DE3744118C2 - Maschine zum zentrierenden Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen für ihre mechanische Halterung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum zen­ trierenden Randschleifen und Facettieren von optischen Lin­ sen für ihre mechanische Halterung mit einem Gehäuse, in dem eine Antriebswelle gelagert ist, die über Getriebeele­ mente zwei in Achsrichtung (A) fluchtende, radial und axial gela­ gerte, aus einer Spann- und einer Festspindel bestehende Zentrierspindeln motorisch antreibt, deren einander zuge­ wandte Enden Spannglocken tragen, zwischen denen zur Bear­ beitung eine Linse (L) einspannbar ist, die auf der ersten Spannglocke ruhend von der axial verschiebbaren Spannspin­ del gegen die zweite Spannglocke preßbar ist, die von der axial verstellbaren Festspindel gehaltert wird, wobei die beiden Spindeln mittels einer druckmittelbetätigten Spann­ einrichtung, die zur Verschiebung der Spannspindel minde­ stens einen parallel zur Achsrichtung (A) angeordneten Druckzylinder aufweist, aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind.

Die DE 31 39 873 A1 zeigt eine gattungsgemäße Maschine, bei der Unregelmäßigkeiten eines Zahnradantriebes Relativbewegungen zwischen Linse und Spannglocken erzeugen können. Als Ausgleichseinrichtung ist deshalb ein Differentialgetriebe in einem Kegelrad-Getriebezug zwi­ schen den beiden Teilen einer zweiteiligen Zentrierspindel und Antriebswelle vorgesehen. Auf eine Druckplatte der obe­ ren, axialbeweglichen Spindel wirken zwei hydraulische Spann­ zylinder als Spanneinrichtung. Infolge der hohen Kolbenreibung in den Spannzylindern ist jedoch eine feine Regulierung des Ein­ spanndruckes schwer zu realisieren, so daß diese Spanneinrich­ tung nur begrenzt anwendbar ist.

Aus der DE 29 40 901 B2 ist ferner eine Brillenglas-Rand­ schleifmaschine bekannt, bei der der Druckzylinder für die Aufbringung der Zentrier- und der Einspannkraft der Linsen aus einer Zylinder-Kolben-Tandemausführung besteht, wobei der kleinere Kolben mit der kleineren Kraft die Hauptzu­ stellbewegung ausführt und der große Kolben die Spannkraft zur Randbearbeitung der Linsen erzeugt. Bei dieser bekann­ ten Einrichtung sind die Reibungskräfte in den Zylindern, d. h. die sog. Stick-Slip-Effekte, die ein feinfühliges Zu­ stellen der Zylinder behindern, in doppeltem Maße vorhan­ den, so daß eine derartige Tandemzylinderanordnung für eine feinfühlige Zustellung und Einspannung sowie Zentrierung der Linsen nicht geeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß deren Spannein­ richtung eine feinfühlige Zustellung ermöglicht, ohne daß die Gefahr ei­ ner Beschädigung der Linsen besteht.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der An­ sprüche 2 bis 5.

Erfindungsgemäß sind die Zentrierspindeln als steife, radial und axial gelagerte Wellen ausgebildet und mittels ei­ ner druckmittelbetätigten, insbesondere hydraulischen Spann­ einrichtung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar. Es werden also die Zentrierspindeln selbst unmittelbar für die Radial- und Axiallagerung verwendet. Zudem ist die Spannspindel über einen Membrankolben zusätzlich abgestützt, der parallel zur Spanneinrichtung arbeitet. Zunächst wird die Spannspindel durch die Spanneinrichtung grob zuge­ stellt, wobei jedoch die Linse noch nicht zwischen den Spannglocken eingespannt wird. Anschließend erfolgt die feinfühlige Zustellung der Spannspindel mittels des Membrankolbens, so daß die Linse sich zwischen den Spannglocken ausrichten kann, wobei Beschädigungen der Linse vermieden sind. Nach dem Ausrichtvorgang erfolgt dann der eigentliche Spannvorgang mittels der Spanneinrichtung.

Durch Abschalten des auf den Kurzhubkolben der Spanneinrichtung wirkenden Druckes bewegen sich die Zylindergehäuse mit dem sie verbindenden Joch durch den auf den Langhubkolben der Spanneinrichtung wirkenden Druck axial in Richtung der Festspindel. Da die Spannkraft zur Bearbeitung der Linse den zum Ausrichten der Linse über den Membrankol­ ben erzeugten Druck um ein Vielfaches übersteigt, setzt sich der Membrankolben auf das Joch auf und die Spannkraft der Langhubkolben wirkt voll auf die Spannspindel. Dabei wird der auf den Langhubkolben wirkende Druck so hoch eingestellt, daß die über das Joch eingeleitete Kraft auf die Spannspindel so groß ist wie die an der Linse benötigte Spannkraft plus der Federkraft, mit der die Axiallagerung der Spannspindel eingestellt ist. Die axiale Führungsge­ nauigkeit während der Bearbeitung der Linse wird von der Axiallagerung der Festspindel übernommen.

Die Ausbildung der Spanneinrichtung gemäß Anspruch 2 erlaubt es, mit einer sehr übersichtlichen und wenig aufwendigen Konstruktion die benötigten Spannkräfte aufzubringen. Dazu werden doppeltwirkende Druckzylinder eingesetzt, die laut Anspruch 3 mit ihrem Gehäuseteil an dem Joch und mit ihren Kolbenstangen am Maschinengehäuse befestigt sind.

Vorteilhaft weist jeder Druckzylinder gemäß Anspruch 4 einen Kurzhubkolben auf, dem ein Langhubkolben mit axialer Durch­ gangsbohrung nachgeordnet ist. Dies gestattet in einfacher Weise die Begrenzung der Grobzustellung, wobei dann zum Spannvorgang nur noch der Kurzhubkolben, der zur Hubbegren­ zung des Langhubkolbens dient, verschoben werden muß.

Die Axialbewegung der Spanneinrichtung kann gemäß Anspruch 5 durch in die Zuleitung des Druckzylinders geschaltete Steuermittel wie Druckregler mit Kraftmesser steuerbar sein. Dadurch ist eine gute Kontrolle des Einspannvorganges gewährleistet, so daß etwaiger Ausschuß bei der Bearbeitung auf ein Minimum herab­ gedrückt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 eine Axialschnitt-Gesamtansicht einer erfindungs­ gemäßen Maschine,

Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung der in Fig. 1 rechts unten dargestellten Spanneinrichtung,

Fig. 3 eine vergrößerte Axialschnitt-Ansicht der oberen Zentrierspindel-Führung der Maschine aus Fig. 1 und

Fig. 4 eine vergrößerte Axialschnitt-Ansicht der unteren Zentrierspindel-Führung der Maschine aus Fig. 1.

Die gezeichnete Vorrichtung hat ein Gehäuse 10 mit einer Wellenlagerung 12 für eine geteilte Antriebswelle 14, 14′. Diese steht über Getriebeelemente 16, 16′ mit Zentrierspin­ deln 18, 18′ in Antriebsverbindung. Die untere auch als Spannspindel bezeichnete Zentrierspin­ del 18 trägt eine untere Spannglocke 20 und die obere, auch als Festspindel bezeichnete Zentrier­ spindel 18′ eine obere Spannglocke 20′. Dazwischen ist eine Linse L zur Bearbeitung einspannbar. Die Zentrierspindeln 18, 18′ werden über die Getriebeelemente 16, 16′ die An­ triebswellen 14, 14′, einen Drehmomentteiler 50 und einen Rie­ mentrieb R von einem Motor M synchron angetrieben.

Das allgemein C-förmig gestaltete Gehäuse 10 hat an vorra­ genden Teilen ein unteres Führungs- und Spannlager 22 für die untere Zentrierspindel 18 bzw. ein oberes Führungs- und Spannlager 22′ für die obere Zentrierspindel 18′. Diese Führungs- und Spannlager 22, 22′ dienen zur zentrischen Festlegung der Zentrierspindeln 18, 18′ beim Bearbeitungsvorgang. In einer Kammer 44 ist eine Spanneinrichtung 24 untergebracht, die unabhängig von den Getriebeelementen 16 betätigbar ist, um die untere Zentrierspindel 18 mit auf der unteren Spann­ glocke 20 aufliegender Linse L gegen die obere Spannglocke 20′ axial ausgerichtet anzudrücken.

Einzelheiten dieser Anordnung gehen aus Fig. 2 hervor. Die Spanneinrichtung 24 weist ein als Platte ausgebildetes Joch 26 auf, an dem beiderseits der Zentrierspindel-Achse A zwei Druckzylinder 28 mit ihren Gehäuseteilen befestigt sind. Die Kolbenstangen 30 der Druckzylinder 28 durchsetzen die Joch­ platte 26 frei; sie sind an einer inneren Gehäusewand 29 befestigt und haben axiale Durchgangsbohrungen 42, um eine doppeltwir­ kende Druckbeaufschlagung (wie mit Pfeildreiecken angedeu­ tet) zu ermöglichen.

Zentrisch zur unteren Zentrierspindel 18 ist im Joch 26 eine Membrankolbenzylindereinheit 32 angeordnet, die über ein Drucklager 33 axial auf das untere Ende der unteren Zentrierspindel 18 wirkt. Diese ist von einem mit einem Radiallager 35 am Gehäuse 10 gelagerten Antriebsrad 34 und einem Kupplungsstück 36 angetrieben. Am Umfang des Antriebsrades 34 greift der Riemen 46 des Getriebeele­ ments 16 an. Die Spindel 18 ist in einer Pinole 19 über Stützlager 84a, 84b gelagert. Dadurch ist eine be­ sonders präzise axiale und radiale Abstützung der Zentrier­ spindel 18 gewährleistet.

Die Druckzylinder 28 weisen jeweils einen Kurzhubkolben 38 auf, dem ein mit der Kolbenstange 30 verbundener Langhubkolben 40 nachgeordnet ist. Werden die Druckzylinder 28 an den Druckmittelanschlüssen I und II gleichzeitig mit demselben Druckmittel beaufschlagt, so bewegen sich die Kurzhubkolben 38 bis zum oberen Anschlag im Zylindergehäuse und die Zylin­ der 28 mit dem Joch 26 und der daran gehalterten Zentrierspindel 18 (Spannspindel) in Richtung der oberen Zentrierspindel 18′ (Festspindel). Die Aufwärts­ bewegung kommt zum Stillstand, sobald der Langhubkolben 40 auf den ebenfalls druckbeaufschlagten Kurzhubkolben 38 auf­ trifft, der eine größere wirksame Druckfläche hat. In dieser Position ist die Festspindel 18′ so eingestellt, daß zwischen ihrer Spannglocke 20′ und der auf der unteren Spannglocke 20 liegenden Linse L ein Spalt von wenigen Zehntelmillimetern vorhanden ist.

Setzt man nun im Joch 26 den Hohlraum, welcher das Druckla­ ger 33 umgibt, über den Anschluß IV unter einen feinregu­ lierbaren erhöhten Druck, so wird über den Membrankolben 32 die Spannspindel 18 weiter aufwärts bewegt. Bei dieser Axialbewegung wird die Pinole 19 in in einer dünnwandigen Führungshülse 86 ausge­ bildeten Luftlagern 90 mit überaus geringer Reibung sehr genau ge­ führt. Weil die Membrankolbenzylindereinheit 32 ebenfalls eine sehr geringe innere Reibung aufweist, läßt sich die benötigte Spannkraft für das Ausrichten der Linse L sehr feinfühlig einstellen. Bei Berührung der oberen Spannglocke 20′ mit der oberen Linsenfläche werden an der Linse L Verschiebekräfte wirksam, welche die Haftreibung der Linse L auf der unteren Spann­ glocke 20 überwinden. Die Linse L verschiebt sich daher und richtet sich nach ihrer optischen Achse aus.

Setzt man nun über einen Anschluß 98 einen im Gehäuse 10 ausgebildeten und die Führungshülse 86 umgebenden Hohlraum 88 mit einem Druckmedium unter hohen Druck, so wird die dünnwandige Füh­ rungshülse 86 zentrisch deformiert und klemmt die Pinole 19 mit der Spindel 18 in der einge­ stellten Lage fest, ohne die Achslage zu verändern.

Bei Abschalten des auf die Kurzhubkolben 38 wirkenden Druckes bewegen sich die Gehäuse der Druckzylinder 28 samt der sie verbindenden Jochplatte 26 infolge des an den Lang­ hubkolben 40 wirksamen Druckes axial in Richtung zur Fest­ spindel 18′.

Die zur Bearbeitung der Linse L benötigte Spannkraft über­ steigt den zum Ausrichten mittels des Membrankolbens 32 erzeugten Druck um ein Vielfaches. Daher setzt sich der Membrankolben 32 auf das Joch 26, so daß die Spannkraft der Langhubkolben 40 voll auf die Spannspindel 18 wirkt. Der an den Langhubkolben 40 wirkende Druck wird dabei so hoch eingestellt, daß die über das Joch 26 eingeleitete Kraft auf die untere Zentrierspindel 18 so groß ist, wie die an der Linse L benötigte Spannkraft zuzüglich derjenigen Kraft einer Feder 82, mit der die Axiallagerung der Spannspindel 18 eingestellt ist. Für die axiale Führungsgenauigkeit wäh­ rend der Linsenbearbeitung sorgt das Stützlager 74b der oberen Zentrierspindel 18′.

Claims (5)

1. Maschine zum zentrierenden Randschleifen und Facettieren von optischen Linsen für ihre mechanische Halterung mit einem Gehäuse (10), in dem eine Antriebswelle (14, 14′) gelagert ist, die über Getriebeelemente (16; 16′) zwei in Achsrichtung (A) fluchtende, radial und axial gelagerte, aus einer Spann- und einer Fest­ spindel bestehende Zentrierspindeln (18; 18′) motorisch an­ treibt, deren einander zugewandte Enden Spannglocken (20; 20′) tragen, zwischen denen zur Bearbeitung eine Linse (L) einspann­ bar ist, die auf der ersten Spannglocke (20) ruhend von der axial verschiebbaren Spannspindel (18) gegen die zweite Spann­ glocke (20′) preßbar ist, die von der axial verstellbaren Fest­ spindel (18′) gehaltert wird, wobei die beiden Spindeln (18; 18′) mittels einer druckmittelbetätigten Spanneinrichtung (24), die zur Verschiebung der Spannspindel (18) mindestens einen paral­ lel zur Achsrichtung (A) angeordneten Druckzylinder (28) aufweist, aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das der Spannglocke (20) abgewandte Ende der Spannspindel (18) axial über eine Membrankolbenzylindereinheit (32) gegenüber dem Druckzylinder (28) abgestützt ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrankolbenzylindereinheit (32) auf einem Joch (26) sitzt, das seinerseits mit zwei beiderseits der Spannspindel (18) an­ geordneten Druckzylindern (28) parallel zur Achsrichtung (A) verschieblich ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzylinder (28) mit ihrem Gehäuseteil an dem Joch (26) und mit ihren Kolbenstangen (30) am Maschinengehäuse (10) befestigt sind.

4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckzylinder (28) einen Kurzhhubkolben (38) aufweist, dem ein Langhubkolben (40) mit axialer Durchgangsbohrung (42) nachgeordnet ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Axialbewegung der Spanneinrichtung (24) durch in die Zuleitung des Druckzylinders (28) geschaltete Steuermittel wie Druckregler mit Kraftmesser steuerbar ist.