DE2734650C2 - Maschine zum Polieren von Schwingquarzen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Polieren von Schwingquarzen entsprechend dem Oberbegriff dss Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Maschine dieser Art (DE-PS 21 296) wird das zu polierende Werkstück auf dem Halter aufgeklebt und die Oberseite des Werkstücks mit Hilfe des an der Arbeitsspindel befestigten Polierwerkzeugs poliert. Diese insbesondere zum Polieren von optischen Linsen vorgesehene Maschine ist jedoch nicht ohne weiteres auch zum Polieren von Schwingquarzen geeignet, weil es in. der Praxis nicht möglich ist, eine Klebstoffschicht mit exakt gleichförmiger Dicke auszubilden. Schwingquarze müssen nämlich in einer genau definierten Lage angeordnet werden, damit beim Poliervorgang nicht die die Eigenfrequenz des Schwingquarzes bestimmende(n) Form und Abmaße verändert wird büw. werden. Außerdem kann bei einer derartigen Halterung nicht ohne weiteres eine Messung der Dicke des Schwingquarzes mit Hilfe des piezoelektrischen Effekts durchgeführt werden,

Da es bei der Herstellung von Schwingquarzen darauf ankommt, eine genaue Dicke des Schwingquarzes bei geeigneter Ausrichtung der Polierfläche relativ zu den kristallografischen Achsen zu erzielen, sind aber auch andere bekannte Maschinen, die beispielsweise eine Vakuumspannvorrichtung (DE-OS 23 27 583) aufweisen, nicht ohne weiteres für das Polieren von Schwingquarzen geeignet

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Maschine zum Polieren von Schwingquarzen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Gefahr einer Verschlechterung der Maß- und Formgenauigkeit des Werkstücks im Zuge des Poliervorgangs nicht gegeben und es außerdem leicht möglich ist, eine Messung der Dicke des Schwingquarzes mit Hilfe des piezoelektrischen Effekts durchzuführen.

Diese Aufgabe ist bei einer Maschine zum Polieren von Schwingquarzen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit einer derartigen Vakuumspannvorrichtung, deren Beweglichkeit eine Selbstzentrierung des Werkstücks gegenüber dem schwingenden Polierwerkzeug ermöglicht kann auch eine sehr gleichförmige Belastung des Werkstücks beim Polieren erzielt werden. Ferner ist nach dem Hochschwenken der von einem Stützarm getragenen Werkstückhalterspindei die Vakuumspannvorrichtung ohne weiteres zugänglich, so daß der fertige Schwingquarz einfach und schnell durch ein neues Werkstück ersetzt oder die Dicke des Schwingquarzes während seiner Herstellung gemessen werden kann, wobei die Maschine beim Erreichen einer bestimmten Dicke des Schwingquarzes automatisch abgeschaltet werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Maschine,

F i g. 2 die Vorderansicht der Maschine in F i g. 1,

F i g. 3 die Draufsicht auf die Maschine in F i g. 1,

F i g. 4 einen Vertikalschnitt durch die Vakuumspannvorrichtung der Maschine in F i g. 1 mit einem eingesetzten Werkstück,

F i g. 5 denselben Schnitt wie F i g. 4, jedoch bei abgenommener Trägerplatte,

Fig.6 die Unteransicht der Vakuumspannvorrichtung in F i g. 4 und

F i g. 7 den Schnitt VII-VII aus F i g. 6.

Die in F i g. 1 dargestellte Maschine weist ein Maschinengestell mit einer Grundplatte 1 auf, auf der Seitenplatten 2,3 angeordnet sind. Am oberen Ende der Seitenplatten 2,3 sind Lager 4,5 für Schwenkzapfen 6,7 angeordnet. Außerdem sind die Seitenplatten 2, 3 an ihren oberen Stirnflächen mit einer Deckplatte 48 verbunden. Ein verschwenkbarer Spindelstock 8 ist durch einen Keil 9 mit dem Schwenkzapfen 6 drehfest verbunden. An dem Spindelstock 8 ist ein Lagergehäuse 10 mit Hilfe von Muttern 11, 12 befestigt. Das Lagergehäuse 10 weist Lagerflächen 14,15 auf, in denen eine Arbeitsspindel 13 drehbar gelagert ist. Auf das obere Ende der Arbeitsspindel 13 ist ein Polierwerkzeug 16 aufgeschraubt. Am unteren Ende der Arbeitsspindel 13 ist eine Riemenscheibe 17 durch eine Mutter 18 befestigt. Das Polierwerkzeug 16 hat eine sphärischkonkav gewölbte Polierfläche 16a, deren Krümmungsradius dem Abstand R zwischen der Schwenkachse A-A und dem Zentrum der Polierfläche 16a entspricht. Der Antrieb des Polierwerkzeugs 16 erfolgt durch einen Motor 19 (F i g. 2) mit einem Untersetzungsgetriebe 20 über eine Riemenscheibe 21 und einen Antriebsriemen 21a, der an der Riemenscheibe 17 angreift. Zum Verschwenken des Spindelstocks 8 ist ein Motor 22 mit

einem Untersetzungsgetriebe 23 vorgesehen, der zum Antrieb eines Kurbeltriebs 24 bis 29 dient Der Kurbeltrieb 24 bis 29 umfaßt im einzelnen eine Kurbel 24 mit Kurbelzapfen 25, eine Pleuelstange 26 sowie eine Verbindungslasche 28, die über einen Zapfen 29 mit der Pleuelstange 26 gelenkig und mittels einer Mutter 27 mit dem Schwenkzapfen 6 fest verbunden ist

Am oberen Ende eines an der Grundplatte 1 befestigten Stützpfostens 30 ist ein Stützarm 31 mit Hilfe eines Schwenkzapfens 32 verschwenkbar gelagert Der Schwenkwinkel des Stützarms 31 ist durch eine Abschrägung 30a an dem Stützpfosten 30 begrenzt Angrenzend an das freie Ende des Stützarms 31 ist eine zweiteilige Spindel 36, 39 in einem Lager 33 gelagert, das mit Hilfe von zwei Gewinderingen 34 und zwei aus Isoliermaterial bestehenden Gewinderingen 35 in einer Bohrung des Stützarms 31 befestigt ist wie aus Fig. 1 ersichtlich ist Die beiden isolierenden Gewinderinge 35 sind vorgesehen, um eine piezoelektrische Messung der Dicke des Werkstücks 44 während eines Poliervorgangs zu ermöglichen. Zur Befestigung und Lagerung der Spindel 36,39 sind zwei Muttern 38 und ein siel· konisch verjüngender Lagerabschnitt 37 vorgesehen. Die beiden Teile 36 und 39 der Spindel 36, 39 sind miteinander verschraubt Am unteren Ende der Spindel 36,39 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein als Vakuumspannvorrichtung ausgebildeter Halter 40 angeordnet Die Evakuierungsleitung 46 (F i g. 2) der Vakuumspannvorrichtung ist über Kanäle 31a und 336 mit einer erweiterten Bohrung 33a im mittleren Bereich des Lagers 33 verbunden, über welche eine Verbindung mit einem axialen Kanal 36a, 39a in der Spindel 36, 39 vorgesehen ist.

Am unteren Ende der Spindel 36,39 ist eine Haube 42 angeordnet weiche die Spindel 36, 39 koaxial umgibt und auf dieser verschiebbar ist. Der Kanal 39a mündet über eine Ansaugöffnung 39b in den inneren Hohlraum 42a der Haube 42. Am freien Ende der Spindel 36.39 ist eine Trägerplatte 43 für das Werkstück 44 angeordnet, die am Rand der Haube 42 dicht anliegt Unterhalb der Ansaugöffnung 39b weist die Spindel 36, 39 eine Querbohrung auf, in der ein Stift 41 befestigt ist. Die Trägerplatte 43 weist eine versenkt angeordnete Werkstückauflagefläche 43a auf, von der in den von der Haube 42 gebildeten Hohlraum 42a führende Ansaugkanäle 436 ausgehen. Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, greift der am unteren Ende der Spindel 36,39 befestigte Stift 41 mit seinen gegenüberliegenden Enden an Stiften 45 an, die von der Trägerplatte 43 nach oben vorragen und zur Herstellung einer Antriebsverbindung dienen.

Zur Abstützung der Trägerplatte 43 an der Spindel 36, 39 ist an deren unterem Ende ein Lagerzapfen 39c ausgebildet und in der Trägerplatte 43 eine konische Senkung 43c vorgesehen.

Wenn die Haube 42 auf den vorragenden Enden des Stifts 41 aufliegt, wird die Ansaugöffnung 39£> in der in F i g. 5 dargestellten unteren Lage der Haube 42 geschlossen.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist ein kleiner Spalt zwischen der zentralen Öffnung der Haube 42 und dem unteren Ende der Spindel 36« 39 vorhanden, so daß die Trägerplatte 43 am unteren Rand der Haube 42 auch dann dicht anliegt, wenn während des Betriebs eine zur Horizontalen etwas geneigte Lage der Trägerplatte 43 auftritt. Da ferner das zu polierende Werkstück 44 durch den Halter 40 aufgrunr¹ des Unterdrucks in dem Kanal 39a der Evakuierungsleitung 46 festgehalten wird, ist eine Befestigung des Werkstücks 44 durch isolierenden Klebstoff nicht erforderlich, so daß efne piezoelektrische Dickenmessung des Schwingquarzes durchführbar ist

Wie aus F i g, 6 und 7 ersichtlich, ist zweckmäßigerweise am Rande der Werkstückauflagefläche 43a ein Anschlag 43tf als Drehsicherung für das Werkstück 44 vorgesehen, welcher mit einer entsprechenden Abflachung oder Kerbe am Umfang des Werkstücks 44 in Berührung steht Auf diese Weise wird das Werkstück 44 in einer definierten Winkellage festgehalten, so daß Fehler bei der piezoelektrischen Dickenmessung aufgrund einer Lageänderung des Werkstücks 44 verhindert werden können.
Wie aus F i g. 1 bis 3 ersichtlich, ist die den Halter 40 tragende Spindel 36, 39 in dem verschwenkbaren Stützann 31 gelagert, um einen geeigneten Anlagedruck des Werkstücks 44 gegen die Polierfläche 16a zu ermöglichen. Vom freien Ende des Stützarms 31 ragt ein Vorsprung 47 vor, der in der in Fig. 1 dargestellten Lage in einen zentrierenden Schlitz 49p eingreift, der an einem Winkelstück 49 ausgebildet -ist, welches mit Schrauben 50 an der Seitenplatte 2 des svlaschinengestells befestigt ist An dem Vorsprung 47 des Stützarms 31 ist ferner ein Ausgleichsgewicht 51 angeordnet Zum Antrieb der Spindel 36, 39 ist ein Motor 53 vorgesehen, der über eine Konsole 52 an dem Stützarm 31 befestigt ist Der Antrieb erfolgt über einen Antriebsriemen 61, der über eine Riemenscheibe 55 auf der Abtriebswelle 54 des Motors 53, über Umlenkrollen 58, 59 und über eine Riemenscheibe 60 verläuft, die an der Spindel 36,39 befestigt ist

Im folgenden soll die Arbeitsweise der Maschine näher erläutert werden. Der Stützarm 31 kann aus der in F i g. 1 dargestellten Lage um den Schwenkzapfen 32 hochgeschwenkt werden. Dann kann ein Werkstück 44 zusammen mit der Trägerplatte 53 von Hand an den Halter 40 angelegt und in der in Fig.4 dargestellten Lage zunächst festgehalten werden, bis die Trägerplatte 43 zusammen mit dem Werkstück 44 durch Unterdruck

«o in der Evakuierungsleitung 46 festgehalten wird. Der Stützarm 31 wird dann nach unten geschwenkt, so daß das Werkstück 44 in Berührung mit der Polierfläche 16a gelangt und durch das Ausgleichsgewicht 51 angedrückt wird. Bei Erregung der Motoren 19, 22 und 53 wird das Polierwerkzeug 16 gedreht und der Spindelstock 8 zur Durchführung einer Schwingbewegung angetrieben und ebenso der Halter 40 in Drehung versetzt. Da der Krümmungsradius der Polierfläche 16a dem Abstand R in F i g. 1 entspricht, erfolgt eine gleichmäßige Politur der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 44. Da ein Spalt zwischen der Haube 42 (Fig.4) und dem unteren Ende der Spinde! 36, 39 vorgesehen und der Lagerzapfen 39c in der konischen Senkung 43c abgastüizt ist, ist eine gleichförmige Politur des Werkstücks 44 auch in geneigten Lagen der Trägerplatte 43 relativ zu aer Achse der Spindel 36, 39 gewährleistet.

Nach Fertigstellung eines Schwingquarzes werden die Motoren 19,22,5? abgeschaltet und der Stützarm 31 hochgeschwenkt, so daß nach dem Abschalten der Vakuumpumpe oder nach dem Herabziehen der Haube 42 in die in Fig.5 dargestellte Lage das Werkstück 44 und die Trägerplatte 43 in einfacher Weise entfernt werden können.

Obwohl lias beschrebene Ausführungsbeispiel das Polieren eines plankovexen Schwingquarzes betrifft, können mit der erfindungsgemäßen Maschine auch andere Schwineauarze mit konvexen snhärkrhpn

Oberflächenbereichen hergestellt werden. Soll beispielsweise ein bikonvexer Schwingquarz poliert werden, braucht lediglich eine Trägerplatte 43 mit einer entsprechend sphärisch ausgebildeten Werkstückauflagefläche 43a eingesetzt zu werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Maschine zum Polieren von Schwingquarzen mit einer konvexen sphärischen Oberfläche, mit einem am freien Ende einer im Maschinengestell 5 gelagerten, drehangetriebenen Spindel befestigten Hiilter für das Werkstück und mit einem um eine horizontale Schwenkachse durch einen Kurbeltrieb verschwenkbaren Spindelstock, an dessen Arbeitsspindel ein sphärisch-konkav gewölbtes Polierwerkzeug befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (40) als Vakuumspannvorrichtung ausgebildet ist, deren Evakuierungsleitung (46) durch die Spindel (36,39) als axialer Kanal (36a, 39a) geführt ist, und daß die Vakuumspannvorrichtung Ii aus einer die Spindel (36, 39) koaxial umgebenden und auf dieser verschiebbaren Haube (42), in deren Hohlraum (42a; der Kanal (36a, 39a) mündet, und eimer sich am freien Ende der Spindel (36, 39) abstützenden und am Rand der Haube (42) dicht anliegenden Trägerplatte (43) für das Werkstück (44) besteht, von deren versenkt angeordneter Werksttckauflagefläche (43a) in den von der Haube (42) gebildeten Hohlraum (42a) führende Ansaugkanäle (43;ö; ausgehen.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der Trägerplatte (43) an der Spindel (36, 39) an deren unterem Ende ein Lagerzapfen (39c; und in der Trägerplatte (43) eine konische Senkung(43c;vorgesehen ist

   .i. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Randeder Werkstückauflagefläche (43a; ein Anschl?<; (Aid) als Drehsicherun g für das Werkstück (44) vorgesehen ist

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