EP2686137B1

EP2686137B1 - Vorrichtung zur feinbearbeitung von optisch wirksamen flächen an insbesondere brillengläsern

Info

Publication number: EP2686137B1
Application number: EP12710659.9A
Authority: EP
Inventors: Holger Schäfer; Steffen Wallendorf; Udo Fiedler
Original assignee: Satisloh AG
Current assignee: Satisloh AG
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: BR112013022794B1; US9289877B2; WO2012123120A1; EP2686137A1; DE102011014230A1; MX2013008844A; CN103429386A; BR112013022794A2; CN103429386B; US20130344778A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung der optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern, wie sie in sogenannten "RX-Werkstätten", d.h. Produktionsstätten zur Fertigung von individuellen Brillengläsern nach Rezept in großem Umfang zum Einsatz kommen.
Wenn nachfolgend beispielhaft für Werkstücke mit optisch wirksamen Flächen von "Brillengläsern" die Rede ist, sollen darunter nicht nur Brillenlinsen aus Mineralglas, sondern auch Brillenlinsen aus allen anderen gebräuchlichen Materialien, wie Polycarbonat, CR 39, HI-Index, etc., also auch Kunststoff verstanden werden.

STAND DER TECHNIK

Die spanende Bearbeitung der optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern kann grob in zwei Bearbeitungsphasen unterteilt werden, nämlich zunächst die Vorbearbeitung der optisch wirksamen Fläche zur Erzeugung der rezeptgemäßen Makrogeometrie und sodann die Feinbearbeitung der optisch wirksamen Fläche, um Vorbearbeitungsspuren zu beseitigen und die gewünschte Mikrogeometrie zu erhalten. Während die Vorbearbeitung der optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern u.a. in Abhängigkeit vom Material der Brillengläser durch Schleifen, Fräsen und/oder Drehen erfolgt, werden die optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern bei der Feinbearbeitung üblicherweise einem Feinschleif-, Läpp- und/oder Poliervorgang unterzogen, wozu man sich einer entsprechenden Maschine bedient.
Vor allem handbeschickte Poliermaschinen in RX-Werkstätten werden meist als "Zwillingsmaschinen" ausgeführt, so dass vorteilhaft die zwei Brillengläser eines "RX-Jobs" - ein Brillenglasrezept besteht stets aus einem Brillenglaspaar - gleichzeitig feinbearbeitet werden können. Eine solche "Zwillings"-Poliermaschine ist beispielsweise aus den Druckschriften US-A-2007/0155286 und US-A-2007/0155287 bekannt.
Bei dieser vorbekannten Poliermaschine ragen zwei parallel angeordnete, jeweils um eine Rotationsachse drehangetriebene, ansonsten aber ortsfeste Werkstückspindeln von unten in einen Arbeitsraum hinein, wo ihnen zwei Polierwerkzeuge gegenüberstehen, so dass ein Polierwerkzeug der einen Werkstückspindel und das andere Polierwerkzeug der anderen Werkstückspindel zugeordnet ist. Jedes Polierwerkzeug ist über ein Kalottenlager frei drehbar an einer von oben in den Arbeitsraum hineinragenden Kolbenstange einer jeweils zugeordneten, oberhalb des Arbeitsraums angeordneten Kolben-Zylinder-Anordnung angebracht, mittels der das jeweilige Polierwerkzeug individuell bezüglich der zugeordneten Werkstückspindel abgesenkt oder angehoben werden kann. Die beiden Kolben-Zylinder-Anordnungen sind ferner mittels eines Linearantriebs gemeinsam in einer Richtung senkrecht zu den Rotationsachsen der Werkstückspindeln bezüglich einer Frontseite der Poliermaschine vor und zurück verfahrbar und außerdem mittels eines Schwenkantriebs gemeinsam um eine Schwenkachse verkippbar, die ebenfalls senkrecht zu den Rotationsachsen der Werkstückspindeln, jedoch parallel zur Frontseite der Poliermaschine verläuft. Vermittels des Schwenkantriebs kann die Winkellage zwischen den Rotationsachsen der Werkzeuge und Werkstücke voreingestellt werden bevor die Werkzeuge vermittels der Kolben-Zylinder-Anordnungen auf die Werkstücke abgesenkt werden. Beim eigentlichen Poliervorgang werden die Werkstücke drehend angetrieben, wobei die sich mit den Werkstücken in Bearbeitungseingriff befindenden Werkzeuge durch Reibung drehend mitgenommen werden, während der Linearantrieb dafür sorgt, dass die Werkzeuge bezüglich der Frontseite der Poliermaschine abwechselnd vor und zurück bewegt werden, so dass die Werkzeuge mit einem relativ kleinen Weg laufend über die Werkstücke vor und zurück streifen (sogenannte "Tangential-Kinematik").
Vorteile dieser "Zwillings"-Poliermaschine bestehen u.a. darin, dass sie aus preiswerten Komponenten in vorrichtungstechnisch einfacher Weise aufgebaut ist, für eine manuelle Beschickung sehr ergonomisch ist und zudem aufgrund ihrer äußerst kompakten, sehr schmal bauenden Konstruktion sehr wenig Stellfläche in der RX-Werkstatt benötigt. Wünschenswert wäre es allerdings, wenn auch andere Polierverfahren auf einer solchen Poliermaschine durchgeführt werden könnten. So sind etwa die in den Druckschriften EP-A-1 473 116 , EP-A-1 698 432 und EP-A-2 014 412 offenbarten flexiblen Polierwerkzeuge für Polierverfahren ausgelegt, bei denen neben dem Werkstück auch das Werkzeug selbst drehend angetrieben wird, wodurch die Polierzeiten - verglichen mit Polierverfahren, bei denen das Werkzeug lediglich durch Reibung mitgenommen wird - deutlich verkürzt werden können.
Die den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildende DE-A-102 50 856 offenbart in diesem Zusammenhang eine Poliervorrichtung (siehe die Fig. 5 bis 9) mit einem elektrischen Drehantrieb für das Polierwerkzeug, der als solcher einen Stator und einen Rotor aufweist, und mit einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit für eine axiale Auslenkung des Polierwerkzeugs entlang einer Längsachse. Hierbei ist die Anordnung der Dreh- und Axialantriebe so getroffen, dass eine in einem Gehäuse um eine Drehachse drehbar gelagerte Spindelwellen-Baugruppe ("Rotor" im Sprachgebrauch der oben genannten Druckschrift), die an ihrem aus dem Gehäuse hinausragenden Ende das eigentliche Polierwerkzeug trägt, über einen Zahnriemenantrieb von dem elektrischen Drehantrieb drehangetrieben wird, welcher im Gehäuse seitlich versetzt, parallel zur Drehachse angeordnet ist; die pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit und eine zugeordnete Axialführung hingegen sind in der Spindelwellen-Baugruppe integriert, folglich mit drehangetrieben, weshalb die Kolben-Zylinder-Einheit zur Druckmittelversorgung einer Druckluft-Drehdurchführung bedarf. Diese Poliervorrichtung hat einen relativ großen Bauraumbedarf, weshalb sie für einen Einsatz in der vorbeschriebenen "Zwillings"-Poliermaschine nicht geeignet ist.
Schließlich wird in der nachveröffentlichten Druckschrift DE-A-10 2009 041 442 derselben Anmelderin eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung der optisch wirksamen Flächen an insbesondere Brillengläsern offenbart, mit einer einen Werkzeugaufnahmeabschnitt aufweisenden Spindelwelle, die in einem Spindelgehäuse um eine Werkzeug-Drehachse drehbar gelagert ist, einem einen Rotor und einen Stator aufweisenden elektrischen Drehantrieb, mittels dessen die mit dem Rotor wirkverbundene Spindelwelle um die Werkzeug-Drehachse drehend antreibbar ist, und einer Verstelleinrichtung, mittels welcher der Werkzeugaufnahmeabschnitt bezüglich des Spindelgehäuses in Richtung der Werkzeug-Drehachse axial verschiebbar ist. Eine Besonderheit dieser Vorrichtung besteht darin, dass der Rotor und der Stator mit der Spindelwelle koaxial angeordnet sind, wobei mittels der Verstelleinrichtung wenigstens der Rotor zusammen mit der Spindelwelle bezüglich des Spindelgehäuses in Richtung der Werkzeug-Drehachse axial verschiebbar ist, was insbesondere einen sehr kompakten Aufbau bedingt.
Bei sehr starken Krümmungen oder größeren Krümmungsänderungen über den Umfang der bearbeiteten optisch wirksamen Flächen, die größere Axialhübe am Werkzeug erfordern, findet der Einsatz dieser Vorrichtung jedoch seine Grenzen. Da Spindelwelle und Rotor, die eine nicht unerhebliche Masse aufweisen, bei dem jeweiligen Axialhub mitbewegt werden müssen, sind ggf. erforderliche schnelle axiale Ausgleichsbewegungen des Werkzeugs nicht möglich.

AUFGABENSTELLUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfach und kostengünstig aufgebaute Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an insbesondere Brillengläsern zu schaffen, mittels der beispielsweise ein Polierwerkzeug drehend angetrieben sowie axial verlagert werden kann - wobei das Werkzeug auch fähig sein soll, rasche axiale Ausgleichsbewegungen auszuführen - und die dennoch sehr kompakt ist, so dass sie etwa in einer sehr schmal bauenden "Zwillings"-Poliermaschine, wie z.B. der eingangs beschriebenen Poliermaschine, eingesetzt werden kann.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte oder zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 10.
Erfindungsgemäß sind bei einer Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an insbesondere Brillengläsern, die (i) eine einen Werkzeugaufnahmeabschnitt aufweisende Spindelwelle, welche in einem Spindelgehäuse um eine Werkzeug-Drehachse drehbar gelagert ist, und (ii) einen einen Rotor und einen Stator aufweisenden elektrischen Drehantrieb umfasst, mittels dessen die mit dem Rotor wirkverbundene Spindelwelle um die Werkzeug-Drehachse drehend antreibbar ist, während der Werkzeugaufnahmeabschnitt in Richtung der Werkzeug-Drehachse axial verschiebbar ist; der Rotor und der Stator des elektrischen Drehantriebs sowie die Spindelwelle koaxial im Spindelgehäuse angeordnet, welches seinerseits in einem Führungsrohr in Richtung der Werkzeug-Drehachse definiert axial verschiebbar (Linear-Stellachse Z) geführt ist, wobei die Spindelwelle als Hohlwelle ausgebildet ist, über die der zur Aufnahme eines Membranfutterwerkzeugs ausgeführte Werkzeugaufnahmeabschnitt mit einem Fluid beaufschlagbar ist.
Dadurch, dass erfindungsgemäß der Rotor und der Stator des elektrischen Drehantriebs gemeinsam mit der Spindelwelle auf ein und derselben Achse angeordnet sind, baut die Vorrichtung vorteilhaft kompakt. Darüber hinaus kann die Spindelwelle direkt drehangetrieben werden, ohne dass irgendwelche spiel- oder schlupfbehafteten Übertragungsglieder, wie Zahnräder, Zahnriemen od. dgl. erforderlich wären, was den vorrichtungstechnischen Aufwand insgesamt verringert, den Bauraumbedarf für diesen Antrieb merklich reduziert und zudem übertragungsbedingte Wirkungsgradverluste sowie Verschleiß vermeidet.
Bezüglich der axialen Verstellmöglichkeit des Werkzeugs ist erfindungsgemäß quasi eine Zweiteilung vorgesehen: Zum einen ist das Spindelgehäuse - und damit der an der Spindelwelle vorgesehene Werkzeugaufnahmeabschnitt - insgesamt in dem Führungsrohr in Richtung der Werkzeug-Drehachse axial verschiebbar geführt, so dass ein im Werkzeugaufnahmeabschnitt gehaltenes Membranfutterwerkzeug - eher langsam - über relativ große Axialwege bewegt und bezüglich des zu bearbeitenden Werkstücks positioniert werden kann. Zum anderen ist der Werkzeugaufnahmeabschnitt zur Aufnahme eines Membranfutterwerkzeugs, wie es etwa aus den vorerwähnten Druckschriften EP-A-1 473 116 , EP-A-1 698 432 und EP-A-2 014 412 bekannt ist, ausgeführt, welches dort über die hohle Spindelwelle mit einem Fluid bzw. Druckmittel beaufschlagbar ist, so dass z.B. ein am Membranfutterwerkzeug gehaltener Polierteller den jeweiligen Bearbeitungserfordernissen entsprechend schnelle bzw. feinfühlige axiale Ausgleichsbewegungen auszuführen vermag, wenn beispielsweise Werkstücke mit sehr starken Krümmungen oder größeren Krümmungsänderungen über den Umfang bearbeitet werden. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass z.B. für einen Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Poliermaschine für Brillengläser die Axialbewegung des Polierwerkzeugs möglichst leichtgängig sein sollte. Diese Eigenschaft ist insbesondere für die Politur von Brillengläsern mit torischen, atorischen oder Gleitsichtflächen mit hoher Abweichung von der Rotationssymmetrie wichtig, damit das Polierwerkzeug stets satt bzw. flächig und mit feinfühlig einstellbarer Polierkraft (bzw. Anpresskraft) am Brillenglas anliegt. Falls nämlich das Polierwerkzeug während seiner hochtourigen Drehbewegung den Flächenkontakt zur Werkstückoberfläche auch nur kurzzeitig verlieren würde, könnte es durch die im Poliermittel vorhandenen gröberen Körner und Agglomerate zu einer Verkratzung der polierten Brillenglasfläche kommen.
Im Übrigen bedingt die koaxiale Anordnung von axialer Führung für die eher langen axialen Werkzeugbewegungen (Spindelgehäuse im Führungsrohr) und Druckmittelversorgung für die eher kurzen axialen Werkzeugausgleichsbewegungen (hohle Spindelwelle im Spindelgehäuse) ebenfalls einen sehr kompakten Aufbau der Vorrichtung.
Im Ergebnis eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung hervorragend für einen Einsatz in z.B. der eingangs beschriebenen "Zwillings"-Poliermaschine, so dass unter Verwendung anderer Polierverfahren mit drehend angetriebenen Polierwerkzeugen die Bearbeitungszeiten deutlich verkürzt werden können (d.h. etwa Divisor 2), ohne die geringe Komplexität dieser Poliermaschine über Gebühr zu erhöhen oder deren Bauraum- bzw. Stellplatzbedarf überhaupt zu vergrößern.
Grundsätzlich kann das Spindelgehäuse im Bereich der Aufnahme von Spindelwelle und Drehantrieb aus einem Stück bestehen. Hinsichtlich einer einfachen Fertigung und Montage ist es allerdings bevorzugt, wenn das Spindelgehäuse ein Motorgehäuse, in dem der Rotor und der Stator des Drehantriebs angeordnet sind, und ein daran angeflanschtes Wellengehäuse aufweist, in dem die Spindelwelle drehbar gelagert ist.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ferner das Motorgehäuse mittels eines Deckels verschlossen sein, der eine Durchgangsbohrung aufweist, in der eine Drehdurchführung für das Fluid befestigt ist, die mit der hohlen Spindelwelle in Fluidverbindung steht. Hierbei sind zur Befestigung der Drehdurchführung am Deckel verschiedene Maßnahmen denkbar, beispielsweise eine Verschraubung. Vorzugsweise ist die Drehdurchführung in der Durchgangsbohrung des Deckels aber mittels einer elastischen Kabeldurchführungstülle reibschlüssig festgelegt, wie sie kostengünstig im Handel erhältlich sind.
Um auf einfache Weise zu verhindern, dass die Führung des Spindelgehäuses im Führungsrohr durch flüssiges Poliermittel od. dgl. beeinträchtigt wird oder Schaden nimmt, kann zwischen dem vom Drehantrieb abgewandten Ende des Führungsrohrs und dem vom Drehantrieb entfernten Ende des Spindelgehäuses ein Faltenbalg angeordnet sein, der das Spindelgehäuse umgibt. Ebenso kann am vom Drehantrieb abgewandten Ende der Spindelwelle eine Schleuderscheibe für ein flüssiges Feinbearbeitungsmittel montiert sein, um auf einfache Weise die Drehabdichtung (etwa eine Paarung von Labyrinthdichtung und Radialdichtring) zwischen Spindelgehäuse und Spindelwelle zu schützen.
Für die axiale Führung des Spindelgehäuses im Führungsrohr sind ebenfalls verschiedene Maßnahmen denkbar, z.B. Kugelbuchsen oder Luftlagerbuchsen. Da hier eine besondere Leichtgängigkeit jedoch nicht (mehr) erforderlich ist, weil die raschen Werkzeug(ausgleichs)bewegungen im Membranfutterwerkzeug selbst erfolgen, ist es im Hinblick auf Langlebigkeit und Kosten bevorzugt, wenn das Spindelgehäuse mittels eines Gleitrings im Führungsrohr axial geführt ist.
Des Weiteren ist es besonders vorteilhaft, die vorbeschriebene Vorrichtung in zweifacher Ausfertigung in einer Poliermaschine zum gleichzeitigen Polieren von zwei Brillengläsern einzusetzen, welche Poliermaschine (i) ein einen Arbeitsraum begrenzendes Maschinengehäuse, (ii) zwei in den Arbeitsraum hineinragende Werkstückspindeln, über die zwei zu polierende Brillengläser mittels eines gemeinsamen Drehantriebs um im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Werkstück-Drehachsen drehend antreibbar sind, (iii) eine erste Linearantriebseinheit, mittels der ein erster Werkzeugschlitten entlang einer Linearachse bewegbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zu den Werkstück-Drehachsen verläuft, (iv) eine Schwenkantriebseinheit, die auf dem ersten Werkzeugschlitten angeordnet ist und mittels der ein Schwenkjoch um eine Schwenk-Stellachse schwenkbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zu den Werkstück-Drehachsen und im Wesentlichen senkrecht zu der Linearachse verläuft, und (v) eine zweite Linearantriebseinheit aufweist, die auf dem Schwenkjoch angeordnet ist und mittels der wenigstens ein zweiter Werkzeugschlitten entlang einer Linear-Stellachse bewegbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Schwenk-Stellachse verläuft; und zwar derart, dass die zwei Vorrichtungen mit ihren Werkzeugaufnahmeabschnitten jeweils einer der Werkstückspindeln zugeordnet in den Arbeitsraum hineinragen und mit ihrem jeweiligen Spindelgehäuse an dem wenigstens einen zweiten Werkzeugschlitten angeflanscht sind, während das jeweilige Führungsrohr an dem Schwenkjoch angebracht ist, so dass die Werkzeug-Drehachse jeder Vorrichtung mit der Werkstück-Drehachse der zugeordneten Werkstückspindel eine Ebene bildet, in der die jeweilige Werkzeug-Drehachse bezüglich der Werkstück-Drehachse der zugeordneten Werkstückspindel axial verschiebbar und verkippbar ist.
Eine derart ausgebildete und ausgerüstete "Zwillings"-Poliermaschine zeichnet sich nicht nur dadurch aus, dass sie sehr kompakt baut - insofern auch leicht manuell zu beschicken ist - und in sehr kostengünstiger Weise viele gemeinsame Antriebe nutzt, sondern insbesondere auch dadurch, dass die durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bereitgestellten Bewegungsmöglichkeiten, namentlich die aktive Drehbewegungsmöglichkeit der daran montierbaren Polierwerkzeuge, gegenüber dem eingangs geschilderten Stand der Technik die Durchführung anderer, vor allem schnellerer bzw. zeiteffizienterer Polierverfahren ermöglicht.
In einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung der Poliermaschine kann lediglich ein zweiter Werkzeugschlitten zum gemeinsamen axialen Verfahren beider Spindelgehäuse mittels der zweiten Linearantriebseinheit vorgesehen sein. Infolge der gegebenen Axialbeweglichkeit im jeweiligen Membranfutterwerkzeug kann sich dennoch jedes Werkzeug individuell an die jeweils bearbeitete Fläche anpassen.
Schließlich ist es insbesondere im Hinblick auf wiederum eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Poliermaschine vorteilhaft, wenn es sich sowohl bei der Schwenkantriebseinheit als auch bei der zweiten Linearantriebseinheit um handelsübliche Linearmodule handelt, mit jeweils einer Hubstange, die über einen von einem Gleichstrommotor angetriebenen Spindeltrieb aus- bzw. eingefahren werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, teilweise vereinfachten bzw. schematischen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer Poliermaschine für Brillengläser von schräg oben / vorne rechts mit zwei parallel angeordneten, erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Feinbearbeitung der optisch wirksamen Flächen der Brillengläser, wobei zur Freigabe der Sicht auf wesentliche Bauteile bzw. Baugruppen der Maschine und zur Vereinfachung der Darstellung insbesondere die Bedieneinheit und Steuerung, Teile der Verkleidung, Türmechanismen und Scheiben, die Ablagen für Werkstücke und Werkzeuge, die Versorgungseinrichtungen (einschließlich Leitungen, Schläuche und Rohre) für Strom, Druckluft und Poliermittel, der Poliermittelrücklauf sowie die Mess-, Wartungs- und Sicherheitseinrichtungen weggelassen wurden;
Fig. 2: eine im Maßstab gegenüber der Fig. 1 vergrößerte, am Maschinengestell abgebrochene, perspektivische Ansicht der Poliermaschine gemäß Fig. 1 von schräg oben / vorne links, wobei einerseits die in Fig. 1 linke erfindungsgemäße Vorrichtung und eine zugeordnete, flexible Arbeitsraumabdeckung weggelassen wurden, um die Anschlusssituation für die in Fig. 1 linke erfindungsgemäße Vorrichtung zu veranschaulichen, und andererseits die Seitenwände und die Vorderwand des den Arbeitsraum begrenzenden Blechgehäuses, um den Blick auf zwei parallel angeordnete Werkstückspindeln freizugeben, von denen jeweils eine Werkstückspindel jeweils einer der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zugeordnet ist;
Fig. 3: eine im Maßstab gegenüber der Fig. 2 nochmals vergrößerte, perspektivische Ansicht der Poliermaschine gemäß Fig. 1 von schräg oben / hinten rechts, wobei gegenüber der Darstellung in Fig. 2 zusätzlich noch das Maschinengestell weggelassen wurde;
Fig. 4: eine Vorderansicht der Poliermaschine gemäß Fig. 1 im Maßstab der Fig. 3 und mit den Vereinfachungen der Fig. 3;
Fig. 5: eine Seitenansicht der Poliermaschine gemäß Fig. 1 von rechts in Fig. 4, erneut im Maßstab der Fig. 3 und mit den Vereinfachungen der Fig. 3, wobei im Gegensatz zur Fig. 4 an der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Membranfutterwerkzeug mit Polierteller montiert ist;
Fig. 6: eine im Maßstab gegenüber den Fig. 1 bis 5 vergrößerte, perspektivische Ansicht einer der erfindungsgemäßen Vorrichtungen aus der Poliermaschine gemäß Fig. 1, mit daran montiertem Membranfutterwerkzeug ohne Polierteller;
Fig. 7: eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 6;
Fig. 8: eine im Maßstab gegenüber den Fig. 6 und 7 vergrößerte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 6 entsprechend der Schnittverlaufslinie VIII-VIII in Fig. 7; und
Fig. 9: eine abgebrochene Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 6 entsprechend der Schnittverlaufslinie IX-IX in Fig. 8, wobei die Vorrichtung allerdings in einem ausgefahrenen Zustand dargestellt ist, in dem sich das an der Vorrichtung montierte, mit einem Polierteller versehene Membranfutterwerkzeug mit einem Brillenglas in Bearbeitungseingriff befindet, welches mittels eines Blockstücks an einer mit gestrichelten Linien angedeuteten Werkstückspindel aufgenommen ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

In den Fig. 1 bis 5 ist - als bevorzugter Anwendungsfall bzw. Einsatzort einer nachfolgend noch detailliert beschriebenen Vorrichtung 10 zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Werkstücken, wie z.B. Brillengläsern L (vgl. Fig. 5) - eine Poliermaschine in "Zwillings"-Bauweise, d.h. zum gleichzeitigen Polieren von zwei Brillengläsern L mit 12 beziffert.
Die Poliermaschine 12 besitzt allgemein (i) ein einen Arbeitsraum 14 begrenzendes Maschinengehäuse 16, welches an einem Maschinengestell 18 montiert ist, (ii) zwei in den Arbeitsraum 14 hineinragende Werkstückspindeln 20, über die zwei zu polierende Brillengläser L mittels eines gemeinsamen Drehantriebs 22 (siehe die Fig. 3 bis 5) um im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Werkstück-Drehachsen C1, C2 (C in Fig. 9) drehend angetrieben werden können, (iii) eine erste Linearantriebseinheit 24, mittels der ein erster Werkzeugschlitten 26 entlang einer Linearachse X bewegt werden kann, die im Wesentlichen senkrecht zu den Werkstück-Drehachsen C1, C2 verläuft, (iv) eine Schwenkantriebseinheit 28, die auf dem ersten Werkzeugschlitten 26 angeordnet ist und mittels der ein Schwenkjoch 30 um eine Schwenk-Stellachse B verschwenkt werden kann, die im Wesentlichen senkrecht zu den Werkstück-Drehachsen C1, C2 und im Wesentlichen senkrecht zu der Linearachse X verläuft, (v) eine zweite Linearantriebseinheit 29, die auf dem Schwenkjoch 30 angeordnet ist und mittels der ein zweiter Werkzeugschlitten 31 entlang einer weiteren Linear-Stellachse Z bewegt werden kann, die im Wesentlichen senkrecht zur Schwenk-Stellachse B verläuft, und schließlich (vi) zwei der oben schon erwähnten Vorrichtungen 10.
Wie nachfolgend insbesondere anhand der Fig. 6 bis 9 noch genauer erläutert werden wird, umfasst jede der Vorrichtungen 10 allgemein (a) eine Spindelwelle 32, die einen Werkzeugaufnahmeabschnitt 34 aufweist und in einem Spindelgehäuse 36 um eine Werkzeug-Drehachse A1, A2 (A ab Fig. 6) drehbar gelagert ist, und (b) einen elektrischen Drehantrieb 38 (siehe Fig. 8), der einen Rotor 40 und einen Stator 42 aufweist und mittels dessen die mit dem Rotor 40 wirkverbundene Spindelwelle 32 um die Werkzeug-Drehachse A1, A2 (A) drehend angetrieben werden kann. Wesentliche Besonderheiten der Vorrichtung 10 bestehen hierbei darin, dass der Rotor 40 und der Stator 42 des elektrischen Drehantriebs 38 sowie die Spindelwelle 32 platzsparend koaxial im Spindelgehäuse 36 angeordnet sind, welches seinerseits in einem Führungsrohr 44 in Richtung der Werkzeug-Drehachse A1, A2 (A) definiert axial verschiebbar (Linear-Stellachse Z) geführt ist, wobei die Spindelwelle 32 als Hohlwelle ausgebildet ist, über die der zur Aufnahme eines Membranfutterwerkzeugs 46 ausgeführte Werkzeugaufnahmeabschnitt 34 mit einem Fluid beaufschlagt werden kann - wie nachfolgend ebenfalls noch detaillierter beschrieben werden wird - so dass z.B. ein am Membranfutterwerkzeug 46 aufgenommener Polierteller 47 rasch verhältnismäßig kleine axiale Ausgleichsbewegungen (Linearbewegungen Z'1, Z'2 bzw. Linearbewegung Z' ab Fig. 6) auszuführen vermag.
Gemäß den Fig. 1 bis 5 sind die Vorrichtungen 10 nun derart mit ihrem jeweiligen Spindelgehäuse 36 an dem zweiten Werkzeugschlitten 31 der Poliermaschine 12 angeflanscht und mit ihrem jeweiligen Führungsrohr 44 an dem Schwenkjoch 30 der Poliermaschine 12 befestigt, dass sie mit ihren Werkzeugaufnahmeabschnitten 34 jeweils einer der Werkstückspindeln 20 zugeordnet in den Arbeitsraum 14 hineinragen. Dabei bildet die Werkzeug-Drehachse A1, A2 jeder Vorrichtung 10 mit der Werkstück-Drehachse C1, C2 der zugeordneten Werkstückspindel 20 eine gedachte Ebene (senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 4 und parallel zur Zeichnungsebene der Fig. 5), in der die jeweilige Werkzeug-Drehachse A1, A2 bezüglich der Werkstück-Drehachse C1, C2 der zugeordneten Werkstückspindel 20 axial verschiebbar (Linearachse X, Linear-Stellachse Z) und verkippbar (Schwenk-Stellachse B) ist. Der Werkzeugaufnahmeabschnitt 34 der Spindelwelle 32 ist in Fig. 5 nicht zu erkennen, weil das Membranfutterwerkzeug 46 am Werkzeugaufnahmeabschnitt 34 aufgenommen ist, wie es auch die Fig. 6 bis 9 veranschaulichen.
Das gemäß insbesondere der Fig. 2 schräg am Maschinengestell 18 montierte Maschinengehäuse 16 ist als geschweißtes Blechgehäuse ausgeführt, mit einer Bodenplatte 48, einer Deckplatte 50, zwei Seitenwänden 52, einer zu einem in der Bodenplatte 48 vorgesehenen Abfluss 54 hin abgeschrägten Rückwand 56 und einer Vorderwand 58, die insgesamt den Arbeitsraum 14 begrenzen. Während die Seitenwände 52 und die Vorderwand 58 mit Fenstern 60 versehen sind, sind in der Bodenplatte 48 runde Aussparungen (nicht näher gezeigt) zum Durchtritt der Werkstückspindeln 20 und einer Antriebswelle 61 des Drehantriebs 22 und in der Deckplatte 50 längliche Aussparungen 62 (siehe die Fig. 2 bis 4) zum Durchtritt der Vorrichtungen 10 in den Arbeitsraum 14 vorgesehen. Die länglichen Aussparungen 62 ermöglichen auch eine axiale Vor- und Zurückbewegung der Vorrichtungen 10 in Richtung der Linearachse X, d.h. in Richtung der Vorderwand 58 und davon weg, wobei zur Abdichtung gegenüber dem Arbeitsraum 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils eine eine Schiebeplatte 63 umfassende Faltenbalg-Abdeckung 64 als flexible Arbeitsraumabdeckung vorgesehen ist. Hierbei wird ein Loch in der jeweiligen Schiebeplatte 63 von dem Führungsrohr 44 der jeweiligen Vorrichtung 10 durchgriffen, wobei ein Rollbalg 65 für eine kippbewegliche Abdichtung zwischen Führungsrohr 44 und Schiebeplatte 63 sorgt.
Wie insbesondere in den Fig. 4 und 5 gut zu erkennen ist, sind die Werkstückspindeln 20 im Arbeitsraum 14 von oben auf der Bodenplatte 48 angeflanscht und durchgreifen diese jeweils mit einer Antriebswelle 66 und einem Betätigungsmechanismus 68 für eine Spannzange 70, mittels der ein auf einem Blockstück S aufgeblocktes Brillenglas L axial fest und drehmitnahmefähig an der jeweiligen Werkstückspindel 20 gespannt werden kann (vgl. die Fig. 5 und 9). Mit 72 sind unterhalb der Bodenplatte 48 befestigte Pneumatikzylinder der Betätigungsmechanismen 68 beziffert, mittels der die Spannzangen 70 auf an sich bekannte Weise geöffnet bzw. geschlossen werden können. Hinter der Rückwand 56, d.h. außerhalb des Arbeitsraums 14 ist der Drehantrieb 22 - im dargestellten Ausführungsbeispiel ein drehzahlgesteuerter Asynchron-Drehstrommotor - ebenfalls von oben auf der Bodenplatte 48 angeflanscht. Unterhalb der Bodenplatte 48 sind ferner Riemenscheiben 74 an den Antriebswellen 61, 66 von Drehantrieb 22 und Werkstückspindeln 20 befestigt und mittels eines Keilriemens 76 wirkverbunden, so dass der Drehantrieb 22 zugleich beide Werkstückspindeln 20 mit vorbestimmter Drehzahl drehend anzutreiben vermag (Werkstück-Drehachsen C1, C2 bzw. C).
Wie am besten in den Fig. 2 bis 4 zu sehen ist, umfasst die erste Linearantriebseinheit 24 im dargestellten Ausführungsbeispiel einen mittels eines Servomotors 78 über eine Kupplung angetriebenen Kugelgewindetrieb 80, der in einem von oben auf der Deckplatte 50 befestigten Führungskasten 82 aufgenommen ist, auf dem der erste Werkzeugschlitten 26 geführt ist. Diese im Wesentlichen horizontal verlaufende Linearachse X ist CNC-lagegeregelt; zur Vereinfachung der Darstellung ist das zugehörige Wegmesssystem jedoch nicht gezeigt.
Gemäß den Fig. 1 bis 4 ist das im Wesentlichen U-förmige Schwenkjoch 30 mit seinen Schenkeln am in den Fig. 1 und 2 vorderen Ende des ersten Werkzeugschlittens 26 angelenkt, so dass es um die Schwenk-Stellachse B verschwenken kann. Am in Fig. 2 hinteren bzw. in Fig. 5 rechten Ende des ersten Werkzeugschlittens 26 ist die Schwenkantriebseinheit 28 angelenkt, so dass sie um eine Achse 84 verschwenken kann. Bei der Schwenkantriebseinheit 28 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um ein handelsübliches Linearmodul, wie es z.B. unter der Bezeichnung "Hubzylinder CARE 33" von der Firma SKF zu beziehen ist. Diese Linearmodule, die in großen Stückzahlen beispielsweise als automatische Fensteröffner oder zur Verstellung von Krankenhausbetten zum Einsatz kommen, besitzen eine Hubstange 86, die über einen von einem Gleichstrommotor 88 angetriebenen Spindeltrieb (nicht näher gezeigt) aus- oder eingefahren werden kann. Hierbei ist die Selbsthemmung des Spindeltriebs so groß, dass die Hubstange 86 in ihrer einmal angefahrenen Position selbst unter größeren Axiallasten verbleibt, wenn der Gleichstrommotor 88 abgestellt wird, ohne dass es hierzu einer Bremse od. dgl. bedarf. Die Hubstange 86 der Schwenkantriebseinheit 28 ist nun mit ihrem vom Gleichstrommotor 88 abgewandten Ende in einem mittleren, in den Fig. 1 bis 4 oberen Bereich des U-förmigen Schwenkjochs 30 angelenkt, so dass die Hubstange 86 relativ zum Schwenkjoch 30 um eine weitere Achse 90 (vgl. die Fig. 1 und 2) verschwenken kann. Insoweit ist ersichtlich, dass bei der wie oben beschrieben ausgebildeten Gelenkkette ein definiertes axiales Aus- bzw. Einfahren der Hubstange 86 dazu führt, dass das Schwenkjoch 30 in definierter Weise um die Schwenk-Stellachse B verschwenkt wird.
Wie ferner insbesondere die Fig. 1 bis 3 zeigen sind zu beiden Seiten des Schwenkjochs 30 auf dessen der Schwenkantriebseinheit 28 zugewandten Stirnseite Linearführungswagen 92 angebracht, die mit jeweils zugeordneten Linearführungsschienen 94 zusammenwirken, welche ihrerseits zu beiden Seiten des im Wesentlichen V-förmigen zweiten Werkzeugschlittens 31 auf dessen von der Schwenkantriebseinheit 28 abgewandten Stirnseite montiert sind. An dem in den Fig. 1 bis 5 oberen Ende des zweiten Werkzeugschlittens 31 ist ein Halter 96 für die zweite Linearantriebseinheit 29 befestigt. Bei der zweiten Linearantriebseinheit 29 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel - wie bei der Schwenkantriebseinheit 28 - ebenfalls um ein handelsübliches Linearmodul, mit einer Hubstange 86', die über einen von einem Gleichstrommotor 88' angetriebenen Spindeltrieb (nicht näher dargestellt) aus- oder eingefahren werden kann. Die Hubstange 86' der zweiten Linearantriebseinheit 29 ist nun mit ihrem vom Gleichstrommotor 88' abgewandten Ende an zwei Gegenhaltern 98 angelenkt, die ihrerseits an einem mittleren Bereich des U-förmigen Schwenkjochs 30 befestigt sind. Insoweit ist ersichtlich, dass ein axiales Aus- bzw. Einfahren der Hubstange 86' dazu führt, dass der zweite Werkzeugschlitten 31 am Schwenkjoch 30 geführt bezüglich des Schwenkjochs 30 definiert axial nach oben bzw. unten verlagert wird, und zwar entlang der Linear-Stellachse Z.
Gemäß insbesondere den Fig. 2 und 3 besitzt schließlich der zweite Werkzeugschlitten 31 zu beiden Seiten jeweils eine Seitenwange 100, an der das Spindelgehäuse 36 der jeweiligen Vorrichtung 10 angeflanscht ist. Ferner ist zu beiden Seiten des Schwenkjochs 30 nahe der Schwenk-Stellachse B jeweils eine Befestigungskonsole 102 am Schwenkjoch 30 angebracht, an der das Führungsrohr 44 der jeweiligen Vorrichtung 10 montiert ist, wie nachfolgend noch näher beschrieben werden wird.
Was die Bewegungsmöglichkeiten des an der Vorrichtung 10 gehaltenen Membranfutterwerkzeugs 46 angeht, soll an dieser Stelle schon festgehalten werden, dass der elektrische Drehantrieb 38 der Vorrichtung 10 - im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Synchron-Drehstrommotor - drehzahlgesteuert ist (Werkzeug-Drehachsen A1, A2 bzw. A). Die mittels der zweiten Linearantriebseinheit 29 über den zweiten Werkzeugschlitten 31 bewirkbare Linearbewegung des an der Vorrichtung 10 gehaltenen Membranfutterwerkzeugs 46 in Richtung Z hingegen ist eine Stellbewegung. Diese Bewegungsmöglichkeit dient vornehmlich dazu, (1.) das Membranfutterwerkzeug 46 vor dem eigentlichen Poliervorgang gegenüber dem Brillenglas L zu positionieren (Linear-Stellachse Z), worauf der am Membranfutterwerkzeug 46 montierte Polierteller 47 durch Druckmittelbeaufschlagung des Membranfutterwerkzeugs 46 über die hohle Spindelwelle 32 mit dem Brillenglas L in Kontakt gebracht (Linearbewegungen Z'1, Z'2 in Fig. 5 bzw. Z' ab Fig. 6) und während des Poliervorgangs mit vorbestimmter Kraft in Richtung des Brillenglases L gedrückt wird, um einen Polierdruck zu erzeugen, und (2.) das Membranfutterwerkzeug 46 nach dem Poliervorgang wieder vom Brillenglas L wegzuheben.
Demnach ermöglicht die vorbeschriebene Poliermaschine 12 beispielsweise das folgende Vorgehen, welches nur für ein Brillenglas L beschrieben werden soll, weil das zweite Brillenglas L des jeweiligen "RX-Jobs" in analoger Weise und zugleich polierbearbeitet wird. Nach Bestücken der Poliermaschine 12 mit den Membranfutterwerkzeugen 46 und Poliertellern 47 sowie den zu bearbeitenden Brillengläsern L wird zunächst mittels der Schwenkantriebseinheit 28 der Anstellwinkel der Werkzeug-Drehachsen A1, A2 bzw. A bezüglich der Werkstück-Drehachsen C1, C2 bzw. C in Abhängigkeit von der zu bearbeitenden Geometrie am Brillenglas L auf einen vorbestimmten Winkelwert eingestellt (Schwenk-Stellachse B). Dieser Anstellwinkel wird während der eigentlichen Polierbearbeitung nicht verändert. Sodann wird das Membranfutterwerkzeug 46 mittels der ersten Linearantriebseinheit 24 in eine Position verfahren, in der es dem Brillenglas L gegenüberliegt (Linearachse X). Danach wird das Membranfutterwerkzeug 46 vermittels der zweiten Linearantriebseinheit 29 in Richtung auf das Brillenglas L axial verschoben und positioniert (Linear-Stellachse Z), worauf der Polierteller 47 durch Druckmittelbeaufschlagung des Membranfutterwerkzeugs 46 über die hohle Spindelwelle 32 mit dem Brillenglas L in Kontakt gelangt (Linearbewegung Z'1, Z'2 bzw. Z'). Jetzt wird die Poliermittelzufuhr eingeschaltet, und das Membranfutterwerkzeug 46 mit dem Polierteller 47 sowie das Brillenglas L werden mittels des elektrischen Drehantriebs 38 bzw. des Drehantriebs 22 in Drehung versetzt (Werkzeug-Drehachsen A1, A2 bzw. A; Werkstück-Drehachsen C1, C2 bzw. C). Bevorzugt erfolgt hier ein synchroner Gleichlauf zwischen Werkzeug und Werkstück; möglich ist es indes auch, Werkzeug und Werkstück gegensinnig anzutreiben und/oder mit verschiedenen Drehzahlen umlaufen zu lassen. Jetzt wird das Membranfutterwerkzeug 46 mittels der ersten Linearantriebseinheit 24 mit relativ kleinen Hüben über das Brillenglas L oszillierend bewegt (Linearachse X), so dass der Polierteller 47 über unterschiedliche Flächenbereiche des Brillenglases L geführt wird. Hierbei bewegt sich der Polierteller 47 der (Unrund)Geometrie am polierten Brillenglas L folgend auch geringfügig auf und ab (Linearbewegung Z'1, Z'2 bzw. Z'). Schließlich wird das Membranfutterwerkzeug 46 nach Abschalten der Poliermittelzufuhr und Stoppen der Drehbewegungen von Werkzeug und Werkstück (Werkzeug-Drehachsen A1, A2 bzw. A; Werkstück-Drehachsen C1, C2 bzw. C) sowie Druckmittelentlastung des Membranfutterwerkzeugs 46 über die hohle Spindelwelle 32 mittels der zweiten Linearantriebseinheit 29 vom Brillenglas L weggehoben (Linear-Stellachse Z). Letztendlich wird das Membranfutterwerkzeug 46 mittels der ersten Linearantriebseinheit 24 in eine Position gefahren (Linearachse X), die es gestattet, das Brillenglas L aus der Poliermaschine 12 herauszunehmen bzw. das Membranfutterwerkzeug 46 und/oder den Polierteller 47 zu wechseln.
Wenngleich die Bewegungen in B und Z oben als reine Stellbewegungen beschrieben wurden, die dazu dienen, das jeweilige Membranfutterwerkzeug 46 vor der eigentlichen Polierbearbeitung winkelmäßig bzw. in axialer Richtung gegenüber der zugeordneten Werkstückspindel 20 zu positionieren, können die hierzu vorgesehenen Antriebseinheiten (Schwenkantriebseinheit 28, zweite Linearantriebseinheit 29) das jeweilige Membranfutterwerkzeug 46 natürlich auch während der eigentlichen Polierbearbeitung z.B. kontinuierlich verfahren, wenn dies erforderlich oder gewünscht ist. Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 9 Aufbau und Funktion der Vorrichtung 10 näher beschrieben.
Gemäß insbesondere den Fig. 8 und 9 ist das Spindelgehäuse 36 mehrteilig ausgeführt, mit einem mittels eines Deckels 104 in Fig. 8 nach oben verschlossenen, im Wesentlichen würfelförmigen Motorgehäuse 106, in dem der Rotor 40 und der Stator 42 des elektrischen Drehantriebs 38 angeordnet sind, und einem daran angeflanschten, hülsenartigen Wellengehäuse 108, in dem die Spindelwelle 32 über zwei Lager 110 drehbar gelagert ist. Mit der in den Fig. 6 und 7 hinteren bzw. in Fig. 8 rechten Seitenwand 112 ist das Motorgehäuse 106 an der Seitenwange 100 des zweiten Werkzeugschlittens 31 unter Zuhilfenahme von Schrauben (nicht gezeigt) angeflanscht, wie die Fig. 2 und 3 erkennen lassen. Auf der in den Fig. 6 und 7 vorderen bzw. in Fig. 8 linken Seitenwand 114 des Motorgehäuses 106 ist ein Steckanschluss 116 für die elektrische Versorgung des Drehantriebs 38 und zugehörige Signal-/Sensorkabel vorgesehen.
Im unteren Teil der Fig. 6 bis 8 ist das hohlzylindrische Führungsrohr 44 zu sehen, das an seinem in diesen Figuren oberen Ende mit einer eine Durchgangsbohrung aufweisenden Befestigungsplatte 118 z.B. über eine Klebe- und/oder Klemmverbindung verbunden ist, die ihrerseits mittels in den Fig. 6 und 8 gezeigter Schrauben 120 von oben an der zugeordneten Befestigungskonsole 102 am Schwenkjoch 30 der Poliermaschine 12 angeschraubt wird, um das Führungsrohr 44 am Schwenkjoch 30 zu befestigen, wie in den Fig. 1, 2, 4 und 5 dargestellt.
Nahe dem in den Fig. 8 und 9 unteren Ende des Führungsrohrs 44 ist in einer innenumfangsseitig vorgesehenen Radialnut 122 des Führungsrohrs 44 ein Gleit- oder Führungsring 124 aus Kunststoff eingelegt, der mit einer zylindrischen Außenumfangsfläche 126 des Wellengehäuses 108 zusammenwirkt, um das Spindelgehäuse 36 im Führungsrohr 44 weitgehend radialspielfrei axial zu führen.
Auf das in den Fig. 8 und 9 untere Ende des sich durch das Führungsrohr 44 hindurch erstreckenden Wellengehäuses 108 ist ein Ringteil 128 aufgeschoben, das mittels Madenschrauben 130 (Fig. 8) an der Außenumfangsfläche 126 des Wellengehäuses 108 geklemmt ist, wobei ein O-Ring 132 zwischen der Außenumfangsfläche 126 des Wellengehäuses 108 und der Innenumfangsfläche des Ringteils 128 abdichtet. Ferner ist zwischen dem vom Drehantrieb 38 abgewandten, d.h. in den Fig. 8 und 9 unteren Ende des Führungsrohrs 44 und dem vom Drehantrieb 38 entfernten, d.h. in den Fig. 8 und 9 unteren Ende des Wellengehäuses 108 ein Faltenbalg 134 angeordnet, der das Wellengehäuse 108 des Spindelgehäuses 36 umgibt. Hierbei ist der Faltenbalg 134 an seinen axialen Enden jeweils mittels eines Klemmrings 136 bzw. einer Spannschelle auf der Außenumfangsfläche des Führungsrohrs 44 bzw. des Ringteils 128 befestigt.
Auf dem vom Drehantrieb 38 abgewandten, d.h. in den Fig. 8 und 9 unteren Ende der sich durch das Wellengehäuse 108 hindurch erstreckenden Spindelwelle 32 ist weiterhin eine als Fliehkraftdichtung wirkende Schleuderscheibe 138 für das flüssige Poliermittel montiert, und zwar ebenfalls durch Klemmung mittels Madenschrauben 140 (Fig. 6 bis 8). Hierbei hält die Schleuderscheibe 138 innenumfangsseitig einen Radialdichtring 142, der mit einer ringförmigen Stirnfläche 144 (Fig. 9) des Wellengehäuses 108 bzw. der Innenumfangsfläche des Ringteils 128 dichtend zusammenwirkt, und bildet zudem mit einer schrägen Stirnfläche 146 des Ringteils 128 einen kleinen Spalt 148 aus, wie ebenfalls der Fig. 9 zu entnehmen ist.
Im Inneren des Motorgehäuses 106 ist der Stator 42 des elektrischen Drehantriebs 38, dessen Wicklungen in Fig. 8 angedeutet sind, mit dem Motorgehäuse 106 vergossen. Der elektrische Drehantrieb 38, der einen großen, stufenlos steuerbaren Drehzahlbereich aufweist, ist luftgekühlt und hat hierzu im oberen Bereich des Rotors 40 ein Lüfterrad (nicht dargestellt). An ihrem in Fig. 8 oberen, in das Motorgehäuse 106 hineinragenden Ende trägt die Spindelwelle 32 den Rotor 40, der dort in geeigneter Weise, z.B. mittels eines Ring-Spannelements 150 oder einer anderen bekannten Welle-Nabe-Verbindung mit der Spindelwelle 32 drehfest verbunden ist. Die zugehörigen Spannschrauben 152 dienen dabei gleichzeitig der Befestigung des Lüfterrads (nicht gezeigt).
In Fig. 8 oberhalb der Spindelwelle 32 ist der Deckel 104 des Motorgehäuses 106 mit einer zentralen Durchgangsbohrung 154 versehen, in der eine handelsübliche Drehdurchführung 156 (Rotationssteckverschraubung) für das Fluid bzw. Druckmittel zur Beaufschlagung des Membranfutterwerkzeugs 46 befestigt ist, die mit der hohlen Spindelwelle 32 in Fluidverbindung steht. Dabei ist die Drehdurchführung 156 in der Durchgangsbohrung 154 des Deckels 104 mittels einer handelsüblichen elastischen Kabeldurchführungstülle 158 reibschlüssig festgelegt.
Die Spindelwelle 32 weist eine durchgehende Stufenbohrung 160 mit drei zylindrischen Bohrungsabschnitten 162, 164, 166 auf, die in Fig. 8 von oben nach unten im Durchmesser zunehmen. In den oberen Bohrungsabschnitt 162 ist die Drehdurchführung 156 eingesteckt. Der mittlere Bohrungsabschnitt 164, der sich in axialer Richtung im Wesentlichen zwischen den Lagern 110 der Spindelwelle 32 erstreckt, verbindet den oberen Bohrungsabschnitt 162 mit dem unteren Bohrungsabschnitt 166. Der untere Bohrungsabschnitt 166 schließlich bildet den Werkzeugaufnahmeabschnitt 34 für das Membranfutterwerkzeug 46 aus und ist mit einer Radialnut 168 zur Aufnahme eines O-Rings 170 versehen, der für eine Abdichtung zwischen Spindelwelle 32 und Membranfutterwerkzeug 46 sorgt.
In den Fig. 6 bis 9 ist schließlich auch das am Werkzeugaufnahmeabschnitt 34 der Spindelwelle 32 mittels einer Madenschraube 172 (Fig. 8) gehaltene Membranfutterwerkzeug 46 exemplarisch dargestellt. Dieses kann grundsätzlich den Polierwerkzeugen entsprechen, die in den schon eingangs erwähnten Druckschriften EP-A-1 473 116 , EP-A-1 698 432 und EP-A-2 014 412 offenbart sind, auf die an dieser Stelle bezüglich Aufbau und Funktion solcher Membranfutterwerkzeuge 46 ausdrücklich verwiesen wird.
Im vorliegenden Fall einer aktiv angetriebenen Spindelwelle 32 wird allerdings die Drehmitnahme im Membranfutterwerkzeug 46 anders realisiert, und zwar nicht über den Faltenbalg 174 des Membranfutterwerkzeugs 46, sondern über das im Membranfutterwerkzeug 46 axial verlagerbare Führungsglied 176. Hierbei stützt sich das Führungsglied 176 an seinem in den Fig. 8 und 9 oberen Ende über einen Querstift 178 an zwei Längsstiften 180 ab, die am Grundkörper 182 des Membranfutterwerkzeugs 46 befestigt sind. An seinem in den Fig. 8 und 9 unteren Kugelkopfende 184 ist ebenfalls ein Querstift 186 vorgesehen, der mit zugeordneten Aussparungen 188 (Fig. 9) im Kugelkopflager 190 eingreift. Über eine Schnittstelle 192 ist schließlich der Polierteller 47 auswechselbar am Membranfutterwerkzeug 46 gehalten. Solche Polierteller 47 sind beispielsweise der Druckschrift DE-A-10 2007 026 841 zu entnehmen; die Schnittstelle 192 entspricht im Wesentlichen der in der DE-A-10 2009 036 981 dargestellten und beschriebenen Schnittstelle. Insofern sei an dieser Stelle auf die genannten Druckschriften verwiesen.
Wenn in den vorliegenden Unterlagen allgemein von "Fluid" die Rede ist, sollen hierunter Gase, wie z.B. Druckluft, oder Flüssigkeiten, wie etwa Öl, verstanden werden, die als Druckmittel eingesetzt werden können.
Es wird eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an insbesondere Brillengläsern offenbart, mit einer einen Werkzeugaufnahmeabschnitt aufweisenden Spindelwelle, die in einem Spindelgehäuse um eine Werkzeug-Drehachse drehbar gelagert ist, und einem einen Rotor und einen Stator aufweisenden elektrischen Drehantrieb, mittels dessen die mit dem Rotor wirkverbundene Spindelwelle um die Werkzeug-Drehachse drehend antreibbar ist, während der Werkzeugaufnahmeabschnitt in Richtung der Werkzeug-Drehachse axial verschiebbar ist. Eine Besonderheit dieser Vorrichtung besteht darin, dass Rotor und Stator sowie die Spindelwelle koaxial im Spindelgehäuse angeordnet sind, welches seinerseits in einem Führungsrohr in Richtung der Werkzeug-Drehachse definiert axial verschiebbar geführt ist, wobei die Spindelwelle als Hohlwelle ausgebildet ist, über die der zur Aufnahme eines Membranfutterwerkzeugs ausgeführte Werkzeugaufnahmeabschnitt mit einem Fluid beaufschlagbar ist, was insbesondere einen sehr kompakten Aufbau bedingt und rasche axiale Ausgleichsbewegungen des Werkzeugs bei der Feinbearbeitung ermöglicht.

BEZUGSZEICHENLISTE

10: Vorrichtung
12: Poliermaschine
14: Arbeitsraum
16: Maschinengehäuse
18: Maschinengestell
20: Werkstückspindel
22: Drehantrieb
24: erste Linearantriebseinheit
26: erster Werkzeugschlitten
28: Schwenkantriebseinheit
29: zweite Linearantriebseinheit
30: Schwenkjoch
31: zweiter Werkzeugschlitten
32: Spindelwelle
34: Werkzeugaufnahmeabschnitt
36: Spindelgehäuse
38: elektrischer Drehantrieb
40: Rotor
42: Stator
44: Führungsrohr
46: Membranfutterwerkzeug
47: Polierteller
48: Bodenplatte
50: Deckplatte
52: Seitenwand
54: Abfluss
56: Rückwand
58: Vorderwand
60: Fenster
61: Antriebswelle
62: Aussparung
63: Schiebeplatte
64: Faltenbalg-Abdeckung
65: Rollbalg
66: Antriebswelle
68: Betätigungsmechanismus
70: Spannzange
72: Pneumatikzylinder
74: Riemenscheibe
76: Keilriemen
78: Servomotor
80: Kugelgewindetrieb
82: Führungskasten
84: Achse
86, 86': Hubstange
88, 88': Gleichstrommotor
90: Achse
92: Linearführungswagen
94: Linearführungsschiene
96: Halter
98: Gegenhalter
100: Seitenwange
102: Befestigungskonsole
104: Deckel
106: Motorgehäuse
108: Wellengehäuse
110: Lager
112: Seitenwand
114: Seitenwand
116: Steckanschluss
118: Befestigungsplatte
120: Schraube
122: Radialnut
124: Gleitring
126: Außenumfangsfläche
128: Ringteil
130: Madenschraube
132: O-Ring
134: Faltenbalg
136: Klemmring
138: Schleuderscheibe
140: Madenschraube
142: Radialdichtring
144: Stirnfläche
146: Stirnfläche
148: Spalt
150: Ring-Spannelement
152: Spannschraube
154: Durchgangsbohrung
156: Drehdurchführung
158: Kabeldurchführungstülle
160: Stufenbohrung
162: Bohrungsabschnitt
164: Bohrungsabschnitt
166: Bohrungsabschnitt
168: Radialnut
170: O-Ring
172: Madenschraube
174: Faltenbalg
176: Führungsglied
178: Querstift
180: Längsstift
182: Grundkörper
184: Kugelkopfende
186: Querstift
188: Aussparung
190: Kugelkopflager
192: Schnittstelle

A: Werkzeug-Drehachse allgemein (drehzahlgesteuert)
A1: Drehachse rechtes Werkzeug (drehzahlgesteuert)
A2: Drehachse linkes Werkzeug (drehzahlgesteuert)
B: Schwenk-Stellachse Werkzeug
C: Werkstück-Drehachse allgemein (drehzahlgesteuert)
C1: Drehachse rechtes Werkstück (drehzahlgesteuert)
C2: Drehachse linkes Werkstück (drehzahlgesteuert)
cc: zweite optisch wirksame Fläche
cx: erste optisch wirksame Fläche
L: Brillenglas
M: Blockmaterial
S: Blockstück
X: Linearachse erster Werkzeugschlitten (lagegeregelt)
Z: Linear-Stellachse zweiter Werkzeugschlitten
Z': Linearbewegung Werkzeug allgemein (ungesteuert)
Z'1: Linearbewegung rechtes Werkzeug (ungesteuert)
Z'2: Linearbewegung linkes Werkzeug (ungesteuert)

Claims

Vorrichtung (10) zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen (cc, cx) an insbesondere Brillengläsern (L), mit einer einen Werkzeugaufnahmeabschnitt (34) aufweisenden Spindelwelle (32), die in einem Spindelgehäuse (36) um eine Werkzeug-Drehachse (A) drehbar gelagert ist, und einem einen Rotor (40) und einen Stator (42) aufweisenden elektrischen Drehantrieb (38), mittels dessen die mit dem Rotor (40) wirkverbundene Spindelwelle (32) um die Werkzeug-Drehachse (A) drehend antreibbar ist, während der Werkzeugaufnahmeabschnitt (34) in Richtung der Werkzeug-Drehachse (A) axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (40) und der Stator (42) des elektrischen Drehantriebs (38) sowie die Spindelwelle (32) koaxial im Spindelgehäuse (36) angeordnet sind, welches seinerseits in einem Führungsrohr (44) in Richtung der Werkzeug-Drehachse (A) definiert axial verschiebbar (Linear-Stellachse Z) geführt ist, wobei die Spindelwelle (32) als Hohlwelle ausgebildet ist, über die der zur Aufnahme eines Membranfutterwerkzeugs (46) ausgeführte Werkzeugaufnahmeabschnitt (34) mit einem Fluid beaufschlagbar ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelgehäuse (36) ein Motorgehäuse (106), in dem der Rotor (40) und der Stator (42) des Drehantriebs (38) angeordnet sind, und ein daran angeflanschtes Wellengehäuse (108) aufweist, in dem die Spindelwelle (32) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (106) mittels eines Deckels (104) verschlossen ist, der eine Durchgangsbohrung (154) aufweist, in der eine Drehdurchführung (156) für das Fluid befestigt ist, die mit der hohlen Spindelwelle (32) in Fluidverbindung steht.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehdurchführung (156) in der Durchgangsbohrung (154) des Deckels (104) mittels einer elastischen Kabeldurchführungstülle (158) reibschlüssig festgelegt ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem vom Drehantrieb (38) abgewandten Ende des Führungsrohrs (44) und dem vom Drehantrieb (38) entfernten Ende des Spindelgehäuses (36) ein Faltenbalg (134) angeordnet ist, der das Spindelgehäuse (36) umgibt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am vom Drehantrieb (38) abgewandten Ende der Spindelwelle (32) eine Schleuderscheibe (138) für ein flüssiges Feinbearbeitungsmittel montiert ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelgehäuse (36) mittels eines Gleitrings (124) im Führungsrohr (44) axial geführt ist.
Poliermaschine (12) zum gleichzeitigen Polieren von zwei Brillengläsern (L), umfassend
ein einen Arbeitsraum (14) begrenzendes Maschinengehäuse (16),
zwei in den Arbeitsraum (14) hineinragende Werkstückspindeln (20), über die zwei zu polierende Brillengläser (L) mittels eines gemeinsamen Drehantriebs (22) um im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Werkstück-Drehachsen (C1, C2) drehend antreibbar sind,
eine erste Linearantriebseinheit (24), mittels der ein erster Werkzeugschlitten (26) entlang einer Linearachse (X) bewegbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zu den Werkstück-Drehachsen (C1, C2) verläuft,
eine Schwenkantriebseinheit (28), die auf dem ersten Werkzeugschlitten (26) angeordnet ist und mittels der ein Schwenkjoch (30) um eine Schwenk-Stellachse (B) schwenkbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zu den Werkstück-Drehachsen (C1, C2) und im Wesentlichen senkrecht zu der Linearachse (X) verläuft,
eine zweite Linearantriebseinheit (29), die auf dem Schwenkjoch (30) angeordnet ist und mittels der wenigstens ein zweiter Werkzeugschlitten (31) entlang einer Linear-Stellachse (Z) bewegbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Schwenk-Stellachse (B) verläuft, und
zwei mit ihren Werkzeugaufnahmeabschnitten (34) jeweils einer der Werkstückspindeln (20) zugeordnet in den Arbeitsraum (14) hineinragende Vorrichtungen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren jeweiliges Spindelgehäuse (36) an dem wenigstens einen zweiten Werkzeugschlitten (31) angeflanscht ist, während das jeweilige Führungsrohr (44) an dem Schwenkjoch (30) angebracht ist, so dass die Werkzeug-Drehachse (A1, A2) jeder Vorrichtung (10) mit der Werkstück-Drehachse (C1, C2) der zugeordneten Werkstückspindel (20) eine Ebene bildet, in der die jeweilige Werkzeug-Drehachse (A1, A2) bezüglich der Werkstück-Drehachse (C1, C2) der zugeordneten Werkstückspindel (20) axial verschiebbar (Linearachse X, Linear-Stellachse Z) und verkippbar (Schwenk-Stellachse B) ist.
Poliermaschine (12) nach Anspruch 8, wobei lediglich ein zweiter Werkzeugschlitten (31) zum gemeinsamen axialen Verfahren (Linear-Stellachse Z) beider Spindelgehäuse (36) mittels der zweiten Linearantriebseinheit (29) vorgesehen ist.
Poliermaschine (12) nach Anspruch 8 oder 9, wobei es sich sowohl bei der Schwenkantriebseinheit (28) als auch bei der zweiten Linearantriebseinheit (29) um ein handelsübliches Linearmodul handelt, mit einer Hubstange (86, 86'), die über einen von einem Gleichstrommotor (88, 88') angetriebenen Spindeltrieb aus- oder einfahrbar ist.