DE19825922A1 - Verfahren zum Zentrieren optischer Linsen und Vorrichtung mit CNC-Steuerung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Mit dem Verfahren zum Zentrieren optischer Linsen und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens soll das Zentrieren von Linsen verbilligt und die Qualität der Produkte gesteigert werden. Hierzu wird eine Vorrichtung eingesetzt, bei der eine CNC-Steuerung alle Steuer-, Regel- und Meßfunktionen übernimmt und den gesamten Arbeitsablauf koordiniert. Die Schleifwerkzeuge (19) bzw. die Linsen (38) werden in einem Werkzeugmagazin (5) bzw. einem Werkstückmagazin (6) bevorratet, wobei das letztere mit einer Entnahmevorrichtung (4) zusammenwirkt. Das Drehmoment der Antriebsvorrichtung (9) für Axialbewegungen der oberen Zentrierspindel (8) in der W-Achse kann geregelt werden, was auch im Stillstand gilt. Des weiteren ist es möglich, durch das Zusammenwirken verschiedener Komponenten, Linsen mit einem Grenzwinkel alpha < 6 DEG automatisch zu zentrieren. Zur Zeitersparnis und Qualitätsverbesserung beim Achszentrieren ist es außerdem möglich, die Drehzahl der Zentrierspindeln (7) und (8) und/oder die Vorschubkraft der oberen Zentrierspindel (8) unter Auswertung einer Lasermessung geregelt zu verändern.

Description

Optische Linsen werden durch Schleif- und Poliervorgänge hergestellt, wobei sicher­ gestellt ist, daß die optischen Achsen der beiden Linsenseiten genau übereinander­ liegen, d. h. eine gemeinsame optische Achse bilden. Aus herstellungstechnischen Gründen stimmt üblicherweise jedoch die Achse des zylindrischen Linsenumfangs nicht mit der optischen Achse überein. Da eine solche Übereinstimmung jedoch er­ forderlich ist, werden die Linsen auf speziellen Zentriermaschinen einer weiteren Be­ arbeitung unterzogen und der Linsenumfang durch schleifende Bearbeitung zen­ triert. Das Zentrieren der Linsen erfordert, entsprechend dem Stand der Technik, in erheblichem Maße Handeingriff an der Maschine und ist dementsprechend teuer. Das mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sehen einen weitgehend automatischen Arbeitsablauf an der Zentriermaschine vor. Ziel ist, die ständige Beaufsichtigung an der Zentriermaschine zu vermeiden, und damit die entsprechenden Personalkosten zu reduzieren.

Im nachfolgenden Text werden u. a. folgende Begriffe benutzt:

• - Achszentrieren
  Mit diesem Begriff wird das Ausrichten der Linsen in der Zentriermaschine be­ zeichnet. Bei diesem Vorgang wird die Linse selbsttätig oder manuell so ver­ schoben, daß ihre optische Achse mit der Achse der sog. Zentrierspindeln zu­ sammenfällt, mit denen sie verbunden ist.
• - Zentrieren
  Nach dem Achszentrieren wird die mit den Zentrierspindeln rotierende Linse an ihrem äußeren Umfang abgeschliffen, so daß anschließend die geometrische Achse des so entstandenen Zylinders mit der optischen Achse der Linse zu­ sammenfällt. Dieser Gesamtvorgang wird als Zentrieren bezeichnet. Dies gilt auch, wenn der erzeugte äußere Umfang von der Kreisform abweicht.

Optische Linsen werden durch mehrere Schleif und Poliervorgänge hergestellt, bei denen verfahrensbedingt gewährleistet ist, daß die optisch aktiven Linsenseiten eine gemeinsame optische Achse haben. Bedingt durch Besonderheiten an den Schleif­ maschinen und ihren Spannwerkzeugen sowie durch Ungenauigkeiten am Linsen­ rohling stimmt die geometrische Achse des zylindrischen Linsenumfangs jedoch üblicherweise nicht mit der optischen Achse überein. An die Schleif- und Polier­ vorgänge schließt sich daher ein Zentriervorgang an, bei dem die geometrische Achse und die optische Achse zur Übereinstimmung gebracht werden, d. h. beide Achse fallen dann zusammen und bilden gemeinsam die Linsenachse.

Beim Zentrieren wird die Linse in der Zentriermaschine zwischen den beiden Zentrierglocken der Zentrierspindeln eingespannt, wobei diese eine gemeinsame geometrische Drehachse haben. Die optische Achse der Linse wird dabei selbsttätig oder manuell genau auf die geometrische Achse der beiden Spindeln ausgerichtet.

Zur Aufnahme der Linse sind an den Zentrierspindeln sog. Zentrierglocken befestigt. Unter langsamer Rotation der Zentrierspindeln mit der zwischen ihnen einge­ spannten Linse wird dann mittels einer Schleifscheibe der äußere Umfang der Linse bearbeitet.

Das Zentrieren der Linsen ist erforderlich, da beim Zusammensetzen optischer Systeme die Linsen üblicherweise an ihrem Umfang gefaßt werden. Beim Einbau zentrierter Linsen ist dann gewährleistet, daß die optischen Achsen der Linsen genau mit der Achse des optischen Systems übereinstimmen und aufwendige Aus­ richtarbeit entfällt.

Es gibt auch Linsen, deren äußerer Umfang nicht kreisförmig sondern beliebig ge­ staltet ist, z. B. in Form eines Polygons. Auch in diesem Fall erfolgt die Bearbeitung des Linsenumfangs auf einer Zentriermaschine, wobei ebenfalls eine Ausrichtung des Linsenumfangs zur optischen Achse der Linse erfolgt.

Bevor die Linse an ihrem äußeren Umfang zwecks Zentrierung bearbeitet werden kann, muß sie mit ihrer optischen Achse zunächst sehr genau zu der geometrischen Achse der Zentrierspindeln und damit auch der Zentrierglocken ausgerichtet werden. Zu diesem Achszentrieren gibt es mehrere Möglichkeiten.

Bei Linsen mit Grenzwinkeln α < 6° wird das sog. Glockenspannverfahren bevorzugt eingesetzt, bei dem die Achszentrierung von Linse und Zentrierglocken selbsttätig erfolgt. Hierzu müssen die topfförmigen Zentrierglocken an den Kanten ihrer Öffnung eine feinstgeschliffene Abschrägung erhalten. Vorzugsweise werden diese Kanten auch aus besonders hartem Material hergestellt, damit die Abnutzung gering bleibt.

Bei Linsen mit kleinerem Grenzwinkel, bei denen das Glockenspannverfahren nicht möglich ist, muß das Achszentrieren nach dem Stand der Technik manuell durch­ geführt werden. Dies kann in der Zentriermaschine erfolgen, während die Linse zwischen den Zentrierglocken mit leichtem Druck eingespannt ist. Das Achs­ zentrieren kann jedoch auch außerhalb der Zentriermaschine vorgenommen werden (Wechselspindelverfahren).

Die einzelnen Verfahren zum Achszentrieren werden nachstehend näher erläutert.

1. Achszentrieren nach dem Glockenspannverfahren

Wenn die Kanten der beiden Zentrierglocken mit leichtem Druck an Linsen mit Grenzwinkeln α < 6° anliegen und ein entsprechendes Gleitmittel zugegeben wird, so verschiebt sie sich infolge der Wölbung ihrer Oberflächen selbsttätig und quer zu ihrer Achse, wobei die Zentrierglocken in ihrer Achsrichtung etwas zu­ sammenfahren. Die Querbewegung der Linse relativ zu den Zentrierglocken und damit die Zustellbewegung der Zentrierglocken endet, wenn die Linse zwischen den Zentrierglocken eine Lage angenommen hat, die unter den gegebenen geometrischen Verhältnissen den kürzestmöglichen Abstand der Zentrierglocken ermöglicht.

Durch die genannte Bewegung der Linse richtet sich ihre optische Achse selbsttätig zur Achse der Zentrierglocken aus und damit auch zur Achse der Zentrierspindeln, da diese Bauteile koaxial zueinander angeordnet sind. Dieses selbsttätige Achszentrieren von Linsen zwischen zwei Zentrierglocken wird als Glockenspannverfahren bezeichnet. Nach dem Achszentrieren wird die Linse für das nachfolgende Schleifen festgespannt.

Dieses Glockenspannverfahren ist jedoch nur möglich, solange der Grenzwinkel α< 6° ist, da sonst Selbsthemmung eintritt. Entsprechend den gegebenen Randbedingungen kann der Grenzwinkel jedoch auch deutlich größer sein. Er ergibt sich aus den Besonderheiten der Zentriermaschine, der Qualität der Zentrierglocken, der Mittendicke und der Glasart der Linsen sowie dem verwen­ deten Gleitmittel. Der Grenzwinkel ist definiert als derjenige Winkel, der von den Tangenten an die beiden Linsenkrümmungen in Randnähe der Linse (Aufsetzlinien der Zentrierglocken) eingeschlossen wird.

2. Manuelles Achszentrieren in der Zentriermaschine

Bei diesem Verfahren wird die Linse mit leichtem Druck zwischen den Zentrier­ glocken gespannt, die an Zentrierspindeln befestigt sind. Dabei wird eine der beiden Zentrierspindeln mittels Federkraft oder einem Preßluftzylinder federnd Richtung Linse gedrückt, so daß diese auch bei Querbewegungen immer sicher gespannt ist, da die Spindel dem entstehenden Spiel folgen kann. Es ist auch möglich, die Linse an der einen Zentrierglocke mittels Vakuum anzusaugen, das über die hohlgebohrte Zentrierspindel angelegt wird.

Zum Achszentrieren wird die Linse von Hand querverschoben, nachdem sie, wie vorbeschrieben, im Bereich der Zentrierglocken fixiert wurde. Die genaue Achs­ zentrierung wird mittels eines Laserstrahls kontrolliert, der von einem Lasergerät am Ende der einen Zentrierspindel erzeugt wird, genau zentrisch durch Bohrun­ gen in den Zentrierspindeln und den Zentrierglocken geführt wird und dabei die Linse passiert, wobei er anschließend am Ende der anderen Zentrierspindel von einem Laserdetektor erfaßt wird. Dieser Detektor zeigt an, wenn die Achszentrie­ rung durch manuelles Verschieben der Linse das gewünschte Ergebnis gebracht hat, d. h. die optische Achse der Linse mit der geometrischen Achse der Zentrierspindeln zusammenfällt. Unmittelbar nach der Achszentrierung werden die Zentrierglocken mit verstärktem Druck gegen die Linse gespannt, damit diese für das nachfolgende Schleifen genügend fest sitzt.

3. Manuelles Achszentrieren beim Wechselspindelverfahren

Dieses Verfahren wird dann angewandt, wenn die Zentriermaschine nicht über Einrichtungen verfügt, mit denen das Ergebnis der manuellen Achszentrierung kontrolliert werden kann. In diesem Fall wird die Achszentrierung außerhalb der Zentriermaschine vorgenommen. Hierzu kann z. B. eine der beiden Zentrier­ spindeln (Wechselspindel) mit der damit verbundenen Zentrierglocke aus der Zentriermaschine entnommen werden, damit anschließend auf einem Richtbock bzw. Laserprüf- und Kittgerät die Linse achszentriert an det entsprechend aus­ gebildeten Zentrierglocke befestigt werden kann. Zum manuellen Achszentrieren sind entsprechende Prüfeinrichtungen an den genannten Geräten vorhanden.

Das Fixieren der achszentrierten Linse erfolgt mittels eines geeigneten Kitts. Anschließend wird die Wechselspindel wieder in der Zentriermaschine befestigt und der Umfang der Linse wird abgeschliffen. Der Kitt muß anschließend gelöst werden, damit sich die Linse von der Zentrierglocke abnehmen läßt.

Zentrieren der Linsen mittels Schleifverfahren nach erfolgtem Achszentrieren

Nachdem die Linse mittels eines der unter Punkt 1 bis 3 genannten Verfahren achs­ zentriert und mittels der Zentrierglocken fixiert wurde, wird ihr äußerer Umfang mit einer schnell rotierenden Schleifscheibe bearbeitet. Die Schleifscheiben sind zu diesem Zweck an einer Werkzeugspindel befestigt, die sich zum Positionieren und auch zur Durchführung der verschiedenen Arbeitsgänge in zwei Achsen bewegen läßt. Während des Schleifvorgangs werden die Zentrierspindeln mit der Linse in langsame Rotation versetzt.

Bei den Zentriermaschinen, entsprechend dem Stand der Technik, erfolgt die Steue­ rung der Maschinen manuell bzw. mittels Kurvenscheiben oder ähnlichen mecha­ nischen Hilfsmitteln. Es sind auch einfache CNC-Steuerungen bekannt geworden. Mit diesen Steuerungen wird insbesondere die Bewegung der Werkzeugspindel kontrolliert, so daß der Linsenumfang in zylindrische, aber auch andere Formen ge­ bracht werden kann. Auch das Anbringen von Phasen ist möglich. Als Schleif­ scheiben werden diamantbesetzte Metallscheiben benutzt.

Bei den Zentrierverfahren und den entsprechenden Zentriermaschinen nach dem Stand der Technik gibt es eine Reihe von ganz erheblichen Nachteilen, wobei hier insbesondere der hohe manuelle Aufwand zu nennen ist, der die Kosten hochtreibt.

Die genannten Nachteile bei den bisher bekanntgewordenen Zentrier­ maschinen stellen sich im Detail wie folgt dar:

• A) Einfache CNC-Steuerungen wurden bisher bei Zentriermaschinen im wesent­ lichen nur zum Steuern der Werkzeugspindeln eingesetzt. Dementsprechend müssen andere Funktionen durch Handeingriff ausgelöst und kontrolliert werden. Viele Maschinenbewegungen können daher mit Rücksicht auf das Werkstück nur langsam ausgeführt werden, damit es nicht zu Beschädigungen kommt. So dürfen z. B. die Zentrierglocken mittels Preßluftzylinder oder Handbedienung nur langsam zusammen gefahren werden, damit die dazwischen befindliche Linse nicht durch einen harten Aufprall beschädigt wird. Diese langsamen Verfahr­ bewegungen der Maschine kosten Zeit und damit Geld.
• B) Beim Fehlen von CNC-Steuerungen kann die Werkzeugspindel mit der Schleif­ scheibe in den üblichen zwei Achsen nur kurvengesteuerte Bewegungen aus­ führen. Das gleiche gilt für andere Maschinenbewegungen. Das Herstellen und Aufbewahren der Steuerscheiben ist aufwendig und teuer, da für jede Linsen­ form bzw. -bearbeitung spezielle Steuerscheiben hergestellt werden müssen. Diese Nachteile entfallen zwar, wenn eine CNC-Steuerung für die Kontrolle der Werkzeugspindel vorgesehen ist. Da aber bei den Zentriermaschinen nach dem Stand der Technik die meisten Maschinenbewegungen nach wie vor nicht CNC- gesteuert ablaufen, fehlt die Koordination des Gesamtablaufs, was zu erhöhten Maschinenlaufzeiten führt.
• C) Eine Berücksichtigung der an Linsen vorkommenden Toleranzen, z. B. an der Mittendicke, ist bei kurvengesteuerten Zentriermaschinen nicht möglich, wie dies beim Herstellen von Fasen jedoch erforderlich ist. Präzise Fasen lassen sich nur herstellen, wenn die Mittendicke der betreffenden Linse bekannt ist und berück­ sichtigt wird. Wenn die Werkzeugspindel CNC-gesteuert wird, läßt sich die ge­ messene Mittendicke zwar berücksichtigen, hierfür ist aber ein besonderes Meß­ system nötig, wenn die Zentrierspindel nicht ebenfalls CNC-kontrolliert verfahren wird. Hieraus entstehen erhöhte Investitionskosten.
• D) Bei den bisher bekanntgewordenen Zentriermaschinen wurden zwar schon ver­ einzelt Werkstückmagazine vorgesehen, die Werkzeuge (Schleifscheiben) müssen jedoch einzeln und von Hand zugeführt und montiert werden. Ent­ sprechende Werkzeugmagazine werden nicht benutzt. Das Fehlen solcher Magazine hängt u. a. auch damit zusammen, daß Zentriermaschinen bisher über keine elektronischen Steuerungen verfügen, die den gesamten Arbeitsablauf an der Maschine kontrollieren. Diese sind jedoch Voraussetzung für einen auto­ matischen Werkzeugwechsel. Das Handbeschicken der herkömmlichen Zentriermaschinen mit Werkzeugen ist zeitaufwendig und damit teuer.
• E) Bei dem Achszentrieren nach dem Glockenspannverfahren wird mit fest vorge­ gebenen Verfahrensparametern gearbeitet, d. h. ein Regeleingriff während des Zentriervorgangs auf der Basis von Messungen erfolgt nicht. So ist bei den her­ kömmlichen Zentriermaschinen z. B. nicht bekannt, welche Kräfteverhältnisse zwischen den Linsen und den Zentrierglocken herrschen, da die Reibungskräfte in den verschiedenen Maschinenführungen und -lagern nicht bekannt sind oder gemessen werden. Die an der axialbeweglichen Zentrierspindel angreifenden Zentner- bzw. Spannkräfte, die von Federn oder Druckluftzylindern erzeugt werden, können nur z. T. wirksam werden, da sie teilweise von Reibungskräften unbekannter Größe kompensiert werden. Eine kontrollierte Rotation der Zen­ trierspindeln findet nicht statt. Die Nachteile bei den bekanntgewordenen Zentriermaschinen sind damit wie folgt: Das Achszentrieren erfolgt mit unnötig großen Vorschubkräften, wodurch die Gefahr von Beschädigungen an der Linsenoberfläche besteht und es können keine Linsen mit kleineren Grenz­ winkeln nach dem kostengünstigen Glockenspannverfahren achszentriert werden.
• F) Ein automatisches Achszentrieren von Linsen mit Grenzwinkeln α < 6° ist bei den herkömmlichen Zentriermaschinen nicht möglich. Bei diesen Linsen muß mit Handeingriff gearbeitet werden. Dies erfordert einen erheblichen Bedienungs­ aufwand und damit Kosten. Außerdem werden hohe Anforderungen an das Be­ dienungspersonal gestellt, da der manuelle Zentriervorgang mit hoher Präzision und großer Wiederholgenauigkeit durchgeführt werden muß.
• G) Die Schleifwerkzeuge, mit denen der Linsenumfang bearbeitet wird, nutzen sich ab, so daß sich ihre Geometrie nach einiger Bearbeitungszeit verändert. Da diese Geometrie und hier insbesondere der Durchmesser der Schleifwerkzeuge jedoch in die Maschinensteuerung einprogrammiert wird, entstehen bei den her­ kömmlichen Zentriermaschinen unerwünschte Toleranzen am Umfang der Linsen durch abgenutzte Werkzeuge.

Die genannten Nachteile werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vermieden. Die sich hieraus ergebenden Leitgedanken wurden als Erfindungsmerkmale im Hauptanspruch zusammengefaßt. Es ist aber selbstverständlich auch vorgesehen, daß diese dort zusammengefaßten Erfindungsmerkmale auch unabhängig voneinander zum Einsatz gelangen können. So ist es z. B. möglich, daß Linsen mit kleinen Grenzwinkeln α < 6° auch dann noch automatisch achszentriert werden können, wenn kein Werkzeugmagazin vorhanden ist.

Zu Punkt I.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Zentrieren optischer Linsen und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden alle Maschinenbewegungen sowie Meß- und Regelvorgänge von einer CNC-Steuerung übernommen. Der Bedienungsaufwand reduziert sich auf das Be- und Entladen des Werkstückmagazins und des Werkzeugmagazins. Andere Handeingriffe sind nicht erforderlich. Damit reduzieren sich die Lohnkosten erheblich.

Außerdem können alle Bewegungen von Maschinenelementen mit größtmöglicher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Die CNC-Steuerung ermöglicht es, die Be­ wegungen rechtzeitig, d. h. vor Erreichen von Berührungspunkten soweit zu reduzie­ ren, daß es zu keinen Beschädigungen an den Werkstücken oder Werkzeugen kommt. Da alle geometrischen Daten, auch die von Werkstücken und Werkzeugen, bekannt sind, können Kollisionen bei den Bewegungen von Maschinenelementen bzw. Werkstücken sicher vermieden werden. Entsprechende Bahnberechnungen führt die CNC-Steuerung vor Beginn der Arbeiten durch, so daß auch viele Be­ wegungen gleichzeitig erfolgen können. Dementsprechend groß ist die Zeitersparnis.

Zu Punkt II.

Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur die Bewegung der Werk­ zeugspindel, sondern der gesamte Bewegungsablauf von der CNC-Steuerung kon­ trolliert wird, kann der äußere Umfang der Linse mit dem Schleifwerkzeug beliebig bearbeitet werden, ohne daß es zu unnötigen Wartezeiten durch das Anfahren von mechanischen Anschlägen kommt. Außerdem können der gesamte Arbeitsablauf und auch die gewünschte Kontur des Linsenumfangs vor Arbeitsbeginn in die CNC- Steuerung einprogrammiert werden. Andere Maschineneinstellungen, z. B. in Form von mechanischen Endanschlägen sind nicht erforderlich. Kurvenscheiben werden nicht benötigt. Hieraus resultieren Zeitersparnisse.

Die genannte Beschleunigung des Arbeitsablaufs wird auch dadurch erreicht, daß die beiden Zentrierspindeln als C-Achse ausgebildet sind, d. h. ihre Rotation wird bezüglich Drehzahl und Phasenwinkel (Verdrehwinkel) kontrolliert. Dadurch können am Umfang der Linsen beliebige Konturen erzeugt werden, die sich aus der CNC- Programmierung ergeben. Auch hieraus ergeben sich erhebliche Zeit- und damit Kostenersparnisse.

Zu Punkt III.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens auch die in axialer Richtung bewegliche Zentrierspindel mittels CNC- Steuerung kontrolliert wird und die Geometrien der Linsen und der Zentrierglocken bekannt sind, kann die CNC-Steuerung direkt nach dem Aufsetzen der entsprechenden Zentrierglocke auf die Linse die Mittendicke der Linse bestimmen. Ein separates Meßsystem wird hierfür nicht benötigt und die Meßdaten liegen bereits in einer Form vor, in der sie von der CNC-Steuerung direkt verarbeitet werden können. Damit wird z. B. der Kreuzschlitten, an dem die Werkzeugspindel mit dem Schleifwerkzeug befestigt ist, in X- und Z-Richtung so angesteuert, daß an der Linse eine Fase mit den gewünschten Abmessungen erzeugt wird. Während dieser Bearbeitung rotiert die Linse oder sie wird bei Konturen, die von der Kreisform abweichen, mittels der C-Achse bezüglich ihrer Rotation und Phasenlage so angesteuert, daß die gewünschte Fase entsteht.

Zu Punkt IV.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kommt ein Werkzeugmagazin und ein Werkstückmagazin zum Einsatz. Beide Magazine werden vor Beginn der Arbeit mit Schleifwerkzeugen bzw. Linsen bestückt. Die Entnahme für den Bearbeitungsvorgang und das anschließende Zurücklegen der Teile erfolgt automatisch.

Zum CNC-gesteuerten Entnehmen der Schleifwerkzeuge wird die an dem Kreuz­ schlitten befestigte Werkzeugspindel in X- und Z-Richtung so verfahren, daß sich das mit der Werkzeugspindel verbundene Spannfutter direkt auf den Spannzapfen des Schleifwerkzeugs aufsetzt. Als Spannfutter kommt z. B. ein Hydrodehnspann­ futter in Frage, das nach den genannten Verfahrbewegungen das Schleifwerkzeug festspannt. Durch Verfahren in X- und Z-Richtung wird das Schleifwerkzeug aus dem Magazin entnommen. Während der Werkzeugentnahme aus dem Werkzeugmagazin ist die Entnahmevorrichtung für die Linsen zur anderen Seite hin geschwenkt, damit es zu keinen Kollisionen kommt.

Wenn das Schleifwerkzeug gegen ein anderes ausgewechselt werden soll, so wird es mit umgekehrtem Bewegungsablauf wieder in das Werkzeugmagazin zurückge­ legt. Die Werkzeugspindel wird nach dem Öffnen des Spannfutters in Z-Richtung verfahren und anschließend das Werkzeugmagazin so bewegt, daß die gewünschte dort abgelegte Schleifscheibe in die Entnahmeposition gelangt und dort entnommen werden kann.

Mit der bereits erwähnten Entnahmevorrichtung können auch die Linsen automatisch aus dem Werkstückmagazin entnommen und auf eine der beiden Zentrierglocken abgelegt werden. Dabei handelt es sich um die unten angeordnete Zentrierglocke, die nach oben hin offen ist und an der entsprechenden Zentrierspindel mit vertikaler Drehachse befestigt ist. Damit erfolgt das Bestücken der Zentrierglocken mit den un­ bearbeiteten Werkstücken und das Entnehmen der zentrierten Werkstücke auto­ matisch und ohne jeden Handeingriff.

Die Linsen werden hierzu in dem Werkstückmagazin in sogenannten Linsen­ aufnahmen abgelegt, die topfförmig ausgebildet sind und entweder für nur eine Linsengröße oder mehrere Linsengrößen ausgebildet sind. Im letztgenannten Fall verfügt die Linsenaufnahme über mehrere zylindrische Absätze, die stufenförmig und mit wachsendem Durchmesser übereinander angeordnet sind. Zur Entnahme der Linsen wird das Werkzeugmagazin so bewegt, daß die betreffende Linse in die Ent­ nahmeposition gelangt, die von der Entnahmevorrichtung erreicht werden kann. Damit es nicht zu Kollisionen zwischen der Linse und der Entnahmevorrichtung kommt, verfügt diese über Einrichtungen, die ihr ein Ausweichen beim Aufsetzen auf die Linse ermöglichen.

An dem Werkstückmagazin sind Tasteinrichtungen vorhanden, mit denen erkannt wird, welche Speicherpositionen des Magazins mit Linsenaufnahmen bestückt sind. So kann sichergestellt werden, daß nur solche Speicherpositionen des Magazins in die Entnahmeposition bewegt werden, die auch tatsächlich mit einer Linsen­ aufnahme und damit einer Linse belegt sind. Dabei wird vorausgesetzt, daß jede Linsenaufnahme mit einer Linse bestückt ist. Der gesamte Bewegungsablauf erfolgt CNC-gesteuert, einschließlich der Entnahme der Linsen nach dem Schleifen aus den Zentrierglocken. Die fertig bearbeiteten Linsen werden von der Entnahmevorrichtung wieder in dem Werkstückmagazin abgelegt.

Da vor Arbeitsbeginn alle Tasteinrichtungen abgefragt werden, ist der Steuerung auch bekannt, wieviel Linsenaufnahmen und damit Linsen in dem Magazin vor­ handen sind. So wird von der Maschine erkannt, wenn alle Linsen des Magazins be­ arbeitet wurden. In diesem Fall stoppt die Maschine, und die fertig zentrierten Linsen können aus dem Werkstückmagazin entnommen werden, das anschließend wieder mit unzentrierten Linsen belegt wird.

Das Arbeiten mit einem Werkzeug- und einem Werkstückmagazin bringt erhebliche Zeitersparnis, da keine ständige Aufsicht bzw. Bedienung an der erfindungs­ gemäßen Maschine erforderlich ist. Dementsprechend lassen sich die Stückkosten reduzieren.

Zu Punkt V.

Für Linsen mit Grenzwinkel α < 6° wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mittels besonderer Einrichtungen, ein kontrollierter Ablauf des Achszentrierens bei Anwendung des Glockenspannverfahrens ermöglicht. Grundsätzlich wird hierbei die Linse mit der Entnahmevorrichtung auf die untere Zentrierglocke gelegt und die obere Zentrierglocke durch Verfahren der entsprechenden Zentrierspindel auf die Linse aufgesetzt, wobei sich diese mit ihrer optischen Achse zur geometrischen Drehachse der Zentrierspindeln ausrichtet. Dieses Achszentrieren wird durch Zugabe eines Gleitmittels unterstützt.

Eine der beiden Zentrierspindeln kann zum Achszentrieren in axialer Richtung CNC- gesteuert und -geregelt bewegt werden. Die Bewegung in dieser W-Achse wird von einem Elektromotor angetrieben, der schnelle Zustellbewegungen ermöglicht und nach entsprechendem Abbremsen ein sanftes Aufsetzen der Zentrierglocke auf die Linse gewährleistet.

Außerdem kann das Antriebsdrehmoment dieses Elektromotors für ein kontrolliertes Achszentrieren geregelt werden. Dies ist auch dann noch möglich, wenn die Zen­ trierglocke auf die Linse aufgesetzt hat und damit der Motor blockiert ist. Das Regeln des Motordrehmoments im Stillstand ist ein wesentliches erfindungsgemäßes Merk­ mal.

Dieses Motordrehmoment wird über eine entsprechende Mechanik in eine Vor­ schubkraft an der Zentrierspindel umgesetzt. Die gewünschte Vorschubkraft kann entweder vorgegeben oder aus ermittelten Meßwerten errechnet werden. Damit in der Regelung ein Soll/Ist-Vergleich möglich ist, wird die Vorschubkraft, mit der die Zentrierglocke auf die Linse drückt, mittels Drucksensor gemessen und das Motor­ drehmoment entsprechend geregelt. Da als Ist-Wert die Vorschubkraft und nicht das Motordrehmoment gemessen wird, werden bei dem genannten Regelvorgang alle Reibungskräfte in der Spindellagerung und anderen Maschinenelementen eliminiert.

Des weiteren verfügen die beiden Zentrierspindeln und die Zentrierglocken über eine zentrale Bohrung, durch die ein Laserstrahl geführt wird, der von einem Lasergerät am Ende der einen Zentrierspindel erzeugt wird, während als Empfänger ein ent­ sprechender Laserdetektor am Ende der anderen Zentrierspindel vorhanden ist. Dieser Laserstrahl passiert die zwischen den Zentrierglocken gespannte Linse, wo­ bei von dem Laserdetektor mit großer Präzision angezeigt wird, wenn der Vorgang der Achszentrierung beendet ist. Das in dem Laserdetektor erzeugte elektrische Signal löst dann in der CNC-Steuerung einen Schaltvorgang aus, mit dem der Soll­ wert der Vorschubkraft an der Zentrierspindel soweit erhöht wird, daß die Linse für den nachfolgenden Schleifvorgang genügend fest gespannt ist. Das Erhöhen der Vorschubkraft kann jedoch auch zeitgesteuert, d. h. unabhängig von der Laser­ messung vorgenommen werden.

Das Lasersignal kann, wie vorerwähnt, jedoch auch dazu benutzt werden, um ein kontrolliertes Achszentrieren durchzuführen. Entsprechend den Ergebnissen der Lasermessung wird hierzu beim Achszentrieren die Vorschubkraft durch Ansteuern des Elektromotors variiert und/oder die Drehzahl der Zentrierspindeln (C-Achse) und damit der Zentrierglocken mit der Linse verändert (z. B. Erhöhen der Zentrifugal­ kräfte), was sich positiv auf den Zeitbedarf des Zentriervorgangs auswirkt. Außerdem kann damit die Qualität der Achszentrierung verbessert werden und es ist gewähr­ leistet, daß die Vorschubkraft nur soweit erhöht wird, wie dies für eine einwandfreie Achszentrierung erforderlich ist, wodurch die Linse geschont wird. Mit dem kon­ trollierten Achszentrieren läßt sich auch erreichen, daß Linsen mit kleinerem Grenz­ winkel nach dem Glockenspannverfahren zentriert werden können.

Das Achszentrieren von Linsen mit Grenzwinkeln α < 6° läuft mit dem Glockenspannverfahren dann vollautomatisch und CNC-gesteuert in folgenden Arbeitsschritten ab:

• - Die Linse wird mittels der Entnahmevorrichtung auf die untere Zentrierglocke ge­ legt.
• - Die obere Zentrierspindel mit der entsprechenden Zentrierglocke wird in der W-Achse soweit abgesenkt, daß sie die Linse gerade noch nicht berührt, diese jedoch bei der nachfolgenden Rotation am Herausfallen hindert.
• - Beide Zentrierspindeln werden durch Starten ihres gemeinsamen Antriebs in langsame Rotation versetzt (ca. 100 U/min).
• - Unter Zugabe von Gleitmittel wird die obere Zentrierspindel mit geringer Kraft auf die Linse aufgesetzt.
• - Mit Hilfe der Lasermessung kann ein kontrolliertes Achszentrieren durchgeführt werden, d. h. es werden entsprechend der Meßergebnisse ggf. die Drehzahl und die Vorschubkraft variiert, um die Zentrierzeit abzukürzen und das Ergebnis zu verbessern. Zur Schonung der Linse kann auch die Vorschubkraft zurück­ genommen werden.
• - Nach ausreichender Zentrierzeit oder wenn die Lasermessung eine einwandfreie Achszentrierung anzeigt, wird die Vorschubkraft auf einen höheren Wert um­ geschaltet. Diese höhere Bearbeitungsspannkraft wird während des Schleif­ vorgangs benötigt, damit es zu keinen Relativbewegungen zwischen der Linse und den Zentrierglocken kommt, was zu einer Beschädigung der Linsenoberfläche führen würde. Nach dem Schleifen wird die fertig zentrierte Linse entnommen und die nächste Linse zwischen die Zentrierglocken eingelegt.

Beim Arbeiten nach dem vorgenannten Verfahren ergibt sich eine erhebliche Zeit- und damit Kostenersparnis. Außerdem läßt sich die Qualität der Linsen erhöhen, da wegen der minimierten Vorschubkräfte keine Kratzer an der Linse entstehen und diese in Folge der kontrollierten Achszentrierung auch präziser hergestellt werden können. Außerdem läßt sich der Grenzwinkel damit zu etwas kleineren Werten ver­ schieben.

Zu Punkt VI.

Bei Linsen mit Grenzwinkeln α < 6° läßt sich die Achszentrierung nach dem Glockenspannverfahren nicht mehr durchführen, da Selbsthemmung zwischen der Linse und den Zentrierglocken eintritt. Dieser Grenzwinkel ist jedoch kein starrer Wert, sondern kann etwas nach oben oder unten variieren. Er wird beeinflußt von der Qualität der Zentrierglocken und ihrem Durchmesser, dem Linsenmaterial und der Linsendicke, dem eingesetzten Gleitmittel und anderen Parametern. So hat sich z. B. gezeigt, daß mit den Maßnahmen, wie unter Punkt V beschrieben (lasergesteuerte Variation von Drehzahl und Vorschubkraft), der Grenzwinkel zu etwas kleineren Werten verschoben werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist das automatische Achszentrieren jedoch auch bei Linsen möglich, bei denen das Glockenspannverfahren wegen eines zu kleinen Grenzwinkels nicht eingesetzt werden kann. Hierzu wird die Linse wie vorbeschrieben auf die untere Zentrierglocke abgelegt, durch Anlegen von Vakuum an ihr fixiert und die Exzentrizität ihrer Lage mittels Lasermessung bestimmt. Die Zentrierspindeln werden dann durch CNC-gesteuertes Verdrehen in der C-Achse so eingestellt, daß der exzentrische Überstand der Linse Richtung Werkzeugspindel zeigt, die mit einem Schleifwerkzeug oder einem speziellen Justierwerkzeug bestückt ist, das ebenfalls in dem Werkzeugmagazin abgelegt werden kann. Es ist auch möglich, die Kombination von einem Schleifwerkzeug und einem Justierwerkzeug zu benutzen. Damit wird der Werkzeugwechsel eingespart.

Durch Verfahren der nichtrotierenden Werkzeugspindel in X-Richtung wird die Linse mit dem Schleif- oder Justierwerkzeug in Berührung gebracht und quer zu ihrer Achse verschoben, bis das Erreichen der gewünschten Achszentrierung mittels Lasermessung signalisiert wird. Ggf. kann dieser Vorgang wiederholt werden, nach­ dem die Zentrierspindeln lasergesteuert etwas verdreht wurden. Bei diesem auto­ matische Achszentrieren kann das Verschieben der Linse jedoch auch mit einer anderen Vorrichtung vorgenommen werden, falls die Werkzeugspindel hierfür nicht eingesetzt werden soll. Im einzelnen läuft das automatische Achszentrieren bei kleinen Grenzwinkeln dann in folgenden Arbeitsschritten ab:
Das Achszentrieren von Linsen mit Grenzwinkeln α < 6° läuft dann vollautomatisch und CNC-gesteuert in folgenden Arbeitsschritten ab:

• - Die Linse wird von der Entnahmevorrichtung auf die untere Zentrierglocke gelegt.
• - Falls erforderlich, wird die Linse durch Anlegen von Vakuum an die untere Zen­ trierglocke leicht fixiert.
• - Die obere Zentrierspindel wird in W-Richtung soweit abgesenkt, daß die mit ihr verbundene Zentrierglocke die Linse gerade noch nicht berührt.
• - Das Vakuum wird dann abgeschaltet oder verringert, so daß sich die Linse ohne Beschädigung verschieben läßt.
• - Mittels Lasermessung wird festgestellt, mit welcher Exzentrizität die Linse auf der unteren Zentrierglocke liegt.
• - Entsprechend der Lasermessung wird die untere Zentrierspindel in der C-Achse soweit gedreht, daß der exzentrische Überstand der Linse Richtung Werk­ zeugspindel zeigt.
• - Durch Verfahren des Kreuzschlittens mit der Werkzeugspindel wird das mit ihr verbundene Schleif- oder Justierwerkzeug mit der Linse in Berührung gebracht und durch Verfahren des Kreuzschlittens in X-Richtung die Linse solange ver­ schoben, bis die gewünschte Achszentrierung erreicht ist, was durch Laser­ messung kontrolliert wird.
• - Anschließend wird die obere Zentrierspindel in der W-Achse verfahren, bis die mit ihr verbundene Zentrierglocke auf die Linse aufsetzt und dann die Vorschubkraft soweit erhöht, daß die Linse für den nachfolgenden Schleifvorgang genügend fest eingespannt ist. Nach dem Schleifen wird die fertig zentrierte Linse aus den Zen­ trierglocken entnommen und durch eine unzentrierte ersetzt.

Das automatische Achszentrieren von Linsen mit Grenzwinkeln α < 6° bringt eine erhebliche Zeitersparnis, da auch in diesem Zusammenhang bei der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung keinerlei Handeingriff erforderlich ist. Hierin besteht eine der wesentlichen Innovationen.

In besonderen Fällen kann das manuelle Achszentrieren einzelner Linsen zweck­ mäßig sein. Außer dem Betätigen des entsprechenden Hebels und dem manuellen Verschieben der Linse werden aber auch hier alle anderen Funktionen CNC-kon­ trolliert, d. h. automatisch ausgeführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist hierzu mit den erforderlichen Einrichtungen wie folgt ausgerüstet:
Die axial verschiebbare Zentrierspindel zum Antrieb der Vorschubbewegung verfügt zusätzlich über einen Luftzylinder, dessen Vorschubkraft geregelt werden kann. Über einen handbetätigten Hebel läßt sich die Zentrierspindel gegen die Kraft des Preß­ luftzylinders bewegen, so daß sich zwischen den Zentrierglocken der zum Be­ schicken mit einer Linse erforderliche Zwischenraum bildet. Über entsprechende Kuppelvorrichtungen ist gewährleistet, daß der Handhebel nicht mit der Mechanik verbunden ist, wenn der Elektromotor für die Vorschubbewegung eingesetzt wird.

Das manuelle Achszentrieren läuft dann wie folgt ab:

• - Mit dem handbetätigten Hebel wird die obere Zentrierspindel gegen die Kraft des Preßluftzylinders hochgefahren, so daß zwischen den Zentrierglocken ein ge­ nügend großer Raum zur Aufnahme der Linse entsteht.
• - In der hochgefahrenen Stellung wird die Zentrierspindel arretiert.
• - Die Linse wird CNC-gesteuert mittels der Entnahmevorrichtung auf die untere Zentrierglocke aufgelegt.
• - Bei Bedarf wird die untere Zentrierglocke mit Vakuum beaufschlagt und die Linse damit leicht fixiert. Es kann auch zweckmäßig sein, die obere Zentrierglocke mit kleiner Vorschubkraft des Preßluftzylinders auf die Linse aufzusetzen, was mittels des handbetätigten Hebels durchgeführt wird.
• - Durch manuelles Verschieben werden die optische Achse der Linse und die geo­ metrische Drehachse der Zentrierspindeln zur Deckung gebracht, was mittels der Lasermessung kontrolliert wird.
• - Mit dem handbetätigten Hebel wird die obere Zentrierspindel soweit abgesenkt, bis sich die damit verbundene Zentrierglocke auf die Linse aufsetzt, falls dies nicht bereits geschehen ist.
• - Anschließend wird an dem Preßluftzylinder auf einen höheren Druckbereich um­ geschaltet oder die für das nachfolgende Schleifen erforderliche Spannkraft wird mittels des Elektromotors aufgebracht.
• - Nach dem Starten des Antriebs für die Spindelrotation kann der Schleifvorgang ablaufen.
• - Zur Entnahme der fertig zentrierten Linse werden die Zentrierglocken mit dem handbetätigten Hebel wieder auseinandergefahren.

Zu Punkt VIL.

Damit die relevanten geometrischen Daten aller Werkzeuge jederzeit in der CNC- Steuerung bekannt sind, verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über ent­ sprechende Sensoren. Diese werden mit den Werkzeugen in vorgegebenem Zyklus CNC-gesteuert angefahren. Im Moment der Berührung können von der CNC-Steue­ rung die Berührungskoordinaten in X- und Z-Richtung registriert und gespeichert werden und sind damit bekannt. Dies gilt auch dann, wenn sich das Werkzeug nicht gleichmäßig abgenutzt hat.

Mit dieser Einrichtung entfällt z. B. das Handvermessen abgenutzter Schleifwerk­ zeuge und das Eingeben der neuen Maße. Damit wird eine erhebliche Zeitersparnis erzielt und die Genauigkeiten der Linsen können gesteigert werden, da die aktuellen Maße der Werkzeuge in der Maschinensteuerung ständig bekannt sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zentrieren optischer Linsen und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden nachstehend anhand von Beispielen und den Abb. 1-12 näher erläutert.

Es sind jedoch auch andere Ausführungen als die hier dargestellten vorgesehen. In den Abbildungen wurden alle Bauteile, die fest mit dem Maschinenraum verbunden sind, mit einem Punktraster unterlegt. Diese Darstellungsart dient der zeichnerischen Vereinfachung und dem besseren Verständnis.

Abb. 1 zeigt eine Gesamtübersicht über die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den folgenden Baugruppen (BG):

• - BG1: Kreuzschlitten mit Werkzeugspindel und Entnahmevorrichtung
• - BG2: Werkzeug- und Werkstückmagazin
• - BG3: Zentrierspindeln mit Antrieb für Vorschubbewegung

Abb. 2 zeigt die BG1 mit folgenden Bauteilen:

• - Kreuzschlitten und Antriebe für die Bewegungen in X- und Z-Richtung
• - Werkzeugspindel mit Schleifscheibe
• - Entnahmevorrichtung mit Gummisauger und Antrieb für Schwenk­ bewegung

Abb. 3 zeigt die BG2 mit folgenden Bauteilen:

• - Magazinscheibe für Werkzeuge
• - Magazinscheibe für Linsen
• - Gemeinsamen Antrieb für beide Magazinscheiben
• - Zwei Preßluftzylinder für Arretier- und Koppelzwecke

Abb. 4 zeigt BG3 mit folgenden Bauteilen:

• - Untere und obere Zentrierspindel, jeweils mit Zentrierglocke
• - Antriebe und Mechanik für die Vorschubbewegung
• - Lasergerät und Laserdetektor
• - Antrieb für Rotation der Zentrierspindeln mit Synchronwelle

In Abb. 5 bis Abb. 11 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in verschiedenen Arbeitsphasen beim Zentrieren einer bikonvexen Linse mit Grenzwinkeln α < 6° nach dem Glockenspannverfahren dargestellt.

Anhand von Abb. 12 wird das automatische Zentrieren einer Linse mit Grenzwinkel α < 6° erläutert.

Zu Abb. 1

Anhand von Abb. 1 werden die BG1 bis 3 definiert, sie dient damit der Übersicht.

An einem Maschinengestell (1) ist oben links ein Kreuzschlitten (2) verschieblich ge­ lagert, der die Werkzeugspindel (3) mit dem Schleifwerkzeug (19) trägt. Am unteren Ende der Werkzeugspindel (3) ist die Entnahmevorrichtung (4) befestigt. Die ge­ nannten Teile bilden gemeinsam mit anderen Vorrichtungen die BG1.

Unterhalb der BG1 befindet sich das Werkzeugmagazin (5), unter dem das Werk­ stückmagazin (6) angeordnet ist. Die beiden Magazine bilden zusammen mit ande­ ren Vorrichtungen und Antrieben die BG2.

Auf der rechten Maschinenseite befinden sich die untere Zentrierspindel (7) und die obere Zentrierspindel (8) mit der Antriebsvorrichtung (9) für die Vorschubbewegung. Die beiden Zentrierspindeln (7) und (8) bilden gemeinsam mit der Antriebsvorrich­ tung (9) und anderen Vorrichtungen sowie Antrieben die BG3.

Anhand der Abb. 2, 3 und 4 werden die BG1 bis BG3 mit ihren verschiedenen Vorrichtungen und Bauteilen erläutert, ihre Funktionen ergeben sich auch aus den Abb. 5 bis 12.

Zu Abb. 2

Anhand dieser Abbildung wird die BG1 im Detail erläutert. Der Kreuzschlitten (2) besteht aus einem Horizontalschlitten (13) und einem Vertikalschlitten (14), wobei der Horizontalschlitten (13) mittels Horizontalführungen (10), die mit dem Maschi­ nengestell (1) verbunden sind, in horizontaler Richtung geführt wird. Durch diese Horizontalführungen (10) kann der Horizontalschlitten (13) und damit der gesamte Kreuzschlitten (2) Bewegungen in X-Richtung ausführen. Die hierzu erforderliche Antriebsenergie liefert ein Elektromotor (11), der mit dem Maschinengestell (1) ver­ bunden ist und eine Gewindespindel (12) antreibt, die im Zusammenwirken mit einer Mutter (nicht gezeichnet), die an dem Kreuzschlitten (2) befestigt ist, die Bewegung in X-Richtung antreibt.

Der Vertikalschlitten (14) wird mittels Vertikalführungen (15), die an dem Horizontal­ schlitten (13) befestigt sind, in vertikaler Richtung geführt, so daß er Bewegungen in Z-Richtung ausführen kann. Zum Antrieb des Vertikalschlittens (14) dient ein Elek­ tromotor (16), der an dem Horizontalschlitten (13) befestigt ist. Er sorgt über eine Gewindespindel (17) und eine nicht gezeichnete Mutter, die an dem Vertikal­ schlitten (14) befestigt ist, für die Vertikalbewegung.

An der rechten Seite des Vertikalschlittens (14) ist die Werkzeugspindel (3) ange­ ordnet, die damit Bewegungen in X- und Z-Richtungen ausführen kann. An ihrem unteren Ende trägt die Werkzeugspindel (3) ein Hydrodehnspannfutter (18) zur Auf­ nahme des Schleifwerkzeugs (19). Am Außenmantel der Werkzeugspindel (3) ist im unteren Bereich ein zylindrisches Bauteil (20) drehbar gelagert, d. h. seine Dreh­ achse ist mit derjenigen der Werkzeugspindel (3) identisch. Dieses zylindrische Bauteil (20) trägt einerseits den Berührschutz (21) des Schleifwerkzeugs (19) und andererseits den Entnahmearm (22) mit dem Vakuumsauger (23). Das zylindrische Bauteil (20), der Berührschutz (21), der Entnahmearm (22) und der Vakuum­ sauger (23) sind Teil der Entnahmevorrichtung. Der Entnahmearm (22) ist mit dem Berührschutz (21) mittels Drehlager (24) verbunden, so daß er hochschwenken kann, wenn der Vakuumsauger (23) bei Berührung mit den Linsen (38) in dem Werkstückmagazin (6) durch Fehlfunktion zu weit nach unten fährt.

Wegen der Funktion der Entnahmevorrichtung und zum Vermeiden von Kollisionen ist es erforderlich, daß das zylindrische Bauteil (20) in Winkelschritten von 45° um seine Achse gedreht werden kann. Zum Antrieb dieser Drehbewegung dient ein Drehzylinder (25), der seine Bewegungsenergie mittels zweier Riemenscheiben (26) und (28) sowie Antriebsriemen (27) auf das zylindrische Bauteil (20) überträgt.

Zu Abb. 3

Anhand von Abb. 3 wird die BG2 erläutert. Das Werkzeugmagazin (5) und das Werkstückmagazin (6) sind als kreisförmige Scheiben ausgebildet und werden von der Zylinderhülse (29) getragen, die ihrerseits an der Welle (30) des Elektro­ motors (31) befestigt ist. Der Elektromotor (31) ist fest mit dem Maschinengestell (1) verbunden und trägt damit beide Magazine. Zur Aufnahme der Schleifwerk­ zeuge (19) und anderer Werkzeuge verfügt das Werkzeugmagazin (5) über Aus­ nehmungen (32).

Das kreisförmige Werkstückmagazin (6) stützt sich mittels einer entsprechenden Lagerung (33) auf einen Flansch (34) ab, der seinerseits fest mit der Zylinder­ hülse (29) verbunden ist. An seinem Umfang verfügt das Werkstückmagazin (6) über Bohrungen (35), welche die Zapfen (36) der Linsenaufnahmen (37) aufnehmen, wo­ mit diese eindeutig positioniert sind. In den Linsenaufnahmen (37) werden die Linsen (38) abgelegt. Unterhalb der Bohrungen (35) befinden sich Halter (39), die Sensoren (40) tragen, mit deren Hilfe die CNC-Steuerung erkennt, ob die ent­ sprechende Bohrung (35) mit einer Linsenaufnahme (37) belegt ist oder ob diese Position des Werkzeugmagazins (5) frei geblieben ist. Bei sehr großen Linsen (38) kann es erforderlich werden, daß einzelne Bohrungen (35) aus räumlichen Gründen nicht belegt werden können.

Damit das Werkzeugmagazin (5) von dem Elektromotor (31) unabhängig von dem Werkstückmagazin (6) gedreht werden kann, sind entsprechende Arretier- und Koppeleinrichtungen vorhanden. Dies ist notwendig, da das Werkzeugmagazin (5) zur Zeitersparnis mit höherer Umfangsgeschwindigkeit gedreht werden soll als das Werkstückmagazin (6), bei dem die Gefahr besteht, daß die Linsen (38) heraus­ geschleudert werden. Da das Werkzeugmagazin (5) fest mit der Welle (30) des Elektromotors (31) verbunden ist, das Werkstückmagazin (6) jedoch infolge der Lagerung (33) frei drehbar ist, muß das Werkstückmagazin (6) mit dem Werkzeug­ magazin (5) zusammengekoppelt werden, wenn es gedreht werden soll. Hierzu ver­ fügt das Werkstückmagazin (6) über einen Zylinderaufsatz (41), der mit einer Bohrung (42) versehen ist, in die ein Bolzen (43) einrastet, der verschieblich mit der Zylinderhülse (29) in Verbindung steht. Bei eingerastetem Bolzen (43) werden dem­ entsprechend sowohl das Werkzeugmagazin (5) als auch das Werkstückmagazin (6) von dem Elektromotor (31) angetrieben, wobei in diesem Fall das Werkstück­ magazin (6) positioniert wird, damit die Linsen (38) entnommen werden können.

Bei ausgerastetem Bolzen (43) dreht sich das Werkzeugmagazin (5) alleine und fährt mit den Schleifwerkzeugen (19) bzw. anderen Werkzeugen in die Entnahme­ position. Damit das Werkstückmagazin (6) infolge der Reibung in der Lagerung (33) nicht mitgenommen wird, wird es mittels eines Preßfuftzylinders (45) arretiert, der zu diesem Zweck den Bolzen (46) in die Bohrung (47) schiebt, die sich in dem Werk­ stückmagazin (6) befindet. Der Preßluftzylinder (45) ist fest mit dem Maschinen­ gestell (1) verbunden.

Vor dem Ausrasten des Bolzens (43) wird das Werkstückmagazin (6) zunächst in eine Position gefahren, in der es mittels des Preßluftzylinders (45) arretiert werden kann. Zum Ausrasten des Bolzens (43) dient ebenfalls ein Preßluftzylinder (48), des­ sen Kolbenstange (49) mittels Drehlager (50) mit einer Schubstange (51) verbunden ist. Dabei dient das Drehlager (50) zur Entkopplung der rotierenden Schub­ stange (51), die mit der Drehzahl der Welle (30) mitläuft, von der nichtrotierenden Kolbenstange (49). Wenn die Kolbenstange (49) und damit auch die Schub­ stange (51) bei Betätigung des Preßluftzylinders (48) nach unten gezogen wird, so wird ein von der Schubstange (51) betätigter Gleitschuh (52) ebenfalls nach unten bewegt und der Bolzen (43) wird von der Feder (44) aus der Bohrung (42) heraus­ gedrückt.

Wenn der Bolzen (43) damit ausgerastet ist, sind das Werkzeugmagazin (5) und das Werkstückmagazin (6) entkoppelt. Das Werkzeugmagazin (5) kann jetzt CNC-ge­ steuert in die gewünschte Position gedreht werden, ohne daß das Werkstück­ magazin (6) mitläuft. Es ist aber auch möglich, die Arretierung des Werkstück­ magazins (6) mittels Preßluftzylinder (45) zu lösen. Es kann dann von Hand in jede beliebige Position gedreht werden, was beim Befüllen mit Linsen (38) bzw. beim Entleeren vorteilhaft sein kann.

Zu Abb. 4

Anhand von Abb. 4 wird die BG3 erläutert. Auf der rechten Seite der Vorrichtung sind die untere Zentrierspindel (7) und die obere Zentrierspindel (8) angeordnet. Beide tragen Hydrodehnspannfutter (53), mit denen die untere Zentrierglocke (54) und die obere Zentrierglocke (55) an der jeweiligen Spindel befestigt sind. Während die untere Zentrierspindel (7) fest mit dem Maschinengestell (1) verbunden ist, wird die obere Zentrierspindel (8) in einem Führungszylinder (56) mittels Lager (78) geführt, so daß sie axiale Bewegungen ausführen kann. Der Führungszylinder (56) ist fest mit dem Maschinengestell (1) verbunden und weist in seinem Umfang eine Ausnehmung (57) auf, in der ein Zahnrad (58) angeordnet ist. Dieses Zahnrad (58) greift in eine Außenverzahnung (59) der oberen Zentrierspindel (8) ein und bewirkt bei Drehung deren axiale Vorschubbewegung.

Das Zahnrad (58) sitzt auf einer Welle (60), die mittels Lager (61) an dem Maschi­ nengestell (1) gelagert ist. Zum Antrieb der Welle (60) und damit des Zahnrads (58) dient ein Elektromotor (62), der seine Bewegungsenergie mittels zweier Riemen­ scheiben (63) und des Riemens (64) auf die Welle (60) überträgt. Als weiterer An­ trieb für die Welle (60) ist ein Preßluftzylinder (65) vorgesehen, der seine Bewegung über einen Hebel (66) auf die Welle (60) überträgt. Der Preßluftzylinder (65) stützt sich über ein Lager (67) gegen das Maschinengestell (1) ab. Außerdem ist ein hand­ betätigter Hebel (68) vorhanden, der mittels Kupplung (69) an der Welle (60) ange­ kuppelt werden kann.

Mit den genannten Einrichtungen läßt sich die obere Zentrierspindel (8) und die mit ihr verbundene obere Zentrierglocke (55) zum automatischen Zentrieren von Linsen (38) mit dem Elektromotor (62) in axialer Richtung auf und abbewegen. Die benötigte Vorschubkraft wird auch nach dem Aufsetzen der oberen Zentrier­ glocke (55) auf die Linsen (38) von dem Elektromotor (62) aufgebracht, was eines der besonderen erfindungsgemäßen Merkmale darstellt. Wenn in Einzelfällen mit Handeingriff zentriert werden soll, so kann die obere Zentrierspindel (8) mit dem handbetätigten Hebel (68) gegen die Kraft des Preßluftzylinders (65) ebenfalls auf- und abbewegt werden. Die Vorschubkraft wird in diesem Fall von dem Preßluft­ zylinder (65) erzeugt und kann unterschiedlich eingestellt werden.

Damit die Welle (70) auch während ihrer axialen Vorschubbewegungen rotatorisch angetrieben werden kann, ist sie in ihrem oberen Teil als Hohlzylinder mit Innen­ verzahnung (71) ausgeführt, in welche die Außenverzahnung (72) der Antriebs­ welle (73) eingreift. Die beiden genannten Verzahnungen lassen sich in axialer Richtung gegeneinander verschieben und sorgen für die Übertragung des Antriebs­ drehmoments. Die Welle (70) ist in ihrem oberen Teil mittels Radiallager (77) geführt.

Zum Messen der Vorschubkraft, mit der die obere Zentrierglocke (55) auf die Linsen (38) drückt, ist zwischen dem Axiallager (74), gegen das sich die Welle (70) abstützt, und einem Bund (75), der im Inneren der oberen Zentrierspindel (8) ange­ bracht ist, ein Sensor (76) angeordnet. Das von diesem Sensor (76) erzeugte elek­ trische Signal wird dazu benutzt, das Drehmoment des Elektromotors (62) so zu regeln, daß die gewünschte Vorschubkraft zwischen den Zentrierglocken und der Linse (38) wirksam wird. Reibungswiderstände in der vorbeschriebenen Mechanik können durch das direkte Messen der Vorschubkraft kompensiert werden.

Die untere Zentrierspindel (7) und die obere Zentrierspindel (8) werden von einem Elektromotor (79) in synchrone Drehung versetzt, der hierzu mittels der Riemen­ scheiben (80) und dem Riemen (81) zunächst eine Synchronwelle (82) antreibt. Diese überträgt ihre Bewegungsenergie über die Riemenscheiben (83) und (85) so­ wie die Riemen (84) auf die untere Zentrierspindel (7) und die obere Zentrier­ spindel (8). Die Synchronwelle (82) ist in Lagern (86) geführt, die ihrerseits fest mit dem Maschinengestell (1) verbunden sind.

Zur Kompensation von Gleichlaufschwankungen, die von dem Riementrieb verur­ sacht werden könnten, ist die Riemenscheibe (85) mit einer Dämpfungseinrichtung versehen. Hierzu ist an der Antriebswelle (73) eine Mitnehmerscheibe (87) befestigt, während die Riemenscheibe (85) nur lose, d. h. verdrehbar auf der Antriebs­ welle (73) sitzt. Ein Mitnehmerstift (88) ist mit der Mitnehmerscheibe (87) fest ver­ bunden und ragt in eine Bohrung (89) der Riemenscheibe (85) hinein. Die Dämpfungswirkung wird von einer Gummihülse (90) erzeugt, die in der Bohrung (89) angeordnet ist und den Mitnehmerstift (88) aufnimmt. Wenn nun die Riemen­ scheibe (85) die Mitnehmerscheibe (87) über den Mitnehmerstift (88) antreibt, so werden Gleichlaufschwankungen durch Verformungen der Gummihülse (90) kom­ pensiert. Diese Kompensation ist wichtig, damit es nicht zu Relativbewegungen zwischen der Linse (38) einerseits und den Zentrierglocken (54) bzw. (55) anderer­ seits kommt, was zu Beschädigungen an der Linse (38) führen würde.

Oberhalb der oberen Zentrierspindel (8) ist ein Lasergerät (91) angeordnet, das einen Laserstrahl (93) durch Bohrungen im Zentrum der beiden Zentrierspindeln (7) und (8) und aller damit verbundenen Bauteile einschließlich der Zentrierglocken (54) und (55) sendet. Dieser Laserstrahl (93) wird von einem Laserdetektor (92) empfangen, nachdem er die Linse (38) passiert hat. Dabei wird von dem Laser­ detektor (92) angezeigt, ob die Achszentrierung der Linse (38) bereits mit genügen­ der Genauigkeit erfolgt ist.

An der unteren Zentrierspindel (7) ist eine Drehdurchführung (94) angebracht, die mit den inneren Hohlräumen der unteren Zentrierspindel (7) und der unteren Zentrier­ glocke (54) in Verbindung steht und es gestattet, diese mit Vakuum zu beauf­ schlagen. Damit ist es möglich, die Linse (38) an der unteren Zentrierglocke (54) zu fixieren, falls die Achszentrierung mit Handeingriff erfolgen soll. Das Vakuum wird an dem Anschluß (95) zugeführt und kann in einem vorgegebenen Druckbereich variiert werden, damit die Kraftwirkung auf die Linse (38) entsprechend angepaßt werden kann.

In den folgenden Abb. 5 bis Abb. 11 wird das Zentrieren von Linsen (38) mit Grenz­ winkeln α < 6° mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem Glocken­ spannverfahren in verschiedenen Arbeitsschritten gezeigt.

Zu Abb. 5

Das Werkzeugmagazin (5) wurde von dem Elektromotor (31) soweit verdreht, daß das gewünschte Schleifwerkzeug (19) in die Entnahmeposition gelangte. Während dieser Drehung war das Werkstückmagazin (6) durch Betätigung des Preßluft­ zylinders (48) abgekoppelt und durch Betätigung des Preßluftzyfinders (45) arretiert. Gleichzeitig wurde der Kreuzschlitten (2) in X- und Z-Richtung so verfahren, daß die Werkzeugspindel (3) mit ihrem Hydrodehnspannfutter (18) genau über dem Schleif­ werkzeug (19) positioniert wurde.

Zu Abb. 6

Durch Verfahren des Vertikalschlittens (14) in vertikaler Richtung nach unten wurden die Werkzeugspindel (3) und das mit ihr verbundene Hydrodehnspannfutter (18) so­ weit abgesenkt, daß dieses das Schleifwerkzeug (19) festspannen konnte.

Zu Abb. 7

Durch Verfahren des Horizontalschlittens (13) in X-Richtung nach rechts wurde das Schleifwerkzeug (19) aus dem Werkzeugmagazin (5) entnommen. Anschließend wurde das Werkstückmagazin (6) mittels Elektromotors (31) soweit verdreht, daß die nächste Linse (38) in die Entnahmeposition gelangte. Vorher mußte die Arretierung durch Betätigung des Preßluftzylinders (45) gelöst werden und das Werkstück­ magazin (6) war mittels Preßluftzylinders (48) an den Antrieb anzukoppeln.
Durch anschließende Bewegungen des Kreuzschlittens (2) in X- und Z-Richtung wurde der Vakuumsauger (23) auf der Linse (38) positioniert. Vor dieser Positionier­ bewegung des Vakuumsaugers (23) konnte mittels Sensor (40) sichergestellt werden, daß diese Position des Werkstückmagazins (6) auch mit einer Linsen­ aufnahme (37) und damit Linse (38) belegt war. Durch die bewegliche Lagerung des Entnahmearms (22) mittels Drehlagers (24) ist sichergestellt, daß es beim Aufsetzen des Vakuumsaugers (23) auf die Linse (38) nicht zu Beschädigungen kommt, da der Entnahmearm (22) im Kollisionsfall nach oben ausweichen könnte.

Zu Abb. 8

Nachdem der Vakuumsauger (23) mit Vakuum beaufschlagt wurde und die Linse (38) angesaugt hatte, wurde diese durch Verfahren des Vertikalschlittens (14), in Z-Richtung nach oben, aus der Linsenaufnahme (37) entnommen. Gleichzeitig wurde die obere Zentrierglocke (55) mit der oberen Zentrierspindef (8) nach oben gefahren, wozu der Elektromotor (62) zum Einsatz kam.

Zu Abb. 9

Durch Betätigung des Drehzylinders (25) wurde zunächst das zylindrische Bau­ teil (20) um 180° gedreht und damit auch der Berührschutz (21), der Entnahmearm (22) und der Vakuumsauger (23) mit der daran haftenden Linse (38). Anschließend konnte die Linse (38) durch Verfahren des Kreuzschlittens (2) in X- und Z-Richtung auf der unteren Zentrierglocke (54) abgelegt werden.

Zu Abb. 10

Nachdem das Vakuum abgeschaltet wurde, konnte der Vakuumsauger (23) durch Verfahren des Vertikalschlittens (14) von der Linse (38) abgehoben und dann durch Betätigung des Drehzylinders (25) um 180° von der rechten in die linke Position ge­ schwenkt werden.

Anschließend wurde die obere Zentrierglocke (55) durch Einschalten des Elektro­ motors (62) abgesenkt und kurz vor Erreichen der Linse (38) gestoppt, wobei die beiden Zentrierspindeln (7) und (8) nach Starten des Elektromotors (79) bereits langsam rotierten. Dann wurde die obere Zentrierglocke (55) weiter abgesenkt und mit der Linse (38) in leichte Berührung gebracht, so daß nun die Achszentrierung erfolgen kann. Mittels Sensor (76) wird dabei das Drehmoment des Elektro­ motors (62) überwacht und dieses so eingeregelt, daß sich zwischen der Linse (38) und den Zentrierglocken (54) und (55) die erwünschte Zentrierkraft einstellt.

Das Ende der Achszentrierung ist erreicht, wenn entweder die voreingestellte Zen­ trierzeit abgelaufen ist, oder der Laserdetektor (92) eine einwandfreie Zentrierung anzeigt. Im letztgenannten Fall kann die Lasermessung nach entsprechender Auswertung auch dazu benutzt werden, die Zentrierkraft und/oder die Spindeldrehzahl zu variieren, wozu die Elektromotore (62) und/oder (79) von der CNC-Steuerung entsprechend nachgeregelt oder angesteuert werden. Durch die veränderten Kräfteverhältnisse in axialer und radialer Richtung kann die Zentrierzeit verkürzt werden und die Qualität der Achszentrierung läßt sich verbessern. Insbesondere das Auftreten von größeren Zentrifugalkräften bei erhöhter Spindeldrehzahl hilft die Haftreibung zwischen den Zentrierglocken (54) und (55) einerseits und der Linse (38) andererseits zu überwinden. Durch das geregelte Achszentrieren ist auch sichergestellt, daß nur mit den kleinstmöglichen Vorschubkräften gearbeitet wird, wodurch die Linsenoberflächen geschont werden.

Wenn nach Ablauf der voreingestellten Zentrierzeit oder nach Lasermessung die ge­ naue Achszentrierung gegeben ist, kann durch Nachregeln des Elektromotors (62) die Vorschubkraft erhöht werden, wobei diese wieder mittels Sensor (76) überwacht wird. Diese erhöhte Vorschubkraft ist nötig, damit die Linse (38) bei dem nach­ folgenden Bearbeiten ihres Umfangs mittels Schleifwerkzeug (19) von den Zentrierglocken (54) und (55) sicher gehalten wird.

Zu Abb. 11

Nach dem Spannen der achszentrierten Linse (38) zwischen den Zentrier­ glocken (54) und (55) wurden die Zentrierspindeln (7) und (8) und die Werk­ zeugspindel (3) mit dem Schleifwerkzeug (19) durch Nachregeln bzw. Starten ihrer Antriebe auf die gewünschte Drehzahl gebracht und anschließend der Kreuz­ schlitten (2) in X- und Z-Richtung bewegt, bis das Schleifwerkzeug (19) die Linse (38) gerade noch nicht berührte. Gleichzeitig wurde der Berührschutz (21) mittels Drehzylinder (25) gedreht, so daß der Entnahmearm (22) mit dem Vakuum­ sauger (23) schräg nach vorne links zeigt. In dieser Position der genannten Teile werden Kollisionen mit anderen Vorrichtungen bei den nachfolgenden Operationen vermieden. Nach Abschluß dieses Bewegungsablaufs wurde eine Verschluß­ platte (96) senkrecht zur Zeichenebene nach vorne bewegt, um den Feuchtraum, in dem der Schleifvorgang unter Zugabe von Kühlflüssigkeit stattfindet, von den übri­ gen Maschinenteilen abzusperren, damit diese nicht verschmutzt werden. Diese be­ wegliche Verschlußplatte (96) ist erforderlich, damit die Zentrierglocken (54) und (55) mit Linsen (38) beschickt werden können und auch das Schleifwerkzeug (19) an diese heranfahren kann. Während dieser Vorgänge ist die Verschlußplatte (96) zurückgefahren.

Anschließend wurde der Zustrom von Kühlflüssigkeit auf die Linse (38) freigegeben und das Schleifwerkzeug (19) mit langsamer Vorschubbewegung durch Verfahren des Horizontalschlittens (13) mit der Linse (38) in Kontakt gebracht. Der Schleif­ vorgang läuft CNC-gesteuert ab, wobei das Schleifwerkzeug (19) von dem Kreuz­ schlitten (2) in der X- und Z-Achse geführt wird. Wenn die Linse (38) einen kreis­ förmigen Umfang erhalten soll, so wird sie von den Zentrierspindeln (7) und (8) in fortlaufende Rotation versetzt. Soll die Linse (38) jedoch an ihrem Umfang eine be­ liebige Kontur erhalten, so wird sie in kontrollierte Drehbewegung versetzt, d. h. die Zentrierspindeln (7) und (8) werden als C-Achse gefahren. In diesem Fall wird die Drehbewegung in Abhängigkeit vom Drehwinkel beschleunigt oder verzögert und das Schleifwerkzeug (19) durch Verfahren des Kreuzschlittens (2) in X- und Z- Richtung entsprechend bewegt.

Nach Beendigung des Schleifvorgangs wird die Zufuhr von Kühlflüssigkeit wieder gestoppt, die Verschlußplatte (96) zurückgefahren und die fertig zentrierte Linse nach dem Hochfahren der oberen Zentrierglocke (55) mit dem Vakuumsauger (23) entnommen und in das Werkstückmagazin (6) zurückgelegt. Das automatische Zen­ trieren einer Linse (38) nach dem Glockenspannverfahren bei Grenzwinkeln α < 6° ist damit beendet.

Zu Abb. 12

Anhand dieser Abbildung wird das automatische Achszentrieren von Linsen (38) mit einem Grenzwinkel α < 6° erläutert. Das automatische Beschicken der Zentrier­ glocken (54) und (55) und auch der eigentliche Schleifvorgang verlaufen entspre­ chend den Erläuterungen zu Abb. 5 bis Abb. 11. Lediglich der Vorgang des Achs­ zentrierens unterscheidet sich von dem vorher erläuterten.

Die Linse (38) wurde mittels des Vakuumsaugers (23) auf der unteren Zentrier­ glocke (54) abgelegt und diese anschließend über den Anschluß (95) mit Vakuum beaufschlagt, um die Linse (38) leicht zu fixieren. Es kann auch zweckmäßig sein, die obere Zentrierglocke (55) bei vermindertem Vakuum kurz auf die Linse (38) auf­ zusetzen, damit sich diese horizontal auf der unteren Zentrierglocke (54) ausrichtet. Die obere Zentrierglocke (55) wird anschließend wieder geringfügig nach oben ge­ fahren.

Durch Lasermessung mit Hilfe des Lasergeräts (91) und des Laserdetektors (92) kann dann ermittelt werden, zu welcher Seite hin die nur ungenau aufgelegte Linse (38) exzentrisch übersteht. Durch kontrollierte Drehbewegung in der C-Achse wird die untere Zentrierspindel (7) dann so eingestellt, daß die Linse (38) mit ihrem exzentrischen Überstand Richtung Werkzeugspindel (3) zeigt. Diese wird dann mit einem Schleifwerkzeug (19) oder einem speziellen Ausrichtwerkzeug bestückt, das aus dem Werkzeugmagazin (5) entnommen wird.

Das Auswechseln des Schleifwerkzeugs (19) gegen ein Ausrichtwerkzeug erfordert zwar einen geringen Zeitbedarf, hat aber den Vorteil, daß sich der Durchmesser des Ausrichtwerkzeugs praktisch nicht verändert, da hier keine Abnutzung stattfindet, wie dies bei dem Schleifwerkzeug (19) der Fall ist. Da der Werkzeugwechsel während der Lasermessung und dem Verfahren in der C-Achse durchgeführt werden kann, verlängert sich die Maschinenlaufzeit dadurch nicht.

Durch Verfahren des Kreuzschlittens (2) in der X- und Z-Achse wird das Schleifwerk­ zeug (19) oder alternativ das Ausrichtwerkzeug in Kontakt mit der Linse (38) ge­ bracht und durch langsames Verfahren des Horizontalschlittens (13) die Linse (38) solange verschoben, bis ihre Achse mit der geometrischen Drehachse der Zentrier­ spindeln (7) und (8) zusammenfällt. Diese Übereinstimmung wird mittels Laser­ messung registriert und der Vorgang des Achszentrierens von der CNC-Steuerung gestoppt. Falls eine Korrektur erforderlich wird, kann der Horizontalschlitten (13) wieder etwas zurückfahren und entsprechend der Lasermessung nochmals eine Drehbewegung in der C-Achse stattfinden. Der Vorgang des Achszentrierens kann dann durch Verfahren des Werkzeugs mittels des Horizontalschlittens (13) wieder­ holt werden.

Wenn durch Lasermessung die einwandfreie Achszentrierung festgestellt wurde, wird die Vorschubkraft an der oberen Zentrierglocke (55) erhöht; damit die Linse (38) für den nachfolgenden Schleifvorgang genügend fest zwischen den Zentrierglocken (54) und (55) eingespannt ist. Die weiteren Arbeitsgänge laufen, wie bereits beschrieben, ab.

Bezugszeichenliste

1

Maschinengestell

2

Kreuzschlitten

3

Werkzeugspindel

4

Entnahmevorrichtung

5

Werkzeugmagazin

6

Werkstückmagazin

7

untere Zentrierspindel

8

obere Zentrierspindel

9

Antriebsvorrichtung

10

Horizontalführungen

11

Elektromotor

12

Gewindespindel

13

Horizontalschlitten

14

Vertikalschlitten

15

Vertikalführungen

16

Elektromotor

17

Gewindespindel

18

Hydrodehnspannfutter

19

Schleifwerkzeug

20

zylindrisches Bauteil

21

Berührschutz

22

Entnahmearm

23

Vakuumsauger

24

Drehlager

25

Drehzylinder

26

Riemenscheibe

27

Antriebsriemen

28

Riemenscheibe

29

Zylinderhülse

30

Welle

31

Elektromotor

32

Ausnehmungen

33

Lagerung

34

Flansch

35

Bohrungen

36

Zapfen

37

Linsenaufnahme

38

Linse

39

Halter

40

Sensor

41

Zylinderaufsatz

42

Bohrung

43

Bolzen

44

Feder

45

Preßluftzylinder

46

Bolzen

47

Bohrung

48

Preßluftzylinder

49

Kolbenstange

50

Drehlager

51

Schubstange

52

Gleitschuh

53

Hydrodehnspannfutter

54

untere Zentrierglocke

55

obere Zentrierglocke

56

Führungszylinder

57

Ausnehmung

58

Zahnrad

59

Außenverzahnung

60

Welle

61

Lager

62

Elektromotor

63

Riemenscheibe

64

Riemen

65

Preßluftzylinder

66

Heber

67

Lager

68

handbetätigter Hebel

69

Kupplung

70

Welle

71

Innenverzahnung

72

Außenverzahnung

73

Antriebswelle

74

Axiallager

75

Bund

76

Sensor

77

Radiallager

78

Lager

79

Elektromotor

80

Riemenscheibe

81

Riemen

82

Synchronwelle

83

Riemenscheiben

84

Riemen

85

Riemenscheibe

86

Lager

87

Mitnehmerscheibe

88

Mitnehmerstift

89

Bohrung

90

Gummihülse

91

Lasergerät

92

Laserdetektor

93

Laserstrahl

94

Drehdurchführung

95

Anschluß

96

Verschlußplatte

Claims (29)

1. Verfahren zum Zentrieren optischer Linsen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung eingesetzt wird, bei der eine CNC-Steuerung alle Steuer-, Regel- und Meßfunktionen übernimmt und den gesamten Arbeitsablauf koordiniert und daß die Schleifwerkzeuge (19) bzw. die Linsen (38) in einem Werkzeugmagazin (5) bzw. in einem Werkstückmagazin (6) bevorratet werden, wobei das letztere mit einer Entnahmevorrichtung (4) zusammenwirkt und das Drehmoment der Antriebsvorrichtung (9) für Axialbewegungen der oberen Zentrierspindel (8) in der W-Achse geregelt werden kann, was auch im Stillstand gilt, und es desweiteren auch möglich ist, durch das Zusammenwirken verschiedener Komponenten der Vorrichtung, Linsen mit einem Grenzwinkel α < 6° automatisch zu zentrieren und außerdem zur Zeitersparnis und Qualitätsverbesserung beim Achszentrieren, die Drehzahl der Zentrierspindeln (7) und (8), die als C-Achse ausgebildet sind und/oder die Vorschubkraft der oberen Zentrierspindel (8) in der W-Achse unter Auswertung der Ergebnisse einer Lasermessung geregelt verändert werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifwerkzeuge (19) aus dem Werkzeugmagazin (5) mittels der Werkzeugspindel (3) entnommen werden, während die Linsen (38) aus dem Werkstückmagazin (6) durch Einsatz einer Entnahmevorrichtung (4) entnommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei Verfahren der oberen Zentrierspindel (8) als gesteuerte und/oder geregelte W-Achse das Drehmoment der Antriebsvorrichtung (9) von dem Elektromotor (62) aufgebracht wird der mit einer vorgeschalteten Elektronik in seinem Drehmoment geregelt werden kann, was auch bei arretierter Motorachse möglich ist, wobei als Soll-Wert die gewünschte Vorschubkraft der oberen Zentrierspindel (8) vorgegeben wird und für den Soll-/ist-Vergleich im Regler der Meßwert eines Sensors (76) genutzt wird, so daß die Reibungskräfte in den Lagerungen kompensiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß zum automatischen Zentrieren von Linsen (38) mit Grenzwinkeln α < 6° die Linse (38) auf der unteren Zentrierglocke (54) abgelegt und, falls erforderlich, durch Anlegen von Vakuum an dem Anschluß (95) leicht fixiert wird und anschließend durch Verdrehen der Zentrierspindeln (7) und (8) in der C-Achse die Linse (38) so gedreht wird, daß ihr exzentrischer Überstand Richtung Werkzeugspindel (3) zeigt, wobei diese Verdrehung in der C-Achse mittels Lasermessung gesteuert wird, für die das Lasergerät (91) und der Laserdetektor (92) eingesetzt werden und anschließend das Schleifwerkzeug (19) oder ein spezielles Zentrierwerkzeug durch Verfahren des Kreuzschlittens (2) mit der Linse (38) in Kontakt gebracht wird und diese solange verschiebt, bis die Lasermessung anzeigt, daß die Linsenachse und die Achse der Zentrierspindeln (7) und (8) genau übereinander liegen und danach der Kreuzschlitten (2) gestoppt wird, wobei es auch möglich ist, diesen Vorgang zwecks Korrektur zu wiederholen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die beim Achszentrieren mittels Lasergerät (91) und Laserdetektor (92) durchgeführte Lasermessung bezüglich Lage der Linse (38) in einer Auswertelektronik so verarbeitet wird, daß in Abhängigkeit davon, sowohl die Drehzahl der C-Achse, d. h. der Zentrierspindeln (7) und (8), variiert werden kann, als auch die Vorschubkraft der oberen Zentrierspindel (8) in der W-Achse vergrößert oder verkleinert werden kann, wozu im einen Fall der Elektromotor (79) und im anderen Fall der Elektromotor (62) angesteuert wird, wobei sich durch das Verändern der Drehzahl und/oder der Vorschubkraft eine Minimierung der zum Achszentrieren benötigten Zeit ergibt, oder auch die Qualität der Achszentrierung steigt und darüber hinaus die Linsen (38) geschont werden, da mit der kleinstmöglichen Vorschubkraft gearbeitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufsetzen der obere Zentrierglocke (55) auf die Linse (38) von der CNC- Steuerung der Vorrichtung die Koordinate in der W-Achse bestimmt wird, woraus von der Steuerung die Mittendicke der Linse (38) errechnet wird, die bei der weiteren Bearbeitung Berücksichtigung findet.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug (19) in Verbindung mit der Werkzeugspindel (3) von dem Kreuzschlitten (2) so verfahren wird, daß es einen Sensor berührt, und im Moment der an die CNC-Steuerung signalisierten Berührung die Koordinate in der X-Achse von der Steuerung bestimmt wird, woraus sie den Durchmesser des Schleif­ werkzeugs (19) berechnet, der bei der weiteren Bearbeitung Berücksichtigung findet.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß sie über einen Kreuzschlitten (2) verfügt, der CNC- gesteuerte Bewegungen in der X- und Y-Achse ermöglicht und eine Werkzeugspindel (3) mit Schleifwerkzeug (19) und Entnahmevorrichtung (4) trägt und außerdem ein Werkzeugmagazin (5) und ein Werkstückmagazin (6) drehbar und CNC-gesteuert mit ihr verbunden sind, und synchron angetriebene Zentrierspindeln (7) und (8) als C-Achse vorgesehen sind, die die Zentrierglocken (54) und (55) zur Aufnahme der Linse (38) tragen, wobei die obere Zentrierspin­ del (8) über eine Antriebsvorrichtung (9) verfügt, mit der sie in axialer Richtung, d. h. in der W-Achse geschwindigkeits- und kraftgeregelt verfahren werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kreuzschlitten (2) eine Werkzeugspindel (3) befestigt ist, die an ihrem unteren Ende ein zylindrisches Bauteil (20) trägt, das dort drehbar und koaxial gelagert ist und über die Riemenscheiben (28) und (26) sowie einen Antriebsriemen (27) von einem Drehzylinder (25) angetrieben wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9 dadurch gekennzeichnet, daß an dem unteren Ende des zylindrischen Bauteils (20) der Berührschutz (21) für das Schleifwerkzeug (19) angeordnet ist, der seinerseits den Entnahmearm (22) mit dem Vakuumsauger (23) trägt, wobei die genannten Teile die Entnahmeeinrichtung (4) für die Linse (38) bilden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (5) und das Werkstückmagazin (6) scheibenförmig ausgebildet sind und die zu wechselnden Teile durch Drehen der beiden Magazine (5) und (6) in die Entnahmeposition gebracht werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (5) und das Werkstückmagazin (6) als Antrieb über einen gemeinsamen Elektromotor (31) verfügen, der auch zur Abstützung der Magazine (5) und (6) gegenüber dem Maschinengestell (1) dient.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (5) direkt mit der Welle (30) des Elektromotors (31) verbunden ist, während das Werkstückmagazin (6) relativ zu dieser Welle (30) mittels Lagerung (33) verdrehbar gelagert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Werkstückmagazin (6) ein Zylinderaufsatz (41) befestigt ist, der über eine Bohrung (42) verfügt, in die ein Bolzen (43) einrastet, der mit der Zylinderhülse (29) verbunden ist, die ihrerseits Teil des Werkzeugmagazins (5) ist, so daß beide Magazine (5) und (6) antriebsseitig zusammengekoppelt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (43) mittels einer Feder (44) und einem Gleitschuh (52) aus der Bohrung (42) ausgerastet werden kann, wobei der Gleitschuh (52) mittels einer Schubstange (51) betätigt wird, die den Elektromotor (31) durchdringt und ihrerseits über ein Drehlager (50) mit der Kolbenstange (49) eines Preßluftzylinders (48) in Verbindung steht, wodurch die Magazine (5) und (6) voneinander entkoppelt werden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß zum Arretieren des Werkstückmagazins (6) im entkoppelten Zustand ein Bolzen (46) vorhanden ist, der von einem Preßluftzylinder (45) betätigt wird und in eine Bohrung (47) einrastet, die sich in dem Werkstückmagazin (6) befindet.

17. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß die rotationssymetrische Scheibe, die das Werkstückmagazin (6) bildet, über Bohrungen (35) verfügt, die zur Aufnahme der Zapfen (36) dienen, die sich an der Unterseite der Linsenaufnahmen (37) befinden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 17 dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Unterseite des Werkstückmagazins (6) im Bereich der Bohrungen (35) Halter (39) befinden, die Sensoren (40) aufnehmen, welche auf die Zapfen (36) ansprechen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 18 dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (5) an seinem Rand über Ausnehmungen (32) oder andere Vorrichtungen verfügt, mit denen die Schleifwerkzeuge (19) gehalten werden können.

20. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 19 dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (9) für die obere Zentrierspindel (8) als Antrieb über einen CNC-gesteuerten und -geregelten Elektromotor (62), einen Preßluftzylinder (65) und einen handbetätigten Hebel (68) verfügt, wobei dieser mit einer Kupplung (69) in Verbindung steht und die drei genannten Antriebe auf die Welle (60) wirken.

21. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 20 dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (60) an ihrem einen Ende mit einem Zahnrad (58) verbunden ist, das in eine Außenverzahnung (59) der oberen Zentrierspindel (8) eingreift, wodurch sich diese verschieben läßt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 21 dadurch gekennzeichnet, daß die obere Zentrierspindel (8) in einem Führungszylinder (56) mittels Lager (78) längsverschieblich geführt wird, wobei dieser über eine Ausnehmung (57) verfügt, durch welche das Zahnrad (58) hindurchgreift.

23. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 22 dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (70) der oberen Zentrierspindel (8) über ein Axiallager (74) mit dem Bund (75) verbunden ist, wobei zwischen dem Axiallager (74) und Bund (75) ein Sensor (76) angeordnet ist, der sich für Druckmessungen eignet.

24. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 23 dadurch gekennzeichnet, daß die untere Zentrierspindel (7) direkt und die obere Zentrierspindel (8) über den Führungszylinder (56) mit dem Maschinengestell (1) verbunden sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 24 dadurch gekennzeichnet, daß die untere Zentrierspindel (7) und die obere Zentrierspindel (8) über Riemenscheiben (83) und (85) sowie Riemen (84) mit einer Synchronwelle (82) verbunden sind, die ihrerseits über Riemenscheiben (80) und Riemen (81) mit dem Elektromotor (79) in Verbindung steht.

26. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 25 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Riemenscheibe (85) und Mitnehmerscheibe (87) ein Dämpfungssystem angeordnet ist, das aus einer Gummihülse (90) in einer Bohrung (89), der Riemenscheibe (85) und einem Mitnehmerstift (88) besteht, der an der Mitnehmerscheibe (87) befestigt ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 26 dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der oberen Zentrierspindel (8) ein Lasergerät (91) angeordnet ist, das einen Laserstrahl (93) aussendet, der durch die hohlen Bauteile der unteren Zentrierspindel (7) und der oberen Zentrierspindel (8) sowie der Zentrierglocken (54) und (55) geleitet wird und dabei die Linse (38) passiert und anschließend von einem Laserdetektor (92) empfangen wird, der unterhalb der unteren Zentrierspindel (7) angeordnet ist und dessen elektrisches Signal anschließend zu einer Auswertelektronik gelangt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 27 dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Bauteile der unteren Zentrierspindel (7) mit einer Drehdurchführung (94) in Verbindung stehen, deren Anschluß (95) mit Vakuum beaufschlagt werden kann.

29. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 28 dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (79) von der CNC-Steuerung so angesteuert wird, daß die untere Zentrierspindel (7) und die obere Zentrierspindel (8) gemeinsam eine C-Achse bilden, d. h. bezüglich Drehzahl und Phasenlage geregelt werden können, was letzteres auch für den Stillstand gilt.