DE1252555B - Einrichtung zum Erhalt gleicher Dicke bei Linsen an einer Radienfräsmaschine - Google Patents

Description

EUNDESMEPUELIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES #

PATENTAMT Int. Cl.:

B 24 b

Deutsche Kl.: 67 a-19

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

I 252 555
C 24599 I b/67 a
!3.JuIi 1961
19. Oktober 1967
28. November 1968

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegesclirift überein

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Erhalt gleicher Dicke bei Linsen mit einseitig vorgearbeiteten Krümmungsfiächen von gleichen oder unterschiedlichen Krümmungsradien an einer Radienfräsmaschine, deren rotierendes topfartiges Schleifwerkzeug von einem verschiebbaren Support getragen ist, mit dem es auf einem dem Krümmungsradius der zweiten anzuarbeitenden Fläche entsprechend einstellbaren Kreisbogen um eine Schwenkachse führbar ist, und deren spannzangenartige, auf einem Schlitten gelagerte Werkstückhalterung mittels eines Zustelltriebes gegen die Schwenkachse verschiebbar ist.

Falls alle zu bearbeitenden Linsen an der einen Seite annähernd die gleiche vorgearbeitete Krümmung besitzen, ist es in der Praxis erwünscht, die einmal für eine bestimmte Linsenforrrs bzw. Krümmung eingestellte und ihr zugehörige axiale Lage des Werkstückschüttens sofort für jede weitere dieser halbfertigen Linsen wieder reproduzieren zu können, da diese Lage infolge des Rückfahrens des Schlittens zum Ausspannen des Werkstückes jedesmal verändert wird. Bei bekannten Einrichtungen ist die neuerliche Einstellungslage des Werkstückschlitiens indessen nur an Hand einer jedesmal von neuem zu beobachtenden Skalenmarkierung herstellbar. Dies ist unbequem und mit Fehlermöglichkeiten behaftet.

Häufig weisen Einzellinsen einer zu bearbeitenden Serie aber auch unterschiediiehe Krümmungsradien der vorgearbeiteten ersten Fläche auf, beispielsweise durch ungenaue Vorarbeit. In diesem Fall ist es bei bekannten Einrichtungen an Radienfräsmaschinen nur durch umständliche Rechnung und an Hand von Tabellen möglich, die aus der unterschiedlichen Krümmung (die selbstverständlich immer bekannt sein muß) resultierenden Dickenunterschiede beim Einstellen der Einrichtung auszugleichen. Diese Dicken unterschiede aus verschieden großen Krümmungsradien kommen auf Grund unterschiedlicher axialer Einspannlagen der Werkstücke zustande, wonach ein an der vorgearbeiteten Seite stärker gekrümmter Linsenrohling tiefer im ringförmigen Spannfutter zu liegen kommt als ein schwach gekrümmter.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine Vereinfachung der Bedienung einer Einrichtung an einer Radienfräsmaschine zum Erhalt gleicher Dicke bei Linsen zu verwirklichen. Erreicht wird dies dadurch, daß in der senkrecht zur optischen Werkstückachse durch den Schleifangriffspunkt verlaufenden Tangente ein mit dem Support des Werkzeuges mitschwenkbarer Festanschlag vorgesehen ist, gegen den bei Verschiebung des Schlittens eine in ihm verschiebbar gelagerte Einrichtung zum Erhalt gleicher Dicke bei Linsen an einer Radienfräsmaschme

Patentiert für:

Coburn Manufacturing Company, Inc.,

Muskogee, OkIa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Als Erfinder benannt:

Forrest E. Ganther,

Jack Suddarth,

Orin W. Coburn. Muskogee, OkIa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Dezember 1960
(76 196)

und relativ zu ihm in Abhängigkeit von der axialen Einspannlage der Linse an der Zangenstirnseite einstellbare Anschlagschiene anlegbar ist.

Durch den in der vertikalen Projektion des Schleifangriffspunktes von Werkzeug und Werkstück bzw. Linsenrohling liegenden Festanschlag mit entsprechend in Abhängigkeit von dieser variablen axialen Einspannlage einstellbarem Gegenanschlag wird einer Bedienungsperson eine erhebliche Erleichterung zum Einhalten gleicher Linsendicke geboten. Ferner kann die einmal für eine bestimmte Linsenform eingestellte und ihr zugehörige axiale Lage des Werkstückschlittens sofort für jede weitere dieser Linsen wieder reproduziert werden, und es werden unterschiedliche Krümmungsradien der vorgearbeiteten ersten Fläche berücksichtigt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung in Seitenansicht,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 die Einrichtung nach F i g. 1 in perspektivischer, bruchstückweiser sowie zum Teil auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 3 in bruchstückweiser Darstellung,

809 636/1979

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer in einer erfindungsgemäßen Einrichtung zu verwendenden Ringauflage in perspektivischer Darstellung,

Fig. 6 die Auflage nach Fig. 5 in Seifenansicht,

F i g. 7 die Auflage nach F i g. 5 und 6 mit einem aufgesetzten Linsenrohling in schematischer Darstellung und

F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie VHI-VIII von Fig. 7.

Auf einem teilweise gezeigten Maschinengestell 40 ist ein Reitstock 44 angeordnet, welcher in einer Horizontalführung durch eine Zahnschiene 64 mittels Ritzel 62 nebst mit diesem verbundenen Handrad 60 horizontal verschiebbar ist. Auf dem Reitstock 44 ist ein Werkstückspindelgehäuse 46 längs des Doppelpfeiles PfI horizontal verschiebbar, wobei eine Grundstellung des Spindelgehäuses 46 durch Deckung zweier Teilstrichmarkierungen Mi, Ml ablesbar ist. Die Horizontalverschiebung des Spindelgehäuses 46 gegenüber dem Reitstock 44 erfolgt durch eine mit einer Skala 50 versehene Gewindespindel 66 über eine mit dem Reitstock 44 fest verbundene Gewindebüchse 68. Die undrehbare Werkstückspindel trägt eine Aufnahmehülse 48 für eine mit (nicht gezeigten) Längsschlitzen versehene Spannzange 49. Durch eine (nicht gezeigte) Hydrauükeinrichtung kann die Spannzange 49 nach rechts angezogen weiden; eine Verdrehung der Spannzange 49 wird hierbei durch einen Führungsstift 49' verhindert.

Auf dem Maschinengestell 40 ist ein Sockel 400 mittels eines Zapfens 401 um eine Achse 36a drehbar gelagert. Auf dem Sockel 400 ist ein Support 28 längs einer Horizontalführung in Richtung des Doppelpfeiles PfI mittels Zahnschiene 402 und Ritzel 403 horizontal verschiebbar. In dem Support 28 ist ein als Bezugsanschlag dienender, vertikal nach unten verlaufender Stift 32 angeordnet, welcher zusätzlich als Verschwenkzapfen für eine auf dem Support 28 verschwenkbare Grundplatte 34 dient. Auf der Grundplatte 34 ist ein Antriebsmotor 405 für ein umlaufendes, dem Linsenschleifen dienendes topfartiges Fräswerkzeug 22 angebracht. Der Berührungspunkt P des Fräsers 22 mit einem zu bearbeitenden Linsenrohling 91 liegt annähernd auf einer durch den Stift 32 definierten vertikalen Achse 36. Hieran wird nichts geändert, wenn der Motor 405 zusammen mit der Grundplatte 34 um den Stift 32 geschwenkt wird, wenn in an sich bekannter Weise der Anstellwinkel der Stirnfläche des Fräsers 22 gegenüber dem zu bearbeitenden Linsenrohling 91 zu ändern ist.

Der vom Fräser 22 auf einem einseitig, d.h. rückseitig bereits fertigen Linsenrohling 91 herzustellende zweite Krümmungsradius ist durch den Abstand der Achsen 36, 36a definiert; im dargestellten Fall wird eine konkave Fläche erzeugt, ist eine konvexe Fläche zu fräsen, so muß durch Drehung des Ritzels 403 der Support 28 in Richtung des Pfeiles PfI auf dem Sockel 40ß nach links verschoben werden. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist die stirnseitige Umfangskante des Fräsers 22 als halbkreisförmiges Profil mit einem Radius Rf ausgeführt.

In dem Reitstock 44 ist eine Anschlagschiene 52 durch zwei darin vorgesehene Längsschlitze 53, 53', in welche Führungszapfen 55, 55'., des Reitstockes 44 eingreifen, in Richtung des P/3 (Fig. 2) längsverschiebbar geführt. Das im Reitstock 44 liegende Ende der Anschlagschiene 52 ist über eine Verbindungsstange 57 an einen auf einer Welle 61 sitzenden Kur belarm 67 angelenkt. Im Reitstock 44 ist ein Anschlagstift 71 angeordnet, welcher mit einem Vorsprung 69 des Kurbelarmes 67 in Eingriff gelangen kann und damit eine maximale Verschwenkung des Kurbelarmes 67 bzw. eine maximale Ausfahrstellung der Anschlagschiene 52 aus dem Reitstock 44 heraus definiert. An dem oberen Ende der Welle 61 ist eine Handhabe 58 angebracht, mit der eine Drehung der Welle 61 bzw. Verschwenkung des Kurbelarmes 67 für

ίο ein Ein- und Ausfahren der Anschlagschiene 52 relativ zu dem Reitstock 44 erfolgen kann.

Die Welle 61 ist in einem innerhalb des Reitstockes 44 längsverschiebbar geführten Block 59 gelagert. Eine Gewindespindel 65' greift in eine Gewindebüchse 65 des Blockes 59 ein und ermöglicht durch Drehung mittels einer Handhabe 650 eine Horizontalverstellung des Blockes 59 und damit eine Justierung der Strecke, um welche die Anschlagschiene 52 aus dem Reitstock 44 ausgefahren werden kann. Die Handhabe 650 ist mit einer Skala 56 versehen, deren Einteilung im folgenden noch näher erläutert ist. An seinem aus dem Reitstock 44 ausfahrbaren Ende weist die Anschlagschiene einen V-förmigen Eintrittsschlitz 52' auf, der mit dem als Bezugsanschlag dienenden Stift 32 in Eingriff gebracht werden kann, sofern sich der Fräser 22 bzw. ' der Sockel 400 in einer Endausschwenkstellung befinden, in der die Achse 36 bzw. Stift 32 eine durch die Anschlagschiene 52 verlaufende Mittellinie schneidet. Der Stift 32 braucht sich hierbei nicht genau in dieser Endausschwenkstellung zu befinden, weil bei einer gewissen Verschiebung nach der einen oder anderen Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der Anschlagschiene 52 eine Ausrichtung des Stiftes 32, des Sockels 400 sowie des Fräsers 22 erfolgt, wenn der Stift 32 in den V-förmigen Schlitz 52 einläuft. Die vorangehend erwähnte Endausschwenkstellung des Sockels 400 bzw. Fräsers 22 ist in F i g. 1 und 2 dargestellt. Hierbei ist in Fig. 2 die Achse36a durch einen Kreis mit einbeschriebenem Kreuz veranschaulicht. Aus der dargestellten Endstellung ist der Punkt P des Fräsers 22 bzw. der Stift 32 auf einer durch einen Pfeil Pf4 (Fig. 2) veranschaulichten Kreisbahn verschwenkbar, sofern die Anschlagschiene 52 durch entsprechende Betätigung der Handhabe 58 in eine Rückzugstellung außer Eingriff mit dem Stift 32 verschoben ist.

Die Spannzange 49 hat an ihrem aus der Aufnahmehülse 48 ragenden Ende eine ebene ringförmige Stirnfläche 51, gegen die sich ein Bund 76 eines Zwischenringes 74 anlegen kann. In die Bohrung der Spannzange 49 paßt ein Pilz 95, welcher dort in Spannlage festgehalten ist. Der Zwischenring 74 paßt andererseits auf den Pilz 95. Auf den Pilz 95 wird die Linse 91 auf gekittet. In Fig. 1 ist lediglich beispielsweise die Einspannung eines teilweise fertiggestellten mehrlinsigen Objektivs 91, 9Γ in der Spannzange 49 dargestellt.

Zum Aufspannen des auf dem Pilz 95 angeordneten Linsenrohlings 91 wird gemäß F i g. 3 der Pilz 95 durch den Zwischenring 74 in die Spannzange 49 eingeschoben, wobei der Innenbund 76 an der Stirnfläche 51 und die Rückseite des Linsenrohlings gegen Vorsprünge 88, 90 (Fig. 5) des Zwischenrings 74 anliegen.

Sofern die Rückseite des Linsenrohlings 91 einen Kreisquerschnitt aufweist, wären die Vorsprünge 88, 90 des Zwischenrings 74 an sich nicht erforderlich. Besitzt jedoch ein sich gegen die Ringauflage anlegen-

der Linsenkörper einen elliptischen Querschnitt (beispielsweise elliptisches Paraboloid), so würde dessen Oberfläche ersichtlich nur an zwei Punkten an dem Zwischenring 14 anliegen. Wenn hingegen bei dem die Vorsprünge 88, 90 aufweisenden Zwischenring 74 gemäß Fig. 5 und 6 der Linsenkörper so orientiert wird, daß die große Achse seines elliptischen Querschnittes längs einer Linie A-B und seine kleine Halbachse senkrecht hierzu längs einer Linie C-D nach Fig. 7 verläuft, so ruht die Linsenfläche in Punkten c, f bzw. g, h (F i g. 5 und 7) auf dem Zwischenring 74 in sicherer Vierpunktanlage.

Gemäß Fig. 8 ist die Annahme gemacht, daß die bereits bearbeitete Seite des Linsenrohlings 91 konvex gewölbt ist. Dann hat gemäß F i g. 8 der Mittelpunkt M dieser Fläche von der Verbindungsgeraden der Punkte e, /einen Abstand S. Da der Abstand der Punkte e, f (bzw. g, h) von der optischen Achse D/2 ist, so läßt sich der Wert S als Funktion von D/2 und einem Krümmungsradius R der bereits bearbeiteten Rohlingsoberfläche nach Pythagoras durch folgende Gleichung ausdrucken:

(R S)² R² (D/2)²

S - R [IR* - (D/2)^a.

Wenn sich demnach der Krümmungsradius R bei zwei nacheinander angelieferten Linsenrohlingen beispielsweise von einem Wert R -> oo (Planschlifffläche) auf einen Wert R^ ändert, dann ergibt sich — da ja der Abstand der Punkte e, f konstant gleich D bleibt — eine Änderung des Wertes S von S — S (R -> oo) 0 auf einen Wert

S₁ R₁ [/Λ,² - (D/2)².

Wird nun vorausgesetzt, daß während eines Bearbeitimgsvorganges auf der Maschine nach Fig. 1 der Punki P des Fräsers 22 in der optischen Achse stets den gleichen Abstand von der Stirnfläche 51 der Spannzange 49 hat, so wird sich also gemäß Gleichung (3) die Linsendicke in dem Mittelpunkt M um einen Wert 5 ^- S₁ (R₁) ändern. Dies gilt allgemein, wenn der Krümmungsradius des angelieferten Rohlings auf der bearbeiteten Seite von einem Wert R₁ auf einen Wert R₂ übergeht. Mit der Radienfräsmaschine nach Fig. 1 ist es nun möglich, diese bei einer Änderung des äußeren Krümmungsradius des einseitig bearbeiteten Linsenrohlings auftretenden Dickeänderung der fertigbearbeiteten Linse zu kompensieren.

Im Betrieb der Maschine nach F i g. 1 wird zuerst durch Drehung des Ritzels 403 der Abstand der Achse 36 von der Achse 36a auf einen Wert entsprechend dem Krümmungsradius eingestellt, auf welchen die dem Fräser 22 zugewendete Fläche des Rohlings 91 bearbeitet werden soll. Gemäß dem Beispiel nach Fig. 1 ist hierbei ein negativer Krümmungsradius eingestellt, so daß an dem Linsenrohling 91 eine Konkavfläche ausgefräst wird. Der Reitstock 44 befindet sich infolge entsprechender Einstellung des Handrades 60 von dem Fräser 22 so weit entfernt, daß eine Einspannung des Linsenrohlings 91 nebst der Ringauflage 74 sowie des Pilzes 95 in der Spannzange 49 erfolgen kann. Die Skala 50 wird auf eine vorgegebene Mittelpunktsdicke des fertigbearbeiteten bzw. ausgefrästen Linsenrohlings 91 eingestellt, während die Skala 56 unter der vorläufigen Annahme, daß die bereits bearbeitete Fläche des Linsenrohlings plan geschliffen ist (R -> oo), auf einen Wert S --■ 0 eingestellt sei. Nunmehr wird durch Betätigung der Handhabe 58 die Anschlagschiene 52 aus dem Reitstock 44 in seine Maximalstellung ausgefahren und danach der Reitstock 44 durch Betätigung des Handrades 60 gegen den Fräser 22 hin verfahren, bis der V-förmige Eintrittsschlitz 52' mit dem als Bezugsanschlag dienenden Stift 32 zum Anschlag gelangt.

ίο Die Bauelemente 32, 52 ermöglichen hierbei während jedes neuen Betriebszyklus eine reproduzierbare Annäherung der Spannzange 49 an den Fräser 22.

Nunmehr wird durch Verschwenkung der Handhabe 58 die Anschlagschiene 52 in ihre Rückzugsstellung innerhalb des Reitstockes 44 gebracht, wodurch der Stift 32 und damit der Fräser 22 für eine Verschwenkung freigegeben werden. Alsdann erfolgt durch (nicht gezeigte) hydraulische Bauelemente eine Verschwenkung des Sockels 400 und damit des rotierenden Fräsers 22 um die Achse 36a, wobei an dem Rohling 91 eine Fläche des gewünschten Krümmungsradius ausgefräst wird. Danach erfolgt eine Zurückziehung des Reitstockes 44 von dem Fräser 22 weg mittels des Handrades, Austausch des fertigbearbeiteten Linsenrohlings nebst Pilz 95 gegen einen unbearbeiteten Linsenrohling und Wiederholung der erläuterten Vorgänge.

Wird angenommen, daß die vorliegende Einstellung der Skala 50 Rohlinge gewünschter Mittelpunktsdicke lieferte, und wird nun ein Rohling 9ί mit einem unterschiedlichen Krümmungsradius angeliefert, so verändert sich die durch den Fräsvorgang erzielte Mittelpunktsdicke des ausgefrästen Rohlings 91. Um eine derartige Änderung zuerst einmal bezüglich der Linsenbrennweite zu kompensieren, muß der durch den Fräser 22 erzeugte Krümmungsradius verändert werden, was durch Verschiebung des Supports 28 auf dem Sockel 400 mittels einer Drehung des Ritzels 403 durchgeführt wird. Würde nunmehr der Reitstock 44 bei ausgefahrener Anschlagschiene 52 bis zum Anschlag an den Stift 32 hingefahren, so ließe sich zwar ungeachtet des veränderten äußeren Krümmungsradius die gleiche Brennweite der Linse erreichen, weil ja der Krümmungsradius des Fräsers 22 entsprechend verändert wurde, nicht jedoch könnte eine gleiche Mittelpunktsdicke des ausgefrästen Linsenrohlings 91 erzielt werden. Um nun diese zweite Forderung zusätzlich zu erfüllen, kann erfindungsgemäß die maximale Ausfahrstellung der Anschlagschiene 52 durch Verdrehung der Handhabe 650 verändert werden, und zwar so, daß sich beim Anschlag des V-förmigen Eintrittsschlitzes 52' an dem Stift 32 der Rohling in einem größeren oder kleineren Abstand gegenüber dem Punkt P auf dem Fräser 22 als vorher befindet. Das Ausmaß der hierzu erforderlichen Längsverschiebung S des Blockes 59 ist hierbei nach der vorangehend abgeleiteten Formel (3) bestimmt und kann beispielsweise einer Tabelle entnommen werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Einrichtung zum Erhalt gleicher Dicke bei Linsen mit einseitig vorgearbeiteten Krümmungsflächen von gleichen oder unterschiedlichen Krümmungsradien an einer Radienfräsmaschine, deren rotierendes topfartiges Schleifwerkzeug von einem verschiebbaren Support getragen ist, mit dem es auf einem dem Krümmungsradius der zweiten anzuarbeitenden Fläche entsprechend einstellbaren

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   Kreisbogen um eine Schwenkachse fiihrbar ist, und deren spannzangenartige, auf einem Schlitten gelagerte Werkstückhalterung mittels eines Zustelltriebes gegen die Schwenkachse verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der senkrecht zur optischen Werkstückachse durch den Schleifangriffspunkt (P) verlaufenden Tangente (36) ein mit dem Support (28) des Werkzeuges (22) mitschwenkbarer Festanschlag (32) vorgesehen ist, gegen den bei Verschiebung des Schlittens (44) eine in ihm verschiebbar gelagerte und relativ zu ihm in Abhängigkeit von der axialen Einspanniage (S) der Linse an der Zangenstirnseite einstellbare Anschlagschiene (52) anlegbar ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagschiene (52) unabhängig von der Schlittenstellung aus der Anschlag-Stellung durch einen Trieb (58, 61, 67) zurückziehbar ist.

   IO
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Festanschlag (32) ein Zylinderstift ist und die Anschlagschiene (52) einen V-förmigen Eintrittsschlitz (52') mit entsprechend dem Stift bogenförmig ausgeführtem Schützgrund aufweist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3 für Linsen mit torisch vorgearbeiteter Krümmungsfläche, gekennzeichnet durch einen Zwischenring (74) zwischen Linse (9!) und Spannzange (51) mit ringstückförmigen axialen Vorsprüngen (88, 90) zur 4-Punkt-Anlage (e, f, g, A) der torisch vorgearbeiteten Linsenfläche.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentanmeldung D1279Ib/67a (bekanntgemacht am 27. 9. 1951);

   Glastechnische Berichte, 22. Jahrgang, Heft 13. 14. Aug. 1949, S. 269, 297.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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