DE3139873C2 - Maschine zum Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen - Google Patents

Abstract

Bei Zentriermaschinen, deren fluchtend angeordnete Zentrierspindeln jeweils über ein Zahnradgetriebe von einer einstückigen Welle angetrieben werden, kann es vorkommen, daß durch positive bzw. negative Toleranz-Aufsummierungen im jeweiligen Räderzug, bedingt durch geringfügige Abweichungen in der Zahnteilung bzw. Abweichungen vom Sollwert der Zahnflankenabmessungen, eine gewisse Asynchronität im Umlaufverhalten der Spindel sich einstellt. Die dabei auftretenden Drehwinkelverschiebungen der das Werkstück unter Spanndruck haltenden Spannglocken können sich im Verlaufe einer vollen Umdrehung der Antriebswelle zwar wieder aufheben. Nicht rückgängig gemacht werden können jedoch die durch die Relativbewegung der Spannglocken verursachten Scheuerstellen auf der oder den Oberflächen des fertig bearbeiteten und nur noch zum Randschleifen und/oder Facettieren in die Spannglocke der Maschine eingesetzten Werkstücks. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß die dem Antrieb der beiden Zentrierspindeln dienende Welle zweiteilig ausgeführt und zwischen den beiden Wellenteilen eine Einrichtung zum Ausgleich unterschiedlicher Drehmomentbelastungen im Getriebezug der jeweiligen Zentrierspindel angeordnet ist.

Description

3I11U.

4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (20) als ein vom Motor (23) angetriebenes Zahnrad (33; 33'; 33") mit mindestens einem von diesem getragenen und sich parallel zur Achse des Zahnrades (33; 33'; 33") erstreckenden Waagebalken (K; 50; 53) ausgebildet ist, dessen beidseits des Zahnrades (33; 33'; 33") hervorragende freie Enden mit an den Zwischenwellen (18a; ISb) vorhandenen Flanschen (31; 3Γ; 31" und 32; 32': 32") verbunden sind.

5. Maschine nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß der Waagebalken (K; 53) ein an dem Zahnrad (33; 33") einerseits und an den Flanschen (31; 31" und 32; 32") aftuererseits befestigtes federelastisches Teil ist.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Waagebalken (K) aus Blattfeder-Elementen (36;48; 49) zusammengesetzt ist. *o

7. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Waagebalken (53) ein aus Kunststoff gefertigtes Spritzgußteil mit Sollbiegestellen (53a; 53£>; ist.

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Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen, wobei der zu bearbeitende Linsenkörper beim Bearbeitungsvorgang zwischen zwei fluchtenden, unter axialem Spanndruck stehenden Werkstückaufnahmespindeln gehalten ist, die über je eine Zwischenwelle gemeinsam von einem Motor synchron angetrieben sind.

Bei Maschinen zum Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen, deren Werkstückaufnahmespindeln über eine einstückige Welle und Stirnradpaare mit gleicher Übersetzung angetrieben werden, hat man festgestellt, daß schon geringfügige, durchaus noch im &o zulässigen Toleranzbereich liegende Abweichungen der Teilung der Zahnräder bzw. geringe Abweichungen der Zahnflankenabmensungen vom Sollwert Winkelverschiebungen zwischen den beiden Werkstückaufnahmespindeln in der Größenordnung einiger Winkelsekunden zur Folge haben können. Diese Winkelverschiebungen können sich zwar im Verlaufe einer vollen Umdrehung der Antriebswelle wieder aufheben, sie können aber dennoch insofern nachteilige Auswirkungen zur Folge haben, als nämlich die mit der Winkelverschiebung einhergehende Relativbewegung der einen gegenüber der anderen Spannglocke der jeweiligen Werkstückaufnahmespindel erfahrungsgemäß mehr oder weniger starke, auf der oder den druckbelasteten Flächen des auf seinen optisch wirksamen Flächen normalerweise bereits fertig bearbeiteten Werkstücks, d. h. der Linse, sich abzeichnende Scheuerstellen hinterläßt.

Aus der französischen Patentschrift 22 34 750 ist dazu bereits eine Randschleifmaschine für Linsen und Brillengläser bekannt, bei der eine den Synchronlauf der beiden Werkstückaufnahniespindeln regulierende Einrichtung vorhanden ist. Bei dieser Maschine ist für den Antrieb jeder Werkstückaufnahmespindel jedoch ein eigener Motor vorgesehen, der von einem für beide Motoren gemeinsamen Steuergerät nach Maßgabe der Meßwerte je eines jeder Werkstückaufnehmespindel zugeordneten Tachogenerators geregelt werden. Eine solche Einrichtung ist aber nicht nur verhältnismäßig teuer sondern auch nur bedingt in der lj)ge, zwischen den beiden Werkstückaufnahmespindeln einen genauen Synchronlauf sicherzustellen, weil zwischen der Ausgabe der Steuerimpulse aus dem Steuergerät und deren Verarbeitung in den Antriebsmotoren immer noch unterschiedlich große Verzögerungen auftreten können.

Demgegenübet ist es Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Maschine so auszugestalten, daß sich die beiden Werkstückaufnahmespindeln ständig genau synchron miteinander drehen können und somit durch die an den Werkstückaufnahmespindeln befestigten Spannglocken keine Beschädigungen, wie Scheuerstellen oder dergleichen an den bereits fertig bearbeiteten Oberflächen der Werkstücke erzeugt werden.

Gelöst ist diese Aufgabe dadurch, daß zum Erzeugen des Synchronlaufs der beiden Werkstückaufnahmespindeln die Zwischenwellen über ein dem Motor nachgeschaltetes Differentialgetriebe angetrieben sind.

Auf diese Weise werden etwaige Fehler im Getriebe der beiden unter Spanndruck auf dem Werkstück aufliegenden Werkstückaufndimespindeln ständig selbsttätig ausgeglichen und infolgedessen nicht mehr auf die Werkstückaufnahmespindeln übertragen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Differentialgetriebe als Zahnradgetriebe ausgebildet ist.

Bei einer Maschine mit einem derartigen Differentialgetriebe und je einer Zahnradstufe zwischen den Werkstückaufnanmespindeln und den Zwischenwellen können vor allem in dem Differentialgetriebe mögliche örtliche Verschleißerscheinungen infolge ausschließlicher Beanspruchung einzelner Getriebezähne auf einfache Weise dadurch vermieden werden, daß man die Übersetzungsverhältnisse der beiden Zahnradstufen ungleich ausbildet. Dadurch erreicht man. daß auch bei Gleichlauf der beiden Werkstückaufnahmespindeln alle Räder des Differentialgetriebes aufeinander abwälzen, was im Ergebnis zu einer Verschleißminimierung bzw. zur Erhöhung der Lebensdauer der Getriebeanordnung führt.

Zur Verwirklichung einer Winkelverschiebungen ausgleichenden Kraftübertragungseinrichtung, die nur einen geringen baulichen Aufwand erfordert, ist gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen, daß das Differentialgetriebe als ein vom Motor angetriebenes Zahnrad mit mindestens einem von diesem getragenen und sich parallel zur Achse des

Zahnrads erstreckenden Waagebalken ausgebildet ist, dessen beidseits des Zahnrades hervorragende freie Enden mit an den Zwischenwellen vorhandenen Flanschen verbunden sind. Der zum Ausgleich von Winkelverschiebungen nutzbare Spielraum einer solchen ICraftübertragungseinrichtung ist zwar gering, für die zu erwartenden Winkelverschiebungen jedoch völlig ausreichend. Im Vergleich zu anderen Kraftübertragungseinrichtungen zeichnet die sich mit vorstehenden Merkmalen ausgestattete durch ein besonders hohes Maß an Spiel- und Verschleißfreiheit aus.

Eine besonders einfache und störunanfällige Bauweise einer derartigen Kraftübertragungseinrichtung läßt sich erfindungsgemäß dadurch erzielen, daß der Waagebalken ein an dem Zahnrad einerseits und an den Flanschen andererseits befestigtes federelastisches Teil ist. Weitere Varianten mit den Vorteilen einer einfachen und teilesparendeii Bauweise ergeben sich erfindungsgemäß dadurch, daß der Waagebalken aus Blattfeder-Elementen zusammengesetzt oder ein aus Kunststoff gefertigtes Spritzgußteil mit Sollbiegestellen ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben uid in iler Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 den Antrieb der Werkstückaufnahmespindeln unter Verwendung eines herkömmlichen Kegelrad-Differentialgetriebes,

F i g. 2 eine Seitenansicht eines Waagebalken-Differentialgetriebes, bei dem der Waagebalken aus Blattfedern zusammengesetzt ist.

F i g. 3 den Schnitt 1II-1I1 aus F i g. 2.

F i g. 4 den Schnitt IV-IV aus F i g. 2,

F i g. 5 eine im wesentlichen der F i g. 3 entsprechende Darstellung eines Waagebalken-Differentialgetriebes, wobei jedoch der Waagebalken als einstückiges Kunststoffteil ausgebildet ist.

Fig.6 eine Seitenansicht eines Waagebalken-Differentialgetriebes, bei dem der Waagebalken ein in sich starres, mit den Zwischenwellen und dem vom Motor angetriebenen Zahnrad gelenkig verbundenes Teil ist. und

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

In Fig. 1 bedeutet 1 das Gestell einer hinsichtlich ihrer konstruktiven Gestaltungsmerkmale nicht weiter veranschaulichten, vom prinzipiellen Aufbau her jedoch bekannten Maschine zum Schleifen und Facettieren der Randflächc 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 ebenfalls ersichtlich, der zu beaibeitende Linsenkörper W zwischen zwei mit Spannglocke 2 bzw. 3 versehenen Werkstückaufnahmespindeln 4 und 5 eingespannt wird, wobei mit dem Spannvorgang zugleich eine Ausrichtung bzw. Zentrierung der optischen Achse der Linse W in bezug auf die Rotationsachse der Spindeln 4,5 erfolgt. Die Spindel 4 ist hierzu ortsfest, die Spindel 5 hingegen axial verschieblich gelagert und zum Halten der Linse W in axialer Richtung druckbelastet. Dabei muß die axiale Spannkraft so groß gewählt sein, daß das eingespannte Werkstück W den von der Schleifwerkzeug 6 ausgehenden Schleifdruck ohne Veränderung der relativen Spannlage aufzunehmen vermag. Die axiale Verschiebung der Werkstückaufnahmespindel 5 in die Einstellage gemäß Fig. 1 erfolgt ebenso wie die Sicherung derselben in .',ieser Einstellage vorzugsweise vermittels zweier parallel geschalteter Kolbenzylindereinheiten 7 und 8. Beide Kolbenzylindereinheiten 7, S wirken stets gleichzeitig auf eine Tragplatte 9 ein, wozu die Kolben 7a und 8a mit der Platte 9 in feste > Verbindung gebracht sind.

Die jeweilige Spannglocke 2 bzw. 3 ist mit je einer koaxial in der Spindel 4 bzw. 5 drehbar gelagerten Antriebswelle 4a bzw. 5a drehfest verbunden. Während die Spannglocken 2 und 3 auf den einander zugekehrten

in Enden der beiden Antriebswellen 4a und 5a sitzen, sind auf den. Wellen 4a, 5a anderenends mit gleicher Zähnezahl versehene Stirnzahnräder 10 und 11 drehfest angeordnet. Die Stirnzahnräder 10,11 wiederum stehen mit je einem Zwischenrad 12 bzw. 13 in Eingriff. Jedes der beiden Zwischenräder 12,13, von denen das Rad 12 auf einem ortsfesten Zapfen 14 gelagert und das Rad 13 auf einer Stange 15 gleitbar geführt ist, steht mit je einem Zahnrad {6 bzw. 17 in Eingriff. Die beiden Zahnräder 16, 17 besitzen ebenso wie die Zwischenräder 12 und 13 gleiche Zähnezahl, womit die Verwirklichung eine-i Synchronlaufs der beiden die Spannglocken 2 und 3 tragenden Wellen 4a und 5a Lcabsichtigt ist. Die beiden Zahnräder 16 und 17 sind auf je einer Zwischen welle 18a und 186 angeordnet, die exakt fluchtend im Maschinengestell 1 drehbar gelagert und mit ihren einander zugekehrten Enden mit einem Kegelrad-Differentialgetriebe 20 herkömmlicher Bauart in drehfeste Verbindung gebracht sind. Wie aus F i g. 1 ferner ersichtlich, weist das Gehäuse des

ίο Differentialgetriebes 20 umfangseitig einen Zahnkranz 21 auf. in den das Ritzel 22 eines dem Spindelantrieb dienenden Elektromotors 23 eingreift.

In Fig. 2 bis 4 ist eine mit der Funktion eines herkömmlichen Differentialgetriebes 20 gemäß F i g. 1 vergleichbare, relative Drehwinkelverschiebungen der beiden Getriebezüge 10, 12, 16 und 11, 13, 17 ausgleichendes Waagebalken-Differentialgetriebe veranschaulicht, das zwei Flansche 31 und 32 sowie ein Zahnrad 33 umfaßt, die sämtlich auf den einander

⁴Q zugekehrten Enden der Zwischenwellen 18a und 186 sitzen, wobei die Flansche 31, 32 mit den Wellenenden drehfest verbunden sind, während das Zahnrad 33 drehbeweglich auf diesen lagert. Die Kupplungsverbindung zwischen dem Zahnrad 33 und den beiden Flanschen 31 und 32 erfolgt, wie aus Fig 2 und 3 ersichtlich, durch generell mit K bezeichnete, speziell konstruierte Waagebalken, die auf Grund der Verwendung von Blattfederelementen 36, 48, 49 relative Drehwinkelverschiebungen der beiden Flansche 31 und 32, wenn auch nur in engen Grenzen, zulassen. Beide Waagebalken K sind, wie F i g. 2 zeigt, achssymmetrisch einander gegenüberliegend angeordnet und hinsichtlich ihres Aufbaus identisch ausgeführt. So weist jeder d^r beiden flexiblen Waagebalken K, wie wiederum deutlich aus h i g. 3 ersichtlich, eine vermittels Halteplatten 34 und 35 fest mit dem Zahnrad 33 verschraubte Blattfeder 36 auf, deren freies Ende 36a durch Schrauben 37 fest mit Winkelstücken 38 und 39 verbunden ist. Unter Verwendung von Schrauben 40 und 41 bzw. 42 und 43 sowie zusätzlichen Klemmplatten 44 und 45 bzw. 46 und 47 sind sowohl mit den Winkelstücken 38, 39 ais auch mit den Flanschen 31 und 32 weitere Blattfedern 48 und 49 fest verspannt. Zusammen mit der Blattfeder 36 bilden die Blattfedern 48 und 49 ein elastisches Kreuz, das geeignet ist, die Funktion eines Ausgleichsgetriebes auszuüben.

Zum Schutz der Blattfederelemente 36, 48, 49 vor Überlastung ist ein Anschlagbolzen 60 im Zahnrad 33

befestigt, der in Nuten 31a und 32a eingreift und die Winkelverschiebungen zwischen den beiden Flanschen 31 und 32 gegenüber dem Zahnrad 33 auf den durch die Nutenweite vorgegebenen Bewegungsspielraum begrenzt.

Eine sehr einfache Variante des in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Waagebalken-Differentials ist gemäß dem in Fig.5 veranschaulichten Alisführungsbeispiel dadurch zu verwirklichen, daß als Waagebalken 53 ein im Spritzgußverfahren hergestelltes Kunststoffteil verwendet wird, das man durch Reduzierung des Materialquerschnitts an bestimmten Stellen mit Sollbiegestellen 53a und 53b versieht. Die Verbindung des Waagebalkens 53 könnte in gleicher Weise wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bis 4 durch Verschraubungen 54 und 55 r> sowohl mit dem Zahnrad 33" als auch mit den Flanschen 31" und 32" erfolgen.

In Fig. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Finrichiung zum Ausgleich unterschiedlicher, in den Zwischenwellen 18a' und 18b' auftretender Drehmomentbelastungen veranschaulicht. Es stimmt hinsichtlich seines prinzipiellen Aufbaus mit dem vorbeschriebenen, in F i g. 2 bis 4 bzw. 5 veranschaulichten Waagebalken-Differentialgetriebe weitgehend überein. Dies gilt für die mit den Wellenteilen 18a'und 186'drehfest verbundenen Flanschen 3Γ und 32'ebenso wie für das auf den Wellenstummeln drehbar gelagerte Zahnrad 33'. Letzteres weist symmetrisch zur Achse der Zwischenwellen 18a' und 18/?' gegenüberliegend angeordnete kulissenartige Aussparungen 33b' auf. in denen jeweils ein starrer Waagebalken 50 mittels eines radial gerichteten Zapfens 51 um dessen Achse kippbeweglich gelagert ist. Wie insbesondere aus F i g. 7 ersichtlich, ist der beidenends mit gabelförmigen Aussparungen 50a versehene Waagebalken 50 formschlüssig mit Zapfen 31a'und 32a'in Eingriff gebracht, die umfangseitig in den jeweiligen Flansch 31' bzw. 52' eingesetzt sind.

Schließlich könnte auch daran gedacht werden, den Ausgleicheffekt zwischen den Zwischenwellen 18a und 18i> dadurch zu erreichen, daß das Zahnrad 33 mit den beiden ihm zugekehrten Wellenenden durch Körper, beispielsweise Ringkörper verbunden ist. die aus geweheverstärktem Gummi oder dergleichen hergestellt sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Randschleifen und Facettieren von optischen linsen, wobei der zu bearbeitende Linsenkörper beim Bearbeitungsvorgang zwischen zwei fluchtenden, unter axialem Spanndruck stehenden Werkstückaufnahmespindeln gehalten ist, die über je eine Zwischenwelle gemeinsam von einem Motor synchron angetrieben sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen des Synchronlaufs die Zwischenwellen (18a, 186,7 über ein dem Motor (23) nachgeschaltetes Differentialgetriebe (20) angetrieben sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (20) als Zahnradgetriebe ausgebildet ist

3. Maschine nach Anspruch 2 mit je einer Zahnradstufe zwischen den Werkstückaufnahmespindeln und den Zwischenwellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungsverhältnisse der beiden Zjhnradstufen (10, 16 bzw. 11, 17) ungleich