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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Polierkopf zum Einsatz in einer
Poliermaschine für optische Flächen, aufweisend
eine Drehachse und einen Grundkörper mit einer Aufnahme
zum Anordnen an einer Polierspindel und mit einem Transportelement zur
Aufnahme an einem Werkzeugwechselarm, wobei das Transportelement
zwecks Werkzeugwechsel in axialer Richtung zur Drehachse gegen ein
Arretierungselement des Werkzeugwechselarmes anlegbar ist.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf einen Werkzeugwechselarm einer Poliermaschine
für optische Flächen, aufweisend ein Arretierungselement zur
Aufnahme eines Polierkopfes mit einer Drehachse, wobei das Arretierungselement
zwecks Werkzeugwechsel in axialer Richtung gegen ein Transportelement
des Polierkopfes anlegbar ist.
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Es
ist bereits ein Polierkopf aus der
DE 10 2004 062 319 B3 bekannt.
Dieser weist einen Grundkörper auf, der einerseits eine
Polierauflage trägt und andererseits auf eine Polierspindel
aufsetzbar ist. Zwecks automatischem Werkzeugwechsel weist der Grundkörper
eine Nut und einen Rand bzw. einen Kragen auf, die sich jeweils über
den Umfang erstrecken. Die Nut sowie der Kragen dienen zur Aufnahme
des Polierkopfes durch einen Werkzeugwechselarm der Poliermaschine.
Zwischen dem Grundkörper und dem in der Nut bzw. an dem
Kragen anliegenden Werkzeugwechselarm besteht eine in axialer Richtung
wirkende Formschlussverbindung, die das Wechseln des Polierkopfes,
insbesondere das Aufsetzen auf die Polierspindel und das Lösen
von der Polierspindel gewährleistet.
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Die
relative Lage zwischen der Polierspindel und dem aufzusetzenden
Polierkopf ist in Umfangsrichtung nicht bekannt. Der Polierkopf
weist Mitnehmernasen auf, die in entsprechende Nuten der Polierspindel
eingreifen. Unmittelbar nach dem Aufsetzen des Polierkopfes greifen
die Mitnehmernasen in der Regel noch nicht in die Nuten der Polierspindel. Dies
erfolgt erst nachdem die Drehbewegung der Polierspindel eingesetzt
hat, denn dann kommt es zu einer Relativbewegung zwischen der Polierspindel
und dem aufzusetzenden Polierkopf in Umfangsrichtung. Sobald die
Mitnehmernasen und die korrespondierenden Nuten deckungsgleich sind,
rastet der Polierkopf unter Anwendung einer axialen Montagekraft durch
den Werkzeugwechselarm ein.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Polierkopf und einen
Werkzeugwechselarm derart auszubilden und anzuordnen, dass ein verbesserter
Werkzeugwechsel gewährleistet ist.
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Gelöst
wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Polierkopf
nach Anspruch 1 und einen Werkzeugwechsler nach Anspruch 8.
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Dadurch,
dass polierkopfseitig mindestens ein Arretierungselement vorgesehen
ist, das in Umfangsrichtung U form- und/oder kraftschlüssig
gegen den Werkzeugwechselarm anlegbar ist bzw. dadurch, dass mindestens
ein Führungsteil vorgesehen ist, das mit Bezug zum Polierkopf
in Umfangsrichtung U zur Drehachse form- und/oder kraftschlüssig
gegen den Polierkopf anlegbar ist, kann eine Bewegung des Polierkopfes
in Umfangsrichtung relativ zum Werkzeugwechselarm weitgehend verhindert
oder zumindest sehr beschränkt werden. Bei Beginn der Drehbewegung
der Werkzeugspindel kommt es somit auf jeden Fall zu der notwendigen
Relativbewegung zwischen der Polierspindel und dem aufzusetzenden
Polierkopf in Umfangsrichtung. Zwecks Gewährleistung einer
Relativbewegung zwischen der Polierspindel und dem aufzusetzenden
Polierkopf in Umfangsrichtung ist durch die form- und/oder kraftschlüssige
Kopplung zwischen dem Werkzeugwechselarm und dem Polierkopf eine
Haltekraft zwischen 0,01 Nm und 0,2 Nm, zwischen 0,02 Nm und 0,1
Nm oder zwischen 0,03 Nm und 0,08 Nm notwendig.
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Bei
Einsatz des, aus dem Stand der Technik, bekannten Polierkopfes kann
es nämlich passieren, dass die Spindel losläuft,
aber die notwendige Relativbewegung zwischen der Polierspindel und
dem aufzusetzenden Polierkopf in Umfangsrichtung nicht oder zumindest
unzureichend erfolgt. Somit rasten der Polierkopf bzw. die Mitnehmernasen
nicht ein. Der Werkzeugwechselarm wird nach einer bestimmten Zeit
nach Beginn der Drehbewegung der Polierspindel automatisch zurückgeschwenkt,
was bei nicht eingerastetem Polierkopf unweigerlich zum Verlust
desselben führt. Der Polierprozess muss unterbrochen werden.
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Erfindungsgemäß wird
der Polierkopf in Umfangsrichtung relativ zum Werkzeugwechselarm
gehalten, oder zumindest gebremst, sodass die notwendige Relativbewegung
zwischen Polierkopf und Polierspindel erfolgen kann.
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Vorteilhaft
kann es hierzu auch sein, wenn das Arretierungselement in radialer
Richtung zur Drehachse gegen den Werkzeugwechselarm anlegbar oder
vorspannbar ist und/oder wenn das Führungsteil gegen ein
Arretierungselement des Polierkopfes in radialer Richtung zur Drehachse
anlegbar und/oder vorspannbar ist. Durch die Vorspannung wird zunächst
eine ausreichende Haltekraft in Umfangsrichtung gewährleistet.
Ferner gewährleistet die Vorspannung, dass das Arretierungselement
und das Führungsteil ein- und vor allem ausrasten können. Somit
kann das Arretierungselement, im Falle der Mitnahme des Polierkopfes
durch die Polierspindel ausrasten bzw. durchrutschen, bis der Werkzeugwechselarm
zurückgeschwenkt wird.
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Ferner
kann es vorteilhaft sein, wenn das Arretierungselement als Vertiefung
oder als Erhöhung einer Oberfläche des Grundkörpers
ausgebildet ist oder eine Vertiefung oder eine Erhöhung
aufweist, die zumindest in Umfangsrichtung U auf einen Teilumfang
begrenzt ist, wobei ein Führungsteil des Werkzeugwechselarmes
in die Vertiefung ein- oder auf die Erhöhung aufsetzbar
ist bzw. wenn das Führungsteil als Vertiefung oder als
Erhöhung einer Oberfläche des Werkzeugwechselarmes
ausgebildet ist oder eine Vertiefung oder eine Erhöhung
aufweist, wobei das Arretierungselement des Polierkopfes in die
Vertiefung ein- oder auf die Erhöhung aufsetzbar ist. Dies
gewährleistet eine einfache, in Umfangsrichtung formschlüssige
Kopplung zwischen dem Polierkopf und dem Werkzeugwechselarm. Das
Arretierungselement bzw. das Führungsteil ist letztlich
mehr als eine Vertiefung bzw. eine Erhöhung. Es gewährleistet
als Ganzes das Ein- und Ausrasten der formschlüssigen Verbindung
zwischen Werkzeugwechselarm und Polierkopf.
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Vorteilhaft
kann es auch sein, wenn das Arretierungselement als umlaufende Verzahnung
ausgebildet ist, wobei das Führungsteil des Werkzeugwechselarmes
in die Verzahnung einsetzbar oder einrastbar ist bzw. wenn das Führungsteil
als Rastmittel ausgebildet ist und in das als umlaufende Verzahnung
ausgebildete Arretierungselement des Polierkopfes einsetzbar bzw.
ein- und ausrastbar ist. Die Teilung der Verzahnung kann dabei beliebig
gewählt werden. Je kleiner die Teilung der Verzahnung gewählt
wird, je größer ist der beim Durchrutschen der Verzahnung
entstehende Verschleiß am Arretierungselement bzw. am Führungsteil.
Die Rasterung entspricht dabei der Teilung, wobei das Rasten durch die
Vorspannung und den in Umfangsrichtung wirkenden Formschluss gewährleistet
ist.
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Die
Teilung der Verzahnung kann beliebig ausfallen, zwischen 1° und
90°, zwischen 10°–60°, 36° oder
40°.
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Dabei
kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Oberfläche
des Grundkörpers eine über den Umfang U des Grundkörpers
verlaufende Schulter aufweist, wobei das Arretierungselement als teilzylindermantelförmige,
in axialer Richtung zur Drehachse verlaufende Vertiefung oder Erhöhung
innerhalb der Schulter ausgebildet ist. Die teilzylindermantelförmige
Vertiefung gewährleistet eine ausreichend große
Haltekraft in Umfangsrichtung einerseits sowie ein verschleißfreies
Ein- und Ausrasten des Führungsteils andererseits. Die
teilzylindermantelförmige Vertiefung verläuft
in axialer Richtung und ist mit Bezug zu dieser Richtung nach oben
und unten offen, sodass eine großzügige Toleranz
bei der axialen Ausrichtung von Arretierungselement und Führungsteil
möglich ist.
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Von
besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung
sein, wenn mehrere Arretierungselemente über den Umfang
U verteilt angeordnet sind, wobei das Führungsteil des
Werkzeugwechselarmes gegen ein oder mehrere Arretierungselemente zur
Anlage bringbar ist. Eine mehrfache Kopplung bzw. Verzahnung gewährleistet
eine Reduzierung der spezifischen Haltekraft und/oder Vorspannkraft der
einzelnen Kopplung bzw. Verzahnung und somit einen geringeren Verschleiß.
Es können beliebig viele Arretierungselemente vorgesehen
sein. Die Anzahl hängt letztlich von der gewünschten
Teilung bzw. Rasterung ab. Vier Arretierungselemente sollten mindestens
vorgesehen sein, damit der Grundkörper zwischen einer Arretierungs-
bzw. Halteposition und der nächsten Arretierungs- bzw.
Halteposition nicht unnötig weit verfährt. Achtzig
Arretierungselemente würden mit einer Teilung von 4,5° einhergehen.
Diese Anzahl könnte als obere Grenze dienen. Acht bis zwölf
Arretierungselemente, insbesondere 10 Arretierungselemente, sind
bevorzugt vorzusehen.
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Vorteilhaft
kann es ferner sein, wenn das Transportelement eine Nut und/oder
einen Anlageflansch aufweist und sich über den Umfang U
des Grundkörpers erstreckt. Die Nut und/oder der Anlageflansch
gewährleisten einen in axialer Richtung wirkenden Formschluss
zwischen dem Polierkopf und dem Werkzeugwechselarm bzw. dem Arretierungselement.
Der Werkzeugwechselarm weist in der Regel ein gabel- und kragenförmiges
Halteelement auf, das in radialer Richtung in die Nut eingeschoben
wird. Wenn in eingeschobener Position eine in radialer Richtung
wirkende Haltekraft ausgeübt wird, entsteht mithin eine
geringe, in Umfangsrichtung wirkende, kraftschlüssige Kopplung,
die jedoch das erfindungsgemäße Einrasten der
Mitnehmernasen nicht gewährleistet.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen
und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es
zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung des Polierkopfes;
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2 eine
Teildarstellung der perspektivischen Seitenansicht des Polierkopfes;
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3 eine
perspektivische Ansicht des Polierkopfes von unten;
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4 eine
perspektivische Ansicht des montierten Polierkopfes auf einer Polierspindel
mit Werkzeugwechselarm;
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5 Schnittdarstellung
A-A des Polierkopfes mit Werkzeugwechselarm von oben gemäß 2;
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6 Alternative
zum Werkzeugwechselarm nach 5.
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Der
in 1 dargestellte Polierkopf 1 und die Drehachse 1.1 weisen
einen Grundkörper 1.2 mit einer Drehachse 1.1 auf,
auf dem ein Trägerteil 1.5 für eine darauf
angeordnete Polierfolie 1.6 vorgesehen ist.
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Gemäß Seitenansicht 2 weist
der Grundkörper 1.2 eine Schulter 1.4 auf
mit mehreren, als Nut 2.1 ausgebildeten Arretierungselementen 6, 6'.
Zudem weist der Grundkörper 1.2 ein Befestigungselement 2 auf,
welches aus einer umlaufenden Nut 2.1 und einem daran anschließenden
Anlageflansch 2.2 gebildet ist. Die Nut 2.1 ergibt
sich einerseits aufgrund der in radialer Richtung über
einer Oberfläche 1.3 des Grundkörpers 1.2 hervorstehenden
Schulter 1.4 sowie andererseits aufgrund des eben erwähnten
Anlageflansches 2.2, welcher für sich in radialer
Richtung über die Oberfläche 1.3 des Grundkörpers 1.2 hervorsteht.
Das Trägerteil 1.5 ist in der Regel aus einem
elastischen Material, wie Schaumstoff, gebildet, auf dem stirnseitig
eine Polierfolie 1.6 und gegebenenfalls Haltemittel für
die Polierfolie 1.6 vorgesehen sind.
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Gemäß Darstellung 3 weist
der Grundkörper 1.2 auf seiner Unterseite eine
Aufnahme 4 auf, die im Wesentlichen aus mehreren Rastnasen 4.1 sowie
mehreren Mitnehmernasen 4.2 gebildet ist. Mittels der Aufnahme 4 wird
der Polierkopf 1, gemäß Darstellung 4,
auf eine Polierspin del 3 aufgesetzt. Die Polierspindel 3 weist
entsprechende, nicht dargestellte Gegenelemente auf, die zum einen
mit den Rastnasen 4.1 in Verbindung treten bzw. mit diesen
einrasten und zum anderen als Nuten 2.1 ausgebildet sind,
die die Mitnehmernasen 4.2 aufnehmen.
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Gemäß Darstellung 4 wird
der Polierkopf 1 über einen Werkzeugwechselarm 5 mit
zwei, eine U-Form bildende Schenkeln 5.6, 5.7 auf
die Polierspindel 3 aufgesetzt. Hierzu greift der Werkzeugwechselarm 5 mit
einem an den beiden Schenkeln 5.6, 5.7 angeordneten,
ebenfalls U-förmig und als Kragen ausgebildeten Halteelement 5.1 in
radialer Richtung in die Nut 2.1 des Grundkörpers 1.2 ein,
sodass zwischen dem Halteelement 5.1 und dem Grundkörper 1.2 bzw.
der Nut 2.1 sowie dem Anlageflansch 2.2 ein in
axialer Richtung zur Drehachse 1.1 wirkender Formschluss
entsteht. Der Werkzeugwechselarm 5 ist an eine Hebe- und
Schwenkwelle 5.5 gekoppelt, die eine Verschwenkung des
Werkzeugwechselarmes 5 einerseits sowie eine axiale Bewegung
des Werkzeugwechselarmes 5 andererseits zwecks Aufsetzen
des Polierkopfes 1 bzw. zwecks Abheben des Polierkopfes 1 von
der Polierspindel 3 gewährleistet.
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Gemäß 5,
Schnittdarstellung A-A aus 2, weist
der Werkzeugwechselarm 5 das nockenförmige Halteelement 5.1 sowie
ein Führungsteil 5.2 auf, welches über
ein Federelement 5.4 gegen bzw. in einem Arretierungselement 6 des
Grundkörpers 1.2 angelegt bzw. gegen den Grundkörper 1.2 vorgespannt
ist. Das Führungsteil 5.2 ist als Nocken ausgebildet
und steht dabei über eine Oberfläche 5.3 des
Werkzeugwechselarmes 5 hervor und greift bzw. rastet in
das als Nut ausgebildete Arretierungselement 6 ein, sodass
in Umfangsrichtung U ein Formschluss zwischen dem Führungsteil 5.2 und
dem Grundkörper 1.2 bzw. dem Arretierungsele ment 6 entsteht.
Das Federelement 5.4 ist als Steg ausgebildet und verläuft
teilweise parallel und mit Abstand zum Schenkel 5.6 und
ist erst am Anfang des Schenkels 5.6 mit dem Werkzeugwechselarm 5 gekoppelt. Somit
ist die Federwirkung für das Halteelement 5.1 gewährleistet.
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Dieser
in Umfangsrichtung U wirkende Formschluss kann aufgrund des vorspannenden
Federelements 5.4 bei übermäßiger
Belastung durch ein Einfedern des Führungsteils 5.2 bzw.
ein Ausrasten gelöst werden. Aufgrund der Relativbewegung kann
das Führungsteil 5.2 wieder in das nächste
Arretierungselement 6' einrasten.
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In 6 ist
eine alternative Ausführungsform für den Werkzeugwechselarm 5 dargestellt.
Der Werkzeugwechselarm 5 weist ein in drei Teile segmentiertes
Halteelement 5.1, 5,1', 5.1'' sowie ein
zylindrisches Führungsteil 5.2 auf, welches über
ein Federelement 5.4 gegen bzw. in das als zylinderförmige Aussparung
ausgebildete Arretierungselement 6 des Grundkörpers 1.2 angelegt
bzw. gegen den Grundkörper 1.2 vorgespannt ist.
Das Führungsteil 5.2 steht dabei über
eine Oberfläche 5.3 des Werkzeugwechselarmes 5 hervor
und greift bzw. rastet in das als Nut ausgebildete Arretierungselement 6 ein,
sodass in Umfangsrichtung U ein Formschluss zwischen dem Führungsteil 5.2 und
dem Grundkörper 1.2 bzw. dem Arretierungselement 6 entsteht.
Das Federelement 5.4 ist in dem Bereich zwischen dem Schenkel 5.6 und
dem Führungsteil 5.2 angeordnet.
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- 1
- Polierkopf
- 1.1
- Drehachse
- 1.2
- Grundkörper
- 1.3
- Oberfläche
- 1.4
- Schulter
- 1.5
- Trägerteil
- 1.6
- Polierfolie
- 2
- Transportelement
- 2.1
- Nut
- 2.2
- Anlageflansch
- 3
- Polierspindel
- 4
- Aufnahme
- 4.1
- Rastnase
- 4.2
- Mitnehmernase
- 5
- Werkzeugwechselarm
- 5.1
- Halteelement,
Teil
- 5.1'
- Halteelement,
Teil
- 5.1''
- Halteelement,
Teil
- 5.2
- Führungsteil
- 5.2'
- Führungsteil
- 5.3
- Oberfläche
- 5.4
- Federelement,
Steg
- 5.5
- Hebe-
und Schwenkwelle
- 5.6
- Schenkel
- 5.7
- Schenkel
- 6
- Arretierungselement,
Vertiefung, Erhöhung
- 6'
- Arretierungselement,
Vertiefung, Erhöhung
- U
- Umfangsrichtung,
Umfang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004062319
B3 [0003]