-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und eine Vorrichtung zum Schleifen von Formatteilen gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 5.
-
Methoden zum Schleifen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart die
EP 2 283 968 A2 ein Verfahren zum Polieren von Werkstücken, bei welchem ein Bearbeitungswerkzeug höhenverstellbar an einer Antriebsspindel angeordnet ist. Das Bearbeitungswerkzeug liegt beim Polieren unter Druck an dem zu bearbeitenden Werkstück an. Über den Druck kann mittels des in der EP-Offenlegungsschrift offenbarten Verfahrens der Materialabtrag gezielt gesteuert werden. Insbesondere beim Feinpolieren von Werkstücken kann es bei zu hohem Druck zu einer Beschädigung des zu bearbeitenden bzw. zu polierenden Werkstückes kommen. Auch ist bei Druckerhöhung bzw. Druckminderung nicht immer der zu erwartende Materialabtrag präzise zu bestimmen, weshalb bei druckbasierten Anwendungen das Ergebnis oftmals nicht exakt oder nur ungenau vorhergesagt werden kann. Darüber hinaus sind Korrekturen durch Polierprozesse sehr langwierig, da pro Zeiteinheit nur geringe Materialmengen entfernt werden können, insbesondere bei der Bearbeitung harter Werkstoffe.
-
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung und ein System zum Schleifen von Formatteilen zur Verfügung zu stellen, bei welchem der Materialabtrag im Vergleich zu Polierverfahren gesteigert werden kann. Dabei kann der der Materialabtrag exakt vorherbestimmt werden, wobei die Nachteile rein Weg gesteuerter Schleifverfahren vermieden bzw. minimiert werden, wie z. B. geometrische Abbildung der Werkzeugkontur auf dem Werkstück sowie die Erzeugung mittelfrequenter Fehler und Tiefenschädigungen.
-
Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1 und durch ein System mit den Merkmalen im Anspruch 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
-
Die Erfindung betrifft demnach eine Vorrichtung und ein System zum Schleifen von Formatteilen. Beispielsweise sind die Vorrichtung und das System zum Schleifen von optischen Linsen und Spiegeln geeignet.
-
Auch ist eine Halteeinrichtung zum ortsfesten, Klemmen,/Kleben/Kitten und/oder Fixieren des Formatteils während des Schleifens vorhanden. Vorstellbar ist hierbei beispielsweise, dass die Halteeinrichtung beispielsweise Klemmbacken und/oder Klemmfinger zum Klemmen und/oder Fixieren des jeweiligen Formatteils aufweist.
-
Ferner ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße System ein Schleifwerkzeug vorgesehen, welches an der Antriebsspindel und/oder einer Antriebswelle gehalten und in definierten Bahnen über das Formatteil bewegbar und oder führbar ist. Beispielsweise können die definierten Bahnen hierbei mäander- oder spiralförmig verlaufen. Denkbar ist zudem, dass das Schleifwerkzeug mittels einer Eigenbewegung in den definierten Bahnen geführt wird und/oder, dass das Formatteil bewegt wird und somit die Bewegung des Schleifwerkzeugs in den definierten Bahnen indirekt bewirkt.
-
Weiter ist vorgesehen, dass das Schleifwerkzeug aus einem Träger, mindestens einer an dem Träger angeordneten, elastischen Zwischenschicht und mindestens einer an der Zwischenschicht anliegenden Schleifschicht besteht. Beispielsweise kann die elastische Zwischenschicht durch flexiblen Kunststoff ausgebildet sein. Ebenso ist vorstellbar, dass der Träger aus Kunststoff oder Metall ausgebildet ist. Das für den Träger verwendete Material kann unterschiedlich zu dem für die elastische Zwischenschicht verwendeten Kunststoff gewählt werden. Auch kann es sein, dass nicht lediglich eine elastische Zwischenschicht verwendet wird, sondern mehrere elastische Zwischenschichten verwendet werden, welche aus unterschiedlichen Materialien, wie beispielsweise unterschiedlichen Kunststoffen, gebildet sein können. Ggf. können die mehreren elastischen Schichten unterschiedliche Stärken aufweisen. Alternativ kann auch ein Federelement zur Realisierung der Nachgiebigkeit eingesetzt werden, welches als Spiral-, Blatt oder Scheibenfeder ausgeführt sein kann. Die Nachgiebigkeit kann ebenso durch den Einsatz hydraulisch oder pneumatisch unterstützter Kammern im Werkzeug realisiert werden.
-
Auch ist eine Schleifschicht vorgesehen, welche während des Schleifens mit dem Formatteil in Oberflächenkontakt gebracht ist. Die Schleifschicht kann hierbei eine definierte Oberflächenrauheit zum Materialabtrag von Formatteilen aufweisen. Weiter kann es sein, dass an Stelle der Schleifschicht oder ergänzend zur Schleifschicht Schleifmittel vorhanden sind. Beispielsweise können die Schleifmittel durch Pellets oder Schleiffolien ausgebildet sein. Die Pellets bzw. Schleiffolien können dann durch die elastische Zwischenschicht flexibel gelagert werden, so dass die Verhältnisse in der Kontaktzone konstant bleiben und ein verweilzeitgesteuerter Abtrag ermöglicht wird. Die Pellets können beispielsweise aus Metall, Kunststoff, Keramik und Mischbindungen mit Diamant, CBN, Korund oder mit anderen Abrasivstoffen gebildet sein. Entscheidend ist dabei, dass das Werkzeug über die Härte bzw. Nachgiebigkeit, den Belag bzw. dessen Verschleißeigenschaften und die Maschineneinstellungen so konditioniert wird, dass das Werkzeug kontinuierliche Materialabträge erzeugt. Die Pellets können hierbei an definierten Stellen an der elastischen Zwischenschicht angeordnet sein. Beispielsweise können mehrere Pellets linear und quer zur Rotationsachse des Schleifwerkzeugs am Schleifwerkzeug angeordnet sein.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das mindestens eine Schleifwerkzeug an der Antriebsspindel und/oder Antriebswelle rotationsbeweglich gehalten. Eine Rotationsbewegung des Schleifwerkzeugs kann hierbei von einem Aktor auf die Antriebsspindel bzw. die Antriebswelle weitergegeben und auf das Schleifwerkzeug übertragen werden. Auch kann vorgesehen sein, dass das Schleifwerkzeug als Schleifscheibe und/oder Schleifrad und/oder Schleifstift mit oder ohne Exzenter ausgebildet ist und auf seiner während des Schleifens dem Formatteil zugewandten und mit dem Formatteil in Oberflächenkontakt gebrachten Seite eine plane oder runde und konvex gekrümmte Formgebung aufweist.
-
Ferner kann es sein, dass die Schleifschicht zumindest teilweise aus Polyurethan mit abrasiven Elementen, Schleiffolie oder Schleifpellets gebildet ist.
-
Weiter kann eine rechnergestützte Steuereinheit vorhanden sein, welche über einen Aktor mit der Antriebsspindel und/oder der Antriebswelle zur Übertragung einer Rotationsbewegung auf das Schleifwerkzeug in Verbindung steht. An die Steuereinheit können hierbei Informationen zum Schleifen des Formatteils weitergegeben und/oder übertragen werden. Beispielsweise können die Informationen Daten über einen gewünschten Materialabtrag beinhalten. Die Steuereinheit kann hierbei unter Berücksichtigung der Informationen die Bewegungsgeschwindigkeit des Schleifwerkzeugs in den definierten Bahnen und/oder die Frequenz der Rotationsbewegung des Schleifwerkzeugs vorgeben.
-
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formate zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäße Vorrichtung; 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Schleifwerkzeuges, wie es für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann.
-
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele darf, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße System ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Schleifen von Formatteilen 3. Das Formatteil 3 ist vorliegend als optische Linse 4 ausgebildet. Das Formatteil 3 bzw. die optische Linse 4 wird durch eine Halteeinrichtung (nicht dargestellt) ortsfest fixiert. An der Antriebsspindel 5 ist ein Schleifwerkzeug 2, vorliegend eine Schleifscheibe 6 (detailliert in 2) angeordnet. Die Schleifscheibe 6 wird zum Schleifen des Formatteils 3 bzw. der optischen Linse 4 über die Antriebsspindel 5 rotierend angetrieben. Die Antriebsspindel 5 steht hierzu mit einem Aktor 7 in Verbindung. Der Aktor 7 kann zudem eine Bewegung der Antriebsspindel 5 und somit eine Bewegung der an der Antriebsspindel 5 angeordneten Schleifscheibe 6 in definierten Bahnen bewirken. Hierbei kann die Schleifscheibe 6 parallel zur Achse A und mäander- oder spiralförmig über das Formatteil 3 bzw. die optische Linse 4 geführt werden. Weiter ist eine Stütze 9 gezeigt, an welcher der Aktor 7 angeordnet ist. Während des Schleifens ist die Schleifscheibe 6 mit dem Formatteil 3 in Oberflächenkontakt gebracht. Zu erkennen ist ferner eine Steuereinheit S. an die Steuereinheit S werden Informationen zum Schleifen des Formatteils 3 weitergegeben. Die Steuereinheit S ist mit dem Aktor 7 in Verbindung gebracht und regelt somit die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsspindel 5 und der an der Antriebsspindel 5 angeordneten Schleifscheibe 6. Weiter regelt die Steuereinheit S die Bewegungsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 6 in den definierten Bahnen.
-
2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Schleifwerkzeuges 2, wie es für die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und das erfindungsgemäße System verwendet werden kann. Das Schleifwerkzeug 2 bzw. die Schleifscheibe 6 umfasst einen Träger 9 aus Kunststoff oder Metall, eine elastische Zwischenschicht 11 und eine Schleifschicht 13 aus Polyurethan mit abrasiven Elementen, Schleiffolie oder Schleifpellets. Weiter ist in 2 zu erkennen, dass das Schleifwerkzeug 2 bzw. die Schleifscheibe 6 auf seiner dem Formatteil 3 bzw. der optischen Linse 4 (vgl. 1) zugewandten Seite eine konvex gekrümmte Formgebung K aufweist, die optional auch plan ausgeführt sein kann. Ferner ist die Antriebsspindel 5 zu erkennen, mit welcher die Schleifscheibe 6 rotationsbeweglich verbunden ist.
-
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Schleifwerkzeug
- 3
- Formatteil
- 4
- Optische Linse
- 5
- Antriebsspindel
- 6
- Schleifscheibe
- 7
- Aktor
- 9
- Stütze
- 10
- Träger
- 11
- Zwischenschicht
- 13
- Schleifschicht
- A
- Achse
- K
- Konvex gekrümmte Formgebung
- S
- Steuereinheit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
