WO2019020420A1 - Fixiervorrichtung - Google Patents

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WO2019020420A1
WO2019020420A1 PCT/EP2018/069237 EP2018069237W WO2019020420A1 WO 2019020420 A1 WO2019020420 A1 WO 2019020420A1 EP 2018069237 W EP2018069237 W EP 2018069237W WO 2019020420 A1 WO2019020420 A1 WO 2019020420A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
workpiece
holder
clamping
fixing device
socket
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/069237
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian SITZBERGER
Original Assignee
Technische Hochschule Deggendorf
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 Technische Hochschule Deggendorf filed Critical Technische Hochschule Deggendorf
Publication of WO2019020420A1 publication Critical patent/WO2019020420A1/de

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Classifications

    • 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
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/34—Chucks with means enabling the workpiece to be reversed or tilted

Definitions

  • the invention relates to a fixing device for machining
  • Workpieces for example optical lenses, in order to be able to grind or polish these.
  • Fixing devices for clamping optical workpieces are already known in the prior art. These are used to hold an optical workpiece within a processing machine, by means of which the optical workpiece is mechanically processed, for example.
  • the mechanical processing may be, for example, a grinding process or a polishing process.
  • Optical workpieces often have to be fixed several times in order to carry out different process steps on them.
  • an optical lens often needs to be machined on the two opposite sides to achieve the desired optical properties.
  • the problem here is that by the multiple
  • the patent DE 101 39 805 C1 discloses a lens frame.
  • the lens frame comprises several load-bearing elements that fit into one
  • European Patent Application EP 2 163 345 A1 discloses a
  • Clamping device is rotatably mounted on the frame. Based on this, it is an object of the invention, a fixing device, in particular a lens or lens blank fixing device
  • the invention relates to a
  • Fixing device for positionally accurate fixing of machined
  • the fixing device comprises a workpiece holder, which has at least one first, radially outer workpiece-holding element.
  • the workpiece holder is ring-shaped, enclosing the workpiece circumferentially, so that the workpiece in a
  • the fixing device further comprises a holder holder, which has a receiving area for clamping the workpiece holder.
  • the first workpiece-holding element is constructed symmetrically with respect to a transverse plane extending perpendicular to the workpiece-holder central axis, which is in particular a central transverse plane of the first workpiece-clamping element, in such a way that the workpiece holder projects over the first workpiece-holding element in a first installation position and in the first installation position around an in-line position the transverse plane extending transverse axis rotated by 180 °, second mounting position in the
  • the essential advantage of the fixing device according to the invention is that the workpiece, after it has been fixed in the workpiece holder, can remain in this workpiece holder until all
  • Machining accuracy of the workpiece can be achieved.
  • Conical surface of the socket holder corresponds, a highly accurate centered introduction of the workpiece holder is achieved in the socket holder.
  • the conical surfaces of the first workpiece-clamping element are designed in opposite directions, such that the circumference of the first workpiece-clamping element decreases toward the upper and lower side surfaces of the first workpiece-clamping element.
  • the first Werk publishedsele- ment is biconical, wherein the conical surfaces taper so that the diameter of the first Workpiece clamping element of a measured in the transverse plane first diameter to a measured in the region of the side surface second diameter down.
  • the conical surfaces of the first workpiece-holding element are ring-like or ring-segment-like. This allows a highly accurate centering of the workpiece holder can be achieved in the socket holder, in each of the two
  • Reference position is aligned exactly centered.
  • the receiving region of the holder holder on the inner peripheral side on at least one ring-like or ring segment-like cone surface may for example be formed as a continuous ring or formed by a plurality of circumferentially distributed arranged cone ring segments. Depending on the installation position, this conical surface acts in each case with one of the conical surfaces provided on the outside circumference of the workpiece holder, thereby achieving a highly accurate, centered reception of the workpiece holder in the holder holder.
  • clamping means can engage to fix the workpiece holder within the socket holder.
  • the clamping means can be designed to interlock positively in the groove or the groove segments.
  • Workpiece clamping element on the upper and lower side surface at least one groove, at least one notch and / or at least one protruding from the side surface projection, the / cooperate with at least one corresponding projection, at least one groove or at least one notch in the receiving area of the socket holder form fit.
  • the cooperating grooves, notches or protruding from the side surfaces projections a positive connection between the
  • the projections, grooves or indentations may be arranged such that the workpiece holder can be introduced only in exactly one single rotational position in the holder holder. This can in particular by a kind of local or
  • the projections, grooves or indentations on the two opposite side surfaces of the workpiece holder are provided such that regardless of the installation position of the workpiece holder, the workpiece always in the same rotational position in the
  • Holder is mountable.
  • the workpiece holder is for
  • This Workpiece connecting piece can be materially connected, for example by an adhesive bond, with the workpiece. Alternatively, it is possible the connection between workpiece and
  • Workpiece connector e.g., shrink sleeve
  • the workpiece connection piece not only serves to couple the workpiece to the workpiece holder, but preferably also remains there after processing of the workpiece and then serves as the coupling interface of the workpiece in the workpiece
  • the workpiece holder is designed in several parts and is at least a second between the first workpiece-holding element and the workpiece connecting piece
  • This first workpiece-holding element serves as an interface to the frame holder and has highly accurately manufactured surfaces which bear against the frame holder.
  • Workpiece-engaging element connects the workpiece connector to the first workpiece-sensing element.
  • the second workpiece-clamping element comprises an upper and a lower workpiece-clamping element part. The upper and the lower
  • Workpiece clamping element part have contact surfaces for the first Workpiece clamping element and for the workpiece connector, which between the upper and the lower
  • Workpiece clamping element part are clamped fixable. Due to the multi-part design of the workpiece holder are a highly accurate fixation of the workpiece in this workpiece holder and a
  • Socket holder reached.
  • a circumferential or a plurality of distributed arranged contact surfaces for plan positioning of the workpiece holder are provided on the receiving area of the holder holder.
  • This contact surfaces are formed, for example, by upwardly projecting surfaces, which are made for example by grinding with high precision, so that a planar positioning of the
  • the socket holder
  • Clamping means for clamping the workpiece holder in the receiving area. These clamping means are in particular designed such that the workpiece holder provided on a in the socket holder
  • the tensioning means can be actively moved or manually operated by automatic drive means.
  • the clamping means by
  • Clamping bolts formed which are formed deliverable in the radial direction on the workpiece holder.
  • the clamping means are adapted to the workpiece holder in a direction perpendicular to the radial direction (ie, for example, on the Directed contact surfaces for plan positioning) in the
  • the clamping means may be formed by a clamping ring, in addition to a seal of
  • Planpositioning of the workpiece holder causes directional clamping of the workpiece holder in the holder holder. This results in a highly accurate, releasable fixation of the workpiece holder in the
  • the clamping means are adapted to at least a partial peripheral, in particular
  • the clamping means have a projection which engages in a groove provided on the outer peripheral side on the workpiece holder, in particular the first workpiece-holding member.
  • the clamping means cause a particularly advantageous positionally accurate
  • the clamping means are as
  • the clamping means are formed by spring-loaded clamping bolts that through
  • clamping bolts Spring force are pressed into an advanced position. In this advanced position, the free ends of the clamping bolts act on the workpiece holder and fix it by clamping.
  • the clamping bolts can be brought via suitable automatic or manual drive means in a retracted position, so that the clamping of the workpiece holder canceled and thus the workpiece holder
  • the clamping means are deactivated by negative pressure or by a pressurized fluid, so that the Clamping of the workpiece holder is canceled.
  • channels may be provided in the socket holder in order to transmit the fluid actuating the clamping means or the negative pressure to the clamping means.
  • the socket holder is designed in several parts and has at least one lower and one upper
  • the lower frame support part for example, in the lower area an interface to a
  • Processing machine are formed by a cylindrical mounting mandrel or a polygonal cone over which the lower
  • Holder mount part is fixed to the processing machine.
  • Holder mounting part may be formed, for example ring-like and limit the receiving area radially outward.
  • clamping means can be fixed or integrated in the upper mounting bracket part.
  • the socket holder below the receiving area on a liquid receiving space, which is filled with a fluid to support the workpiece to be machined on the bottom side.
  • a fluid to support the workpiece to be machined on the bottom side.
  • one or more channels may be provided in the socket holder in order to fill the liquid receiving space with a fluid, in particular a liquid.
  • sealing means may be provided to seal the receiving area to the workpiece frame.
  • the fluid receiving space can be direct and immediate be formed in the receiving space of the socket holder, ie, the fluid can be filled directly into the liquid receiving space and there is no further element (expanding wall, membrane, etc.) is provided, which separates the fluid and the workpiece to be machined.
  • the liquid receiving space can also be formed by a balloon-like structure, an expanding wall or a membrane which is provided in the receiving space and in which or under which the fluid is introduced.
  • means for varying the pressure in the liquid receiving space are provided. These means can be formed by any actuator unit, by means of which a
  • Pressure change can be achieved, in particular those means that allow an increase or decrease in the pressure via a change in volume of the liquid receiving space.
  • the actuator can be a
  • the adjusting unit can be formed for example by a micrometer screw or an electrically, pneumatically or hydraulically controllable actuator.
  • the actuator may also be a piezo actuator.
  • the actuator can also have a piston or a
  • the invention relates to a method for fixing workpieces to be machined, in particular optical
  • the fixing device comprises an annular workpiece holder and a holder holder, which has a receiving area for clamping the workpiece holder.
  • the method comprises the following steps:
  • high-precision or high-precision in the sense of the present invention is meant a fixing device which is a repeatable
  • Cradle holder by 180 °, in the range of, for example, 5 ⁇ to ⁇ , ⁇ , in particular 1 ⁇ allowed to 0.1 m.
  • FIG. 1 shows an example of an embodiment of a fixing device in an exploded view
  • FIG. 2 by way of example the fixing device of FIG. 1 in a
  • FIG. 3 shows by way of example a sectional view of that shown in FIG
  • FIG. 4 shows by way of example a sectional view of that shown in FIG.
  • Fixing device along the section line C-C shown in Figure 2; 6 shows by way of example a sectional illustration of that shown in FIG
  • FIG. 7 shows by way of example a cake-slice-like sectional view of the fixing device shown in FIG. 1 in a perspective view;
  • Fixing device in which the workpiece holder is shown detached from the socket holder; 9 shows by way of example a sectional illustration of a fixing device with an actuator unit for setting the pressure in FIG
  • FIG. 10 shows, by way of example, a detail representation of the actuator unit shown in FIG. 9 to a greater degree of detail
  • Fig. 1 1 by way of example a sectional view of a fixing device with an actuator unit for adjusting the pressure and a
  • Pressure sensor for measuring pressure in
  • Liquid holding space 12 shows by way of example a detail view of the actuator unit shown in FIG. 11 in a higher degree of detail;
  • FIG. 13 shows by way of example a detail view of the pressure sensor shown in FIG. 11 in a higher degree of detail.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a device according to the invention
  • the fixing device 1 comprises a
  • the term "workpiece” is understood to mean a part of any kind to be machined and formed from any material which can be tensioned or machined in the fixing device 1 according to the invention. In particular, this may be an optical lens or a lens blank.
  • the invention thus relates in particular to a lens-fixing device.
  • the fixing device 1 further comprises a holder holder 4, the one
  • the holder holder 4 preferably also serves as an interface to the machine tool, by means of which the workpiece 2 is processed.
  • the holder holder 4 has an interface surface 4b, by means of which the fixing device 1 rests against a processing table of the processing machine.
  • the interface of the fixing device 1 can be adapted to the machine tool and can
  • Fixing device 1 on the processing machine and / or means for centering or alignment of the fixing device 1 relative to this processing machine for example in the form of a king hole, a cylindrical mounting mandrel, a polygonal cone, etc.
  • the detailed structure of the fixing device 1 and its operation will be described below with reference to Figures 2 to 7 in more detail.
  • a workpiece connection piece 2.1 is attached to the workpiece 2.
  • Workpiece connector 2.1 is preferably ring-shaped, i. encloses the workpiece 2 circumferentially completely.
  • Metal ring for example, be formed of aluminum, brass or similar material.
  • the workpiece connection piece 2.1 can be connected to the workpiece 2 by means of integral connection means, for example by an adhesive, preferably non-detachably.
  • the workpiece connecting piece 2.1 may be positively and / or non-positively connected to the workpiece 2, for example by
  • This workpiece connection piece 2.1 preferably remains after the machining of the workpiece 2 at this and serves, for example, in the subsequent installation situation of the workpiece 2 for fixing in a corresponding receptacle.
  • the workpiece holder 3 itself is formed in several parts in the embodiment shown and comprises a first workpiece-holding element 3.1, preferably the radially outer part of the
  • Workpiece frame 3 forms. For connecting the workpiece 2
  • Workpiece clamping element 3.1 is at least a second
  • the second workpiece-holding element 3.2 comprises a lower and an upper workpiece-holding element part 3.2.1, 3.2.2, which are formed, for example, like a ring.
  • Workpiece clamping element part 3.2.1 has a radially inner one Recording for the workpiece connector 2.1 on.
  • this recording a lower contact surface and a radially
  • Workpiece connecting piece 2.1 form enclosing bearing surface for the workpiece connecting piece 2.1.
  • Workpiece connecting piece 2.1 radially enclosing contact surface can be adapted to the outer diameter of the workpiece connecting piece 2.1 fit or the contact surface may have an internal thread into which a corresponding external thread of the
  • Workpiece element part 3.2.1 a receptacle for the first
  • Workpiece clamping element 3.1 can be screwed.
  • the two workpiece holder element parts 3.2.1, 3.2.2 can be
  • Work piece center axis WMA i. be clamped against each other in a direction perpendicular or substantially perpendicular to the workpiece-top.
  • This clamping preferably causes a clamping of the upper workpiece-engaging element part 3.2.2 relative to the lower workpiece-holding element part 3.2.1, so that the second workpiece-clamping element 3.2
  • the Workpiece clamping element 3.1 is firmly connected.
  • the first workpiece-holding element 3.1 is preferably likewise of annular design. It serves for the registration and replication of the rotational position and the spatial position
  • Workpiece centering axis WMA extends symmetrically, in particular mirror-symmetrical design.
  • the workpiece holder 3 can be installed in two different mounting positions in the holder holder 4, in a first installation position in which the example in Figure 1 overhead side of the workpiece 2 on the
  • Interface surface 4b of the frame holder 4 opposite side shows and in a second installation position in which the workpiece 2 by 180 ° about the transverse plane QA extending in the transverse plane QA turned into the socket holder 4 is added, so that in the first
  • the workpiece 2 on the workpiece holder 3, which remains on the workpiece 2 can be clamped positionally accurate, so that a machining of both sides of the workpiece is made possible, with a fixed location reference to each other (see Fig. 8).
  • the conical surfaces 3.1 .1, 3.1 .1 ' can be ring-shaped, in particular annular or ring-segment-like.
  • the conical surface 4.1 is provided, for example, as shown in FIG. 3, peripherally surrounding the receiving region 4a of the workpiece holder 3.
  • the conical surface 4.1 is in this case adapted to the conical surface 3.1 .1, 3.1 .1 'of the first workpiece-holding element 3.1 (for example by means of an inverse inclination of the
  • the workpiece holder 3, in particular the first workpiece-holding element 3.1 has an at least partially, preferably circumferentially circumferential groove 3.1 .4.
  • this groove 3.1 .4 clamping means 5 intervene to ensure a backup of the workpiece holder 3 in the holder holder 4 and a directed towards the workpiece holder axis WMA pressing against the holder holder 4.
  • Workpiece clamping element 3.1 are preferably ground flat and serve as contact surfaces against corresponding contact surfaces
  • the socket holder 4 is formed in several parts and consists essentially of a lower and an upper socket support part 4A, 4B. This multi-part design is advantageous for manufacturing reasons. However, the
  • the lower frame support part 4A comprises the interface surface 4b and a ring-like portion 4.5 protruding from the interface surface 4b on the upper side, preferably on the upper side circumferentially distributed contact surfaces 4.2 and the engaging in the grooves 3.1 .5 projections 4.3 are provided.
  • the upper frame support part 4B is adapted to be placed on the upper frame support part 4A on the upper side and fixed thereto.
  • the fixing of the mounting bracket parts 4A, 4B against each other can be done by any connection means, in particular by screwing or by a ring-like section 4.5 circumferentially provided external thread, which cooperates with a corresponding inner peripheral side provided internal thread of the upper frame support part 4B.
  • the upper frame support part 4B is, for example, ring-shaped and has the inner circumference of the conical surface 4.1, which, depending on the installation position with one of the conical surfaces 3.1 .1, 3.1 .1 'of the first workpiece-holding element 3.1 cooperates.
  • clamping bolts 5.1 are provided circumferentially distributed.
  • the clamping means 5 are formed in the embodiment shown self-locking, ie without applying external forces, the clamping means. 5 held in the securing position, ie they fix the workpiece holder 3 within the without even from outside forces
  • Lampholder 4 the clamping bolt 5.1 by elastic elements, in particular by spring elements 5.2 in one
  • the one on the bottom Socket mounting part 4A patch upper Fassungshalterungsteil 4B also has gas channel sections 6.4, which are fluidly connected to the annular channel 6.3 and via which a supply of the vacuum or the pressurized fluid to the clamping bolt 5.1.
  • a ring-like cover member 7 is provided.
  • This ring-like cover member 7 is formed in the embodiment shown to prevent contamination of the fixing device 1 in the area between the workpiece holder 3 and the socket holder 4.
  • the cover 7 preferably
  • Sealing elements which come to rest against the workpiece holder 3 and the holder holder 4 and thus dustproof and in particular fluid-tight seal the transition region, thereby preventing penetration of particles formed during workpiece machining or fluids used in processing.
  • the covering element 7 can also be used as a clamping means 5, in particular around the workpiece holder 3 with respect to the contact surfaces 4.2 of the holder holder 4
  • This liquid receiving space 4.4 is formed, for example, by a basin-like recess 8 on the lower frame support part 4A.
  • a fluid in particular a liquid, such as water, are introduced to fill the liquid receiving space 4.4 to the workpiece 2 to be machined with the fluid.
  • a fluid supply channel 8.1 is provided in the lower frame support part 4A. Via this fluid supply channel 8.1, a fluid, in particular a liquid can be introduced into the liquid receiving space 4.4.
  • a vent channel 8.2 may be provided in the lower frame support part 4A.
  • Fluid receiving space 4.4 contained in the air can escape when introducing the fluid.
  • the fixing device 1 is positioned such that the with the
  • Venting channel 8.2 connected opening in the liquid receiving space 4.4 forms the highest point of the liquid receiving space 4.4, so that after the escape of air from the liquid receiving space 4.4, the entire area below the workpiece 2 filled with the fluid and thereby a sufficient support of the workpiece 2 is given during workpiece machining , To seal the liquid receiving space 4.4 in the direction of
  • a ring-like sealing element 9 may be provided. This preferably runs peripherally in the region between the lower frame support part 4A and the second
  • FIG. 9 shows an embodiment of the fixing device 1, which has means for changing and adjusting the pressure in the liquid receiving space 4.4.
  • Fluid receiving space 4.4 can be effected by any actuator unit 10, via which a volume change of the
  • Fig. 10 shows the means for changing and adjusting the pressure in the liquid receiving space 4.4 of the shown in Fig. 9
  • the change in volume is effected here by an actuator unit 10, which can be screwed in or
  • Screw-in micrometer and a piston 10.2 includes.
  • Fluid receiving space 4.4 is used.
  • the piston 10. 2 is guided in a sealed manner in a bore of the socket holder 4.
  • the piston 10.2 is spring-loaded and is replaced by a spring 10.3 in one of
  • the actuator 10.1 may have a positioning accuracy in the sub-micrometer range, for example, a positioning accuracy less than 0.5 ⁇ , in particular 0.1 ⁇ or smaller.
  • the adjustment of the pressure in the liquid receiving space 4.4 by means of the adjusting unit 10.1 can be done via an optical measuring method, in particular an interferometer.
  • an optical measuring method can be determined when a gravitational deformation of the workpiece 2 is balanced and how much or in which direction the actuator 10.1 must be adjusted.
  • a pressure sensor which measures the pressure in the liquid receiving space 4.4 in order, for example, to be able to detect dynamic changes in the pressure in the liquid receiving space 4.4.
  • Fig. 1 1 shows a further embodiment of the fixing device 1, which means for changing and adjusting the pressure in
  • the actuator unit 10 is formed in this embodiment by an actuating unit 10.1, which acts on a solid-state joint.
  • the actuating unit 10.1 can in particular be an automatically actuatable actuating unit and be formed, for example, by a piezoactuator.
  • other actuators are conceivable, for example, electrically, hydraulically or pneumatically operated actuators.
  • the actuator 10.1 may, for example, a
  • Adjustment accuracy less than 10 nm, in particular less than 1 nm.
  • the actuating unit 10.1 acts on
  • a pressure sensor 1 1 is provided, via which the pressure in the liquid receiving space 4.4 can be detected.
  • a time-varying pressure for example due to a leak in the liquid receiving space 4.4, can be detected.
  • a dynamically changing pressure can be detected, for example, by a working tool acting on the workpiece 2.
  • the actuator unit 10 and the pressure sensor 1 1 are designed such that a dynamic control of the pressure in
  • Fluid receiving space 4.4 is enabled. So, for example upon actuation of a machining tool on the workpiece 2 and after detection of a resulting increase in pressure in the liquid receiving space 4.4, the actuator unit 10 is controlled in such a way that a certain desired pressure in the
  • Fluid receiving space 4.4 sets.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fixiervorrichtung zum lagegenauen Fixieren von zu bearbeitenden Werkstücken (2) umfassend: − eine zumindest ein erstes, radial außenliegendes Werkstückfassungselement (3.1) aufweisende Werkstückfassung (3), die ringartig ausgebildet ist, das Werkstück (2) umfangsseitig umschließt und in der das Werkstück (2) in einem Werkstückfassungsinnenbereich (3a) fixierbar ist; und − eine Fassungshalterung (4), die einen Aufnahmebereich (4a) zum Einspannen der Werkstückfassung (3) aufweist; wobei das erste Werkstückfassungselement (3.1) in Bezug auf eine lotrecht zur Werkstückfassungsmittelachse (WMA) verlaufende Querebene (QE) symmetrisch aufgebaut ist, und zwar derart, dass die Werkstückfassung (3) über das erste Werkstückfassungselement (3.1) in 15 einer ersten Einbaulage und in einer zur ersten Einbaulage um eine in der Querebene (QE) verlaufenden Querachse (QA) um 180° gedrehten, zweiten Einbaulage in die Fassungshalterung (4) einspannbar ist.

Description

Technische Hochschule Deggendorf
Fixiervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Fixiervorrichtung für zu bearbeitende
Werkstücke, beispielsweise optische Linsen, um diese schleifen bzw. polieren zu können.
Fixiervorrichtungen zum Einspannen von optischen Werkstücken sind im Stand der Technik bereits bekannt. Diese dienen der Halterung eines optischen Werkstücks innerhalb einer Bearbeitungsmaschine, mittels der das optische Werkstück beispielsweise mechanisch bearbeitet wird. Die mechanische Bearbeitung kann beispielsweise ein Schleifprozess oder ein Polierprozess sein. Optische Werkstücke müssen häufig mehrfach fixiert werden, um unterschiedliche Prozessschritte an diesen zu vollziehen. So muss eine optische Linse häufig an den beiden gegenüberliegenden Seiten bearbeitet werden, um die gewünschten optischen Eigenschaften zu erreichen. Problematisch dabei ist, dass durch das mehrfache
Einspannen des optischen Werkstücks Fertigungsungenauigkeiten entstehen, die die optischen Eigenschaften des Werkstücks
beeinträchtigen können.
Die Patentschrift DE 101 39 805 C1 offenbart eine Linsenfassung. Die Linsenfassung umfasst mehrere tragende Elemente, die in eine
umfangsseitig in der Linse vorgesehene Nut eingreifen, um die Linse im Fassungsring zu fixieren.
Die europäische Patentanmeldung EP 2 163 345 A1 offenbart ein
Spannsystem mit einem Gestell und einer Spanneinrichtung. Die
Spanneinrichtung ist dabei drehbar am Gestell gelagert. Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Fixiervorrichtung, insbesondere eine Linsen- bzw. Linsenrohling-Fixiervorrichtung
anzugeben, die aufgrund einer hohen Wechselgenauigkeit eine
hochpräzise Fertigung von optischen Werkstücken ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der
Unteransprüche. Ein Verfahren zum Fixieren von zu bearbeitenden optischen Werkstücken ist Gegenstand des nebengeordneten
Patentanspruchs 21 .
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine
Fixiervorrichtung zum lagegenauen Fixieren von zu bearbeitenden
Werkstücken, die insbesondere optische Werkstücke sein können. Die Fixiervorrichtung umfasst eine Werkstückfassung, die zumindest ein erstes, radial außenliegendes Werkstückfassungselement aufweist. Die Werkstückfassung ist ringartig ausgebildet, umschließt das Werkstück umfangsseitig, so dass das Werkstück in einem
Werkstückfassungsinnenbereich fixierbar ist.
Die Fixiervorrichtung umfasst des Weiteren eine Fassungshalterung, die einen Aufnahmebereich zum Einspannen der Werkstückfassung aufweist. Das erste Werkstückfassungselement ist in Bezug auf eine lotrecht zur Werkstückfassungsmittelachse verlaufende Querebene, die insbesondere eine Mittelquerebene des ersten Werkstückfassungselements ist, symmetrisch aufgebaut, und zwar derart, dass die Werkstückfassung über das erste Werkstückfassungselement in einer ersten Einbaulage und in einer zur ersten Einbaulage um eine in der Querebene verlaufenden Querachse um 180° gedrehten, zweiten Einbaulage in die
Fassungshalterung einspannbar ist. Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung besteht darin, dass das Werkstück, nachdem es in der Werkstückfassung fixiert wurde, in dieser Werkstückfassung verbleiben kann, bis sämtliche
Bearbeitungsschritte (z.B. Schleifen, Polieren etc.) an dem Werkstück vollzogen wurden. Durch die symmetrische Ausbildung des ersten
Werkstückfassungselements kann die Werkstückfassung in zwei unterschiedlichen Einbaulagen, in denen das Werkstück an den
gegenüberliegenden Oberflächenseiten bearbeitbar ist, in der
Fassungshalterung fixiert werden. Dadurch kann eine hohe Wiederhol- und Wechselgenauigkeit und damit eine verbesserte
Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks erreicht werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das erste
Werkstückfassungselement umfangsseitig an in Bezug auf die Querebene gegenüberliegenden Seiten angeordnete Konusflächen, insbesondere ringartige Konusflächen auf. In anderen Worten steht bei einer
horizontalen Ausrichtung der Querebene eine erste Konusfläche oberseitig und eine zweite Konusfläche unterseitig von der Querebene ab. Durch diese Konusflächen, von denen jeweils eine abhängig von der Einbaulage vorzugsweise mit zumindest einer invers ausgebildeten
Konusfläche der Fassungshalterung korrespondiert, wird ein hochgenaues zentriertes Einbringen der Werkstückfassung in die Fassungshalterung erreicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Konusflächen des ersten Werkstückfassungselements gegenläufig ausgebildet, und zwar derart, dass sich der Umfang des ersten Werkstückfassungselements zu der oberen und unteren Seitenfläche des ersten Werkstückfassungselements hin verkleinert. In anderen Worten ist das erste Werkstückfassungsele- ment doppelkonisch ausgebildet, wobei sich die Konusflächen derart verjüngen, dass sich der Durchmesser des ersten Werkstückfassungselements von einem im Bereich der Querebene gemessenen ersten Durchmesser zu einem im Bereich der Seitenfläche gemessenen zweiten Durchmesser hin verkleinert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Konusflächen des ersten Werkstückfassungselements ringartig oder ringsegmentartig ausgebildet. Dadurch kann eine hochgenaue Zentrierung der Werkstückfassung in der Fassungshalterung erreicht werden, und zwar in jeder der beiden
Einbaulagen derart, dass das Werkstück in Bezug auf eine
Referenzposition exakt zentriert ausgerichtet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Aufnahmebereich der Fassungshalterung innenumfangsseitig zumindest eine ringartig oder ringsegmentartig ausgebildete Konusfläche auf. Die Konusfläche kann beispielsweise als durchgehender Ring ausgebildet sein oder durch mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete Konusring-Segmente gebildet werden. Diese Konusfläche wirkt dabei - je nach Einbaulage - jeweils mit einer der außenumfangsseitig an der Werkstückfassung vorgesehenen Konusflächen zusammen, so dass dadurch eine hochgenaue, zentrierte Aufnahme der Werkstückfassung in die Fassungshalterung erreicht wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das erste
Werkstückfassungselement umfangsseitig, insbesondere
außenumfangsseitig eine durchgehend umlaufende Nut oder
umfangsseitig, insbesondere außenumfangsseitig verteilt angeordnete Nutsegmente auf. In diese Nut oder Nutsegmente können Spannmittel eingreifen, um die Werkstückfassung innerhalb der Fassungshalterung zu fixieren. Insbesondere können die Spannmittel dazu ausgebildet sein, formschlüssig in die Nut bzw. die Nutsegmente einzugreifen. Durch die Spannmittel kann insbesondere ein in Richtung der Auflagefläche bzw. der Schnittstelle, die zur Anbindung an eine Bearbeitungsmaschine vorgesehen ist, gerichteter Druck auf die Werkstückfassung ausgeübt werden, so dass die Werkstückfassung an zur Planpositionierung der Werkstückfassung vorgesehene Anlageflächen angepresst wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das erste
Werkstückfassungselement an der oberen und unteren Seitenfläche zumindest eine Nut, zumindest eine Einkerbung und/oder zumindest einen jeweils von der Seitenfläche abstehenden Vorsprung auf, die/der mit zumindest einem entsprechenden Vorsprung, zumindest einer Nut oder zumindest einer Einkerbung im Aufnahmebereich der Fassungshalterung formschlüssig zusammenwirken. Insbesondere wird durch die miteinander zusammenwirkenden Nuten, Einkerbungen bzw. von den Seitenflächen abstehenden Vorsprünge ein Formschluss zwischen der
Werkstückfassung und der Fassungshalterung erreicht, um die
Werkstückfassung samt dem darin gehaltenen Werkstück in einer definierten Drehposition in die Fassungshalterung einzubringen. Um eine eindeutige Drehposition sicherzustellen, in der die Werkstückfassung in der Fassungshalterung eingebracht wird, können die Vorsprünge, Nuten bzw. Einkerbungen derart angeordnet sein, dass die Werkstückfassung lediglich in exakt einer einzigen Drehposition in die Fassungshalterung einbringbar ist. Dies kann insbesondere durch eine Art örtliche bzw.
räumliche Kodierung der Vorsprünge, Nuten bzw. Einkerbungen erfolgen. Dabei sind die Vorsprünge, Nuten bzw. Einkerbungen an den beiden gegenüberliegenden Seitenflächen der Werkstückfassung derart vorgesehen, dass unabhängig von der Einbaulage der Werkstückfassung das Werkstück stets in der gleichen Drehposition in die
Fassungshalterung einbringbar ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Werkstückfassung zur
Aufnahme eines das Werkstück umfangsseitig umschließenden
Werkstückverbindungsstücks ausgebildet. Dieses Werkstückverbindungsstück kann stoffschlüssig, beispielsweise durch eine Klebeverbindung, mit dem Werkstück verbunden sein. Alternativ ist es möglich, die Verbindung zwischen Werkstück und
Werkstückverbindungsstück formschlüssig und/oder kraftschlüssig zu gestalten, beispielsweise durch Aufschrumpfen eines
Werkstückverbindungsstücks (z.B. Schrumpfmuffe). Dieses
Werkstückverbindungsstück dient dabei nicht nur zur Kopplung des Werkstücks mit der Werkstückfassung, sondern verbleibt vorzugsweise auch nach der Bearbeitung des Werkstücks an diesem und dient anschließend als Kopplungsschnittstelle des Werkstücks in der
bestimmungsgemäßen Einbausituation, beispielsweise in einem optischen System. Dadurch erfolgt das Fixieren des Werkstücks bereits bei dessen Bearbeitung basierend auf dem Werkstückverbindungsstück, das auch später in der bestimmungsgemäßen Einbausituation als
Kopplungsschnittstelle Verwendung findet, so dass die relative Lage des Werkstücks sowohl bei der Bearbeitung des Werkstücks als auch in der späteren bestimmungsgemäßen Einbausituation die selbe ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Werkstückfassung mehrteilig ausgebildet und ist zwischen dem ersten Werkstückfassungselement und dem Werkstückverbindungsstück zumindest ein zweites
Werkstückfassungselement vorgesehen. Dadurch wird erreicht, dass das erste Werkstückfassungselement separat hochgenau gefertigt werden kann. Dieses erste Werkstückfassungselement dient als Schnittstelle zu der Fassungshalterung und weist hochgenau gefertigte Flächen auf, die gegenüber der Fassungshalterung anliegen. Das zweite
Werkstückfassungselement verbindet das Werkstückverbindungsstück mit dem ersten Werkstückfassungselement. Vorzugsweise umfasst das zweite Werkstückfassungselement einen oberen und einen unteren Werkstückfassungselementteil. Der obere und der untere
Werkstückfassungselementteil weisen Anlageflächen für das erste Werkstückfassungselement und für das Werkstückverbindungsstück auf, wobei diese zwischen dem oberen und dem unteren
Werkstückfassungselementteil klemmend fixierbar sind. Durch die mehrteilige Ausbildung der Werkstückfassung werden eine hochgenaue Fixierung des Werkstücks in dieser Werkstückfassung und eine
hochgenaue Aufnahme dieser Werkstückfassung in der
Fassungshalterung erreicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind an dem Aufnahmebereich der Fassungshalterung eine umlaufende oder mehrere verteilt angeordnete Anlageflächen zur Planpositionierung der Werkstückfassung vorgesehen. Diese Anlageflächen werden beispielsweise durch nach oben hin vorstehende Flächen gebildet, die beispielsweise durch Schleifen hochgenau gefertigt sind, so dass eine plane Positionierung der
Werkstückfassung in der Fassungshalterung erreicht wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Fassungshalterung
Spannmittel zum Einspannen der Werkstückfassung im Aufnahmebereich auf. Diese Spannmittel sind insbesondere derart ausgebildet, dass die Werkstückfassung an eine in der Fassungshalterung vorgesehene
Konusfläche angedrückt wird. Die Spannmittel können durch automatische Antriebsmittel aktiv bewegbare oder manuell zu betätigende bzw.
aktivierbare Spannmittel sein. Durch diese Spannmittel kann die
Werkstückfassung fest und lagegenau aber lösbar im Aufnahmebereich fixiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Spannmittel durch
Spannbolzen gebildet, die in radialer Richtung auf die Werkstückfassung zustellbar ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich sind die Spannmittel dazu ausgebildet, die Werkstückfassung in einer senkrecht zur radialen Richtung verlaufenden Richtung (d.h. beispielsweise auf die Anlageflächen zur Planpositionierung hin gerichtet) in dem
Aufnahmebereich einzuspannen. Dazu können die Spannmittel durch einen Spannring gebildet werden, der neben einer Abdichtung von
Freiräumen bzw. Ausnehmungen ein auf die Anlageflächen zur
Planpositionierung der Werkstückfassung hin gerichtetes Einspannen der Werkstückfassung in der Fassungshalterung bewirkt. Dadurch wird eine hochgenaue, lösbare Fixierung der Werkstückfassung in der
Fassungshalterung erreicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Spannmittel dazu ausgebildet, einen zumindest partiellen umfangsseitigen, insbesondere
außenumfangsseitigen Formschluss an der Werkstückfassung zu bewirken. Insbesondere weisen die Spannmittel einen Vorsprung auf, der in eine außenumfangsseitig an der Werkstückfassung, insbesondere dem ersten Werkstückfassungselement vorgesehenen Nut eingreift. Dadurch bewirken die Spannmittel eine besonders vorteilhafte lagegenaue
Fixierung der Werkstückfassung in der Fassungshalterung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Spannmittel als
selbsthemmende Spannmechanik ausgebildet. Mehr im Detail werden die Spannmittel durch federbelastete Spannbolzen gebildet, die durch
Federkraft in eine vorgeschobene Stellung gedrückt werden. In dieser vorgeschobenen Stellung wirken die freien Enden der Spannbolzen auf die Werkstückfassung und fixieren diese klemmend. Die Spannbolzen können über geeignete automatische oder manuelle Antriebsmittel in eine zurückgezogene Stellung gebracht werden, so dass die Klemmung der Werkstückfassung aufgehoben und damit die Werkstückfassung
freigegeben wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Spannmittel durch Unterdruck oder durch ein unter Druck stehendes Fluid deaktivierbar, so dass die Klemmung der Werkstückfassung aufgehoben wird. Hierzu können in der Fassungshalterung Kanäle vorgesehen sein, um das die Spannmittel betätigende Fluid bzw. den Unterdruck an die Spannmittel zu übertragen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Fassungshalterung mehrteilig ausgebildet und weist zumindest einen unteren und einen oberen
Fassungshalterungsteil auf. Der untere Fassungshalterungsteil kann beispielsweise im unteren Bereich eine Schnittstelle zu einer
Bearbeitungsmaschine bilden und geeignete Mittel, beispielsweise
Befestigungsbohrungen und/oder eine Königsbohrung aufweisen, über die das untere Fassungshalterungsteil an der Bearbeitungsmaschine festlegbar ist. Alternativ kann die Schnittstelle zu der
Bearbeitungsmaschine durch einen zylindrischen Befestigungsdorn oder einen Polygonschaftkegel gebildet werden, über die das untere
Fassungshalterungsteil an der Bearbeitungsmaschine festlegbar ist.
Zudem kann der untere Fassungshalterungsteil den Boden des
Aufnahmebereichs ausbilden und eine oder mehrere bodenseitige
Anlageflächen für die Werkstückfassung ausbilden. Der obere
Fassungshalterungsteil kann beispielsweise ringartig ausgebildet sein und den Aufnahmebereich radial nach außen begrenzen. Zudem können an dem oberen Fassungshalterungsteil die Spannmittel festlegbar oder in diesem integriert ausgebildet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Fassungshalterung unterhalb des Aufnahmebereichs einen Flüssigkeitsaufnahmeraum auf, der mit einem Fluid befüllbar ist, um das zu bearbeitende Werkstück bodenseitig zu stützen. Hierzu können in der Fassungshalterung ein oder mehrere Kanäle vorgesehen sein, um den Flüssigkeitsaufnahmeraum mit einem Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit zu füllen. Ebenso können Dichtmittel vorgesehen sein, um den Aufnahmebereich zur Werkstückfassung hin abzudichten. Der Flüssigkeitsaufnahmeraum kann direkt und unmittelbar in dem Aufnahmeraum der Fassungshalterung ausgebildet sein, d.h. das Fluid kann direkt in den Flüssigkeitsaufnahmeraum eingefüllt werden und es ist kein weiteres Element (expandierende Wandung, Membran etc.) vorgesehen, welches das Fluid und das zu bearbeitende Werkstück voneinander trennt. Alternativ kann der Flüssigkeitsaufnahmeraum auch durch eine ballonartige Struktur, eine expandierende Wandung oder eine Membran gebildet werden, die im Aufnahmeraum vorgesehen ist und in der bzw. unter der das Fluid eingebracht wird. Durch das Befüllen der Fassungshalterung bzw. des Flüssigkeitsaufnahmeraums mit dem Fluid wird das zu bearbeitende Werkstück an der der zu bearbeitenden
Werkstückseite gegenüberliegenden weiteren Werkstückseite gestützt, so dass eine Verformung des Werkstücks durch dessen Eigengewicht bzw. beim Andrücken eines Bearbeitungswerkzeugs an die zu bearbeitende Werkstückseite verhindert oder zumindest wesentlich minimiert wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind Mittel zur Veränderung des Drucks im Flüssigkeitsaufnahmeraum vorgesehen. Diese Mittel können durch jegliche Aktoreinheit gebildet werden, mittels der sich eine
Druckänderung erreichen lässt, insbesondere solche Mittel, die über eine Volumenänderung des Flüssigkeitsaufnahmeraums eine Erhöhung bzw. Absenkung des Drucks ermöglichen. Die Aktoreinheit kann eine
Stelleinheit umfassen, die manuell oder automatisch steuerbar ist. Die Stelleinheit kann beispielsweise durch eine Mikrometerschraube oder einen elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ansteuerbaren Aktor gebildet sein. Insbesondere kann die Stelleinheit auch ein Piezo-Aktor sein. Die Aktoreinheit kann zudem einen Kolben oder ein
Festkörpergelenk o.ä. umfassen, auf den/das die Stelleinheit einwirkt und über den/das die Volumenänderung des Flüssigkeitsaufnahmeraums bewirkt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Sensor zur
Erfassung des Drucks im Flüssigkeitsaufnahmeraum vorgesehen. Über diesen Sensor kann eine Druckveränderung über der Zeit detektiert werden. Das von dem Sensor bereitgestellte Signal kann insbesondere dazu verwendet werden, den Druck im Flüssigkeitsaufnahmeraum zu regeln, und zwar dadurch, dass basierend auf dem von dem Sensor bereitgestellten Messsignal eine Ansteuerung der Stelleinheit erfolgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fixieren von zu bearbeitenden Werkstücken, insbesondere optischen
Werkstücken in einer Fixiervorrichtung. Die Fixiervorrichtung umfasst eine ringartige Werkstückfassung und eine Fassungshalterung, die einen Aufnahmebereich zum Einspannen der Werkstückfassung aufweist. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte:
- Umfangsseitiges Fixieren des zu bearbeitenden optischen
Werkstücks in der ringartigen Werkstückfassung;
- Einspannen der Werkstückfassung in die Fassungshalterung, um das Werkstück an einer ersten Werkstückseite zu bearbeiten;
- Vorzugsweise nach der Bearbeitung der ersten Werkstückseite,
Ausspannen der Werkstückfassung aus der Fassungshalterung und Wenden der Werkstückfassung samt darin
aufgenommenem Werkstück;
- Einspannen der Werkstückfassung in die Fassungshalterung in der gewendeten Position, um das Werkstück an einer der ersten Werkstückseite gegenüberliegenden zweiten Werkstückseite zu bearbeiten.
Unter„hochpräzise bzw. hochgenau" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Fixiervorrichtung verstanden, die eine wiederholbare
Positioniergenauigkeit bzw. Spannsituation des Werkstückhalters in derselben Fassungshalterung bei mehrfachem Ein- und Ausspannen, insbesondere auch bei einem vorher beschriebenen Wenden der
Fassungshalterung um 180°, im Bereich von beispielsweise 5μηη bis Ο,Οδμηη, insbesondere 1 μηη bis 0,1 m ermöglicht.
Unter„Fluid" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden sowohl flüssige als auch gasförmige Medien verstanden.
Die Ausdrücke„näherungsweise",„im Wesentlichen" oder„etwa" bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle
beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 beispielhaft eine Ausführungsform einer Fixiervorrichtung in einer Explosionsdarstellung;
Fig. 2 beispielhaft die Fixiervorrichtung gemäß Fig. 1 in einer
Draufsichtdarstellung; Fig. 3 beispielhaft eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten
Fixiervorrichtung entlang der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie A-A;
Fig. 4 beispielhaft eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten
Fixiervorrichtung entlang der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie B-B;
Fig. 5 beispielhaft eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten
Fixiervorrichtung entlang der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie C-C; Fig. 6 beispielhaft eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten
Fixiervorrichtung entlang der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie D-D;
Fig. 7 beispielhaft eine kuchenstuckartige Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Fixiervorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 8 beispielhaft eine teilweise Explosionsdarstellung der
Fixiervorrichtung, bei der die Werkstückfassung losgelöst von der Fassungshalterung dargestellt ist; Fig. 9 beispielhaft eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung mit einer Aktoreinheit zur Einstellung des Drucks im
Flüssigkeitsaufnahmeraum;
Fig. 10 beispielhaft eine Ausschnittdarstellung der in Fig. 9 gezeigten Aktoreinheit in einem höheren Detaillierungsgrad;
Fig. 1 1 beispielhaft eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung mit einer Aktoreinheit zur Einstellung des Drucks und einem
Drucksensor zur Messung des Drucks im
Flüssigkeitsaufnahmeraum; Fig. 12 beispielhaft eine Ausschnittdarstellung der in Fig. 1 1 gezeigten Aktoreinheit in einem höheren Detaillierungsgrad; und
Fig. 13 beispielhaft eine Ausschnittdarstellung des in Fig. 1 1 gezeigten Drucksensors in einem höheren Detaillierungsgrad.
Figur 1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen
Fixiervorrichtung 1 . Die Fixiervorrichtung 1 umfasst eine
Werkstückfassung 3, die das zu bearbeitende Werkstück 2 aufnimmt. Unter Werkstück wird ein zu bearbeitendes Teil jeglicher Art und gebildet aus jedwedem Material verstanden, welches in der erfindungsgemäßen Fixiervorrichtung 1 spannbar bzw. bearbeitbar ist. Insbesondere kann dies eine optische Linse bzw. ein Linsenrohling sein. Die Erfindung betrifft damit insbesondere eine Linsen-Fixiervorrichtung. Die Fixiervorrichtung 1 umfasst des Weiteren eine Fassungshalterung 4, die einen
Aufnahmebereich 4a ausbildet, in den die Werkstückfassung 3 einsetzbar ist.
Die Fassungshalterung 4 dient vorzugsweise zudem als Schnittstelle zur Bearbeitungsmaschine, mittels der das Werkstück 2 bearbeitet wird.
Insbesondere weist die Fassungshalterung 4 eine Schnittstellenfläche 4b auf, mittels der die Fixiervorrichtung 1 gegenüber einem Bearbeitungstisch der Bearbeitungsmaschine anliegt. Die Schnittstelle der Fixiervorrichtung 1 kann an die Bearbeitungsmaschine angepasst sein und kann
insbesondere Bohrungen bzw. Öffnungen zur Fixierung der
Fixiervorrichtung 1 an der Bearbeitungsmaschine und/oder Mittel zur Zentrierung bzw. Ausrichtung der Fixiervorrichtung 1 gegenüber dieser Bearbeitungsmaschine, beispielsweise in Form einer Königsbohrung, eines zylindrischen Befestigungsdorns, eines Polygonschaftkegels etc. aufweisen. Der detaillierte Aufbau der Fixiervorrichtung 1 sowie deren Funktionsweise wird nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 7 näher beschrieben.
Zur Halterung des Werkstücks 2 in der Werkstückfassung 3 ist an dem Werkstück 2 ein Werkstückverbindungsstück 2.1 angebracht. Das
Werkstückverbindungsstück 2.1 ist vorzugsweise ringartig ausgebildet, d.h. umschließt das Werkstück 2 umfangsseitig vollständig. Das
Werkstückverbindungsstück 2.1 kann beispielsweise durch einen
Metallring, beispielsweise aus Aluminium, Messing oder einem ähnlichen Material gebildet sein. Das Werkstückverbindungsstück 2.1 kann über stoffschlüssige Verbindungsmittel, beispielsweise durch einen Kleber, vorzugsweise unlösbar mit dem Werkstück 2 verbunden sein. Alternativ kann das Werkstückverbindungsstück 2.1 form- und/oder kraftschlüssig mit dem Werkstück 2 verbunden sein, beispielsweise durch
Aufschrumpfen. Dieses Werkstückverbindungsstück 2.1 verbleibt vorzugsweise nach der Bearbeitung des Werkstücks 2 an diesem und dient beispielsweise auch in der späteren Einbausituation des Werkstücks 2 zur Fixierung in einer entsprechenden Aufnahme. Die Werkstückfassung 3 selbst ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgebildet und umfasst ein erstes Werkstückfassungselement 3.1 , das vorzugsweise den radial außenliegenden Teil der
Werkstückfassung 3 bildet. Zur Verbindung des Werkstücks 2
insbesondere des am Werkstück 2 vorgesehenen
Werkstückverbindungsstücks 2.1 mit dem ersten
Werkstückfassungselement 3.1 ist zumindest ein zweites
Werkstückfassungselement 3.2 vorgesehen. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel umfasst das zweite Werkstückfassungselement 3.2 einen unteren und einen oberen Werkstückfassungselementteil 3.2.1 , 3.2.2, die beispielsweise ringartig ausgebildet sind. Der untere
Werkstückfassungselementteil 3.2.1 weist radial innenliegend eine Aufnahme für das Werkstückverbindungsstück 2.1 auf. Insbesondere kann diese Aufnahme eine untere Anlagefläche und eine radial das
Werkstückverbindungsstück 2.1 umschließende Anlagefläche für das Werkstückverbindungsstück 2.1 ausbilden. Die das
Werkstückverbindungsstück 2.1 radial umschließende Anlagefläche kann an den Außendurchmesser des Werkstückverbindungsstücks 2.1 passgenau angepasst sein oder die Anlagefläche kann ein Innengewinde aufweisen, in das ein entsprechendes Außengewinde des
Werkstückverbindungsstücks 2.1 einschraubbar ist.
Im radial außenliegenden Bereich kann das untere
Werkstückfassungselementteil 3.2.1 eine Aufnahme für das erste
Werkstückfassungselement 3.1 , insbesondere eine untere Anlagefläche und eine radiale Anlagefläche für das erste Werkstückfassungselement 3.1 ausbilden. Die radiale Anlagefläche kann wiederum beispielsweise passgenau an die Innenform bzw. den Innendurchmesser des ersten Werkstückfassungselements 3.1 angepasst sein oder ein Außengewinde aufweisen, auf das ein entsprechendes Innengewinde des ersten
Werkstückfassungselements 3.1 aufschraubbar ist.
Die beiden Werkstückfassungselementteile 3.2.1 , 3.2.2 können
vorzugsweise relativ zueinander in axialer Richtung entlang einer
Werkstückfassungsmittelachse WMA, d.h. in einer senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Werkstückfassungsoberseite verlaufenden Richtung gegeneinander verspannt werden. Dieses Verspannen bewirkt vorzugsweise eine Klemmung des oberen Werkstückfassungselementteils 3.2.2 relativ zum unteren Werkstückfassungselementteil 3.2.1 , so dass über das zweite Werkstückfassungselement 3.2 das
Werkstückverbindungsstück 2.1 mit dem ersten
Werkstückfassungselement 3.1 fest verbunden ist. Das erste Werkstückfassungselement 3.1 ist vorzugsweise ebenfalls ringartig ausgebildet. Es dient der in Bezug auf die Drehlage und die räumliche Position lagegenauen und replizierbaren Aufnahme der
Werkstückfassung 3 in der Fassungshalterung 4. Das erste
Werkstückfassungselement 3.1 ist in Bezug auf eine in Figur 1
angedeutete Querebene QE, die lotrecht zu der
Werkstückfassungsmittelachse WMA verläuft, symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch ausgebildet. Dadurch kann die Werkstückfassung 3 in zwei unterschiedlichen Einbaulagen in die Fassungshalterung 4 eingebaut werden, und zwar in einer ersten Einbaulage, in der die beispielsweise in Figur 1 obenliegende Seite des Werkstücks 2 auf die der
Schnittstellenfläche 4b der Fassungshalterung 4 gegenüberliegende Seite zeigt und in einer zweiten Einbaulage, in der das Werkstück 2 um 180° um die in der Querebene QE verlaufende Querachse QA gewendet in die Fassungshalterung 4 aufgenommen ist, so dass die in der ersten
Einbaulage oben liegende Seite nunmehr der Schnittstellenfläche 4b der Fassungshalterung 4 zugewandt angeordnet ist. Dies hat den
entscheidenden Vorteil, dass das Werkstück 2 über die Werkstückfassung 3, die an dem Werkstück 2 verbleibt, positionsgenau umgespannt werden kann, so dass eine Bearbeitung beider Werkstückseiten ermöglicht wird, und zwar mit einem festen Ortsbezug zueinander (vgl. Fig. 8).
Zum Erreichen einer hohen Positioniergenauigkeit weist das erste
Werkstückfassungselement 3.1 außenumfangsseitig Konusflächen 3.1 .1 , 3.1 .1 ' auf, wobei eine erste Konusfläche 3.1 .1 oberhalb der Querebene QE und eine zweite Konusfläche 3.1 .1 ' unterhalb der Querebene QE vorgesehen ist. Die Konusflächen 3.1 .1 , 3.1 .1 ' können ringförmig, insbesondere kreisringförmig oder ringsegmentartig ausgebildet sein. Die Konusflächen 3.1 .1 , 3.1 .1 ' sind insbesondere derart angeordnet, dass diese das erste Werkstückfassungselement 3.1 zu gegenüberliegenden Seiten hin verjüngen, d.h. der Umfang des Werkstückfassungselements 3.1 nimmt von einem Mittelbereich in Richtung der oberen und unteren Seitenflächen 3.1 .2, 3.1 .3 hin ab.
Je nach Einbaulage wirkt jeweils eine Konusfläche 3.1 .1 , 3.1 .1 ' mit einer korrespondierenden Konusfläche 4.1 der Fassungshalterung 4
zusammen, um eine räumlich zentrierte Einbringung der
Werkstückfassung 3 in die Fassungshalterung 4 zu ermöglichen. Die Konusfläche 4.1 ist dabei beispielsweise, wie in Figur 3 gezeigt, umfangsseitig den Aufnahmebereich 4a der Werkstückfassung 3 umgebend vorgesehen. Die Konusfläche 4.1 ist dabei derart an die Konusfläche 3.1 .1 , 3.1 .1 ' des ersten Werkstückfassungselements 3.1 angepasst (beispielsweise mittels einer inversen Neigung der
Konusfläche), dass dieses bei der entlang der
Werkstückfassungsmittelachse WMA verlaufenden Einsetzbewegung in der Fassungshalterung 4 zentriert wird.
Des Weiteren weist die Werkstückfassung 3, insbesondere das erste Werkstückfassungselement 3.1 , eine zumindest teilweise, vorzugsweise vollumfangsseitig umlaufende Nut 3.1 .4 auf. In diese Nut 3.1 .4 können Spannmittel 5, wie nachfolgend näher beschrieben, eingreifen, um eine Sicherung der Werkstückfassung 3 in der Fassungshalterung 4 bzw. ein in Richtung der Werkstückfassungsmittelachse WMA gerichtetes Andrücken an die Fassungshalterung 4 zu gewährleisten. Die obere und untere Seitenfläche 3.1 .2, 3.1 .3 des ersten
Werkstückfassungselements 3.1 sind vorzugsweise plan geschliffen und dienen als Anlageflächen gegenüber korrespondierenden Anlageflächen
4.2 der Fassungshalterung 4. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind in den Seitenflächen 3.1 .2, 3.1 .3 Nuten 3.1 .5 bzw. Einkerbungen
vorgesehen, die mit invers ausgebildeten Vorsprüngen 4.3 der
Fassungshalterung 4 zusammenwirken. Insbesondere sind die Nuten 3.1 .5 bzw. Einkerbungen und die Vorsprünge 4.3 aufeinander
formangepasst, so dass die Vorsprünge 4.3 formschlüssig in die Nuten 3.1 .5 bzw. Einkerbungen eingreifen und damit eine in Bezug auf die Drehposition lagegenaue Einbringung der Werkstückfassung 3 in die Fassungshalterung 4 ermöglichen.
Um die Werkstückfassung 3 in beiden Einbaulagen in derselben
Drehposition in der Fassungshalterung 4 einzubringen, kann eine die Drehlage kennzeichnende Markierung an der Werkstückfassung 3 vorgesehen sein, die mit einer entsprechenden Markierung an der
Fassungshalterung 4 zusammenwirkt. Alternativ oder zusätzlich können die Nuten 3.1 .5 bzw. Einkerbungen und die Vorsprünge 4.3 eine spezielle, kodierte Anordnung aufweisen, so dass die Anordnung der
Werkstückfassung 3 in der Fassungshalterung 4 lediglich in einer einzigen Drehlage möglich ist.
Nachfolgend wird die Fassungshalterung 4 eingehender beschrieben. Die Fassungshalterung 4 ist, wie insbesondere in den Figuren 3 bis 6 erkennbar, napfartig oder im Wesentlichen napfartig ausgebildet. Dadurch können auch Werkstücke 2 mit einem konvex gewölbten
Oberflächenbereich beidseitig bearbeitet werden. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel ist die Fassungshalterung 4 mehrteilig ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus einem unteren und einem oberen Fassungshalterungsteil 4A, 4B. Diese mehrteilige Ausbildung ist aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft. Jedoch kann die
Fassungshalterung 4 ebenfalls aus einem einzigen
Fassungshalterungsteil gebildet sein.
Der untere Fassungshalterungsteil 4A umfasst die Schnittstellenfläche 4b sowie einen oberseitig von der Schnittstellenfläche 4b abstehenden ringartigen Abschnitt 4.5, an dem oberseitig die vorzugsweise umfangsseitig verteilten Anlageflächen 4.2 sowie die in die Nuten 3.1 .5 eingreifenden Vorsprünge 4.3 vorgesehen sind.
Der obere Fassungshalterungsteil 4B ist dazu ausgebildet, auf den unteren Fassungshalterungsteil 4A oberseitig aufgesetzt und an diesem fixiert zu werden. Die Fixierung der Fassungshalterungsteile 4A, 4B gegeneinander kann durch jegliche Verbindungsmittel erfolgen, insbesondere durch Verschraubungen oder aber durch ein am ringartigen Abschnitt 4.5 umfangsseitig vorgesehenes Außengewinde, das mit einem entsprechenden innenumfangsseitig vorgesehenen Innengewinde des oberen Fassungshalterungsteils 4B zusammenwirkt.
Der obere Fassungshalterungsteil 4B ist beispielsweise ringartig ausgebildet und weist innenumfangsseitig die Konusfläche 4.1 auf, die je nach Einbaulage mit einer der Konusflächen 3.1 .1 , 3.1 .1 ' des ersten Werkstückfassungselements 3.1 zusammenwirkt.
Wie zuvor bereits ausgeführt, sind an der Fassungshalterung 4
Spannmittel 5 vorgesehen, mittels denen eine Sicherung der
Werkstückfassung 3 in der Fassungshalterung 4 bewirkt wird. Wie insbesondere in den Figuren 6 und 7 erkennbar, werden die Spannmittel 5 im gezeigten Ausführungsbeispiel durch Spannbolzen 5.1 gebildet, die radial nach innen, d.h. in Richtung der Werkstückfassungsmittelachse WMA zustellbar sind, um dadurch die Werkstückfassung 3 zu fixieren. In anderen Worten sind die Spannbolzen 5.1 in radialer Richtung
verschiebbar in der Fassungshalterung 4, insbesondere im oberen Fassungshalterungsteil 4B geführt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind umfangsseitig verteilt mehrere derartige Spannbolzen 5.1 vorgesehen. Die Spannmittel 5 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel selbsthemmend ausgebildet, d.h. ohne Anlegen äußerer Kräfte werden die Spannmittel 5 in der Sicherungsposition gehalten, d.h. diese fixieren auch ohne von außen anliegende Kräfte die Werkstückfassung 3 innerhalb der
Fassungshalterung 4. Dazu werden die Spannbolzen 5.1 durch elastische Elemente, insbesondere durch Federelemente 5.2 in einer
vorgeschobenen Position gehalten. An dem der Werkstückfassung 3 zugewandten freien Ende weisen die Spannbolzen 5.1 jeweils einen Vorsprung 5.1 .1 auf, der an die an dem ersten Werkstückfassungselement 3.1 vorgesehene außenumfangsseitige Nut 3.1 .4 formangepasst und zum Eingreifen in diese Nut 3.1 .4 ausgebildet ist. Durch die Spannmittel 5, insbesondere die Spannbolzen 5.1 wird beispielsweise sichergestellt, dass die Werkstückfassung 3 zentriert in der Fassungshalterung 4 gehalten und dabei an die Anlageflächen 4.2 derselben angepresst wird.
Das Deaktivieren der Spannmittel 5, insbesondere der Spannbolzen 5.1 kann manuell erfolgen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind Mittel zum automatisierten Deaktivieren der Spannmittel 5 bzw. der Spannbolzen 5.1 vorgesehen. Hierbei können die Spannbolzen 5.1 durch eine
Beaufschlagung mit einem Vakuum oder alternativ einem unter Druck stehenden Fluid von der vorgeschobenen Stellung in eine
zurückgezogene Stellung positioniert werden, so dass der Vorsprung 5.1 .1 der Spannbolzen 5.1 nicht mehr in die Nut 3.1 .4 der Werkstückfassung 3 eingreift und damit die Werkstückfassung 3 aus der Fassungshalterung 4 entnommen werden kann. Zum Zuführen des Vakuums bzw. des unter Druck stehenden Fluids an die Spannbolzen 5.1 sind in der Fassungshalterung 4 Gaskanäle 6 eingebracht. Wie insbesondere in Figur 4 erkennbar, ist am unteren Fassungshalterungsteil 4A ein Gasanschluss 6.1 vorgesehen, der über Gaskanalabschnitte 6.2 mit einem Ringkanal 6.3 fluidisch verbunden ist. Dieser Ringkanal 6.3 verläuft vorzugsweise außenumfangsseitig um den ringartig ausgebildeten Abschnitt 4.5 herum. Der auf den unteren Fassungshalterungsteil 4A aufgesetzte obere Fassungshalterungsteil 4B weist ebenfalls Gaskanalabschnitte 6.4 auf, die mit dem Ringkanal 6.3 fluidisch verbunden sind und über die eine Zuführung des Vakuums bzw. des unter Druck stehenden Fluids an die Spannbolzen 5.1 erfolgt.
Im Übergangsbereich zwischen der Werkstückfassung 3 und der
Fassungshalterung 4 ist ein ringartiges Abdeckelement 7 vorgesehen. Dieses ringartige Abdeckelement 7 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, eine Verschmutzung der Fixiervorrichtung 1 im Bereich zwischen der Werkstückfassung 3 und der Fassungshalterung 4 zu verhindern. Hierzu weist das Abdeckelement 7 vorzugsweise
Dichtelemente auf, die zur Anlage gegenüber der Werkstückfassung 3 und der Fassungshalterung 4 gelangen und damit den Übergangsbereich staub- und insbesondere auch fluiddicht abdichten, um dadurch ein Eindringen von bei der Werkstückbearbeitung entstehenden Partikeln bzw. bei der Bearbeitung verwendeten Fluiden zu verhindern.
Zusätzlich zu dieser Abdeckwirkung kann das Abdeckelement 7 auch als Spannmittel 5 verwendet werden, insbesondere um die Werkstückfassung 3 gegenüber den Anlageflächen 4.2 der Fassungshalterung 4
anzudrücken.
Wie insbesondere in den Figuren 3 und 5 zu erkennen, weist die
Fassungshalterung 4 der Fixiervorrichtung 1 einen
Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 auf. Dieser Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 ist beispielsweise durch eine beckenartige Ausnehmung 8 am unteren Fassungshalterungsteil 4A gebildet. In diesen Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 kann ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, eingeleitet werden, um den Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 bis zu dem zu bearbeitenden Werkstück 2 mit dem Fluid anzufüllen. Dadurch kann das zu bearbeitende Werkstück 2 bodenseitig, d.h. an der dem unteren Fassungshalterungsteil 4A zugewandten Seite unterstützt werden, so dass eine Deformierung des Werkstücks 2 durch ein durch das
Eigengewicht des Werkstücks verursachtes Durchhängen bzw. durch eine oberseitige Krafteinwirkung bei dem Bearbeitungsprozess zumindest weitestgehend vermieden wird.
Zum Anfüllen des Flüssigkeitsaufnahmeraums 4.4 mit dem Fluid ist im unteren Fassungshalterungsteil 4A ein Fluidzuführungskanal 8.1 vorgesehen. Über diesen Fluidzuführungskanal 8.1 kann ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit in den Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 eingeleitet werden. Zudem kann im unteren Fassungshalterungsteil 4A ein Entlüftungskanal 8.2 vorgesehen sein, über den im
Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 enthaltene Luft beim Einleiten des Fluids entweichen kann.
Vorzugsweise wird bei dem Befüllen des Flüssigkeitsaufnahmeraums 4.4 die Fixiervorrichtung 1 derart positioniert, dass die mit dem
Entlüftungskanal 8.2 verbundene Öffnung im Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 den höchsten Punkt des Flüssigkeitsaufnahmeraums 4.4 bildet, so dass nach dem Entweichen der Luft aus dem Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 der gesamte Bereich unterhalb des Werkstücks 2 mit dem Fluid gefüllt und dadurch eine hinreichende Unterstützung des Werkstücks 2 bei der Werkstückbearbeitung gegeben ist. Zur Abdichtung des Flüssigkeitsaufnahmeraums 4.4 in Richtung der
Werkstückfassung 3 kann ein ringartiges Dichtelement 9 vorgesehen sein. Dieses verläuft vorzugsweise umfangsseitig im Bereich zwischen dem unteren Fassungshalterungsteil 4A und dem zweiten
Werkstückfassungselement 3.2 und verhindert damit ein Eindringen des Fluids bzw. der Flüssigkeit in Bereiche zwischen der Werkstückfassung 3 und der Fassungshalterung 4. Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der Fixiervorrichtung 1 , die Mittel zur Veränderung und Einstellung des Drucks im Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 aufweist. Durch diese Mittel zur Veränderung und Einstellung des Drucks ist es möglich, den von unten auf das zu bearbeitende Werkstück 2 wirkenden Druck zu variieren und damit beispielsweise ein
schwerkraftbedingtes Durchhängen des Werkstücks 2 zu verhindern.
Die Mittel zur Veränderung und Einstellung des Drucks im
Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 können durch jegliche Aktoreinheit 10 bewirkt werden, über die eine Volumenänderung des
Flüssigkeitsaufnahmeraums 4.4 bewirkbar ist.
Fig. 10 zeigt die Mittel zur Veränderung und Einstellung des Drucks im Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 des in Fig. 9 gezeigten
Ausführungsbeispiels mehr im Detail. Die Volumenänderung wird hier durch eine Aktoreinheit 10 bewirkt, die eine einschraubbare bzw.
herausschraubbare Stelleinheit 10.1 , insbesondere ein
Einschraubmikrometer, und einen Kolben 10.2 umfasst.
Durch das Einschrauben bzw. Herausschrauben der Stelleinheit 10.1 wird der Kolben 10.2 bewegt. Durch diese Bewegung des Kolbens 10.2 kann eine Volumenänderung im Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 bewirkt werden. Durch diese Volumenänderung wird der Druck auf die im
Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 befindliche Flüssigkeit verändert. Über diese Druckveränderung lässt sich die schwerkraftbedingte Verformung des Werkstücks 2 ausgleichen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn eine inkompressible Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Öl in dem
Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 verwendet wird. Wie in Fig. 10 zu erkennen ist, ist der Kolben 10.2 abgedichtet in einer Bohrung der Fassungshalterung 4 geführt. Vorzugsweise ist der Kolben 10.2 federbelastet und wird durch eine Feder 10.3 in eine vom
Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 beabstandete Position vorgespannt. Durch die Stelleinheit 10.1 kann dieser entgegen der Federkraft bewegt bzw. verschoben werden.
Die Stelleinheit 10.1 kann eine Stellgenauigkeit im Sub-Mikrometerbereich aufweisen, beispielsweise eine Stellgenauigkeit kleiner als 0,5 μιτι, insbesondere 0,1 μιτι oder kleiner.
Die Einstellung des Drucks im Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 mittels der Stelleinheit 10.1 kann über ein optisches Messverfahren, insbesondere eine Interferometernnessung erfolgen. Durch das optische Messverfahren kann ermittelt werden, wann eine schwerkraftbedingte Verformung des Werkstücks 2 ausgeglichen ist und wie stark bzw. in welche Richtung die Stelleinheit 10.1 verstellt werden muss.
Ggf. kann auch ein Drucksensor vorgesehen sein, der den Druck im Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 misst, um beispielsweise dynamische Änderungen des Drucks im Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 erfassen zu können.
Fig. 1 1 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Fixiervorrichtung 1 , welches Mittel zur Veränderung und Einstellung des Drucks im
Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 aufweist. Die Aktoreinheit 10 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Stelleinheit 10.1 gebildet, die auf ein Festkörpergelenk einwirkt. Die Stelleinheit 10.1 kann insbesondere eine automatisch betätigbare Stelleinheit sein und beispielsweise durch einen Piezo-Aktor gebildet werden. Jedoch sind auch andere Aktoren denkbar, beispielsweise, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigte Aktoren. Die Stelleinheit 10.1 kann beispielsweise eine
Verstellgenauigkeit kleiner als 10 nm, insbesondere kleiner als 1 nm aufweisen. Wie in Fig. 1 1 ersichtlich, wirkt die Stelleinheit 10.1 auf ein
Festkörpergelenk 10.4, das einstückig an der Fassungshalterung 4, insbesondere an einer Wandung des Flüssigkeitsaufnahmeraums 4.4 vorgesehen ist. Das Festkörpergelenk 10.4 kann beispielsweise dadurch gebildet sein, dass die Wandung des Flüssigkeitsaufnahmeraums 4.4 reduziert ist und ggf. durch Einkerbungen 10.4.1 , Prägungen o.ä. eine zusätzliche Flexibilität erfährt, beispielsweise ähnlich einer Membran, so dass der mit der Stelleinheit 10.1 zusammenwirkende Wandungsbereich durch die Stelleinheit 10.1 verformbar ist, um dadurch das Volumen des Flüssigkeitsaufnahmeraums 4.4 variieren zu können.
Vorzugsweise wirkt die Stelleinheit 10.1 über ein Übertragungselement 10.4.2 auf das Festkörpergelenk 10.4. Das Übertragungselement 10.4.2 kann dabei beispielsweise halbkugelartig ausgebildet sein, um eine punktuelle oder kleinflächige Anlage gegenüber dem Festkörpergelenk 10.4 zu erreichen.
Des Weiteren ist ein Drucksensor 1 1 vorgesehen, über den der Druck im Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 erfassbar ist. Dadurch kann ein zeitlich sich ändernder Druck, beispielsweise aufgrund einer Leckstelle im Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4, erkannt werden. Darüber hinaus kann ein sich dynamisch ändernder Druck erkannt werden, beispielsweise durch ein auf das Werkstück 2 einwirkendes Bearbeitungswerkzeug.
Vorzugsweise sind die Aktoreinheit 10 und der Drucksensor 1 1 derart ausgebildet, dass eine dynamische Regelung des Drucks im
Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 ermöglicht wird. So kann beispielsweise bei einem Einwirken eines Bearbeitungswerkzeugs auf das Werkstück 2 und nach dem Erfassen eines daraus resultierenden Druckanstiegs in dem Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 die Aktoreinheit 10 derart angesteuert werden, dass sich ein gewisser Solldruck in dem
Flüssigkeitsaufnahmeraum 4.4 einstellt.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen
beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie
Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die
Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 Fixiervorrichtung
2 Werkstück
2.1 Werkstücksverbindungsstück
3 Werkstückfassung
3a Werkstückfassungsinnenbereich
3.1 erstes Werkstückfassungselement
3.1 .1 , 3.1 .1 ' Konusfläche
3.1 .2 obere Seitenfläche
3.1 .3 untere Seitenfläche
3.1 .4 Nut
3.1 .5 Nut
3.2 zweites Werkstückfassungselement
3.2.1 unteres Werkstückfassungselementteil
3.2.2 oberes Werkstückfassungselementteil
4 Fassungshalterung
4a Aufnahmebereich
4b Schnittstellenfläche
4A unteres Fassungshalterungsteil
4B oberes Fassungshalterungsteil
4.1 Konusfläche
4.2 Anlagefläche
4.3 Vorsprung
4.4 Flüssigkeitsaufnahmeraum
4.5 Abschnitt
5 Spannmittel
5.1 Spannbolzen
5.1 .1 Vorsprung
5.2 Federelement Gaskanal
.1 Gasanschluss
.2 Gaskanalabschnitt
6.3 Ringkanal
6.4 Gaskanalabschnitt
7 Abdeckelement
8 Ausnehmung
8.1 Fluidzuführungskanal
8.2 Entlüftungskanal
9 Dichtelement
10 Aktoreinheit
10.1 Stelleinheit
10.2 Kolben
10.3 Feder
10.4 Festkörpergelenk (Membran)
10.4.1 Einkerbung
10.4.2 Übertragungselement
1 1 Drucksensor
QA Querachse
QE Querebene
WMA Werkstückfassungsmittelachse

Claims

Patentansprüche
1 ) Fixiervorrichtung zum lagegenauen Fixieren von zu bearbeitenden Werkstücken (2) umfassend:
- eine zumindest ein erstes, radial außenliegendes
Werkstückfassungselement (3.1 ) aufweisende
Werkstückfassung (3), die ringartig ausgebildet ist, das Werkstück (2) umfangsseitig umschließt und in der das Werkstück (2) in einem Werkstückfassungsinnenbereich (3a) fixierbar ist; und
- eine Fassungshalterung (4), die einen Aufnahmebereich (4a) zum Einspannen der Werkstückfassung (3) aufweist; wobei das erste Werkstückfassungselement (3.1 ) in Bezug auf eine lotrecht zur Werkstückfassungsmittelachse (WMA) verlaufende
Querebene (QE) symmetrisch aufgebaut ist, und zwar derart, dass die Werkstückfassung (3) über das erste Werkstückfassungselement (3.1 ) in einer ersten Einbaulage und in einer zur ersten Einbaulage um eine in der Querebene (QE) verlaufenden Querachse (QA) um 180° gedrehten, zweiten Einbaulage in die Fassungshalterung (4) einspannbar ist.
2) Fixiervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkstückfassungselement (3.1 ) umfangsseitig an in Bezug auf die Querebene (QE) gegenüberliegenden Seiten angeordnete
Konusflächen (3.1 .1 , 3.1 .1 ') aufweist.
3) Fixiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konusflächen (3.1 .1 , 3.1 .1 ') des ersten Werkstückfassungselements (3.1 ) gegenläufig ausgebildet sind, und zwar derart, dass sich der Umfang des ersten Werkstückfassungselements (3.1 ) zu der oberen und unteren Seitenfläche (3.1 .2, 3.1 .3) des ersten
Werkstückfassungselements (3.1 ) hin verkleinert.
4) Fixiervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konusflächen (3.1 .1 , 3.1 .1 ') des ersten
Werkstückfassungselements (3.1 ) ringartig oder ringsegmentartig ausgebildet sind.
5) Fixiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (4a) der
Fassungshalterung (4) innenumfangsseitig zumindest eine ringartig oder ringsegmentartig ausgebildete Konusfläche (4.1 ) aufweist.
6) Fixiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkstückfassungselement (3.1 ) umfangsseitig eine durchgehend umlaufende Nut (3.1 .4) oder umfangsseitig verteilt angeordnete Nutsegmente aufweist.
7) Fixiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkstückfassungselement (3.1 ) an der oberen und unteren Seitenfläche (3.1 .2, 3.1 .3) zumindest eine Nut (3.1 .5), zumindest eine Einkerbung und/oder zumindest einen jeweils von der Seitenfläche (3.1 .2, 3.1 .3) abstehenden
Vorsprung aufweist, die/der mit zumindest einem entsprechenden Vorsprung (4.3), zumindest einer Nut oder zumindest einer
Einkerbung im Aufnahmebereich (4a) der Fassungshalterung (4) formschlüssig zusammenwirken.
8) Fixiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückfassung (3) zur Aufnahme eines das Werkstück (2) umfangsseitig umschließenden Werkstückverbindungsstücks (2.1 ) ausgebildet ist.
9) Fixiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückfassung (3) mehrteilig ausgebildet ist und zwischen dem ersten Werkstückfassungselement (3.1 ) und dem
Werkstückverbindungsstück (2.1 ) zumindest ein zweites
Werkstückfassungselement (3.2) vorgesehen ist. 10) Fixiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aufnahmebereich (4a) der Fassungshalterung (4) eine umlaufende oder mehrere verteilt angeordnete Anlageflächen (4.2) zur Planpositionierung der
Werkstückfassung (3) vorgesehen sind.
1 1 ) Fixiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fassungshalterung (4) Spannmittel (5) zum Einspannen der Werkstückfassung (3) im Aufnahmebereich (4a) aufweist.
12) Fixiervorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel (5) durch Spannbolzen (5.1 ) gebildet werden, die in radialer Richtung auf die Werkstückfassung (3) zustellbar ausgebildet sind und/oder dass die Spannmittel (5) dazu ausgebildet sind, die Werkstückfassung (3) in einer senkrecht zur radialen Richtung verlaufenden Richtung in dem Aufnahmebereich (4a) einzuspannen.
13) Fixiervorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel (5) dazu ausgebildet sind, einen zumindest partiellen umfangsseitigen Formschluss an der Werkstückfassung (3) zu bewirken. 14) Fixiervornchtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel (5) einen Vorsprung (5.1 .1 ) aufweisen, der zum Eingreifen in die umfangsseitige Nut (3.1 .4) der Werkstückfassung (3) ausgebildet ist.
15) Fixiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel (5) als
selbsthemmende Spannmechanik ausgebildet sind.
16) Fixiervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel (5) durch Unterdruck oder durch ein unter Druck stehendes Fluid deaktivierbar sind, so dass die Klemmung der Werkstückfassung (3) aufgehoben wird.
17) Fixiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fassungshalterung (4) mehrteilig ausgebildet ist. 18) Fixiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fassungshalterung (4) unterhalb des Aufnahmebereichs (4a) einen Flüssigkeitsaufnahmeraum (4.4) aufweist, der mit einem Fluid befüllbar ist, um das zu bearbeitende Werkstück (2) bodenseitig zu stützen.
19) Fixiervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (10) zur Veränderung des Drucks im Flüssigkeitsaufnahmeraum (4.4) vorgesehen sind. 20) Fixiervornchtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (1 1 ) zur Erfassung des Drucks im
Flüssigkeitsaufnahmeraum (4.4) vorgesehen ist.
21 ) Verfahren zum Fixieren von zu bearbeitenden Werkstücken (2) in
einer Fixiervorrichtung (1 ) umfassend eine ringartige
Werkstückfassung (3) und eine Fassungshalterung (4), wobei die Fassungshalterung (4) einen Aufnahmebereich (4a) zum Einspannen der Werkstückfassung (3) aufweist, umfassend die folgenden Schritte:
- Umfangsseitiges Fixieren des zu bearbeitenden optischen Werkstücks (2) in der ringartigen Werkstückfassung (3);
- Einspannen der Werkstückfassung (3) in die
Fassungshalterung (4), um das Werkstück (2) an einer ersten Werkstückseite zu bearbeiten;
- Ausspannen der Werkstückfassung (3) aus der
Fassungshalterung (4) und Wenden der Werkstückfassung (3) samt darin aufgenommenem Werkstück (2);
- Einspannen der Werkstückfassung (3) in die
Fassungshalterung (4) in der gewendeten Position, um das Werkstück (2) an einer der ersten Werkstückseite
gegenüberliegenden zweiten Werkstückseite zu bearbeiten.
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