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Maschine zum Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen
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Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Rand schleifen und Facettieren
von optischen Linsen, wobei der zu bearbeitende Linsenkörper beim Bearbeitungsvorgang
zwischen zwei fluchtenden, mit Spannglocke versehenen Zentrierspindeln gehalten
ist, die unter axialem Spanndruck stehend, beide synchron umlaufend angetrieben
werden.
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Bei Maschinen vorstehender Gattung ist im Falle der Anwendung des
Glockenspannverfahrens die Präzision des Arbeitsergebnisses bekanntlich in entscheidendem
Maße abhängig von der Exaktheit der Fluchtung der beiden das Werkstück haltenden
Zentrierspindeln. In Erkenntnis der Wichtigkeit dieser für einen präzisen, auf die
optische Achse der Linse bezogenen Rand- bzw. Kantenschliff unabdingbaren Voraussetzung
hat man bei bekannten Zentriermaschinen das Glockenspannaggregat vom Hauptmaschinenkörper
getrennt, d.h. man hat das Glockenspannaggregat als selbständige Baugruppe einstellbar
am Maschinengestell befestigt, und damit die Möglichkeit einer Justage der beiden
Zentrierspindeln in einer Ebene - der Horizontalebene - geschaffen. Wenngleich die
Trennung des Glockenspannaggregats vom Maschinengestell eine relative Einstellung
bzw. Ausrichtung der Spindelträger als Ganzes, ansonsten aber eine Winkeleinstellung
der Spindel zum Träger immer noch nicht zuläßt, so konnte diese Einstellmöglichkeit
in einer Dimension nur unter Inkaufnahme eines zusätzlichen Fertigungsaufwandes
erreicht werden, da die Einhaltung gewisser Toleranzgrenzen sowohl am Glockenspannaggregat
selbst als auch am Maschinengestell das Vorhandensein äußerst präziser, nur durch
Bearbeitung mit einem Handechaber odgl. erzielbarer Standflächen sowie die Verbohrung
und Verstiftung der Spindelträger auf dem Maschinengestell erfordert. Den bekannten
Konzeptionen haftet somit an entweder der Nachteil nicht ausreichender Justierbarkeit,
mangelnde Starr- bzw. Steifigkeit oder der Nachteil, daß nach der Befestigung der
Spindelträger Korrekturen meßtechnisch
erfaßbarer, imlu-Bereich
liegender Fluchtungsabweichungen, die sich möglicherweise auch noch nach einer gewissen
Zeit der Inbetriebnahme der Maschine einstellen können, nicht ohne zeitaufwendige
Nacharbeit vorzunehmen sind. Ein besonderes Problem stellt daher bei den bekannten
Zentriermaschinen erfahrungsgemäß auch der Servicefall dar, da dort eine andere
Möglichkeit als die des Einläppens der Zentrierspindeln zum Zwecke der Beseitigung
von Fluchtungsfehlern nicht besteht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend herausgestellten Nachteile
der bekannten sogenannten Zentriermaschinen zu vermeiden bzw. eine Maschinenkonzeption
dieser Art zu schaffen, die mit relativ einfachen baulichen Mitteln eine höchsten
Ansprüchen im Bezug auf Exaktheit und Problemlosigkeit genügende Justage der Achsenflucht
der Zentrierspindeln ohne Lösung der Spindelträger vom Maschinengestell ermöglicht.
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Zur Lösung dieses Problems wird erfindungagemäß vorgeschlagen, daß
zur Lagerung bzw. Führung der Zentrierspindeln unter axialer Druckbelastung ihre
Querschnittsform ändernde Buchsen Anwendung finden. Auf diese Weise können Glockenspannaggregat
und Msschinengestell als Baueinheit erhalten bleiben und die Achsenflucht der beiden
Zentrierspindeln einfach und mit relstiv geringem Arbeits- bzw. Zeitaufwand dadurch
hergestellt werden, daß man die Buchsen an unterschiedlichen Stellen differenzierten,
axial gerichteten Druckbelastungen von bleibender Dauer aussetzt.
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In vorteilhafter Weise läßt sich eine Realisierung der erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Buchsen zur Lagerung bzw. Führung der Zentrierspindeln dadurch erreichen,
daß in deren Zylindermantel in wechselnder Folge von innen und von außen derart
profilierte radiale Ausnehmungen eingearbeitet sind, daß radiale Ringstege gebildet
werden, die zur Längsachse der Buchse geneigt sowie von mehreren der Aufnahme einer
Spannschraube dienenden Längsbohrungen durchzogen sind. Dies hat den Vorteil, daß
die Buchsen und die Zentrierspindeln lediglich in die für ihre Aufnahme vorgesehenen
Bohrungen eingesetzt zu werden brauchen, worauf die Spannschrauben zur Beseitigung
des Paßspiels
zunächst gleichmäßig und wechselseitig angezogen und
im Anschluß daran Abweichungen in der Achsenflucht der Zentrierspindeln durch entsprechendes
Lösen bzw. Nachziehen der Spannschrauben korrigiert werden.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung könnten zu dem vorgenannten
Zweck auch solche Buchsen Anwendung finden, die aus gleichartigen sowie aneinandergereihten
im Querschnitt V-Porm aufweisenden Ringelementen gebildet werden, denen Jeweils
ein der axialen Druckbelastung dienender Spannring zugeordnet ist.
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Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung
und der Zeichnung ersichtlich. Es zeigt: Fig.1 den die beiden Zentrierspindeln und
deren Antrieb umfassenden Bereich einer Maschine zum Rundschleifen und Facettieren
von Linsen im Längeschnitt, Fig.2 die gleiche Maschinenbaugruppe wie in Fig.11 mit
eingesetztem, von den Zentrierspindeln erfaßtem Linsenkörper, Fig.3 und 4 zwei Ausführungsbeispiele
von Buchsen zum Lagern und Führen der Zentrierspindeln im Längsschnitt.
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In der Zeichnung bedeutet 1 das Gestell einer hinsichtlich ihrer konstruktiven
Gestaltungsmerkmale nicht weiter veranschaulichten, vom prinzipiellen Aufbau her
jedoch bekannten Maschine zum Schleifen und/oder Anfasen der Randfläche optischer
Linsen. Bei Maschinen dieser Art findet zur Halterung des Linsenkörpers, ob es sich
dabei um bi-konvexe, bi-konkave oder Linsen mit anderer Formgebung handelt, das
sogenannte Glockenspannverfahren Anwendung. Darunter versteht man eine Spann-Richtmethode,
bei der, wie aus Fig.1 und 2 ersichtlich, der zu bearbeitende Linsenkörper W zwischen
zwei mit Spanaglocke 2 bzw. 3 versehenen Zentrierspindeln
4 und
5 eingespannt wird, wobei mit dem Spannvorgang zugleich eine Ausrichtung bzw. Zentrierung
der optischen Achse der Linse in Bezug auf die Rotationsachse der Spindeln erfolgt.
Die Zentrierspindel 4 ist hierzu ortsfest, die andere Spindel 5 hingegen axial verschieblich
gelagert und zum Halten des Linsenkörpers W unter axialer Druckbelastung stehend.
Dabei muß die axiale Spannkraft so groß gewählt sein, daß das eingespannte Werkstück
W den von dem Arbeitswerkzeug 6 ausgehenden Schleifdruck ohne Veränderung der Spannlage
aufzunehmen vermag. Die axiale Verschiebung der Zentrierspindel 5 in die Einstellage
gemäß Fig.1 erfolgt ebenso wie die Sicherung derselben in dieser Einstellage vorzugsweise
vermittels zweier parallel geschalteter Hubzylinder 7 und 8, Beide Zylinder wirken
stets gleichzeitig auf eine Tragplatte 9 ein, wozu die Kolben 7a und 8a über Druckstangen
7b und 8b mit dieser Platte in feste Verbindung gebracht sind. Ober eine nicht weiter
veranschaulichte Steuereinrichtung können die beiden Hub zylinder 7 und 8 zu einer
Hub- bzw. Senkbewegung veranlaßt werden, an der die Tragplatte 9 sowie die mit dieser
Platte in axiale Mitnahmeverbindung gebrachte Zentrierspindel 5 stets beteiligt
ist.
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Wie an sich bei Zentriermaschinen üblich, ist die jeweilige Spannglocke
2 bzw. 3 mit je einer koaxial in der Spindel drehbar gelagerten Antriebswelle 4a
bzw. 5a drehfest verbunden.
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Während die ßpannglocken 2 und 3 auf den einander zugekehrten Enden
der beiden Antriebswellen 4a und 5a sitzen, sind auf die~ sen Wellen anderenends
mit gleicher Zähnezahl versehene Stirnräder 10 und 11 drehfest angeordnet. Die Stirnräder
wiederum stehen mit Je einem Zwischen- bzw. Umkehrritzel 12 bzw. 13 in Treibverbindung,
die ebenfalls beide über die gleiche Zähnezahl verfügen. Jede der beiden Ritzel,
von denen das Ritzel 12 auf einem ortsfesten Zapfen 14 gelagert und das Ritzel 13
auf einer Stange 15 gleitbar geführt ist, steht mit je einem Zahnrad 16 bzw. 17
in Eingriffe Auch diese beiden Zahnräder
besitzen die gleiche Zähnezahl,
so daß die die Spannglocken 2 und 3 tragenden Wellen 4a und 5a stets im Synchronlauf
angetrieben werden. Zu diesem Zweck sind ferner die beiden Zahnräder 16 und 17 drehfest
auf einer im Maschinengehäuse 1 drehbar gelagerten Welle 18 angeordnet, welche ihrerseits
vermittels eines nicht weiter veranschaulichten Elektromotors über einen in der
Zeichnung nur angedtuten Riementrieb 19, 20 antreibbar ist. Da die beiden gegenüber
der Tragplatte 9 ortsfest gelagerten Zahnräder 11 und It stets an der Axialbewegung
der Zentrierapindel 5 beteiligt b;nd, ist die Breitenabmessung des Zahnrads 17 so
ausgeführt, daß in jeder Einstellage der hin- und herbewegbaren Zentrierspindel
der Eingriff der beiden miteinander kämmenden Zahnräder 13 und 17 gewährleistet
ist.
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Gemäß Darstellung in Fig.1 und 2 weist des Maschinengestell 1 rohrförmig
ausgebildete Ansätze 21 und 22 auf, von denen der eine die Zentrierspindel 4 und
der andere die Zentrierspindel 5 aufnimmt. Beide Ansätze sind mit einem Höchstmaß
an Präziion aufeinander ausgerichteten, beispielsweise auf einem Lehrenbohrwerk
angefertigten zylindrischen Bohrungen 21a bzw. 22a ausgestattet, in die jeweils
eine der festen bzw. gleitbaren Lagerung der Zentrierspindel 4 bzw. 5 dienende Buchse
24 eingesetzt sind. Alle diese Buchsen weisen die Besonderheit auf, daß sie bei
axialer Druckbelastung ihren Querschnitt verändern, und zwar abhängig von der örtlichen
Belastungsgröße in mehr oder weniger großem Ausmaß. Diese Eigenschaft kann man einmal
zur Beseitigung des zwischen den Gehäuebohrungen 21a bzw. 22a und den Zentrierwellen
4 bzw. 5 vorhandenen Paßspiels bzw. zur Ersielung eines festen Sitzes der Zeritrierwelle
4 oder zur Erreichung eines Gleitsitzes der Zentrierwelle 5 nutzen. Zum andern kann
ion durch eine örtlich unterschiedliche Druckbelastung Einfluß auf die Acharichtung
der Zentrierspindel nehmen. Damit wiederum ist auf einfache Weise die Möglichkeit
einer Korrektur meßtechnisch noch erfaßbarer, im Bereich liegender Abweichungen
hinsichtlich der Achsflucht der beiden Zentrierspindeln 4 und 5 gegeben.
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Nach den in Pig.3 gezeigten Ausführungsbeispiel kann man zur Erreichung
der vorerwähnten Effekte den Zylindermantel der Buchse 24 in wechselnder Folge von
innen und von außen mit radialen, vorzugsweise trapezförmig profilierten Ausnehmungen
24a und 24b versehen. Die Zuordnung dieser Ausnehmungen und ihre Dimensionierung
kann dabei so gewählt sein, daß in axialer Richtung gegeneinander abgestützte radiale
Ringstege 24c gebildet werden, die zur Längsachse des Zylindermantels nicht senkrecht
stehend sondern leicht geneigt sind. Schließlich ist der Zylindermantel der Buchse
24, wie aus Fig.3 ebenfalls ersichtlich, von mehreren, beispielsweise von insgesamt
6 bis 8 über ihren Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten, einenends mit Gewinde
versehenen Längaboh rungen durchzogen, in die der örtlichen axialen Druckbelastung
der Buchse 24 dienende Spannschrauben 25 eingesetzt und zunächst leicht verschraubt
sind. Werden diese Schrauben 25 nacheinander wechselseitig sowie ein bestimmtes
Spannmoment überschreitend angezogen, führt dies zu örtlich begrenzten Verformungen
des Zylindermanteis 24, und zwar durch das 2'Aufstellen" des Ringstegs in jenem
Bereich, in dem die Spannkraft der angezogenen Schraube wirksam wird. Zur Beseitigung
des Paßspiels sind auf die ßpannschrauben 25 im wesentlichen Anzugsmomente von einheitlicher
Größe auszuüben, wogegen die Vornahme von Korrekturen ~twaiger meßtechnisch festgestellter
Fluchtungsabweichungen der Zentrierspindeln 4 und 5 durch unterschiedliches Anziehen
bzw.
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Wesen einzelner Spannschrauben erfolgen kann.
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Gemäß dem weiteren in Fig.4 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Buchse
kann deren Zylindermantel auch aus gleichartigen sowie aneinandergereihten Ringelezenten
24' gebildet werden, die einen vorzugsweise V-förmigen Querschnitt aufweisen können.
Ebenso wie im Ausführungabeispiel gemäß Fig.4 vorgesehen, können diese Rlngelemente
durch achsparallel verlaufende Bohrungen durchzogen und in diese Spannschrauben
eingeführt sein. Alternativ hierzu kann die axiale Druckbelastung der Ringelemente
24' aber auch durch einen Spannring 26 erfolgen, welcher umfangsseitig beispielsweise
6
bis 8 Bohrungen 26a aufweist, die der Aufnahme von gegenüber dom Maschinengestell
verspannbaren Schrauben 27 dienen. Während die der festen Lagerung der Zentrierspindel
4 dienenden Buchsen 24 bzw. 24' aus Metall gefertigt sein können, empfiehlt es sich
zur Reretellung jener Buchsen, die die Zentrierepindel 5 aufzunehmen haben, wegen
der gleitbaren Lagerung dieser Spindel Bronze zu verwenden.