DE102017117037A1 - fixing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fixiervorrichtung zum lagegenauen Fixieren von zu bearbeitenden Werkstücken (2) umfassend:- eine zumindest ein erstes, radial außenliegendes Werkstückfassungselement (3.1) aufweisende Werkstückfassung (3), die ringartig ausgebildet ist, das Werkstück (2) umfangsseitig umschließt und in der das Werkstück (2) in einem Werkstückfassungsinnenbereich (3a) fixierbar ist; und- eine Fassungshalterung (4), die einen Aufnahmebereich (4a) zum Einspannen der Werkstückfassung (3) aufweist; wobei das erste Werkstückfassungselement (3.1) in Bezug auf eine lotrecht zur Werkstückfassungsmittelachse (WMA) verlaufende Querebene (QE) symmetrisch aufgebaut ist, und zwar derart, dass die Werkstückfassung (3) über das erste Werkstückfassungselement (3.1) in einer ersten Einbaulage und in einer zur ersten Einbaulage um eine in der Querebene (QE) verlaufenden Querachse (QA) um 180° gedrehten, zweiten Einbaulage in die Fassungshalterung (4) einspannbar ist.The invention relates to a fixing device for positionally accurate fixing of workpieces to be machined (2) comprising: - a workpiece holder (3) having at least a first, radially outward workpiece-holding element (3.1), which is ring-like, enclosing the workpiece (2) on the circumferential side and in which the workpiece (2) is fixable in a workpiece-clamping inner region (3a); and - a frame holder (4) having a receiving portion (4a) for clamping the workpiece holder (3); wherein the first workpiece-clamping element (3.1) is constructed symmetrically with respect to a transverse plane (QE) perpendicular to the workpiece-mounting center axis (WMA), in such a way that the workpiece holder (3) in a first installation position and in a first mounting position (3.1) for the first installation position about a in the transverse plane (QE) extending transverse axis (QA) by 180 ° rotated, second mounting position in the socket holder (4) can be clamped.
Description
Die Erfindung betrifft eine Fixiervorrichtung für zu bearbeitende Werkstücke, beispielsweise optische Linsen, um diese schleifen bzw. polieren zu können.The invention relates to a fixing device for workpieces to be machined, for example optical lenses, in order to be able to grind or polish them.
Fixiervorrichtungen zum Einspannen von optischen Werkstücken sind im Stand der Technik bereits bekannt. Diese dienen der Halterung eines optischen Werkstücks innerhalb einer Bearbeitungsmaschine, mittels der das optische Werkstück beispielsweise mechanisch bearbeitet wird. Die mechanische Bearbeitung kann beispielsweise ein Schleifprozess oder ein Polierprozess sein. Optische Werkstücke müssen häufig mehrfach fixiert werden, um unterschiedliche Prozessschritte an diesen zu vollziehen. So muss eine optische Linse häufig an den beiden gegenüberliegenden Seiten bearbeitet werden, um die gewünschten optischen Eigenschaften zu erreichen. Problematisch dabei ist, dass durch das mehrfache Einspannen des optischen Werkstücks Fertigungsungenauigkeiten entstehen, die die optischen Eigenschaften des Werkstücks beeinträchtigen können.Fixing devices for clamping optical workpieces are already known in the prior art. These are used to hold an optical workpiece within a processing machine, by means of which the optical workpiece is mechanically processed, for example. The mechanical processing may be, for example, a grinding process or a polishing process. Optical workpieces often have to be fixed several times in order to carry out different process steps on them. Thus, an optical lens often needs to be machined on the two opposite sides to achieve the desired optical properties. The problem with this is that production inaccuracies arise due to the multiple clamping of the optical workpiece, which can impair the optical properties of the workpiece.
Die Patentschrift
Die europäische Patentanmeldung
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Fixiervorrichtung, insbesondere eine Linsen- bzw. Linsenrohling-Fixiervorrichtung anzugeben, die aufgrund einer hohen Wechselgenauigkeit eine hochpräzise Fertigung von optischen Werkstücken ermöglicht.Proceeding from this, it is an object of the invention to provide a fixing device, in particular a lens or lens blank fixing device, which allows high precision manufacturing of optical workpieces due to a high accuracy of change.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Verfahren zum Fixieren von zu bearbeitenden optischen Werkstücken ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 19.The object is solved by the features of
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Fixiervorrichtung zum lagegenauen Fixieren von zu bearbeitenden Werkstücken, die insbesondere optische Werkstücke sein können. Die Fixiervorrichtung umfasst eine Werkstückfassung, die zumindest ein erstes, radial außenliegendes Werkstückfassungselement aufweist. Die Werkstückfassung ist ringartig ausgebildet, umschließt das Werkstück umfangsseitig, so dass das Werkstück in einem Werkstückfassungsinnenbereich fixierbar ist.According to a first aspect, the invention relates to a fixing device for positionally accurate fixing of workpieces to be machined, which may be optical workpieces in particular. The fixing device comprises a workpiece holder, which has at least one first, radially outer workpiece-holding element. The workpiece holder is ring-shaped, enclosing the workpiece on the circumferential side, so that the workpiece can be fixed in a workpiece-clamping inner region.
Die Fixiervorrichtung umfasst des Weiteren eine Fassungshalterung, die einen Aufnahmebereich zum Einspannen der Werkstückfassung aufweist. Das erste Werkstückfassungselement ist in Bezug auf eine lotrecht zur Werkstückfassungsmittelachse verlaufende Querebene, die insbesondere eine Mittelquerebene des ersten Werkstückfassungselements ist, symmetrisch aufgebaut, und zwar derart, dass die Werkstückfassung über das erste Werkstückfassungselement in einer ersten Einbaulage und in einer zur ersten Einbaulage um eine in der Querebene verlaufenden Querachse um 180° gedrehten, zweiten Einbaulage in die Fassungshalterung einspannbar ist.The fixing device further comprises a holder holder, which has a receiving area for clamping the workpiece holder. The first workpiece-holding element is constructed symmetrically with respect to a transverse plane extending perpendicular to the workpiece-holder central axis, which is in particular a central transverse plane of the first workpiece-holding element, in such a way that the workpiece holder is mounted over the first workpiece-holding element in a first installation position and in the first installation position about an in-line position the transverse plane extending transverse axis rotated by 180 °, the second mounting position can be clamped in the socket holder.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung besteht darin, dass das Werkstück, nachdem es in der Werkstückfassung fixiert wurde, in dieser Werkstückfassung verbleiben kann, bis sämtliche Bearbeitungsschritte (z.B. Schleifen, Polieren etc.) an dem Werkstück vollzogen wurden. Durch die symmetrische Ausbildung des ersten Werkstückfassungselements kann die Werkstückfassung in zwei unterschiedlichen Einbaulagen, in denen das Werkstück an den gegenüberliegenden Oberflächenseiten bearbeitbar ist, in der Fassungshalterung fixiert werden. Dadurch kann eine hohe Wiederhol- und Wechselgenauigkeit und damit eine verbesserte Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks erreicht werden.The essential advantage of the fixing device according to the invention is that the workpiece, after it has been fixed in the workpiece holder, can remain in this workpiece holder until all processing steps (for example grinding, polishing, etc.) have been performed on the workpiece. Due to the symmetrical design of the first workpiece-holding element, the workpiece holder can be fixed in the mounting holder in two different installation positions, in which the workpiece can be processed on the opposite surface sides. As a result, a high repetition and change accuracy and thus an improved machining accuracy of the workpiece can be achieved.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das erste Werkstückfassungselement umfangsseitig an in Bezug auf die Querebene gegenüberliegenden Seiten angeordnete Konusflächen, insbesondere ringartige Konusflächen auf. In anderen Worten steht bei einer horizontalen Ausrichtung der Querebene eine erste Konusfläche oberseitig und eine zweite Konusfläche unterseitig von der Querebene ab. Durch diese Konusflächen, von denen jeweils eine abhängig von der Einbaulage vorzugsweise mit zumindest einer invers ausgebildeten Konusfläche der Fassungshalterung korrespondiert, wird ein hochgenaues zentriertes Einbringen der Werkstückfassung in die Fassungshalterung erreicht.According to one embodiment, the first workpiece-clamping element has on the circumference conical surfaces, in particular ring-like conical surfaces, arranged on opposite sides with respect to the transverse plane. In other words, with a horizontal alignment of the transverse plane, a first conical surface is on the upper side and a second conical surface is on the underside of the transverse plane. Through these conical surfaces, one of which, depending on the installation position, preferably corresponds with at least one inwardly formed conical surface of the holder holder, a highly accurate centered introduction of the workpiece holder into the holder holder is achieved.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Konusflächen des ersten Werkstückfassungselements gegenläufig ausgebildet, und zwar derart, dass sich der Umfang des ersten Werkstückfassungselements zu der oberen und unteren Seitenfläche des ersten Werkstückfassungselements hin verkleinert. In anderen Worten ist das erste Werkstückfassungselement doppelkonisch ausgebildet, wobei sich die Konusflächen derart verjüngen, dass sich der Durchmesser des ersten Werkstückfassungselements von einem im Bereich der Querebene gemessenen ersten Durchmesser zu einem im Bereich der Seitenfläche gemessenen zweiten Durchmesser hin verkleinert.According to an exemplary embodiment, the conical surfaces of the first workpiece-clamping element are designed in opposite directions, such that the circumference of the first workpiece-clamping element decreases toward the upper and lower side surfaces of the first workpiece-clamping element. In other words, the first workpiece-holding element is configured to be double-conical, with the conical surfaces tapering such that the diameter of the first workpiece-holding element is measured from one in the region of the transverse plane reduced first diameter to a measured in the region of the side surface second diameter.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Konusflächen des ersten Werkstückfassungselements ringartig oder ringsegmentartig ausgebildet. Dadurch kann eine hochgenaue Zentrierung der Werkstückfassung in der Fassungshalterung erreicht werden, und zwar in jeder der beiden Einbaulagen derart, dass das Werkstück in Bezug auf eine Referenzposition exakt zentriert ausgerichtet ist.According to one embodiment, the conical surfaces of the first workpiece-holding element are ring-like or ring-segment-like. As a result, a highly accurate centering of the workpiece holder in the holder holder can be achieved, in each of the two mounting positions such that the workpiece is aligned exactly centered with respect to a reference position.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Aufnahmebereich der Fassungshalterung innenumfangsseitig zumindest eine ringartig oder ringsegmentartig ausgebildete Konusfläche auf. Die Konusfläche kann beispielsweise als durchgehender Ring ausgebildet sein oder durch mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete Konusring-Segmente gebildet werden. Diese Konusfläche wirkt dabei - je nach Einbaulage - jeweils mit einer der außenumfangsseitig an der Werkstückfassung vorgesehenen Konusflächen zusammen, so dass dadurch eine hochgenaue, zentrierte Aufnahme der Werkstückfassung in die Fassungshalterung erreicht wird.According to one embodiment, the receiving region of the holder holder on the inner peripheral side on at least one ring-like or ring segment-like cone surface. The conical surface may for example be formed as a continuous ring or formed by a plurality of circumferentially distributed arranged cone ring segments. Depending on the installation position, this conical surface acts in each case with one of the conical surfaces provided on the outside circumference of the workpiece holder, thereby achieving a highly accurate, centered reception of the workpiece holder in the holder holder.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das erste Werkstückfassungselement umfangsseitig, insbesondere außenumfangsseitig eine durchgehend umlaufende Nut oder umfangsseitig, insbesondere außenumfangsseitig verteilt angeordnete Nutsegmente auf. In diese Nut oder Nutsegmente können Spannmittel eingreifen, um die Werkstückfassung innerhalb der Fassungshalterung zu fixieren. Insbesondere können die Spannmittel dazu ausgebildet sein, formschlüssig in die Nut bzw. die Nutsegmente einzugreifen. Durch die Spannmittel kann insbesondere ein in Richtung der Auflagefläche bzw. der Schnittstelle, die zur Anbindung an eine Bearbeitungsmaschine vorgesehen ist, gerichteter Druck auf die Werkstückfassung ausgeübt werden, so dass die Werkstückfassung an zur Planpositionierung der Werkstückfassung vorgesehene Anlageflächen angepresst wird.According to one exemplary embodiment, the first workpiece-holding element has on its circumference, in particular on the outer peripheral side, a continuous circumferential groove or circumferentially, in particular on the outer peripheral side, distributed groove segments. In this groove or groove segments clamping means can engage to fix the workpiece holder within the socket holder. In particular, the clamping means can be designed to interlock positively in the groove or the groove segments. In particular, a pressure directed towards the bearing surface or the interface, which is intended for connection to a processing machine, can be exerted on the workpiece holder by the clamping means, so that the workpiece holder is pressed onto contact surfaces provided for plan positioning of the workpiece holder.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das erste Werkstückfassungselement an der oberen und unteren Seitenfläche zumindest eine Nut, zumindest eine Einkerbung und/oder zumindest einen jeweils von der Seitenfläche abstehenden Vorsprung auf, die/der mit zumindest einem entsprechenden Vorsprung, zumindest einer Nut oder zumindest einer Einkerbung im Aufnahmebereich der Fassungshalterung formschlüssig zusammenwirken. Insbesondere wird durch die miteinander zusammenwirkenden Nuten, Einkerbungen bzw. von den Seitenflächen abstehenden Vorsprünge ein Formschluss zwischen der Werkstückfassung und der Fassungshalterung erreicht, um die Werkstückfassung samt dem darin gehaltenen Werkstück in einer definierten Drehposition in die Fassungshalterung einzubringen. Um eine eindeutige Drehposition sicherzustellen, in der die Werkstückfassung in der Fassungshalterung eingebracht wird, können die Vorsprünge, Nuten bzw. Einkerbungen derart angeordnet sein, dass die Werkstückfassung lediglich in exakt einer einzigen Drehposition in die Fassungshalterung einbringbar ist. Dies kann insbesondere durch eine Art örtliche bzw. räumliche Kodierung der Vorsprünge, Nuten bzw. Einkerbungen erfolgen. Dabei sind die Vorsprünge, Nuten bzw. Einkerbungen an den beiden gegenüberliegenden Seitenflächen der Werkstückfassung derart vorgesehen, dass unabhängig von der Einbaulage der Werkstückfassung das Werkstück stets in der gleichen Drehposition in die Fassungshalterung einbringbar ist.According to one exemplary embodiment, the first workpiece-holding element has at least one groove, at least one notch and / or at least one protrusion protruding from the side face, which has at least one corresponding projection, at least one groove or at least one notch in the first and second side faces Receptacle of the socket holder form-fitting cooperate. In particular, a positive connection between the workpiece holder and the holder holder is achieved by the cooperating grooves, notches or projecting from the side surfaces of projections to bring the workpiece holder together with the workpiece held in a defined rotational position in the socket holder. In order to ensure a clear rotational position in which the workpiece holder is introduced into the holder holder, the projections, grooves or indentations may be arranged such that the workpiece holder can be introduced only in exactly one single rotational position in the holder holder. This can be done in particular by a kind of local or spatial coding of the projections, grooves or indentations. The projections, grooves or indentations on the two opposite side surfaces of the workpiece holder are provided such that regardless of the installation position of the workpiece holder, the workpiece is always in the same rotational position in the holder holder can be introduced.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Werkstückfassung zur Aufnahme eines das Werkstück umfangsseitig umschließenden Werkstückverbindungsstücks ausgebildet. Dieses Werkstückverbindungsstück kann stoffschlüssig, beispielsweise durch eine Klebeverbindung, mit dem Werkstück verbunden sein. Alternativ ist es möglich, die Verbindung zwischen Werkstück und Werkstückverbindungsstück formschlüssig und/oder kraftschlüssig zu gestalten, beispielsweise durch Aufschrumpfen eines Werkstückverbindungsstücks (z.B. Schrumpfmuffe). Dieses Werkstückverbindungsstück dient dabei nicht nur zur Kopplung des Werkstücks mit der Werkstückfassung, sondern verbleibt vorzugsweise auch nach der Bearbeitung des Werkstücks an diesem und dient anschließend als Kopplungsschnittstelle des Werkstücks in der bestimmungsgemäßen Einbausituation, beispielsweise in einem optischen System. Dadurch erfolgt das Fixieren des Werkstücks bereits bei dessen Bearbeitung basierend auf dem Werkstückverbindungsstück, das auch später in der bestimmungsgemäßen Einbausituation als Kopplungsschnittstelle Verwendung findet, so dass die relative Lage des Werkstücks sowohl bei der Bearbeitung des Werkstücks als auch in der späteren bestimmungsgemäßen Einbausituation die selbe ist.According to one exemplary embodiment, the workpiece holder is designed to receive a workpiece connecting piece enclosing the workpiece on the circumference. This workpiece connecting piece can be materially connected, for example by an adhesive bond, with the workpiece. Alternatively, it is possible to form-fit and / or force-fit the connection between the workpiece and the workpiece connector, for example by shrinking a workpiece connector (e.g., shrink sleeve). This workpiece connection piece serves not only for coupling the workpiece to the workpiece holder, but preferably also remains after the processing of the workpiece on this and then serves as a coupling interface of the workpiece in the intended installation situation, for example in an optical system. As a result, the fixing of the workpiece already takes place during its machining based on the workpiece connecting piece, which is also used later as a coupling interface in the intended installation situation, so that the relative position of the workpiece is the same both during machining of the workpiece and in the later intended installation situation ,
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Werkstückfassung mehrteilig ausgebildet und ist zwischen dem ersten Werkstückfassungselement und dem Werkstückverbindungsstück zumindest ein zweites Werkstückfassungselement vorgesehen. Dadurch wird erreicht, dass das erste Werkstückfassungselement separat hochgenau gefertigt werden kann. Dieses erste Werkstückfassungselement dient als Schnittstelle zu der Fassungshalterung und weist hochgenau gefertigte Flächen auf, die gegenüber der Fassungshalterung anliegen. Das zweite Werkstückfassungselement verbindet das Werkstückverbindungsstück mit dem ersten Werkstückfassungselement. Vorzugsweise umfasst das zweite Werkstückfassungselement einen oberen und einen unteren Werkstückfassungselementteil. Der obere und der untere Werkstückfassungselementteil weisen Anlageflächen für das erste Werkstückfassungselement und für das Werkstückverbindungsstück auf, wobei diese zwischen dem oberen und dem unteren Werkstückfassungselementteil klemmend fixierbar sind. Durch die mehrteilige Ausbildung der Werkstückfassung werden eine hochgenaue Fixierung des Werkstücks in dieser Werkstückfassung und eine hochgenaue Aufnahme dieser Werkstückfassung in der Fassungshalterung erreicht.According to one embodiment, the workpiece holder is designed in several parts and at least one second workpiece-holding element is provided between the first workpiece-holding element and the workpiece connecting piece. This ensures that the first workpiece-holding element can be manufactured separately with high precision. This first workpiece-holding element serves as an interface to the frame holder and has highly accurately manufactured surfaces which bear against the frame holder. The second workpiece detection member connects the workpiece connector to the first workpiece detection member. Preferably, the second workpiece-clamping element comprises an upper and a lower workpiece-clamping element part. The upper and The lower workpiece-holding-element part has contact surfaces for the first workpiece-clamping element and for the workpiece-connecting piece, wherein these are clampably fixable between the upper and the lower workpiece-clamping element part. Due to the multi-part design of the workpiece holder a highly accurate fixation of the workpiece in this workpiece holder and a highly accurate recording of this workpiece holder in the holder holder can be achieved.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind an dem Aufnahmebereich der Fassungshalterung eine umlaufende oder mehrere verteilt angeordnete Anlageflächen zur Planpositionierung der Werkstückfassung vorgesehen. Diese Anlageflächen werden beispielsweise durch nach oben hin vorstehende Flächen gebildet, die beispielsweise durch Schleifen hochgenau gefertigt sind, so dass eine plane Positionierung der Werkstückfassung in der Fassungshalterung erreicht wird.According to one embodiment, a circumferential or a plurality of distributed arranged contact surfaces for plan positioning of the workpiece holder are provided on the receiving area of the holder holder. These contact surfaces are formed for example by upwardly projecting surfaces, which are made for example by grinding with high precision, so that a planar positioning of the workpiece holder is achieved in the socket holder.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Fassungshalterung Spannmittel zum Einspannen der Werkstückfassung im Aufnahmebereich auf. Diese Spannmittel sind insbesondere derart ausgebildet, dass die Werkstückfassung an eine in der Fassungshalterung vorgesehene Konusfläche angedrückt wird. Die Spannmittel können durch automatische Antriebsmittel aktiv bewegbare oder manuell zu betätigende bzw. aktivierbare Spannmittel sein. Durch diese Spannmittel kann die Werkstückfassung fest und lagegenau aber lösbar im Aufnahmebereich fixiert werden.According to one embodiment, the socket holder on clamping means for clamping the workpiece holder in the receiving area. These clamping means are in particular designed such that the workpiece holder is pressed against a provided in the socket holder cone surface. The clamping means can be actively movable or manually operated or activatable clamping means by automatic drive means. By means of these clamping means, the workpiece holder can be fixed firmly and positionally accurate but releasably in the receiving area.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Spannmittel durch Spannbolzen gebildet, die in radialer Richtung auf die Werkstückfassung zustellbar ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich sind die Spannmittel dazu ausgebildet, die Werkstückfassung in einer senkrecht zur radialen Richtung verlaufenden Richtung (d.h. beispielsweise auf die Anlageflächen zur Planpositionierung hin gerichtet) in dem Aufnahmebereich einzuspannen. Dazu können die Spannmittel durch einen Spannring gebildet werden, der neben einer Abdichtung von Freiräumen bzw. Ausnehmungen ein auf die Anlageflächen zur Planpositionierung der Werkstückfassung hin gerichtetes Einspannen der Werkstückfassung in der Fassungshalterung bewirkt. Dadurch wird eine hochgenaue, lösbare Fixierung der Werkstückfassung in der Fassungshalterung erreicht.According to one embodiment, the clamping means are formed by clamping bolts, which are formed deliverable in the radial direction on the workpiece holder. Alternatively or additionally, the clamping means are adapted to clamp the workpiece holder in a direction perpendicular to the radial direction (i.e., directed, for example, towards the face positioning contact surfaces) in the receiving area. For this purpose, the clamping means may be formed by a clamping ring, which in addition to a sealing of free spaces or recesses on the contact surfaces for plan positioning of the workpiece holder directed towards clamping the workpiece holder in the holder holder causes. As a result, a highly accurate, releasable fixation of the workpiece holder is achieved in the socket holder.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Spannmittel dazu ausgebildet, einen zumindest partiellen umfangsseitigen, insbesondere außenumfangsseitigen Formschluss an der Werkstückfassung zu bewirken. Insbesondere weisen die Spannmittel einen Vorsprung auf, der in eine außenumfangsseitig an der Werkstückfassung, insbesondere dem ersten Werkstückfassungselement vorgesehenen Nut eingreift. Dadurch bewirken die Spannmittel eine besonders vorteilhafte lagegenaue Fixierung der Werkstückfassung in der Fassungshalterung.According to one embodiment, the clamping means are adapted to effect an at least partial circumferential, in particular outer peripheral, positive locking on the workpiece holder. In particular, the clamping means have a projection which engages in a groove provided on the outer peripheral side on the workpiece holder, in particular the first workpiece-holding member. As a result, the clamping means cause a particularly advantageous positionally accurate fixation of the workpiece holder in the holder holder.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Spannmittel als selbsthemmende Spannmechanik ausgebildet. Mehr im Detail werden die Spannmittel durch federbelastete Spannbolzen gebildet, die durch Federkraft in eine vorgeschobene Stellung gedrückt werden. In dieser vorgeschobenen Stellung wirken die freien Enden der Spannbolzen auf die Werkstückfassung und fixieren diese klemmend. Die Spannbolzen können über geeignete automatische oder manuelle Antriebsmittel in eine zurückgezogene Stellung gebracht werden, so dass die Klemmung der Werkstückfassung aufgehoben und damit die Werkstückfassung freigegeben wird.According to one embodiment, the clamping means are designed as self-locking clamping mechanism. In more detail, the clamping means are formed by spring-loaded clamping bolts, which are pressed by spring force into an advanced position. In this advanced position, the free ends of the clamping bolts act on the workpiece holder and fix it by clamping. The clamping bolts can be brought via suitable automatic or manual drive means in a retracted position, so that the clamping of the workpiece holder canceled and thus the workpiece holder is released.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Spannmittel durch Unterdruck oder durch ein unter Druck stehendes Fluid deaktivierbar, so dass die Klemmung der Werkstückfassung aufgehoben wird. Hierzu können in der Fassungshalterung Kanäle vorgesehen sein, um das die Spannmittel betätigende Fluid bzw. den Unterdruck an die Spannmittel zu übertragen.According to one embodiment, the clamping means are deactivated by negative pressure or by a fluid under pressure, so that the clamping of the workpiece holder is canceled. For this purpose, channels may be provided in the socket holder in order to transmit the fluid actuating the clamping means or the negative pressure to the clamping means.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Fassungshalterung mehrteilig ausgebildet und weist zumindest einen unteren und einen oberen Fassungshalterungsteil auf. Der untere Fassungshalterungsteil kann beispielsweise im unteren Bereich eine Schnittstelle zu einer Bearbeitungsmaschine bilden und geeignete Mittel, beispielsweise Befestigungsbohrungen und/oder eine Königsbohrung aufweisen, über die das untere Fassungshalterungsteil an der Bearbeitungsmaschine festlegbar ist. Alternativ kann die Schnittstelle zu der Bearbeitungsmaschine durch einen zylindrischen Befestigungsdorn oder einen Polygonschaftkegel gebildet werden, über die das untere Fassungshalterungsteil an der Bearbeitungsmaschine festlegbar ist. Zudem kann der untere Fassungshalterungsteil den Boden des Aufnahmebereichs ausbilden und eine oder mehrere bodenseitige Anlageflächen für die Werkstückfassung ausbilden. Der obere Fassungshalterungsteil kann beispielsweise ringartig ausgebildet sein und den Aufnahmebereich radial nach außen begrenzen. Zudem können an dem oberen Fassungshalterungsteil die Spannmittel festlegbar oder in diesem integriert ausgebildet sein.According to one embodiment, the socket holder is designed in several parts and has at least one lower and one upper socket holder part. The lower frame support part can for example form an interface to a processing machine in the lower region and have suitable means, for example fastening bores and / or a king bore, by way of which the lower frame support part can be fixed to the processing machine. Alternatively, the interface to the processing machine can be formed by a cylindrical attachment mandrel or a polygon taper, by means of which the lower holder support part can be fixed to the processing machine. In addition, the lower frame support part form the bottom of the receiving area and form one or more bottom-side contact surfaces for the workpiece holder. The upper frame support member may be formed, for example, annular and limit the receiving area radially outward. In addition, the clamping means can be fixed or integrated in the upper mounting bracket part.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Fassungshalterung unterhalb des Aufnahmebereichs einen Flüssigkeitsaufnahmeraum auf, der mit einem Fluid befüllbar ist, um das zu bearbeitende Werkstück bodenseitig zu stützen. Hierzu können in der Fassungshalterung ein oder mehrere Kanäle vorgesehen sein, um den Flüssigkeitsaufnahmeraum mit einem Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit zu füllen. Ebenso können Dichtmittel vorgesehen sein, um den Aufnahmebereich zur Werkstückfassung hin abzudichten. Der Flüssigkeitsaufnahmeraum kann direkt und unmittelbar in dem Aufnahmeraum der Fassungshalterung ausgebildet sein, d.h. das Fluid kann direkt in den Flüssigkeitsaufnahmeraum eingefüllt werden und es ist kein weiteres Element (expandierende Wandung, Membran etc.) vorgesehen, welches das Fluid und das zu bearbeitende Werkstück voneinander trennt. Alternativ kann der Flüssigkeitsaufnahmeraum auch durch eine ballonartige Struktur, eine expandierende Wandung oder eine Membran gebildet werden, die im Aufnahmeraum vorgesehen ist und in der bzw. unter der das Fluid eingebracht wird. Durch das Befüllen der Fassungshalterung bzw. des Flüssigkeitsaufnahmeraums mit dem Fluid wird das zu bearbeitende Werkstück an der der zu bearbeitenden Werkstückseite gegenüberliegenden weiteren Werkstückseite gestützt, so dass eine Verformung des Werkstücks durch dessen Eigengewicht bzw. beim Andrücken eines Bearbeitungswerkzeugs an die zu bearbeitende Werkstückseite verhindert oder zumindest wesentlich minimiert wird.According to one embodiment, the socket holder below the receiving area on a liquid receiving space, which is filled with a fluid to support the workpiece to be machined on the bottom side. For this purpose, one or more channels may be provided in the socket holder to the liquid receiving space with a Fluid, in particular to fill a liquid. Likewise, sealing means may be provided to seal the receiving area to the workpiece frame. The liquid receiving space may be directly and directly formed in the receiving space of the socket holder, ie, the fluid may be filled directly into the liquid receiving space and no further element (expanding wall, membrane, etc.) is provided which separates the fluid and the workpiece to be processed , Alternatively, the liquid receiving space can also be formed by a balloon-like structure, an expanding wall or a membrane which is provided in the receiving space and in which or under which the fluid is introduced. By filling the socket holder or the liquid receiving space with the fluid, the workpiece to be machined is supported on the workpiece side opposite the workpiece side to be machined, so that deformation of the workpiece by its own weight or when pressing a machining tool to the workpiece side to be machined prevented or at least substantially minimized.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fixieren von zu bearbeitenden Werkstücken, insbesondere optischen Werkstücken in einer Fixiervorrichtung. Die Fixiervorrichtung umfasst eine ringartige Werkstückfassung und eine Fassungshalterung, die einen Aufnahmebereich zum Einspannen der Werkstückfassung aufweist. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte:
- - Umfangsseitiges Fixieren des zu bearbeitenden optischen Werkstücks in der ringartigen Werkstückfassung;
- - Einspannen der Werkstückfassung in die Fassungshalterung, um das Werkstück an einer ersten Werkstückseite zu bearbeiten;
- - Vorzugsweise nach der Bearbeitung der ersten Werkstückseite, Ausspannen der Werkstückfassung aus der Fassungshalterung und Wenden der Werkstückfassung samt darin aufgenommenem Werkstück;
- - Einspannen der Werkstückfassung in die Fassungshalterung in der gewendeten Position, um das Werkstück an einer der ersten Werkstückseite gegenüberliegenden zweiten Werkstückseite zu bearbeiten.
- - Peripheral fixing of the optical workpiece to be machined in the annular workpiece holder;
- - Clamping the workpiece holder in the socket holder to edit the workpiece on a first side of the workpiece;
- - Preferably after the processing of the first side of the workpiece, clamping the workpiece holder out of the holder holder and turning the workpiece holder together with the workpiece received therein;
- - Clamping the workpiece holder in the socket holder in the inverted position to edit the workpiece on a second side of the workpiece opposite the first workpiece side.
Unter „hochpräzise bzw. hochgenau“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Fixiervorrichtung verstanden, die eine wiederholbare Positioniergenauigkeit bzw. Spannsituation des Werkstückhalters in derselben Fassungshalterung bei mehrfachem Ein- und Ausspannen, insbesondere auch bei einem vorher beschriebenen Wenden der Fassungshalterung um 180°, im Bereich von beispielsweise 5µm bis 0,05µm, insbesondere 1µm bis 0,1 µm ermöglicht.The term "high-precision or high-precision" in the sense of the present invention is understood to mean a fixing device which has a repeatable positioning accuracy or clamping situation of the workpiece holder in the same frame holder with multiple clamping and unclamping, in particular also with a previously described turning of the frame holder by 180 ° Range of for example 5 .mu.m to 0.05 .mu.m, in particular 1 .mu.m to 0.1 .mu.m allows.
Unter „Fluid“ im Sinne der vorliegenden Erfindung werden sowohl flüssige als auch gasförmige Medien verstanden.For the purposes of the present invention, "fluid" means both liquid and gaseous media.
Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.The expressions "approximately", "substantially" or "approximately" in the context of the invention mean deviations from the respective exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes insignificant for the function ,
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.Further developments, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and from the figures. In this case, all described and / or illustrated features alone or in any combination are fundamentally the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency. Also, the content of the claims is made an integral part of the description.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 beispielhaft eine Ausführungsform einer Fixiervorrichtung in einer Explosionsdarstellung; -
2 beispielhaft dieFixiervorrichtung gemäß 1 in einer Draufsichtdarstellung; -
3 beispielhaft eine Schnittdarstellung der in1 gezeigten Fixiervorrichtung entlang der in2 gezeigten Schnittlinie A-A; -
4 beispielhaft eine Schnittdarstellung der in1 gezeigten Fixiervorrichtung entlang der in2 gezeigten Schnittlinie B-B; -
5 beispielhaft eine Schnittdarstellung der in1 gezeigten Fixiervorrichtung entlang der in2 gezeigten Schnittlinie C-C; -
6 beispielhaft eine Schnittdarstellung der in1 gezeigten Fixiervorrichtung entlang der in2 gezeigten Schnittlinie D-D; -
7 beispielhaft eine kuchenstückartige Schnittdarstellung der in1 gezeigten Fixiervorrichtung in einer perspektivischen Ansicht; und -
8 beispielhaft eine teilweise Explosionsdarstellung der Fixiervorrichtung, bei der die Werkstückfassung losgelöst von der Fassungshalterung dargestellt ist.
-
1 an example of an embodiment of a fixing device in an exploded view; -
2 by way of example the fixing device according to1 in a plan view; -
3 exemplified a sectional view of in1 shown fixing device along in2 shown section line AA; -
4 exemplified a sectional view of in1 shown fixing device along in2 shown section line BB; -
5 exemplified a sectional view of in1 shown fixing device along in2 shown section line CC; -
6 exemplified a sectional view of in1 shown fixing device along in2 shown section line DD; -
7 by way of example a cake-like sectional view of the in1 shown fixing device in a perspective view; and -
8th by way of example a partial exploded view of the fixing device, in which the workpiece holder is shown detached from the frame holder.
Unter Werkstück wird ein zu bearbeitendes Teil jeglicher Art und gebildet aus jedwedem Material verstanden, welches in der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung
Die Fassungshalterung
Der detaillierte Aufbau der Fixiervorrichtung
Zur Halterung des Werkstücks
Die Werkstückfassung
Im radial außenliegenden Bereich kann das untere Werkstückfassungselementteil
Die beiden Werkstückfassungselementteile
Das erste Werkstückfassungselement
Zum Erreichen einer hohen Positioniergenauigkeit weist das erste Werkstückfassungselement
Je nach Einbaulage wirkt jeweils eine Konusfläche
Des Weiteren weist die Werkstückfassung
Die obere und untere Seitenfläche
Um die Werkstückfassung
Nachfolgend wird die Fassungshalterung
Der untere Fassungshalterungsteil
Der obere Fassungshalterungsteil
Der obere Fassungshalterungsteil
Wie zuvor bereits ausgeführt, sind an der Fassungshalterung
Die Spannmittel
Das Deaktivieren der Spannmittel
Zum Zuführen des Vakuums bzw. des unter Druck stehenden Fluids an die Spannbolzen
Im Übergangsbereich zwischen der Werkstückfassung
Zusätzlich zu dieser Abdeckwirkung kann das Abdeckelement
Wie insbesondere in den
Zum Anfüllen des Flüssigkeitsaufnahmeraums
Vorzugsweise wird bei dem Befüllen des Flüssigkeitsaufnahmeraums
Zur Abdichtung des Flüssigkeitsaufnahmeraums
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.The invention has been described above by means of exemplary embodiments. It is understood that numerous changes and modifications are possible without thereby leaving the scope defined by the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fixiervorrichtungfixing
- 22
- Werkstückworkpiece
- 2.12.1
- WerkstücksverbindungsstückWorkpiece connector
- 33
- WerkstückfassungWorkpiece amended
- 3a3a
- WerkstückfassungsinnenbereichWorkpiece version of meaning
- 3.13.1
- erstes Werkstückfassungselementfirst workpiece-holding element
- 3.1.1, 3.1.1'3.1.1, 3.1.1 '
- Konusflächeconical surface
- 3.1.23.1.2
- obere Seitenflächeupper side surface
- 3.1.33.1.3
- untere Seitenflächelower side surface
- 3.1.43.1.4
- Nutgroove
- 3.1.53.1.5
- Nutgroove
- 3.23.2
- zweites Werkstückfassungselementsecond workpiece detection element
- 3.2.13.2.1
- unteres Werkstückfassungselementteillower workpiece-holding element part
- 3.2.23.2.2
- oberes WerkstückfassungselementteilUpper workpiece-holding element part
- 44
- Fassungshalterungbase support
- 4a4a
- Aufnahmebereichreception area
- 4b4b
- SchnittstellenflächeInterface surface
- 4A4A
- unteres Fassungshalterungsteillower socket holder part
- 4B4B
- oberes FassungshalterungsteilUpper socket holder part
- 4.14.1
- Konusflächeconical surface
- 4.24.2
- Anlageflächecontact surface
- 4.34.3
- Vorsprunghead Start
- 4.44.4
- FlüssigkeitsaufnahmeraumLiquid holding space
- 4.54.5
- Abschnittsection
- 55
- Spannmittelclamping means
- 5.15.1
- Spannbolzenclamping bolt
- 5.1.15.1.1
- Vorsprunghead Start
- 5.25.2
- Federelementspring element
- 66
- Gaskanalgas channel
- 6.16.1
- Gasanschlussgas connection
- 6.26.2
- GaskanalabschnittGas channel section
- 6.36.3
- Ringkanalannular channel
- 6.46.4
- GaskanalabschnittGas channel section
- 77
- Abdeckelementcover
- 88th
- Ausnehmungrecess
- 8.18.1
- FluidzuführungskanalSupply channel
- 8.28.2
- Entlüftungskanalvent channel
- 99
- Dichtelement sealing element
- QAQA
- Querachsetransverse axis
- QEQE
- Querebenetransverse plane
- WMAWMA
- WerkstückfassungsmittelachseWorkpiece central axis version
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 2163345 A1 [0004]EP 2163345 A1 [0004]
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Also Published As
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