind, so dass die Sensoranordnung an ortsfester Stelle im Arbeitsraum angeordnet sein kann.
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Hierbei können die beiden Sensoranordnungen grundsätzlich einzeln bzw. unabhängig voneinander bewegbar sein. Vorzugsweise sind die Sensoranordnungen allerdings gemeinsam bewegbar, was einen geringeren Aufwand und Platzbedarf erfordert.
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In zweckmäßiger und platzsparender Ausgestaltung der Vorrichtung können die Sensoranordnungen ferner in einem gemeinsamen Sensorgehäuse aufgenommen sein, das bezüglich der wenigstens einen Werkzeugaufnahme bewegbar ist.
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Bei dieser Bewegung kann es sich beispielsweise um eine Axialbewegung des Sensorgehäuses handeln. Wiederum hinsichtlich eines möglichst einfachen Aufbaus ist es demgegenüber aber bevorzugt, wenn das die Sensoranordnungen aufnehmende Sensorgehäuse im Arbeitsraum schwenkbeweglich angeordnet ist.
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Dabei ist es wiederum einer kompakten Bauform der Vorrichtung förderlich, wenn das die Sensoranordnungen aufnehmende Sensorgehäuse an einem Schwenkkopf der Sensoreinrichtung vorgesehen ist, der mittels eines Schwenkantriebs um eine Schwenkachse antreibbar ist, die quer zu der Drehachse der wenigstens einen Werkzeugaufnahme verläuft. Gleichwohl wäre auch eine parallele Anordnung von Schwenkachse und Drehachse denkbar.
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Des Weiteren kann der Schwenkkopf der Sensoreinrichtung an einer Seite des Arbeitsraums einseitig gelagert sein, was besonders kompakt und platzsparend baut und zudem eine gute Zugänglichkeit und hohe Servicefreundlichkeit verspricht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Schwenkantrieb einen elektrischen Schwenkmotor und ein Schwenkgetriebe aufweist, über das der Schwenkmotor mit dem Schwenkkopf wirkverbunden ist. Während es grundsätzlich auch denkbar ist, den Schwenkkopf pneumatisch auf Endanschläge zu verstellen, ist ein elektromotorisches Verschwenken des Schwenkkopfs hinsichtlich einer hohen Stell- und Wiederholgenauigkeit bevorzugt.
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Im weiteren Verfolg des Erfindungsgedankens kann eine der Werkstückaufnahme gegenüberliegende, weitere Werkzeugaufnahme vorgesehen sein, die im Arbeitsraum relativ zur Werkstückaufnahme bewegbar ist, so dass ein Bearbeitungsbereich eines an der weiteren Werkzeugaufnahme drehend antreibbar gehaltenen, weiteren Polierwerkzeugs mit einem an der Werkstückaufnahme gehaltenen Werkstück in Bearbeitungseingriff bringbar und im Bearbeitungseingriff über das Werkstück führbar ist, wobei die weitere Werkzeugaufnahme mit dem daran gehaltenen, weiteren Polierwerkzeug in paralleler Anordnung zur erstgenannten Werkzeugaufnahme bezüglich der Sensoreinrichtung in eine Prüfposition bewegbar ist, in der die Verschleißerkennung mittels der Sensoreinrichtung durchführbar ist. In sehr kompakter Ausgestaltung kann so vorteilhaft ein und dieselbe Sensoreinrichtung zur Verschleißerkennung an zwei Polierwerkzeugen verwendet werden, die an den beiden Werkzeugaufnahmen gehalten sind.
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Bei dieser Variante der Vorrichtung können die Werkzeugaufnahmen im Hinblick auf einen möglichst geringen vorrichtungstechnischen Aufwand vorteilhaft gemeinsam in ihre Prüfpositionen bewegbar sein, wobei die Sensoranordnungen derart positionierbar sind, dass in einer ersten Erfassungsposition eine Verschleißerkennung an dem einen Polierwerkzeug und in einer zweiten Erfassungsposition eine Verschleißerkennung an dem weiteren Polierwerkzeug durchführbar ist.
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Hierbei ist es schließlich insbesondere mit Blick auf die Schnelligkeit der Positionswechsel und der Verschleißerkennung bevorzugt, wenn die Ruheposition zwischen der ersten Erfassungsposition und der zweiten Erfassungsposition liegt.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, teilweise vereinfachten bzw. schematischen und nicht maßstabsgerechten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern von schräg oben / vorne links, wobei sich ein Werkzeugschlitten (Linearachse X) für zwei Werkzeugspindeln in einer zurückgezogenen Stellung befindet und ein nach unten von einer Wanne begrenzter Arbeitsraum mittels einer faltenbalgartigen Arbeitsraumabdeckung und einer Schiebetür verschlossen ist;
- 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 1 von schräg oben / vorne rechts, bei der gegenüber der Darstellung in 1 die den Arbeitsraum begrenzenden Teile (Wanne, Schiebetür, faltenbalgartige Arbeitsraumabdeckungen) sowie die Werkzeugspindeln und ein Linearantrieb zum Verschwenken derselben weggelassen wurden, insbesondere zur Veranschaulichung von Schwenkjochen (Schwenk-Stellachsen B, B') für die hintereinander angeordneten Werkzeugspindeln im Werkzeugschlitten (Linearachse X);
- 3 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 1 von schräg unten / vorne links, mit Darstellung sämtlicher Bewegungsachsen bzw. -möglichkeiten (Werkzeug-Drehachsen A, A'; Schwenk-Stellachsen B, B'; Werkstück-Drehachse C; Linearachse X; Zustellachsen Z, Z') für einen Polierprozess, wobei die Wanne und die Schiebetür weggelassen wurden, insbesondere um den Blick auf eine Sensoreinrichtung zur Verschleißerkennung an Polierwerkzeugen freizugeben, die an Werkzeugaufnahmen der Werkzeugspindeln gehalten sind;
- 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1 von links in 1 mit den Vereinfachungen der 3;
- 5 eine Schnittansicht der Vorrichtung gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie V-V in 4, wiederum mit den Vereinfachungen der 3;
- 6 eine gegenüber dem Maßstab von 4 vergrößerte Seitenansicht der von der Vorrichtung gemäß 1 separiert dargestellten Sensoreinrichtung zur Verschleißerkennung an den Polierwerkzeugen, die an den Werkzeugaufnahmen der in 6 abgebrochen dargestellten Werkzeugspindeln gehalten sind, wobei sich ein an einem Schwenkkopf der Sensoreinrichtung angebrachtes Sensorgehäuse in einer unter einer Sensorabdeckung geschützten Ruheposition befindet;
- 7 eine hinsichtlich Maßstab und Blickrichtung der 6 entsprechende Seitenansicht der Sensoreinrichtung, wobei der Schwenkkopf im Vergleich zu der 6 entgegen dem Uhrzeigersinn um eine Schwenkachse verschwenkt wurde, so dass sich das Sensorgehäuse in einer ersten Erfassungsposition zur Verschleißerkennung an dem in 7 linken Polierwerkzeug unter der Sensorabdeckung befindet;
- 8 eine hinsichtlich Maßstab und Blickrichtung wiederum der 6 entsprechende Seitenansicht der Sensoreinrichtung, wobei der Schwenkkopf im Vergleich zu der 6 im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse verschwenkt wurde, so dass sich das Sensorgehäuse in einer zweiten Erfassungsposition zur Verschleißerkennung an dem in 8 rechten Polierwerkzeug unter der Sensorabdeckung befindet;
- 9 eine Vorderansicht der Sensoreinrichtung und der abgebrochen dargestellten Werkzeugspindeln gemäß 6 von rechts in 8;
- 10 eine Schnittansicht der an einem insbesondere in 2 gezeigten Rahmen der Vorrichtung von 1 angebrachten Sensoreinrichtung gemäß 6 entsprechend der Schnittverlaufslinie X-X in 8, wobei die Werkzeugaufnahmen und Polierwerkzeuge in einem ungeschnittenen Zustand dargestellt sind, um mit gestrichelten Linien zu illustrieren, wie ein Bearbeitungsbereich des Polierwerkzeugs unter Zuhilfenahme von zwei verschiedenen Sensoranordnungen der Sensoreinrichtung aus verschiedenen Richtungen erfasst wird; und
- 11 eine Schnittansicht der Sensoreinrichtung gemäß 6 entsprechend der Schnittverlaufslinie XI-XI in 9, wobei die Werkzeugaufnahmen und Polierwerkzeuge wiederum in einem ungeschnittenen Zustand dargestellt sind, um mit gestrichelten Linien zu veranschaulichen, wie der Bearbeitungsbereich des Polierwerkzeugs mittels einer der Sensoranordnungen aus einer Richtung im Wesentlichen normal zum Bearbeitungsbereich erfasst wird.
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Zu den Zeichnungen sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine (von ggf. mehreren) Polierzelle(n) einer Poliermaschine für Brillengläser ausbildet, wobei die Vorrichtung in den Zeichnungen allerdings von der Poliermaschine separiert dargestellt ist. Demgemäß sind Bestandteile der Poliermaschine, wie die Bedieneinheit und Steuerung, weitere Stationen (z.B. Brillenglas-Waschstation) und Handlingsysteme (etwa Förderbänder für Rezeptkästen, Portalhandlingsystem zum Transport der Brillengläser, etc.) nicht gezeigt. Darüber hinaus wurden in den Zeichnungen zur Freigabe der Sicht auf wesentliche Bauteile bzw. Baugruppen der Vorrichtung und zur Vereinfachung der Darstellung zumeist insbesondere auch Teile der Verkleidung, Türmechanismen und Scheiben, Ablagen für Werkstücke und Werkzeuge, die Versorgungseinrichtungen (einschließlich Leitungen, Schläuche und Rohre) für Strom, Druckluft und Poliermittel, der Poliermittelrücklauf sowie die Mess-, Wartungs- und Sicherheitseinrichtungen weggelassen, weil sie für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich erscheinen und dem Fachmann ohnehin geläufig sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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In den
1 bis
5 ist eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an insbesondere Brillengläsern als Werkstücken mit dem Bezugszeichen
10 beziffert. Die Vorrichtung
10 kann als Polierzelle ggf. zusammen mit weiteren Vorrichtungen von identischem Aufbau in einem gemeinsamen Maschinengestell (nicht gezeigt) einer Poliermaschine montiert sein, wie es aus der schon eingangs erwähnten Druckschrift
DE 10 2014 015 053 A1 (
1) bekannt ist. Die Vorrichtung
10 besitzt allgemein einen Arbeitsraum
11, in dem gemäß insbesondere den
3 und
4 eine Werkstückaufnahme
12 einerseits und wenigstens eine, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Werkzeugaufnahmen
13,
13' andererseits einander gegenüberliegen. Die Werkstückaufnahme
12 und die Werkzeugaufnahmen
13,
13' sind, wie noch näher beschrieben werden wird, relativ zueinander bewegbar, so dass wahlweise ein Bearbeitungsbereich
14 eines an der ersten Werkzeugaufnahme
13 um eine Drehachse
A drehend antreibbar gehaltenen Polierwerkzeugs
15 oder ein Bearbeitungsbereich 14' eines an der weiteren Werkzeugaufnahme
13' drehend antreibbar gehaltenen, weiteren Polierwerkzeugs
15' mit einem an der Werkstückaufnahme
12 gehaltenen Werkstück (nicht gezeigt) in Bearbeitungseingriff gebracht und im Bearbeitungseingriff über das Werkstück geführt werden kann.
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Am Arbeitsraum 11, genauer gesagt in einem in 3 hinteren, rechten Bereich des Arbeitsraums 11 ist eine Sensoreinrichtung 16 zur Verschleißerkennung an den Polierwerkzeugen 15, 15' vorgesehen. Die erste Werkzeugaufnahme 13 mit dem daran gehaltenen Polierwerkzeug 15 und die weitere Werkzeugaufnahme 13' mit dem daran gehaltenen, weiteren Polierwerkzeug 15' sind in paralleler Anordnung bezüglich der im Arbeitsraum 11 an ortsfester Stelle angeordneten Sensoreinrichtung 16 in eine in den 3 bis 11 gezeigte Prüfposition bewegbar, in der die Verschleißerkennung an den Polierwerkzeugen 15, 15' mittels der Sensoreinrichtung 16 durchgeführt werden kann. Wesentlich ist, dass, wie nachfolgend ebenfalls noch im Detail erläutert werden wird, die Sensoreinrichtung 16 eine erste Sensoranordnung 17 und eine davon verschiedene, zweite Sensoranordnung 18 umfasst, welche die Polierwerkzeuge 15, 15' aus verschiedenen „Blickwinkeln“ detektieren bzw. untersuchen können. Hierfür sind die Sensoranordnungen 17, 18 im Arbeitsraum 11 relativ zu den an den Werkzeugaufnahmen 13, 13' gehaltenen Polierwerkzeugen 15, 15' so positionierbar, dass, wie am besten in 10 zu sehen ist, die erste Sensoranordnung 17 im Wesentlichen normal zum Bearbeitungsbereich 14, 14' des jeweiligen Polierwerkzeugs 15, 15' ausgerichtet ist, während die zweite Sensoranordnung 18 im Wesentlichen tangential zum Bearbeitungsbereich 14, 14' des jeweiligen Polierwerkzeugs 15, 15' ausgerichtet ist.
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Bevor die Sensoreinrichtung 16 weiter beschrieben wird, sollen zunächst anhand der 1 bis 5 Aufbau und Funktion der Vorrichtung 10, insbesondere deren Kinematik näher erläutert werden.
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Gemäß den 2 bis 4 hat die Vorrichtung 10 eine in den Arbeitsraum 11 hineinragende Werkstückspindel 19, an deren freien Ende die Werkstückaufnahme 12 angebracht ist. Über die Werkstückspindel 19 kann ein zu polierendes Brillenglas (nicht gezeigt), welches üblicherweise mittels eines Blockmaterials an einem Blockstück zur Aufnahme in der Werkstückaufnahme 12 gehalten ist, um eine Werkstück-Drehachse C drehend angetrieben werden. Die Werkstückaufnahme 12 ist hierbei als Spannzange ausgeführt, die über einen nicht näher dargestellten Betätigungsmechanismus betätigt werden kann, um das auf dem Blockstück aufgeblockte Brillenglas axial fest und drehmitnahmefähig an der Werkstückspindel 19 zu spannen.
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Ferner weist die Vorrichtung 10 zwei der Werkstückspindel 19 zugeordnet und gegenüberliegend in den Arbeitsraum 11 hineinragende Werkzeugspindeln 20, 20' auf, an deren freien Enden die Werkzeugaufnahmen 13, 13' jeweils mittels eines Faltenbalgs 21, 21' abgedichtet angebracht sind. Über die Werkzeugspindeln 20, 20' ist das an der jeweiligen Werkzeugaufnahme 13, 13' gehaltene Polierwerkzeug 15, 15' um eine Werkzeug-Drehachse A, A' drehend antreibbar und entlang der Werkzeug-Drehachse A, A' axial zustellbar (Zustellachsen Z, Z').
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Die Werkzeugspindeln 20, 20' sind ferner relativ zur Werkstückspindel 19 gemeinsam entlang einer im Wesentlichen senkrecht zu der Werkstück-Drehachse C verlaufenden Linearachse X bewegbar und um verschiedene Schwenk-Stellachsen B, B' schwenkbar, die im Wesentlichen senkrecht zu der Werkstück-Drehachse C und im Wesentlichen senkrecht zu der Linearachse X verlaufen. Dabei sind die Werkzeugspindeln 20, 20' in Richtung der Linearachse X gesehen hintereinander angeordnet, wie am besten in 1 zu sehen ist.
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Gemäß insbesondere den 1 bis 3 ist der Arbeitsraum 11 der Vorrichtung 10 von einem Rahmen 22 umgeben, der z.B. als Schweißkonstruktion aus Stahlteilen ausgeführt sein kann. Nach oben ist der Arbeitsraum 11 durch eine faltenbalgartige Arbeitsraumabdeckung 23 abdeckbar, nach vorne durch eine Schiebetür 24 verschließbar, wie in 1 gezeigt ist. Zum Öffnen des Arbeitsraums 11 für einen Zugriff von außen kann die seitlich geeignet geführte Arbeitsraumabdeckung 23 mittels eines Pneumatikzylinders 25 (in 5 weggelassen) verschoben bzw. zurückgezogen werden. Auch für die Bewegung der seitlich geführten Schiebetür 24 ist gemäß 1 ein Pneumatikzylinder 26 vorgesehen, der geeignet zwischen der Schiebetür 24 und dem Rahmen 22 angelenkt ist. Nach unten ist der Arbeitsraum 11 durch eine aus einem Kunststoffmaterial einstückig tiefgezogene, geeignet am Rahmen 22 befestigte Wanne 27 mit stufenfreien Wandflächen, einer Ablauföffnung am tiefsten Punkt sowie einer abgedichteten Aufnahmeöffnung für die Werkstückspindel 19 begrenzt, durch die sich die Werkstückspindel 19 von unten hindurch erstreckt, um in einen unteren Bereich des Arbeitsraums 11 hineinzuragen.
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Wie insbesondere in den 2 und 3 zu erkennen ist, weist der Rahmen 22 eine Bodenplatte 28 auf, an der die Werkstückspindel 19 unterhalb der Aufnahmeöffnung in der Wanne 27 von oben angeflanscht ist. Mit dem Bezugszeichen 29 ist in 3 ein unterhalb der Bodenplatte 28 befestigter Pneumatikzylinder für den vorerwähnten Betätigungsmechanismus beziffert, mittels dessen die als Spannzange ausgebildete Werkstückaufnahme 12 auf an sich bekannte Weise geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Wie ebenfalls in den 1, 3 und 4 zu erkennen ist, ist ein Drehantrieb 30 - im dargestellten Ausführungsbeispiel ein drehzahlgesteuerter Asynchron-Drehstrommotor - von unten an der Bodenplatte 28 angeflanscht. Ebenfalls unterhalb der Bodenplatte 28 ist der Drehantrieb 30 bei dem Bezugszeichen 31 mittels eines Zahnriementriebs mit der wälzgelagerten Spindelwelle der Werkstückspindel 19 antriebsverbunden, so dass der Drehantrieb 30 die Werkstückspindel 19 mit vorbestimmter Drehzahl und Drehrichtung drehend anzutreiben vermag (Werkstück-Drehachse C).
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Oberhalb der Werkstückspindel 19 ist für die gemeinsame Bewegung der Werkzeugspindeln 20, 20' ein Werkzeugschlitten 32 vorgesehen, der entlang der Linearachse X antreibbar bezüglich des Rahmens 22 geführt ist. Genauer gesagt ist zum Bewegen und Positionieren des an zwei parallelen, mit dem Rahmen 22 auf gegenüberliegenden Seiten verbundenen Führungsstangen 33, 34 geführten Werkzeugschlittens 32 ein am Rahmen 22 ortsfest montierter Drehantrieb 35 vorgesehen, der mit einem Kugelgewindetrieb 36 antriebsverbunden ist. Letzterer weist eine an beiden Enden drehbar gelagerte, axialfeste Kugelrollspindel 37 auf, die mit einer drehfest mit dem Werkzeugschlitten 32 verbundenen Mutter 38 eingreift. Hierbei ist der Werkzeugschlitten 32 gemäß den 2 und 5 an der einen Führungsstange 33 lediglich über ein Axiallager 39 (Kugelbuchse) geführt, während er an der anderen Führungsstange 34 über zwei in Richtung der Führungsstange 34 axial voneinander beabstandete Axiallager 40 (Kugelbuchsen) geführt ist, von denen in den 1 bis 3 lediglich das vordere Axiallager 40 zu sehen ist. Bei dem Drehantrieb 35 zum Bewegen des Werkzeugschlittens 32 handelt es sich um einen Servomotor, der z.B. über eine Metallbalgkupplung 41 mit der Kugelrollspindel 37 verbunden ist. Die so aufgebaute, im Wesentlichen horizontal verlaufende Linearachse X ist CNC-lagegeregelt; zur Vereinfachung der Darstellung ist das zugehörige Wegmesssystem jedoch nicht gezeigt.
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Wie am besten in den 1, 2 und 5 zu erkennen ist, ist der Werkzeugschlitten 32 als Rahmenkonstruktion ausgebildet, mit einer in einer Draufsicht gesehen im Wesentlichen rechteckigen, inneren Öffnung 42 zur Aufnahme der beiden schwenkbaren Werkzeugspindeln 20, 20'. Hierbei ist die eine, vordere Werkzeugspindel 20 an bzw. in einem vorderen Schwenkjoch 43 montiert, das um die eine Schwenk-Stellachse B definiert verschwenkbar zu beiden Seiten der Öffnung 42 an dem Werkzeugschlitten 32 angelenkt ist, während die andere Werkzeugspindel 20' an einem hinteren Schwenkjoch 44 montiert ist, welches hinter dem vorderen Schwenkjoch 43 um die andere Schwenk-Stellachse B' definiert verschwenkbar - erneut zu beiden Seiten der Öffnung 42 - an dem Werkzeugschlitten 32 angelenkt ist. Die entsprechenden, auf beiden Seiten der Öffnung 42 vorhandenen, schlittenseitigen bzw. jochseitigen Lagerstellen sind in den Figuren nicht zu sehen. Aus der diesbezüglich schematischen Darstellung in 4 ergibt sich zur Höhe der Lagerstellen jedoch, dass die beiden Schwenk-Stellachsen B, B' in einer gedachten Ebene liegen, die sich entlang der Linearachse X bzw. parallel dazu erstreckt.
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Für den Antrieb der Schwenkjoche 43, 44, d.h. zum definierten gemeinsamen Verschwenken beider Werkzeugspindeln 20, 20' um die Schwenk-Stellachsen B, B' ist ein weiterer Linearantrieb 45 vorgesehen, der mit seinem einen Ende an dem vorderen Schwenkjoch 43 mit Abstand zur entsprechenden Schwenk-Stellachse B und mit seinem anderen Ende an dem Werkzeugschlitten 32 angelenkt ist. Genauer gesagt handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel bei dem Linearantrieb 45 um einen handelsüblichen, sogenannten „Elektrozylinder“, mit einer Betätigungsstange 46, die über einen Drehantrieb 47 und ein Getriebe 48 bei entsprechender Bestromung des Drehantriebs 47 ein- bzw. ausgefahren werden kann. Wird der Drehantrieb 47 nicht bestromt, liegt im Getriebe 48 Selbsthemmung vor, d.h. die Betätigungsstange 46 verbleibt bei - nicht übermäßigen - äußeren Kräften in ihrer jeweiligen Ausfahrstellung; ein integriertes Messsystem kann die jeweilige Position zurückmelden. Dieser Linearantrieb 45 ist an seinem antriebsseitigen Ende an einer am Werkzeugschlitten 32 montierten Haltegabel 49 verschwenkbar gelagert, während am anderen Ende des Linearantriebs 45 die Betätigungsstange 46 an einem gabelförmigen Schwenkarm 50 verschwenkbar angreift, der an dem vorderen Schwenkjoch 43 befestigt ist. Zur Übertragung der Schwenkbewegung von dem vorderen Schwenkjoch 43 auf das hintere Schwenkjoch 44 sind die beiden Schwenkjoche 43, 44 über eine Koppelstange 51 antriebsverbunden, die von den Schwenk-Stellachsen B, B' beabstandet, nämlich oberhalb von Letzteren mit ihrem einen Ende an dem vorderen Schwenkjoch 43 (Lagerstelle 52 in 2) und mit ihrem anderen Ende an dem hinteren Schwenkjoch 44 (Lagerstelle 53 in 2) angelenkt ist.
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Insoweit ist ersichtlich, dass bei der wie oben beschrieben ausgebildeten Gelenkkette ein definiertes axiales Aus- bzw. Einfahren der Betätigungsstange 46 dazu führt, dass die Schwenkjoche 43, 44 in definierter Weise um die Schwenk-Stellachsen B, B' verschwenkt werden, wodurch die zentrisch im jeweiligen Schwenkjoch 43 bzw. 44 angeordneten Werkzeugspindeln 20, 20' - in stets paralleler Ausrichtung zueinander - verschwenkt werden.
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Weitere Einzelheiten zu den Werkzeugspindeln
20,
20' sind der Druckschrift
DE 10 2014 015 053 A1 zu entnehmen, auf die hinsichtlich Aufbau und Funktion der Werkzeugspindeln
20,
20' hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Festgehalten sei an dieser Stelle lediglich, dass die die Werkzeugaufnahmen
13,
13' tragenden Spindelwellen (in den Figuren durch die Faltenbälge
21,
21' verdeckt) der Werkzeugspindeln
20,
20' zu einer gegebenen Zeit durch Elektromotoren
54,
54', die an den Schwenkjochen
43,
44 angeflanscht sind, unabhängig voneinander in Drehzahl und Drehrichtung steuerbar um die Werkzeug-Drehachsen
A, A' drehend antreibbar sind und/oder unabhängig voneinander entlang der Werkzeug-Drehachsen
A; A', ggf. auch sehr feinfühlig zustellbar sind (Zustellachsen
Z, Z'). Dabei kann die eingefahrene Position der jeweiligen Spindelwelle - und damit die obere Position des entsprechenden Polierwerkzeugs
15,
15' - mittels eines Magnetsensors
55,
55' erkannt werden.
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Was schließlich die an den Werkzeugaufnahmen
13,
13' gehaltenen Polierwerkzeuge
15,
15' angeht, sei an dieser Stelle auf die Druckschrift
DE 10 2014 015 052 A1 verwiesen, auf die hiermit hinsichtlich Aufbau und Funktion der Polierwerkzeuge
15,
15' ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Die verschiedenen, mit der vorbeschriebenen Kinematik der Vorrichtung 10 durchführbaren Polierprozesse - bei denen im Übrigen ein flüssiges Poliermittel über an der Werkstückspindel 19 vorgesehene Poliermitteldüsen 56 (siehe die 3 und 4, in denen solche exemplarisch für mehrere am Umfang der Werkstückspindel 19 verteilte Düsen dargestellt ist) an die Eingriffsstelle zwischen Werkzeug und Werkstück zugeführt wird - sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und sollen daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden.
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Aufbau und Funktion der Sensoreinrichtung 16 mit ihren Sensoranordnungen 17, 18 sollen nunmehr insbesondere anhand der 4 bis 11 weiter erläutert werden. Wie zunächst am besten der 4 zu entnehmen ist, ist die Sensoreinrichtung 16 in dem Arbeitsraum 11 an einer Stelle angeordnet, in der die Sensoreinrichtung 16 einen freien Zugang zur Werkstückaufnahme 12 für einen Werkstückwechsel gestattet. Demgemäß befindet sich die Sensoreinrichtung 16 insgesamt hinter der Werkstückspindel 19, d.h. in 4 links von der Werkstückspindel 19. Sind die Werkzeugaufnahmen 13, 13' mit den daran gehaltenen Polierwerkzeugen 15, 15' in die Prüfposition gemäß 4 verfahren, in der (1.) sich der Werkzeugschlitten 32 in seiner hintersten Stellung auf der Linearachse X befindet, (2.) die Schwenkjoche 43, 44 um die Schwenk-Stellachsen B, B' so verschwenkt sind, dass die Drehachsen A, A' der Werkzeugspindeln 20, 20' parallel zur Werkstück-Drehachse C der Werkstückspindel 19, also im Wesentlichen vertikal verlaufen, und (3.) die Spindelwellen der Werkzeugspindeln 20, 20' auf den Zustellachsen Z, Z' maximal eingefahren sind, so ist die Werkstückaufnahme 12 der Werkstückspindel 19 bei zurückgezogener Arbeitsraumabdeckung 23 und geöffneter Schiebetür 24 von außen frei zugänglich. Demgemäß kann mittels der Sensoreinrichtung 16 eine Verschleißerkennung an den über die Werkzeugaufnahmen 13, 13' gehaltenen Polierwerkzeugen 15, 15' erfolgen, während an der Werkstückaufnahme 12 der Werkstückspindel 19 zugleich ein Werkstückwechsel durchgeführt wird.
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Weitere Details der Sensoreinrichtung 16 sind insbesondere den 5 und 10 zu entnehmen. Demgemäß besitzt die Sensoreinrichtung 16 bezüglich des Rahmens 22 der Vorrichtung 10 feststehende Teile und relativ dazu bewegbare Teile. Zu den feststehenden Teilen der Sensoreinrichtung 16 zählt insbesondere eine nachfolgend noch näher beschriebene Sensorabdeckung 58 für die Sensoranordnungen 17, 18, die relativ zu der Sensorabdeckung 58 positionierbar sind, so dass die Sensoranordnungen 17, 18 wahlweise eine geschützte Ruheposition unter der Sensorabdeckung 58 (3 bis 6) oder wenigstens eine, im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei verschiedene Erfassungspositionen (7 bis 11) zur Verschleißerkennung einnehmen können. Zu den bewegten Teilen der Sensoreinrichtung 16 hingegen gehören u.a. die Sensoranordnungen 17, 18, die auf diese Weise bezüglich der in der vorerwähnten Prüfposition befindlichen Werkzeugaufnahmen 13, 13' und der daran gehaltenen Polierwerkzeuge 15, 15' positioniert werden können, wie jetzt ebenfalls im Detail erläutert werden soll.
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Zunächst ist zur Bewegung der Sensoranordnungen 17, 18 festzuhalten, dass diese im dargestellten Ausführungsbeispiel gemeinsam bewegbar sind. Dafür sind die Sensoranordnungen 17, 18 in einem gemeinsamen Sensorgehäuse 59 aufgenommen, das bezüglich der Werkzeugaufnahmen 13, 13' bewegt werden kann. Genauer gesagt ist das die Sensoranordnungen 17, 18 aufnehmende Sensorgehäuse 59 im Arbeitsraum 11 schwenkbeweglich angeordnet. Hierzu ist das Sensorgehäuse 59 an einem Schwenkkopf 60 der Sensoreinrichtung 16 vorgesehen, der mittels eines Schwenkantriebs 61 um eine Schwenkachse 62 antreibbar ist, die quer zu den Drehachsen A, A' der Werkzeugaufnahmen 13, 13' verläuft.
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Diesbezügliche Einzelheiten zeigen insbesondere die 5, 10 und 11. Demgemäß ist ein im Wesentlichen ringförmiger Befestigungsflansch 63 der Sensoreinrichtung 16 über einen Flanschring 64 an dem Rahmen 22 der Vorrichtung 10 unter Zuhilfenahme von Befestigungsschrauben 65 montiert, die einen flächigen Abschnitt des Rahmens 22 von außen durchgreifen (vgl. 2). In dem Befestigungsflansch 63 ist auf eine in den Figuren nicht näher gezeigte Art und Weise ein Antriebsgehäuse 66 des Schwenkantriebs 61 montiert, der einen elektrischen Schwenkmotor 67 und ein Schwenkgetriebe 68 aufweist, über das der Schwenkmotor 67 mit dem Schwenkkopf 60 wirkverbunden ist. Der Schwenkmotor 67 und das Schwenkgetriebe 68 sind in den 5 und 10 - ebenso wie eine zusammen mit dem Schwenkmotor 67 und dem Schwenkgetriebe 68 in dem Antriebsgehäuse 66 aufgenommene Wellenlagerung 69 für eine Abtriebswelle 70 des Schwenkgetriebes 68 - nur schematisch gezeigt. Bei dieser Baugruppe kann es sich zum Beispiel um einen kompakten Miniservoantrieb der Harmonic Drive AG, Limburg, Deutschland handeln, umfassend einen Synchron-Servomotor, ein spielfreies Spannungswellengetriebe (Harmonic-Drive-Getriebe), eine Hohlwelle als Abtriebswelle sowie ein spezielles, kippsteifes Abtriebslager (Kreuzrollenlager) .
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Gemäß den 5, 10 und 11 ist der im Wesentlichen trogförmige und an seinem freien Ende mit einem Deckel 71 verschlossene Schwenkkopf 60 mittels Befestigungsschrauben 72 stirnseitig an der Abtriebswelle 70 des Schwenkantriebs 61 angeflanscht. Ein in einer Ringaussparung des Befestigungsflansches 63 aufgenommener Dichtring 73 wirkt mit einer zylindrischen Dichtfläche 74 am Schwenkkopf 60 zusammen, um den Innenraum des Befestigungsflansches 63 und damit den Schwenkantrieb 61 gegenüber dem Arbeitsraum 11 abzudichten. Bei dem Bezugszeichen 75 ist in den 2 bis 11 im Übergangsbereich zwischen dem Befestigungsflansch 63 und dem Flanschring 64 eine mehrteilige, ringförmige Wannenabdichtung 75 gezeigt, die in einer Öffnung (nicht dargestellt) der Wanne 27 montiert ist, um am Außenumfang des Befestigungsflansches 63 und des Flanschrings 64 den Arbeitsraum 11 gegenüber der Umgebung abzudichten. Insoweit ist ersichtlich, dass der Schwenkkopf 60 der Sensoreinrichtung 16 in sehr kompakter Weise an einer Seite des Arbeitsraums 11 einseitig gelagert ist.
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An seiner oberen Seite besitzt der Schwenkkopf 60 gemäß den 6 bis 11 eine ebene Flanschfläche 76, an der das Sensorgehäuse 59 mittels in 9 bei dem Bezugszeichen 77 angedeuteten Befestigungsschrauben am Schwenkkopf 60 angeflanscht ist. Das außen mit einem einstückigen Dichtungsteil 78 aus Kunststoff versehene Sensorgehäuse 59 hat einen metallischen Grundkörper 79, der im Querschnitt gemäß 11 gesehen eine im Wesentlichen rechteckige Form besitzt und im Längsschnitt gemäß den 5 und 10 betrachtet die Form eines Sattels aufweist. Der Grundkörper 79 bildet gemäß den 5 und 10 an seiner Oberseite eine im Wesentlichen U-förmige Vertiefung 80 mit einer Sattelwand 81, an die sich zu beiden Seiten in den 5 und 10 eine Seitenwand 82, 83 anschließt. Vorne ist am Grundkörper 79 eine Frontabdeckung 84 befestigt, hinten eine Rückabdeckung 85 und unten eine Bodenplatte 86, wie am besten in 10 zu sehen ist, so dass das Sensorgehäuse 59 vollständig geschlossen ist.
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In einer Öffnung in der Bodenplatte 86 ist gemäß den 5, 10 und 11 eine elektrische Schnittstelle 87 montiert, über die die im Sensorgehäuse 59 aufgenommenen Sensoranordnungen 17, 18 von außen elektrisch kontaktiert werden können. Mit der elektrischen Schnittstelle 87 verbundene Leitungen 88 sind durch geeignete Aussparungen im Schwenkkopf 60 und im Befestigungsflansch 63 nach außen, d.h. aus der Wanne 27 der Vorrichtung 10 herausgeführt, wie in den vorgenannten Figuren angedeutet, wo die Sensoreinrichtung 16 an eine übergeordnete Elektronik (nicht gezeigt) angeschlossen ist. Im Inneren des Sensorgehäuses 59 ist die elektrische Schnittstelle 87 auf nicht näher gezeigte Weise mit mehreren Elektronikplatinen 89 elektrisch verbunden, die ihrerseits die Sensoranordnungen 17, 18, z.T. über Leitungen 88 kontaktieren.
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Wie insbesondere der 10 zu entnehmen ist, sind im Sensorgehäuse 59 Fensterausschnitte bzw. -aussparungen für die Sensoranordnungen 17, 18 vorgesehen, die eine Sensierung der Polierwerkzeuge 15, 15' im Bereich der U-förmigen Vertiefung 80 gestatten. Genauer gesagt ist die Sattelwand 81 des Sensorgehäuses 59 im Bereich ihrer in 10 linken Hälfte mit einem Fensterausschnitt 90 versehen, der vermittels einer transparenten Scheibe 91 nach außen verschlossen und der ersten Sensoranordnung 17 zugeordnet ist. Ferner sind die Seitenwände 82, 83 des Sensorgehäuses 59 jeweils im Wesentlichen auf halber Höhe mit je einem Fensterausschnitt 92, 93 versehen. Die der zweiten Sensoranordnung 18 zugeordneten Fensterausschnitte 92, 93 sind ebenfalls jeweils mit einer transparenten Scheibe 94, 95 nach außen verschlossen und miteinander unter einem Winkel von ca. 12,5° bezüglich der Schwenkachse 62 ausgefluchtet.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient die bezüglich des Bearbeitungsbereichs 14, 14' des jeweiligen in der Prüfposition befindlichen Polierwerkzeugs 15, 15' frontal ausgerichtete erste Sensoranordnung 17 der Sensoreinrichtung 16 dazu, eine lumineszierende Substanz zu erfassen, die erst ab einem vorbestimmten Verschleiß an dem Bearbeitungsbereich 14, 14' des Polierwerkzeugs 15, 15' erkennbar ist. So kann etwa ein Klebstoff zwischen den verschiedenen Schichten des Polierwerkzeugs 15, 15', z.B. zwischen einem den eigentlichen Bearbeitungsbereich 14, 14' bildenden, äußeren Poliermittelträger 96, 96' und einer demgegenüber weicheren Zwischenschicht 97, 97' aus einem elastischen Material (vgl. die 10 und 11), mit lumineszierenden Partikeln versehen sein. Bildet sich am Poliermittelträger 96, 96' verschleißbedingt eine „Glatze“, kommen der Klebstoff und damit die lumineszierenden Partikel an die Oberfläche des Polierwerkzeugs 15, 15'.
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Zur Erkennung dieser Partikel weist die erste Sensoranordnung 17 kombinierte Signal- und Sensorelemente 98 auf, die unterhalb der Scheibe 91 auf der parallel zur Sattelwand 81 verlaufenden Elektronikplatine 89 angeordnet sind. Die kombinierten Signal- und Sensorelemente 98, bei denen es sich beispielsweise um Infrarotdioden handelt, sind dabei so positioniert, dass sie in bezüglich der Schwenkachse 62 radialer Richtung durch die Scheibe 91 im Fensterausschnitt 90 hindurch nach außen UV-Strahlung emittieren. Die UV-Strahlung trifft in einem Flächenbereich 99, der in den 10 und 11 auf dem Bearbeitungsbereich 14 des Polierwerkzeugs 15 mit unterbrochenen Linien begrenzt ist, auf die ggf. freigelegten lumineszierenden Partikel an der Oberfläche des jeweiligen, dabei ggf. um die Drehachse A bzw. A' drehenden Polierwerkzeugs 15, 15' und regt diese zur Lumineszenzstrahlung an. Die Lumineszenzstrahlung wird von den lumineszierenden Partikeln in der Gegenrichtung zurückemittiert und mittels der kombinierten Signal- und Sensorelemente 98 der ersten Sensoranordnung 17 detektiert. Eine simultane Bestimmung der Wellenlänge und der Lichtintensität der detektierten Lumineszenzstrahlung lässt auf die Art sowie die Menge der am Bearbeitungsbereich 14, 14' des jeweiligen Polierwerkzeugs 15, 15' befindlichen lumineszierenden Partikel schließen, so dass - ggf. unter Einsatz in der Fläche und/oder der Tiefe verschiedener und/oder verschieden verteilter Partikel - auch Verschleißzwischenstände erfassbar sind.
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Die bezüglich des Bearbeitungsbereichs 14, 14' des jeweiligen in der Prüfposition befindlichen Polierwerkzeugs 15, 15' tangential ausgerichtete zweite Sensoranordnung 18 der Sensoreinrichtung 16 dient im dargestellten Ausführungsbeispiel dazu, an dem Bearbeitungsbereich 14, 14' des entsprechenden Polierwerkzeugs 15, 15' eine unzulässige Abweichung des Bearbeitungsbereichs 14, 14' von einer Sollgeometrie zu erfassen. Unter dieser schrägen, seitlichen Perspektive können mittels der zweiten Sensoranordnung 18 eventuell vorhandene topografische Unregelmäßigkeiten, wie etwa Einschnitte, Ausfransungen, Löcher etc. insbesondere im Poliermittelträger 96, 96' des hierbei ggf. um die Drehachse A bzw. A' drehenden Polierwerkzeugs 15, 15' erkannt werden.
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Hierfür weist die zweite Sensoranordnung 18 der Sensoreinrichtung 16 einen in bzw. am Fensterausschnitt 92 des Sensorgehäuses 59 angebrachten (Linien)Laser 100 auf, der mit einem gegenüberliegenden, in bzw. am Fensterausschnitt 93 des Sensorgehäuses 59 montierten Zeilensensor 101 zusammenwirkt, um den dazwischen liegenden Bereich abzutasten. Der Laser 100 und der Zeilensensor 101 sind bezüglich des jeweiligen, in der Prüfposition befindlichen Polierwerkzeugs 15, 15' derart tangential ausgerichtet, dass ein Teil der von dem Laser 100 emittierten Laserstrahlen auf das Polierwerkzeug 15, 15' trifft, also - von dem teilweise hinter dem Polierwerkzeug 15, 15' liegenden Zeilensensor 101 aus gesehen - durch das Polierwerkzeug 15, 15' abgedeckt und vom Zeilensensor 101 nicht erfasst wird. Dies ist in 10 mit gestrichelten Linien angedeutet. Der Zeilensensor 101 erfasst demgemäß lediglich Laserstrahlen, die parallel zu einer Tangenten und in radialer Richtung gesehen weg von dem gekrümmten Bearbeitungsbereich 14, 14' das Polierwerkzeug 15, 15' passieren, wobei z.B. über den Bearbeitungsbereich 14, 14' vorstehende Fransen od.dgl. den Zeilensensor 101 zusätzlich verschatten. Derartige Beschädigungen des Polierwerkzeugs 15, 15' können somit durch einen Abgleich zwischen der erfassten und der zu erwartenden Abdeckung des Zeilensensors 101 erkannt werden.
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Die Sensorabdeckung 58 der Sensoreinrichtung 16, die in der Seitenansicht gemäß den 6 bis 8 gesehen bezüglich einer gedachten, durch die Schwenkachse 62 verlaufenden vertikalen Ebene spiegelsymmetrisch ausgebildet ist, hat in der Seitenansicht die Form eines Kreisringsegments mit einem Segmentwinkel von ca. 100° bezüglich der Schwenkachse 62. Im Querschnitt gemäß den 5 und 10 gesehen besitzt die Sensorabdeckung 58 eine zur Außenkontur des Sensorgehäuses 59 im Wesentlichen komplementäre (Sattel)Form mit einem gewissen Übermaß gegenüber dem Sensorgehäuse 59, so dass das Sensorgehäuse 59 unter der Sensorabdeckung 58 ohne Behinderung um die Schwenkachse 62 verschwenken kann. An ihrem in den 5 und 10 rechten Ende ist die Sensorabdeckung 58 mittels Befestigungsschrauben 102 an einem ringsegmentförmigen Halteabschnitt 103 angeschraubt, der seinerseits über in den Figuren nicht gezeigte Befestigungselemente an einem Flanschabschnitt 104 des Befestigungsflansch 63 angeflanscht ist, so dass die Sensorabdeckung 58 bezüglich des Rahmens 22 ortsfest gehalten ist. Auf der Vorderseite ist die Sensorabdeckung 58 gemäß 3 mittels einer über ein Rahmenteil 105 an der Sensorabdeckung 58 gehaltenen, der Werkstückaufnahme 12 zugewandten, flexiblen Abdeckplatte 106 verschlossen, die in Richtung der Schwenkachse 62 verlaufend bis nahe an den Schwenkkopf 60 heranreicht. In den übrigen Figuren ist die Abdeckplatte 106 nicht dargestellt.
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Auch die stationäre Sensorabdeckung 58 ist in spiegelsymmetrischer Ausgestaltung mit Fensterausschnitten 107, 108, 109 (rechts in den 4, 6 bis 8 und 11) und 107', 108', 109' (links in den 4, 6 bis 8 und 11) versehen, mit denen die Fensterausschnitte 90, 92, 93 des Sensorgehäuses 59 in Überdeckung gebracht werden können, wie in den 10 und 11 an den Fensterausschnitten 107, 108, 109 gezeigt. Dabei sind die Fensterausschnitte 107, 107' der Sensorabdeckung 58 dem Fensterausschnitt 90 der ersten Sensoranordnung 17 im Sensorgehäuse 59 zugeordnet, während die Fensterausschnitte 108, 108' der Sensorabdeckung 58 dem Fensterausschnitt 92 für den Laser 100 der zweiten Sensoranordnung 18 im Sensorgehäuse 59 und die Fensterausschnitte 109, 109' der Sensorabdeckung 58 dem Fensterausschnitt 93 für den Zeilensensor 101 der zweiten Sensoranordnung 18 im Sensorgehäuse 59 zugeordnet sind. Demgemäß liegen die Fensterausschnitte 107, 108, 109 der Sensorabdeckung 58 in einer gedachten Ebene, in welcher auch die Schwenkachse 62 liegt und die bezüglich einer gedachten, durch die Schwenkachse 62 verlaufenden vertikalen Ebene in den 4, 6 bis 8 und 11 um ca. 30° im Uhrzeigersinn verkippt verläuft, während die Fensterausschnitte 107', 108', 109' der Sensorabdeckung 58 in einer gedachten, die Schwenkachse 62 umfassenden Ebene liegen, die bezüglich der vorgenannten vertikalen Ebene in den 4, 6 bis 8 und 11 um ca. 30° gegen den Uhrzeigersinn verkippt verläuft.
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Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass, wenn sich die Werkzeugaufnahmen 13, 13' mit den daran gehaltenen Polierwerkzeugen 15, 15' in ihrer Prüfposition befinden, wie in den 6 bis 8 gezeigt, die im Sensorgehäuse 59 aufgenommenen Sensoranordnungen 17, 18 vermittels des Schwenkantriebs 61 über den Schwenkkopf 60 derart unter der Sensorabdeckung 58 positioniert werden können (siehe die Doppelpfeile um die Schwenkachse 62 in den 6 bis 8), dass in einer ersten Erfassungsposition (7; Verschwenkung um -30° um die Schwenkachse 62) eine Verschleißerkennung an dem einen Polierwerkzeug 15' und in einer zweiten Erfassungsposition (8; Verschwenkung um +30° um die Schwenkachse 62) eine Verschleißerkennung an dem anderen Polierwerkzeug 15 durchführbar ist, ohne dass hierfür die Polierwerkzeuge 15, 15' im Arbeitsraum 11 räumlich verfahren werden müssen. Zwischen diesen beiden Erfassungspositionen liegt die Ruheposition der Sensoreinrichtung 16 (6; Schwenkkopf 60 steht bezüglich der Vertikalen bei 0° um die Schwenkachse 62), in der das Sensorgehäuse 59 mit den beiden Sensoranordnungen 17, 18 unter der Sensorabdeckung 58 von den Fensterausschnitten 107, 108, 109 und 107', 108', 109' der Sensorabdeckung 58 gleichermaßen entfernt geschützt ist. Alternativ wäre es allerdings auch denkbar, im Hinblick auf Reihenfolge und/oder Winkellage andere Ruhe- bzw. Erfassungspositionen der Sensoreinrichtung 16 vorzusehen, z.B. die Ruheposition bei -30° (oder einem anderen negativen Winkel) um die Schwenkachse 62 und die Erfassungspositionen bei 0° und +30° (oder einem anderen positiven Winkel) um die Schwenkachse 62.
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Eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Werkstücken hat einen Arbeitsraum, in dem eine Werkstückaufnahme und wenigstens eine Werkzeugaufnahme einander gegenüberliegen und relativ zueinander bewegbar sind. Hierbei ist ein Bearbeitungsbereich eines an der Werkzeugaufnahme um eine Drehachse drehend antreibbar gehaltenen Polierwerkzeugs mit einem an der Werkstückaufnahme gehaltenen Werkstück in Bearbeitungseingriff bringbar und im Bearbeitungseingriff über das Werkstück führbar. Am Arbeitsraum ist eine Sensoreinrichtung zur Verschleißerkennung an dem Polierwerkzeug vorgesehen, die eine erste Sensoranordnung und eine davon verschiedene, zweite Sensoranordnung umfasst. Letztere sind im Arbeitsraum relativ zu dem Polierwerkzeug positionierbar, so dass die erste Sensoranordnung im Wesentlichen normal zum Bearbeitungsbereich ausgerichtet ist, während die zweite Sensoranordnung im Wesentlichen tangential zum Bearbeitungsbereich ausgerichtet ist. Hierdurch können verschiedene Verschleißzustände an den Polierwerkzeugen zuverlässig erkannt werden, ohne dass dies eine wesentliche Verlängerung der Prozesszeiten bedingt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 11
- Arbeitsraum
- 12
- Werkstückaufnahme
- 13, 13'
- Werkzeugaufnahme
- 14, 14'
- Bearbeitungsbereich
- 15, 15'
- Polierwerkzeug
- 16
- Sensoreinrichtung
- 17
- erste Sensoranordnung
- 18
- zweite Sensoranordnung
- 19
- Werkstückspindel
- 20, 20'
- Werkzeugspindel
- 21, 21'
- Faltenbalg
- 22
- Rahmen
- 23
- Arbeitsraumabdeckung
- 24
- Schiebetür
- 25
- Pneumatikzylinder
- 26
- Pneumatikzylinder
- 27
- Wanne
- 28
- Bodenplatte
- 29
- Pneumatikzylinder
- 30
- Drehantrieb
- 31
- Zahnriementrieb
- 32
- Werkzeugschlitten
- 33
- Führungsstange
- 34
- Führungsstange
- 35
- Drehantrieb
- 36
- Kugelgewindetrieb
- 37
- Kugelrollspindel
- 38
- Mutter
- 39
- Axiallager
- 40
- Axiallager
- 41
- Metallbalgkupplung
- 42
- Öffnung
- 43
- vorderes Schwenkjoch
- 44
- hinteres Schwenkjoch
- 45
- Linearantrieb
- 46
- Betätigungsstange
- 47
- Drehantrieb
- 48
- Getriebe
- 49
- Haltegabel
- 50
- Schwenkarm
- 51
- Koppelstange
- 52
- Lagerstelle
- 53
- Lagerstelle
- 54, 54'
- Elektromotor
- 55, 55'
- Magnetsensor
- 56
- Poliermitteldüse
- 58
- Sensorabdeckung
- 59
- Sensorgehäuse
- 60
- Schwenkkopf
- 61
- Schwenkantrieb
- 62
- Schwenkachse
- 63
- Befestigungsflansch
- 64
- Flanschring
- 65
- Befestigungsschraube
- 66
- Antriebsgehäuse
- 67
- elektrischer Schwenkmotor
- 68
- Schwenkgetriebe
- 69
- Wellenlagerung
- 70
- Abtriebswelle
- 71
- Deckel
- 72
- Befestigungsschraube
- 73
- Dichtring
- 74
- Dichtfläche
- 75
- Wannenabdichtung
- 76
- Flanschfläche
- 77
- Befestigungsschraube
- 78
- Dichtungsteil
- 79
- Grundkörper
- 80
- U-förmige Vertiefung
- 81
- Sattelwand
- 82
- Seitenwand
- 83
- Seitenwand
- 84
- Frontabdeckung
- 85
- Rückabdeckung
- 86
- Bodenplatte
- 87
- elektrische Schnittstelle
- 88
- Leitung
- 89
- Elektronikplatine
- 90
- Fensterausschnitt
- 91
- Scheibe
- 92
- Fensterausschnitt
- 93
- Fensterausschnitt
- 94
- Scheibe
- 95
- Scheibe
- 96, 96'
- Poliermittelträger
- 97, 97'
- Zwischenschicht
- 98
- kombinierte Signal- und Sensorelemente
- 99
- Flächenbereich
- 100
- Laser
- 101
- Zeilensensor
- 102
- Befestigungsschraube
- 103
- Halteabschnitt
- 104
- Flanschabschnitt
- 105
- Rahmenteil
- 106
- Abdeckplatte
- 107, 107'
- Fensterausschnitt
- 108, 108'
- Fensterausschnitt
- 109, 109'
- Fensterausschnitt
- A
- Drehachse vorderes Polierwerkzeug (drehzahlgesteuert)
- A'
- Drehachse hinteres Polierwerkzeug (drehzahlgesteuert)
- B
- Schwenk-Stellachse vorderes Polierwerkzeug
- B'
- Schwenk-Stellachse hinteres Polierwerkzeug
- C
- Werkstück-Drehachse (drehzahlgesteuert)
- X
- Linearachse Werkzeugschlitten (lagegeregelt)
- Z
- Zustellachse vorderes Polierwerkzeug (ungesteuert)
- Z'
- Zustellachse hinteres Polierwerkzeug (ungesteuert)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014015053 A1 [0003, 0038, 0050]
- WO 2012/065712 A1 [0009]
- US 2004/0242128 A1 [0011, 0019]
- DE 10244819 A1 [0012, 0019]
- DE 102014015052 A1 [0051]
