DE2835461A1

DE2835461A1 - Vorrichtung und verfahren zum glaetten und/oder polieren von teilkugelfoermigen flaechen

Info

Publication number: DE2835461A1
Application number: DE19782835461
Authority: DE
Inventors: Stuart Eadon-Allen
Original assignee: Dollond and Aitchison Services Ltd
Current assignee: Dollond and Aitchison Services Ltd
Priority date: 1977-08-13
Filing date: 1978-08-12
Publication date: 1979-02-22
Also published as: IT7826735A0; US4232485A; IT1098048B; IT7822578V0; FR2399897A1; FR2399897B3

Description

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Vorrichtung und Verfahren zum Glätten und/oder Polieren von teilkugelförmigen Flächen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Glätten und/oder Polieren von teilkugelförmigen Flächen. Diese Flächen können sowohl konkav als auch konvex sein. Die Erfindung ist in erster Linie für das Glätten und Polieren von Linsen entwickelt worden.

Vorrichtungen, die derzeit zum Glätten und Polieren von teilkugelförmigen Flächen an Linsen in Benutzung sind, weisen ,jeweils zwei Träger auf, von denen einer um eine erste Achse frei drehbar und der andere um eine zweite Achse mit Hilfe eines Motors drehbar ist. Die zu glättende bzw. zu polierende Linse ist an dem ersten der beiden Träger befestigt und das Glatt- bzw. Polierwerkzeug ist an dem zweiten der beiden Träger montiert. Die zweite Achse ist im allgemeinen mit Bezug auf die Basis, auf der die Vorrichtung steht, fixiert und die erste Achse wird bewegt, um so eine Schwenkbewegung des Werkzeuges über die Linse zu erreichen und außerdem zwischen der Arbeitsfläche des Werkzeuges und der Oberfläche der zu glättenden bzw. zu polierenden Linse eine ausreichende Berührung aufrechtzuerhalten. Die Schwenkbewegung des Werkzeuges über die Linse ist notwendig, um die Ausbildung von kreisförmigen Markierungen auf der Linse zu vermeiden. Es ist im allgemeinen wünschenswert, den Takt der Schwenkbewegung einzustellen, wenn sich eine Änderung in der Größe und/oder dem Krümmungsradius der zu glättenden oder polierenden Linsenflächen ergibt. Eine Einstellung der relativen Positionen der Achsen ist außerdem erforderlich, so daß ein erheblicher Teil der Zeit, die erforderlich ist, um Reihen verschiedener Linsen auf einer einzige Maschine zu glätten oder zu polieren, für die Einstellung der Maschine verwendet werden-muß..

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Es ist erforderlich, daß die Linse und das Werkzeug elastisch gegeneinander gehalten werden, weil eine gewisse Bewegung der entsprechenden Träger bzw. zu diesen gehörenden Halterungen aufeinander zu und voneinander weg erforderlich ist, wenn sich das Werkzeug über die Linsenfläche bewegt. Weil die Linse nicht positiv in der Vorrichtung gehalten wird, besteht die Möglichkeit, daß eine Linse während der Bearbeitung vollständig von dem Werkzeug weg bewegt wird. Dieses Risiko erhöht sich mit zunehmender Umdrehungsgeschwindigkeit. Aus diesem Grund wird die Umdrehungsgeschwindigkeit um die zweite Achse normalerweise auf einen Wert im Bereich von 550 Umdrehungen pro Minute begrenzt.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, die Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen auszuschalten»

Gegenstand der Erfindung ist infolgedessen die im Anspruch 1 beanspruchte Vorrichtung mit den dort angegebenen Kennzeichen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein Verfahren zum Glätten und/oder Polieren von teilkugelförmigen Oberflächen bereitzustellen, welches frei von den Nachteilen der bisher bekannten Verfahren ist.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 6 beanspruchte und gekennzeichnete Verfahren gelöst.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen. In dieser Zeichnung ist in schematischer Weise ein Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung dargestellt.

Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 10, an welchem sich Füße 11 befinden, auf denen die Vorrichtung ruht. In dem Gehäuse 10 befindet sich eine plattenförmige Halterung 12,. die um eine horizontale Achse 13 hin- und herbewegbar ist. Die Halterung ruht

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in einem Lager 14, welches an der Innenwand 15 des Gehäuses befestigt ist.

Ein unterer Träger 16 ist an der Halterung 12 befestigt und ist mit Bezug auf diese um eine Achse 17 drehbar, welche die Achse 13 der Hin- und Herbewegung rechtwinklig schneidet. An der Halterung ist außerdem ein Motor 18 befestigt, welcher den unteren Träger antreibt. Der Motor ist an der Halterung so befestigt, daß er sich unter dem Träger 16 befindet. Der Motor weist eine nach oben sich erstreckende Arbeitswelle 19 auf, an deren oberen Ende der untere Träger 16 lösbar befestigt ist. An der nach oben weisenden Fläche des unteren Trägers ist ein kreisförmiger Sockel 20 ausgebildet, von dessen Bodenfläche ein Paar abgeschrägte Stifte 21 nach oben weisen. Die Stifte sind mit Bezug auf die Achse 17 diametral einandergegenüberliegend angeordnet und mit Bezug auf den Träger befestigt«

Ein oberer Träger 22 ist über dem Träger 16 angeordnet und frei um eine Achse 23 drehbar. Die Achse 23 ist gegen die Achse 17 in einem spitzen Winkel geneigt und divergiert von dieser nach oben. Die Achse 23 kann in einer Vertikalebene liegen, in welcher sich die Achse 13 der Hin- und Herbewegung befindet.

Eine Vorspanneinrichtung dient dazu, den oberen Träger 22 entlang der Achse 23 elastisch gegen den unteren Träger 16 zu pressen. Die Vorspanneinrichtung besteht aus einer pneuinatisehen Kolben- und Zylindereinheit 24, deren Zylinder starr an der Innenwand 15 des Gehäuses befestigt ist, wobei die Achse des Zylinders mit der Drehachse 23 des oberen Trägers zusammenfällt. Die Kolbenstange erstreckt sich von dem Zylinder nach unten und der obere Träger ist am unteren Ende der Kolbenstange montiert. Eine einstellbare Halteschraube 25 dient zur Begrenzung der Abwärtsbewegung des oberen Trägers 22.

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Ein weiterer Antriebsmotor 26 dient zur Hin- und Herbewegung der Halterung 12 und des unteren Trägers 16 um die Achse 13. Dieser Motor ist starr an der Innenwand 15 des Gehäuses befestigt und liefert die Drehbewegung über ein Getriebe 27 an einen Exzenter 28, welcher in einem Lager 29 montiert ist, welches an der Wand befestigt ist. Die Drehbewegung erfolgt um eine parallel zu der Achse 13 verlaufende Achse 30. Ein Teil des Exzenters, welcher mit Bezug auf die Achse 30 exzentrisch ist, wirkt mit einer kreisförmigen Öffnung in der Halterung 12 durch ein Lager 31 zusammen. Eine Drehung des Exzenters 28 bewegt die Halterung um die Achse hin und her, wobei die Grenzen des Bewegungstaktes der Halterung die Stellungen sind, in welchen die untere Trägerachse 18 in gleichen Winkeln zur Vertikalen geneigt ist. Eine solche Hin- und Herbewegung der Halterung bewirkt, daß der untere Träger 16 sich relativ zu dem oberen Träger 22 auf einer gebogenen Linie bewegt, die in der Vertikalebene liegt, in der sich auch die Achse 17 befindet.

Zum Glätten oder Polieren einer konvexen, teilkugelförmigen Oberfläche an einer Linse 1 wird die Linse auf dem unteren Träger 16 montiert. Damit der Rotationsantrieb auf die Linse übertragen wird, wird die Linse in bekannter Weise auf einer Metallscheibe 2 befestigt, welche einen Zentrierzapfenteil aufweist, der komplementär zu dem Sockel 20 ausgebildet ist. Der Zentrierzapfenteil ist mit Vertiefungen ausgestattet, welche zur Aufnahme der Antriebsstifte 21 bestimmt sind. Ein Werkzeug 3, welches eine komplementäre konkave Fläche aufweist, wird an dem oberen Träger befestigt. Weil es nicht erforderlich ist, daß von dem oberen Träger Rotationsantrieb auf das Werkzeug übertragen wird und das Werkzeug sich mit Bezug auf den oberen Träger in verschiedenen Richtungen frei hin- und herbewegen muß, ist der obere Träger an seinem unteren Ende mit einem teilweise gewölbten Kopf 32 ausgestattet, welcher in eine halbkugelförmige Vertiefung an dem Werkzeug eingreift. Das Werkzeug und die Linse werden unter einem

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vorher festgesetzten Druck in Berührung miteinander gehalten; der Druck wird kontrolliert, indem man den Luftdruck kontrolliert, der der Kolben- und Zylindereinheit 24 zugeführt wird. Üblicherweise läßt man auf das Werkzeug eine Kraft von 2,3 kg (5 lbs) einwirken.

Der Motor 18 wird so eingestellt, daß der untere Träger 16 und die Linse mit einer Geschwindigkeit rotieren, die üblicherweise im Bereich von 2700 Umdrehungen pro Minute liegt. Der Motor 26 wird so eingestellt, daß er die Linse mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit unter dem Werkzeug hin- und herbewegt.

Eine Aufschlämmung, welche geeignete Schleifmittelteilchen enthält wird in die Zwischenfläche zwischen Werkzeug und Linse gegeben, und zwar mit Hilfe von einer oder mehreren Düsen (nicht dargestellt). Um die Aufschlämmung in dem Bereich zwischen Werkzeug und Linse zu halten, ist dieser Bereich von einem Gehäuse 33 eingeschlossen, an welchem an einer Seite ein schwenkbares Tor 34 angebracht ist, durch welches die Linse und das Werkzeug in die Vorrichtung eingebracht und aus derselben herausgenommen werden können. Der Boden 35 des Gehäuses ist gegen den unteren Träger 16 abwärts geneigt und zwischen dem Boden und dem unteren Träger befindet sich eine ringförmige Öffnung 36, durch welche die Aufschlämmung in eine Pumpenkammer 37 tropfen kann. In dieser Kammer befindet sich das Flügelrad 38, welches an der Welle 19 des untere Trägers befestigt ist. Das Flügelrad bewirkt, daß die Aufschlämmun aus der Kammer 37 zu den Düsen fließt, aus welchen sie in die Zwischenfläche zwischen Werkzeug und Linse gebracht wird.

Man erkennt aus der Zeichnung weiterhin, daß die obere Trägerachse 23 in Aufwärtsrichtung von der unteren Trägerachse 17 weg in eine rückwärtige Richtung, d.h. weg von der Tür 34, divergiert. Die Achse 23 schneidet bzw. trifft auf den unteren Träger 16 an einer Stelle hinter der Achse 17 und schneidet infolgedessen auch die

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Zwischenfläche zwischen Werkzeug und Linse an einer Stelle hinter der Achse 17. Die Bewegung des Kopfes 32 des oberen Trägers ist auf eine Hin- und Herbewegung entlang eines geradlinigen Weges, der mit der Achse 23 zusammenfällt, beschränkt.

Das Zen'crum der Krümmung des gebogenen Weges, auf welchem sich der untere Träger 16 und die Linse bewegen infolge der Hin- und Herbewegung der Halterung 12, liegt auf der Achse 13 der Hin- und Herbewegung. Wenn die Entfernung von 'der Zwischenfläche zwischen der Linse und dem Werkzeug und dieser Achse etwa gleich dem Radius der Krümmung der zu polierenden bzw. zu glättenden Oberfläche ist, so ergibt sich keine nennenswerte Hin- und Herbewegung des oberen Trägers 22 und des Werkzeuges während des Betriebes. Üblicherweise ist die Achse 13 der Hin- und Herbewegung von der Zwischenfläche zwischen der Linse und dem Werkzeug um etwa 70 mm entfernt. In Fällen, in denen der Krümmungsradius der zu glättenden bzw. zu polierenden Oberfläche erheblich von dieser Zahl abweicht, ist die Beschleunigung des oberen Trägers 22 nicht so groß, daß sich das Werkzeug von dem oberen Träger entfernen kann.

Man erkennt, daß eine Einrichtung zur Einstellung der Länge des gebogenen Weges, auf dem sich der untere Träger 16 während des Betriebes der Vorrichtung bewegt, fehlt. Üblicherweise bewegt sich ein Punkt am Zentrum der oberen Seite des unteren Trägers auf einem Bogen, welcher eine Länge von 12 mm hat. Vorzugsweise soll die Länge dieses Bogens im Bereich von 6 bis 20 mm liegen. In dem besonderen, in der Zeichnung dargestellten Beispiel, liegt dieser Bogen in einer senkrechten Ebene. Der Neigungswinkel der Achse des oberen Trägers 22 zu dieser senkrechten Ebene soll im Bereich von 5 bis 15°, vorzugsweise bei 8° liegen.

In einem Fall, in dem eine konkave teilkugelförmige Fläche einer Linse geglättet bzw. poliert werden soll, wird ein Werkzeug mit

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einer komplementären konvexen Oberfläche an dem unteren Träger befestigt und die Linse wird mit Hilfe einer Metallscheibe an dem oberen Träger 22 montiert. Von dem Motor 26 aus wird das Werkzeug in Umdrehung versetzt. Das Werkzeug bewegt sich auf einem gebogenen Weg um die Achse 13 der Hin- und Herbewegung.

Der Betrieb der erfindungs gemäß en Vorrichtung ist außerordentlich einfach, xveil keine Einstellungen an derselben von dem Arbeiter vorgenommen werden müssen, wenn Linsen mit unterschiedlich gekrümmten Flächen geglättet bzw. poliert werden sollen/ Der obere Träger 22 wird automatisch durch die Kolben- und Zylindereinheit 24 bewegt, um sich der Dicke der Linse anzupassen. Keine weiteren Veränderungen der Geometrie der Vorrichtung sind erforderlich. Die Länge des Weges, auf welchem sich der untere Träger bewegt, ist festgelegt. Die Neigung der Achse 23 gegen die Ebene, in welcher sich der untere Träger bewegt, liegt fest.

Wenn der angetriebene Träger der in der beiliegenden Zeichnung : dargestellten Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit über 550 Urndrehungen pro Minute in Umdrehung versetzt wird, ist das Risiko, daß sich die Linse vollständig von dem Werkzeug entfernt, geringer als bei bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen einschlägiger Art. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit der Verwendung eines geringeren Druckes zwischen Linse und Werkzeug und/oder die Möglichkeit eines Antriebs entweder der Linse oder des Werkzeuges mit einer höheren Umdrehungsgeschwindigkeit als dies bisher üblich und möglich ist. Durch solche höheren Geschwindigkeiten können die Linsenflächen rascher geglättet bzw. poliert werden.

Für/den Anmelder

Dolldfnd & Aitchison (Services)Ltd.

Meissner & Bc Patentanwälte

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Leerseite

Claims

Ansprüche

Vorrichtung zum Glätten und/oder Polieren von teilkugelförmigen Flächen, welche mit einem ersten und einem zweiten, jeweils um eine entsprechende Achse drehbaren Träger, einer Vorspanneinrichtung, mit welcher die Träger gegeneinander bewegbar sind, sowie Antriebsmitteln, mittels welcher einer der Träger um seine Achse in Umdrehung gesetzt werden kann, ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine relativ zur ersten Achse (23) bewegbare Halterung (12) vorgesehen ist, daß der zweite Träger (16) an der Halterung befestigt und relativ zu dieser um seine Achse (17) drehbar ist, wobei weiterhin Mittel zur Steuerung der Bewegung der Halterung vorgesehen sind, so daß sich der zweite Träger mit Bezug a.uf den ersten Träger auf einem gekrümmten Weg bewegt, der in einer Ebene liegt, welche auch die Richtung aufweist, in der die Träger voneinander getrennt sind.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Achse (17) in der genannten Ebene liegt, während die erste Achse (23) mit der Ebene einen spitzen Winkel bildet.

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- Eingesandte Mod·!)· werden noch 2 Monaten, falls nicht zurückgefordert, vernichtet. Milndliche Abreden, insbesondere durch Fernsprecher, bedürfen schriftlicher Bestätigung. — Die In Rechnung gestellten Kosten find mit Rechnungsdatum ohne Abzug fällig. — Bei verspäteter Zahlung werden Bankzinsen berechnet.

ORIGINAL INSPECTED

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3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 einer der Träger (16,22) so gesteuert wird, daß er sich unter der Wirkung der Vorspanneinrichtung (24) geradlinig auf den anderen Träger zu und von diesem weg bewegt.
4.) Vorrichtung nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, in welchem die erste Achse (23) gegen die Ebene, in welcher die zweite Achse -(17) sich bewegt, geneigt ist, festliegt.
5.) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Weges, auf welchem sich der zweite Träger bewegt festliegt.
6.) Verfahren zum Glätten und/oder Polieren einer teilkugelförmigen Fläche an einem Werkstück mit Hilfe eines Komplementärwerkzeuges, bei welchem Werkstück oder Werkzeug um eine erste Achse und das ,jeweils andere Teil um eine zweite Achse drehbar sind, während beide - Werkstück und Werkzeug - in Berührung miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Achse in einer Ebene hin- und herbewegt wird, in der diese zweite Achse liegt, um so eine Verlagerung des Werkstückes relativ zu dem Werkzeug zu erreichen.

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