DE102011002871A1

DE102011002871A1 - Spannzange

Info

Publication number: DE102011002871A1
Application number: DE102011002871A
Authority: DE
Inventors: Sven Kiontke
Original assignee: Asphericon GmbH
Current assignee: Asphericon GmbH
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2031-01-20
Also published as: DE102011002871B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannzange (1) zum Halten einer Linse (2), umfassend einen Schaft (3) und zumindest zwei durch radiale Schlitze (5) voneinander getrennte Spannbacken (4), wobei eine Form eines oberen Randbereichs (6) der Spannbacken (4) als radiale Fortsetzung eines zu bearbeitenden Bereichs (7) der mittels der Spannzange (1) zu haltenden Linse (2) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannzange nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der EP 1 049 555 B1 beschrieben, eine Spannzange zum Halten von Stangenmaterial in Drehmaschinen bekannt. Die Zange umfasst mehrere, lose, zusammen im Wesentlichen einen rohrförmigen Körper bildende, im Querschnitt sektorförmige Backenelemente, die je mit einer Teilkegelstumpffläche auf ihrer Außenseite und je mit einer Betätigungsausbildung an ihrem einen Ende versehen sind, wobei die Backenelemente umfangsmäßig zusammengehalten werden und durch zwischen ihnen angeordnete Federkörper voneinander beabstandet sind. Im Bereich der Teilkegelstumpffläche jedes Backenelementes ist wenigstens eine von ihr vorstehende, kleine Stützfläche als kraftübertragende Einstellausbildung für das radiale Einstellen der Backenelemente in ihre Arbeitsposition vorgesehen.
In der DE 1 754 274 U wird eine Spannzange für die Bearbeitung von Radscheiben für feinmechanische Zwecke beschrieben. Auf dem mit radialen Schlitzen versehenen Spannteil der Spannzange sind auswechselbare und gegeneinander austauschbare Segmente aus Stahl oder Messing mit Schrauben und Passstiften befestigt, die auf den erforderlichen Spanndurchmesser ausgedreht sind.
Aus der DE 1 968 912 U ist eine Spannzange mit einer Werkzeug-Anschlageinrichtung zur Aufnahme und Klemmung von Werkzeugen mit zylindrischem Schaft, insbesondere von Fräsern mit Gewindeschaft, bekannt. Die Gewindeaufnahme für die Maschinenspindel reicht bis in den geschlitzten Teil der Spannzange und nimmt vor der Maschinenspindel eine axial verstellbare Konterschraube auf.
In der WO 2009/018965 A1 werden eine Spannvorrichtung und eine Anordnung einer solchen Spannvorrichtung mit einer Spannzange beschrieben. Ein Spannfutter zur Aufnahme einer mehrteiligen Spannzange zum Einspannen eines Werkstücks weist ein Gehäuse mit Spannzangenaufnahme mit Führungseinrichtung und Führungsflächen auf. Die Spannzange ist in axialer Richtung an dem Spannfutter bewegbar. Die Führungseinrichtung weist Kugeln als Wälzkörper an den Führungsflächen auf, von denen eine Vielzahl zusammenhängend an einem Wälzkörperhalter angeordnet sind. Mit diesem zusammen sind sie in der Führungseinrichtung bewegbar von einer Ausgangslage in das Spannfutter hinein. Es ist eine Rückstelleinrichtung für den Wälzkörperhalter vorgesehen mit einer Wirkrichtung aus dem Spannfutter heraus, um die Kugeln in die Ausgangslage zurückzubewegen, wenn keine Spannzange im Spannfutter ist.
Aus der US 2006/0017238 A1 ist ein Spannzangensystem zur Linsenproduktion bekannt. Das Spannzangensystem hält ein Werkstück zur Bearbeitung in einer Maschine. Es umfasst einen Spannzangenkörper mit einer Werkstücköffnung zum Halten des Werkstücks mit einem vorgegebenen Druck.
Auch aus der JP 10225809 A und der JP 11019858 A sind Spannzangensysteme für Linsen bekannt.
In der DE 103 15 008 A1 und der DE 103 32 673 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Brillengläsern und anderen Formkörpern mit optisch wirksamen Oberflächen beschrieben. Dabei werden Halbfertigteile benutzt, die durch spanlose Formgebungsverfahren hergestellt werden. Anschließend werden mechanische Fertigungsschritte durchgeführt. Es werden Halbfertigteile benutzt, bei denen unter anderem ein Formrand spanlos angeformt wird. Der Formrand wird zum Spannen in den spannehmenden Bearbeitungsmaschinen benutzt. Er bleibt bei allen weiteren Bearbeitungsvorgängen erhalten und dient zum Spannen oder Ablegen des Werkstücks und auch zum Abstützen des eigentlichen Brillenglases bzw. des Formkörpers bei der weiteren Bearbeitung. Das Brillenglas wird am Ende der Bearbeitungen von dem Formrand abgetrennt.
Aus der WO 03/033205 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Komplettbearbeitung von zweiseitig optisch aktiven Linsen bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Schneid-, Fräseinheit, und/oder eine Poliereinheit zum Bearbeiten mindestens einer ersten Seite der Linse, wobei eine Umspanneinheit zum Umspannen der Linse zwecks Bearbeitung einer zweiten Seite der Linse vorgesehen ist.
In der DE 100 53 230 A1 werden ein Spannfutter für eine Vorrichtung zum Polieren von Linsen und eine Vorrichtung mit einem solchen Spannfutter beschrieben. Das Spannfutter ist so ausgestaltet, dass zwischen einem Spannkopf und einem Spindelkopf eine federnde Nachgiebigkeit vorhanden ist. Dies wird durch ein Luftpolster hergestellt, das zwischen einem Spannkolben und einer Schubstange ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Spannzange anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Spannzange mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Spannzange zum Halten einer Linse umfasst einen Schaft und zumindest zwei durch radiale Schlitze voneinander getrennte Spannbacken, wobei eine Form eines oberen Randbereichs der Spannbacken als radiale Fortsetzung eines zu bearbeitenden Bereichs der mittels der Spannzange zu haltenden Linse ausgebildet ist.
Die Spannzange, welche beispielsweise auch drei oder sechs Spannbacken aufweisen kann, ermöglicht ein einfaches und schnelles Einspannen der Linse, um diese für eine nachfolgende Bearbeitung, insbesondere für ein Schleifen und/oder Polieren, zu halten. Dazu ist die Linse in die Spannzange einzulegen und die Spannzange mit dem Schaft beispielsweise in ein Hydroden-Spannfutter einzuspannen, wodurch sich die Spannbacken an die Linse anlegen.
In der Spannzange ist die Linse hochgenau gehalten und zentriert, so dass ein hochgenaues Schleifen und/oder Polieren der Linse ermöglicht ist. D. h. die Linse ist in der Spannzange sowohl plan gehalten als auch zentriert gehalten. Ein Fehler in Planlauf und Rundlauf der in der Spannzange gehaltenen Linse beträgt beispielsweise weniger als 5 μm, er liegt üblicherweise im Bereich von 2 μm.
Der obere Randbereich, welcher entsprechend des zu bearbeitenden Bereiches der Linse ausgeformt ist, bildet eine Auflagefläche für das Schleif- bzw. Polierwerkzeug, welches zumindest teilweise flexibel ist und sich dadurch einer Form des zu bearbeitenden Bereichs, d. h. einer Oberfläche der Linse anpasst. In Randbereichen der Linse liegt das Schleif- bzw. Polierwerkzeug dann teilweise auf dem oberen Randbereich der Spannbacken auf, welcher praktisch eine radiale Erweiterung der zu bearbeitenden Oberfläche der Linse bildet. Dadurch behält das Schleif- bzw. Polierwerkzeug weiterhin die der Oberfläche der Linse angepasste Form und knickt nicht am Außenrand der Linse ab. Auf diese Weise sind Bearbeitungsfehler der Linse durch ein sich über dem Außenrand der Linse verformendes Schleif- bzw. Polierwerkzeug verhindert und es ist ein gleichmäßiges und hochgenaues Schleifen bzw. Polieren der Linse über die gesamte Oberfläche inklusive des Randbereiches der Linse ermöglicht. Dadurch kann zum Beispiel auch ein nachfolgendes Abtrennen des Seitenrandbereiches der Linse, welcher mittels Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nicht optimal bearbeitet werden kann, vermieden werden, so dass ein Linsenmaterial optimal nutzbar und eine Bearbeitungszeit reduziert ist.
In Vorrichtungen nach dem Stand der Technik weisen die Linsen einen größeren Durchmesser auf, als für die fertig bearbeitete Linse erforderlich. Sie sind auf einem Linsenhalter manuell aufzukleben und zu zentrieren. Nach dem Schleifen und/oder Polieren ist der Randbereich abzutrennen, d. h. die Linse ist abzuzentrieren, um sie auf ihren finalen Durchmesser zu bringen. Dies erfordert einen höheren Material- und Bearbeitungszeitaufwand und daraus resultierende höhere Kosten.
In die Spannzange ist die Linse hingegen mit ihrem finalen Durchmesser einzuspannen. Das Zentrieren der Linse in der Spannzange erfolgt durch das Schließen der Spannbacken automatisch. Es entfallt auf diese Weise sowohl das aufwändige manuelle Aufkleben der Linse auf den Halter und das Zentrieren auf diesem Halter als auch das nachfolgende Abzentrieren der Linse, d. h. das Abtrennen des Randbereichs.
Die Spannzange ist insbesondere zum Halten von asphärischen Linsen bzw. von Linsen mit einem asphärisch zu bearbeitenden, d. h. zu schleifenden und/oder zu polierenden Bereich geeignet.
Nach erfolgter Bearbeitung der Linse ist die Spannzange aus dem Hydroden-Spannfutter zu entfernen, die Linse aus der Spannzange zu entnehmen und eine weitere zu bearbeitende Linse auf gleiche Weise hochgenau einzuspannen. Dies ist insbesondere im Vergleich zu einer Linsenbearbeitung nach dem Stand der Technik, bei welcher ein manuelles Ankleben der zu bearbeitenden Linse an einem Halter und ein nachfolgendes Ausrichten erforderlich ist, eine erhebliche Arbeitserleichterung und Bearbeitungszeitreduzierung. Es ist auch möglich, das Hydroden-Spannfutter lediglich zu öffnen, wodurch sich auch die Spannbacken der Spannzange öffnen, und die Spannzange im Hydroden-Spannfutter zu belassen. Die Linse ist dann beispielsweise mittels eines Unterdruckgreifwerkzeugs aufzunehmen und aus der Spannzange zu entnehmen. Es kann dann eine weitere Linse zur Bearbeitung in die Spannzange eingespannt werden und das Hydroden-Spannfutter und dadurch die Spannbacken sind wieder zu schließen. Auf diese Weise entfallen das Entnehmen der Spannzange aus dem Hydroden-Spannfutter und das Wiedereinsetzen in das Hydroden-Spannfutter.
Zweckmäßigerweise ist der obere Randbereich, je nach der zu bearbeitenden Linse, asphärisch, konisch oder sphärisch ausgeformt, um eine Fortsetzung der Form des zu bearbeitenden Bereichs auf dem oberen Randbereich der Spannbacken zu ermöglichen.
Ein Abstand von einer Auflagefläche für die Linse zum oberen Randbereich der Spannbacken entspricht zweckmäßigerweise einer Dicke der Linse an deren Rand oder ist geringfügig kleiner. Dies gilt für die Dicke der in der Spannzange eingespannten Linse vor ihrer auf das Einspannen folgenden Bearbeitung durch Schleifen und/oder Polieren. Auf diese Weise ist ein nahtloser Übergang vom zu bearbeitenden Bereich der Linse auf den oberen Randbereich der Spannbacken ermöglicht. Dadurch ist eine Verformung des Schleif- bzw. Polierwerkzeugs beim Übergang vom zu bearbeitenden Bereich der Linse auf den oberen Randbereich der Spannbacken, welche zu Bearbeitungsfehlern der Linse führen würde, vermieden.
Vorzugsweise ist der Abstand um einen Wert kleiner als die Dicke der Linse, welcher einem Materialabtrag während des auf das Einspannen in der Spannzange folgenden Schleifens und/oder Polierens entspricht. D. h. vor der Bearbeitung der Linse ist der Rand der in der Spannzange eingespannten Linse geringfügig höher als der angrenzende Rand des oberen Randbereichs der Spannbacken. Nach der Bearbeitung der Linse, d. h. nach dem durch Schleifen und/oder Polieren von der Linse erfolgtem Materialabtrag sind der Rand der Linse und der angrenzende Rand des oberen Randbereichs der Spannbacken dann auf gleicher Höhe.
Zweckmäßigerweise ist der Abstand um einen Wert kleiner als die Dicke der Linse, welcher dem Materialabtrag während des auf das Einspannen in der Spannzange folgenden Schleifens und/oder Polierens und einer zusätzlichen Mittendickentoleranz entspricht, da die Dicke der Linsen nicht identisch ist, sondern Toleranzen, d. h. diese Mittendickentoleranzen aufweisen können. Des Weiteren ist dadurch auch beispielsweise ein weiterer Bearbeitungsgang, beispielsweise ein zweites Polieren möglich, falls während des ersten Bearbeitungsgang ein Fehler aufgetreten sein sollte.
Vorzugsweise ist die Auflagefläche ringförmig an einem unteren Außenrand eines durch die Spannbacken gebildeten Aufnahmeraumes für die Linse ausgebildet. Auf dieser Auflagefläche liegt die Linse mit einer Rückseite auf, so dass die Linse in der Spannzange plan gehalten ist. Dabei ist die Auflagefläche zweckmäßigerweise derart korrespondierend zu einem auf der Auflagefläche aufliegenden Bereich der Rückseite der Linse ausgebildet, dass die plane Halterung der Linse in der Spannzange sichergestellt ist. Durch eine innere seitliche Anlagefläche der Spannbacken, mit welcher die Spannbacken seitlich an der Linse anliegen, ist die Linse in der Spannzange zentriert gehalten. Ein innerer Bereich, welcher von der ringförmigen Auflagefläche umschlossen ist, ist gegenüber der Auflagefläche abgesenkt ausgebildet, so dass in diesem Bereich die Linse die Spannzange nicht berührt. Auf diese Weise ist eine Beschädigung der Linse insbesondere in einem zentralen, optisch wirksamen Bereich durch die Spannzange vermieden. Des Weiteren können in diesen abgesenkten Bereich Schmutzpartikel, beispielsweise Schleif- oder Polierrückstände von vorangegangenen Linsenbearbeitungen entweichen, so dass sie die Auflagefläche nicht beschmutzen und dadurch eine optimierte plane Auflage der Linse auf der Auflagefläche nicht behindern und die Linse nicht beschädigen.
In einer alternativen Ausführungsform ist zentriert in einem durch die Spannbacken gebildeten Aufnahmeraum für die Linse eine Linsenabstützung ausgebildet. Diese Ausführungsform ist beispielsweise für Linsen mit einer dem zu bearbeitenden Bereich gegenüberliegenden konkaven Rückseite geeignet und ermöglicht eine alternative Abstützung und plane Halterung der Linse in der Spannzange. Die ringförmige randseitige Auflagefläche ist bei dieser Ausführungsform daher nicht unbedingt erforderlich. Eine Anlagefläche der Linsenabstützung ist vorzugsweise abgerundet ausgebildet, um eine Beschädigung der anliegenden Linse zu vermeiden. Die Linsenabstützung bzw. deren Anlagefläche ist zweckmäßigerweise derart korrespondierend zu einem auf der Anlagefläche aufliegenden Bereich der Rückseite der Linse ausgebildet, dass die plane Halterung der Linse in der Spannzange sichergestellt ist. In dieser Ausführungsform der Spannzange ist die Linse durch die innere seitliche Anlagefläche der Spannbacken, mit welcher die Spannbacken seitlich an der Linse anliegen, in der Spannzange zentriert gehalten und durch die Linsenabstützung in der Spannzange abgestützt und plan gehalten.
Zweckmäßigerweise ist die Spannzange aus Metall hergestellt, insbesondere aus Stahl, bevorzugt aus gehärtetem Stahl. Dadurch weist die Spannzange eine gute Spannung auf, so dass eine Vielzahl von Linsen optimal einspannbar, haltbar und bearbeitbar sind. Des Weiteren weist die Spannzange eine hohe Widerstandsfähigkeit und einen geringen Verschleiß beim Polieren auf, so dass eine hohe Genauigkeit beim Einspannen der Linsen und beim Bearbeiten der Linsen ermöglicht ist, auch nach einer Vielzahl bearbeiteter Linsen, d. h. es ist eine lange Einsatzdauer der Spannzange ermöglicht. Insbesondere ist dadurch eine Abnutzung des oberen Randbereichs durch das Schleif- bzw. Polierwerkzeug sehr gering, so dass auch nach einer Vielzahl mittels der Spannzange gehaltener und bearbeiteter Linsen der obere Randbereich der Spannbacken noch als die radiale Fortsetzung des zu bearbeitenden Bereichs der mittels der Spannzange zu haltenden Linsen ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist eine Wandstärke des Schaftes unterhalb der radialen Schlitze, d. h. an einem unteren Ende des Schaftes, dünner ausgebildet als im Bereich der radialen Schlitze. Dadurch ist ein exakter Schwenkpunkt der Spannbacken vorgegeben, um welche sie bei einem Zusammenpressen beispielsweise durch das Hydroden-Spannfutter schwenken und sich dadurch aneinander annähern, wodurch sich die Spannzange schließt und die Linse einspannt. Durch die stärkere Ausformung des oberen Bereichs des Schaftes, d. h. im Bereich der radialen Schlitze, ist ein Verformen des Schaftes während des Spannens und dadurch ein ungleichmäßiges oder nicht ausreichende Spannen der Spannzange vermieden.
Vorzugsweise weist der Schaft an einer Außenseite im Übergangsbereich zu den Spannbacken eine nutartige Schaftvertiefung auf. Zweckmäßigerweise weisen auch die Spannbacken an einer Außenseite im Übergangsbereich zum Schaft, d. h. an einer Unterseite, eine nutartige Spannbackenvertiefung auf. Die beiden nutartigen Vertiefungen sind vorzugsweise zu einer umlaufenden Vertiefung verbunden. Diese Vertiefung ermöglicht bzw. die Schaftvertiefung und die Spannbackenvertiefung ermöglichen ein optimiertes Einsetzen der Spannzange in das Hydroden-Spannfutter, wobei die Spannzange sowohl mit dem Schaft als auch mit der Unterseite der Spannbacken optimal am Hydroden-Spannfutter anliegt und nicht durch eventuelle Schmutzpartikel, zum Beispiel Schleif- oder Polierrückstände vorangegangener Linsenbearbeitungen, behindert ist. Diese Schmutzpartikel können in die Vertiefung entweichen und behindern das Einsetzen der Spannzange in das Hydroden-Spannfutter nicht. Dadurch ist ein exaktes Spannen der Spannzange und auf diese Weise ein exaktes Einspannen der Linse in der Spannzange ermöglicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Spannzange,
2 eine erste Ausführungsform einer Spannzange von oben,
3 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Spannzange,
4 eine Längsschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Spannzange,
5 eine erste Detailansicht aus 4,
6 eine zweite Detailansicht aus 4,
7 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Spannzange von oben,
8 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Spannzange von unten,
9 eine zweite Ausführungsform einer Spannzange von oben,
10 eine Längsschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Spannzange mit eingespannter Linse,
11 eine Längsschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Spannzange entlang der Schnittlinie XI-XI aus 9,
12 eine Detailansicht aus 11,
13 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Spannzange,
14 eine dritte Ausführungsform einer Spannzange von oben,
15 eine Längsschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer Spannzange, und
16 ein Querschnitt einer in die dritte Ausführungsform der Spannzange einzuspannenden Linse.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 bis 6 zeigen eine erste beispielhafte Ausführungsform, die 7 bis 12 eine zweite beispielhafte Ausführungsform und die 13 bis 15 eine dritte beispielhafte Ausführungsform einer Spannzange 1 zum Halten von Linsen 2, um diese zu bearbeiten, beispielsweise zu schleifen und/oder zu polieren. 16 zeigt ein Beispiel einer mittels der Spannzange 1, insbesondere mittels der dritten Ausführungsform der Spannzange 1 zu haltenden Linse 2.
Die Spannzange 1 umfasst einen Schaft 3 und eine Mehrzahl von Spannbacken 4, in der ersten und dritten Ausführungsform drei Spannbacken 4 und in der zweiten Ausführungsform sechs Spannbacken 4. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen von Spannzangen 1 mit einer anderen Anzahl von Spannbacken 4 möglich.
Die Spannbacken 4 sind durch radiale Schlitze 5 voneinander getrennt und bilden einen runden Aufnahmeraum zum Halten runder Linsen 2. Die radialen Schlitze 5 verlaufen bis in einen unteren Bereich des Schaftes 3, d. h. der Schaft 3 ist aus mehreren Schaftteilen gebildet, welche nur an einem unteren Ende des Schaftes 3 miteinander verbunden sind, im weiteren Schaftverlauf durch die radialen Schlitze 5 voneinander getrennt sind und an welchen an einem oberen Ende des Schaftes 3 die Spannbacken 4 angeordnet sind.
Eine Form eines oberen Randbereichs 6 der Spannbacken 4 ist als radiale Fortsetzung eines zu bearbeitenden Bereichs 7 der mittels der Spannzange 1 zu haltenden Linse 2 ausgebildet, beispielsweise asphärisch, konisch oder sphärisch. Dabei ist die Spannzange 1 beispielsweise zunächst in einer Grobform herstellbar und anschließend eine finale Endform ausformbar, beispielsweise in Bearbeitungsmaschinen für die Linsen 2. Dazu ist der obere Randbereich 6 beispielsweise mit einer Schleifscheibe aus kubischem Bornitrit zu schleifen und dadurch an die benötigte Form, welche der radialen Fortsetzung des zu bearbeitenden Bereichs 7 der mittels der Spannzange 1 zu haltenden Linse 2 entspricht, anzupassen.
Die Spannzange 1 ermöglicht, wie beispielsweise in 10 dargestellt, ein einfaches und schnelles Einspannen der Linse 2, um diese für eine nachfolgende Bearbeitung, insbesondere für ein Schleifen und/oder Polieren, zu halten. Dabei ist die Spannzange 1 insbesondere zur Fertigung asphärischer Linsen 2 geeignet, d. h. zumindest der zu bearbeitende, beispielsweise zu schleifende und/oder zu polierende Bereich 7 der Linse 2 ist asphärisch ausgebildet und/oder ist durch das Schleifen und/oder Polieren der in der Spannzange 1 gehaltenen Linse 2 asphärisch auszubilden.
Zum Einspannen und Halten der Linse 2 ist die Linse 2 in die Spannzange 1, d. h. in den durch die Spannbacken 4 gebildeten runden Aufnahmeraum einzulegen und die Spannzange 1 mit dem Schaft 3 beispielsweise, wie in 10 dargestellt, in ein Hydroden-Spannfutter 8 oder in ein anderes geeignetes Spannelement einzuspannen, wodurch sich die Spannbacken 4 mit inneren seitlichen Anlageflächen 14 an die Linse 2 anlegen und diese in der Spannzange zentrieren. D. h. die Spannzange 1 ist mit dem Schaft 3 in das Hydroden-Spannfutter 8 einzuführen, bis eine Unterseite der Spannbacken 4 auf einer Oberseite des Hydroden-Spannfutters 8 aufliegt. Danach ist das Hydroden-Spannfutter 8 mit Druck zu beaufschlagen und dadurch gegen den Schaft 3 zu pressen, wodurch die Schaftteile nach innen gepresst werden. D. h. die durch das Hydroden-Spannfutter 8 gepressten Schaftteile schwenken um eine am unteren Ende des Schaftes 3 durch die dort miteinander verbundenen Schaftteile gebildete Schwenkachse aufeinander zu, wodurch auch die am oberen Ende des Schaftes 3 an den Schaftteilen angeordneten Spannbacken 4 aufeinander zu schwenken. Dies bewirkt ein Einspannen der zwischen den Spannbacken 4 angeordneten Linse 2 in der Spannzange 1. Die Schwenkachse liegt dabei im Bereich eines unteren Endes der radialen Schlitze 5.
In der Spannzange 1 ist die Linse 2 hochgenau gehalten und zentriert, so dass ein hochgenaues Schleifen und/oder Polieren der Linse 2 ermöglicht ist. D. h. die Linse 2 ist in der Spannzange 1 sowohl plan gehalten als auch zentriert gehalten. Ein Fehler in Planlauf und Rundlauf der in der Spannzange 1 gehaltenen Linse 2 beträgt beispielsweise weniger als 5 μm, er liegt üblicherweise im Bereich von 2 μm.
Der obere Randbereich 6, welcher entsprechend des zu bearbeitenden Bereiches 7 der Linse 2 ausgeformt ist, bildet eine Auflagefläche für das Schleif- bzw. Polierwerkzeug, welches zumindest teilweise flexibel ist und sich dadurch einer Form des zu bearbeitenden Bereichs 7, d. h. einer zu bearbeitenden Oberfläche der Linse 2 anpasst. In Randbereichen der Linse 2 liegt das Schleif- bzw. Polierwerkzeug dann teilweise auf dem oberen Randbereich 6 der Spannbacken 4 auf, welcher praktisch eine radiale Erweiterung der zu bearbeitenden Oberfläche der Linse 2 bildet. Dadurch behält das Schleif- bzw. Polierwerkzeug weiterhin die der zu bearbeitenden Oberfläche der Linse 2 angepasste Form und knickt nicht am Außenrand der Linse 2 ab.
Auf diese Weise sind Bearbeitungsfehler der Linse 2 durch ein sich über dem Außenrand der Linse 2 verformendes Schleif- bzw. Polierwerkzeug verhindert und es ist ein gleichmäßiges und hochgenaues Schleifen bzw. Polieren der Linse 2 über die gesamte Oberfläche inklusive des Randbereiches der Linse 2 ermöglicht, d. h. über den gesamten zu bearbeitenden Bereich 7 der Linse 2 hinweg. Dadurch kann zum Beispiel auch ein nachfolgendes Abtrennen eines Seitenrandbereiches der Linse 2, welcher mittels Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nicht optimal bearbeitet werden kann, vermieden werden, so dass ein Linsenmaterial optimal nutzbar und eine Bearbeitungszeit reduziert ist.
In Vorrichtungen nach dem Stand der Technik weisen die Linsen einen größeren Durchmesser auf, als für die fertig bearbeitete Linse erforderlich. Sie sind auf einem Linsenhalter manuell aufzukleben und zu zentrieren. Nach dem Schleifen und/oder Polieren ist der Randbereich abzutrennen, d. h. die Linse ist abzuzentrieren, um sie auf ihren finalen Durchmesser zu bringen. Dies erfordert einen höheren Material- und Bearbeitungszeitaufwand und daraus resultierende höhere Kosten.
In die Spannzange 1 ist die Linse hingegen mit ihrem finalen Durchmesser einzuspannen. Das Zentrieren der Linse 2 in der Spannzange 1 erfolgt durch das Schließen der Spannbacken 4 automatisch. Es entfallt auf diese Weise sowohl das aufwändige manuelle Aufkleben der Linse 2 auf den Halter und das Zentrieren auf diesem Halter als auch das nachfolgende Abzentrieren der Linse 2, d. h. das Abtrennen des Randbereichs der Linse 2.
Nach erfolgter Bearbeitung der Linse 2 ist die Spannzange 1 aus dem Hydroden-Spannfutter 8 zu entfernen, die Linse 2 aus der Spannzange 1 zu entnehmen und eine weitere zu bearbeitende Linse 2 auf gleiche Weise hochgenau einzuspannen und danach zu bearbeiten. Dies ist insbesondere im Vergleich zu einer Linsenbearbeitung nach dem Stand der Technik, bei welcher ein manuelles Ankleben der zu bearbeitenden Linse 2 an einem Halter und ein nachfolgendes Ausrichten erforderlich ist, eine erhebliche Arbeitserleichterung und Bearbeitungszeitreduzierung.
Es ist auch möglich, das Hydroden-Spannfutter 8 lediglich zu öffnen, wodurch sich auch die Spannbacken 4 der Spannzange 1 öffnen, und die Spannzange 1 im Hydroden-Spannfutter 8 zu belassen. Die Linse 2 ist dann beispielsweise mittels eines Unterdruckgreifwerkzeugs aufzunehmen und aus der Spannzange 1 zu entnehmen. Es kann dann eine weitere Linse 2 zur Bearbeitung in die Spannzange 1 eingespannt werden und das Hydroden-Spannfutter 8 und dadurch die Spannbacken 4 sind wieder zu schließen. Auf diese Weise entfallen das Entnehmen der Spannzange 1 aus dem Hydroden-Spannfutter 8 und das Wiedereinsetzen in das Hydroden-Spannfutter 8.
Die Spannzange 1 ist vorteilhafterweise aus gehärtetem Stahl hergestellt. Sie ist zweckmäßigerweise einstückig ausgebildet. Durch den gehärteten Stahl weist die Spannzange 1 eine gute Spannung auf, so dass eine Vielzahl von Linsen 2 optimal einspannbar, haltbar und bearbeitbar sind. Des Weiteren weist die Spannzange 1 eine hohe Widerstandsfähigkeit und einen geringen Verschleiß beim Polieren auf, so dass eine hohe Genauigkeit beim Einspannen der Linsen 2 und beim Bearbeiten der Linsen 2 ermöglicht ist, auch nach einer Vielzahl bearbeiteter Linsen 2, d. h. es ist eine lange Einsatzdauer der Spannzange 1 ermöglicht.
Insbesondere ist eine Abnutzung des oberen Randbereiches 6 der Spannbacken 4 durch das zur Bearbeitung der Linsen 2 eingesetzte Schleif- bzw. Polierwerkzeug aufgrund des gehärteten Stahls sehr gering, so dass auch nach einer Vielzahl mittels der Spannzange 1 gehaltener und bearbeiteter Linsen 2 der obere Randbereich 6 noch als radiale Fortsetzung des zu bearbeitenden Bereichs 7 der mittels der Spannzange 1 zu haltenden Linsen 2 ausgebildet ist und dadurch eine gute Abstützung für das Schleif- bzw. Polierwerkzeug während des Schleifens bzw. Polierens insbesondere von Randbereichen der Linse 2 bildet.
Wie in den 4 und 11 dargestellt, ist eine Wandstärke des Schaftes 3 im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel unterhalb der radialen Schlitze 5 dünner ausgebildet als im Bereich der radialen Schlitze 5, d. h. ein Verbindungsbereich der Schaftteile am unteren Ende des Schaftes 3 weist eine geringere Wandstärke auf als die durch die radialen Schlitze 5 getrennten Schaftteile selbst. Dadurch ist ein exakter Schwenkpunkt der Spannbacken 4 vorgegeben, um welche sie bei einem Zusammenpressen beispielsweise durch das Hydroden-Spannfutter 8 schwenken und sich dadurch aneinander annähern, wodurch sich die Spannzange 1 schließt und die Linse 2 einspannt. D. h. durch den Verbindungsbereich der ansonsten durch die radialen Schlitze 5 voneinander getrennten Schaftteile ist die Schwenkachse der Schaftteile und dadurch der am oberen Ende der Schaftteile ausgeformten Spannbacken 4 ausgebildet. Die Schwenkachse liegt im Bereich des unteren Endes der radialen Schlitze 5. Durch die stärkere Ausformung des oberen Bereichs des Schaftes 3, d. h. der durch die radialen Schlitze 5 getrennten Schaftteile, ist ein Verformen des Schaftes 3 im Bereich der Schaftteile und der angeformten Spannbacken 4 während des Spannens und dadurch ein ungleichmäßiges oder nicht ausreichende Spannen der Spannzange 1 vermieden.
Ein Abstand von einer Auflagefläche 9 für die Linse 2 zum oberen Randbereich 6 entspricht, wie in 10 zu erkennen, einer Dicke der Linse 2 in diesem Bereich oder ist geringfügig kleiner. Dies gilt für die Dicke der in der Spannzange 1 eingespannten Linse 2 vor deren nachfolgender Bearbeitung. Auf diese Weise ist ein nahtloser Übergang vom zu bearbeitenden Bereich 7 der Linse 2 auf den oberen Randbereich 6 der Spannbacken 4 ermöglicht. Dadurch ist eine Verformung des Schleif- bzw. Polierwerkzeugs beim Übergang vom zu bearbeitenden Bereich 7 der Linse 2 auf den oberen Randbereich 6 der Spannbacken 4, welche zu Bearbeitungsfehlern der Linse 2 führen würde, vermieden.
Vorzugsweise ist der Abstand um einen Wert kleiner als die Dicke der Linse 2, welcher einem Materialabtrag während des Schleifens und/oder Polierens entspricht. D. h. vor der Bearbeitung der Linse 2 ist der Rand der in der Spannzange 1 eingespannten Linse 2 geringfügig höher als der angrenzende Rand des oberen Randbereichs 6 der Spannbacken 4. Nach der Bearbeitung der Linse 2, d. h. nach dem durch Schleifen und/oder Polieren von der Linse 2 erfolgten Materialabtrag sind der Rand der Linse 2 und der angrenzende Rand des oberen Randbereichs 6 der Spannbacken 4 dann auf gleicher Höhe.
Zweckmäßigerweise ist der Abstand um einen Wert kleiner als die Dicke der Linse 2, welcher dem Materialabtrag während des auf das Einspannen in der Spannzange 1 folgenden Schleifens und/oder Polierens und einer zusätzlichen Mittendickentoleranz entspricht, da die Dicke der Linsen 2 nicht identisch ist, sondern Toleranzen, d. h. diese Mittendickentoleranzen aufweisen können. Des Weiteren ist dadurch auch beispielsweise ein weiterer Bearbeitungsgang, beispielsweise ein zweites Polieren möglich, falls während des ersten Bearbeitungsgang ein Fehler aufgetreten sein sollte.
Die Auflagefläche 9 ist vorzugsweise ringförmig im durch die Spannbacken 4 gebildeten Aufnahmeraum für die Linse 2 ausgebildet, vorteilhafterweise entlang eines unteren Außenrandes des Aufnahmeraums entlang einer Innenseite der Spannbacken 4. Auf dieser Auflagefläche 9 liegt die Linse 2 mit einer Rückseite 10 auf, so dass die Linse 2 in der Spannzange 1 plan gehalten ist. Dabei ist die Auflagefläche 9 zweckmäßigerweise derart korrespondierend zu einem auf der Auflagefläche 9 aufliegenden Bereich der Rückseite 10 der Linse 2 ausgebildet, dass die plane Halterung der Linse 2 in der Spannzange 1 sichergestellt ist. Durch die innere seitliche Anlagefläche 14 der Spannbacken 4, mit welcher die Spannbacken 4 seitlich an der Linse 2 anliegen, ist die Linse 2 in der Spannzange 1 zentriert gehalten.
Ein innerer Bereich, welcher von der ringförmigen Auflagefläche 9 umschlossen ist, ist gegenüber der Auflagefläche 9 abgesenkt ausgebildet, so dass in diesem inneren Bereich die Rückseite 10 der Linse 2 die Spannzange 1 nicht berührt. Auf diese Weise ist eine Beschädigung der Linse 2 insbesondere in einem zentralen, optisch wirksamen Bereich durch die Spannzange 1 vermieden. Zudem können eventuell vorhandene Schmutzpartikel, zum Beispiel Schleif- und Polierrückstände von einer vorangegangenen Linsenbearbeitung, in diesen Bereich entweichen, so dass sie die Auflagefläche 9 nicht verschmutzen und dadurch die optimale Anordnung der Linse 2 in der Spannzange 1, d. h. die plane Auflage der Linse 2 auf der Auflagefläche 9 nicht behindern und die Rückseite 10 der Linse 2 nicht beschädigen.
Der Schaft 3 weist an einer Außenseite im Übergangsbereich zu den Spannbacken 4, das heißt am oberen Ende, eine nutartige Schaftvertiefung 11 auf. In der ersten und zweiten Ausführungsform der Spannzange 1 weisen auch die Spannbacken 4 an einer Außenseite im Übergangsbereich zum Schaft 3, d. h. an der Unterseite und unmittelbar am Schaft 3 angrenzend, eine nutartige Spannbackenvertiefung 12 auf. Hier sind die beiden nutartigen Vertiefungen 11, 12 zu einer umlaufenden Vertiefung verbunden, wie insbesondere in den 5 und 12 in den Detailansichten erkennbar.
Diese Vertiefung ermöglicht bzw. die Schaftvertiefung 11 und die Spannbackenvertiefung 12 ermöglichen ein optimiertes Einsetzen der Spannzange 1 in das Hydroden-Spannfutter 8, wobei die Spannzange 1, sowohl mit dem Schaft 3 als auch mit der Unterseite der Spannbacken 4, optimal am Hydroden-Spannfutter 8 anliegt und nicht durch eventuelle Schmutzpartikel, zum Beispiel Schleif- oder Polierrückstände von vorangegangenen Linsenbearbeitungen, behindert ist. Diese Schmutzpartikel können in die Schaftvertiefung 11 und die Spannbackenvertiefung 12 bzw. in die durch diese gebildete gemeinsame Vertiefung entweichen und behindern das Einsetzen der Spannzange 1 in das Hydroden-Spannfutter 8 nicht. Dadurch ist ein exaktes Spannen der Spannzange 1 und auf diese Weise ein exaktes Einspannen der Linse 2 in der Spannzange 1 ermöglicht.
In der dritten, in den 13 bis 15 dargestellten Ausführungsform der Spannzange 1 ist zentriert im Aufnahmeraum für die Linse 2 eine Linsenabstützung 13 ausgebildet. Diese Ausführungsform ist beispielsweise für die in 16 dargestellte Linse 2 mit einer dem zu bearbeitenden Bereich 7 gegenüberliegenden konkaven Rückseite 10 geeignet und ermöglicht eine zur Auflagefläche 9 der vorherigen Ausführungsbeispiele alternative Abstützung und plane Halterung der Linse 2 in der Spannzange 1. Die ringförmige randseitige Auflagefläche 9 ist bei dieser Ausführungsform daher nicht erforderlich, da die Linse 2 allein auf der Linsenabstützung 13 aufliegt.
Eine Anlagefläche der Linsenabstützung 13 ist vorzugsweise abgerundet ausgebildet, um eine Beschädigung eines an dieser Anlagefläche anliegenden Bereiches der Linse 2 zu verhindern. Dies ist insbesondere erforderlich, da es sich bei dem Bereich der Linse 2, welcher an der Anlagefläche der Linsenabstützung 13 anliegt, um einen zentralen und daher üblicherweise optisch wirksamen Bereich der Linse 2 handelt, welcher durch die Berührung mit der Spannzange 1, d. h. mit der Anlagefläche der Linsenabstützung 13, nicht beschädigt werden darf. Die Linsenabstützung 13 bzw. deren Anlagefläche ist zweckmäßigerweise derart korrespondierend zu einem auf der Anlagefläche aufliegenden Bereich der Rückseite 10 der Linse 2 ausgebildet, dass die plane Halterung der Linse 2 in der Spannzange 1 sichergestellt ist. Eine Höhe der Linsenabstützung 13 ist analog zur Auflagefläche 9 derart ausgebildet, dass der zu bearbeitende Bereich 7 der Linse 2 zumindest vor der Bearbeitung oberhalb des oberen Randbereichs 6 der Spannzange 1 angeordnet ist und durch das Schleif- oder Polierwerkzeug zugänglich und zu bearbeiten ist. In dieser dritten Ausführungsform der Spannzange 1 ist die Linse 2 durch die innere seitliche Anlagefläche 14 der Spannbacken 4, mit welcher die Spannbacken 4 seitlich an der Linse 2 anliegen, in der Spannzange 1 zentriert gehalten und durch die Linsenabstützung 13 in der Spannzange 1 abgestützt und plan gehalten.
In dieser dritten, in den 13 bis 15 dargestellten Ausführungsform der Spannzange 1 ist die Wandstärke des unteren Bereiches des Schaftes 3, über welchen die Schaftteile miteinander verbunden sind, anders als in den beiden anderen Ausführungsformen, dicker als die Wandstärke der durch die radialen Schlitze 5 voneinander getrennten Schaftteile, da der untere Bereich des Schaftes 3 mit der Linsenabstützung 13 verbunden ist. D. h. die Linsenabstützung 13 ist. unten am Schaft 3 befestigt, im oberen Teil des Schaftes 3 jedoch in einem hohlen Innenraum des Schaftes 3 freistehend, so dass die Schaftteile und die Spannbacken 4 ausreichenden Freiraum haben, um aufgrund des Spannens durch das Hydroden-Spannfutter 8 nach innen zu schwenken und dadurch die Linse 2 zwischen den Spannbacken 4 einspannbar ist. Auch in diesem Fall liegt die Schwenkachse, um welche die durch die radialen Schlitze 5 getrennten Schaftteile und die an deren oberen Ende angeformten Spannbacken 4 schwenken, im Bereich des unteren Endes der radialen Schlitze 5. Um die Schwenkachse besser zu definieren und das Schwenken der Spannbacken 4 exakter zu gestalten, kann im Bereich eines Bodens des zwischen den Schaftteilen und der Linsenabstützung 13 gebildeten Freiraums, d. h. oberhalb der Verbindung zwischen den Schaftteilen und der Linsenabstützung 13, eine Wandstärke der Schaftteile reduziert sein, so dass durch diese reduzierte Wandstärke 15 die Schwenkachse für die Schaftteile und die Spannbacken 4 definiert ist.
Bezugszeichenliste

1: Spannzange
2: Linse
3: Schaft
4: Spannbacken
5: Schlitz
6: oberer Randbereich
7: zu bearbeitender Bereich
8: Hydroden-Spannfutter
9: Auflagefläche
10: Rückseite
11: Schaftvertiefung
12: Spannbackenvertiefung
13: Linsenabstützung
14: Anlagefläche
15: reduzierte Wandstärke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1049555 B1 [0002]
DE 1754274 U [0003]
DE 1968912 U [0004]
WO 2009/018965 A1 [0005]
US 2006/0017238 A1 [0006]
JP 10225809 A [0007]
JP 11019858 A [0007]
DE 10315008 A1 [0008]
DE 10332673 A1 [0008]
WO 03/033205 A1 [0009]
DE 10053230 A1 [0010]

Claims

Spannzange (1) zum Halten einer Linse (2), umfassend einen Schaft (3) und zumindest zwei durch radiale Schlitze (5) voneinander getrennte Spannbacken (4), wobei eine Form eines oberen Randbereichs (6) der Spannbacken (4) als radiale Fortsetzung eines zu bearbeitenden Bereichs (7) der mittels der Spannzange (1) zu haltenden Linse (2) ausgebildet ist.
Spannzange (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Randbereich (6) asphärisch, konisch oder sphärisch ausgeformt ist.
Spannzange (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand von einer Auflagefläche (9) für die Linse (2) zum oberen Randbereich (6) einer Dicke der Linse (2) an deren Rand entspricht oder geringfügig kleiner ist.
Spannzange (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (9) ringförmig an einem unteren Außenrand eines durch die Spannbacken (4) gebildeten Aufnahmeraumes für die Linse (2) ausgebildet ist.
Spannzange (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zentriert in einem durch die Spannbacken (4) gebildeten Aufnahmeraum für die Linse (2) eine Linsenabstützung (13) ausgebildet ist.
Spannzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, hergestellt aus Metall.
Spannzange (1) nach Anspruch 6, hergestellt aus Stahl, insbesondere aus gehärtetem Stahl.
Spannzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke des Schaftes (3) unterhalb der radialen Schlitze (5) dünner ausgebildet ist als im Bereich der radialen Schlitze (5).
Spannzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (3) an einer Außenseite im Übergangsbereich zu den Spannbacken (4) eine nutartige Schaftvertiefung (11) aufweist.
Spannzange (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (4) an einer Außenseite im Übergangsbereich zum Schaft (3) eine nutartige Spannbackenvertiefung (12) aufweisen.