DE4000291C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Linsenbearbeitungs­ maschine mit zumindest einem auf einer Schwinge kippbar gelagerten Werkstücktragarm, bei der die Schwinge mit­ tels eines einzigen, drei Exzenter aufweisenden, von einem einzigen Motor angetriebenen Getriebes beweglich angeordnet ist. Eine solche Linsenbearbeitungsmaschine ist Gegenstand der US 41 35 333.

Beim Schleifen oder Polieren torischer Linsen ist es er­ forderlich, daß es zwischen der Linse und dem Werkzeug zu einer Relativbewegung kommt, die durch Überlagerung von mit mindestens drei Antrieben erzeugten Bewegungen hervorgerufen werden kann.

Bei der Linsenbearbeitungs­ maschine nach der genannten US 41 35 333 ist die Schwinge an ihrem unteren Ende kardanisch gelagert. Die Schwinge pendelt deshalb aus einer Mittelstellung in alle Richtungen gleich weit. Dadurch ergeben sich auf dem Werkstück Schleifbewegungen innerhalb eines geschlos­ senen Kreises. Da bei torischen Flächen Bewegungen in der Ebene der Rotationsachse Abweichungen von der exak­ ten torischen Flächengeometrie ergeben, ist eine Bewe­ gungsbegrenzung zur Erzeugung von Oberflächen hoher Qualität erforderlich. Diese Bewegungsbegrenzung führt bei der bekannten Linsenbearbeitungsmaschine zwangsläu­ fig zu Schleifwegverkürzungen und damit zu einer Vermin­ derung der Leistung der Maschine. Ferner wechselt bei der der bekannten Linsenbearbeitungsmaschine der Schleifdruck ständig, was zu einem un­ gleichmäßigen Schleifen führt. Außerdem führen die drei dort oberhalb der Schwinge angeordneten Exzenter zu einer großen Kopflastigkeit. Die damit verbundenen großen, schwin­ genden Massen erzeugen Ungenauigkeiten beim Schleifen, wenn man keinen sehr stabilen Maschinenaufbau und insbe­ sondere einen schweren Maschinenfuß vorsieht.

Durch die EP 03 13 417 A2 ist auch schon eine Linsenbear­ beitungsmaschine bekannt, bei der eine das Werkstück tragende Schwinge mittels zweier Exzentertriebe in eine schwingende und hin- und hergehende Bewegung versetzt wird. Ein dritter Exzenter führt zu einer kreisenden Be­ wegung des Werkzeughalters.

Da beim Bearbeiten von Linsen sehr erosiver Abrieb ent­ steht, kommt es zu einem starken Verschleiß sich bewe­ gender Teile, wenn diese nicht vor dem beim Schleifen oder Polieren entstehenden Abrieb geschützt sind. Da bei der aus der EP 03 13 417 A2 bekannten Linsenbearbeitungsmaschine das Werkstück am oberen Ende einer kreisend gelagerten und mittels Riemen angetriebenen Spindel vorgesehen ist, besteht die Gefahr, daß solcher Abrieb zu einem Verschleiß der Lage­ rung oder Antriebsteile dieser das Werkstück tragenden Spindel führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linsen­ bearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art so aus­ zubilden, daß sie möglichst einfach aufgebaut ist, eine hohe Schleifleistung hat und torische Linsen mit mög­ lichst hoher Genauigkeit zu schleifen vermag.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß der erste Exzenter auf einer von dem Motor angetriebenen Welle einstückig mit dieser ausgebildet ist und der erste Exzenter ein Planetenzahnrad lagert, welches mit einem gehäusefesten Innenzahnrad kämmt, daß das Plane­ tenzahnrad einen nabenförmigen und zu seiner Mittelachse exzentrischen Ansatz aufweist, der den zweiten Exzenter bildet, auf dem drehbar ein Antriebsrad gelagert ist, welches zu seinen Mittelachse exzentrisch den dritten Ex­ zenter trägt, der über ein Koppelteil mit der Schwinge verbunden ist, daß die Schwinge auf ihrer Schwingenachse in Längsrichtung der Schwingenachse hin und her ver­ schiebbar angeordnet ist, daß die Welle des Motors an ihren beiden Stirnseiten aus ihm herausgeführt ist und dort jeweils eine Riemenscheibe trägt, wobei die eine Riemenscheibe über einen Riemen unmittelbar die Welle des Getriebes und die andere Riemenscheibe über einen Riemen das Antriebsrad auf dem zweiten Exzenter an­ treibt.

Bei einer solchen Linsenbearbeitungsmaschine führt das Werkstück durch eine entsprechende Bewegung des Werk­ stücktragarmes eine aus drei überlagerten Bewegungen er­ zeugte Schleifbewegung aus. Deshalb kann das Werkzeug unterhalb eines am Werkstücktragarm angeordneten Werk­ zeughalters fest angeordnet werden. Das hat zur Folge, daß in dem Bereich, in den beim Schleifen und Polieren Abrieb gelangt, keine sich bewegenden Getriebeteile oder Lagerungen vorgesehen sein müssen. Die erfindungsgemäße Linsenbearbeitungsmaschine ist deshalb besonders ver­ schleißarm. Da das einzige, die drei Exzenter aufweisen­ de Getriebe einfach aufgebaut ist, kann die Linsenbear­ beitungsmaschine zudem kostengünstig hergestellt werden. Wei­ terhin ist sie sehr kompakt. Ein weiterer Vorteil des die drei Exzenter aufweisenden Getriebes liegt darin, daß die sich bewegenden Teile massearm sein können, so daß bei Arbeiten der Linsenbearbeitungsmaschine wenig Vibrationen auftreten können, was wiederum ermög­ licht, die Maschine insgesamt leicht und damit kosten­ günstig herstellbar auszubilden.

Da bei der erfindungsgemäßen Linsenbearbeitungsmaschine die Schwinge auf ihrer Schwingenachse geradlinig hin und her verschoben und gleichzeitig verschwenkt wird, ergibt sich die Möglichkeit, den Bewegungsbereich oval auszu­ bilden, so daß sich große Schleifbewegungen ohne Minde­ rung der Qualität der torischen Flächengeometrie erzie­ len lassen.

Zur weiteren Vereinfachung der Linsenbearbeitungsma­ schine trägt es bei, wenn das Getriebe ein den Motor tra­ gendes Getriebegehäuse aufweist.

Die Schwenkbewegung und seitliche Verschiebebewegung der Schwinge können auf einfache Weise hinsichtlich ihrer Amplitude verstellt werden, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der dritte Exzenter einen Flansch aufweist, mit welchem er auf einem exzen­ trischen Ansatz des Antriebsrades winkelverstellbar sitzt und an dem Antriebsrad befestigt ist. Der Ansatz bildet einen vierten Exzenter, welcher ebenfalls in das Getriebe integriert wurde.

Da sich der Abstand des Antriebsrades auf dem zweiten Exzenter des Getriebegehäuses von der Motorwelle durch die Exzenterbewegung ständig verändert, ist ein Aus­ gleich der unterschiedlichen Abstände erforderlich. Das kann auf besonders einfache Weise dadurch erfolgen, daß der Riemen zwischen dem Antriebsrad auf dem zweiten Ex­ zenter und der Riemenscheibe auf der Motorwelle ela­ stisch längendehnbar ist.

Zwischen dem Koppelteil und der Schwinge muß ein Schar­ nier vorgesehen sein, welches ein Verschwenken der Schwinge um eine parallel zu ihrer Schwingenachse ver­ laufenden Achse zuläßt, über das jedoch die Schwinge auf der Schwingenachse durch das Koppelteil verschoben werden kann. Das ist sehr einfach möglich, wenn das Koppelteil über eine sich parallel zur Schwingenachse der Schwinge erstreckenden, elastischen Leiste mit der Schwinge verbunden ist.

Die Linsenbearbeitungsmaschine ist insgesamt besonders einfach aufgebaut und deshalb kostengünstig herstellbar, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Getrie­ begehäuse mit horizontal sich erstreckenden Tragbolzen zwischen zwei seitlichen Lagerböcken gehalten ist, die jeweils von der Seite aus gesehen die Form eines auf der Hypothenuse stehenden, rechtwinkligen Dreiecks haben, wo­ bei die Tragbolzen in der rückwärtigen Kathete befestigt sind und die Welle des Getriebeblockes in etwa parallel zu dieser rückwärtigen Kathete verläuft.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschine ist in der Zeichnung dargestellt und wird nach­ folgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Prinzipskizze der wesentlichsten Bau­ teile der Linsenbearbeitungsmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer kompletten erfin­ dungsgemäßen Linsenbearbeitungsmaschine,

Fig. 3 eine Ansicht schräg von vorn in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2 auf die für die Lin­ senbearbeitungsmaschine wichtigsten Bauteile.

Die Fig. 1 zeigt ein Getriebegehäuse 1, in welches eine Welle 2 gelagert ist. Diese ist aus der in der Zeichnung gesehen unteren Stirnfläche des Getriebegehäuses 1 heraus­ geführt und trägt dort eine Riemenscheibe 3, die über Riemen 4 von einem in Fig. 2 gezeigten Motor 5 antreib­ bar ist. Die Welle 2 hat auf ihrer der Riemenscheibe 3 gegenüberliegenden Seite einen Exzenter 6, auf dem ver­ drehbar ein Planetenzahnrad 7 gelagert ist, welches mit einer Außenverzahnung 8 in einem feststehenden Innenzahn­ rad 36 kämmt. Wenn der Exzenter 6 eine rechtsdrehende Umlaufbewegung ausführt, dreht sich durch diesen Zahnein­ griff das Planetenzahnrad 7 während seines rechtsdrehen­ den Umlaufes links herum.

Das Planetenzahnrad 7 hat einen durch einen zu seiner Mittelachse exzentrischen Ansatz gebildeten zweiten Ex­ zenter 9. Auf diesem Exzenter 9 ist ein Antriebsrad 10 drehbar gelagert, bei dem es sich ebenfalls um eine Rie­ menscheibe handelt, die von elastischen Riemen 11 mit­ tels des in Fig. 2 gezeigten Motors 5 angetrieben wird.

Auf der in Fig. 1 gesehen oberen Stirnfläche des An­ triebsrades 10 ist ein exzentrisch zu seiner Drehachse verlaufender Ansatz 12 vorgesehen, auf dem ein mit Schrauben 19, 20 befestigter Flansch 13 sitzt, der einen durch einen Zapfen gebildeten, dritten Exzenter 14 auf­ weist. Die vorgenannten Bauteile, insbesondere die Exzen­ ter 6, 9 und 14 bilden zusammen ein Getriebe 15.

Der Exzenter 14 greift in ein Koppelteil 16, welches den Exzenter 14 mit einer um eine Schwingenachse 17 schwenk­ baren und auf ihr seitlich verschiebbaren Schwinge 18 verbindet. Diese Verbindung erfolgt scharnierartig mit­ tels einer elastischen Leiste 21, die einerseits am Kop­ pelteil 16, andererseits an der Schwinge 18 durch Ein­ klemmen befestigt ist.

Auf der Schwinge 18 ist etwas unterhalb der Leiste 21 um einen Lagerzapfen 22 schwenkbar ein Werkstücktragarm 23 angelenkt, der an seinem vorderen Hebelarmende eine Werk­ stückaufnahme 24 trägt und an dessen rückwärtigem Hebel­ armende ein pneumatischer Hubzylinder 25 angreift. Die­ ser Hubzylinder 25 ist am Werkstücktragarm 23 und an seinem gegenüberliegenden Ende beweglich gelagert, damit er die Bewegungen der Schwinge 18 nicht behindert. Der Werkstücktragarm 23 besteht aus einem auf dem Lagerzap­ fen 22 schwenkbar gelagerten Grundhebel 37 und einem auf ihm um eine quer zum Lagerzapfen 22 verlaufende Kipp­ achse 38 kippbar gelagerten Träger 39, der die Werkstück­ aufnahme 24 aufweist. Der Grundhebel 37 hat zur Bildung der Kippachse 38 an entgegengesetzten Enden jeweils einen Zapfen 40, 41, auf denen der Träger 39 gelagert ist. Der Hubzylinder 25 ist am Grundhebel 37 angelenkt, damit der Träger 39 bei seiner Kippbewegung nicht be­ hindert wird.

Wird der Hubzylinder 25 druckbeaufschlagt, so schwenkt der Werkstücktragarm 23 um den Lagerzapfen 22, bis sich die Werkstückaufnahme 24 mit einer zu bearbeitenden Linse 26 auf ein ortsfest angeordnetes Werkzeug 27 ab­ senkt. Der Druck im Hubzylinder 25 bestimmt dabei die Andrückkraft der Linse 26 auf das Werkzeug 27.

Treibt man die Riemenscheibe 3 und das Antriebsrad 10 mittels des in Fig. 2 gezeigten Motors 5 an, so führt das Koppelteil 16 eine von den Exzentern 6, 9 und 14 er­ zeugte Bewegung aus, die über die Schwinge 18 und den Werkstücktragarm 23 auf die Werkstückaufnahme 24 übertra­ gen wird, so daß die Linse 26 eine entsprechende Bewe­ gung auf dem Werkzeug 27 ausführt. Die Werkstückaufnahme 24 ist über zwei hintereinander angeordnete Spitzen 28 mit dem Werkstücktragarm 23 verbunden, so daß sie bei der Bewegung über das Werkzeug 27 um eine quer zur Zeich­ nungsebene verlaufende Achse kippen kann. Die andere, notwendige Kippbewegung wird durch die Kippachse 38 er­ möglicht.

Die Fig. 2 zeigt einen von zwei seitlichen Lagerböcken 29, die von der Seite aus gesehen jeweils die Form eines auf der Hypothenuse stehenden Dreieckes haben. Das Ge­ triebegehäuse 1 ist mittels zweier Tragbolzen 30, 31 an dem die rückwärtige Kathete des Lagerbockes 29 bildenden Lagerbockteil befestigt. Auf dem Getriebegehäuse 1 sitzt der bereits erwähnte Motor 5. Dieser hat eine aus seinen beiden Stirnseiten herausgeführte Motorwelle 32, die an jeder Stirnseite eine Riemenscheibe 33, 34 trägt. Die Riemenscheibe 33 treibt über die elastischen Riemen 11 das Antriebsrad 10 und die Riemenscheibe 34 über die Riemen 4 die Riemenscheibe 3 an. Dadurch kommt es zu der erläuterten Bewegung des Exzenters 14, die über das Koppelteil 16 auf die Schwinge 18 übertragen wird. Der auf der Schwinge 18 gelagerte Werkstücktragarm 23 greift in einen Schleifraum 35, in dem das Werkzeug 27 ortsfest angeordnet ist.

In der Fig. 2 ist des weiteren der Hubzylinder 25 ge­ zeigt, mit dem der Werkstücktragarm 23 im Uhrzeigersinn verschwenkt werden kann, um die Werkstückaufnahme 24 zum Werkzeug 27 hin zu verschwenken.

Die Draufsicht gemäß Fig. 3 zeigt, daß das Koppelteil 16 von oben her gesehen dreieckig ist und die mit ihr gekoppelte Schwinge 18 auf der dem Lagerzapfen 22 gegen­ überliegenden Seite einen weiteren Lagerzapfen 22a hat. Jeder Lagerzapfen 22, 22a lagert jeweils einen Werkstück­ tragarm 23, 23a.

Die Fig. 3 läßt weiterhin erkennen, wie das Antriebsrad 10 von der Riemenscheibe 33 mittels des längenelasti­ schen Riemens 11 angetrieben ist.

Claims (6)

1. Linsenbearbeitungsmaschine mit zumindest einem auf einer Schwinge kippbar gelagerten Werkstücktragarm, bei der die Schwinge mittels eines einzigen, drei Exzenter aufweisenden, von einem einzigen Motor angetriebenen Ge­ triebes beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Exzenter (6) auf einer von dem Motor (5) angetriebenen Welle (2) einstückig mit dieser ausge­ bildet ist und der erste Exzenter (6) ein Planetenzahn­ rad (7) lagert, welches mit einem gehäusefesten Innen­ zahnrad (36) kämmt, daß das Planetenzahnrad (7) einen naben­ förmigen und zu seiner Mittelachse exzentrischen Ansatz aufweist, der den zweiten Exzenter (9) bildet, auf dem drehbar ein Antriebsrad (10) gelagert ist, welches zu seiner Mittelachse exzentrisch den dritten Exzenter (14) trägt, der über ein Koppelteil (16) mit der Schwinge (18) verbunden ist, daß die Schwinge (18) auf ihrer Schwingenachse (17) in Längsrichtung der Schwingenachse (17) hin und her verschiebbar angeordnet ist, daß die Welle des Motors (5) an ihren beiden Stirnseiten aus ihm herausgeführt ist und dort jeweils eine Riemenscheibe (33; 34) trägt, wobei die eine Riemenscheibe (34) über einen Riemen (4) unmittelbar die Welle (2) des Getriebes (15) und die andere Riemenscheibe (33) über einen Riemen (11) das Antriebsrad (10) auf dem zweiten Exzenter (9) antreibt.

2. Linsenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (15) ein den Motor (5) tragendes Getriebegehäuse (1) aufweist.

3. Linsenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Exzenter (14) einen Flansch (13) aufweist, mit welchem er auf einem exzentrischen Ansatz (12) des Antriebsrades (10) winkel­ verstellbar sitzt und an dem Antriebsrad (10) befestigt ist.

4. Linsenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennnzeichnet, daß der Riemen (11) zwischen dem An­ triebsrad (10) auf dem zweiten Exzenter (9) und der Rie­ menscheibe (33) auf der Motorwelle (32) elastisch längen­ dehnbar ist.

5. Linsenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelteil (16) über eine sich parallel zur Schwingenachse (17) der Schwinge (18) erstreckenden, elastischen Leiste (21) mit der Schwinge (18) verbunden ist.

6. Linsenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (1) mit horizontal sich erstreckenden Tragbolzen (30; 31) zwischen zwei seitlichen Lagerböcken (29) gehalten ist, die jeweils von der Seite aus gesehen die Form eines auf der Hypothenuse stehenden, rechtwinkligen Drei­ ecks haben, wobei die Tragbolzen (30; 31) in der rückwär­ tigen Kathete befestigt sind und die Welle (2) des Ge­ triebeblockes (1) in etwa parallel zu dieser rückwärti­ gen Kathete verläuft.