[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zentrieren von optischen
Linsen für die mechanische Halterung insbesondere beim Randschleifen und Facettieren
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
[0002] Gemäß der DE-PS 1 004 516 hat man hierzu die Linse mit hohem Druck zwischen zwei
Glocken eingespannt, damit sich ihre Lage nicht mehr selbsttätig ändert. Zum Zentrieren
der Linse wurden während des Spannvorganges die Spannglocken durch Ultraschall in
Schwingungen versetzt, um die ruhende Reibung zwischen Glocke und Linse in eine niedrigere
Gleitreibung umzuwandeln. Dieser Übergang erfolgte jedoch sprunghaft, wodurch häufig
Beschädigungen der Linse mit unerwünschtem Materialabtrag auftraten.
[0003] Man hat ferner versucht, die Spannglocken beim Einspannen der Linse mit entgegengesetztem
Drehsinn anzutreiben. Auch hierbei besteht ein hohes Beschädigungsrisiko, so daß sich
Schleifspuren in Form von in die Linsenoberfläche eingeschnittenen Ringen kaum vermeiden
lassen.
[0004] In der DE-AS 21 48 102 wurde vorgeschlagen, auf der höhenunveränderlichen Spannglocke
einen piezokeramischen Rohrschwinger anzuordnen, der elektrisch über Schwellenwertschalter
so gesteuert wird, daß die Spannglocke bei Erreichen eines vorgegebenen Druckes absinkt,
wodurch der Schwingungsgenerator abgeschaltet wird. Der Piezoschwinger dient gleichzeitig
zum Prüfen des Spanndruckes, dem die Schwingungsamplitude geregelt angepaßt wird.
Bei dieser Anordnung sind Elektronik-Unsicherheiten nachteilig. Ferner hat der Schwinger
eine nicht unbeachtliche Axialdruckempfindlichkeit. Durch die Druckbelastung beim
Einspannen entsteht eine Vorspannung; die Abstützung des Schwingers ist daher problematisch.
[0005] Aus der DE-OS 31 39 873 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der Unregelmäßigkeiten
eines Zahnradantriebes ausgenutzt werden, um Relativbewegungen zwischen Linse und
Spannglocken zu erzeugen. Als Ausgleichseinrichtung ist ein Waagebalken-Differential
in einem Kegelrad-Getriebezug zwischen den beiden Teilen einer zweiteiligen Zentrierspindel
und Antriebswelle vorgesehen. Für eine Druckplatte der oberen, axialbeweglichen Spindel
ist ein hydraulischer Spannzylinder vorhanden. Infolge der hohen Reibung der Spannspindel
in ihrer Gleitlagerung ist jedoch eine feine Regulierung des Einspanndruckes schwer
zu realisieren, so daß auch diese Vorrichtung nur begrenzt anwendbar ist.
[0006] Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, unter Überwindung der Nachteile des Standes
der Technik das Zentrieren von Linsen insbesondere für die Schleifbearbeitung am Rand
durch eine wesentlich verbesserte und leichtgängige Führung der Zentrierspindeln,
durch erhöhte Haltekräfte sowie Genauigkeit der Einspannung zu verbessern, ohne den
statischen Kraftaufwand zu steigern, so daß mechanische Beschädigungen der Linse sicher
vermieden werden.
[0007] Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen sind
Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.
[0008] Gemäß der Erfindung ist jede Zentrierspindel in einer Hülse radial und axial gelagert,
die wiederum über ein hydraulisches Spannelement im Maschinengestell festlegbar ist.
Das Spannelement besteht aus einer Hülse, die von einem Hohlraum umgeben ist, wobei
die Hülse bei Erhöhung des Druckes im Hohlraum verformt und gegen die Führungshülse
der Zentrierspindel gepreßt wird. Hierdurch wird die Zentrierspindel in axialer Richtung
festgelegt und gleichzeitig achsgenau ausgerichtet.
[0009] Die bzw. jede Luftlagerung kann in der Hülse integriert sein, welche die zugeordnete
Führungshülse der Zentrierspindel umschließt. Die obere Zentrierspindel ist zum Einrichten
der Maschine axial verschiebbar und zentrisch festklemmbar. Eine als Druckkolben wirksame
Stellschraube ermöglicht es, den Druck auf die Führungshülse dieser sogenannten Festspindel
bedarfsgemäß einzustellen, ohne deren Achsausrichtung zu verändern.
[0010] Die Zentrierspindel hat eine Außenhülse die in der Luftlagerhülse eng geführt und
an den Enden axial und/oder radial abgestützt ist. Insbesondere die untere Zentrierspindel,
die sogenannte Spannspindel, wird dadurch mit hoher zentrischer Genauigkeit und Leitgängigkeit
axial geführt. Die fest im Maschinengehäuse sitzende Hülse für die Führungshülse der
Spannspindel ist dabei genau fluchtend zur Hülse für die Führungshülse der Festspindel
angeordnet.
[0011] Eine sehr günstige Weiterbildung der Luftlagerung besteht darin, daß zwischen dem
Gehäuse und zumindest der unteren Führungshülse der Zentrierspindel Nuten vorhanden
sind, die über Steueröffnungen mit Druckmittel beaufschlagbar sind. Die Nuten können
achsparallele und/oder teilringförmige Kanäle bilden. Bevorzugt ist die Innenwand
der Führungshülsenbohrung mit Kanälen und Taschen so gestaltet, daß in der oberen
und unteren Hälfte je vier Luftpolsterfelder entstehen, welche die Spannspindel bei
Druckluftzufuhr mit äußerst geringer Reibung positionsstabil lagern. Die Luftlagerung
und die damit verbundene Leichtgängigkeit der Spannspindel und der Membrankolben ermöglichen
es für das Ausrichten der Linse die Ausrichtkräfte sehr klein zu halten und diese
feinfühlig einzustellen, wodurch eine Beschädigung der Linsenoberfläche während ihrer
Ausrichtbewegung vermieden wird. Hat die Linse ihre genaue Ausrichtposition erreicht,
wird der die Spannhülse umgebende Hohlraum mit hohem Druck beaufschlagt, so daß die
Spannspindel in ihrer Lage achsgenau und zentrisch festgeklemmt wird. Die zugeführte
Druckluft ist auch während des Bearbeitungsvorganges sehr förderlich, um das Eindringen
von Kühl- und Schleifmitteln bzw. Materialabrieb zwischen der Führungshülse und der
Spannspindel zu vermeiden.
[0012] Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut
der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand
der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Axialschnitt-Gesamtansicht einer Zentriervorrichtung,
Fig. 2 eine vergrößerte Axialschnitt-Ansicht einer oberen Zentrierspindel-Führung,
Fig. 3 eine vergrößerte Axialschnitt-Ansicht einer unteren Zentrierspindel-Führung
mit Spanneinrichtung,
Fig. 4 eine weiter vergrößerte Querschnittsansicht entsprechend der Ebene Ai-Ai in Fig. 3 und
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Druckmittel-Steuerung für die Anordnung
gemäß Fig. 3 und 4.
[0013] Die Gesamtansicht von Fig. 1 veranschaulicht eine Vorrichtung mit einem Gehäuse
10, das eine Lagerung 12 für fluchtende Antriebswellen 14, 14′ aufweist, welche über
Getriebeelemente 16, 16′ auf unter sich ebenfalls fluchtende Zentrierspindeln 18,
18′ wirken. Diese tragen an ihren freien Enden Spannglocken 20, 20′, zwischen denen
eine Linse L zur Bearbeitung ausrichtbar und einspannbar ist. Zum Antrieb dient ein
Motor M, der über einen Riemenantrieb R und einen Drehmomentteiler 50 auf die beiden
Antriebswellen 14, 14′ wirkt.
[0014] Im unteren Teil des C-förmig gestalteten Gehäuses 10 befindet sich eine Kammer 44,
in der eine Spanneinrichtung 24 untergebracht ist. Diese ermöglicht es, die untere
Zentrierspindel 18 gegenüber der oberen Zentrierspindel 18′ in Achsrichtung A zu
verschieben, um die Linse L festzuspannen.
[0015] Fig. 2 zeigt den oberen Teil der Zentrierspindel-Anordnung. In einem vorragenden
Teil des Gehäuses 10 befindet sich ein Klemmlager 22′ für die oberen Zentrierspindel
18′, die auch als Festspindel bezeichnet wird. Sie hat eine Führungshülse 19′, welche
über Stützlager 74a, 74b gegenüber der inneren Zentrierspindel 18′ radial und axil
abgestützt ist.
[0016] Das Klemmlager 22′ weist eine dünnwandige Hülse 76 auf, welche die Zentrierspindel
18′ bzw. ihrer Führungshülse 19′ im Gehäuse 10 anliegend umschließt ünd ihrerseits
von einem Hohlraum 78 umgeben ist, in welchem mittels einer als Druckkolben wirkenden
Stellschraube 80 der dem jeweiligem Bedarf entsprechende Klemmdruck auf die Führungshülse
76 einstellbar ist.
[0017] Zwischen der oberen Spannglocke 20′ und der unteren Spannglocke 20 ist eine Linse
L mit einem Einspannwinkel einspannbar. Das ist derjenige Winkel, den die beiden
Tangenten an den Berührungsstellen zwischen den Linsenoberflächen und den Spannglocken
20, 20′ zueinander einnehmen. Durch den Haftreibungskoeffizienten physikalisch bedingt,
muß der Winkel α größer als 2 x 8° > 16° sein.
[0018] Zum Einspannen dient die untere Zentrierspindel-Anordnung gemäß Fig. 3. Hierbei hat
die untere Zentrierspindel 18, auch Spannspindel genannt, ebenfalls eine Führungshülse
19, die über Stützlager 84a, 84b gegenüber der inneren, eigentlichen Zentrierspindel
18 axial und radial abgestützt ist. Zwischen dem unteren Stützlager 84a und einem
Bund eines Kupplungs-stücks 34 ist eine Wellfeder 82 angeordnet, die eine begrenzte
axiale Verschiebung von Führungshülse und Zentrierspindel zueinander gestattet. Das
Kupplungsstück 34 besteht aus zwei Zahnrädern 36, 37 mit Innen- und Außenverzahnung,
wobei das Zahnrad 36 mit der Zentrierspindel 18 drehfest verbunden ist. Das Zahnrad
37 ist über ein Radiallager 35 am Gehäuse 10 abgestützt. Das Zahnrad 36 ist so breit,
daß auch bei der erforderlichen axialen Verschiebung der Zentrierspindel die Zahnräder
36, 37 nicht außer Eingriff kommen. Am Umfang ist das Zahnrad 37 als Riemenscheibe
ausgebildet, an welcher das Getriebeelement 16 (also ein Treibriemen) angreift.
[0019] Die Spanneinrichtung 24 weist eine als Joch ausgebildete Platte 26 auf, die zentrisch
einen Hohlraum mit einem Membrankolben 32 hat. Durch Druckmittelbeaufschlagung kann
der Membrankolben 32 aufwärts bewegt werden, um die Spannspindel 18 samt der auf der
Spannglocke 20 ruhenden Linse L zu der oberen Spannglocke 20′ hin anzuheben.
[0020] Um diese Zustellbewegung möglichst leichtgängig durchführen zu können, ist das Klemmlager
22 für die Spannspindel 18 erfindungsgemäß zusätzlich als Luftlager ausgebildet. Am
Umfang der dünnwandigen Führungshülse 86, insbesondere an deren beiden Enden, sind
hierzu Nuten 90 vorgesehen, welche ber Steueröffnungen A
i und B
i mit Druckmittel beaufschlagbar sind. In Verbindung mit Fig. 4 ist ersichtlich, daß
diese Nuten 90 als achsparallele und teilringförmige Kanäle gestaltet sind, welche
insbesondere je vier Luftpolsterfelder bilden, dank welcher die Zentrierspindel 18
bzw. deren Außenhülse 19 im Klemmlager 22 mit überaus geringer Reibung axialverschieblich
ist, wobei gleichzeitig eine exakte axiale Ausrichtung der Zentrierspindel gewährleistet
ist.
[0021] Durch die Druckbeaufschlagung wird die Führungshülse 19 der Spannspindel 18 luftgelagert
geführt und dadurch die Reibung für die axiale Spannbewegung auf ein Minimum reduziert
und gleichzeitig eine hohe Achsfluchtgenauigkeit gewährleistet. Durch den Membrankolben
32 können die zum Ausrichten der Linse L benötigten Ausrichtkräfte feinfühlig eingestellt
werden. Nach dem Ausrichten wird durch die Bohrung 98 der Hohlraum 88 durch ein Druckmedium
unter hohen Druck gestellt und die dünnwandige Führungshülse 8-6 deformiert sich zum
Zentrum hin und klemmt die Spannspindel genau fluchtend fest. Über das Joch 26 und
das Axiallager 33 wird die zur Bearbeitung der Linse L notwendige Spannkraft auf die
Zentrierspindel 18 übertragen. Die hierdurch entstehende geringe Axialbewegung der
Spannspindel 18 geschieht in der eigenen Lagerung 84a und 84b wobei die Wellfeder
82 etwas stärker gespannt wird.
[0022] Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale
und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und
Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen
erfindungswesentlich sein.
1. Vorrichtung zum Zentrieren von optischen Linsen für die mechanische Halterung insbesondere
beim Randschleifen und Facettieren, mit einem Gehäuse (10), mit einer Antriebseinrichtung
für den Antrieb zweier in Achsrichtung (A) fluchtende Zentrierspindeln (18, 18′)
deren einander zugewandte Enden Spannglocken (20, 20′) tragen, zwischen denen zur
Bearbeitung eine Linse (L) mittels einer auf zumindest eine Zentrierspindel (18) bzw.
Spannglocke (20) wirkenden Spanneinrichtung (24) einspannbar ist und die Zentrierspindeln
18, 18′) in einer Führungshülse (19, 19′) angeordnet sind, und durch Stützlager (84a,
84b; 74a, 74b) in dieser abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hülse
(19) in mindestens einer dünnwandigen Führungshülse (76, 86) geführt ist, die im Maschinengestell
(10) gehaltert oder ausgeformt und von einem Hohlraum (78) umgeben ist, daß jeder
Hohlraum (78) mit einem Medium beaufschlagbar ist, das zum Festklemmen der Führungshülse
(19) unter Druck setzbar ist und die Führungshülse (76, 86) verformt, und daß die
Zentrierspindel (18) begrenzt axial gegenüber der Führungshülse (19) verschiebbar
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der beiden
Führungshülsen (19) zusätzlich über ein oder mehrere Luftlager (90) im Maschinengestell
(10) geführt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlager durch auf
der Innenwandung der Führungshülse (76, 86) eingearbeitete Nuten (90) gebildet sind
die über Anschlußbohrungen (95) mit den Steueranschlüssen (Ai, Bi) verbunden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch. 1 oder.2, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Hohlraum
(78) des einen, vorzugsweise oberen Klemmlagers (22) herrschenden Druckes mittels
einer die Gehäusewand abgedichtet durchsetzenden Stellschraube (80) einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (90) achsparallele
und/oder teilringförmige Kanäle bilden (Fig. 3 und 4).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei
einander diametral gegenüberliegende Steueröffnungen (z. B. A₂, A₄) über ein Steuerventil
(92) wahlweise ansteuerbar und gegenüber den anderen Steueröff nungen bzw. Kanälen
durch Absperrventile (94) verschließbar sind, deren Öffnungen unter Umschalten des
Steuerventils (92) eine Entlüftung bewirkt (Fig. 4 und 5).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das untere
Ende der unteren Zentrierspindel (18) über einen Membrankolben (32) auf einer Spanneinrichtung
(24) abgestützt ist.