用于光学质量方面的工件、尤其是精密光学元件中的球面透镜表面的研磨、精密研磨和 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于光学质量方面的工件的 研磨、精密研磨和/或抛光的装置。具体来说，本发明涉及一种用于例如必须在精密光学元 件中进行大量处理的球面透镜表面的研磨、精密研磨和/或抛光的装置。
【背景技术】
[0002] 在此处论述的处理或精密处理过程（针对所述处理利用具体来说杯形磨轮或组 合磨轮（例如，根据德国标准DIN58741-2、DIN58721-4、DIN58721-5、DIN58721-6 或DIN 58721-7)或精密研磨或抛光工具（例如，抛光碗）以作为研磨工具）中，工具和工件在相同 或相反方向上旋转且同时相对于彼此枢转，使得工具与工件之间的接合区不断改变。
[0003] 对于（具体来说）抛光机处球面抛光工具的修整以及对于研磨机处杯形磨轮进行 的球面透镜的研磨，重要的是，工具主轴的工具旋转轴线与工件主轴的工件旋转轴线安置 在共同对准平面中，其中还发生工具主轴与工件主轴的相对枢转。仅当满足这些几何前提 条件时，环形工具研磨表面才与工具切割表面的完整环形区段接合用于产生经处理表面的 整个宽度上的所要半径，使得在球面表面的处理的情况下，可实现所谓的'交叉研磨'，不论 在透镜还是抛光工具处。'交叉研磨'通常应理解为表面外观处理，其中在经处理球面表面 上产生半圆形处理或研磨凹槽，所述凹槽全部在球面表面的顶点处相交且从相交点向各侧 径向延伸出去，使得产生花朵图案的形状（见图10:研磨图案M)。另一方面，如果不满足前 述几何前提条件，因此如果工具主轴与工件主轴之间存在对准误差（所述误差可在所产生 的处理或研磨图案M处（比较图11和12)同样较好地辨识出），那么例如当通过杯形磨轮 对抛光碗进行修整时，抛光碗仅在一侧被安正或修整，且抛光碗处产生的形状不再是球形， 而是扁长表面。然而，扁长抛光工具不适合球面抛光过程。
[0004] 现有技术中不乏对于调节装置的提议，可通过所述调节装置设定用于产生交叉研 磨处理图案的工具主轴与工件主轴之间的上述对准，所述调节装置在下文简称为用于交叉 研磨调节的设备。经常被发现的解决方案中，研磨主轴头部的一侧悬浮在弯曲轴承中，而在 相对侧上，提供调节机构，且在最简单情况下所述调节机构由一或多个设定螺钉和压缩弹 簧形成，但亦可包括压电设定器或具有滚珠螺钉的伺服马达。研磨主轴头部可通过调节机 构围绕弯曲轴承枢转，在此情况下主轴轴线沿着曲线移动，因此执行两个轴向方向上的移 动。结果是，在每个主轴对准设定中基本上两个校正是必需的，即一个校正在一个轴向方向 (y)上以用于产生轴向对准且一个校正在另一轴向方向（x)上以便再次校正轴向间隔，所 述轴向间隔已由于曲线运动借助对应的线性移动轴线（X轴）而改变。这表示（正如类似 已知的可调节离心安装的工具主轴（见例如DE19846260A1 :图2 ;列12 ;行4到12)) -定 程度的努力。
[0005] 进一步的问题是，尤其是弯曲轴承解决方案，源自需要研磨主轴头部的弹性变形 或其到其它机器零件的弹性耦合的接头构造。由于这些措施，机器的总体硬度显著减小，这 使得通过所导致的不准确性和经处理表面的较差质量（边缘区损坏、地形误差等）其自身 在负面意义上尤其在较高处理力的情况下显而易见。
[0006] 最后，现有技术中还提出以下解决方案，其中整个机器上部部分（DE 102006028164A1)或其至少一部分（见形成权利要求1的前序部分的DE202008016620U1 : 图1到5 :主轴架20)可依据CNC技术通过用于交叉研磨调节的相关联引导件和驱动作为 单独'Y滑动'线性移位。该种轴向对准调节确定是用户友好的且不会导致机器硬度显著减 小；然而，其技术上较复杂且需要完整的CNC轴线。
【发明内容】
[0007] 本发明因此（从如DE 202008016620U1表示的现有技术开始）具有以下目标：产 生一种用于光学质量方面的工件尤其是精密光学元件中的球面透镜表面的研磨、精密研磨 和/或抛光的装置，其包括用于交叉研磨调节的设备，所述设备尽可能简单且经济地设计 且不损害装置的总体硬度。
[0008] 此目标通过权利要求1中指示的特征来实现。本发明的有利或便宜的展开为权利 要求2到14的标的物。
[0009] 根据本发明，在一种用于光学质量方面的工件尤其是精密光学元件中的球面透镜 表面的研磨、精密研磨和/或抛光的装置的情况下，所述装置包括机器框架、工具借助其可 围绕工具旋转轴线A旋转驱动的工具主轴，以及工件借助其可围绕工件旋转轴线C旋转驱 动的工件主轴，其中工具主轴和工件主轴在彼此垂直延伸的第一和第二方向（x、z)上可进 行相对轴向调节（X轴、Z轴），且另外可在枢转平面X-Z中围绕枢轴线B相对于彼此枢转， 且所述装置另外具有用于交叉研磨调节的设备，所述设备包括调节机构，借助所述调节机 构主轴的一者至少在垂直于第一和第二方向x、z的第三方向y上可定位，使得工具旋转轴 线A和工件旋转轴线C定位在枢转平面X-Z中，工件主轴在第一和第二方向x、z上轴向可 调节（X轴、Z轴）且可围绕枢轴线B枢转，而用于交叉研磨调节的设备与工件主轴接合且 包括夹持机构，所述夹持机构可独立于调节机构而激活且其起到将通过调节机构定位的工 件主轴相对于机器框架固定的作用。
[0010] 换句话说，根据本发明，所有处理移动（X、z和B轴）提供在工具侧上，同时仅交叉 研磨调节与工件侧相关联，其中另一特征是用于在交叉研磨调节之后将工件主轴相对于机 器框架固定的夹持机构独立于用于交叉研磨调节的实际调节机构或与之分离。结果是，在 第三方向y上可用于交叉研磨调节的移动可能性或定位可能性绝不会减小装置的处理相 关硬度。
[0011] 此外，与界定所述类别的现有技术相反，用于交叉研磨调节的设备的调节机构不 必接受或承受任何处理力，因为此功能指派给夹持机构。因此，调节机构的组件也不必相对 于处理力的量值来设计或标定尺寸，而是可经设计为相比而言'不稳定的'，因此是简单且 经济的。
[0012] 由于此外仅第三方向y上的小设定行程对于交叉研磨调节（短冲程线性移动）是 必需的，所以工件主轴布置在机器框架中几乎固定的位置中，这允许（尤其）工件相对于例 如液体研磨或抛光介质的最佳可能流出的优化。此外，工件相对于工件主轴处的环境的密 封可非常简单且因此经济地实行；例如在较大相对移动的情况下将必需的复杂波纹管、迷 宫式密封件等在此处是多余的。相当重要的是，用于交叉研磨调节的设备的调节机构可布 置在机器框架的使用者容易接近的位置处。
[0013] 所述装置优选地包括套管，工件主轴以在至少第三方向y上的间隙被接纳在套管 中，且套管紧固到机器框架并具有上部环形支撑表面，工件主轴通过主轴凸缘搁置在所述 上部环形支撑表面上，其中主轴凸缘可通过夹持机构抵靠支撑表面选择性地拉拽以便将工 件主轴相对于机器框架固定。有利的是，在这个设计中，工件主轴的固有重量辅助工件主轴 相对于机器框架的摩擦固定。由于套管的环形支撑表面完全包围工件旋转轴线C，所以实现 借助主轴凸缘紧固或夹持的工件主轴到机器框架的非常强有力的耦合。
[0014] 所述布置在此处可有利地使得主轴凸缘在夹持机构解除激活时以及在工件主轴 通过调节机构定位期间可在套管的支撑表面上移位，其中支撑表面在第二方向Z上支撑工 件主轴，因此为工件主轴界定'逆冲断面'。套管的支撑表面因此不仅具有力吸收功能，而且 还具有引导功能；在第二方向z上作用的另外的引导元件等因此是多余的。
[0015] 如果也在第三方向y上的工件主轴的特殊引导将被需要或在相应应用中（例如依 据用于交叉研磨调节的设备的调节机构的相应设计）被需要，那么基本上有可能以一种方 式（例如，以椭圆形式）构造如横截面中所见的套管，使得套管的内壁表面具有在第三方向 y上的引导功能。然而，套管优选地具有旋转对称构造，在此情况下套管与主轴凸缘之间的 工件主轴是在夹持机构解除激活时以及工件主轴通过调节机构定位期间起到在第三方向y 上相对于机器框架引导工件主轴的用途的引导布置。套管可因此作为转动零件非常经济且 精密地产生；套管在其在机器框架上安装期间相对于机器框架的旋转角定向并不需要。
[0016] 主轴凸缘与套管之间的所论述的引导布置原则上可由例如V形引导件或鸠尾引 导件等常规引导系统形成。然而，相对于引导布置的产生和组装的简单能力，优选的是引导 布置在主轴凸缘或套管处具有至少两个槽或凹槽，其在第三方向y上延伸，且提