DE3744115C2

DE3744115C2 - Maschine zum zentrierenden Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen für ihre mechanische Halterung

Info

Publication number: DE3744115C2
Application number: DE3744115A
Authority: DE
Inventors: Erhard Brueck
Original assignee: Loh Optikmaschinen AG
Current assignee: Satisloh GmbH
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1987-12-24
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2007-12-25
Also published as: EP0322579B1; EP0322579A2; US4951421A; ES2037805T3; DE3744115A1; EP0322579A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum zentrierenden Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen für ihre mechanische Halterung mit einem Gehäuse mit einer Antriebseinrichtung für den Antrieb zweier in Achsrichtung (A) fluchtender Zentrierspindeln, deren einander zugewandte Enden Spannglocken tragen, zwischen denen zur Bearbeitung eine Linse (L) mittels einer auf zumindest eine der Zentrierspindeln bzw. Spannglocken wirkenden Spanneinrichtung einspannbar ist, wobei die Zentrierspindeln jeweils in einer Pinole angeordnet und durch Stützlager in diesen abgestützt sind.

Aus der DE 31 39 873 A1 ist eine gattungsgemäße Maschine bekannt, bei der Unregelmäßigkeiten eines Zahnradantriebs Relativbewegungen zwischen Linse und Spannglocken erzeugen können. Als Ausgleichseinrichtung ist deshalb ein Differentialgetriebe in einem Kegelrad-Getriebezug zwischen den beiden Teilen einer zweiteiligen Zentrierspindel und Antriebswelle vorgesehen. Auf eine Druckplatte der oberen, axialbeweglichen Spannspindel ist, wirken zwei hydraulische Spannzylinder als Spanneinrichtung. Infolge der hohen Reibung der der erfindungsgemäßen Pinole entsprechenden Spannspindel in ihrer Gleitlagerung ist jedoch eine feine Regulierung des Einspanndruckes schwer zu realisieren, so daß diese Vorrichtung nur begrenzt anwendbar ist.

Aus der US-PS 35 99 377 ist ferner eine Maschine zum Zentrieren und Bearbeitung der Ränder von Linsen bekannt, bei der die Linse zwischen zwei Spindeln eingespannt ist. Bei dieser Maschine ist die obere Spindel in einem Luftlager gelagert, das den Vorteil bietet, daß dieses einer Verschiebung der Spindel nur einen geringen Widerstand entgegengesetzt. Allerdings hat dieses bekannte Luftlager den Nachteil, daß es bei der Randbearbeitung der Linsen nur eine geringe Steifigkeit bietet, was sich negativ auf das Arbeitsergebnis auswirkt

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, die aus der DE 31 39 873 A1 bekannte Maschine so weiterzubilden, daß die Pinolen leichtgängig verschiebbar sind bei gleichzeitig feinfühlig dosierbarem Einspanndruck auf die Zentrierspindeln und damit leichter Justierbarkeit der Linsen zwischen den Spannglocken ohne die Gefahr mechanischer Beschädigungen an den Linsen.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6.

Gemäß der Erfindung ist also jede Zentrierspindel in einer Pinole radial und axial gelagert, die wiederum über ein hydraulisches Spannelement im Maschinengestell festlegbar ist, so daß das Führungsspiel der Pinolen im Maschinengestell zugunsten deren leichter Verschiebbarkeit relativ groß sein kann. Das Spannelement besteht aus einer Führungshülse, die von einem Hohlraum umgeben ist, wobei die Führungshülse bei Erhöhung des Druckes im Hohlraum verformt und gegen die Pinole mit der Zentrierspindel gepreßt wird. Hierdurch werden die Pinolen und damit auch die in ihnen gelagerten Zentrierspindeln in axialer Richtung festgelegt und gleichzeitig achsgenau ausgerichtet.

Die obere Pinole ist zum Einrichten der Maschine axial verschiebbar und zentrisch festklemmbar. eine als Druckkolben wirksame Stellschraube ermöglicht es, den Druck auf die Führungshülse dieser Pinole bedarfsgemäß einzustellen, ohne deren Achsausrichtung zu verändern.

Vorzugsweise können in zumindest eine der Führungshülsen Luftlager integriert sein, welche die Pinole der Zentrierspindel umschließen. Insbesondere die die untere Zentrierspindel, die sogenannte Spannspindel aufnehmende Pinole, wird dadurch mit hoher zentrischer Genauigkeit und Leichtgängigkeit axial geführt. Die fest im Maschinengehäuse sitzende Hülse für die Pinole der Spannspindel ist dabei genau fluchtend zur Führungshülse für die Pinole der Festspindel angeordnet.

Gemäß einer günstigen Weiterbildung ist bzw. sind das bzw. die Luftlager durch auf der Innenwandung der Führungshülse eingearbeitete Nuten gebildet, die über Anschlußbohrungen mit einer Druckluftquelle verbunden sind. Die Nuten können achsparallel und/oder teilringförmig verlaufen. Bevorzugt ist die Innenwand der Führungshülse so gestaltet, daß in der oberen und unteren Hälfte je vier Luftpolsterfelder entstehen, welche die Pinole bei Druckluftzufuhr mit äußerst geringer Reibung positionsstabil lagern. Die Luftlagerung und die damit verbundene Leichtgängigkeit der Pinole ermöglicht es für das Ausrichten der Linse die Ausrichtkräfte sehr klein zu halten und diese feinfühlig einzustellen, wodurch eine Beschädigung der Linsenoberfläche während ihrer Ausrichtbewegung vermieden wird. Hat die Linse ihre genaue Ausrichtposition erreicht, wird der die Führungshülse umgebende Hohlraum mit hohem Druck beaufschlagt, so daß die Spannspindelpinole in ihrer Lage achsgenau und zentrisch festgeklemmt wird. Die zugeführte Druckluft ist auch während des Bearbeitungsvorganges sehr förderlich, um das Eindringen von Kühl- und Schleifmitteln bzw. Materialabrieb zwischen der Führungshülse und der Spannspindelpinole zu vermeiden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Axialschnitt-Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Maschine,

Fig. 2 eine vergrößerte Axialschnitt-Ansicht der oberen Zentrierspindel-Führung der Maschine aus Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Axialschnitt- Ansicht der unteren Zentrierspindel-Führung mit Spanneinrichtung der Maschine aus Fig. 1,

Fig. 4 eine weiter vergrößerte Querschnittsansicht entsprechend der Ebene A_i-A_i in Fig. 3 und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Druckmittel- Steuerung für die Zentrierspindelführungen gemäß Fig. 3 und 4.

Die Gesamtansicht von Fig. 1 veranschaulicht eine Maschine mit einem Gehäuse 10, das eine Lagerung 12 für fluchtende Antriebswellen 14, 14′ aufweist, welche über Getriebeelemente 16, 16′ auf unter sich ebenfalls fluchtende Zentrierspindeln 18, 18′ wirken. Diese tragen an ihren freien Enden Spannglocken 20, 20′, zwischen denen eine Linse L zur Bearbeitung ausrichtbar und einspannbar ist. Zum Antrieb dient ein Motor M, der über einen Riemenantrieb R und einen Drehmomentteiler 50 auf die beiden Antriebswellen 14, 14′ wirkt.

Im unteren Teil des C-förmig gestalteten Gehäuses 10 befindet sich eine Kammer 44, in der eine Spanneinrichtung 24 untergebracht ist. Diese ermöglicht es, die untere Zentrierspindel 18 gegenüber der oberen Zentrierspindel 18′ in Achsrichtung A zu verschieben, um die Linse L festzuspannen.

Fig. 2 zeigt den oberen Teil der Zentrierspindel-Anordnung. In einem vorragenden Teil des Gehäuses 10 befindet sich ein Klemmlager 22′ für die obere Zentrierspindel 18′, die auch als Festspindel bezeichnet wird. Sie hat eine Pinole 19′, welche über Stützlager 74a, 74b gegenüber der in ihr angeordneten Zentrierspindel 18′ radial und axial abgestützt ist.

Das Klemmlager 22′ weist eine dünnwandige Führungshülse 76 auf, welche die Zentrierspindel 18′ bzw. ihre Pinole 19′ im Gehäuse 10 anliegend umschließt und ihrerseits von einem Hohlraum 78 umgeben ist, in welchem mittels einer als Druckkolben wirkenden Stellschraube 80 der dem jeweiligem Bedarf entsprechende Klemmdruck auf die Führungshülse 76 einstellbar ist.

Zwischen der oberen Spannglocke 20′ und der unteren Spannglocke 20 ist eine Linse L mit einem Einspannwinkel α einspannbar. Das ist derjenige Winkel, den die beiden Tangenten an den Berührungsstellen zwischen den Linsenoberflächen und den Spannglocken 20, 20′ zueinander einnehmen. Durch den Haftreibungskoeffizienten physikalisch bedinngt, muß der Winkel α größer als 2×8°<16° sein.

Zum Einspannen dient die untere Zentrierspindel-Anordnung gemäß Fig. 3. Hierbei hat die untere Zentrierspindel 18, auch Spannspindel genannt, ebenfalls eine Pinole 19, die über Stützlager 84a, 84b gegenüber der in ihr angeordneten Zentrierspindel 18 axial und radial abgestützt ist. Zwischen dem unteren Stützlager 84a und einem Bund eines Kupplungsstücks 34 ist eine Wellfeder 82 angeordnet, die eine begrenzte axiale Verschiebung von Pinole 19 und Zentrierspindel 18 zueinander gestattet. Das Kupplungsstück 34 besteht aus einem außen- und einem innenverzahnten Zahnrad 36 bzw. 37, wobei das außenverzahnte Zahnrad 36 mit der Zentrierspindel 18 drehfest verbunden ist. Das innenverzahnte Zahnrad 37 ist über ein Radiallager 35 am Gehäuse 10 abgestützt. Das Zahnrad 36 ist so breit, daß auch bei der erforderlichen axialen Verschiebung der Zentrierspindel 18 die Zahnräder 36, 37 nicht außer Eingriff kommen. Am Außenumfang ist das Zahnrad 37 als Riemenscheibe ausgebildet, an welcher das Getriebeelement 16 einem Treibriemen 46 angreift.

Die Spanneinrichtung 24 weist eine als Joch ausgebildete Platte 26 auf, die zentrisch einen Hohlraum mit einem Membrankolben 32 hat. Durch Druckmittelbeaufschlagung kann der Membrankolben 32 aufwärts bewegt werden, um die Spannspindel 18 samt der auf der Spannglocke 20 ruhenden Linse L zu der oberen Spannglocke 20′ hin anzuheben.

Um diese Zustellbewegung möglichst leichtgängig durchführen zu können, ist das Klemmlager 22 für die Spannspindel 18 erfindungsgemäß zusätzlich als Luftlager ausgebildet. Am Umfang der dünnwandigen Führungshülse 86, insbesondere an deren beiden Enden, sind hierzu Nuten 90 vorgesehen, welche über Steueröffnungen A_i und B_i und Anschlußbohrungen 95 mit Druckmittel beaufschlagbar sind. In Verbindung mit Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Nuten 90 als achsparallele und teilringförmige Kanäle gestaltet sind, welche insbesondere je vier Luftpolsterfelder bilden, dank welcher die Zentrierspindel 18 bzw. deren Pinole 19 im Klemmlager 22 mit überaus geringer Reibung axialverschieblich ist, wobei gleichzeitig eine exakte axiale Ausrichtung der Zentrierspindel 18 gewährleistet ist.

Durch die Druckbeaufschlagung wird die Pinole 19 der Spannspindel 18 luftgelagert geführt und dadurch die Reibung für die axiale Spannbewegung au ein Minimum reduziert und gleichzeitig eine hohe Achsfluchtgenauigkeit gewährleistet. Nach dem Ausrichten der Linse L wird durch die Bohrung 98 der Hohlraum 88 durch ein fließfähiges Druckmedium unter hohen Druck gestellt und die dünnwandige Führungshülse 86 deformiert sich zum Zentrum hin und klemmt die Spannspindel genau fluchtend fest. Über das Joch 26 und das Axiallager 33 wird die zur Bearbeitung der Linse L notwendige Spannkraft auf die Zentrierspindel 18 übertragen. Die hierdurch entstehende geringe Axialbewegung der Spannspindel 18 geschieht in der eigenen Lagerung 84a und 84b wobei die Wellfeder 82 etwas stärker gespannt wird.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, sind die durch jeweils vier Nuten 90 gebildeten Luftlagerstellen mit Abstand zueinander angeordnet und über Bohrungen B1 bis B4 und A1 bis A4 mit Druckluft versorgbar. In Fig. 5 ist eine Schaltung zur Versorgung der Luftlagerstellen mit Druckluft dargestellt. Die Anschlußbohrungen B1 bis B4 und A1 und A3 sind ständig an eine Druckluftleitung angeschlossen. Von dieser Druckluftleitung sind gleichfalls die Anschlußbohrungen A2 und A4 mit Druckluft versorgbar, jedoch sind diese Leitungen durch Absperrventile 94 von der die übrigen Lagerstellen versorgenden Druckluft abschaltbar. Während der normalen Zustellung der Pinole 19 werden alle Lagerstellen über die Anschlußbohrungen B1 bis B4 und A1 bis A4 gleichzeitig mit Druckluft versorgt. Hierzu sind die Absperrventile 94 in der geöffneten Stellung angeordnet. Für den Fall, daß die Pinole zu Schwingungen angeregt werden soll, werden die Bohrungen A2 und A4 mittels der Absperrventile 94 von der linken Druckluftversorgungsleitung abgetrennt, worauf ein Wegeventil 92 die Bohrungen A2 und A4 ständig wechselnd mit Druckluft versorgt, wobei hier eine Wechselfrequenz von ca. 20 bis 40 Hz gewählt wird. Durch diese Schwingungen wird das Zentrieren der Linse wesentlich erleichtert.

Claims

1. Maschine zum zentrierenden Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen für ihre mechanische Halterung mit einem Gehäuse (10) mit einer Antriebseinrichtung für den Antrieb zweier in Achsrichtung (A) fluchtender Zentrierspindeln (18; 18′), deren einander zugewandte Enden Spannglocken (20; 20′) tragen, zwischen denen zur Bearbeitung eine Linse (L) mittels einer auf zumindest eine (18) der Zentrierspindeln (18; 18′) bzw. Spannglocken (20; 20′) wirkenden Spanneinrichtung (24) einspannbar ist, wobei die Zentrierspindeln (18; 18′) jeweils in einer Pinole (19; 19′) angeordnet und durch Stützlager (84a, 84b; 74a, 74b) in diesen abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pinole (19; 19′) in mindestens einer dünnwandigen Führungshülse (86; 76) geführt ist, die im Maschinengestell (10) gehaltert oder geformt und von einem Hohlraum (78) umgeben ist, daß jeder Hohlraum (78) ein fließfähiges Medium enthält, das zum Festklemmen der Pinolen (19; 19′) unter Druck setzbar ist und die Führungshülsen (76; 86) verformt, und daß eine (18) der Zentrierspindeln (18; 18′) mittels der Spanneinrichtung (24) begrenzt axial gegenüber der Pinole (19) verschiebbar ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für zumindest eine (19) der beiden Pinolen (19, 19′) in deren Führungshülse (86) ein oder mehrere Luftlager ausgebildet ist bzw. sind.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Luftlager durch auf der Innenwandung der Führungshülse (76; 86) eingearbeitete Nuten (90) gebildet ist bzw. sind, die über Anschlußbohrungen (95) mit einer Druckluftquelle verbunden sind.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (90) achsparallel und/oder teilringförmig verlaufen.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß von den Anschlußbohrungen (95) zumindest zwei einander diametral gegenüberliegende Anschlußbohrungen (A2 und A4) mittels eines Wegeventils (92) wahlweise ansteuerbar und gegenüber den übrigen Anschlußbohrungen durch Absperrventile (94) verschließbar sind.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Hohlraum (78) des oberen Klemmlagers (22′) herrschende Druck mittels einer eine zum Gehäuse (10) gehörige Gehäusewand abgedichtet durchsetzenden Stellschraube (80) einstellbar ist.