專利名稱：用于將工件研磨和/或拋光到光學(xué)質(zhì)量的研磨和拋光機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將工件(特別是透鏡)研磨和/或拋光到光學(xué)質(zhì)量的研磨和拋光機(jī)。除了機(jī)械加工之外，還應(yīng)可以使用該機(jī)器來機(jī)械加工復(fù)雜的光學(xué)元件和成形的插入件。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)械加工操作，至今仍需要使用具有多個(gè)精確地操作的工具的一個(gè)或甚至是多個(gè)研磨和拋光機(jī)。除了單主軸機(jī)器之外，還已知使用許多機(jī)械加工主軸和工具變換器的機(jī)器，所述工具變換器可用來自動(dòng)地變換機(jī)械加工的工具。
在一種已知的用于機(jī)械加工光學(xué)工件的機(jī)器(DE10029967A1)中，各工件主軸布置在軛中，而兩根主軸根據(jù)所謂的龍門概念設(shè)置在軛上方的入口結(jié)構(gòu)中，該入口結(jié)構(gòu)設(shè)有三根可以是彼此垂直地移置的線性軸線。為了樞轉(zhuǎn)該軛，這里使用一轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)高精度的角度設(shè)定。不過，這產(chǎn)生了很高工藝復(fù)雜性，從而無法成本經(jīng)濟(jì)地制造這種機(jī)器。此外，使用工具變換器需要在工具與工具主軸之間設(shè)置機(jī)械接口，因此工具主軸就需要復(fù)雜的一體的夾緊系統(tǒng)。不過，鑒于所要求的一微米左右的精度，采用了這些接口就很難實(shí)現(xiàn)在高精度研磨機(jī)中有關(guān)于工具的同心度和平面性方面所要求的再現(xiàn)性。
組合工具也是為人們所知的(DE19737217A1)，其中兩個(gè)杯形研磨工具布置成可同軸地相對(duì)彼此軸向移位，以借助于粗磨和精磨產(chǎn)生可拋光的透鏡。不過，這種情況下的工具直徑受到限制，且與主軸的連接剛度和研磨凸緣的同心度都能夠得到改善。工具相對(duì)彼此的軸向移位還容易由于有玻璃粉進(jìn)入冷卻劑而產(chǎn)生問題。
在另一使用相關(guān)裝置的已知方法中(DE19751750A1)，在公共的載架上彼此平行且彼此緊接地布置三個(gè)或更多個(gè)研磨主軸和可選用的測量工位。主軸的數(shù)量、主軸控制系統(tǒng)的復(fù)雜性、初始費(fèi)用、后續(xù)的調(diào)整以及更大的結(jié)構(gòu)空間需求使得總成本相當(dāng)?shù)馗摺?br> Loh Optikmaschinen AG，Wetzlar已研發(fā)出一種名為“Toromatic 2 SL”的已知類型的研磨和拋光機(jī)。這種機(jī)器根據(jù)“擺動(dòng)主軸”原理工作，并包括工具主軸，相應(yīng)的切削和研磨工具通過法蘭安裝在該主軸的端部。為了能使相應(yīng)的工具與工具接合，主軸可像轉(zhuǎn)輪的頭部那樣繞其與主軸成直角地布置的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，并可以固定在指定給這兩個(gè)工具的那些鎖定位置中。為了調(diào)整工具主軸相對(duì)于工具角度，在該機(jī)器上設(shè)置附加的裝置，該附加的裝置包括可繞另一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并設(shè)有附加的液壓傳動(dòng)裝置的樞轉(zhuǎn)頭。在該樞轉(zhuǎn)頭上離開其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線一距離處設(shè)置保持工具主軸的主軸殼體的樞轉(zhuǎn)軸線。因此，這樣的結(jié)構(gòu)布置需要兩個(gè)不同的傳動(dòng)裝置以一方面用于工具主軸的180°樞轉(zhuǎn)和另一方面用于工具主軸相對(duì)于工具主軸的角度定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊且精度高的在引言中所規(guī)定類型的研磨和拋光機(jī)，它能以簡單且成本經(jīng)濟(jì)的方式使用多個(gè)研磨和拋光工具。
該目的通過如權(quán)利要求1所述的研磨和拋光機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在各從屬權(quán)利要求中限定了該研磨和拋光機(jī)的有益和有利的進(jìn)一步發(fā)展，并將在下文中更加詳細(xì)地描述它們。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于將特別是透鏡的工件研磨和/或拋光到光學(xué)質(zhì)量的研磨和拋光機(jī)，所述機(jī)器包括具有兩端的至少一根工具主軸和至少一根工件主軸，所述諸主軸可相對(duì)彼此在垂直于彼此的方向上進(jìn)行調(diào)整，其中，所述工具主軸設(shè)計(jì)成在其兩端在相同的軸線上保持各自的工具，并安裝在主軸殼體內(nèi)，所述主軸殼體可繞布置成與工具主軸成直角的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，以在每一情況下使所述兩個(gè)工具中的一個(gè)與工件接合，其中，設(shè)置可將所述工具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)到相對(duì)所述工件主軸的各個(gè)不同的規(guī)定角度位置的裝置；并且，其中，所述裝置包括設(shè)置在所述樞轉(zhuǎn)軸線上的驅(qū)動(dòng)裝置，借助于該驅(qū)動(dòng)裝置，工具主軸既可繞所述樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)成所想要的工具與工件接合，也可繞所述樞轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)到相對(duì)所述工件主軸的各個(gè)不同的規(guī)定角度位置。
根據(jù)本發(fā)明的核心概念，在權(quán)利要求1的前序部分中所限定的存在于相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中的兩根軸線，即用于工具變換的樞轉(zhuǎn)軸線和用于設(shè)定工具主軸與工件主軸之間的規(guī)定角度位置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，被組合以形成單根公共的樞轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。帶有分別使用的工具的工具主軸既可靜態(tài)地也可動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)動(dòng)到各個(gè)不同的角度位置。兩種功能，即工具變換的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和改變工具主軸和工件主軸之間的角度關(guān)系的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，僅使用一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置。
較佳地是，所述驅(qū)動(dòng)裝置是設(shè)置在與所述樞轉(zhuǎn)軸線相同的軸線上的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)，所述轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)由樞轉(zhuǎn)軸永久連接至所述主軸殼體。以這種方式，不僅主軸殼體實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊的直接驅(qū)動(dòng)，而且可以實(shí)現(xiàn)高精度的角度定位。
在最簡單的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的研磨和拋光機(jī)可僅裝有一根工具主軸。不過，有利的是在所述主軸殼體內(nèi)彼此平行地設(shè)置多根工具主軸，例如兩根工具主軸，這樣，根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器在關(guān)于用于工件主軸的上的不同工具方面的多功能性得以增強(qiáng)，并因此可以機(jī)械加工不同的工件幾何形狀/材料。
在任一情況下，該結(jié)構(gòu)較佳的是，所述樞轉(zhuǎn)軸線(基本上)延伸穿過所述主軸殼體的重心。以這種方式，其上安裝有工具主軸的主軸殼體就能樞轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)到規(guī)定角度位置，而無需克服麻煩的由于重心偏置而產(chǎn)生的慣性。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在所述主軸殼體的外側(cè)上側(cè)向地附連用于檢測工件的幾何形狀或用于搬運(yùn)工件的至少一個(gè)功能部件。以這種方式，就可以在各個(gè)機(jī)械加工階段之前、之中或之后立即在現(xiàn)場進(jìn)行工件幾何形狀的測量，并可通過CNC控制系統(tǒng)自動(dòng)地考慮到任何必要的修正。為了檢測工件的幾何形狀，可將測量傳感器作為所述功能部件附連至所述主軸殼體，或者附連環(huán)形球徑儀作為所述功能部件且插入設(shè)置柔性橡膠層，以在工件上測量半徑。由于主軸殼體的可樞轉(zhuǎn)性以及因此測量傳感器或球徑儀的可樞轉(zhuǎn)性，可以將這些功能部件置于工件上任何位置的法向上，從而能可靠地避免因歪斜地進(jìn)行傳感而導(dǎo)致的不正確測量。
替代用于檢測透鏡厚度和透鏡輪廓的作為所述功能部件的機(jī)械測量傳感器，也可以使用無接觸式的測量系統(tǒng)，例如基于動(dòng)壓工作的氣動(dòng)系統(tǒng)(回彈噴嘴)。也可以使用光學(xué)測量系統(tǒng)作為所述功能部件。合適的光學(xué)測量系統(tǒng)例如包括激光自動(dòng)聚焦裝置、激光三角測量或干涉測量系統(tǒng)。
為了搬運(yùn)工件的目的，可將帶有吸盤或夾持器的裝載臂附連至所述主軸殼體作為所述功能部件。也可以有若干不同的功能部件側(cè)向地附連至所述主軸殼體上的不同位置。
在搬運(yùn)工件的過程中可以這樣來使用借助于其使主軸殼體能直線和樞轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)的可用CNC軸線工件例如從工件庫運(yùn)輸?shù)焦ぜ鬏S的保持夾盤或反之。主軸殼體的可樞轉(zhuǎn)性還可用來翻轉(zhuǎn)工件，從而可進(jìn)行雙面機(jī)械加工。也可以進(jìn)行自動(dòng)的工件外形測量，或?qū)y量傳感器或輔助的調(diào)整部件進(jìn)行調(diào)整，所述輔助的調(diào)整部件固定在機(jī)器的主軸殼體作用區(qū)域中的任何部位上，例如包括在上方與工件主軸相對(duì)?？梢栽谥鬏S殼體的作用區(qū)域中設(shè)置許多測量位置，而不會(huì)顯著地增大機(jī)器的尺寸。
本發(fā)明能尤為有利地直接將冷卻劑中心地供應(yīng)到所用工具的內(nèi)部。為此，這樣設(shè)置所述工件主軸基本上在其整個(gè)長度上設(shè)有中心管，該中心管穿過所述工具在兩端連接至所述工具的內(nèi)凹部以供應(yīng)冷卻劑，其中冷卻劑噴嘴可定位在所述工具主軸遠(yuǎn)離工作的工具的那一側(cè)。為此，借助于氣動(dòng)或電氣的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置將噴嘴保持器附連至所述主軸殼體，這確保噴嘴能穿過不工作的工具從上方供應(yīng)冷卻劑。
根據(jù)本發(fā)明的概念，可以成本經(jīng)濟(jì)的方式和比現(xiàn)有技術(shù)降低許多的技術(shù)復(fù)雜度來使比所有先前的實(shí)施例更多的工具以精確和正確的方式與工件接合，從而機(jī)械加工大量的復(fù)雜表面和構(gòu)件且在很大程度上避免使用專用工具。根據(jù)本發(fā)明的概念使進(jìn)行個(gè)性化的研磨和拋光處理成為可能，如可以轉(zhuǎn)動(dòng)橫向或轉(zhuǎn)動(dòng)縱向邊緣研磨或拋光、外部圓柱形研磨和拋光、杯形研磨或面研磨和拋光。當(dāng)拋光時(shí)，除了用于特殊透鏡幾何形狀的工具之外，還可以使用特別是用于預(yù)拋光和精細(xì)拋光的帶有不同的所謂拋光基層的標(biāo)準(zhǔn)拋光工具。


下面將參照示出各實(shí)施例的例子的局部示意圖來更加詳細(xì)地說明有關(guān)本發(fā)明的更多細(xì)節(jié)。在附圖中圖1以立體圖示出根據(jù)本發(fā)明的研磨和拋光機(jī)；
圖2示出該機(jī)器的前視剖斷圖；圖3示出該機(jī)器的平面剖斷圖；圖4示出沿著圖3中的剖面線IV-IV截取的剖面圖；圖5示出帶有附加地連接的功能部件的工具主軸殼體的前視圖；圖6示出帶有用于定位冷卻劑噴嘴的噴嘴保持器的工具主軸殼體的立體圖；圖7示出裝有一根工具主軸的主軸殼體和兩根工件主軸的前視圖；圖8至11、14及15都示出裝有兩根工具主軸的主軸殼體和兩根工件主軸的前視圖，其中示出了不同的機(jī)械加工操作；以及圖12和13都示出了裝有兩根工具主軸的主軸殼體和兩根工件主軸的前視圖，其中測量傳感器所示為處于工件上的兩個(gè)不同的位置。
具體實(shí)施例方式
圖1以直角卡笛爾坐標(biāo)系示出特別是用于機(jī)械加工光學(xué)透鏡的CNC控制的研磨和拋光機(jī)10，在所述直角笛卡爾坐標(biāo)系中，字母x表示機(jī)器10的寬度方向，字母y表示機(jī)器10的長度方向，以及字母z表示機(jī)器10的高度方向。
機(jī)器10具有用單塊聚合物混凝土形成的機(jī)架11。兩根導(dǎo)軌12在機(jī)器前面處固定于機(jī)架11，它們沿垂直高度方向z彼此平行地延伸。借助于相關(guān)聯(lián)的CNC驅(qū)動(dòng)裝置和控制元件(未示出)在Z-軸線的兩個(gè)方向上都可以CNC控制的方式移動(dòng)的Z-往復(fù)移送裝置13安裝在導(dǎo)軌12上，以使其可經(jīng)由引導(dǎo)載架來移位。
在Z-往復(fù)移送裝置13上設(shè)有兩根工件主軸14和15，它們布置成彼此平行且它們相對(duì)它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的角度位置可經(jīng)由CNC控制裝置來調(diào)整。在所示的例子中，套爪夾盤16附連于工件主軸14，并夾緊透鏡17以供機(jī)械加工。在所示的例子中，另一工件主軸15裝有用于固定工件的真空夾盤18。
兩根導(dǎo)軌19在機(jī)器10的頂上固定于機(jī)架11，它們?cè)谒降膶挾确较騲上彼此平行地延伸。該兩根導(dǎo)軌19由端部止擋20來定界。在X-軸線的兩個(gè)方向上都可以CNC控制的方式移動(dòng)的X-往復(fù)移送裝置21在導(dǎo)軌19上被引導(dǎo)，以使其可經(jīng)由引導(dǎo)載架來移位。線性電動(dòng)機(jī)的主要部分22固定于X-往復(fù)移送裝置21，而次要部件23則設(shè)置在機(jī)架11上的兩導(dǎo)軌19之間。分配給端部止擋20的橡皮緩沖器24附連于X-往復(fù)移送裝置21。
可以從圖1并結(jié)合圖3中看出，兩根導(dǎo)軌25固定于X-往復(fù)移送裝置21，它們?cè)谒降拈L度方向y上彼此平行地延伸。在兩導(dǎo)軌25上引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)26，以使其可經(jīng)由引導(dǎo)載架而移位，該驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)借助于另一線性電動(dòng)機(jī)在Y-軸線的兩個(gè)方向上都可以CNC控制的方式移動(dòng)，在圖3中僅可以看到所述另一線性電動(dòng)機(jī)的附連于X-往復(fù)移送裝置21的次要部件27。以下文將更加詳細(xì)地描述的方式，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)26形成用于主軸殼體28的樞轉(zhuǎn)裝置，該主軸殼體28布置在工件主軸14和15的上方并將在下文更加詳細(xì)地加以描述。標(biāo)號(hào)29標(biāo)示用于主軸殼體28的水平樞轉(zhuǎn)軸線。
在圖1至4中所示的實(shí)施例的例子中，在主軸殼體28中設(shè)有彼此平行地布置的兩根工具主軸30和31，例如可由相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)來以控制的速度驅(qū)動(dòng)這些工具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這兩根工具主軸30、31設(shè)計(jì)成在兩端在相同的軸線上保持各自的工具，以在兩端都提供用于與工件接合的工具。在本實(shí)施例的例子中，工具主軸30上附連有杯形輪32和組合杯形研磨輪33。還在工具主軸31上附連有杯形輪34和組合杯形研磨輪35，但它們的尺寸不同。如果機(jī)器10配置為拋光或精磨機(jī)，則可采用合適地成形的覆層有例如PUR薄膜作為拋光基層的拋光工具或覆層有金剛石顆粒的精磨工具來替代上述部件。
驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)26是對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行CNC控制并設(shè)置在與樞轉(zhuǎn)軸線29相同的軸線上的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)，在圖4中以縱向剖面示出所述轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)26的轉(zhuǎn)子36附連于樞轉(zhuǎn)軸37，該樞轉(zhuǎn)軸37經(jīng)由中間凸緣38(例如借助于在這里未示出的螺釘)永久地連接至主軸殼體28。樞轉(zhuǎn)軸37經(jīng)由兩個(gè)彼此隔開的滾子軸承39安裝在殼體40中，從而可轉(zhuǎn)動(dòng)但無法在軸向上移位。同心于電動(dòng)機(jī)26的轉(zhuǎn)子36設(shè)置的定子41固定在殼體40中而不可轉(zhuǎn)動(dòng)。
在彼此平行地設(shè)置在主軸殼體28中的兩根相同設(shè)計(jì)的工具主軸30和31中，工具主軸31以縱向剖面示于圖4中。工具主軸31經(jīng)由兩個(gè)隔開的滾子軸承42安裝在主軸殼體28中，以使其可轉(zhuǎn)動(dòng)但無法軸向移位。轉(zhuǎn)子43設(shè)置在工具主軸31上，且同心地圍繞轉(zhuǎn)子43的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的定子44設(shè)置在殼體28中。在工具主軸31的兩端都設(shè)置液壓夾盤45，以夾緊插入在工具主軸31的圓柱形孔48和49中的工具34和35的軸46和47。
工具主軸31基本上在其整個(gè)長度上設(shè)有中心管50，該中心管在兩端以借助于徑向軸密封環(huán)53和54形成密封的方式連接至工具34和35的內(nèi)凹部51和52。這種結(jié)構(gòu)用來將冷卻劑從內(nèi)側(cè)穿過工具供應(yīng)到相應(yīng)的工作的工具(圖6)。
如從附圖，例如圖2中可見，樞轉(zhuǎn)軸線29相對(duì)于主軸殼體28的位置選擇成它大致延伸穿過主軸殼體28的重心。在所示的兩根工具主軸30和31的結(jié)構(gòu)中，重心大致位于兩主軸30、31之間的中心上。
至少一個(gè)用于檢測工件幾何形狀或用于搬運(yùn)工件的至少一個(gè)功能部件可側(cè)向地附連于主軸殼體28的外側(cè)。例如圖12和13中所示，該功能部件可以是測量傳感器55。為了在工件上測量半徑，可以將作為功能部件的環(huán)形球徑儀56側(cè)向地附連于主軸殼體28的外側(cè)(圖5)。根據(jù)DIN58724的球徑儀是合適的。如圖5所示，球徑儀56安裝在主軸殼體28上，且在兩者之間插入柔性橡膠層，即板57，以使測量環(huán)更好地適配于透鏡。球徑儀56借助于角度保持器58附連于殼體28。如同樣可從圖5中所見，一測量系統(tǒng)與環(huán)形球徑儀56結(jié)合地附連于保持器58，所述測量系統(tǒng)在本例中包括增量測量傳感器55′(例如來自于制造商Heidenhain的型號(hào)為MT12的傳感器)。由合適的罩蓋(未示出)來保護(hù)該測量系統(tǒng)免受灰塵和冷卻劑的影響。
在圖5中還示出了用于搬運(yùn)工件的功能部件。該功能部件包括裝載臂60，該裝載臂60包括間隔件61和帶有活塞桿63的氣壓缸62，一吸盤64附連在活塞桿63的自由端上。該功能部件的工作模式例如如下所述吸盤64在工件主軸14中的工件上方移動(dòng)。然后吸盤64借助于氣壓缸62向下移動(dòng)，同時(shí)工件主軸14向上移動(dòng)。此時(shí)吸盤64可在透鏡17上施加吸力，套爪夾盤16打開，并用吸盤64拾取透鏡17。然后，吸盤64向上移動(dòng)，以首先緩沖存儲(chǔ)透鏡17，以可由外部裝載系統(tǒng)(未示出)再次拾取它。外部裝載系統(tǒng)具有可樞轉(zhuǎn)過180。的吸盤，它可將透鏡17翻轉(zhuǎn)并將其顛倒地放置在一個(gè)工件夾盤中。
如圖5所示，可以在主軸殼體28的不同的位置上側(cè)向地附連若干不同的功能部件。
為了將冷卻劑供應(yīng)到分別處于工作接合狀態(tài)的工具，噴嘴保持器69可借助于在圖6中示意地示出的氣動(dòng)或電氣的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置66附連于主軸殼體28。兩個(gè)噴嘴65在離開兩根工件主軸30、31一距離處附連于噴嘴保持器69。一旦噴嘴保持器69已經(jīng)精確地樞轉(zhuǎn)到圖6中所示的位置，位于工作著的工具主軸上方的噴嘴65被供應(yīng)以冷卻劑，以使冷卻劑射流穿過相應(yīng)主軸的中心管50進(jìn)入處于工作接合狀態(tài)的工具的中心。借助于轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置66，噴嘴保持器69可有選擇地相對(duì)主軸殼體28保持在圖6所示的相對(duì)位置(或相對(duì)該位置轉(zhuǎn)過180°的一相對(duì)位置)上，以使噴嘴保持器69與主軸殼體28一起移動(dòng)或相對(duì)主軸殼體28轉(zhuǎn)動(dòng)，例如轉(zhuǎn)過90°，以例如能變換工具。
圖7示出僅設(shè)有一個(gè)工具主軸30的本發(fā)明的最簡單的實(shí)施例，在該工具主軸的兩端分別借助于液壓夾盤(圖4的標(biāo)號(hào)45)附連有杯形輪34和組合杯形研磨輪35。樞轉(zhuǎn)軸線29設(shè)置在殼體28的重心處的主軸30的中心上，且與主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線成直角。與工具主軸30相對(duì)地布置一根(如圖中所示)或兩根工件主軸14和15。由于轉(zhuǎn)動(dòng)的組合杯形研磨輪35機(jī)械加工在工件主軸14上的透鏡17，在這種情況下僅主軸14被驅(qū)動(dòng)，如主軸14下方的箭頭記號(hào)所示。
在圖8中，在主軸殼體28中設(shè)有兩根工具主軸30和31，如已示于圖1至6中和如已參照這些附圖所述的那樣。工具主軸30和31在兩端裝有杯形工具32、34和組合工具33、35，它們都是杯形輪和邊緣研磨輪。在主軸殼體28的側(cè)面附連有測量傳感器55。在所示的例子中，位于工件主軸14上的透鏡17正被機(jī)械加工，為此CNC控制工件主軸14的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并以控制的速度驅(qū)動(dòng)工具主軸31。在該例子中，首先借助于工具35機(jī)械加工透鏡17的凸表面，其中，通過轉(zhuǎn)動(dòng)兩根主軸31和14，組合杯形研磨輪35沿工具的軸線方向執(zhí)行前進(jìn)運(yùn)動(dòng)(平面研磨原理)。
圖9示出了透鏡17相同表面的精磨。為此，帶有兩根工具主軸30和31的主軸殼體28已借助于參照?qǐng)D4所述的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)26繞樞轉(zhuǎn)軸線29樞轉(zhuǎn)過大致180°，以使此時(shí)杯形輪34與透鏡17工作接合。至于其余部分，該工作模式與上文參照?qǐng)D8所示的工作模式相同。
圖10示出借助于工具主軸30上的組合杯形研磨輪33對(duì)凹表面(以虛線示出)進(jìn)行預(yù)研磨。為了該工作步驟，工具主軸30和工件主軸15被驅(qū)動(dòng)，如相應(yīng)的箭頭記號(hào)所示。
圖11示出相同凹表面的精磨，為此帶有工具主軸30和31的主軸殼體28已繞樞轉(zhuǎn)軸線29樞轉(zhuǎn)過約180°。為了該機(jī)械加工步驟，工具主軸30和工件主軸15再次被驅(qū)動(dòng)。
圖12示出使用測量傳感器55來測量例如透鏡17的中心厚度。為此，主軸殼體28必須樞轉(zhuǎn)以使測量傳感器55定位成與工件主軸14的軸線同軸。測量傳感器55也可以用于檢測透鏡的總幾何形狀。當(dāng)測量非球形表面時(shí)，這是尤為有利的。測量值可直接被讀入CNC控制系統(tǒng)，以執(zhí)行自動(dòng)修正和磨損補(bǔ)償。
如圖13所示，測量傳感器55可與主軸殼體28一起相對(duì)透鏡17繞樞轉(zhuǎn)軸線29樞轉(zhuǎn)，使它相對(duì)于工件表面在法線方向，即垂直于測量點(diǎn)的切線的方向，進(jìn)行探測。以這樣的方式，可以測量具有相當(dāng)大的傾斜度的工件表面，而不會(huì)由于傳感尖端側(cè)向偏轉(zhuǎn)開而使測量不正確。當(dāng)使用諸如激光自動(dòng)聚焦裝置、白光傳感器或三角測量傳感器之類的光學(xué)傳感系統(tǒng)時(shí)，由于它們通常僅能測量傾斜表面上的有限范圍，上述可能性是尤為有利的。
圖14示出使用帶有工具主軸30、31的主軸殼體28的情況，該主軸殼體可繞樞轉(zhuǎn)軸線29樞轉(zhuǎn)以借助于邊緣研磨輪67機(jī)械加工非球形或自由形式的表面。這種機(jī)械加工可根據(jù)橫向轉(zhuǎn)動(dòng)邊緣研磨原理或縱向轉(zhuǎn)動(dòng)邊緣研磨原理來進(jìn)行，其中可以螺旋或曲折的方式來機(jī)械加工工件的表面。
圖15示出工件外邊緣處的平直表面的機(jī)械加工，其中使用杯形輪34的端面。在這種情況下沿Y-軸線方向的線性前進(jìn)可在工件的外邊緣68處產(chǎn)生鍵表面型(key-surface-type)扁平作用，其中工件主軸14保持固定不動(dòng)，即它沒有被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
簡言之，這里揭示了一種特別是用于透鏡的研磨和拋光機(jī)，該機(jī)器包括至少一根工具主軸和至少一根工件主軸，它們可相對(duì)彼此在垂直于彼此的方向上進(jìn)行調(diào)整。這里，工具主軸設(shè)計(jì)成在兩端在相同的軸線上包括各自的工具，并安裝在主軸殼體內(nèi)，所述主軸殼體可繞布置成與工具主軸成直角的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，以在每一情況下使一個(gè)工具可機(jī)械加工地接合。該機(jī)器還設(shè)有可將工具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)到相對(duì)工件主軸成各個(gè)不同的規(guī)定角度位置的裝置。根據(jù)本發(fā)明，該裝置僅包括設(shè)置在樞轉(zhuǎn)軸線上的一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，借助于該驅(qū)動(dòng)裝置，工具主軸既可繞樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)成所想要的機(jī)械加工接合，又可以繞樞轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)到相對(duì)工件主軸的所述角度位置，從而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊且精度很高的機(jī)器，它能以簡單和成本經(jīng)濟(jì)的方式使用多個(gè)研磨和拋光工具。
標(biāo)號(hào)清單10機(jī)器11機(jī)架12導(dǎo)軌13Z-往復(fù)移送裝置14工件主軸15件主軸16套爪夾盤17透鏡18真空夾盤19導(dǎo)軌20端部止擋21X-往復(fù)移送裝置22主要部件23次要部件24橡皮緩沖器25導(dǎo)軌26驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)27次要部件28主軸殼體29樞轉(zhuǎn)軸線30工具主軸31工具主軸32杯形輪33組合杯形研磨輪
34 杯形輪35 組合杯形研磨輪36 轉(zhuǎn)子37 樞轉(zhuǎn)軸38 中間凸緣39 滾子軸承40 殼體41 定子42 滾子軸承43 轉(zhuǎn)子45 定子45 液壓夾盤46 軸47 軸48 圓柱形孔49 圓柱形孔50 中心管51 內(nèi)凹部52 內(nèi)凹部53 徑向軸密封環(huán)54 徑向軸密封環(huán)55，55′測量傳感器56 環(huán)形球徑儀57 板58 保持器59 傳感尖端60 裝載臂61 間隔件62 氣壓缸
63活塞桿64吸盤65噴嘴66轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置67邊緣研磨輪68外邊緣69噴嘴保持器x 寬度方向y 長度方向z 高度方向X 工具的線性軸線Y 工具的線性軸線Z 工件的線性軸線
權(quán)利要求
1.一種用于將特別是透鏡的工件研磨和/或拋光到光學(xué)質(zhì)量的研磨和拋光機(jī)，所述機(jī)器包括具有兩端的至少一根工具主軸和至少一根工件主軸，所述諸主軸可相對(duì)彼此在垂直于彼此的方向上進(jìn)行調(diào)整，其中，所述工具主軸設(shè)計(jì)成在其兩端在相同的軸線上保持各自的工具，并安裝在主軸殼體內(nèi)，所述主軸殼體可繞布置成與所述工具主軸成直角的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，以在每一情況下使所述兩個(gè)工具中的一個(gè)與工件接合，其中，設(shè)置可將所述工具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)到相對(duì)所述工件主軸的各個(gè)不同的規(guī)定角度位置的裝置；并且，其中，所述裝置包括設(shè)置在所述樞轉(zhuǎn)軸線上的驅(qū)動(dòng)裝置，借助于該驅(qū)動(dòng)裝置，所述工具主軸既可繞所述樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)成所想要的工具與工件接合，也可繞所述樞轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)到相對(duì)所述工件主軸的各個(gè)不同的規(guī)定角度位置。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置是設(shè)置在與所述樞轉(zhuǎn)軸線相同的軸線上的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)，所述轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)具有經(jīng)由樞轉(zhuǎn)軸永久連接至所述主軸殼體的轉(zhuǎn)子。
3.如權(quán)利要求1所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，在所述主軸殼體中彼此平行地設(shè)置多個(gè)所述工具主軸。
4.如權(quán)利要求1所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，所述樞轉(zhuǎn)軸線延伸穿過所述主軸殼體的重心。
5.如權(quán)利要求1所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，在所述主軸殼體的外側(cè)上側(cè)向地附連用于檢測工件的幾何形狀或用于搬運(yùn)工件的至少一個(gè)功能部件。
6.如權(quán)利要求5所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，將測量傳感器作為所述功能部件附連至所述主軸殼體。
7.如權(quán)利要求5所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，附連環(huán)形球徑儀作為所述功能部件且插入設(shè)置柔性橡膠層，以在工件上測量半徑。
8.如權(quán)利要求5所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，為了搬運(yùn)工件的目的將帶有吸盤的裝載臂附連至所述主軸殼體。
9.如權(quán)利要求5所述研磨和拋光機(jī)，其特征在于，為了搬運(yùn)工件的目的將帶有夾持器的裝載臂附連至所述主軸殼體。
10.如權(quán)利要求5所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，在所述主軸殼體的外側(cè)上不同的位置處側(cè)向地附連多個(gè)不同的功能部件。
11.如權(quán)利要求1所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，所述工件主軸基本上在其整個(gè)長度上設(shè)有中心管，該中心管穿過所述工具在兩端連接至所述工具的內(nèi)凹部以供應(yīng)冷卻劑，其中冷卻劑噴嘴可定位在所述工具主軸遠(yuǎn)離工作的工具的那一側(cè)。
12.如權(quán)利要求11所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，借助于氣動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置將噴嘴保持器附連至所述主軸殼體。
13.如權(quán)利要求11所述的研磨和拋光機(jī)，其特征在于，借助于電氣的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置將噴嘴保持器附連至所述主軸殼體。
全文摘要
一種特別是用于透鏡的研磨和拋光機(jī)，所述機(jī)器包括具有至少一根工具主軸和至少一根工件主軸，所述主軸可相對(duì)彼此在垂直于彼此的方向上進(jìn)行調(diào)整。所述工具主軸設(shè)計(jì)成在其兩端在相同的軸線上保持各自的工具，并安裝在主軸殼體內(nèi)，所述主軸殼體可繞布置成與工具主軸成直角的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，以在每一情況下使一個(gè)工具可機(jī)械加工地接合。該機(jī)器還設(shè)置可將所述工具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)到相對(duì)所述工件主軸的各個(gè)不同的規(guī)定角度位置的裝置。所述裝置包括設(shè)置在所述樞轉(zhuǎn)軸線上的驅(qū)動(dòng)裝置，借助于該驅(qū)動(dòng)裝置，工具主軸既可繞所述樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)成所想要的機(jī)械加工接合，也可繞所述樞轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)到相對(duì)所述工件主軸的所述規(guī)定角度位置，從而提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊且精度高的機(jī)器，它可以簡單和成本經(jīng)濟(jì)的方式使用多個(gè)研磨和拋光工具。
文檔編號(hào)B24B47/00GK101088706SQ20071011198
公開日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者H·謝弗, J·迪爾, L·厄本 申請(qǐng)人:薩特隆股份公司