EP4559622A1 - Vorrichtung zum polieren sphärischer oberflächen von linsen sowie verfahren zum polieren sphärischer oberflächen von linsen - Google Patents

Vorrichtung zum polieren sphärischer oberflächen von linsen sowie verfahren zum polieren sphärischer oberflächen von linsen Download PDF

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Publication number
EP4559622A1
EP4559622A1 EP23211964.4A EP23211964A EP4559622A1 EP 4559622 A1 EP4559622 A1 EP 4559622A1 EP 23211964 A EP23211964 A EP 23211964A EP 4559622 A1 EP4559622 A1 EP 4559622A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
spindle
adapter
polishing
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23211964.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Mandler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Roland Mandler & Co Kg GmbH
Original Assignee
Roland Mandler & Co Kg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Roland Mandler & Co Kg GmbH filed Critical Roland Mandler & Co Kg GmbH
Priority to EP23211964.4A priority Critical patent/EP4559622A1/de
Publication of EP4559622A1 publication Critical patent/EP4559622A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/01—Specific tools, e.g. bowl-like; Production, dressing or fastening of these tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/005—Blocking means, chucks or the like; Alignment devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/02—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor by means of tools with abrading surfaces corresponding in shape with the lenses to be made
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B24B41/042—Balancing mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/12—Dressing tools; Holders therefor

Definitions

  • Polishing occurs through a sliding relative movement between the surface of the workpiece to be processed and a polishing tool designed as a holder for a polishing agent carrier. This, in conjunction with a polishing agent, enables the polishing removal and thus the adjustment or smoothing of the workpiece surface.
  • the polishing agent carrier must be malleable in order to accommodate the required workpiece radius. It must also bond well to the tool carrier and must not contain any contaminants that could damage the glass surface. Elastomeric films made of foamed polyurethane, for example, are well suited; their good mechanical and chemical properties largely meet these requirements.
  • the requirements for a polishing agent are not directly can be traced back to measurable quantities, so that the selection and mixture of the polishing agent is essentially based on empirical values. Suspensions of finely ground oxides of trivalent and tetravalent metals are predominantly used, although these depend heavily on the material to be machined.
  • a tool determines the shape of a workpiece during machining.
  • this is not the case to the same extent when polishing glass materials as it is, for example, in metal machining.
  • wear-related adaptation of the polishing agent carrier to the surface of the workpiece occurs, so that after machining only a few surfaces the tool radius has changed.
  • the target correction of the lens surface quickly falls outside the specified tolerances. This makes it necessary to dress the polishing agent carrier to the required spherical radius at regular intervals during the polishing process, i.e. to adapt it in such a way that the dimensional accuracy and grip of the polishing tool are maintained.
  • the dressing of a polishing tool is often performed outside the polishing machine on special dressing machines. These include, for example, lever machines with diamond pellet-coated surface tools, the adjustment of which can only be made empirically. Furthermore, the polishing correction tool must be ground using a specially manufactured tool before the actual correction of the polishing tool can take place. Often, several subsequent adjustments of the polishing tool and, if necessary, the grinding tool are necessary, making this process extremely laborious and very costly. The success of this process depends particularly on the skill and experience of the operator, so specially trained personnel are required. When dressing with surface tools, a separate polishing correction tool must be made for each radius.
  • State of the art includes a device and method for polishing spherical lens surfaces.
  • This state-of-the-art device is designed as a three-spindle machine. It is a CNC machine tool that has a pivoting unit of one axis with a rotating tool spindle for holding a polishing tool.
  • a second feed drive at a fixed distance, houses a rotatably mounted workpiece spindle for holding a lens and a tool spindle, rotatably mounted parallel to the workpiece spindle, for holding a dressing tool, for example, a cup tool. Relative pivoting is possible between the polishing tool and the lens.
  • This state-of-the-art process is the so-called "synchrospeed method.”
  • the lenses are held by a workpiece chuck.
  • This workpiece chuck consists of a guide ring, a base body, and a membrane that is pressurized with compressed air via the workpiece spindle to hold the lens in place.
  • This workpiece chuck is connected to the workpiece spindle via a mechanical clamping system.
  • there is a tool on the tool spindle side that, according to the state of the art, is approximately twice the diameter of the lens.
  • This tool has a coating of polishing film or is made of a material suitable for optical polishing.
  • the polishing tool is also firmly connected to the machine's tool spindle via a mechanical clamping system.
  • a second spindle equipped with a dressing tool, is located parallel to the workpiece spindle on the three-axis CNC machine.
  • This dressing tool is, as is known from practice, a ring-shaped cup tool, which is also firmly connected to the dressing spindle via a mechanical system.
  • the state-of-the-art machining process is as follows.
  • the dressing spindle and the tool for machining the lens are positioned via the three-axis CNC control system, allowing the tool surface to be machined to the exact radius of the lens to be machined.
  • the lens is inserted into the workpiece chuck of the lens holder.
  • the actual machining process then begins.
  • the CNC-controlled machine moves into a three-axis position, where the lens surface is placed in a very precise orthogonal position relative to the radius center.
  • the lens surface is still a small distance from the tool surface. Only after the working pressure is applied to the lens does the lens surface touch the tool. Now the actual machining process begins. Both the workpiece and the tool spindle begin to rotate in a synchronous mode. The speed of the workpiece spindle is controlled in relation to the tool spindle. determined through a calculation process. The speeds are unequal and radius-dependent.
  • the lens is removed and measured. Once the desired lens radius has been achieved, series production can begin. If the desired lens radius is not yet achieved, another correction is made using the dressing spindle. This iterative process is repeated until the exact lens parameters are achieved.
  • This state-of-the-art CNC machine has the disadvantage of being very expensive. Furthermore, the lens mount must be machined on a separate CNC-controlled grinding machine.
  • the technical problem underlying the invention is to provide a device for polishing spherical surfaces of lenses that is inexpensive to construct. Furthermore, a method for polishing spherical surfaces of lenses that is simple and inexpensive to implement is to be provided.
  • the device according to the invention for polishing spherical surfaces of lenses made of glass with a rotating driven tool spindle for holding a machining tool is characterized in that the device is designed as a two-spindle machine with a tool spindle and a workpiece spindle and that a holder for the lens or a holder for a dressing tool is arranged on the workpiece spindle.
  • the device according to the invention has the advantage that it is designed as a two-spindle machine, and that either the lens holder or, alternatively, the holder for a dressing tool is arranged on the workpiece spindle.
  • This allows the prior art three-spindle machine to be reduced to a two-spindle machine, which results in considerable cost savings, since a two-spindle machine is significantly less expensive than a three-spindle machine.
  • a spindle adapter is arranged on the tool spindle, and that interchangeable tool adapters can be arranged on the spindle adapter, and that the polishing tool is arranged on a first tool adapter and that the grinding tool is arranged on a second tool adapter.
  • a spindle adapter is arranged on the workpiece spindle, and that exchangeable base adapters can be arranged on the spindle adapter, and that a lens holder is arranged on a first base adapter, and that the dressing tool is arranged on a second base adapter.
  • This embodiment has the advantage that a spindle adapter, advantageously detachably fixed, for example screwed, is arranged on the workpiece spindle.
  • Base adapters are exchangeably arranged on the spindle adapter.
  • a lens holder, preferably detachably fixed, advantageously screwed, is advantageously arranged on a first base adapter.
  • the dressing tool, preferably detachably fixed, for example screwed, is advantageously arranged on a second base adapter.
  • This embodiment has the advantage that various parts can be arranged on the workpiece spindle in a simple manner. can be used, namely the lens holder and the dressing tool.
  • the device according to the invention has only two spindles, namely the tool spindle and the workpiece spindle.
  • the lens holder located on the workpiece spindle can be machined with a grinding tool.
  • the grinding tool is mounted with the tool adapter on the spindle adapter of the tool spindle.
  • the tool adapter is detachably arranged on the spindle adapter by means of a magnetic force.
  • the base adapter is detachably arranged on the spindle adapter by means of a magnetic force.
  • the tool adapters and base adapters are detachably mounted on the spindle adapters of the workpiece spindle or the tool spindle, interchangeability should be easy. If the holding force is implemented as a magnetic force, replacing the tool adapters or base adapters is particularly easy.
  • Permanent magnets are particularly advantageous for generating the holding force. Permanent magnets have the advantage that the holding force can be easily overcome, for example, by lever action, to release the adapters from each other. Furthermore, no lines, such as pneumatic, electrical, or hydraulic lines, are required.
  • holding forces can also be provided.
  • electromagnetic holding forces, pneumatic holding forces, or hydraulic holding forces can be provided. Holding forces are advantageous if automation of the separation of the adapters is desired.
  • fresh water is used as a coolant during the processing of the lens holder or the polishing tool.
  • a supply line for the coolant is advantageously provided.
  • a disposal line is advantageously provided for the return of waste water.
  • a recess is arranged in the spindle adapter and a driving pin is arranged in the tool adapter or the base adapter, and that when the tool adapter or the base adapter is arranged on the spindle adapter, the driving pin is arranged in the recess.
  • the workpiece spindle and the tool spindle are rotated during the various machining processes of polishing, dressing, or grinding. Since the spindle adapter and the base adapter, or the spindle adapter and the tool adapter, are connected in the axial direction of the spindle by means of a holding force, it must be ensured that the base adapter or the tool adapter also rotates during the rotation of the spindles. This means that the rotation of the spindle adapter must be transferred to the tool adapter or the base adapter.
  • a drive pin is advantageously arranged in the tool adapter or the base adapter, and a recess is provided in the spindle adapter. The drive pin The tool adapter or the base adapter is moved when the spindle adapter is rotated.
  • a driving pin is arranged in the spindle adapter and a recess is arranged in the tool adapter or the base adapter, and that when the tool adapter or the base adapter is arranged on the spindle adapter, the driving pin is arranged in the recess.
  • This design ensures that the rotation of the spindle adapter is transferred to the tool adapter or the base adapter.
  • a recess is arranged between the spindle adapter and the tool adapter, or between the spindle adapter and the base adapter.
  • This embodiment has the advantage that a tool, such as a screwdriver, can be inserted into the recess to release the tool adapter or the base adapter from the respective spindle adapter.
  • a tool such as a screwdriver
  • This embodiment is advantageous when the magnetic force of a permanent magnet is provided as the holding force. If a pneumatic, hydraulic, or electromagnetic holding force is provided, this recess is not mandatory.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the lens holder arranged on the base adapter is designed as a membrane holder or as a hydrostatic Holder or lens holder with an elastic and porous coating.
  • These holders have the advantage of reliably positioning the lenses for the lens polishing process.
  • a membrane holder comprises a cylindrical base body with a surrounding ring, a holder for a membrane sitting on the base body, a membrane made of elastic material attached to the holder, and a channel arrangement for the supply and discharge of air.
  • the membrane supports the lens inserted into the lens holder and, together with the holder for the membrane, forms a cavity. Compressed air can be admitted into this cavity via the channel arrangement, so that the lens sitting on the membrane is pressed evenly against the processing tool guided above the lens holder, namely the polishing tool.
  • This lens holder sits on the driven workpiece spindle, and the lens holder is moved against the polishing tool using a linear feed for polishing.
  • a hydrostatically mounted lens holder consists of a plate-shaped support plate with a pin-shaped projection on its back.
  • the lens to be machined is fixed in the center of the front of the support plate.
  • the pin-shaped projection fits into a bearing recess surrounded by a front surface.
  • a gap remains between the workpiece holder, i.e. the lens holder, and the bearing recess, which gap is located at the end of the pin-shaped projection on the circumference of the pin-shaped projection and between the back of the plate-shaped support plate and the end face.
  • a fluid is forced into the gap in the area of the end of the pin-shaped projection, which subsequently exits through the gap on the circumference of the plate-shaped support plate.
  • This hydrostatically supports the workpiece holder. This allows the lens to be machined to be pressed against the machining tool by the fluid pressure acting on the lens holder, while the open gap also allows for compensatory movements of the lens in the axial direction.
  • the lens holder with an elastic and porous coating advantageously has a workpiece carrier for fixing at least one first surface of the optical lens, wherein the workpiece carrier has a porous and elastic support for fixing the at least one first surface of the optical lens, and wherein the support is designed as a support permeable to the polishing agent.
  • This lens holder has the advantage of having a combination of an elastic and porous support and a hydrostatic bearing in which the polishing agent flows through the support under pressure.
  • the force acting orthogonally on the first surface of the optical lens is evenly distributed and constant over the entire first surface of the optical lens.
  • the dressing tool is designed as an annular cup tool.
  • This embodiment has the advantage that cup tools have an exceptionally long service life.
  • the tool is advantageously designed as an electroplated diamond tool.
  • the spindle adapters of the tool spindle are of identical design, or that the spindle adapters of the workpiece spindle are of identical design, or that the base adapters for the lens holder are of identical design, or that the tool adapters for the polishing tool or for the grinding tool are of identical design.
  • This design has the advantage of providing basic components for a modular, standardized concept for the device. These basic components are advantageously always identical in design for both the lens holder, i.e., the workpiece chuck, and the tool (dressing tool, polishing tool, or grinding tool). These basic components are advantageously available in a standard range of dimensions.
  • the respective components to be used are selected by the operator or by a specification of the device.
  • the specification of the device is created directly from the lens shape specifications.
  • the lens shape data is advantageously stored in the device, preferably in a control unit, using AI-based software.
  • the device controls both the necessary tools to be used and the process parameters for subsequent processing of the lens.
  • the tool data and/or the process data can advantageously be stored via an RFID chip within the tools. Only the lens holder and the polishing tool are lens-specific parts.
  • the polishing tools and lens holders are advantageously available as semi-finished parts. These can be kept in a small warehouse. The corresponding parts are removed from the fixture and removably connected to the adapters.
  • composition is advantageously defined by a specification of the machine software and can be displayed on a display of the device.
  • the device advantageously has a display.
  • the devices After the components have been assembled, they are mounted on the device according to the invention, which is advantageously designed as a CNC-controlled device, and finished using a grinding tool.
  • the grinding tool is advantageously also designed as a standard grinding tool.
  • the final shape of the polishing tool is created with the dressing tool.
  • the final shape of the lens holder is created with the grinding tool.
  • lens-specific parts polishing tool and lens holder
  • these parts are installed in the device according to the invention, preferably in the CNC-controlled device.
  • the polishing process can then be carried out.
  • the tool spindle is resiliently mounted with respect to the direction of its longitudinal axis or that the tool spindle is fixable with respect to the direction of its longitudinal axis, and that the mounting of the tool spindle with respect to the longitudinal axis of the tool spindle is switchable between the resilient mounting and the fixed mounting.
  • the tool spindle is advantageously designed as a split unit for this type of bearing.
  • the tool spindle advantageously consists of an outer spindle and an inner spindle.
  • the outer spindle can be driven by a motor.
  • the inner spindle is axially displaceable relative to the outer spindle.
  • a drive pin is advantageously provided to transfer the rotational movement of the outer spindle to the inner spindle.
  • polishing process can be carried out in such a way that the tool spindle is mounted so that it can deflect along its longitudinal axis. This provides crash protection.
  • the lens is usually held in place by a specific pressure on the lens holder.
  • the spring-loaded mounting of the tool spindle has the advantage that if the pressure is exceeded, the fixture is not damaged; instead, the tool spindle and the polishing tool can deflect in the direction of the tool spindle's longitudinal axis. This prevents damage to the fixture. Crashes are particularly common during the adjustment process. Typically, there must be a small clearance between the lens and the lens holder. However, this clearance is not precisely verifiable by the operator. If the clearance is missing, a crash can occur. Because the fixtures are very sensitive, a crash can result in one or two days of lost working time.
  • the tool spindle can be fixed along its longitudinal axis. This means that a higher degree of precision can be achieved during the grinding process than if the tool spindle were mounted with a flexible bearing.
  • a stop is provided for a maximum deflection of the spring-loaded bearing of the tool spindle with respect to the longitudinal axis of the tool spindle.
  • the maximum deflection of the tool spindle is limited when it is spring-mounted in the direction of its longitudinal axis.
  • the method according to the invention for polishing spherical surfaces of glass lenses using a device with a rotatingly driven tool spindle for holding a machining tool is characterized in that the polishing of the lenses is carried out on the device, which is designed as a two-spindle machine with a tool spindle and a workpiece spindle.
  • the method according to the invention has the advantage that the polishing of the lens is performed solely on a two-spindle machine. This means that the method is carried out on a device that has only one tool spindle and one workpiece spindle. Only two spindles are provided: the tool spindle and the workpiece spindle.
  • the dressing tool which is arranged on a base adapter, is arranged on the workpiece spindle, namely on the spindle adapter arranged on the workpiece spindle.
  • the polishing tool is arranged on the tool spindle; the tool adapter of the polishing tool is fastened to the spindle adapter of the tool spindle.
  • the polishing tool can then be dressed using the dressing tool.
  • the base adapter with the dressing tool is detached from the spindle adapter of the tool spindle and replaced with a lens holder, which also has a base adapter.
  • the lens can then be polished using the polishing tool.
  • a tool adapter with a grinding tool preferably a cup tool
  • a base adapter with a lens holder is arranged on the spindle adapter arranged on the workpiece spindle.
  • a surface of the lens holder is machined with the grinding tool.
  • the lens is placed in the lens holder, and the tool adapter with the polishing tool is arranged on the spindle adapter arranged on the tool spindle, after the tool adapter with the grinding tool has been removed. The lens is then machined with the polishing tool.
  • the method according to the invention has the advantage that it can be performed on a two-spindle machine.
  • a particular advantage is that the tools and the lens holder can be arranged on the workpiece spindles as needed and for the intended work steps. This is ensured by the adapters, which allow for easy exchange of the tools and the lens holder.
  • the lens is measured and measured values are determined.
  • the measured values are transmitted to the device according to the invention, advantageously to a control unit.
  • the transfer is preferably carried out online.
  • software preferably AI-based software
  • the next step is suggested. This could be another dressing process or some kind of process correction.
  • the measured values are stored in a control unit of the device and an artificial intelligence arranged in the control unit outputs a message as to whether a further dressing process or a process correction should be carried out.
  • a pneumatic switching device can be provided between switching the fixed or fixed bearing in the direction of the longitudinal axis of the tool spindle.
  • the polishing process is advantageously carried out with a spring-loaded bearing in the direction of the longitudinal axis of the tool spindle.
  • the polishing process can also be carried out with a in the direction of the longitudinal axis of the tool spindle fixed bearing.
  • the dressing or grinding process of the lens holder is advantageously carried out with a fixed bearing along the longitudinal axis of the tool spindle. It is also possible to carry out the dressing or grinding process of the lens holder with a spring-loaded bearing along the longitudinal axis of the tool spindle.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention provides that during the dressing process of the polishing tool or the lens holder, a liquid supply is switched from a polishing agent supply to a fresh water supply via a valve control.
  • the switchover from a polishing agent supply to a fresh water supply or vice versa takes place automatically.
  • the switching from the polishing agent supply to the fresh water supply or vice versa can be used for automatic machine cleaning.
  • Fig. 1 shows a device 1 comprising a frame 12 with a table surface 14 on which a housing 19 is arranged. Connected to the housing 19 is a head 20, which has a drive 21 and supports a tool spindle 2 driven by a motor 23. A carriage 25 is arranged on a vertical frame 24 and has a rotary drive 28 for a workpiece spindle 3 held on the carriage 25.
  • the tool spindle 2 carries a spindle adapter 4.
  • the workpiece spindle 3 carries a spindle adapter 5.
  • Fig. 2 shows the spindle adapter 5, which is arranged on the workpiece spindle 3.
  • the spindle adapter 5 has a base body 6, which has permanent magnets 7.
  • Fig. 3 As can be seen, several permanent magnets 7 are arranged distributed over the circumference of the spindle adapter 5. The permanent magnets 7 are evenly distributed over the circumference.
  • an automatic switchover takes place from the supply of a polishing agent (not shown), which is supplied during the polishing process, to a supply of rinsing water when the tools are ground.
  • the spindle adapter 5 is fixedly or detachably connected to the workpiece spindle 3.
  • the spindle adapter 5 has a driving pin 8 which fits into a recess of a tool adapter (in Fig. 2 not shown).
  • the spindle adapter 5 also has an O-ring 9. Air is guided through the spindle adapter 5 to a lens holder arranged on the spindle adapter 5.
  • the O-ring 9 serves as a seal;
  • FIG. 4 A so-called hydrospeed holder 15 is shown, which can be arranged on the spindle adapter 5.
  • a lens 10 is arranged in the holder 15.
  • the polishing tool 11 is shown only schematically in Fig. 4 shown.
  • the lens holder 15 has a base body 16.
  • a lens ring 18 is attached to the base body 16 by means of screws 17.
  • the lens 10 is held in the lens ring 18 to prevent radial deflection.
  • Air or a polishing agent, preferably a polishing fluid, is passed through a bore 22 to press the lens 10 against the polishing tool 11 during the polishing process.
  • the lens holder 15 has a recess 27.
  • a tool such as a screwdriver, can be inserted into this recess to release the lens holder 15 from the spindle adapter 5, i.e., to overcome the magnetic force.
  • An RFID chip 30, shown only schematically, is arranged in the polishing tool 11. Data about the tool and/or data about the polishing processes can be stored in the RFID chip 30.
  • Fig. 5 shows a lens holder 29 designed as a membrane holder.
  • the lens holder 29 has a base body 30 to which a lens ring 32 is attached by means of screws 31.
  • the lens holder 29 has a membrane 33 that rests against the lens 10, which is held against radial deflection by the lens ring 32. Air is guided through a bore 34 so that the membrane 33 rests against the lens 10 and presses it against the polishing tool 11.
  • An RFID chip 30, shown only schematically, is arranged in the polishing tool 11. Data about the tool and/or data about the polishing processes can be stored in the RFID chip 30.
  • a lens holder 35 is shown, which is designed as a hydrostatic lens holder.
  • the lens holder 35 has a base body 36.
  • a lens ring 38 is arranged on the base body 36 by means of screws 37, which holds the lens 10 against radial deflection.
  • An elastic and porous coating 13 is arranged in the lens holder 35.
  • a fluid, preferably a polishing agent, is passed through the bore 22. This polishing agent flows through the elastic and porous coating 13, so that the lens 10 is hydrostatically mounted and is pressed against the polishing tool 11 during the polishing process.
  • An RFID chip 30, shown only schematically, is arranged in the polishing tool 11. Data about the tool and/or data about the polishing processes can be stored in the RFID chip 30.
  • the lens holders according to the Figs. 4, 5 and 6 each have the recess 27.
  • a tool for example a screwdriver, can be inserted into the recess in order to release the base adapter 16 from the spindle adapter 5.
  • the base adapters 16, which are in the Figs. 4, 5 and 6 are constructed in such a way that they can be arranged on the spindle adapter 5 by means of the magnets 7.
  • the base adapters 16 each carry only a different lens holder 15, 29 or 35.
  • the base adapter 16 can also be used, as in Fig. 7
  • the dressing tool 39 can be arranged as shown.
  • the dressing of the polishing tool can thus be carried out within the device, i.e. the polishing machine.
  • the interchangeability of the lens holders 15, 29, and 35 using the workpiece adapter 40 with the dressing tool 39, which is mounted on a base adapter 16, makes changeover phases very short. Furthermore, the quality of the polished lenses is significantly increased because any changeover inaccuracies are completely eliminated.
  • the lens holders 15, 29, 35 are detachably and firmly mounted on the base adapter 16. Each lens holder 15, 29, 35 has its own base adapter 16.
  • the dressing tool 39 has its own base adapter 16.
  • the polishing tool 11 and the grinding tool 44 each have their own tool adapter 40.
  • An RFID chip 30, shown only schematically, is arranged in the polishing tool 11. Data about the tool and/or data from the polishing processes can be stored in the RFID chip 30.
  • An RFID chip 36 is arranged in the dressing tool 39. Data about the tool and/or data from the dressing processes can be stored in the RFID chip 30.
  • Fig. 8 shows the polishing tool 11, which is arranged on a tool adapter 40.
  • the polishing tool 11 and the tool adapter 40 are detachably connected to one another by means of screws 41.
  • the tool adapter 40 is detachably arranged on the spindle adapter 4 of the tool spindle 2.
  • the spindle adapter 4 has the permanent magnets 7.
  • the recess 27 is arranged in the tool adapter 40 in order to be able to detach the tool adapter 40 from the spindle adapter 4 more easily.
  • the spindle adapter 4 has a driving pin 42 so that a rotary movement performed by the spindle adapter 4 is transmitted to the tool adapter 40.
  • the magnetic force of the Permanent magnet 7 acts primarily in the Z direction, i.e., in the axial direction of the tool spindle 2.
  • the driving pin 42 is provided to transfer the rotational force of the tool spindle 2 to the tool adapter 40.
  • the driving pin 42 has a driving function.
  • the driving pin 42 engages in the recess 27.
  • a separate recess (not shown) can also be provided in the tool adapter 40 for the driving pin 42.
  • An RFID chip 45 is arranged in the spindle adapter 4. Data from the polishing tool 11 and/or data from the polishing processes can be stored in the RFID chip 45.
  • the RFID chips 30, 36, 45 can be arranged in the tools 11, 39 or the lens holder 15, 29, 35, respectively, or they can be arranged in the adapters 4, 5 of the tools 11, 39 or the lens holder 15, 29, 35.
  • Fig. 9 are the same parts as in Fig. 8 are provided with the same reference numerals.
  • the polishing tool 11 is machined with a grinding tool 43.
  • the polishing tool 11 receives its final shape through machining with the grinding tool 43.
  • the grinding tool 43 is designed as a cup tool.
  • Fig. 10 The finished polishing tool 11 is shown, which is arranged on the tool adapter 40.
  • the same parts are given the same reference numbers as in the Fig. 8 and 9 provided.
  • Fig. 11 shows the lens holder 15, which is detachably fixed to the base adapter 16 by means of screws 17.
  • the tool adapter 16 is detachably mounted on the spindle adapter 5 by means of the permanent magnets 7.
  • the spindle adapter 5 is in turn mounted on the spindle 3.
  • the lens holder 15, i.e. the lens ring 18, is mounted according to Fig. 11 machined with a grinding tool 44.
  • the lens ring 18 receives its final shape with the grinding tool 44.
  • the grinding tool 44 is arranged on the spindle adapter 4, which is shown only schematically.
  • the spindle adapter 4 is arranged on the tool spindle 2.
  • the grinding tool 44 is designed as a cup tool.
  • Fig. 12 shows the processing of a lens 10 with the polishing tool 11.
  • the lens 10 is arranged in the lens holder 15, which has the lens ring 18.
  • the lens ring 18 is arranged on the base adapter 16 by means of screws 17. This is a detachably fixed connection between the lens holder 15 and the base adapter 16.
  • the base adapter 16 is arranged on the spindle adapter 5 by means of magnets 7.
  • the spindle adapter 5 is in turn arranged on the workpiece spindle 3.
  • An O-ring 9 is provided for sealing between the base adapter 16 and the spindle adapter 5.
  • the spindle adapter 5 also has a drive pin 8, which serves to drive the base adapter 16 when the spindle adapter 5 is set in a rotary motion.
  • the base adapter 16 is also set in a rotary motion by means of the drive pin 8.
  • the polishing tool 11 is removably and firmly attached to the tool adapter 40 by means of screws 41.
  • the tool adapter 40 is attached to the spindle adapter 4 by means of magnets 7.
  • An O-ring 9 is also provided for sealing.
  • the spindle adapter 4 is attached to the tool spindle 2.
  • the lens 10 With the system shown, it is possible to polish the lens 10 with the polishing tool 11.
  • the tools and lens holders can be easily exchanged using the adapter combinations spindle adapter 4 and tool adapter 40, as well as spindle adapter 5 and base adapter 16. If the polishing tool 11 requires reworking, the lens holder 15 with the base adapter 16 is detached from the spindle adapter 5, and the dressing tool 39 is inserted according to Fig. 7 with the base adapter 16 and the dressing tool 39 arranged on the workpiece spindle 3.
  • Each tool or lens holder has its own tool or base adapter.
  • the structure of the Fig. 12 Starting from the polishing tool 11 with the tool adapter 40 is released from the spindle adapter 4 and the grinding tool 44 is inserted according to Fig. 11 with the tool adapter 40 arranged on the spindle adapter 4 of the tool spindle 2.
  • the spindle adapters 4 and 5 are universal parts.
  • the tool adapters 40 and the base adapters 16 are also universal parts. Only the polishing tool 11 and the lens holders 15, 29, and 35 are lens-specific parts. These lens-specific parts are adapted to the various lenses to be processed and manufactured.
  • the spindle adapter 4 of the tool spindle 2 can be larger than the spindle adapter 5 of the workpiece spindle 3, since the tool adapters 4 accommodate the tools, such as the polishing tool 11 and the grinding tool 43.
  • the base adapter 16 can be smaller than the tool adapter 40, since the base adapter 16 only accommodates the relatively small lens holder 15, 29, 35.
  • spindle adapters 4, 5 have the same sizes.
  • all parts that are not lens-related namely the spindle adapter 4, the spindle adapter 5, the base adapter 16 and the tool adapter 40, are standardized so that the system can be constructed with few parts.
  • the tools for example, the polishing tool 11, are preferably made of plastic. This is preferably a sandable plastic.
  • the machining (dressing process) of the polishing tool 11 takes place in the device 1 according to the invention. It is no longer necessary to perform the dressing process of the polishing tool 11 or the lens holder 15 in a separate machine. Furthermore, the third spindle, as known from the prior art, can also be omitted.
  • a control device (not shown) is provided in the device 1 according to the invention.
  • the lens data is entered into the control device and stored there.
  • Software preferably AI-controlled software, suggests which tools should be combined.
  • the device 1 according to the invention and the method according to the invention have the advantage that standardized components, such as spindle adapter 4, spindle adapter 5, base adapter 16, or tool adapter 40, can be used.
  • a further advantage is that a software-controlled, preferably AI-controlled, user interface is available.
  • Another particular advantage is that only a two-spindle machine is required.
  • An O-ring 59 is provided for sealing between the base adapter 16 and the lens ring 18.
  • Fig. 13 shows the polishing tool 11, which is detachably fixed to the tool adapter 40 by means of screws 41
  • the tool adapter 40 is releasably attached to the spindle adapter 4 by means of magnets 7.
  • the spindle adapter 4 is arranged on the tool spindle 2.
  • the dressing tool 39 is provided for dressing the polishing tool 11.
  • the dressing tool 39 is arranged on the tool adapter 16.
  • the tool adapter 16 is detachably attached to the spindle adapter 5 by means of magnets 7.
  • the spindle adapter 5 is fixedly or detachably connected to the workpiece spindle 3.
  • Fig. 14 shows the tool spindle 2, which can perform an evasive movement in the direction of its longitudinal axis L in the direction of the double arrow A.
  • the polishing tool 11 is shown, with which the lens 10 is polished.
  • the lens 10 is arranged in the lens ring 18.
  • the lens ring 18 is attached to the base adapter 16 by means of a screw 17.
  • the polishing tool 11 is attached to a Fig. 14 tool adapter 40, not shown in detail.
  • the tool adapter 40 is, as shown in Fig. 12 presented, designed.
  • the tool adapter 40 is arranged on the tool spindle 2.
  • the tool spindle 2 is designed as a split spindle with an outer spindle 2a and an inner spindle 2b.
  • the outer spindle 2a is driven by a motor 56 via a belt 54.
  • the outer spindle 2a transmits its rotational movement to the inner spindle 2b via a drive pin 46.
  • An elongated hole 60 is provided so that the drive pin 46 can move axially in the direction of arrow A.
  • a spring 47 is provided for the spring-loaded mounting.
  • the spring 47 exerts a force F2 in the direction of arrow B.
  • a pneumatic cylinder 48 exerts a force F1 in the direction of arrow C.
  • a stop 49 is provided.
  • the stop 49 can be designed as a micrometer stop. This means that the stop limits the maximum stroke movement in the direction of arrow B of the inner spindle 2b. This stop 49 can be adjusted very precisely.
  • the driving pin 46 is advantageously arranged in an elongated hole (not shown) so that the inner spindle 2b can move relative to the outer spindle 2a in the direction of arrow A without the driving pin 46 limiting the movement.
  • the outer spindle 2a is mounted by means of ball bearings (not shown) arranged in bearing housings 50, 55 so that it can rotate about the longitudinal axis L at a predetermined rotational speed ⁇ .
  • the inner spindle 2b has a continuous longitudinal bore 58. Compressed air or a polishing suspension can be passed through the longitudinal bore 58. The compressed air or polishing suspension is fed through a rotary feedthrough 45 into the longitudinal bore 58 of the inner spindle 2b.
  • the tool spindle 2 can be operated in two modes.
  • the first mode the tool spindle 2 is fixed or rigidly positioned along the longitudinal axis L. This means that the tool spindle 2 cannot deflect in the direction of arrow A during machining of the optical lens 10.
  • the pneumatic cylinder 48 is extended in the direction of arrow C, pressing against a holding plate 51 with a force F1.
  • the holding plate 51 is mounted for movement in the direction of the double arrow A.
  • the pneumatic cylinder 48 for actuating a piston 52 is arranged on a housing part 53 (not shown in detail).
  • the holding plate 51 and the housing part 53 are arranged at an equidistant, non-variable distance from one another.
  • the tool spindle 2 is fixedly mounted in the direction of the longitudinal axis L of the tool spindle 2. Nevertheless, the tool spindle 2 can rotate about the longitudinal axis L at a rotational speed ⁇ .
  • the fixed mounting refers only to the deflection in the direction of the longitudinal axis L of the inner spindle 2b of the tool spindle 2.
  • spring 47 acts between the retaining plate 51 and the housing part 53.
  • the spring 47 is designed as a compression spring.
  • the spring 47 pushes the retaining plate 51 away from the housing part 53 in the direction of arrow B.
  • the force F+ is switched to a force F-.
  • F- This means that the spring force F- is in a floating state with the spring force FF of the spring 47.
  • the spring 47 pushes the retaining plate 51 away from the housing part 53 with the spring force FF.
  • the force F- acting in the opposite direction pulls in the opposite direction. This creates the floating force.
  • F- - (spring force FF of spring 47) ⁇ -force.
  • This ⁇ force is balanced so that the inner tool spindle 2b is moved in the outer tool spindle 2a (weight- and friction-relieved) in the opposite direction to the spring force FF by a predetermined stroke. This then represents the working force for polishing or another work process.
  • the inner spindle 2b of the tool spindle 2 is spring-mounted.
  • the device 1 has a plurality of O-rings 57 for sealing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Polieren sphärischer Oberflächen von Linsen aus Glas mit einer rotierend angetriebenen Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges, das mittels eines Vorschubantriebes entlang einer Achse verfahrbar ausgebildet ist, wobei zwischen dem Polierwerkzeug und der Linse eine Relativbewegung um eine Querachse ausführbar ist, wobei die Vorrichtung als Zwei-Spindel-Maschine ausgebildet ist mit einer Werkzeugspindel und einer Werkstückspindel, und bei dem auf der Werkstückspindel eine Aufnahme der Linse oder eine Aufnahme für ein Abrichtwerkzeug angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Polieren sphärischer Oberflächen von Linsen aus Glas.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Polieren sphärischer Oberflächen von Linsen sowie ein Verfahren zum Polieren sphärischer Oberflächen von Linsen.
  • Die Bearbeitung von optischem Glas erfolgt in mehreren Arbeitsstufen. Zunächst wird die Oberfläche eines grob vorgeformten Glasrohlings in einem oder mehreren Schleifprozessen vorbehandelt und anschließend mittels Feinschleifstufen einem gewünschten Kugelradius angepasst. Dabei sollte die Radiustoleranz und die noch zulässige Asphärizität unter 1 bis 2 um liegen. Man erreicht dies beispielsweise im Kugelhohnverfahren oder in einem Tangential-Topfschleifverfahren. Nach dem Feinschleifen hat das Glas gewöhnlich noch eine Rautiefe von etwa 3 bis 8 pm, so dass hindurchtretendes Licht wahllos zerstreut wird.
  • Um eine präzise Abbildung mit einer geschliffenen Linse zu ermöglichen, ist eine weitere Behandlung der Glasoberfläche durch Polieren erforderlich. Dabei wird zum einen die Rautiefe weiter verringert, zum anderen werden letzte Abweichungen vom geforderten Kugelradius beziehungsweise von der gewünschten Sphäre beseitigt.
  • Das Polieren erfolgt durch eine gleitende Relativbewegung zwischen der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes und einem Polierwerkzeug, das als Aufnahme für einen Poliermittelträger ausgebildet ist. Dieser ermöglicht in Verbindung mit einem Poliermittel den Polierabtrag und damit eine Anpassung beziehungsweise eine Glättung der Werkstückoberfläche.
  • An den Poliermittelträger und das Poliermittel werden sehr hohe Anforderungen gestellt. So muss der Poliermittelträger beispielsweise formbar sein, um den erforderlichen Werkstückradius annehmen zu können. Er muss sich darüber hinaus gut mit dem Werkzeugträger verbinden lassen und er darf keine Verunreinigungen enthalten, die zur Beschädigung der Glasoberfläche führen könnten. Gut geeignet sind zum Beispiel elastomere Folien aus geschäumtem Polyurethan, die aufgrund ihrer guten mechanischen und chemischen Eigenschaften diesen Anforderungen weitgehend gerecht werden. Die Anforderungen an ein Poliermittel sind nicht unmittelbar auf messbare Größen zurückzuführen, so dass sich die Auswahl und Mischung des Poliermittels im Wesentlichen auf Erfahrungswerte stützt. Verwendet werden vorwiegend Suspensionen feingemahlener Oxide von drei- und vierwertigen Metallen, die allerdings stark von dem zu bearbeitenden Werkstoff abhängen. Vielfach bestimmt ein Werkzeug bei der Bearbeitung die Gestalt eines Werkstückes. Dies ist jedoch beim Polieren von Glaswerkstoffen nicht in dem Maße gegeben wie beispielsweise in der zerspanenden Metallverarbeitung. Insbesondere beim Polieren von Glaslinsen erfolgt eine verschleißbedingte Anpassung des Poliermittelträgers an die Oberfläche des Werkstückes, so dass sich bereits nach der Bearbeitung nur weniger Flächen der Werkzeugradius geändert hat. Die Sollkorrektur der Linsenoberfläche liegt rasch außerhalb der vorgegebenen Toleranzen. Dies macht es erforderlich, den Poliermittelträger während des Polierprozesses in regelmäßigen Abständen an den erforderlichen Kugelradius abzurichten, das heißt so anzupassen, dass die Formtreue und die Griffigkeit des Polierwerkzeuges erhalten bleiben.
  • Das Abrichten eines Polierwerkzeuges erfolgt häufig außerhalb der Poliermaschine auf speziellen Abrichtmaschinen. Dabei handelt es sich beispielsweise um Hebelmaschinen mit diamantpelletbelegten Flächenwerkzeugen, deren Einstellung allerdings nur empirisch erfolgen kann. Darüber hinaus muss das Polierkorrekturwerkzeug mittels eines gesondert anzufertigenden Sonderwerkzeuges eingeschliffen werden, bevor die eigentliche Korrektur des Polierwerkzeuges erfolgen kann. Oft sind mehrere Nachkorrekturen des Polierwerkzeuges und gegebenenfalls auch des Einschleifwerkzeuges erforderlich, so dass dieses Verfahren äußerst mühsam und sehr kostenintensiv, ist. Insbesondere hängt der Erfolg dieses Verfahrens von dem Geschick und der Erfahrung des Bedieners ab, so dass speziell geschultes Fachpersonal erforderlich ist. Beim Abrichten mit Flächenwerkzeugen muss für jeden Radius ein eigenes Polierkorrekturwerkzeug angefertigt werden.
  • Zum Stand der Technik ( EP 0 727 280 A1 ) gehören eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Polieren sphärischer Linsenoberflächen. Diese zum Stand der Technik gehörende Vorrichtung ist als Drei-Spindel-Maschine ausgebildet. Es handelt sich hier um eine CNC-Werkzeugmaschine, die eine Schwenkeinheit einer Achse mit einer rotierend angetriebenen Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Polierwerkzeuges aufweist. An einem zweiten Vorschubantrieb sind in einem festen Abstand eine drehbar gelagerte Werkstückspindel zur Aufnahme einer Linse und eine parallel zu dieser drehbar gelagerte Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Abrichtwerkzeuges, beispielsweise eines Topfwerkzeuges, vorgesehen. Zwischen dem Polierwerkzeug und der Linse ist eine Relativschwenkung ausführbar. Bei diesem Stand der Technik handelt es sich um das sogenannte "Synchrospeed-Verfahren".
  • Hierbei werden die Linsen mittels eines Werkstückfutters gehalten. Dieses Werkstückfutter besteht aus einem Führungsring, einem Grundkörper sowie einer Membran, die zum kardanischen Andrücken der Linse mit Druckluft über die Werkstückspindel beaufschlagt, wird. Dieses Werkstückfutter wird über ein mechanisches Spannsystem mit der Werkstückspindel verbunden. Gegenüber dem Werkstückfutter mit eingelegter Linse befindet sich auf der Werkzeugspindel seite ein Werkzeug, das gemäß dem Stand der Technik circa doppelt so groß im Durchmesser ist wie die Linse. Dieses Werkzeug hat einen Belag aus Polierfolie beziehungsweise besteht aus einem Material, das geeignet ist, optische Polituren durchzuführen.
  • Das Polierwerkzeug wird ebenfalls über ein mechanisches Spannsystem fest mit der Werkzeugspindel der Maschine verbunden. Um das Polierwerkzeug mit dem genauen Radius der zu bearbeitenden Linse zu versehen, befindet sich auf der drei-achsigen CNC-Maschine parallel zur Werkstückspindel eine zweite Spindel, die mit einem Abrichtwerkzeug bestückt ist. Dieses Abrichtwerkzeug ist, wie aus der Praxis bekannt, ein ringförmiges Topfwerkzeug, das ebenfalls über ein mechanisches System fest mit der Abrichtspindel verbunden ist.
  • Der Bearbeitungsprozess nach dem Stand der Technik läuft wie folgt ab. Die Abrichtspindel und das Werkzeug für die Bearbeitung der Linse werden über die drei-achsige CNC-Steuerung in eine Position gebracht, die es ermöglicht, die Oberfläche des Werkzeuges so zu bearbeiten, dass der genaue Radius der zu bearbeitenden Linse an das Werkzeug angeschliffen wird. Nach dem Abrichtprozess wird die Linse in das Werkstückfutter des Linsenhalters eingelegt. Danach wird der eigentliche Bearbeitungsvorgang durchgeführt. Dazu fährt die CNC-gesteuerte Maschine in eine drei-achsige Position, bei der die Linsenoberfläche in eine sehr genaue orthogonale Stellung relativ zum Radiusmittelpunkt platziert wird.
  • Die Linsenoberfläche hat noch einen kleinen Abstand zur Oberfläche des Werkzeuges. Erst nachdem der Arbeitsdruck auf der Linse aufgebracht wird, berührt die Linsenoberfläche das Werkzeug. Jetzt beginnt der eigentliche Bearbeitungsprozess. Sowohl Werkstück und Werkzeugspindel beginnen sich in einem Synchronmodus zu drehen. Die Drehzahl der Werkstückspindel wird im Verhältnis zu der Werkzeugspindel über einen Berechnungsprozess ermittelt. Die Drehzahlen sind ungleich und radienabhängig.
  • Nach Beendigung des Bearbeitungszyklus wird die Linse entnommen und vermessen. Ist der gewünschte Radius der Linse erreicht, kann mit einer Serienfertigung begonnen werden. Ist der gewünschte Radius der Linse noch nicht erreicht, wird erneut eine Korrektur über die Abrichtspindel durchgeführt. Dieses iterierende Verfahren wird so oft wiederholt, bis die genauen Linsenparameter erreicht werden.
  • Diese zum Stand der Technik gehörende CNC-Maschine weist den Nachteil auf, dass sie sehr kostspielig ist. Darüber hinaus muss die Aufnahme für die Linse auf einer gesonderten CNC-gesteuerten Schleifmaschine bearbeitet werden.
  • Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht darin, eine Vorrichtung zum Polieren sphärischer Oberflächen von Linsen anzugeben, welche preiswert aufgebaut ist. Darüber hinaus soll ein Verfahren zum Polieren sphärischer Oberflächen von Linsen angegeben werden, welches einfach und preiswert durchführbar ist.
  • Dieses technische Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 16 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Polieren sphärischer Oberflächen von Linsen aus Glas mit einer rotierend angetriebenen Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung als Zwei-Spindel-Maschine ausgebildet ist mit einer Werkzeugspindel und einer Werkstückspindel und dass auf der Werkstückspindel eine Aufnahme der Linse oder eine Aufnahme für ein Abrichtwerkzeug angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass die Vorrichtung lediglich als Zwei-Spindel-Maschine ausgebildet ist und dass entweder auf der Werkstückspindel die Aufnahme der Linse angeordnet ist oder alternativ die Aufnahme für ein Abrichtwerkzeug. Hierdurch kann die zum Stand der Technik gehörende Drei-Spindel-Maschine auf eine Zwei-Spindel-Maschine reduziert werden, was erheblich an Kosten spart, da eine Zwei-Spindel-Maschine deutlich preiswerter ist als eine Drei-Spindel-Maschine.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zwei-Spindel-Maschine als CNC-Maschine ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
    • dass auf der Werkzeugspindel als Bearbeitungswerkzeug ein Polierwerkzeug zum Polieren der Linse, oder
    • dass auf der Werkzeugspindel ein Schleifwerkzeug zum Schleifen einer Linsenhalterung
    angeordnet ist.
  • Das bedeutet, dass in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum einen die Linse mit dem Polierwerkzeug poliert werden kann. Wird auf der Werkzeugspindel das Schleifwerkzeug angeordnet, kann die Aufnahme der Linse bearbeitet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Aufnahme der Linse nicht mehr in einer gesonderten Maschine der Linse bearbeitet und angepasst werden muss. Hierdurch werden die Kosten für die Vorrichtung deutlich reduziert. Darüber hinaus wird der Arbeitsaufwand erheblich reduziert, da das Bearbeiten des Linsenhalters, das heißt der Aufnahme für die Linse in dem Linsenhalter, nicht mehr auf einer gesonderten Maschine durchgeführt werden muss.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Werkzeugspindel ein Spindeladapter angeordnet ist, und dass an dem Spindeladapter auswechselbar Werkzeugadapter anordbar sind, und dass an einem ersten Werkzeugadapter das Polierwerkzeug angeordnet ist und dass an einem zweiten Werkzeugadapter das Schleifwerkzeug angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist damit den Vorteil auf, dass Spindeladapter und Werkzeugadapter vorgesehen sind, so dass die Werkzeugadapter auswechselbar an dem Spindeladapter angeordnet werden können. Der Spindeladapter ist vorteilhaft lösbar fest an der Werkzeugspindel angeordnet, beispielsweise festgeschraubt. An einem ersten Werkzeugadapter ist das Polierwerkzeug vorteilhaft lösbar fest an dem Werkzeugadapter, beispielsweise mit dem Werkzeugadapter verschraubt, angeordnet. An einem zweiten Werkzeugadapter ist das Schleifwerkzeug vorteilhaft lösbar fest angeordnet, beispielsweise verschraubt.
  • Durch diesen Aufbau ist es möglich, die Werkzeuge, nämlich das Polierwerkzeug und das Schleifwerkzeug, in einfacher Art und Weise austauschbar an der Werkzeugspindel mittels des Spindeladapters anzuordnen. Hierdurch werden die Kosten der Werkzeuge reduziert und der Materialbedarf wird minimiert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist modular aufgebaut, so dass nur noch die eigentlichen werkstückbezogenen Bauteile gefertigt werden müssen.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass sämtliche linsenspezifischen Werkzeuge so aufgebaut sind, dass sie mit sehr einfachen Standardwerkzeugen innerhalb der Fertigungsgruppe für die Linsen hergestellt werden können. Dadurch entfällt die gesamte Arbeitsvorbereitung. Neue Linsen können in kürzester Zeit hergestellt werden. Die dafür notwendigen Werkzeuge und Halbfertigteile sind innerhalb der Optikfertigung vorhanden. Die Bearbeitung der linsenspezifischen Bauteile
    1. a) das Polierwerkzeuge und
    2. b) die Linsenaufnahme
    wird auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt. Es sind damit auch nur noch zwei linsenspezifische Bauteile erforderlich.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Werkstückspindel ein Spindeladapter angeordnet ist, und dass an dem Spindeladapter auswechselbar Basisadapter anordbar sind, und dass an einem ersten Basisadapter ein Linsenhalter angeordnet ist, und dass an einem zweiten Basisadapter das Abrichtwerkzeug angeordnet ist.
  • Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass an der Werkstückspindel ein Spindeladapter, vorteilhaft lösbar fest, beispielsweise angeschraubt, angeordnet ist. An dem Spindeladapter werden Basisadapter auswechselbar angeordnet. An einem ersten Basisadapter ist vorteilhaft ein Linsenhalter, vorzugsweise lösbar fest, vorteilhaft verschraubt, angeordnet. An einem zweiten Basisadapter ist vorteilhaft das Abrichtwerkzeug, vorzugsweise lösbar fest, beispielsweise verschraubt, angeordnet. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass an der Werkstückspindel auf einfache Art und Weise verschiedene Teile angeordnet werden können, nämlich zum einen der Linsenhalter und zum anderen das Abrichtwerkzeug.
  • Dadurch, dass Adapter, nämlich Spindeladapter und Basisadapter wie auch Werkzeugadapter, vorgesehen sind, können die Werkzeuge, wie das Polierwerkzeug, das Schleifwerkzeug für den Linsenhalter oder das Abrichtwerkzeug oder der Linsenhalter in einfachster Art und Weise ausgewechselt und an den Spindeln angeordnet werden.
  • Das bedeutet, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die als.Zwei-Spindel-Maschine ausgebildet ist, an dem Spindeladapter der Werkzeugspindel der Werkzeugadapter mit dem Polierwerkzeug angeordnet werden kann und auf dem Spindeladapter der Werkstückspindel der Basisadapter mit dem Abrichtwerkzeug. In diesem Fall kann der Abrichtvorgang ausgeführt werden. Anschließend kann der Basisadapter mit dem Abrichtwerkzeug von dem Spindeladapter der Werkstückspindel gelöst werden und es kann der Basisadapter mit einem Linsenhalter, angepasst an die zu bearbeitende Linse, an der Werkstückspindel angeordnet werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist lediglich zwei Spindeln auf, nämlich die Werkzeugspindel und die Werkstückspindel.
  • Eine weitere Spindel ist nicht vorgesehen.
  • Ist die Aufnahme des Linsenhalters der Linse anzupassen, kann der an der Werkstückspindel angeordnete Linsenhalter mit einem Schleifwerkzeug bearbeitet werden. Das Schleifwerkzeug wird hierzu mit dem Werkzeugadapter an dem Spindeladapter der Werkzeugspindel angeordnet. Damit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, die als Zwei-Spindel-Maschine ausgebildet ist, sehr variabel, da mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Poliervorgang und der Abrichtvorgang und der Bearbeitungsvorgang des Linsenhalters ausführbar sind.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Werkzeugadapter an dem Spindeladapter mittels einer Magnetkraft lösbar angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Basisadapter an dem Spindeladapter mittels einer Magnetkraft lösbar angeordnet ist.
  • Da die Werkzeugadapter und Basisadapter lösbar an den Spindeladaptern der Werkstückspindel oder der Werkzeugspindel angeordnet werden, soll die Austauschbarkeit einfach durchführbar sein. Ist die Haltekraft als Magnetkraft ausgebildet, ist die Auswechslung der Werkzeugadapter oder Basisadapter besonders einfach.
  • Besonders vorteilhaft sind Permanentmagnete vorgesehen zur Erzeugung der Haltekraft. Die Permanentmagnete weisen den Vorteil auf, dass die Haltekraft über beispielsweise eine Hebelwirkung einfach überwunden werden kann zum Lösen der Adapter voneinander. Darüber, hinaus sind keine Leitungen, wie pneumatische, elektrische oder hydraulische Leitungen erforderlich.
  • Es können jedoch auch andere Haltekräfte vorgesehen sein. Zur Erzeugung der Haltekraft können beispielsweise auch elektromagnetische Haltekräfte, pneumatische Haltekräfte oder hydraulische Haltekräfte vorgesehen sein. Diese Haltekräfte sind vorteilhaft, wenn eine Automatisierung der Trennung der Adapter gewünscht ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei der Bearbeitung des Linsenhalters oder des Polierwerkzeuges als Kühlmittel Frischwasser vorgesehen ist. Es ist vorteilhaft eine Zuführleitung für das Kühlmittel vorgesehen.
  • Für einen Rücklauf von Schmutzwasser ist vorteilhaft eine Entsorgungsleitung vorgesehen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Spindeladapter eine Ausnehmung und in demWerkzeugadapter oder dem Basisadapter ein Mitnehmerstift angeordnet sind, und dass bei Anordnung des Werkzeugadapters oder des Basisadapters an dem Spindeladapter der Mitnehmerstift in der Ausnehmung angeordnet ist.
  • Die Werkstückspindel und die Werkzeugspindel werden bei den verschiedenen Bearbeitungsprozessen des Polierens, des Abrichtens oder des Schleifens in Drehung versetzt. Da der Spindeladapter und der Basisadapter oder der Spindeladapter und der Werkzeugadapter in axialer-Richtung der Spindel mittels einer Haltekraft verbunden sind, muss sichergestellt werden, dass auch bei der Drehbewegung der Spindeln der Basisadapter oder der Werkzeugadapter sich drehen. Das heißt, die Rotation des Spindeladapters muss auf den Werkzeugadapter oder den Basisadapter übertragen werden. Hierzu ist vorteilhaft in dem Werkzeugadapter oder dem Basisadapter ein Mitnehmerstift angeordnet und in dem Spindeladapter eine Ausnehmung. Durch denMitnehmerstift erfolgt die Mitnahme des Werkzeugadapters oder des Basisadapters bei Drehung des Spindeladapters.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Spindeladapter ein Mitnehmerstift und in dem Werkzeugadapter oder dem Basisadapter eine Ausnehmung angeordnet sind, und dass bei Anordnung des Werkzeugadapters oder des Basisadapters an dem Spindeladapter der Mitnehmerstift in der Ausnehmung angeordnet ist.
  • Diese Ausführungsform gewährleistet, dass die Rotation des Spindeladapters auf den Werkzeugadapter oder den Basisadapter übertragen wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Spindeladapter und dem Werkzeugadapter, oder dass zwischen dem Spindeladapter und dem Basisadapter eine Ausnehmung angeordnet ist.
  • Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass in der Ausnehmung ein Werkzeug, beispielsweise ein Schraubendreher, angesetzt werden kann, um den Werkzeugadapter oder den Basisadapter von dem jeweiligen Spindeladapter zu lösen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn als Haltekraft eine Magnetkraft eines Permanentmagneten vorgesehen ist. Wird eine pneumatische oder hydraulische oder elektromagnetische Haltekraft vorgesehen, ist diese Ausnehmung nicht zwingend erforderlich.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der an dem Basisadapter angeordnete Linsenhalter als Membranhalter oder als hydrostatischer Halter oder als Linsenhalter mit einem elastischen und porösen Belag ausgebildet ist.
  • Diese Halter weisen den Vorteil auf, dass sie die Linsen zuverlässig für den Poliervorgang der Linse positionieren.
  • Ein Membranhalter weist einen zylindrischen Grundkörper mit einem Umfassungsring auf, einen auf dem Grundkörper aufsitzenden Halter für eine Membran, eine daran festgelegte Membran aus elastischem Material sowie eine Kanalanordnung zur Zuführung beziehungsweise zur Abführung von Luft. Die Membran unterstützt die in den Linsenhalter eingesetzte Linse und bildet zusammen mit dem Halter für die Membran einen Hohlraum. In diesen kann über die Kanalanordnung Druckluft eingelassen werden, so dass die auf der Membran aufsitzende Linse kardanisch gleichmäßig gegen das oberhalb der Linsenhalterung geführte Bearbeitungswerkzeug, nämlich das Polierwerkzeug, gepresst wird. Diese Linsenhalterung sitzt auf der Werkstückspindel, die angetrieben wird und die Linsenhalterung wird zum Polieren mittels eines Linearvorschubes gegen das Polierwerkzeug gefahren.
  • Bei einem hydrostatisch gelagerten Linsenhalter ist eine plattenförmige Trägerplatte vorgesehen, an deren Rückseite sich ein zapfenförmiger Vorsprung befindet. Im Zentrum der Vorderseite der Trägerplatte ist die zu bearbeitende Linse festgelegt. Mit dem zapfenförmigen Vorsprung steckt der Linsenhalter in einer Lagerausnehmung, die von einer Stirnfläche umgeben ist. Es verbleibt ein Spalt zwischen dem Werkstückhalter, das heißt dem Linsenhalter, und der Lagerausnehmung, der am Ende des zapfenförmigen Vorsprunges am Umfang des zapfenförmigen Vorsprunges sowie zwischen der Rückseite der plattenförmigen Trägerplatte und der Stirnfläche ausgebildet ist. In dem Spalt wird im Bereich des Endes des zapfenförmigen Vorsprunges ein Fluid gepresst, das in der Folge durch den Spalt am Umfang der plattenförmigen Trägerplatte austritt. Hierdurch wird der Werkstückhalter hydrostatisch gelagert. Damit wird ermöglicht, die zu bearbeitende Linse mit dem auf den Linsenhalter wirkenden Fluiddruck gegen das Bearbeitungswerkzeug zu drücken, wobei durch den offenen Spalt auch Ausgleichsbewegungen der Linse in Axialrichtung freibleiben.
  • Der Linsenhalter mit einem elastischen und porösen Belag weist vorteilhaft einen Werkstückträger zur Festlegung wenigstens einer ersten Fläche der optischen Linse auf, wobei der Werkstückträger eine poröse und elastische Auflage zur Festlegung der wenigstens einen ersten Fläche der optischen Linse aufweist, und wobei die Auflage als eine für das Poliermittel durchlässige Auflage ausgebildet ist.
  • Diese Linsenhalterung weist den Vorteil auf, dass sie eine Kombination aus einer elastischen und porösen Auflage und einer hydrostatischen Lagerung aufweist, bei der das Poliermittel mit Druck durch die Auflage strömt.
  • Hierdurch ist die Kraft, die orthogonal auf die erste Fläche der optischen Linse wirkt, über die gesamte erste Fläche der optischen Linse gleichmäßig verteilt und konstant.
  • Durch die Ausbildung dieses Linsenhalters mit einem elastischen und porösen Belag und einer hydrostatischen Lagerung verändert sich der Abstand der optischen Linse zu dem Linsenhalter während des Poliervorganges nicht oder nur in sehr geringfügigem Maß. Dieses ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber der rein hydrostatischen Lagerung.
  • Der elastische und poröse Belag ist vorteilhaft derart aufgebaut, dass der Belag als ein für ein Poliermittel durchlässiger Belag ausgebildet ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaftenAusführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abrichtwerkzeug als ringförmiges Topfwerkzeug ausgebildet ist. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass Topfwerkzeuge eine außerordentlich gute Standzeit aufweisen. Das Werkzeug ist vorteilhaft als ein galvanisch belegtes Diamantwerkzeug ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spindeladapter der Werkzeugspindel identisch ausgebildet sind, oder dass die Spindeladapter der Werkstückspindel identisch ausgebildet sind, oder dass die Basisadapter für den Linsenhalter identisch ausgebildet sind, oder dass die Werkzeugadapter für das Polierwerkzeug oder für das Schleifwerkzeug identisch ausgebildet sind.
  • Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass für die Vorrichtung Basisbauteile für ein modulares Standardkonzept vorhanden sind. Diese Basisbauteile sind sowohl für die Linsenhalterung, das heißt für das Werkstückfutter, als auch für das Werkzeug (Abrichtwerkzeug oder Polierwerkzeug oder Schleifwerkzeug) im Aufbau vorteilhaft immer gleich. Diese Basisbauteile sind vorteilhaft in einer Standardabmessungsreihe vorhanden.
  • Die jeweiligen Bauteile, die verwendet werden sollen, werden vom Bediener oder durch eine Vorgabe der Vorrichtung ausgewählt. Die Vorgabe der Vorrichtung entsteht unmittelbar aus den Angaben der Linsenform. Die Linsenformdaten werden vorteilhaft mit einer KI-basierten Software in der Vorrichtung, vorteilhaft in einer Steuereinrichtung, abgespeichert. Die Vorrichtung steuert sowohl die notwendigen Werkzeuge, die verwendet werden sollen, als auch die Prozessparameter für die spätere Bearbeitung der Linse. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können die Daten der Werkzeuge und/oder die Daten der Prozesse vorteilhaft über einen RFID-Chip innerhalb der Werkzeuge abgespeichert werden. Lediglich der Linsenhalter und das Polierwerkzeug sind linsenspezifische Teile.
  • Die Polierwerkzeuge und die Linsenhalter sind vorteilhaft als Halbfertigteile vorhanden. Diese können in einem kleinen Vorratslager vorhanden sein. Durch die Vorgabe der Vorrichtung werden die entsprechenden Teile entnommen und mit den Adaptern lösbar fest verbunden.
  • Die Zusammensetzung der verschiedenen Bauteile erfolgt vorteilhaft zu einer entsprechenden Baugruppe:
    1. a) Werkzeug-Baugruppe
    2. b) Werkstück-Baugruppe (Linsenhalter-Baugruppe).
  • Diese Zusammensetzung wird vorteilhaft über eine Vorgabe der Maschinensoftware festgelegt und kann auf einem Display der Vorrichtung dargestellt werden. Die Vorrichtung weist vorteilhaft ein Display auf.
  • Nach der Zusammensetzung der Baugruppen werden diese auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die vorteilhaft als CNC-gesteuerte Vorrichtung ausgebildet ist, montiert und mittels eines Schleifwerkzeuges gefertigt. Das Schleifwerkzeug ist vorteilhaft ebenfalls als Standardschleifwerkzeug ausgebildet.
  • Mit dem Abrichtwerkzeug wird die finale Form des Polierwerkzeuges hergestellt. Mit dem Schleifwerkzeug wird die finale Form des Linsenhalters hergestellt.
  • Nachdem die linsenspezifischen Teile (Polierwerkzeug und Linsenhalter) hergestellt sind, werden diese Teile in die erfindungsgemäße Vorrichtung, vorzugsweise in die CNC-gesteuerte Vorrichtung, eingebaut.
  • Anschließend kann der Polierprozess durchgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Werkzeugspindel in Bezug auf die Richtung ihrer Längsachse federnd gelagert ist oder dass die Werkzeugspindel in Bezug auf die Richtung ihrer Längsachse fixierbar ist, und dass die Lagerung der Werkzeugspindel in Bezug auf die Längsachse der Werkzeugspindel zwischen der federnden Lagerung und der fixierten Lagerung umschaltbar ist.
  • Vorteilhaft ist die Werkzeugspindel für diese Art der Lagerung geteilt ausgebildet. Die Werkzeugspindel besteht vorteilhaft aus einer äußeren Spindel und einer inneren Spindel. Die äußere Spindel kann über einen Motor angetrieben ausgebildet sein. Die innere Spindel ist gegenüber der äußeren Spindel in axialer Richtung verschiebbar. Vorteilhaft ist ein Mitnehmerstift vorgesehen, der die Drehbewegung der äußeren Spindel auf die innere Spindel überträgt.
  • Andere Lagerungen der Werkzeugspindel sind ebenfalls denkbar.
  • Das bedeutet, dass zum Beispiel der Poliervorgang derart durchgeführt werden kann, dass die Werkzeugspindel in Richtung ihrer Längsachse ausweichbar gelagert ist. Hierdurch wird ein Crashschutz erreicht.
  • Die Linse liegt üblicherweise mit einem bestimmten Arbeitsdruck auf der Linsenhalterung auf. Die federnde Lagerung der Werkzeugspindel weist den Vorteil auf, dass bei einem Überschreiten des Arbeitsdruckes die Vorrichtung keinen Schaden nimmt, sondern dass die Werkzeugspindel mit dem Polierwerkzeug in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel ausweichen kann. Hierdurch wird eine Beschädigung der Vorrichtung vermieden. Insbesondere beim Einstellprozess kommt häufiger ein Crash vor. Üblicherweise muss zwischen der Linse und dem Linsenhalter ein geringer Abstand vorhanden sein. Dieser Abstand ist für einen Bediener jedoch nicht genau verifizierbar. Ist der Abstand nicht vorhanden, kann es zu einem Crash kommen. Da die Vorrichtungen sehr sensibel sind, können durch einen Crash ein bis zwei Tage an Arbeitszeit verloren gehen.
  • Für einen Schleifvorgang, bei dem der Linsenhalter bearbeitet wird oder für einen Abrichtvorgang zum Abrichten des Polierwerkzeuges, kann die Werkzeugspindel in Richtung ihrer Längsachse fixiert werden. Das heißt, dass bei dem Schleifvorgang eine höhere Genauigkeit erzielt werden kann, als wenn die Werkzeugspindel ausweichbar gelagert ist.
  • Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Poliervorgang mit einer in Richtung ihrer Längsachse fixierten Werkzeugspindel durchzuführen oder einen Schleifvorgang des Linsenhalters oder den Abrichtvorgang des Polierwerkzeuges mit einer federnd gelagerten Werkzeugspindel durchzuführen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Anschlag für eine maximale Auslenkung der in Bezug auf die Längsachse der Werkzeugspindel federnden Lagerung der Werkzeugspindel vorgesehen ist.
  • Um eine hohe Genauigkeit, insbesondere beim Poliervorgang, zu erhalten, wird die Maximalauslenkung der Werkzeugspindel, wenn diese in Richtung ihrer Längsachse federnd gelagert ist, begrenzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Polieren sphärischer Oberflächen von Linsen aus Glas mit einer Vorrichtung mit einer rotierend angetriebenen Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges zeichnet sich dadurch aus, dass das Polieren der Linsen auf der Vorrichtung, die als Zwei-Spindel-Maschine mit einer Werkzeugspindel und einer Werkstückspindel ausgebildet ist, durchgeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass das Polieren der Linse lediglich auf einer Zwei-Spindel-Maschine durchgeführt wird. Das heißt, das Verfahren wird auf einer Vorrichtung durchgeführt, die lediglich eine Werkzeugspindel und eine Werkstückspindel aufweist. Es sind ausschließlich zwei Spindeln, nämlich die Werkzeugspindel und die Werkstückspindel, vorgesehen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,
    • a) dass an dem an der Werkstückspindel angeordneten Spindeladapter ein Basisadapter mit einem Abrichtwerkzeug angeordnet wird, und
    • b) dass an dem an der Werkzeugspindel angeordneten Spindeladapter ein Werkzeugadapter mit einem Polierwerkzeug angeordnet wird,
    • c) dass anschließend ein Abrichtprozess des Polierwerkzeuges mit dem Abrichtwerkzeug durchgeführt wird,
    • d) dass der Basisadapter mit dem Abrichtwerkzeug von dem Spindeladapter der Werkstückspindel gelöst wird, und dass ein Basisadapter mit einem Linsenhalter an dem Spindeladapter der Werkstückspindel angeordnet wird, und
    • d) dass die Linse anschließend mit dem Polierwerkzeug po-liert wird.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an der Werkstückspindel, nämlich an dem an der Werkstückspindel angeordneten Spindeladapter, das Abrichtwerkzeug, welches an einem Basisadapter angeordnet ist, angeordnet. Darüber hinaus wird an der Werkzeugspindel das Polierwerkzeug angeordnet, und zwar wird der Werkzeugadapter des Polierwerkzeuges an dem Spindeladapter der Werkzeugspindel befestigt. Anschließend kann ein Abrichtprozess des Polierwerkzeuges mit dem Abrichtwerkzeug durchgeführt werden. Nach dem Abrichtprozess wird der Basisadapter mit dem Abrichtwerkzeug von dem Spindeladapter der werkzeugspindel gelöst und gegen einen Linsenhalter, der ebenfalls einen Basisadapter aufweist, eingetauscht. Anschließend kann die Linse mit dem Polierwerkzeug poliert werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,
    1. a) dass an dem an der Werkzeugspindel angeordneten Spindeladapter ein Werkzeugadapter mit einem Schleifwerkzeug angeordnet wird, und
    2. b) dass an dem an der Werkstückspindel angeordneten Spindeladapter ein Basisadapter mit einem Linsenhalter angeordnet wird, und
    3. c) dass anschließend mit dem Schleifwerkzeug eine Oberfläche des Linsenhalters bearbeitet wird, und
    4. d) dass anschließend die Linse in dem Linsenhalter angeordnet wird, und dass an dem an der Werkzeugspindel angeordneten Spindeladapter der Werkzeugadapter mit dem Polierwerkzeug angeordnet wird, und
    5. e) dass die Linse mit dem Polierwerkzeug poliert wird.
  • Gemäß diesem Verfahren wird an dem an der Werkzeugspindel angeordneten Spindeladapter ein Werkzeugadapter mit einem Schleifwerkzeug, vorzugsweise einem Topfwerkzeug, angeordnet, und an dem an der Werkstückspindel angeordneten Spindeladapter wird ein Basisadapter mit einem Linsenhalter angeordnet. Anschließend wird mit dem Schleifwerkzeug eine Oberfläche des Linsenhalters bearbeitet. Daran anschließend wird die Linse in dem Linsenhalter angeordnet und an dem an der Werkzeugspindel angeordneten Spindeladapter wird der Werkzeugadapter mit dem Polierwerkzeug angeordnet, nachdem der Werkzeugadapter mit dem Schleifwerkzeug entfernt wurde. Anschließend wird die Linse mit dem Polierwerkzeug bearbeitet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass das Verfahren auf einer Zwei-Spindel-Maschine durchgeführt werden kann. Der besondere Vorteil liegt darin, dass die Werkzeuge sowie der Linsenhalter an den Werkstückspindeln je nach Bedarf und vorgesehenen Arbeitsschritten angeordnet werden können. Dieses wird durch die Adapter gewährleistet, die ein einfaches Auswechseln der Werkzeuge und des Linsenhalters ermöglichen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass nach dem Poliervorgang die Linse vermessen und Messwerte ermittelt werden.
  • Vorteilhaft werden die Messwerte in die erfindungsgemäße Vorrichtung, vorteilhaft in eine Steuereinheit, übertragen. Die Übertragung erfolgt vorteilhaft online. Mittels einer Software, vorzugsweise einer KI-basierenden Software, wird vorgeschlagen, welcher Arbeitsschritt als Nächstes durchgeführt wird. Dies kann ein weiterer Abrichtprozess sein oder eine Art der Prozesskorrektur.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Messwerte in einer Steuereinheit der Vorrichtung abgespeichert und eine in der Steuereinheit angeordnete Künstliche Intelligenz gibt eine Mitteilung aus, ob ein weiterer Abrichtprozess oder eine Prozesskorrektur durchgeführt werden soll.
  • Dieses erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass das Verfahren zum Polieren einer Linse optimiert werden kann. Der Bediener wird durch die Künstliche Intelligenz unterstützt und erhält Vorschläge, welche Bauteile in der Vorrichtung verwendet werden sollen, um einen optimalen Polierprozess der Linse durchzuführen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Poliervorgang mit einer in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel federnden Lagerung der Werkzeugspindel und des an der Werkzeugspindel angeordneten Polierwerkzeuges durchgeführt wird.
  • Beim Einstellprozess können Crashs auftreten, wenn zwischen der Linse und dem Linsenhalter kein ausreichender Abstand, das heißt nicht ausreichend Luft, vorgesehen ist. Um diese Crashs zu vermeiden, ist es vorteilhaft, den Poliervorgang mit einer in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel federnd gelagerten Werkzeugspindel durchzuführen. Die Werkzeugspindel mit dem daran angeordneten Polierwerkzeug kann in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel ausweichen, wenn ein Arbeitsdruck überschritten wird. Hierdurch ist es möglich, eine Beschädigung der Vorrichtung zu vermeiden. Die Vorrichtung ist sehr empfindlich, so dass bei einem Crash die Vorrichtung durchaus ein bis zwei Arbeitstage ausfallen kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Abrichtvorgang des Polierwerkzeuges oder der Schleifvorgang des Linsenhalters mit einer in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel fixierten Werkstückspindel durchgeführt wird.
  • Zwischen der federnden Lagerung der Werkzeugspindel und der in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel fixierten Lagerung kann vorteilhaft umgeschaltet werden. Hierdurch ist es möglich, den Poliervorgang beispielsweise mit einer federnd gelagerten Werkzeugspindel durchzuführen und beispielsweise einen Abrichtvorgang des Polierwerkzeuges oder einen Schleifvorgang des Linsenhalters mit einer in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel fixierten Werkstückspindel durchzuführen.
  • Vorteilhaft kann eine pneumatische Umschaltvorrichtung vorgesehen sein zwischen der Umschaltung der in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel festen oder fixierten Lagerung.
  • Es besteht auch die Möglichkeit, andere Umschaltvorrichtungen, beispielsweise elektrisch, hydraulisch oder, magnetisch betätigbare Vorrichtungen vorzusehen.
  • Der Poliervorgang wird vorteilhaft mit einer in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel federnden Lagerung durchgeführt. Der Poliervorgang kann jedoch auch mit einer in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel festen Lagerung durchgeführt werden.
  • Der Abrichtvorgang oder der Schleifvorgang des Linsenhalters wird vorteilhaft mit einer in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel festen Lagerung durchgeführt. Es ist auch möglich, den Abrichtvorgang oder den Schleifvorgang des Linsenhalters mit einer in Richtung der Längsachse der Werkzeugspindel federnden Lagerung durchzuführen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass beim Abrichtprozess des Polierwerkzeuges oder des Linsenhalters über eine Ventilsteuerung eine Flüssigkeitszufuhr von einer Poliermittelzufuhr auf eine Frischwasserzufuhr umgeschaltet wird.
  • Beim Abrichtprozess des Polierwerkzeuges oder des Linsenhalters wird vorteilhaft Frischwasser zugeführt und das Abwasser abgeführt. Durch die Spülung der Leitungen mit Frischwasser wird vermieden, dass die Poliersuspension für den Poliervorgang der Linse mit Spänen des Polierwerkzeuges oder mit Material des Linsenhalters verunreinigt wird.
  • Vorteilhaft erfolgt die Umschaltung von einer Poliermittelzufuhr auf eine Frischwasserzufuhr oder umgekehrt automatisch.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Umschaltung von der Poliermittelzufuhr auf die Frischwasserzufuhr oder umgekehrt für eine automatische Maschinenreinigung eingesetzt werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnungen, in denen verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt sind, ohne die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele zu beschränken. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Ansicht;
    Fig. 2
    einen Spindeladapter, teilweise geschnitten;
    Fig. 3
    den Spindeladapter gemäß Fig. 2 in Draufsicht;
    Fig. 4
    einen Linsenhalter im Querschnitt;
    Fig. 5
    ein geändertes Ausführungsbeispiel eines Linsenhalters im Querschnitt;
    Fig. 6
    ein geändertes Ausführungsbeispiel eines Linsenhalters im Querschnitt;
    Fig. 7
    ein Abrichtwerkzeug im Querschnitt;
    Fig. 8
    ein Polierwerkzeug mit Werkstückadapter und Spindeladapter im Querschnitt;
    Fig. 9
    ein Polierwerkzeug und ein Schleifwerkzeug im Querschnitt;
    Fig. 10
    ein bearbeitetes Polierwerkzeug im Querschnitt;
    Fig. 11
    ein Schleifwerkzeug für einen Linsenhalter bei der Bearbeitung des Linsenhalters im Querschnitt;
    Fig. 12
    ein Polierwerkzeug und eine Linse mit entsprechender Anordnung an den Spindeln im Querschnitt;
    Fig. 13
    ein Abrichtwerkzeug und ein Polierwerkzeug mit entsprechenden Halterungen an den Spindeln im Querschnitt;
    Fig. 14
    einen Längsschnitt durch eine Werkzeugspindel mit federnder Lagerung.
  • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1, die ein Gestell 12 aufweist mit einer Tischfläche 14, auf dem ein Gehäuse 19 angeordnet ist. Mit dem Gehäuse 19 ist ein Kopf 20 verbunden, der einen Antrieb 21 aufweist und eine von einem Motor 23 angetriebene Werkzeugspindel 2 haltert. An einem Vertikalrahmen 24 ist ein Schlitten 25 angeordnet, der einen Drehantrieb 28 für eine an dem Schlitten 25 gehalterte Werkstückspindel 3 aufweist. Die Werkzeugspindel 2 trägt einen Spindeladapter 4. Die Werkstückspindel 3 trägt einen Spindeladapter 5.
  • Für den Schlitten 25 ist ein Vorschubantrieb 26 vorgesehen, der eine Bewegung in Richtung einer Z-Achse ermöglicht. Der Kopf 20 ist um eine Querachse Y schwenkbar, wozu ein zweiter Vorschubantrieb (in Fig. 1 nicht dargestellt) vorgesehen ist. Durch die Schwenkbewegung des Kopfes 20 um die Querachse Y in Verbindung mit einer Drehbewegung der Werkzeugspindel 2 und der Werkstückspindel 3 lassen sich die für das Polieren einer Linse (in Fig. 1 nicht dargestellt) und die für das Abrichten des Polierwerkzeuges (nicht dargestellt) notwendigen Bewegungen erzeugen.
  • Fig. 2 zeigt den Spindeladapter 5, der an der Werkstückspindel 3 angeordnet ist. Der Spindeladapter 5 weist einen Grundkörper 6 auf, der Permanentmagneten 7 aufweist.
  • Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, sind mehrere Permanentmagnete 7 über den Umfang des Spindeladapters 5 verteilt angeordnet. Die Permanentmagnete 7 sind gleichmäßig verteilt über den Umfang angeordnet.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erfolgt ein automatisches Umschalten von der Zufuhr eines Poliermittels (nicht dargestellt), welches während des Poliervorganges zugeführt wird, auf eine Zufuhr von Spülwasser, wenn die Werkzeuge geschliffen werden.
  • Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Spindeladapter 5 fest oder lösbar fest mit der Werkstückspindel 3 verbunden. Der Spindeladapter 5 weist einen Mitnehmerstift 8 auf, der in eine Ausnehmung eines Werkzeugadapters (in Fig. 2 nicht dargestellt) greifen kann.
  • Der Spindeladapter 5 weist darüber hinaus einen O-Ring. 9 auf. Durch den Spindeladapter 5 wird Luft zu einem an dem Spindeladapter 5 anzuordnenden Linsenhalter geführt. Der O-Ring 9 dient zur Abdichtung;
  • An dem Spindeladapter 5 der Werkstückspindel 3 können die gemäß den Fig. 4, 5, 6 und 7 dargestellten Linsenhalter oder Werkzeuge angeordnet werden.
  • Gemäß Fig. 4 ist ein sogenannter Hydrospeed-Halter 15 dargestellt, der an dem Spindeladapter 5 angeordnet werden kann. In dem Halter 15 ist eine Linse 10 angeordnet. Lediglich schematisch ist das Polierwerkzeug 11 in Fig. 4 dargestellt. Der Linsenhalter 15 weist einen Grundkörper 16 auf. An dem Grundkörper 16 ist mittels Schrauben 17 ein Linsenring 18 befestigt. In dem Linsenring 18 ist die Linse 10 gegen ein radiales Ausweichen gehalten. Durch eine Bohrung 22 wird Luft oder ein Poliermittel, vorzugsweise eine Polierflüssigkeit, geführt, um die Linse 10 während des Poliervorganges an das Polierwerkzeug 11 zu drücken.
  • Der Linsenhalter 15 weist eine Ausnehmung 27 auf. In dieser Ausnehmung kann ein Werkzeug, beispielsweise ein Schraubendreher, eingeführt werden, um den Linsenhalter 15 von dem Spindeladapter 5 zu lösen, das heißt, um die Magnetkraft zu überwinden.
  • In dem Polierwerkzeug 11 ist ein RFID-Chip 30 angeordnet, der lediglich schematisch dargestellt ist. In dem RFID-Chip 30 können Daten des Werkzeuges und/oder Daten der Polierprozesse abgespeichert werden.
  • Fig. 5 zeigt einen Linsenhalter 29, der als Membranhalter ausgebildet ist. Der Linsenhalter 29 weist einen Grundkörper 30 auf, an dem mittels Schrauben 31 ein Linsenring 32 befestigt ist. Der Linsenhalter 29 weist eine Membran 33 auf, die an der Linse 10, die von dem Linsenring 32 gegen ein radiales Ausweichen gehalten wird, anliegt. Durch eine Bohrung 34 wird Luft geführt, so dass sich die Membran 33 an die Linse 10 anlegt und diese gegen das Polierwerkzeug 11 drückt.
  • In dem Polierwerkzeug 11 ist ein RFID-Chip 30 angeordnet, der lediglich schematisch dargestellt ist. In dem RFID-Chip 30 können Daten des Werkzeuges und/oder Daten der Polierprozesse abgespeichert werden.
  • Gemäß Fig. 6 ist ein Linsenhalter 35 gezeigt, der als hydrostatischer Linsenhalter ausgebildet ist. Der Linsenhalter 35 weist einen Grundkörper 36 auf. An dem Grundkörper 36 ist mittels Schrauben 37 ein Linsenring 38 angeordnet, der die Linse 10 gegen ein radiales Ausweichen hält. In dem Linsenhalter 35 ist ein elastischer und poröser Belag 13 angeordnet. Durch die Bohrung 22 wird ein Fluid geleitet, vorzugsweise ein Poliermittel. Dieses Poliermittel strömt durch den elastischen und porösen Belag 13, so dass die Linse 10 hydrostatisch gelagert ist und während des Poliervorganges gegen das Polierwerkzeug 11 gedrückt wird.
  • In dem Polierwerkzeug 11 ist ein RFID-Chip 30 angeordnet, der lediglich schematisch dargestellt ist. In dem RFID-Chip 30 können Daten des Werkzeuges und/oder Daten der Polierprozesse abgespeichert werden.
  • Die Linsenhalter gemäß den Fig. 4, 5 und 6 weisen jeweils die Ausnehmung 27 auf. In die Ausnehmung kann ein Werkzeug, beispielsweise ein Schraubendreher, eingeführt > werden, um den Basisadapter 16 von dem Spindeladapter 5 zu lösen.
  • Die Basisadapter 16, die in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt sind, sind derart aufgebaut, dass sie mittels der Magnete 7 an dem Spindeladapter 5 angeordnet werden können. Die Basisadapter 16 tragen jeweils lediglich einen anderen Linsenhalter 15, 29 oder 35.
  • Anstelle eines Linsenhalters 15, 29 oder 35 kann an dem Basisadapter 16 auch, wie in Fig. 7 dargestellt, das Abrichtwerkzeug 39 angeordnet sein. Das Abrichten des Polierwerkzeuges kann damit innerhalb der Vorrichtung, das heißt der Poliermaschine, durchgeführt werden. Durch die Austauschbarkeit der Linsenhalter 15, 29, 35 mittels des Werkstückadapters 40 gegen das Abrichtwerkzeug 39, welches an einem Basisadapter 16 angeordnet ist, werden Umrüstphasen sehr kurz gestaltet. Darüber hinaus wird die Qualität der polierten Linsen beträchtlich erhöht, weil auftretende Wechselungenauigkeiten vollständig entfallen.
  • Die Linsenhalter 15, 29, 35 sind lösbar fest an dem Basisadapter 16 angeordnet. Jeder Linsenhalter 15, 29, 35 weist einen eigenen Basisadapter 16 auf. Das Abrichtwerkzeug 39 weist einen eigenen Basisadapter 16 auf. Das Polierwerkzeug 11 und das Schleifwerkzeug 44 weisen jeweils einen eigenen Werkzeugadapter 40 auf.
  • In dem Polierwerkzeug 11 ist ein RFID-Chip 30 angeordnet, der lediglich schematisch dargestellt ist. In dem RFID-Chip 30 können Daten des Werkzeuges und/oder Daten der Polierprozesse abgespeichert werden. In dem Abrichtwerkzeug 39 ist ein RFID-Chip 36 angeordnet. In dem RFID-Chip 30 können Daten des Werkzeuges und/oder Daten der Abrichtprozesse abgespeichert werden.
  • Fig. 8 zeigt das Polierwerkzeug 11, welches an einem, Werkzeugadapter 40 angeordnet ist. Das Polierwerkzeug 11 und der Werkzeugadapter 40 sind mittels Schrauben 41 lösbar fest miteinander verbunden. Der Werkzeugadapter 40 ist an dem Spindeladapter 4 der Werkzeugspindel 2 lösbar angeordnet. Der Spindeladapter 4 weist hierzu die Permanentmagnete 7 auf. In dem Werkzeugadapter 40 ist die Ausnehmung 27 angeordnet, um den Werkzeugadapter 40 von dem Spindeladapter 4 einfacher lösen zu können. Darüber hinaus weist der Spindeladapter 4 einen Mitnehmerstift 42 auf, damit eine Drehbewegung, die der Spindeladapter 4 durchführt, auf den Werkzeugadapter 40 übertragen wird. Die Magnetkraft der Permanentmagneten 7 wirkt in erster Linie in Z-Richtung, das heißt in axialer Richtung der Werkzeugspindel 2. Um die Rotationskraft der Werkzeugspindel 2 auf den Werkzeugadapter 40 zu übertragen, ist der Mitnehmerstift 42 vorgesehen. Der Mitnehmerstift 42 hat eine Mitnahmefunktion. Der Mitnehmerstift 42 greift in die Ausnehmung 27. Für den Mitnehmerstift 42 kann auch eine gesonderte Ausnehmung (nicht dargestellt) in dem Werkzeugadapter 40 vorgesehen sein.
  • In dem Spindeladapter 4 ist ein RFID-Chip 45 angeordnet. In dem RFID-Chip 45 können Daten des Polierwerkzeuges 11 und/oder Daten der Polierprozesse abgespeichert werden.
  • Die RFID-Chips 30, 36, 45 können jeweils in den Werkzeugen 11, 39 oder dem Linsenhalter 15, 29, 35 angeordnet sein, oder sie können in den Adaptern 4, 5 der Werkzeuge 11, 39 oder des Linsenhalters 15, 29, 35 angeordnet sein.
  • In Fig. 9 sind gleiche Teile wie in Fig. 8 mit glei-chen Bezugszeichen versehen. Gemäß Fig. 9 wird das Polierwerkzeug 11 mit einem Schleifwerkzeug 43 bearbeitet. Durch die Bearbeitung mit dem Schleifwerkzeug 43 erhält das Polierwerkzeug 11 die finale Form. Das Schleifwerkzeug 43 ist als Topfwerkzeug ausgebildet.
  • Gemäß Fig. 10 ist das fertiggestellte Polierwerkzeug 11 dargestellt, welches auf dem Werkzeugadapter 40 angeordnet ist. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen wie in den Fig. 8 und 9 versehen.
  • Das gemäß Fig. 9 dargestellte Schleifwerkzeug 43 entspricht dem in Fig. 7 dargestellten Abrichtwerkzeug 39, welches in Fig. 9 lediglich schematisch dargestellt ist. Das in Fig. 9 dargestellte Schleifwerkzeug 43 ist ebenfalls auf einem Basisadapter 16 angeordnet und an der Werkstückspindel 3 lösbar fest angeordnet.
  • Fig. 11 zeigt den Linsenhalter 15, der an dem Basisadapter 16 mittels Schrauben 17 lösbar fest angeordnet ist. Der Werkzeugadapter 16 ist mittels der Permanentmagnete 7 lösbar an dem Spindeladapter 5 angeordnet. Der Spindeladapter 5 ist wiederum an der Spindel 3 angeordnet. Der Linsenhalter 15, das heißt der Linsenring 18, wird gemäß Fig. 11 mit einem Schleifwerkzeug 44 bearbeitet. Der Linsenring 18 erhält seine finale Form mit dem Schleifwerkzeug 44. Das Schleifwerkzeug 44 ist an dem Spindeladapter 4, der lediglich schematisch dargestellt ist, angeordnet. Der Spindeladapter 4 ist an der Werkzeugspindel 2 angeordnet. Das Schleifwerkzeug 44 ist als Topfwerkzeug ausgebildet.
  • Fig. 12 zeigt die Bearbeitung einer Linse 10 mit dem Polierwerkzeug 11. Die Linse 10 ist in dem Linsenhalter 15 angeordnet, der den Linsenring 18 aufweist. Der Linsenring 18 ist mittels Schrauben 17 an dem Basisadapter 16 angeordnet. Es handelt sich um eine lösbar feste Verbindung zwischen dem Linsenhalter 15 und dem Basisadapter 16. Der Basisadapter 16 ist mittels Magneten 7 an dem Spindeladapter 5 angeordnet. Der Spindeladapter 5 ist wiederum an der Werkstückspindel 3 angeordnet. Zur Abdichtung zwischen dem Basisadapter 16 und dem Spindeladapter 5 ist ein O-Ring 9 vorgesehen.
  • Der Spindeladapter 5 weist darüber hinaus einen Mitnehmerstift 8 auf, der zur Mitnahme des Basisadapters 16 dient, wenn der Spindeladapter 5 in eine Drehbewegung versetzt wird. Der Basisadapter 16 wird mittels des Mitnehmerstiftes 8 ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt.
  • Das Polierwerkzeug 11 ist an dem Werkzeugadapter 40 mittels Schrauben 41 lösbar fest angeordnet. Der Werkzeugadapter 40 ist mittels Magneten 7 an dem Spindeladapter 4 angeordnet. Zur Abdichtung ist ebenfalls ein O-Ring 9 vorgesehen. Der Spindeladapter 4 ist an der Werkzeugspindel 2 angeordnet.
  • Mit dem dargestellten System ist es möglich, die Linse 10 mit dem Polierwerkzeug 11 zu polieren. Über die Adapterkombinationen Spindeladapter 4 und Werkzeugadapter 40 sowie Spindeladapter 5 und Basisadapter 16 lassen sich die Werkzeuge und Linsenhalterungen in einfacher Art und Weise austauschen. Ist es erforderlich, das Polierwerkzeug 11 nachzubearbeiten, wird die Linsenhalterung 15 mit dem Basisadapter 16 von dem Spindeladapter 5 gelöst und es wird das Abrichtwerkzeug 39 gemäß Fig. 7 mit dem Basisadapter 16 und dem Abrichtwerkzeug 39 an der Werkstückpindel 3 angeordnet.
  • Jedes Werkzeug oder jeder Linsenhalter weist einen eigenen Werkzeug- oder Basisadapter auf.
  • Ist es erforderlich, die Linsenhalterung 15 zu bearbeiten, wird von dem Aufbau der Fig. 12 ausgehend das Polierwerkzeug 11 mit dem Werkzeugadapter 40 von dem Spindeladapter 4 gelöst und es wird das Schleifwerkzeug 44 gemäß Fig. 11 mit dem Werkzeugadapter 40 an dem Spindeladapter 4 der Werkzeugspindel 2 angeordnet.
  • Auf diese Art und Weise ist es möglich, dass mit einer Zwei-Spindel-Vorrichtung der Polierprozess, der Abrichtprozess und der Bearbeitungsprozess der Linsenhalterung durchgeführt werden kann, ohne lange Umrüstzeiten zu benötigen. Dadurch, dass diese drei Prozesse auf ein und derselben Vorrichtung ablaufen, werden auch die Bearbeitungsgenauigkeiten deutlich erhöht.
  • Die Spindeladapter 4 und 5 sind universelle Teile. Auch die Werkzeugadapter 40 und die Basisadapter 16 sind universelle Teile. Lediglich das Polierwerkzeug 11 und die Linsenhalterungen 15, 29 und 35 sind linsenbezogene Teile. Diese linsenbezogenen Teile sind linsenspezifisch an die verschiedenen zu bearbeitenden und herzustellenden Linsen angepasst.
  • Der Spindeladapter 4 der Werkzeugspindel 2 kann größer ausgebildet sein als der Spindeladapter 5 der Werkstückspindel 3, da die Werkzeugadapter 4 die Werkzeuge, wie das Pölierwerkzeug 11 und das Schleifwerkzeug 43, aufnehmen. Der Basisadapter 16 kann kleiner ausgebildet sein als der Werkzeugadapter 40, da der Basisadapter 16 lediglich die relativ kleine Linsenhalterung 15, 29, 35 aufnimmt.
  • Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Spindeladapter 4, 5 gleiche Größen aufweisen.
  • Vorteilhaft sind sämtliche Teile, die nicht linsenbezogen sind, nämlich der Spindeladapter 4, der Spindeladapter 5, der Basisadapter 16 und der Werkzeugadapter 40, normiert, so dass mit wenigen Teilen das System aufgebaut werden kann.
  • Die Werkzeuge, zum Beispiel das Polierwerkzeug 11, sind vorteilhaft aus Kunststoff hergestellt. Es handelt sich hierbei vorteilhaft um einen schleiffähigen Kunststoff.
  • Neu ist, dass die Bearbeitung (Abrichtprozess) des Polierwerkzeuges 11 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erfolgt. Es ist nicht mehr erforderlich, den Abrichtvorgang des Polierwerkzeuges 11 oder des Linsenhalters 15 in einer gesonderten Maschine durchzuführen. Darüber hinaus kann auch die dritte Spindel, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, entfallen.
  • Vorteilhaft ist eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 vorgesehen. Die Linsendaten werden in die Steuereinrichtung eingegeben und dort abgespeichert. Eine Software, vorteilhaft eine KI-gesteuerte Software, schlägt vor, welche Werkzeuge zu kombinieren sind.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und das erfindungsgemäße Verfahren weisen den Vorteil auf, dass normierte Bauteile, wie Spindeladapter 4, Spindeladapter 5, Basisadapter 16 oder Werkzeugadapter 40, verwendet werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine softwaregesteuerte, vorzugsweise KI-gesteuerte, Nutzeroberfläche vorhanden ist. Ein weiterer besonderer Vorteil liegt darin, dass lediglich eine Zwei-Spindel-Maschine erforderlich ist.
  • Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass preiswerte Werkzeuge verwendet werden und dass die Werkzeugkosten reduziert sind.
  • Gemäß Fig. 12 ist ein O-Ring 59 zur Abdichtung zwischen dem Basisadapter 16 und dem Linsenring 18 vorgesehen.
  • Fig. 13 zeigt das Polierwerkzeug 11, welches an dem Werkzeugadapter 40 mittels Schrauben 41 lösbar fest angeordnet ist. Der Werkzeugadapter 40 ist an dem Spindeladapter 4 mittels Magneten 7 lösbar befestigt. Der Spindeladapter 4 ist an der Werkzeugspindel 2 angeordnet.
  • Zum Abrichten des Polierwerkzeuges 11 ist das Abrichtwerkzeug 39 vorgesehen. Das Abrichtwerkzeug 39 ist an dem Werkzeugadapter 16 angeordnet. Der Werkzeugadapter 16 ist lösbar an dem Spindeladapter 5 mittels Magneten 7 angeordnet. Der Spindeladapter 5 ist fest oder lösbar fest mit der Werkstückpindel 3 verbunden.
  • Fig. 14 zeigt die Werkzeugspindel 2, die in Richtung ihrer Längsachse L in Richtung des Doppelpfeiles A eine Ausweichbewegung durchführen kann.
  • Im unteren Teil der Fig. 14 ist das Polierwerkzeug 11 dargestellt, mit dem die Linse 10 poliert wird. Die Linse 10 ist in dem Linsenring 18 angeordnet. Der Linsenring 18 ist an dem Basisadapter 16 mittels einer Schraube 17 angeordnet. Das Polierwerkzeug 11 ist an einem in Fig. 14 nicht in Einzelheiten dargestellten Werkzeugadapter 40 angeordnet. Der Werkzeugadapter 40 ist, wie in Fig. 12 darge-stellt, ausgestaltet.
  • Der Werkzeugadapter 40 ist an der Werkzeugspindel 2 angeordnet. Die Werkzeugspindel 2 ist als geteilte Spindel ausgebildet mit einer äußeren Spindel 2a und einer inneren Spindel 2b. Die äußere Spindel 2a wird von einem Motor 56 über einen Riemen 54 angetrieben. Die äußere Spindel 2a überträgt ihre Drehbewegung über einen Mitnehmerstift 46 auf die innere Spindel 2b. Damit der Mitnehmerstift 46 sich in axialer Richtung in Richtung des Pfeiles A bewegen kann, ist ein Langloch 60 vorgesehen.
  • Für die federnde Lagerung ist eine Feder 47 vorgesehen. Die Feder 47 übt eine Kraft F2 in Richtung des Pfeiles B aus. Ein Druckluftzylinder 48 übt eine Kraft F1 in Richtung des Pfeiles C aus.
  • Es ist ein Anschlag 49 vorgesehen. Der Anschlag 49 kann als Mikrometeranschlag ausgebildet sein. Das bedeutet, dass der Anschlag eine maximale Hubbewegung in Richtung des Pfeiles B der inneren Spindel 2b begrenzt. Dieser Anschlag 49 kann sehr fein eingestellt werden.
  • Der Mitnehmerstift 46 ist vorteilhaft in einem Langloch (nicht dargestellt) angeordnet, so dass die innere Spindel 2b sich relativ zur äußeren Spindel 2a in Richtung des Pfeiles A bewegen kann, ohne dass der Mitnehmerstift 46 die Bewegung begrenzt.
  • Die äußere Spindel 2a ist mittels Kugellager (nicht dargestellt), die in Lagergehäusen 50, 55 angeordnet sind, gelagert, so dass sie eine Rotation um die Längsachse L mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit ω ausführen kann.
  • Die innere Spindel 2b weist eine durchgehende Längsbohrung 58 auf. Durch die Längsbohrung 58 kann Druckluft oder eine Poliersuspension geleitet werden. Die Druckluft oder Poliersuspension wird durch eine Rotationsdurchführung 45 in die Längsbohrung 58 der inneren Spindel 2b geleitet.
  • Mit der Ausführungsform des Adapters 40, mit dem das Polierwerkzeug 11 an der Werkzeugspindel 2 angeordnet ist, ist eine Druckluftzuführung nicht zwingend notwendig, so dass die Rotationsdurchführung 45 gegebenenfalls auch entfallen kann.
  • Die Werkzeugspindel 2 kann in zwei Arbeitsmodi betrieben werden. Beim ersten Arbeitsmodus ist die Werkzeugspindel 2 in Richtung der Längsachse L fest oder starr angeordnet. Das bedeutet, dass in Richtung des Pfeiles A kein Ausweichen der Werkzeugspindel 2 während der Bearbeitung der optischen Linse 10 erfolgt. Hierzu ist der Druckluftzylinder 48 in Richtung des Pfeiles C ausgefahren, so dass er gegen eine Halteplatte 51 drückt, und zwar mit der Kraft F1. Die Halteplatte 51 ist in Richtung des Doppelpfeiles A beweglich gelagert.
  • Der Druckluftzylinder 48 zur Betätigung eines Kolbens 52 ist an einem nicht näher dargestellten Gehäuseteil 53 angeordnet. Die Halteplatte 51 und das Gehäuseteil 53 sind in diesem Arbeitsmodus mit einem äquidistanten, nicht variablen Abstand zueinander angeordnet. Das bedeutet, dass die Werkzeugspindel 2 in diesem Arbeitsmodus in Richtung der Längsachse L der Werkzeugspindel 2 fest gelagert ist. Dennoch kann sich die Werkzeugspindel 2 um die Längsachse L drehen mit einer Drehgeschwindigkeit ω. Die feste Lagerung bezieht sich nur auf die Ausweichbarkeit in Richtung der Längsachse L der inneren Spindel 2b der Werkzeugspindel 2.
  • Im zweiten Arbeitsmodus wirkt zwischen der Halteplatte 51 und dem Gehäuseteil 53 die Feder 47. Die Feder 47 ist als Druckfeder ausgebildet. Die Feder 47 drückt die Halteplatte 51 von dem Gehäuseteil 53 in Richtung des Pfeiles B weg. Es wird von einer Kraft F+ auf eine Kraft F- umgeschaltet. Das heißt, die Federkraft F- steht in einem Schwebezustand mit der Federkraft FF der Feder 47. Die Feder 47 drückt die Halteplatte 51 von dem Gehäuseteil 53 mit der Federkraft FF weg. Die in entgegengesetzter Richtung wirkende Kraft F- zieht in der Gegenrichtung. Dadurch entsteht die Schwebekraft F- - (Federkraft FF der Feder 47) = Δ-Kraft.
  • Diese Δ-Kraft ist so austariert, dass die innere Werkzeugspindel 2b in der äußeren Werkzeugspindel 2a (gewichtsentlastet und reibungsentlastet) in Gegenrichtung zur Federkraft FF bewegt wird um einen vorbestimmten Hub. Das ist dann die Arbeitskraft zum Polieren oder für einen anderen Arbeitsvorgang.
  • In diesem Arbeitsmodus ist die innere Spindel 2b der Werkzeugspindel 2 federnd gelagert.
  • Die Vorrichtung 1 weist eine Mehrzahl von O-Ringen 57 zur Abdichtung auf.
    • Bezugszahlen
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Werkzeugspindel
    2a
    äußere Spindel
    2b
    innere Spindel
    3
    Werkstückspindel
    4
    Spindeladapter an Werkzeugspindel 2
    5
    Spindeladapter an Werkstückspindel 3
    6
    Grundkörper
    7
    Permanentmagnet
    8
    Mitnehmerstift
    9
    O-Ring
    10
    Linse
    11
    Polierwerkzeug
    12
    Gestell
    13
    elastischer und poröser Belag
    14
    Tischfläche
    15
    Linsenhalter
    16
    Basisadapter
    17
    Schraube
    18
    Linsenring
    19
    Gehäuse
    20
    Kopf
    21
    Antrieb
    22
    Bohrung
    23
    Motor
    24
    Vertikalrahmen
    25
    Schlitten
    26
    Vorschubantrieb
    27
    Ausnehmung
    28
    Drehantrieb
    29
    Linsenhalter (Membranhalter)
    30
    RFID-Chip
    31
    Schraube
    32
    Linsenring
    33
    Membran
    34
    Bohrung
    35
    Linsenhalter
    36
    RFID-Chip
    37
    Schraube
    38
    Linsenring
    39
    Abrichtwerkzeug
    40
    Werkzeugadapter
    41
    Schrauben
    42
    Mitnehmerstift
    43
    Schleifwerkzeug
    44
    Schleifwerkzeug
    45
    Rotationsdurchführung
    46
    Mitnehmerstift
    47
    Feder
    48
    Druckluftzylinder
    49
    Anschlag
    50
    Lagergehäuse
    51
    Halteplatte
    52
    Kolben
    53
    Gehäuseteil
    54
    Riemen
    55
    Lagergehäuse
    56
    Motor
    57
    O-Ringe
    58
    Bohrung
    59
    O-Ring
    60
    Langloch
    A
    Pfeil
    B
    Pfeil
    C
    Pfeil J
    F1
    Kraft
    F2
    Kraft
    FF
    Kraft
    F+
    Kraft
    F-
    Kraft
    L
    Längsachse
    ω
    Drehgeschwindigkeit

Claims (22)

  1. Vorrichtung (1) zum Polieren sphärischer Oberflächen von Linsen (10) aus Glas mit einer rotierend angetriebenen Werkzeugspindel (2) zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges (11, 39), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) als Zwei-Spindel-Maschine ausgebildet ist mit einer Werkzeugspindel (2) und einer Werkstückspindel (3), und dass auf der Werkstückspindel eine Linsenhalterung (15, 29, 35) der Linse (10) oder ein Abrichtwerkzeug (39) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass auf der Werkzeugspindel (2) als Bearbeitungswerkzeug ein Polierwerkzeug (11) zum Polieren der Linse (10), oder
    - dass auf der Werkzeugspindel (2) ein Schleifwerkzeug (44) zum Schleifen einer Linsenhalterung (15, 29, 35) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Werkzeugspindel (2) ein Spindeladapter (4) angeordnet ist, und dass an dem Spindeladapter (4) auswechselbar Werkzeugadapter (16) anordbar sind, und dass an einem ersten Werkzeugadapter (16) das Polierwerkzeug (11) angeordnet ist, und dass an einem zweiten Werkzeugadapter (16) das Schleifwerkzeug (44) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Werkstückspindel (3) ein Spindeladapter (5) angeordnet ist, und dass an dem Spindeladapter (5) auswechselbar Basisadapter anordbar sind, und dass an einem ersten Basisadapter (16) ein Linsenhalter (15, 29, 35) angeordnet ist, und dass an einem zweiten Basisadapter (16) das Abrichtwerkzeug (39) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugadapter (40) an dem Spindeladapter (4) mittels einer Magnetkraft lösbar angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisadapter (16) an dem Spindeladapter (5) mittels einer Magnetkraft lösbar angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spindeladapter (4, 5) eine Ausnehmung (27) und in dem Werkzeugadapter (40) oder dem Basisadapter (16) ein Mitnehmerstift (42) angeordnet sind, und dass bei Anordnung des Werkzeugadapters (40) oder des Basisadapters (16) an dem Spindeladapter (4, 5) der Mitnehmerstift (42) in der Ausnehmung (27) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spindeladapter (4, 5) ein Mitnehmerstift (42) und in dem Werkzeugadapter (40) oder dem Basisadapter (16) eine Ausnehmung (27) angeordnet sind, und dass bei Anordnung des Werkzeugadapters (40) oder des Basisadapters (16) an dem Spindeladapter (4) der Mitnehmerstift (42) in der Ausnehmung (27) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spindeladapter (4) und dem Werkzeugadapter (40) oder dass zwischen dem Spindeladapter (5) und dem Basisadapter (16) eine Ausnehmung (27) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der an dem Basisadapter (16) angeordnete Linsenhalter (15, 29, 35) als Membranhalter (29), als hydrostatischer Halter (29) oder als Linsenhalter (35) mit einem elastischen und porösen Belag (13) ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrichtwerkzeug (39) als ringförmiges Topfwerkzeug ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Spindeladapter (4) der Werkzeugspindel (2) identisch ausgebildet sind, oder
    - dass die Spindeladapter (5) der Werkstückspindel (3) identisch ausgebildet sind, oder
    - dass die Basisadapter (16) für den Linsenhalter (15, 29, 35) identisch ausgebildet sind, oder
    - dass die Werkzeugadapter (40) für das Polierwerkzeug (11) oder für das Schleifwerkzeug (44) identisch ausgebildet sind.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (2) in Bezug auf die Richtung ihrer Längsachse (L) federnd gelagert ist oder dass die Werkzeugspindel (2) in Bezug auf die Richtung ihrer Längsachse (L) fixierbar ist, und dass die Lagerung der Werkzeugspindel (2) in Bezug auf die Längsachse (L) der Werkzeugspindel (2) zwischen der federnden Lagerung und der fixierten Lagerung umschaltbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag für eine maximale Auslenkung der in Bezug auf die Längsachse (L) der Werkzeugspindel (2) federnden Lagerung der Werkzeugspindel (2) vorgesehen ist.
  15. Verfahren zum Polieren sphärischer Oberflächen von Linsen (10) aus Glas mit einer Vorrichtung (1) mit einer rotierend angetriebenen Werkzeugspindel (2) zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges (11, 44), dadurch gekennzeichnet, dass das Polieren der Linsen (10) auf der Vorrichtung (1), die als Zwei-Spindel-Maschine mit einer Werkzeugspindel (2) und einer Werkstückspindel (3) ausgebildet ist, durchgeführt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass an dem an der Werkstückspindel (3) angeordneten Spindeladapter (5) ein Basisadapter (16) mit einem Abrichtwerkzeug (39) angeordnet wird, und
    b) dass an dem an der Werkzeugspindel (2) angeordneten Spindeladapter (4) ein Werkzeugadapter (40) mit einem Polierwerkzeug (11) angeordnet wird,
    c) dass anschließend ein Abrichtprozess des Polierwerkzeuges (11) mit dem Abrichtwerkzeug (39) durchgeführt wird,
    d) dass der Basisadapter (16) mit dem Abrichtwerkzeug (39) von dem Spindeladapter (5) der Werkstückspindel (3) gelöst wird, und dass ein Basisadapter (16) mit einem Linsenhalter (15, 29, 35) an dem Spindeladapter (5) der Werkstückspindel (3) angeordnet wird, und
    d) dass anschließend die Linse (10) mit dem Polierwerkzeug (11) poliert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass an dem an der Werkzeugspindel (2) angeordneten Spindeladapter (4) ein Werkzeugadapter (40) mit einem Schleifwerkzeug (43, 44) angeordnet wird, und
    b) dass an dem an der Werkstückspindel (3) angeordneten Spindeladapter (5) ein Basisadapter (16) mit einem Linsenhalter (15, 29, 35) angeordnet wird,
    c) dass anschließend mit dem Schleifwerkzeug (44) eine Oberfläche des Linsenhalters (15, 29, 35) bearbeitet wird, und
    d) dass anschließend die Linse (10) in dem Linsenhalter (15, 29, 35) angeordnet wird, und dass an dem an der Werkzeugspindel (2) angeordneten Spindeladapter (4) der Werkzeugadapter (40) mit dem Polierwerkzeug (11) angeordnet wird, und
    e) dass die Linse (10) mit dem Polierwerkzeug (11) poliert wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Poliervorgang die Linse (10) vermessen und Messwerte ermittelt werden.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte in einer Steuereinheit der Vorrichtung (1) abgespeichert werden, und dass eine in der Steuereinheit angeordnete Künstliche Intelligenz eine Mitteilung ausgibt, ob ein weiterer Abrichtprozess oder eine Prozesskorrektur durchgeführt werden soll.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Poliervorgang mit einer in Richtung der Längsachse (L) der Werkzeugspindel (2) federnden Lagerung der Werkzeugspindel (2) und des an der Werkzeugspindel (2) angeordneten Polierwerkzeuges (11) durchgeführt wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrichtvorgang des Polierwerkzeuges (11) oder der Schleifvorgang des Linsenhalters (15, 29, 35) mit einer in Richtung der Längsachse (L) der Werkzeugspindel (2) fixierten Werkzeugspindel (2) durchgeführt wird.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abrichtprozess des Polierwerkzeuges (11) oder des Linsenhalters (15, 29, 35) über eine Ventilsteuerung eine Flüssigkeitszufuhr von einer Poliermittelzufuhr auf eine Frischwasserzufuhr umgeschaltet wird.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2955390A (en) * 1956-07-20 1960-10-11 Edwin D Philips Lens grinding machine or generator
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