DE2527643C2 - Maschine zum Schleifen konkav gewölbter Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Schleifen konkav gewölbter Werkstücke mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Mit einer Maschine dieser Art (FR-PS 12 32 982), lassen sich sphärisch konvexe Flächen an Brillengläsern erzeugen, wie auch asphärisch konvexe Flächen an Brillengläsern, deren Krümmung von einem Gläserrand zum anderen variiert, um dem Brillenglas eine Brennweite zu erteilen, die sich verändert, wenn die Sehachse bzw. die Blickrichtung vom oberen zum unteren Rand des Brillenglases wandert. Bei der bekannten Maschine sind das Schleifwerkzeug und der Taster beide zylindrisch ausgeführt und haben den gleichen Radius. Außerdem ist der Kopiersupport über eine waagerechte Achse schwenkbar an dem Schlitten gelagert. Dieser ist in einer Richtung verstellbar, welche zu der von den vertikalen Rotationsachsen von Werkstück und Schablone gebildeten Ebene rechtwinklig verläuft. Bei einer derartigen Anordnung liegen der Taster und das Schleifwerkzeug infolge Schwerkraftwirkung an der Schablone bzw. am Werkstück auf. Da Werkstück und Schablone angetrieben sind, beschreiben der Taster und das Schleifwerkzeug bei Verstellung des Schlittens jeder für sich an der Schablone bzw. am Werkstück eine Spirale und kopieren auf diese Weise die gesamte konvexe Fläche der Schablone.

Obgleich sich die beschriebene bekannte Maschine (FR-PS 12 32 982) bei der Herstellung von konvexen asphärischen Flächen bewährt hat, ist sie zum Herstellen von konkaven Flächen nicht ohne weiteres verwendbar. Ein erster Grund hierfür ist, daß zwischen einerr, zylindrischen Taster und einer Schablone mit einer konkaven Fläche keine punktförmige Berührung erzielbar ist. Es wäre somit eine erste Modifikation notwendig dahingehend, daß ein Taster und ein ίο Schleifwerkzeug mit einer konvexen Rotationsfläche benutzt werden müssen, beispielsweise ein sphärisches oder ein torisches Schleifwerkzeug. Außerdem muß der Krümmungsradius des Tasters und des Schleifwerkzeuges kleiner sein als der kleinste Krümmungsradius der konkaven Fläche der Schablone. Auch wenn diese Abänderungen durchgeführt und die obenerwähnten Bedingungen erfüllt wären, würde die auf diese Weise modifizierte bekannte Maschine nicht zufriedenstellend arbeiten und zwar aus verschiedenen Gründen, die anhand F i g. 1 nachfolgend erklärt werden sollen. Fig. i zeigt eine Prinzipskizze der bekannten Maschine, die mit einem Umfangsschleifwerkzeug zum Bearbeiten einer konkaven Fläche versehen, d. h. in der eben genannten Weise modifiziert ist.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Glasrohling bezeichnet, an dessen einer Stirnseite eine konkave Fläche S erzeugt werden soll. Der Glasrohling 1 sitzt auf einem Tragkörper 2, der um eine senkrecht zur Fläche 5 verlaufenden Achse rotiert. Ein sphärisches Umfangsschleifwerkzeug 3 ist an einem der Enden einer drehangetriebenen Spindel 4 angebracht, die in einem Kopiersupport gelagert ist, der vereinfacht durch einen Arm 5 dargestellt ist. Der Arm 5 bzw. Kopiersupport ist schwenkbar an einem Schlitten 6 gelagert, der in waagerechter Richtung, d. h. rechtwinklig zur Drehachse des Tragkörpers 2 verstellbar ist. Um die folgenden Erläuterungen verständlicher zu machen, sei zuerst angenommen, daß die zu erzeugende konkave Fläche 5 zur optischen Achse des Glasrohlings 1 zentriert sein soll. Es fällt nun zuerst auf, daß sich das Schleifwerkzeug 3, wenn ey sich etwa in der Mitte des Glasrohlings 1 befindet, an diesem im wesentlichen in Richtung normal zur konkaven Fläche S des Glasrohlings 1 abstützt. Befindet sich das Schleifwerkzeug 3 dagegen am Rand des Glasrohlings 1, nachdem der Schlitten 6 aus seiner durchgezogen gezeichneten Stellung in die strichpunktiert gezeichnete Stellung verschoben wurde, dann stützt es sich am Glasrohling 1 in einer Richtung ab, die zu dessen konkaver Fläche 5 nicht mehr normal verlauft. Daraus ergibt sich aber die Gefahr eines Ausbrechens des Randes des Glasrohlings 1 infolge der vom Schleifwerkzeug 3 auf ihn ausgeübten Kräfte, wobei diese Gefahr umso größer ist, je kleiner der Krümmungsradius der Fläche Sist.

Wenn sich der Schlitten 6 aus der in Fig. 1 durchgezogen gezeichneten Stellung in die strichpunktiert gezeichnete Stellung verlagert, verlagert sich ferner der arbeitende Bereich des Schleifwerkzeuges 3 von der Ebene 3a in die Ebene 36. Das Schleifwerkzeug 3 nutzt sich somit über einer breiten sphärischen Zone ab, die von den Ebenen 3a umd 3b begrenzt ist. Da sich das Schleifwerkzeug 3 beim Wandern aus der Mitte zum Rand des Glasrohlings 1 mit sich ändernder Richtung am Glasrohling 1 abstützt, ist die Abnutzung des Schleifwerkzeuges 3 auf der ganzen Breite des von den Ebenen 3a und 3b begrenzten Arbeitsbereiches somit ungleichmäßig, mit der Folge, daß mit der beschriebenen Maschine konkave Flächen allenfalls dann genau

kopiert werden können, wenn man das Schleifwerkzeug sehr häufig auswechselt

Wenn die Fläche 5 eine torische oder asphärische Fläche ist, können diese Verhältnisse zudem noch ungünstiger werden, weil die Lage des Arbeitspunktes des Schleifwerkzeuges 3 zumindest beim Bearbeiten torischer Flächen dann auch noch von der Winkelstellung des Glasrohlings 1 abhängt, nachdem der Krümmungsradius der konkaven Fläche 5 nicht in allen Schnittebenen durch die optische Achse des Glasrohlings I dieselbe Größe hat

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei der praktisch keine Gefahr des Ausbrechens am Rand des zu bearbeitenden Werkstückes besteht und bei der ferner der Arbeitsbereich des Schleifwerkzeuges auf eine sehr schmale Zone reduziert ist, welche während des gesamten Arbeitsganges praktisch gleich bleibt

Erfindungsgemäß sind zur Lösung dieser Aufgabe die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen.

Unter »mittlere Sphäre der konkaven Fläche« ist in diesem Zusammenhang eine Hohlkugelfläche zu verstehen, die zur Achse der konkaven Fläche, die im Falle eines Brillenglases mit der optischen Achse der Linse zusammenfällt zentriert ist und einen Radius aufweist, der gleich dem mittleren Krümmungsradius der herzustellenden konkaven Fläche ist. Ist die herzustellende konkave Fläche selbst Teil einer Kugelfläche, dann fällt die »mittlere Sphäre« dieser konkaven Fläche selbstverständlich mit der konkaven Fläche selbst zusammen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Fig.2 bis 4 mit weiteren Einzelheiten erläutert Es zeigt

Fig.2 eine Teil-Seitenansicht der wesentlichen Bauteile einer Maschine nach der Erfindung,

F i g. 3 die Vorderansicht der in F i g. 2 dargestellten Maschine und

Fig.4 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der Funktionsweise der Maschine gemäß F i g. 2 und 3.

Zu der in F i g. 2 und 3 dargestellten Maschine gehört ein an einem nicht gezeichneten Maschinengestell abgestützter waagerechter Arbeitstisch 7, ein Tragkörper 8 für eine Kopierschablone 11, die eine der zu erzeugenden konkaven Fläche gleiche konkave Fläche aufweist, und ein Tragkörper 9 für einen Glasrohling 12, an dem die genannte konkave Fläche durch Kopieren nach der konkaven Fläche der Schablone 11 erzeugt werden soll. Die Tragkörper 8 und 9 sind am Ende je einer vertikalen Welle 13 und 14 befestigt. Die Wellen 13 und 14 sind am Arbeitstisch 7 nebeneinander drehbar gelagert und durch nicht gezeigte Antriebsvorrichtungen synchron mit gleicher Drehrichtung zum Herstellen eines rechten Brillenglases oder gegenläufig, zum Herstellen eines linken, d. h. eines zur Kopierschablone

11 spiegelbildlichen Brillenglases drehantreibbar. Die zum Befestigen der Schablone 11 und des Glasrohlings

12 an ihrem Tragkörper 8 bzw. 9 verwendeten Vorrichtungen sind an sich bekannt, so daß von einer ins einzelne gehenden Beschreibung derselben abgesehen werden kann. Die Symmetrieachse der konkaven Fläche der Schablone 11 und die optische Achse des Glasrohlings 12 fallen jeweils mit der Rotationsachse 13a bzw. 14a des entsprechenden Tragkörpers 8 bzw. 9,

d. h. der zugehörigen Welle 13 bzw. 14 zusammen.

Die in Fig.2 und 3 gezeigte Maschine weist außerdem einen Kopiersupport 15 auf, der mit einem Schlitten 16 verbunden ist Dieser ist zur die Rotationsachsen 13a, 14a der beiden Tragkörper 8 und 9 enthaltenden Ebene rechtwinklig verstellbar.

Der Kopiersupport 15 trägt einen Taster 17, der an der Schablone 11 mit punktförmiger Berührung angreift und ein Umfangsschleifwerkzeug 18, daj durch einen Elektromotor 19 drehantreibbar ist Der Taster 17 und das Schleifwerkzeug 18 weisen gleiche konvexe gekrümmte Flächen mit einem Symmetriemittelpunkt auf. Beim gezeichneten Beispiel sind der Taster 17 und das Schleifwerkzeug 18 asphärisch gestaltet. Sie könnten jedoch auch torische Gestalt haben oder von einem beliebigen anderen Rotationskörper mit konvex gekrümmter Erzeugenden gebildet sein. Um stets eine punktförmige Berührung zwischen dem Taster 17 und der Schablone 11 zu erzielen, muß jedoch der größte Krümmungsradius des Tasters 17 und des Schleifwerkzeuges 18 steis kleiner sein als der kleinste Krümmungsradius der konkaven Fläche der verwendeten Schablone 11.

Das Schleifwerkzeug 18 ist am einen Ende einer Spindel 21 befestigt, die in einem Hilfsrahmen 22 drehbar gelagert ist Der Motor 19 ist an einer Konsole 23 befestigt, die Teil des Hilfsrahmens 22 ist. Die Übertragung der Drehbewegung des Motors 19 auf die Spindel 21 erfolgt über eine an der Abtriebswelle des Motors 19 befestigte Riemenscheibe 24 und einen Treibriemen 25. Am Hilfsrahmen 22 sind weiterhin (nicht gezeichnete) Einrichtungen vorhanden, mit denen sich die Spindel 2t. mit dem Schleifwerkzeug 18 waagerecht in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen so verstellen läßt, daß in der in F i g. 2 gezeichneten Stellung des Kopiersupports 15 der Symmetrieminelpunkt des Schleifwerkzeuges 18 auf die vertikale Rotationsachse 14a des Tragkörpers 9 bzw. auf die optische Achse des Glasrohlings 12 gelegt werden kann.

Der Taster 17 ist ebenfalls am Hilfsrahmen 22 und zwar mit einer Vorrichtung 26 aufgenommen, mit der sich der Taster 17 verstellen und in der angestrebten Stellung, d. h. in einer Stellung blockieren läßt, in der sich sein Mittelpunkt auf der Rotationsachse 13a des Tragkörpers 8 befindet, wenn der Kopiersupport 15 die in F i g. 2 gezeichnete Stellung einnimmt. Die Vorrichtung 26 kann beispielsweise von einem Kugelgelenk gebildet sein, mit dem eine Blockiereinrichtung zum Blockieren des Gelenkes verbunden ist.

Statt über eine wie bei der herkömmlichen Maschine übliche direkte Verbindung ist der Hilfsrahmen 22 des Kopiersupportes 15 mit dem Schlitten 16 über einen angelenkten Arm 27 verbunden. An dem einen seiner Enden ist dieser Arm 27 über eine Gelenkachse 28 an den Schlitten 16, am anderen Ende über eine Gelenkachse 29 an den Hilfsrahmen 22 angelenkt. Nach einer Seite des Armes 27 ragt eine Achse 31, die zu den Achsen 28 und 29 parallel ist und eine drehbar gelagerte Rolle 32 trägt. Bei Verschiebung des Schlittens 16 rechtwinklig zu den Rotationsachsen 13a, 14a der Tragkörper 8 und 9 rollt die Rolle 32 an einer Steuerkurve 33 ab, die am Arbeitstisch 7 befestigt ist.

Wie insbesondere in Fig. 3 zu erkennen, ist der Schlitten 16 in seinen Bewegungen durch eine am Arbeitstisch 7 befestigte Kugelführung 34 geführt. Der Antrieb des Schlittens 16 kann beispielsweise mit einem doppelt-wirkenden hydraulischen Arbeitszylinder 35 erfolgen, dessen Kolbenstange mit dem Schlitten 16

verbunden ist, oder auch mit einem richtungsumkehrbaren Elektromotor, der eine Gewindespindel treibt, welche in eine am Schlitten 16 befestigte Mutter eingreift.

In Fig.3 ist der Kopiersupport 15 in einer oberen Stellung gezeichnet, in der sich vor einem Schrupparbeitsgang am Tragkörper 9 ein neuer Glasrohling 12 aufbringen und nach der Bearbeitung wieder abnehmen läßt. Das Einfahren in diese Stellung kann mit einem (nicht gezeichneten) hydraulischen Arbeitszylinder erfolgen, der beispielsweise am Arm 27 angeordnet sein kann und dessen Kolbenstange mit dem Hilfsrahmen 22 so verbunden ist, daß der letztere bei Betätigung des Arbeitszylinders um die Achse 29 geschwenkt werden kann.

Anhand Fig.4 sei nun die Arbeitsweise der beschriebenen Maschine erläutert. Zur Vereinfachung dieser Erläuterung sei davon ausgegangen, daß die zu erzeugende konkave Fläche Seine sphärische Fläche ist, deren Mittelpunkt C auf einer optischen Achse 36 des Glasrohlings 12 liegt, wobei diese optische Achse 36 mit der Rotationsachse 14a des Tragkörpers 9 zusammenfällt. In diesem Falle ist das Profil der Steuerkurve 33 so gewählt, daß beim Abrollen der Rollen 32 auf ihr die Achse 29 eine Kreisbewegung um eine durch den Mittelpunkt C gehende und zur Zeichnungsebene der F i g. 4 senkrechte feststehende Achse ausgeführt, die zu der durch die beiden Symmetriemittelpunkte des Tasters 17 und des Schleifwerkzeuges 18 gehenden Geraden parallel verläuft. Wird nun, wie in Fig.4 mit einem Pfeil angedeutet, der Schlitten 16 von rechts nach links verstellt, und rollt die Rolle 32 an der Steuerkurve 33 ab, um aus der mit durchgezogenen Linien gezeichneten Stellung in die mit strichpunktierten Linien gezeichnete Stellung zu gelangen, geht der Kopiersupport 15, der die Spindel 21 mit dem Schleifwerkzeug 18 trägt, aus einer ersten Stellung, in der der Symmetriemittelpunkt des Schleifwerkzeugs 18 auf der Achse 36 liegt, in eine zweite Stellung, in der sich dieser Symmetriemittelpunkt außerhalb der Achse 36 befindet. In gleicher Weise wird während dieser Bewegung des Kopiersupportes !5 der Symmetriemittelpunkt des Tasters 17 (Fig. 3) aus einer Stellung auf der Rotationsachse 13a des Tragkörpers 8 in eine Stellung außerhalb der Achse 13a verlagert. Die Bewegung des Kopiersupportes 15 und folglich auch jene des Schleifwerkzeuges 18 lassen sich in zwei Kreisbewegungen aufteilen, nämlich die eine um die Achse 29, wodurch sich das Schleifwerkzeug 18 infolge Schwerkraftwirkung am Glasrohling 12 abstützen kann, und die andere um die obenerwähnte, durch den Mittelpunkt C der konkaven Fläche S gehende feststehende Achse, wobei diese zweite Kreisbewegungskomponente vom Arm 27, der Rolle 32 und der Steuerkurve 33 gesteuert wird. Selbstverständlich hat das Schleifwerkzeug 18 auch noch eine diitte Bewegung, nämlich seine Drehbewegung um die Achse der rotierenden Spindel 21. Wie aus Fig.4 hervorgeht, bleibt unabhängig von der Stellung des Kopiersupports 15, somit die Arbeitszone 18a des Schleifwerkzeuges 18, d.h. diejenige Zone, weiche den Glasrohling 12 tatsächlich bearbeitet, während der Verstellung des Kopiersupports 15 gleich, so daß die eingangs erwähnten Nachteile vermieden sind. Da das Schleifwerkzeug 18 bei seiner Verstellung eine Bewegungskomponente hat, die es um den Mittelpunkt C kreisen läßt, kann es außerdem nicht zu Ausbrüchen am Rand des Glasrohlings 12 kommen.

Wenngleich die beschriebene Maschine zur Kopierbearbeitung von sphärischen konkaven Flächen eingesetzt werden könnte, lassen sich solche sphärischen konkaven Flächen auf einfache Weise auch anders erzeugen. Aus diesem Grunde ist die neue Maschine insbesondere dazu bestimmt, Brillengläser mit torischen oder asphärischen Flächen herzustellen. Für solche torischen oder asphärischen konkaven Flächen läßt sich eine mittlere Sphäre definieren, d. h. eine zur optischen Achse der Fläche zentrierte Kugelfläche mit einem Radius gleich dem mittleren Betrag des Krümmungsradius der torischen oder asphärischen Fläche. Unter diesen Bedingungen wird das Profil der Steuerkurve 33 so festgelegt, daß die an zweiler Stelle genannte Bewegungskomponente des Kopiersupportes 15 eine kreisende Bewegung um eine Achse hervorruft, die durch den Mittelpunkt der mittleren Sphäre der zu erzeugenden konkaven Fläche geht und somit ebenfalls durch den Mittelpunkt der mittleren Sphäre der konkaven Fläche der Schablone. Mit anderen Worten, der Mittelpunkt C (Fig.4) ist in diesem Falle der Mittelpunkt der mittleren Sphäre. Man erreicht dadurch in guter Annäherung die gleichen Ergebnisse wie wenn die zu erzeugende Fläche 5 sphärisch wäre. Selbstverständlich sind die Schablone 11 und die Steuerkurve 33 auswechselbar, damit sie zum Bearbeiten von konkaven Flächen eines anderen Typs gegen entsprechende Schablonen bzw. Steuerkurven ausgetauscht werden können.

Die feststehende Achse, um die der Kopiersupport 15 unter der Wirkung der vom Arm 27, der Rolle 32 und der Steuerkurve 33 gebildeten Getriebeeinrichtung schwenken bzw. kreisen kann, ist gemäß der vorstehenden Beschreibung eine virtuelle Achse, wobei der Abstand zwischen dieser und der durch die Symmetriemittelpunkte des Tasters 17 und des Schleifwerkzeuges 18 gehenden Geraden veränderlich ist, weil über die Gelenkachse 29 auch eine Gelenkverbindung des Kopiersupportes 15 mit dem Arm 27 besteht. In anderen Ausbildungsformen kann die durch den Mittelpunkt der mittleren Sphäre der konkaven Fläche gehende feststehende Achse jedoch auch körperlich vorhanden sein, die in entsprechender Weise gegenüber dem Arbeitstisch 7 abgestützt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Schleifen konkav gewölbter Werkstücke, insbesondere von ophthalmischen Linsen oder von Formwerkzeugen zum Gießen oder Pressen solcher Linsen, im Kopierverfahren mit einer auswechselbaren Kopierschablone, wobei das Werkstück um seine Rotationsachse und die Schablone synchron dazu um eine parallele Achse antreibbar sind, und mit einem beweglichen Kopiersupport mit einem die Schablone abtastenden Taster und einem Umfangsschleifwerkzeug, wobei der Kopiersupport an einem Schlitten schwenkbar angelenkt und mittels des Schlittens senkrecht zu der die Rotationsachsen von Schablone und Werkstück enthaltenden Ebene verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopiersupport (15) mit dem Schlitten (16) über einen mit seinem einen Ende am Schlitten (16) und seinem anderen Ende am Kopiersupport (15) angelenkten Arm (27) verbunden ist, wobei die zugehörigen Geienkachsen (28, 29) parallel zu der die Rotationsachsen (13a, \\a) von Schablone (11) und Werkstück (12) enthaltenden Ebene und senkrecht zu diesen Rotationsachsen (13a, 14a) verlaufen, und daß eine Getriebeeinrichtung (32,33) vorgesehen ist, die die Gelenkachse (29) des Armes (27) um eine ortsfeste Achse schwenkt, welche durch den Mittelpunkt (C) der mittleren Sphäre der konkaven Fläche (S) des Werkstückes (12) und parallel zu den Gelenkachsen (28, 29) verläuft.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeinrichtung (32, 33) eine Steuerkurve (33) aufweist, die mit einer am Arm (27) gelagerten Rolle (32) zusammenwirkt und deren Profil so gestaltet ist, daß bei Verschiebung des Schlittens (16) die Gelenkachse (29) um die ortsfeste Achse als virtuel'e Achse schwenkt.