DE102007042667A1

DE102007042667A1 - Poliermaschine für Linsen und Verfahren zum Polieren einer Linse mit einer Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102007042667A1
Application number: DE102007042667A
Authority: DE
Inventors: Gunter Schneider
Original assignee: Schneider GmbH and Co KG
Current assignee: Schneider & Co Kg De GmbH
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2009-03-12
Also published as: US20110009035A1; EP2195140B1; ATE542636T1; US8460062B2; WO2009034104A2; EP2195140A2; WO2009034104A3

Abstract

Poliermaschine 1 für Linsen 7, 7', aufweisend mindestens eine erste Polierspindel 3 mit einer Polierachse K und einer an der ersten Polierspindel 3 angeordneten Werkzeugaufnahme 3.1 für einen als Werkzeug ausgebildeten ersten Polierteller 3.2, weiter aufweisend mindestens eine erste Werkstückspindel 2 mit einer Rotationsachse C und einem an der ersten Werkstückspindel 2 angeordneten Werkstückhalter 2.1 für eine Linse 7, 7', wobei der Werkstückhalter 2.1 und die Werkzeugaufnahme 3.1 in Richtung einer parallel zur Polierachse K angeordneten Teleskopachse Z und in Richtung einer rechtwinklig zur Rotationsachse C angeordneten Translationsachse X relativ zueinander translatorisch verfahrbar angeordnet sind. Die Poliermaschine 1 weist weiter mindestens einen ersten Werkzeugwechsler 4 zum Wechseln des Werkzeugs und einen aus mindestens einer Wand 5.1-5.6 gebildeten Arbeitsraum 5, der während der Bearbeitung ein Verspritzen von Poliermittel räumliche beschränkt, auf, wobei zumindest der Werstückhalter 2.1 und die Werkzeugaufnahme 3.1 innerhalb des Arbeitsraums 5 angeordnet sind, wobei der erste Werkzeugwechsler 4 während des Betriebs zumindest teilweise innerhalb des Arbeitsraums 5 angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Poliermaschine für Linsen, aufweisend mindestens eine erste Polierspindel mit einer Polierachse K und einer an der Polierspindel angeordneten Werkzeugaufnahme für einen als Werkzeug ausgebildeten ersten Polierteller, weiter aufweisend mindestens eine erste Werkstückspindel mit einer Rotationsachse C und einem an der Werkstückspindel angeordneten Werkstückhalter, wobei die erste Werkstückspindel eine parallel zu der Polierspindel ausrichtbare Rotationsachse C aufweist, wobei der Werkstückhalter und die Werkzeugaufnahme in Richtung einer parallel zur Polierachse K angeordneten Teleskopachse Z und in Richtung einer rechtwinklig zur Rotationsachse C angeordneten Translationsachse X relativ zueinander translatorisch verfahrbar angeordnet sind, weiter aufweisend mindestens einen ersten Werkzeugwechsler zum Wechseln des Werkzeugs, weiter aufweisend einen aus mindestens einer Wand gebildeten Arbeitsraum, der während der Bearbeitung ein Verspritzen von Poliermittel räumlich beschränkt, wobei zumindest der Werkstückhalter und die Werkzeugaufnahme innerhalb des Arbeitsraums angeordnet bzw. positioniert sind, sowie auf ein Verfahren zum Polieren einer Linse mit einer Bearbeitungsmaschine für Linsen. Der Polierteller ist kleiner als die Linse, da es sich um ein zonales Werkzeug handelt, das zum Polieren von Teilflächen der Linse dient.
Es ist bereits eine Bearbeitungsmaschine für Linsen aus der DE 10 2004 021 721 B3 bekannt. Die Bearbeitungsmaschine weist zwei Werkstückspindeln und zwei Werkstückwechsler auf, wobei die jeweilige Werkstückspindel eine Rotationsachse sowie eine rechtwinklig zur Rotationsachse angeordnete Schwenkachse aufweist. Daneben sind zwei Poliereinheiten mit je einem Polierteller vorgesehen, die jeweils einen Faltenbalg aufweisen. Der Faltenbalg besitzt am oberen Ende eine Öffnung zur Aufnahme der jeweiligen Werkstückspindel, wobei der Faltenbalg nach dem Eintauchen der Werkstückspindel bzw. des Werkstückantriebs in die Poliereinheit mit dem Faltbalg dichtend abschließt.
Durch diesen dichtenden Abschluss wird der Arbeitsraum der Bearbeitungs- bzw. Poliermaschine im Sinne der erfindungsgemäßen Definition von Arbeitsraum begrenzt.
Der Werkzeugwechsler ist außerhalb des Arbeitsraumes in dem Teil der Bearbeitungsmaschine angeordnet, dem gegenüber der Arbeitsraum abgeschottet bzw. abgedichtet ist.
Die vorgehend beschriebene Abschottung des Arbeitsraumes gegenüber dem Rest der Maschine ist insbesondere bei Poliermaschinen von imminenter Bedeutung, da die Polieremulsion nach dem Abtrocknen einen sehr harten und festen Belag bildet, der die damit verschmutzten Getriebeglieder bei mangelnder Abdichtung beschädigt. Deshalb wird der der Emulsion zugängliche Teil der Maschine räumlich auf ein Minimum beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Poliermaschine für Linsen und ein Verfahren zum Polieren von Linsen derart auszubilden und anzuordnen, dass ein schneller und effizienter Werkzeug- und Werkstückaustausch trotz Einsatz verschiedener Werkzeuge gewährleistet ist.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der erste Werkzeugwechsler auch während des Betriebs der Poliermaschine zumindest teilweise innerhalb des Arbeitsraums angeordnet bzw. positioniert ist. Mit der Anordnung des Werkzeugwechslers innerhalb des Arbeitsraumes ist nicht nur dieser, sondern auch die Werkzeugspindel für den Benutzer frei zugänglich. Abweichend von der bekannten Beschränkung des Arbeitsraumes auf den unmittelbaren Bereich um das Werkstück und das Werkzeug herum ist der Arbeitsraum weiter gestaltet. Diese Weitergestaltung erlaubt die Anordnung des Werkzeugwechslers innerhalb des Arbeitsraumes, so dass sowohl die Werkstückspindel mit dem Werkstück als auch die Polierspindel und der Werkzeugwechsler unmittelbar im Arbeitsraum einfach bedient werden können. Bei der im Stand der Technik bekannten Poliermaschine sind die Polierspindel und das Werkzeug nur maschinell über einen zusätzlichen Werkzeugwechsler greifbar.
Gelöst wird die Aufgabe zudem durch das erfindungsgemäße Verfahren, nämlich dass ein Polierteller G manuell in die Polierspindel eingesetzt wird, die Linse über die Polierspindel mittels des Poliertellers G grob zonal poliert wird, der Polierteller G mittels des Werkzeugwechslers aus der Polierspindel entnommen wird, ein Polierteller F mittels des Werkzeugwechslers in die Polierspindel eingesetzt und die Linse über die Polierspindel mittels des Poliertellers F fein zonal poliert wird.
Erfindungsgemäß wird zumindest ein Polierteller, der Polierteller G, für die grobe Bearbeitung manuell gewechselt bzw. eingesetzt. Die Auswahl des Poliertellers G erfolgt dabei nach der Art und Form der zu polierenden Linse. Der nach dem Grobpolieren einzusetzende Polierteller F für die Feinbearbeitung wird erfindungsgemäß automatisch gewech seit. Während der Polierteller G für die grobe Bearbeitung der Form der zu polierenden Linse nach ausgewählt wird, verbleibt der Polierteller F für die feine Polierbearbeitung für mehrere Linsen unterschiedlicher Form in der Maschine. Der individuelle Austausch des Poliertellers erfolgt also nur für den Polierteller G für die grobe Bearbeitung.
Vorteilhaft kann hierzu auch sein, dass der erste Werkzeugwechsler ein Halteteil mit einem linken Werkzeuggreifer aufweist, wobei der linke Werkzeuggreifer auch während des Betriebs zumindest teilweise innerhalb des Arbeitsraums angeordnet bzw. positioniert ist, und dass das Halteteil zumindest einen weiteren rechten Werkzeuggreifer aufweist, der auch während des Betriebs zumindest teilweise innerhalb des Arbeitsraums angeordnet bzw. positioniert ist. Der Werkzeugwechsler ist inklusive seines Halteteils und der beiden Werkzeuggreifer innerhalb des Arbeitsraumes angeordnet, so dass dieser unmittelbar nach Beendigung des Polierprozesses bzw. vor Beginn des Polierprozesses einfach und schnell manuell zugänglich ist. Je nach Art der Ausbildung des Werkzeugwechslers ist dieser nicht nur teilweise, sondern vollständig innerhalb des Arbeitsraumes angeordnet. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten teilweisen Anordnung des Werkzeugwechslers innerhalb des Arbeitsraumes sind vorzugsweise Antriebsmotoren oder Antriebsgetriebeglieder für den Werkzeugwechsler bzw. für das Halteteil außerhalb des Arbeitsraumes angeordnet und erstrecken sich über entsprechende Dichtmittel in den Arbeitsraum zum Halteteil bzw. Werkzeuggreifer hin.
Ferner kann es vorteilhaft sein, dass der erste Werkzeugwechsler eine parallel zur Polierachse K angeordnete Schwenkachse S aufweist und der Werkzeugwechsler (4) mit dem Werkzeuggreifer bzw. zumindest der Werkzeuggreifer um die Schwenkachse S um einen Winkel β1 zumindest zwischen einer Parkposition PP und einer Position PW1 im Bereich der Werkzeugaufnahme verschwenkbar ist. Die Schwenkachse S für sich stellt eine einfache Maschinenachse dar, über die der Werkzeuggreifer um den Winkel β1 verschwenkbar ist.
Vorteilhaft kann es auch sein, dass der Werkzeuggreifer um die Schwenkachse S vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung um einen Winkel β2 zwischen der Parkposition PP und einer Position PW2 im Bereich der Werkzeugaufnahme verschwenkbar ist. Der Werkzeuggreifer ist symmetrisch aufgebaut und kann in Ergänzung zu der vorgenannten Verschwenkung um den Winkel β1 entgegen des Uhrzeigersinns ebenso im Uhrzeigersinn um den Winkel β2 verschwenkt werden, so dass mittels des einen Werkzeugwechslers auf einfache Art beide Werkzeuge zur Werkzeugaufnahme bzw. von der Werkzeugaufnahme weg transportiert werden können.
Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der erste Werkzeugwechsler eine parallel zur Schwenkachse S oder parallel zur Polierachse K angeordnete Hubachse W aufweist und zumindest das Halteteil mit dem Werkzeuggreifer zumindest zwischen einer den Polierteller aufnehmenden Position PA und einer den Polierteller von der Werkzeugaufnahme freisetzenden Position PF in Richtung der Hubachse W bewegbar ist. Mittels der Hubachse W, die der Schwenkachse S überlagert ist, lässt sich auf einfache Weise der Polierteller auf die Polieraufnahme aufsetzen bzw. von der Werkzeugaufnahme entnehmen. Bei dieser Hubbewegung handelt es sich in der Regel um eine vertikale Hub- bzw. Senkbewegung. Der Werkzeuggreifer greift hierzu in eine am Polierteller vorgesehene Umfangsnut ein, so dass dieser mit Bezug zur Hubbewegung formschlüssig mit dem Polierteller verbun den ist und den Polierteller entgegen einer Rastkraft zwischen Polierteller und Werkzeugaufnahme entnehmen und aufsetzen kann.
Von besonderer Bedeutung kann es für die vorliegende Erfindung sein, dass die Werkzeugaufnahme über ein Kugelgelenk im Bereich eines Verkippwinkels α kippbar an der ersten Polierspindel gelagert ist und die Werkzeugaufnahme über die Teleskopachse Z zumindest zwischen einer die Verkippbewegung um den Verkippwinkel α freigebenden sowie den Poliervorgang gewährleistenden Position PO und einer die Verkippbewegung um den Verkippwinkel α zumindest teilweise beschränkenden Position PB bewegbar ist. Die Lagerung über das Kugelgelenk gewährleistet die zum Polieren erforderliche Relativbewegung zwischen dem Polierteller und der Werkstück- bzw. Linsenoberfläche. Zum Wechseln des Poliertellers ist jedoch eine weitgehend fixierte Position des Poliertellers notwendig. Die erfindungsgemäße Position PB gewährleistet eine ausreichende Beschränkung des Verkippwinkels, so dass der Polierteller über den Werkzeuggreifer bzw. das Halteteil automatisiert greifbar bzw. einharkbar ist. Die Kippbewegung des Poliertellers um das Kugelgelenk bringt vertikale Bewegungsanteile des Poliertellers mit sich. In der erfindungsgemäßen Position PB sind diese vertikalen Bewegungsanteile aufgrund der einfahrenden Teleskopbewegung der Hubachse nicht mehr vorhanden, so dass im Ergebnis der Verkippwinkel α entsprechend beschränkt ist.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann von Vorteil sein, dass in der Position PB der Werkzeugaufnahme das Kugelgelenk bezüglich des Verkippwinkels α zumindest auf einen Verkippwinkel bzw. Winkelbetrag von maximal 5° oder 10° begrenzt ist. Die erfindungsgemäße Reduktion des Verkippwinkels gewährleistet das Ein greifen des Werkzeugwechslers bzw. des jeweiligen Werkzeuggreifers in die dafür vorgesehene Nut des Poliertellers.
Vorteilhaft kann es ferner sein, dass die Polierspindel eine rotatorisch antreibbare, in einem Gehäuse um die Polierachse K drehbar gelagerte Pinole aufweist und die Werkzeugaufnahme über einen Faltenbalg mit der Pinole zumindest drehelastisch gekoppelt ist, wobei die Werkzeugaufnahme in der Position PB mittelbar über den Faltenbalg gegen die Pinole und/oder das Gehäuse derart anlegbar ist, dass der Verkippwinkel α bzw. die Verkippbewegung zumindest teilweise begrenzt bzw. beschränkt ist. Der an der Pinole angeordnete Faltenbalg, der die Pinole mit dem Polierteller verbindet, wird erfindungsgemäß als Anlageelement für den Polierteller zwecks Beschränkung seiner Freiheit betreffend den Verkippwinkel α verwendet. In der Position PB ist die Pinole zurückgezogen, so dass der Faltenbalg entsprechend zusammengezogen bzw. zusammengepresst ist und insoweit eine nur noch sehr geringe Elastizität aufweist. Die Pinole oder der Faltenbalg mit der vorstehend beschriebenen verminderten Elastizität bildet das Anschlag- bzw. Anlageelement für die Werkzeugaufnahme, so dass diese bezüglich des Verkippwinkels α in der Bewegungsfreiheit bis auf vorgenannte Größe beschränkt ist. Die verbleibende Bewegungsfreiheit der verbleibenden Kippwinkel wird durch die verbleibende Elastizität des Faltenbalgs gewährleistet. Dieser bildet somit ein elastisches Rückstellelement für die Werkzeugaufnahme bezüglich des verbleibenden Verkippwinkels α. Die Pinole bildet sozusagen den festen Endausschlag, der den verbleibenden Verkippwinkel α begrenzt.
Zudem kann es vorteilhaft sein, dass die Werkstückspindel um eine rechtwinklig zur Rotationsachse C angeordnete Schwenkachse B schwenkbar gelagert ist. Die Verschwenkbar keit um die Schwenkachse B bringt eine überlagerte Verschwenkbewegung zu der Kippbewegung des Poliertellers auf dem Kugelgelenk mit sich. Je nach Größe der kugelgelenkseitigen Verkippbewegung des Poliertellers ist ergänzend die werkstückspindelseitige Schwenkachse B vorgesehen.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, dass mindestens eine zweite Werkstückspindel und eine zweite Polierspindel in gleicher Ausbildung und Anordnung wie die erste Werkstückspindel und die Polierspindel im Arbeitsraum angeordnet sind. Ferner kann es vorteilhaft sein, dass die zweite Werkstückspindel und die zweite Polierspindel in Richtung der Translationsachse X versetzt zu der ersten Werkstückspindel und der ersten Polierspindel angeordnet sind. Durch den Einsatz eines zweiten Paares von Spindeln können die Linsen paarweise bearbeitet werden. Dabei kann es von Vorteil sein, dass ein zweiter Werkzeugwechsler vorgesehen ist, der der zweiten Polierspindel zugeordnet ist.
Schließlich kann es von Vorteil sein, dass der Arbeitsraum durch eine Bodenwand, mehrere Seitenwände und eine Decke begrenzt ist, wobei sich die Werkstückspindel zumindest teilweise durch eine Wand bzw. eine Öffnung in der Wand und/oder durch die Decke bzw. eine Öffnung in der Decke in den Arbeitsraum erstreckt. Wenn der Arbeitsraum zylindrisch oder oval ausgebildet ist, verschmelzen die Seitenwände zu einer Zylinderwand. Entsprechendes gilt im Fall der kugeligen oder teilkugelförmigen Ausbildung für die Decke und/oder die Bodenwand. Die Werkstückspindel erstreckt sich erfindungsgemäß nicht vollständig in den Arbeitsraum, so dass die zur Abschottung der Spindel und vor allem der Spindelantriebe notwendigen Dichtungsmaßnahmen zur Verhinderung der Verschmutzung durch Poliermittel beschränkt sind. Entsprechendes gilt für die jeweilige Polierspindel und die jeweiligen Werkzeugwechsler. Zumindest die motorischen Antriebe für die Polierspindeln sind außerhalb des Arbeitsraumes angeordnet, so dass diese nicht einzeln bzw. separat gegen Poliermittel abgedichtet sein müssen.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, dass an der Werkstückspindel eine flexibel ausgebildete Dichtmuffe vorgesehen ist und die Dichtmuffe an der Wand und/oder der Decke angeschlossen ist. Während des Polierprozesses ist eine anteilige rotatorische Relativbewegung zwischen der Werkstückspindel und der Polierspindel notwendig. Somit ergibt sich eine rotatorische Relativbewegung zwischen der Werkstückspindel und den soweit fest angeordneten Wänden bzw. der Decke des Arbeitsraumes. Damit einerseits die vorgehend beschriebene Relativbewegung und andererseits die Dichtheit des Arbeitsraumes im Bereich des Durchganges für die Werkstückspindel gewährleistet ist, ist eine erfindungsgemäße Dichtmuffe vorzugsweise aus elastischem Material wie Gummi vorgesehen.
Außerdem kann es von Vorteil sein, dass eine Führungsbahn vorgesehen ist, über die zumindest ein Teil der Wand und/oder der Decke relativ zu der Polierachse K in eine Richtung rechtwinklig zu der Polierachse K verschiebbar geführt ist. Damit größere Verfahrwege der Werkstückspindel relativ zum Arbeitsraum bzw. zu dessen Wand oder Decke gewährleistet werden können, ist ein Teil der Decke bzw. Wand über die erfindungsgemäße Führungsbahn verschiebbar angeordnet. Bei einer translatorischen Bewegung der Werkstückspindel oder einer Verschwenkbewegung mit translatorischem Anteil wird der entsprechende Teil der Decke bzw. Wand entlang der Führungsbahn mitgeführt, so dass der für die Dichtmuffe verbleibende Bewegungsanteil deutlich reduziert ist. Somit ist die Langlebigkeit der Dichtmuffe aufgrund der vielen Bewegungszyklen gewährleistet.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, dass die Wand und/oder die Decke zumindest teilweise flexibel oder elastisch ausgebildet ist. Neben einer verschiebbaren Anordnung der Decke bzw. Wand im Bereich der Werkstückspindel kann diese auch entsprechend flexibel in Form eines Faltenbalges oder auch ergänzend elastisch ausgebildet sein, so dass die Relativbewegung zwischen der Werkstückspindel und dem entsprechenden Teil der Decke bzw. Wand gewährleistet ist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorgesehen sein, dass der Polierteller F mittels des Werkzeugwechslers aus der Polierspindel entnommen wird und der Polierteller G mittels des Werkzeugwechslers in die Polierspindel eingesetzt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiter vorsehen, dass der in der Polierspindel angeordnete Polierteller G für die nächste zu polierende Linse manuell gewechselt und anschließend die Linse erfindungsgemäß poliert wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer Poliermaschine;
2 eine perspektivische Darstellung der Poliermaschine mit Arbeitsraum;
3a eine perspektivische Darstellung einer Polierspindel und des Werkzeugwechslers;
3b eine skizzierte Darstellung der beiden Positionen des Werkstückwechslers;
4a eine Darstellung gemäß 3a in der anderen Position des Werkzeugwechslers;
4b die skizzierte Darstellung der beiden Positionen des Werkzeugwechslers;
5a die skizzierte Darstellung der Polierspindel mit der Werkzeugaufnahme und dem Polierteller in der Position 20;
5b die skizzierte Darstellung nach 5a mit der Werkzeugaufnahme in der Position PB;
6 die skizzierte Darstellung der Polierspindel mit dem Werkzeugwechsler in seinen Positionen PF und PA.
Eine in 1 dargestellte Poliermaschine 1 weist zwei Werkstückspindeln 2, 2' auf, die an ihrem jeweiligen unteren, stirnseitigen Ende einen Werkstückhalter 2.1, 2.1' aufweisen, der um eine Rotationsachse C, C' rotierend antreibbar ist. An der jeweiligen Polierspindel 2, 2' ist über den Werkstückhalter 2.1, 2.1' ein Werkstück bzw. eine Linse 7, 7' angeordnet. Die jeweilige Werkstückspindel 2, 2' weist gegenüberliegend zum Werkstückhalter 2.1, 2.1' ein Antriebsrad 2.2, 2.2' auf, welches über nicht dargestellte Zugmittel mit einem jeweiligen Antriebsmotor 2.3, 2.3' verbindbar ist. Die jeweilige Spindel 2, 2' sowie der jeweilige Motor 2.3, 2.3' sind über ein Spindelgestell 2.4, 2.4' gekoppelt bzw. auf diesem fest angeordnet. Das jeweilige Spindelgestell 2.4, 2.4' ist über ein Schwenklager 2.5 um eine Schwenkachse B schwenkbar auf einem Schlitten 1.1 der Poliermaschine 1 angeordnet. Der Schlitten 1.1 ist in Richtung einer rechtwinklig zur Schwenkachse B verlaufenden Translationsachse X translatorisch nach rechts und links verfahrbar. Der Schlitten 1.1 sitzt auf einer Basis 1.2 der Poliermaschine 1.
Zudem sind zwei Polierspindeln 3, 3' mit den dazugehörigen Motoren 3.8, 3.8' sowie zwei Werkzeugwechsler 4, 4' vorgesehen. Sowohl die Polierspindeln 3, 3' als auch deren Motoren 3.8, 3.8' sowie die beiden Werkzeugwechsler 4, 4' sind an der Basis 1.2 der Poliermaschine 1 angeordnet.
Die Polierspindel 3, 3' weist an ihrer oberen Stirnseite eine Werkzeugaufnahme 3.1, 3.1' auf, die über eine Teleskopachse Z in vertikaler Richtung parallel zur jeweiligen Rotationsachse C, C' der Werkstückspindel 2, 2' verstellbar ist. Ferner weist die jeweilige Polierspindel 3, 3' eine Polierachse K, K' auf, um welche die Werkzeugaufnahme 3.1, 3.1' rotierbar ist. An der der Werkzeugaufnahme 3.1, 3.1' gegenüberliegenden Seite ist ein Antriebsrad 3.9, 3.9' vorgesehen, welches über ein nicht dargestelltes Zugmittel mit dem Motor 3.8, 3.8' verbindbar ist.
Die Werkzeugaufnahme 3.1, 3.1' ist über einen Hubkolben bzw. Kolben 3.7a und einen Faltenbalg 3.6, 3.6' mit einer Polierpinole 3.4, 3.4' gemäß 5 verbunden. Der Faltenbalg 3.6, 3.6' stellt die gelenkige und drehelastische Verbindung zwischen der Pinole 3.4 und der Werkzeugaufnahme 3.1, 3.1' dar.
Der jeweilige Werkzeugwechsler 4, 4' weist jeweils eine Hubachse W, W' und eine Schwenkachse S, S' auf. An der oberen Stirnseite weist der Werkzeugwechsler 4, 4' ein Halteteil 4.3, 4.3' auf, welches einen linken und einen rechten Werkzeuggreifer 4.1, 4.2 aufweist. Das Halteteil 4.3, 4.3' ist um die Schwenkachse S sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn gemäß 3b und 4 schwenkbar. Daneben ist das Halteteil 4.3, 4.3' über die Hubachse W in vertikaler Richtung relativ zur Polierspindel 3, 3' bzw. relativ zur Werkstückaufnahme 3.1, 3.1' verstellbar.
In 2 ist der wesentliche Teil eines Arbeitsraumes 5 bzw. den Arbeitsraum 5 bildende Seitenwände 5.2–5.5 sowie eine Bodenwand 5.1 und eine Decke 5.6 dargestellt. Die vordere Seitenwand 5.5 weist eine Zugangsöffnung 5.8 auf, die über eine nach innen verschwenkbare Klappe 5.9 verschließbar ist. Die Decke 5.6 bzw. das Deckenelement ist innerhalb einer Führungsbahn 5.7 nach rechts und links verschiebbar, so dass sich die Decke 5.6 bei einer translatorischen Querverschiebung der jeweiligen Spindel 3.3' entsprechend dem Freiheitsgrad innerhalb der Führungsbahn ebenfalls nach rechts und links translatorisch mitbewegen kann. Die jeweilige Spindel 3, 3' ist über eine flexible Dichtmuffe 6, 6' dichtend an das Deckenelement 5.6 angeschlossen. Die Dichtmuffe 6, 6' ist dabei elastisch bzw. flexibel ausgebildet, damit die jeweilige Spindel 3, 3' relativ zum Deckenelement 5.6 insbesondere Verschwenkbewegungen, also rotatorische Bewegungsanteile ausführen kann. Die Führungsbahn 5.7 ist im Bereich oberhalb des Arbeitsraumes 5 gerade ausgebildet und erstreckt an beiden Enden des Arbeitsraumes 5 im Bereich der jeweiligen Seitenwand 5.2, 5.3 bogenförmig nach oben, so dass bei einer Verschiebung des Deckenelementes 5.6 nach rechts oder links eine Bewegung einer jeweiligen Stirnseite 5.6' des Deckenelementes 5.6 nach oben bzw. unten innerhalb in etwa vertikal angeordneter Endabschnitte 5.7' der Führungsbahn 5.7 erfolgt.
In 3a sind die Polierspindel 3 und der erste Werkzeugwechsler 4 mit dem Halteteil 4.3 in der Position PW1, PA dargestellt. Der Werkzeugwechsler 4 weist eine Schwenkeinrichtung 4.5, 4.5' in der Art einer Schwenkspindel mit begrenztem Schwenkwinkel auf, an deren oberen Ende ein Faltbalg 4.4 vorgesehen ist, der mit einer Schwenkwelle 4.6 in Wirkverbindung steht. Die Schwenkwelle 4.6 ist um die Schwenkachse S zwischen einer Parkposition PP und der beiden Positionen PW1, PW2 am Werkzeug schwenkbar und in Richtung der Hubachse W zwischen der Aufnahmeposition PA und der freigesetzten Position PF translatorisch vertikal verschiebbar. Über die Schwenkwelle 4.6 steht das Halteteil 4.3 mit dem linken Werkzeuggreifer 4.1 unmittelbar mit einem Polierteller 3.2, der sich auf der Werkzeugaufnahme 3.1 der Polierspindel 3 befindet, im Eingriff. Das Halteteil 4.3 befindet sich dabei in der Wechselposition PW1, also der ersten Wechselposition an der Polierspindel 3 und gleichzeitig in der Position PA, also in der unteren Position zum Aufnehmen eines Poliertellers 3.3. Entsprechenderweise befindet sich die Werkzeugaufnahme 3.1 in ihrer bezüglich einer Teleskopachse Z unteren, die Verschwenkbewegung der Werkzeugaufnahme 3.1 blockierenden Position PB.
Ausgehend von der dargestellten Position PA in 3a hebt das Halteteil 4.3 gemäß Darstellung in 6 den Polierteller 3.3 mittels des im Eingriff befindlichen Werkzeuggreifers 4.1 an und löst diesen somit von der Werkzeugaufnahme 3.1. Ausgehend von dieser Position PF, PW1 verschwenkt das Halteteil 4.3 dann um die Schwenkachse S in die Parkposition PP gemäß 1.
3b zeigt die Position nach 3a als Prinzipskizze in der Ansicht von oben. Das Halteteil 4.3 verschwenkt zwischen der Wechselposition PW1 des linken Werkzeuggreifers 4.1 im Bereich der Polierspindel 3 um den Winkel β1 in die Parkposition PP wie gestrichelt dargestellt und auch in 1 zu sehen. Der linke Werkzeuggreifer 4.1 weist eine äußere Haltenase 4.1a auf, die relativ zum Halteteil 4.3 elastisch verformbar ist, so dass beim Einschwenken des Werkzeuggreifers 4.1 ein elastisches bzw. vorgespanntes Ergreifen des Poliertellers 3.2 gewährleistet ist. Entsprechendes gilt für den rechten Werkzeuggreifer 4.2.
4a entspricht insoweit 3a, wobei sich das Halteteil 4.3 in der Wechselposition PW2 befindet, so dass der rechte Werkzeuggreifer 4.2 unmittelbar an der Polierspindel 3 in der Aufnahmeposition PA positioniert ist. Der rechte Werkzeuggreifer 4.2 greift an dem Polierteller 3.2 an bzw. hintergreift diesen mit einer Haltenase 4.2a.
Zum axialen Anheben des jeweiligen Poliertellers 3.3 weist der jeweilige Werkzeuggreifer 4.1 einen Rand 4.1b auf, der in eine Haltenut 3.3a des jeweiligen Poliertellers 3.3 zur Anlage kommt, so dass sich in Bezug auf die axiale Anhebe- bzw. Abhebebewegung ein Formschluss zwischen dem jeweiligen Werkzeuggreifer 4.1 bzw. seiner Haltenase 4.1a und dem Polierteller 3.3 bzw. seine Haltenut 3.3a ergibt.
5a ist die Polierspindel 3 mit einem über die Pinole 3.4 entlang der Teleskopachse Z und um die Polierachse K beweglichen Kugelgelenk 3.7 als Prinzipskizze im Schnitt dargestellt. Auf dem Kugelgelenk 3.7 sitzt die Werkzeugaufnahme 3.1 gelenkig. Die drehelastische Verbindung zwischen der Pinole 3.4 und der Werkzeugaufnahme 3.1 wird über den Faltenbalg 3.6 gewährleistet. Auf der Werkzeugaufnahme 3.1 ist der Polierteller 3.3 über entsprechende Rastelemente 3.1a der Werkzeugaufnahme 3.1 von oben aufgeklippst. Die Werkzeugaufnahme 3.1 mit dem Polierteller 3.3 ist wie gestrichelt dargestellt im Rahmen des Verkippwinkels α über das Kugelgelenk 3.7 frei verkipp- bzw. verschwenkbar.
Das Kugelgelenk 3.7 ist an der Stirnseite eines Hubkolbens bzw. Kolbens 3.7a angeordnet, wobei der Kolben 3.7a innerhalb der Pinole 3.4 in Richtung der Teleskopachse Z axial verstellbar ist. Dieser axialen Verstellbewegung ist eine Rotationsbewegung der Pinole 3.4 innerhalb eines Gehäuses 3.5 überlagert. Hierzu ist die Pinole 3.4 über Lager 3.5a innerhalb des Gehäuses 3.5 drehbar gelagert. Die Pinole 3.4 ist über ein Gehäuseteil 3.4a stirnseitig abgedichtet. Das Gehäuseteil 3.4a weist hierzu ein umlaufendes Dichtungselement 3.4b auf.
Gemäß 5b befinden sich der Kolben 3.7a und das Kugelgelenk 3.7 bzw. die Werkzeugaufnahme 3.1 in der den Verkippwinkel α blockierenden Position PB. Der Faltenbalg 3.6 ist dabei zusammengezogen, so dass seine Elastizität stark vermindert ist. Da die Werkzeugaufnahme 3.1 unmittelbar an dem Faltenbalg 3.6 dichtend und drehelastisch angeschlossen ist, wird die Bewegungsfreiheit der Werkzeugaufnahme 3.1 in Bezug auf das Kugelgelenk 3.7 und den Verkippwinkel α durch den nunmehr zusammengezogenen und soweit noch beschränkt elastischen Faltenbalg 3.6 auf ein Minimum beschränkt. Der Faltenbalg 3.6 bildet aufgrund seiner reduzierten Elastizität ein elastisches Rückstellelement bezüglich der neutralen bzw. horizontalen Position der Werkzeugaufnahme 3.1 bzw. des Verkippwinkels α, während die Pinole 3.4 den Endausschlag bildet.
Gemäß 6 ist zusätzlich zur Polierspindel 3 der Werkzeugwechsler 4 als Prinzipskizze dargestellt. Das Halteteil 4.3 befindet sich dabei in der den Polierteller 3.3 von der Werkzeugaufnahme 3.1 aufnehmenden Position PA, also in einer Richtung vertikal nach unten verfahren. Der Werkzeuggreifer 4.1 steht dabei über seine Haltenase 4.1a und den Rand 4.1b gemäß 4a mit dem Polierteller 3.3 bzw. seiner Haltenut 3.3a im Eingriff.
Der Werkzeugwechsler 4 weist die Schwenkwelle 4.6 auf, die über Lager 4.7a innerhalb eines Gehäuses 4.7 um die Schwenkachse S drehbar gelagert ist. Innerhalb der Schwenkwelle 4.6 ist ein Hubkolben bzw. Kolben 4.8 in Richtung der Hubachse W translatorisch verschiebbar und drehfest angeordnet. Die Hubbewegung des Halteteils 4.3 zwischen der den Polierteller 3.3 der Polierspindel 3 aufnehmenden Position PA und der den Polierteller 3.3 freisetzenden Position PF (gestrichelt dargestellt) erfolgt dabei über den Kolben 4.8. Die Verschwenkbewegung zwischen der Parkposition PP und der jeweiligen Wechselposition PW1, PW2 gemäß 3b und 4b erfolgt dabei durch die Schwenkwelle 4.6. Der Kolben 4.8 und die Schwenkwelle 4.6 sind dabei über einen Faltbalg 4.9 zur Schwenkwelle 4.6 hin dichtend abgeschlossen. Der Eingriff bzw. die Einharkbewegung des Werkzeuggreifers 4.1 in die Haltenut 3.3a mittels der Haltenase 4.1a erfolgt durch die Schwenkbewegung der Schwenkwelle 4.6 von der Position PP in die Position PW1 bzw. PW2 um die Schwenkachse S.
Die Pinole 3.4 der Polierspindel 3 ist über das Gehäuseteil 3.4a gegenüber dem Polierspindelgehäuse 3.5 dichtend abgeschlossen. Entsprechendes gilt für die Schwenkwelle 4.6 des Werkzeugwechslers 4. Diese ist über ein Gehäuseteil 4.6a dichtend gegenüber dem Wechslergehäuse 4.7 abgeschlossen. Das Gehäuseteil 4.6a weist hierzu ein umlaufendes Dichtungselement 4.6b auf.
Die Axialbewegung der Polierspindel 3 in Richtung der Teleskopachse Z erfolgt durch den Kolben 3.7a, während die Drehbewegung durch die Pinole 3.4 erfolgt.

1: Poliermaschine
1.1: Schlitten
1.2: Basis
2: erste Werkstückspindel
2': zweite Werkstückspindel
2.1: Werkstückhalter
2.1': Werkstückhalter
2.2: Antriebsrad
2.2': Antriebsrad
2.3: Motor
2.3': Motor
2.4: Spindelgestell
2.4': Spindelgestell
2.5: Schwenklager
3: erste Polierspindel
3': zweite Polierspindel
3.1: Werkzeugaufnahme
3.1': Werkzeugaufnahme
3.1a: Rastelement
3.2: Polierteller, Polierteller G
3.3: Polierteller, Polierteller F
3.3a: Haltenut
3.4: Pinole
3.4': Pinole
3.4a: Gehäuseteil
3.4b: Dichtungselement
3.5: Gehäuse
3.5a: Lager
3.6: Faltenbalg
3.6': Faltenbalg
3.7: Kugelgelenk
3.7a: Kolben, Hubkolben
3.8: Motor
3.8': Motor
3.9: Antriebsrad
3.9': Antriebsrad
4: erster Werkzeugwechsler
4': zweiter Werkzeugwechsler
4.1: linker Werkzeuggreifer
4.1': linker Werkzeuggreifer
4.1a: Haltenase
4.1b: Rand
4.2: rechter Werkzeuggreifer
4.2a: Haltenase
4.3: Halteteil
4.3': Halteteil
4.4: Faltbalg
4.5: Schwenkeinrichtung
4.5': Schwenkeinrichtung
4.6: Schwenkwelle
4.6a: Gehäuseteil
4.6b: Dichtungselement
4.7: Gehäuse
4.7a: Lager
4.8: Kolben, Hubkolben
4.9: Faltbalg
5: Arbeitsraum
5.1: Bodenwand
5.2: Seitenwand
5.3: Seitenwand
5.4: Seitenwand
5.5: Seitenwand
5.6: Decke, Deckenelement, Wand
5.6': Decke, Deckenelement, Wand
5.7: Führungsbahn
5.7': Führungsbahn
5.8: Zugangsöffnung
5.9: Klappe
6: Dichtmuffe
6': Dichtmuffe
7: Werkstück, Linse
7': Werkstück, Linse
B: Schwenkachse
C: Rotationsachse
C': Rotationsachse
K: Polierachse
K': Polierachse
PA: Position
PB: Position
PF: Position
PC: Position
PP: Parkposition
PW1: Wechselposition
PW2: Wechselposition
S: Schwenkachse
S': Schwenkachse
W: Hubachse
W': Hubachse
X: Translationsachse
Z: Teleskopachse
Z': Teleskopachse
α: Verkippwinkels
β1: Winkel
β2: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004021721 B3 [0002]

Claims

Poliermaschine (1) für Linsen (7, 7'), aufweisend mindestens eine erste Polierspindel (3) mit einer Polierachse K und einer an der ersten Polierspindel (3) angeordneten Werkzeugaufnahme (3.1) für einen als Werkzeug ausgebildeten ersten Polierteller (3.2), weiter aufweisend mindestens eine erste Werkstückspindel (2) mit einer Rotationsachse C und einem an der ersten Werkstückspindel (2) angeordneten Werkstückhalter (2.1) für eine Linse (7, 7'), wobei der Werkstückhalter (2.1) und die Werkzeugaufnahme (3.1) in Richtung einer parallel zur Polierachse K angeordneten Teleskopachse Z und in Richtung einer rechtwinklig zur Rotationsachse C angeordneten Translationsachse X relativ zueinander translatorisch verfahrbar angeordnet sind, weiter aufweisend mindestens einen ersten Werkzeugwechsler (4) zum Wechseln des Werkzeugs, weiter aufweisend einen aus mindestens einer Wand (5.1–5.6) gebildeten Arbeitsraum (5), der während der Bearbeitung ein Verspritzen von Poliermittel räumlich beschränkt, wobei zumindest der Werkstückhalter (2.1) und die Werkzeugaufnahme (3.1) innerhalb des Arbeitsraums (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkzeugwechsler (4) zumindest teilweise innerhalb des Arbeitsraums (5) angeordnet ist.
Poliermaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkzeugwechsler (4) ein Halteteil (4.3) mit einem linken Werkzeuggreifer (4.1) aufweist, wobei der linke Werkzeuggreifer (4.1) zumindest teilweise innerhalb des Arbeitsraums (5) angeordnet ist.
Poliermaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (4.3) zumindest einen weiteren rechten Werkzeuggreifer (4.2) aufweist, der zumindest teilweise innerhalb des Arbeitsraums (5) angeordnet ist.
Poliermaschine (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkzeugwechsler (4) eine parallel zur Polierachse K angeordnete Schwenkachse S aufweist und der Werkzeugwechsler (4) mit dem Werkzeuggreifer (4.1) um die Schwenkachse S um einen Winkel β1 zumindest zwischen einer Park-Position PP und einer Position PW1 im Bereich der Werkzeugaufnahme (3.1) verschwenkbar ist.
Poliermaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeuggreifer (4.2) um die Schwenkachse S um einen Winkel β2 zwischen der Parkposition PP und einer Position PW2 im Bereich der Werkzeugaufnahme (3.1) verschwenkbar ist.
Poliermaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkzeugwechsler (4) eine parallel zur Schwenkachse S oder parallel zur Polierachse K angeordnete Hubachse W aufweist und zumindest zwischen einer den Polierteller (3.2) aufnehmenden Position PA und einer den Polierteller (3.2) von der Werkzeugaufnahme (3.1) freisetzenden Position PF in Richtung der Hubachse W bewegbar ist.
Poliermaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (3.1) über ein Kugelgelenk (3.7) im Bereich eines Verkippwinkels α kippbar an der ersten Polierspindel (3) gelagert ist und die Werkzeugaufnahme (3.1) über die Teleskopachse Z zumindest zwischen einer die Verkippbewegung um den Verkippwinkel α sowie den Poliervorgang gewährleistenden Position PO und einer die Verkippbewegung um den Verkippwinkel α zumindest teilweise beschränkenden Position PB bewegbar ist.
Poliermaschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Position PB der Werkzeugaufnahme (3.1) das Kugelgelenk (3.7) bezüglich des Verkippwinkels α zumindest auf einen Verkippwinkel von maximal 5° oder 10° begrenzt ist.
Poliermaschine (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polierspindel (3) eine rotatorisch antreibbare, in einem Gehäuse (3.5) um die Polierachse K drehbar gelagerte Pinole (3.4) aufweist und die Werkzeugaufnahme (3.1) über einen Faltenbalg (3.6) mit der Pinole (3.4) gekoppelt ist, wobei die Werkzeugaufnahme (3.1) in der Position PB mittelbar über den Faltenbalg (3.6) oder unmittelbar gegen die Pinole (3.4) und/oder das Gehäuse (3.5) derart anlegbar ist, dass der Verkippwinkel α zumindest teilweise begrenzt ist.
Poliermaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Werkstückspindel (2) um eine rechtwinklig zur Rotationsachse C angeordnete Schwenkachse B schwenkbar gelagert ist.
Poliermaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zweite Werkstückspindel (2') und eine zweite Polierspindel (3') in gleicher Ausbildung und Anordnung wie die erste Werkstückspindel (2) und die erste Polierspindel (3) im Arbeitsraum (5) angeordnet sind.
Poliermaschine (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Werkstückspindel (2') und die zweite Polierspindel (3') in Richtung der Translationsachse X versetzt zu der ersten Werkstückspindel (2) und der ersten Polierspindel (3) angeordnet sind.
Poliermaschine (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Werkzeugwechsler (4') vorgesehen ist, der der zweiten Polierspindel (3') zugeordnet ist.
Poliermaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (5) durch die Bodenwand (5.1), mehrere Seitenwände (5.2–5.5) und die Decke (5.6) begrenzt ist, wobei sich die Werkstückspindel (3, 3') zumindest teilweise in den Arbeitsraum (5) erstreckt.
Poliermaschine (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Werkstückspindel (3, 3') und der Wand (5.1–5.5) und/oder der Decke (5.6) eine flexibel ausgebildete Dichtmuffe (6) vorgesehen ist.
Poliermaschine (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungsbahn (5.7) vorgesehen ist, über die zumindest ein Teil der Wand (5.1–5.5) und/oder der Decke (5.6) relativ zu der Polierachse K in eine Richtung rechtwinklig zu der Polierachse K verschiebbar geführt ist.
Poliermaschine (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (5.1–5.5) und/oder die Decke (5.6) zumindest teilweise flexibel oder elastisch ausgebildet ist.
Verfahren zum Polieren einer Linse (7, 7') mit einer Bearbeitungsmaschine (1) für Linsen (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Polierteller G (3.2) manuell in die Polierspindel (3, 3') eingesetzt wird, b) die Linse (7, 7') über die Polierspindel (3, 3') mittels des Poliertellers G (3.2) grob poliert wird, c) der Polierteller G (3.2) mittels des Werkzeugwechslers (4, 4') aus der Polierspindel (3, 3') entnommen wird, d) ein Polierteller F (3.3) mittels des Werkzeugwechslers (4, 4') in die Polierspindel (3, 3') eingesetzt wird, e) die Linse (7, 7') über die Polierspindel (3, 3') mittels des Poliertellers F (3.3) fein poliert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Polierteller F (3.3) mittels des Werkzeugwechslers (4, 4') aus der Polierspindel (3, 3') entnommen wird und b) der Polierteller G (3.2) mittels des Werkzeugwechslers (4, 4') in die Polierspindel (3, 3') eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass a) der in der Polierspindel (3, 3') angeordnete Polierteller G (3.2) für die nächste zu polierende Linse (7, 7') manuell gewechselt wird, b) die Linse (7, 7') gewechselt wird und anschließend c) die Linse (7, 7') gemäß Schritt 18.b) poliert wird.