对尤其是眼镜镜片的光学有效表面进行精加工的设备的制作方法

专利名称：对尤其是眼镜镜片的光学有效表面进行精加工的设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及根据权利要求1的前序部分所述的一种对光学有效表面进行精 加工的设备。具体地说，本发明涉及一种对眼镜镜片的光学有效表面进行精加工的设备，如 用在所谓“RX车间”中的，即在广泛范围内根据处方制造各个眼镜镜片的制造设施。如果在下文中，对于具有光学有效表面的工件，通过举例的方式提及“眼镜镜片”， 该术语应当被理解为不仅包括矿物玻璃眼镜镜片，还包括所有其它通常材料的眼镜镜片， 如聚碳酸酯、CR 39、高折射率材料等，也包括合成材料。
背景技术：
通过切削对眼镜镜片的光学有效表面的加工大致可分为两个加工阶段，具体地说 是，最初的对光学有效表面的预加工，用于按照处方产生宏观的几何形状，以及之后的对光 学有效表面的精加工，用于消除预加工的轨迹和获得预期的微观几何形状。对眼镜镜片的 光学有效表面的预加工依赖于眼镜镜片的材料等因素而通过磨、铣和/或车削来实施，然 而在精加工过程中眼镜镜片的光学有效表面通常会经过精磨、研磨和/或抛光处理，为此 需要使用适当的设备。抛光机在RX车间中大部分是手动装载的，它通常建成为“双机”，使得可以有利地 同时精加工“RX工作”中的两个眼镜镜片，通常眼镜镜片的处方中总是包括一对眼镜镜片。 这样的“双”抛光机可从例如专利申请US-A-2007/0155286和US-A_2007/0155^7中得知。在现有技术的抛光机中两个平行排列的工件主轴从下面伸入到一个工作空间中， 其中每个工件主轴绕相应的旋转轴被可旋转地驱动，否则它们被固定就位，在所述工作空 间中所述两个工件主轴与两个抛光工具相反地放置，使得一个抛光工具与一个工件主轴相 关联且另一个抛光工具与另一个工件主轴相关联。每个抛光工具通过一个球轴承安装以 在各自相关的活塞式气缸结构的活塞杆上自由转动，所述活塞杆从上面伸入到所述工作空 间中，所述活塞式气缸结构安装在工作空间之上，通过所述活塞式气缸结构，各个抛光工具 可以相对于相关的工件主轴单独地降低或升高。此外，所述两个活塞式气缸的结构可以通 过一个线性驱动装置在垂直于工件主轴的旋转轴的方向中相对于抛光机的前端一起前后 移动，而且可以通过一个枢转驱动器沿一个枢转轴共同倾斜，所述枢转轴同样垂直于所述 工件主轴的旋转轴延伸但平行于所述抛光机的前端。通过所述枢转驱动器，在所述工具被 所述活塞式气缸结构降低到所述工件上之前，所述工件和工具旋转轴之间的角位置可以预 置。在实际抛光过程中，工件被旋转驱动，在此情况下，被放置为与工件加工结合的工具 通过摩擦被旋转地带动，而线性驱动器可确保这些工具相对于抛光机的前端交替地前后 移动，结果所述工具不断地在所述工件上以相对较小的行程前后漫步(所谓的“切向动力 学，，)。这种“双”抛光机的优势包括，除其它外，它是在工程方面以简单的方式由节 省的元件构建的，它对于人工装载是非常符合人体工程学的，而且由于其非常紧凑和非 常窄的结构，它只需要RX车间中很小的地板面积。不过，如果其它抛光方法也可以在这样一个抛光机上进行，这将是期望的。因此，举例来说，在专利申请EP-A-1473116、 DE-A-102005010583和EP-A-2014412中公开的灵活的抛光机被设计用于以下的抛光方法， 其中除工件之外，工具本身也是旋转驱动的，因此与其中工具仅仅由摩擦所带动的抛光方 法相比较，抛光时间可以显著缩短。DE-A-10250856限定了专利权利要求1的前序部分，它在这方面公开了一种抛光 设备(见图5至9)，其具有用于抛光工具的电动旋转驱动器和用于沿纵轴轴向偏转抛光工 具的气动活塞式气缸单元，所述电动旋转驱动器包括定子和转子。在这方面，旋转和轴向驱 动器的结构是使得主轴子组件(在所述专利申请中称为“转子”)经由一个被电动旋转驱动 器驱动的带齿皮带而被旋转驱动，所述主轴子组件安装在一个可绕旋转轴旋转的壳体中， 并且通过其伸出所述壳体之外的端部携带实际的抛光工具，所述电动旋转驱动器被布置在 所述壳体中以平行于所述旋转轴而横向位移；所述气动活塞式气缸单元和其相关的轴向引 导元件被集成在所述主轴子组件中，因此与之一起被旋转驱动，由于这个原因，所述活塞式 气缸单元需要压缩空气旋转给进装置以提供压力媒质。除了该抛光设备的构造比较复杂这 个事实之外，由于其需要庞大的构造体积，它也不适于用在上述的“双”抛光机中。

发明内容
本发明的目的是提供一种对尤其是眼镜镜片的光学有效表面进行精加工的设备， 它具有尽可能简单和经济的构造，例如，通过它可以旋转地驱动和轴向位移抛光工具，并且 它是非常紧凑的，使其可以用于例如构造得非常狭窄的“双”抛光机中，例如上面所介绍的 抛光机。所述目的通过专利权利要求1中的特征实现。本发明的优点或有利的发展是专利 权利要求2至14的主题。根据本发明，提供了一种对尤其是眼镜镜片的光学有效表面进行精加工的设备， 它包括(i)主轴，其具有工具安装区段且被安装在主轴壳体中以便可绕工具旋转轴旋转；电动旋转驱动器，其包括转子和定子，且通过所述电动旋转驱动器可以驱动所述与转 子操作连接的主轴以绕所述工具旋转轴旋转；以及(iii)调整装置，通过所述调整装置可 以使所述工具安装区段相对于所述主轴壳体在工具旋转轴的方向中轴向位移，所述电动旋 转驱动器的转子和定子以及所述主轴被布置为同轴，其中至少所述电动旋转驱动器的转子 与所述主轴一起通过所述调整装置相对于所述主轴壳体在工具旋转轴的方向中轴向位移。由于以下的事实，即根据本发明，电动旋转驱动器的转子和定子与主轴一起被安 排在同一个轴上，所述设备具有有利的紧凑结构。此外，主轴可以被直接旋转驱动，无需任 何传动元件，如齿轮、带齿皮带或类似部件，它在需要时易于工作或滑动，这降低了设备的 整体技术开支，显著地减小了对该驱动器的构造体积的要求，而且避免了由于传输所导致 的效率损失以及磨损。此外根据本发明，轴向调整装置和电动旋转驱动器的相对安排是这样的至少电 动旋转驱动器的转子与旋转驱动的主轴一起相对于主轴壳体在旋转轴的方向中轴向位移。 换句话说，从所述工具的有效方向中看，所述轴向调整装置位于所述电动旋转驱动器的前 面，使得(至少)所述旋转移动的部件作为一个整体通过所述调整装置被轴向位移，由此所 述调整装置可安装在主轴壳体上或主轴壳体中以确保不会与之具有相对旋转，且复杂的旋转进给装置或类似物则是多余的。因此，根据本发明的上述设备尤其适合用于例如前面所介绍的“双”抛光机中，以 便在使用具有旋转驱动的抛光工具的其它抛光方法时，加工时间可以大大缩短(即除数约 为3)，而这种抛光机的低复杂度不会被过分增加，或者对构建体积或地板面积的要求不会 以任何方式增加。在构造电动旋转驱动器的合适长度的定子或转子时，以下的结构是基本可行的 通过调整驱动器仅仅使电设置驱动器的转子被轴向位移，而定子被轴向固定。但优选的方 案是电动旋转驱动器的转子和定子被安装在一个共同的电机壳体上以在工具旋转轴的方 向中不能相互移动，特别是在希望小的构造体积、低的成本和在预定的旋转速度时从定子 到转子的传输力恒定时，其中轴向调整装置操作连接到所述电机壳体，从而使电机壳体可 相对于所述主轴壳体与所述主轴一起在工具旋转轴的方向中位移。原则上，在构造轴向调整装置时还考虑了电气或机电、液压或气动的线性致动器。 但是，就一个尽可能简单和经济的构造而言，优选地，调整装置是一种双动的气动活塞式气 缸结构，其包括一活塞杆，所述轴向位移运动可通过所述活塞杆传输到所述电动旋转驱动 器，且所述活塞杆和与主轴轴向对齐。后一特征不仅再次有利于整体设备的紧凑结构，且除 此之外，还防止颠覆力矩被从所述轴向调整装置传输到所述主轴，其可能阻碍主轴相对于 主轴壳体轻松地轴向位移。在这方面应当指出的是，例如，在将按照本发明的设备用于眼镜镜片的加工机中 时，主轴的轴向运动应该很轻，使得在即使很低的力或抛光压力下，将保持在主轴的工具安 装区段上的抛光工具进行很小的调整是可行的。这一特征对于抛光与旋转对称高度偏离 的、具有环形、非球面或变焦表面的眼镜镜片是特别重要的，从而使抛光工具始终紧紧地或 贴面地靠在眼镜镜片上且施加抛光力(或压力)，所述抛光力可设置为有精细的灵敏度。事 实上，如果在其高速旋转运动过程中抛光工具失去与工件表面的贴面接触，即使只是暂时 的，则由于在抛光媒质中可能会出现粗颗粒和结块，被抛光的眼镜镜片表面可能会出现划 伤。为了以简单的方式来消除在气动加载的活塞式气缸结构的活塞和缸之间的可能 的粘滑效果转移到主轴且然后对主轴的轴向调整可能产生的负面后果，轴向调整装置的活 塞杆优选地通过隔膜气缸操作连接到所述电动旋转驱动器以传递轴向位移运动，所述隔膜 气缸具有一个膜片。这种隔膜气缸本身的操作是没有粘滑的，且另外允许在电动旋转驱动 器中以及所述主轴的小的轴向行程运动，不需要所述调整装置的活塞杆为实现这一目的而 必须执行轴向行程。在一个优选实施例中，所述膜片可以是环形构造的，其中所述膜片安装在调整装 置的活塞杆的内圆周侧边且夹紧在电动旋转驱动器的外圆周侧边，使得施加在活塞杆的轴 向力的力量流经由所述膜片从活塞杆行进到所述电动旋转驱动器。但是，替代上述方案，如 果不是优选的，可以在电动旋转驱动器的圆周侧边安装环形膜片，并将它保持在适当设计 的活塞杆的外圆周侧边。原则上，所述膜片也可以由例如弹簧钢制造。然而在优选实施例中，所述膜片由弹 性材料组成。这样做的好处是，膜片由于其弹性而还能够在径向方向即垂直于工具旋转轴 的方向提供补偿，使得膜片能够以简单而有效的方式为在活塞杆和主轴之间的对准误差和万向(Cardanic)误差同样地提供补偿，其可能导致主轴卡住。在该设备的进一步优选的实施例中，轴向调整装置的活塞杆可以配备一个通道 孔，所述通道孔将调整装置的压力室气动连接到所述隔膜气缸的压力室，所述调整装置的 压力室远离所述工具安装区段，而且所述隔膜气缸的压力室面对所述工具安装区段，其中 上述的压力室中相互面对的气动有效表面具有基本上相同的尺寸。由于这些压力室通过在 活塞杆中的通道孔可以彼此连通且在所述大约同样尺寸的气有效动表面的情况下被并排 放置的事实，作用于膜片上的力，即由调整装置产生和通过活塞杆传输的设置力和在膜片 上气动产生的同样大小的相反的力，在所述轴向调整装置的压力室被气动加载的时候互相 抵消，使得所述膜片不会过分地变形或改变形状，这也有利于延长膜片的使用寿命。进一步优选的方案是，主轴被可旋转地安装在一个主轴套筒的内圆周上，而所述 主轴套筒在其外圆周上相对于主轴壳体被轴向引导，使得有利地将所述旋转行进和轴向引 导在一个狭小的空间中被功能地分开。在这方面，可以使用例如线性轴承或空气轴承衬套 来进行主轴套筒的轴向引导。但是，主轴套筒优选地通过球轴承形式的引导件被轴向引导 在主轴壳体中，这在易于运动、寿命长和成本方面具有整体优势。此外，主轴套筒可基本上与电机壳体一体地构造。但是，在这里为了有利于简单的 生产和组装，主轴套筒被法兰式安装在电动旋转驱动器的电机壳体上。在本发明构思的进一步追求中，主轴壳体可以包括在主轴的工具安装区段附近的 壳体下部和远离主轴的工具安装区段的壳体上部，各壳体部分有不同的内径，其中主轴套 筒被轴向引导在较小直径的壳体下部中，而电动旋转驱动器的电机壳体以活塞的方式被轴 向引导在较大直径的壳体上部中，但具有相对于主轴壳体的径向间隙。一方面，该实施例的 优点是轴向引导在工具附近进行，使得在很大程度上避免了例如由加工引起的主轴弯曲振 荡；和另一方面，优点在于，在电机壳体发生径向轴向运动时，有助于冷却电动旋转驱动器 的空气运动或空气交换经由相对于主轴壳体的径向间隙而被限制在电动旋转驱动器的电 机壳体处。在这方面，主轴壳体的壳体上部和壳体下部可以是单部分或两部分构造。后者 的优点是制造更简单，且可使用不同的材料来制造于壳体的各个部分，例如壳体上部为铝 合金以优化重量(关键词最小的可能移动的质量)，和例如壳体下部为不锈钢以使后者具 有强度和耐腐蚀性。为了以尽可能低的摩擦和成本有利的方式提供电动旋转驱动器的电机到所述主 轴壳体的旋转安装，电机壳体可通过扭矩支持装置安装以防止与主轴壳体的相对旋转，所 述扭矩支持装置的一端固定在电机壳体上，而另一端携带一个可旋转地安装的引导辊，所 述引导辊靠在主轴壳体的引导表面上。在这方面优选的是，所述扭矩支持和轴向引导在主 轴壳体中的主轴套筒被安排在电机壳体的轴向相对的两侧，这也特别是构造所述设备的紧 凑和细长的形式所需要的，甚至在原则上也可以设想可以在主轴套筒附近甚至是在主轴 套筒上为主轴壳体提供扭矩支持装置。最后，尤其有利的是在抛光机中使用双重格式的上述设备以同时抛光两个眼镜镜 片，其中抛光机包括(i)限定工作空间的机器壳体；(ii)伸入到工作空间中的两个工件主 轴，其中两个眼镜镜片可通过所述两个工件主轴由一个共同的旋转驱动器驱动以绕相互平 行的工件旋转轴旋转；(iii)线性驱动单元，通过所述线性驱动单元，一个工具托架可沿一 个线性轴移动，所述线性轴基本上垂直于所述工件旋转轴延伸；和(iv)被布置在所述工具托架上的枢转驱动单元，通过所述枢转驱动单元，一个枢转轭可以绕一个枢转设置轴枢转， 所述枢转设置轴基本上垂直于所述工件旋转轴且基本上垂直于所述线性轴延伸，并且特别 是采用以下的方式所述两个设备通过它们的与各自工件主轴相关的工具安装区段伸入到 工作空间中且通过其在枢转轭上的主轴壳体被法兰式安装，使得每个设备的工具旋转轴与 相关工件主轴的工件旋转轴形成一个平面，在所述平面中各个工具旋转轴相对于相关工件 主轴的工件旋转轴可以轴向位移且可以倾斜。以此方式构造的一个“双”抛光机的特征不 仅在于以下事实它是非常紧凑的结构-因此也容易手动装载-且以非常经济的方式利用 众多的普通驱动器，而且特别在于以下事实与背景技术部分描述的现有技术相比，根据本 发明的设备所提供的所述运动可能性，即安装在其上的抛光工具的主动的旋转运动的可能 性，使得能够利用其它抛光方法的性能，这些其它抛光方法首先是更快速的或在时间上更 有效率的。


在下面通过优选实施例且参照后附的部分简化的或原理性的附图更详细地描述 本发明，其中图1显示从上方和右前方斜视的用于眼镜镜片的抛光机的透视图，其中含有两个 平行布置的根据本发明的设备用于精加工眼镜镜片的光学有效表面，其中为了显示该机器 的重要部件或子组件以及为了简化对操作单元和控制的说明，省略了特别是包层部件、门 机构和窗格、工件和工具的存放、功率供应设备(包括线路、软管和管道)、压缩空气和抛光 媒质、抛光媒质的返回和测量、服务和安全装置；图2显示从上方和左前方斜视的根据图1的抛光机的透视图，它与图1比较被按 比例放大，且从机架处折断，其中一方面省略了在图1左侧的根据本发明的设备和相关的 柔性工作空间盖板以便说明在图1左侧的根据本发明的设备的连接情况，另一方面省略了 用于限定工作空间的金属板壳体的侧壁和前壁从而露出两个平行排列的工件主轴，其中每 个工件主轴与相应的一个根据本发明的设备相关；图3显示从上方和右后方斜视的根据图1的抛光机的透视图，它与图2比较按比 例放大，其中与图2比较，还省略了机架；图4显示按照图3比例并与按照图3简化的根据图1的抛光机的前视图；图5显示从图4的右侧观看的根据图1的抛光机的侧视图，也按照图3比例并与 按照图3简化；图6显示在根据图1的抛光机中的根据本发明设备的透视图，它与图1至5比较 按比例放大，其中与图1至5比较，另外示出了通过固定支架安装在该设备的壳体上的一个 部件，该部件是所述设备的电动旋转驱动器的供电装置；图7显示图6中的根据本发明的设备的部分打开的前视图；图8显示图6中的和从图7的上方观看的根据本发明的设备的平面图，它与图6 和7比较按比例放大，其中在图6和7的顶部的一个板形气缸安装座没有被显示以露出其 下面的部件；图9显示图1中的根据本发明的设备对应于图8中的剖面线IX-IX的剖视图，它 与图8比较按比例缩小且沿图中平面顺时针旋转90°，具有上部的气缸安装座；
图10显示图6中的根据本发明的设备对应于图8中的剖面线X-X的剖视图，它与 图8比较按比例缩小且沿图中平面旋转180°并部分剖开，也具有上部的气缸安装座；和图11显示图6中的根据本发明的设备的部分剖开的剖视图，与图10的剖视图相 对应，但是，其中该设备显示处于移出的状态，在移出状态中，安装在所述设备上的抛光工 具位于与眼镜镜片加工接触的位置，所述镜片通过由虚线所示的坯材构件安装在工件主轴 上。
具体实施例方式图1至5是用于精加工例如眼镜镜片L的工件的光学有效表面的设备10的首选 应用或使用位置，其在后面更详细地描述，其中标号12表示“双”模式构造的即用于同时抛 光两个眼镜镜片L的抛光机。抛光机12 —般包括(i)用于限定工作空间14且安装在机 架18上的机器壳体16 ； (ii)伸入到工作空间14中的两个工件主轴20，其中待抛光的两个 眼镜镜片L可通过所述两个工件主轴20由一个共同的旋转驱动器22 (参见图3- 驱动以 绕相互平行的工件旋转轴Cl、C2(图11中为C)旋转；(iii)线性驱动单元对，通过所述线 性驱动单元，一个工具托架沈可沿一个线性轴X移动，所述线性轴X基本上垂直于所述工 件旋转轴Cl、C2延伸；和(iv)被布置在所述工具托架沈上的枢转驱动单元观，通过所述 枢转驱动单元，一个枢转轭30可以绕一个枢转设置轴B枢转，所述枢转设置轴B基本上垂 直于所述工件旋转轴Cl、C2且基本上垂直于所述线性轴X延伸，以及最后(ν)两个以上所 述的设备10。正如以下参照图6至11将要更具体解释的，每个所述设备10包括(a)主轴32， 具有工具安装区段；34且被安装在主轴壳体36中以便绕工具旋转轴Al、A2(从图6起中为 A)可旋转；(b)电动旋转驱动器38，包括转子40和定子42，且与转子40操作连接的所述主 轴32可通过所述电动旋转驱动器被驱动以绕所述工具旋转轴Al、A2 (A)旋转；和(c)轴向 调整装置44，所述工具安装区段通过所述轴向调整装置相对于所述主轴壳体36在工具旋 转轴A1、A2(A)的方向中可轴向移动或位移(线性运动Z1、Z2或从图6起为Ζ)。在这个结 构中，所述设备10的特征在于，所述电动旋转驱动器38的转子40和定子42被布置为与所 述主轴32同轴，其中通过所述调整装置44，至少所述电动旋转驱动器38的转子40与所述 主轴32 —起可相对于所述主轴壳体36在工具旋转轴Al、Α2(Α)的方向中轴向位移(线性 运动Zl、Ζ2或Ζ)，如在下文中类似地更详细介绍的。尤其是根据图1、3和4，现在所述设备10按照以下方式通过它们的主轴壳体36法 兰式安装在抛光机12的枢转轭30上它们用将它们的工具安装区段34伸入到工作空间 14中，每个所述工具安装区段34与相应的工件主轴20相关，其中每个设备10的工具旋转 轴Al、Α2与相关工件主轴20的工件旋转轴Cl、C2形成一个想象的平面(垂直于图4的纸 面且平行于图5的纸面)，在所述想象的平面中，各个工具旋转轴Α1、Α2相对于相关工件主 轴20的工件旋转轴Cl、C2可以轴向位移(线性轴X，线性运动Ζ)和可以倾斜(枢转设置 轴B)。然而，如从图1至5可以看到，所述主轴32的工具安装区段34不能轴向位移或倾 斜，因为抛光工具46 (这里没有显示抛光盖板)安装在各自的工具安装区段34上，在图11 所示的区段中也可看出。特别是根据图2倾斜安装在机架18上的机器壳体16被构造为焊接的金属板壳体，具有底板48、顶板50、两个侧壁52、向形成在底板48中的出口 M倾斜的后壁56和前 壁58，它们一起限定一个工作空间14。虽然侧壁52和前壁58中配备有窗口 60，用于使工 件主轴20和旋转驱动器22的驱动轴61通过的圆形切口(未详细显示)位于底板48中， 且用于使设备10通过的细长切口 62 (见图2至4)位于顶板50中。细长切口 62也允许设 备10在线性轴的方向中，即在前壁58和由此处离开的方向中，向前和向后运动，其中在显 示的示范实施例中，各个波纹管盖64作为柔性的工作空间盖板被提供用于密封相对的工 作空间14。如可以在特别是图4和5中很容易看到的，工作空间14中的工件主轴20是从上 面法兰式安装在底板48上的，并在每一个实例中被驱动轴66和用于卡盘70的致动机构68 穿过，通过卡盘70可以将安装在坯材构件S中的眼镜镜片L夹紧在各个工件主轴的轴向固 定的位置中且能够被旋转夹带(参照图11)。卡盘70可以通过致动机构68的气缸以本身 已知的方式打开和关闭，致动机构68的气缸固定在底板48下面，以标号72表示。旋转驱 动器22在所示的实施例中是速度可控的同步三相交流电机，类似地从上面法兰式安装在 底板48上，在后壁56后面，即在工作空间14以外。此外在底板48下面，皮带轮74固定在 主轴驱动器22的驱动轴61、66和旋转工件20上，且通过一个V形带76操作连接，使得旋 转轴22能够在同一时间以预定的转速旋转驱动两个工件主轴20 (工件旋转轴C1、C2或C)。如在图2-4最佳显示的，图中的示范实施例中的线性驱动单元M包括一个滚珠丝 杆80，这是借助于离合器的伺服电机78的驱动装置且它由引导箱82接收，它是从上面固定 在顶板50上的，且一个工具托架沈被引导在其上面。这种基本上水平延展的线性轴X可 接受CNC位置调整(闭环控制)，但为简化示意图，没有画出相关的行程测量系统。根据图1至4，基本上U形的枢转轭30通过其支臂铰接到在图1和2的前侧的工 具托架沈的端部，以便它可以绕枢转设置轴B枢转。枢转驱动单元观铰接到在图2的背 侧或在图5的右侧的工具托架沈的端部，使其可以绕轴84枢转。在图示的示范实施例中 枢转驱动单元28是市售的线性模块，例如是从SKF公司的名称为“冲程气缸CARE33”中可 获得的。这个线性模块已被大量使用作为例如自动开窗装置或用于医院病床的调整，包括 通过由直流电机88驱动的主轴驱动器(未显示进一步的细节)可以移出或移入的一个活 塞杆86。在这方面，主轴驱动器的自锁定非常强，以致于在直流电机88关断时，活塞杆86 保持在它已被移入的位置-即使是在更大的轴向负荷下，不需要用于该目的的刹车或类似 物。现在枢转驱动装置28的活塞杆86通过其远离直流电机88的端部铰接到U形枢转轭 30的一个中部区域，所述中部区域位于图1至4的顶部，使得活塞杆86可以相对于枢转轭 30绕另一个轴90枢转。很明显，到了这个程度，在上述构造的铰接链中所述活塞杆86的限 定的轴向移入或移出的结果是枢转轭30以限定的方式绕枢转设置轴B枢转。最后，关于保持在设备10中的抛光工具46的运动可能性，在这一点上所建立的 是，设备10的电动旋转驱动器38-在图示的示范实施例中为同步三相交流电机-是速度控 制的(工具旋转轴A1、A2或A)。可以由设备10的轴向调整装置44产生的抛光工具46在 方向Z1、Z2或Z中的线性运动再次是未被控制和未被调整的。这一运动可能性可以用于以 下目的在实际抛光工艺之前使抛光工具与眼镜镜片L接触，在抛光工艺过程中以预定的 力在眼镜镜片L的方向中按压抛光工具46以便产生一个抛光压力，和在抛光工艺之后将抛 光工具46升回离开眼镜镜片L。
因此，上述的抛光机12使例如下面的过程成为可能，考虑到各个“RX工作”中第二 个眼镜镜片L将以类似的方式并在同一时间被抛光加工，其中只有一个眼镜镜片L被描述。 在将抛光工具46和将被加工的眼镜镜片L装在抛光机12上之后，根据眼镜镜片L将被加工 的几何形状，通过枢转驱动单元观，将工具旋转轴Al、A2或A相对于工件旋转轴Cl、C2或 C的最初入射角设置为预定的值(枢转设置轴B)。该入射角在实际抛光工艺过程中不会被 改变。然后通过线性驱动单元M将抛光工具46移动到与眼镜镜片L对面的位置(线性轴 X)。由此通过设备10的调整装置44使抛光工具46在朝向眼镜镜片L的方向中轴向位移 直到它们相互接触(线性运动Z1、Z2或Z)。现在接通抛光媒质的供应，且现在抛光工具46 和眼镜镜片L被设置为通过电动旋转驱动器38或旋转驱动器22旋转(工具旋转轴A1、A2 或A ；工件旋转轴Cl、C2或C)。优选地，这里以同样方式同步运行工具和工件，但也可以按 相反的方式驱动工具和工件和/或允许它们以不同的转速旋转。抛光工具46现在进入振 荡方式，借助于线性驱动单元M在眼镜镜片L上有较小的行程(线性轴X)，使得抛光工具 46被引导在眼镜镜片L的不同区域上。在这方面，在抛光的眼镜镜片L的(非圆形)几何 形状之后，抛光工具46也可以轻微地前后移动(线性运动Z1、Z2或Z)。最后，在抛光媒质 的供应被关断且工具和工件的旋转运动停止之后(工具旋转轴A1、A2或A ；工件旋转轴Cl、 C2或C)，通过设备10的调整装置44将抛光工具升起离开眼镜镜片L (线性运动Zl、Z2或 Z)。最后，通过线性驱动单元M将抛光工具46移入一个允许从抛光机12移除眼镜镜片L 的位置(线性轴X)。以下参考图6至11更详细地描述设备10的构造和功能。特别是根据图9和10，主轴壳体36是包括两个部分的构造，其中套筒状的壳体下 部92靠近主轴32的工具安装区段34，且基本上烧杯形的壳体上部94远离主轴32的工具 安装区段34，其中壳体下部92和壳体上部94是具有不同内径的空心圆柱形构造。壳体下 部92通过螺丝98法兰式安装在壳体上部上在壳体上部94的基座的一个开口区域96中。 在图9的右侧(和在图8的顶部)的壳体上部94中可以看到法兰部分100，通过所述法兰 部分100，所述设备10可以法兰式安装在左边或右边的抛光机12的枢转轭30上，其中然后 3个有头螺钉穿过枢转额30且拧入法兰部分100中的相应螺纹盲孔中，这可以在特别是图 3和4中看到。在较小直径的壳体下部92中，基本上管状的主轴套筒102通过一个或多个引导件 相对于主轴壳体36在其外圆周上基本上没有轴向间隙地被引导，在图示的实施例中为两 个球套管104的形式；而在较大直径的壳体上部94中，电动旋转驱动器38的基本上烧杯形 的电机壳体106以活塞方式被接收，但具有径向间隙R (见图9)，以相对于主轴壳体36轴向 位移。在这方面，壳体上部94的长度尺寸按照以下方式设置电机壳体106可以在主轴壳 体36中以大约60毫米的行程进行轴向位移。主轴套筒102通过螺丝110法兰式安装在电 动旋转驱动器38电机壳体106上、在电机壳体106的基座中的开口 108的一个区域中(再 参见图9)。主轴32通过相应的轴承112例如球轴承可旋转地安装在主轴套筒102的内周边 的两个端部的每个端部附近。主轴32完全延伸穿过主轴套筒102，且在图9至11的底部， 尤其是通过其工具安装区段34，伸出超过主轴套筒102，而在上述图中，它向上伸出进入电 机壳体106。
用于相对于抛光媒质进行密封的适当密封件被提供在主轴32的底部区域，其位 于图9至11的下部。在第一个例子中，密封件包括具有波纹管环116和挡板盘120形式的 迷宫密封件，波纹管环116插入到主轴套筒102中且通过平头螺丝114箝住(图9)，挡板盘 120插入到主轴32中且被另一个平头螺丝118箝住(图9)并能绕主轴32旋转。所述迷 宫密封件的两个部件(116和120)分别通过各自的0形环122相对于主轴32和主轴套筒 102密封。此外，另一个密封环124，例如弹性V形密封环，插入在主轴32和波纹管环116 之间。为了保护轴向引导件(球衬套104)被抛光媒质磨损，波纹管1 通过带形夹子1 被固定在位于壳体下部92下端和位于波纹管环116的相应的环形槽中(图7)。电动旋转驱动器38的转子40和定子42共同安装在电机壳体106中，且在工具旋 转轴A的方向中不可相互移动。调整装置44操作连接到电机壳体106，如以下将更详细解 释的，从而使电机壳体106与其中安装的主轴套筒102和主轴32 —起可以在工具旋转轴A 的方向中相对于主轴壳体36轴向位移(线性运动Z)。电动旋转驱动器38的定子42，其绕组仅示意性地在图11中示出，与电机壳体106 一体铸造且位于电机壳体106内部。电动旋转驱动器38是空气冷却的，并为此具有在转 子40的上部区域中的一扇风机风轮(未示出)。此外，通过在电机壳体106的基座中配置 孔130(图9)，在电动旋转驱动器38的轴向运动(线性运动Z)的情况下(例如在每个加 载过程中)会提供空气交换。当发生这种轴向运动时，空气会因此流经电动旋转驱动器38 且冷却转子40和定子42。这种空气交换可另外通过辅助空气连接元件132用压缩空气来 进一步协助，所述辅助空气连接元件132横向安装在壳体上部94的底部且延伸到主轴壳体 36(图6和7)的内部空间，因此如果需要的话，也可进行电动旋转驱动器38的永久性的空 气冷却。为了在给定的情况下确定这种需要，可提供热敏元件134(图9)。在其位于图9至11的上部且伸入到电机壳体106中的端部，主轴32承载转子40， 转子40与主轴32以合适的方式稳固连接以防止它们之间相对振动，例如通过环形夹紧元 件136或其它已知的轴/毂连接。相关的夹紧螺钉138在这种情况下同时用于紧固扇风机 风轮(未显示)。在图9至的上部，电机壳体106由端板140封闭，所述端板140通过西哲 (Seeger)卡簧环142固定在电机壳体106的环形槽中。根据图9，电动旋转驱动器38的电源和热敏传感器电缆实际上具有一个大的、无 级可控的转速范围，该电缆通过端板140中的开口由电缆螺丝接头146引出所述设备10。在 这方面，电源和热敏传感器电缆144最初在U形弯头147中被引导到另一个电缆螺丝接头 148，而该另一个电缆螺丝接头148被紧固到与壳体部件94螺钉连接的一个固定支架150 上。这种简单的方式确保了，在电机壳体106进入主轴壳体36的壳体上部94中的轴向运动 过程中，电源和热敏传感器电缆144不会暴露到过度扭结或弯曲的负荷中，因此不会破裂。 紧固法兰152用于封闭在图9至11上部的壳体上部94且与之螺丝连接(未详细示出)，其 在这些图的上部最终形成用于电机壳体106的支座。轴向调整装置44是活塞式气缸的结构，可以气动作用在两侧并包括一个活塞杆 154，轴向位移运动(线性运动Z)通过所述活塞杆被传播到电动旋转驱动器38，且所述活 塞杆与主轴32对准。提供了一个桥状安装结构以将轴向调整装置44固定到主轴壳体36， 所述桥状安装结构包括一个上部的板形气缸安装座156和位于其两侧的两个板形引导件 158。所述板形引导件158通过沉头螺钉(未显示)安装在紧固法兰152上，而气缸安装座156通过有头螺丝160与所述引导件158螺丝连接(参见图7)。轴向调整装置44还包括气缸筒162，它通过两个长有头螺丝164和气缸盖166固 定在气缸安装座156上，且特别地在气缸座156和气缸盖166之间夹紧就位。其中安装活 塞杆154的活塞168被气缸筒162接收以进行纵向位移，活塞杆通过气缸盖166中的密封 防尘环170以密封的方式延伸穿过气缸盖166。气缸筒162的密封透过0型环172实施， 所述0型环172安装在气缸安装座156和气缸盖166的每一个的环形槽中。在气缸筒162 中，活塞168分隔压力室174和压力室176，压力室174在气缸安装座一边，且可以通过气缸 安装座156中的横向孔(未显示，由图6、7和9中的压力连接元件175引出)加载压力以 便于移出主轴32的工具安装区段34，压力室176在气缸盖一边，其中可以通过气缸盖166 中的横向孔(未显示；从图6至11中的压力连接元件177引出)加载压力以便于收回所述 工具安装区段34。根据图9至11，轴向调整装置44的活塞杆154通过隔膜气缸180与电动旋转驱动 器38操作连接，所述隔膜气缸180包括一个膜片178以传输轴向运动(线性运动Z)。为此 目的，在电动旋转驱动器38的端板140的侧边(在图9至11的上部)提供有圆形的槽状 凹陷，它构成隔膜气缸180的压力室182 (在这些图的下部)。还提供了一个膜片盖184，它 类似地配备一个凹陷，其被螺丝连接到端板140和在此情况下将膜片178夹紧就位以图9 至11的上部形成压力室186 (见图11)，使得压力室182相对于环境是气密和严密密封的。 更具体地说，膜片178包括弹性材料，是环形的圆盘形构造。在这种情况下，它通过环形珠 188安装在调整装置44的活塞杆154的内圆周侧边(见图11)，其通过拧入活塞杆154的 空心钻孔螺丝以机械主动的方式夹紧在两个垫环之间(通过垫环上的环形槽)，而膜片178 通过在电动旋转驱动器38的端板140上的膜片盖184通过环形珠190 (再次参见图11)以 机械主动的方式(通过端板140和膜片盖184中的环形槽)夹紧在外圆周侧边，使得施加 到活塞杆154的轴向力的力量流通过膜片178从活塞杆154行进到电动旋转驱动器38。由图9至11可以进一步看出，轴向调整驱动器44的活塞杆154具有通道孔192， 所述通道孔192将调整装置44的压力室174气动连接到隔膜气缸180的压力室182，压力 室174远离主轴32的工具安装区段34，所述压力室182面对工具安装区段34。由于上述 压力室174、182中相互面对的气动有效表面具有基本上相同的尺寸，当调整装置44的压力 室174被加载压力时，作用在膜片178上的力相互抵消。 此外，电动旋转驱动器38的电机壳体106通过扭矩支持装置194被紧固以防止相 对于主轴壳体36转动，扭矩支持装置的一端固定在电机壳体106上，而其另一端携带一个 可旋转地安装的引导辊198，所述引导辊198抵靠在主轴壳体的引导表面196上。根据图 10，在这方面，基本上块形的扭矩支持装置194与环形盖盘200螺丝连接，而环形盖盘200 又与端板140螺丝连接，从图9中可以看到，其中端板140和环形盖盘200夹住它们之间的 西哲卡簧环142。因此，被轴向引导在主轴壳体36的壳体下部92中的扭矩支持装置194和 主轴套筒102被布置在相对于电机壳体106轴向相反的侧边上。所述主轴壳体上的引导表 面198事实上由相应的引导部件158中的纵向槽形成，其可以近似(quasi)代表引导辊196 的门导(gateguide)。最后，也在图11中以举例方式示出抛光工具46，它通过普通螺丝保留在主轴32的 工具安装区段34中。该工具可以基本对应于在前面背景技术部分介绍的专利申请EP-A-I473 116.DE A-IO 2005 010 583和EP-A-2 014 412中公开的抛光工具。然而在本申请中， 抛光工具46中的腔室不是主动加载压力的，而是填充了例如流体(气体或硅油)。抛光板 204通过接口 202可交换地安装在抛光工具46上。这种抛光板可以从例如本申请人的专 利申请DE-A-10 2007 026 841得知；接口 202基本上对应于在本申请人之前的德国专利申 请DE 10 2009 036 981. 3中显示和描述的接口。至此在这方面可以参考上述的专利申请。 此外，为使图11简洁，电动旋转驱动器38的电机壳体106被显示为毗连主轴壳体36的壳 体上部94的基座。但是，上述这些部件的相对位置不适于在现实中实现。相反，即使在抛 光过程中，电机壳体106总是至少略微与壳体上部94的基座分开。 本申请公开了一种对尤其是眼镜镜片的光学有效表面进行精加工的设备，包括 主轴，其具有工具安装区段且被安装在主轴壳体中以便可绕工具旋转轴旋转；电动旋转驱 动器，其包括转子和定子，且通过所述驱动器可以驱动所述与转子操作连接的主轴以绕所 述工具旋转轴旋转；以及调整装置，通过所述调整装置可以使所述工具安装区段相对于所 述主轴壳体在工具旋转轴的方向中轴向位移。本发明的特征在于所述转子和定子被布置为 与主轴同轴，其中至少所述转子与所述主轴一起通过所述调整装置相对于所述主轴壳体在 工具旋转轴的方向中轴向位移，这样做的主要优点是产生非常紧凑的构造。参考标号列表10 设备12抛光机14工作空间16机器壳体18 机架20工件主轴22旋转驱动器24线性驱动单元26 刀架28枢转驱动单元30枢转轭32 主轴34工具安装区段36主轴壳体38电动旋转驱动器40 转子42 定子44轴向调整装置46抛光工具48 底板50 盖板52 侧壁54 出口
56 后壁58 前壁60 窗口61驱动轴62 切口64波纹管罩66驱动轴68驱动机构70 夹头72 气缸74皮带轮76V 带78伺服电机80滚珠丝杆82引导箱84 车由86活塞杆88直流电机90 车由92壳体下部94壳体上部96 开口98 螺丝100法兰区段102主轴套筒104球轴承106电机壳体108 开口110 螺丝112 轴承114平头螺丝116波纹管环118平头螺丝120挡板盘1220 形环124密封环126波纹管128 带夹130 孔
132辅助空气连接134热敏元件136环形夹紧元件

138紧固螺丝140 端板142西哲卡簧环144能量和热敏电缆146电缆螺丝压盖147U 型弯头148电缆螺丝压盖150固定支架152紧固法兰154活塞杆156气缸安装座158引导部件160有头螺丝162气紅筒164有头螺丝166气缸盖168 活塞170密封防尘环1720 形环174压力室175压力连接元件I76压力室177压力连接元件178 膜片180隔膜气缸I82压力室184膜片盖186 室188环形珠190环形珠192通道孔194扭矩支持装置196引导辊198引导表面200封盖盘202 接口
204抛光板A总指工具旋转轴(速度控制的)Al右边工具旋转轴(速度控制的)A2左边工具旋转轴(速度控制的)B工具的枢转设置轴C总指工件旋转轴(速度控制的)Cl右边工件旋转轴(速度控制的)C2左边工件旋转轴(速度控制的)cc第二光学有效表面cx第一光学有效表 面L眼镜镜片M 坯材R径向间隙X线性轴工具托架(位置调整[闭环控制])Z总指线性运动工具(未受控制的)Zl右边工具线性运动(未受控制的)Z2左边工具线性运动(未受控制的)
权利要求
1.一种对尤其是眼镜镜片(L)的光学有效表面(cc，cx)进行精加工的设备(10)，包括主轴(32)，具有工具安装区段(34)且被安装在主轴壳体(36)中以便绕工具旋转轴 (A)可旋转；电动旋转驱动器(38)，包括转子00)和定子(42)，且与转子操作连接的所述主轴可通 过所述电动旋转驱动器被驱动以绕所述工具旋转轴(A)旋转；和调整装置(44)，所述工具安装区段(34)可通过所述调整装置相对于所述主轴壳体 (36)在工具旋转轴(A)的方向中轴向位移(线性运动Z)；其特征在于，所述电动旋转驱动器(38)的转子00)和定子0 以及所述主轴(32) 被布置为同轴，其中至少所述电动旋转驱动器(38)的转子00)与所述主轴(3 —起可通 过所述调整装置G4)相对于所述主轴壳体(36)在工具旋转轴(A)的方向中轴向位移。
2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，电动旋转驱动器(38)的转子00)和 定子0 安装在一个共同的电机壳体(106)上，以在所述工具旋转轴(A)的方向中彼此不 可位移，其中调整装置G4)操作连接到所述电机壳体(106)上，从而使电机壳体(106)与 主轴(3 —起相对于主轴壳体(36)在工具旋转轴(A)的方向中轴向位移(线性运动Z)。
3.根据权利要求1或2所述的设备(10)，其特征在于，调整装置04)是包括活塞杆 (154)的一种双动的气动活塞式气缸结构，所述轴向位移运动(线性运动Z)可通过所述活 塞杆传输到电动旋转驱动器(38)，且所述活塞杆与主轴(3 轴向对准。
4.根据权利要求3所述的设备(10)，其特征在于，所述调整装置04)的活塞杆(154) 通过隔膜气缸(180)操作连接到所述电动旋转驱动器(38)，所述隔膜气缸包括用于传输所 述轴向位移运动(线性运动Z)的膜片(178)。
5.根据权利要求4所述的设备(10)，其特征在于，所述膜片(178)是环形构造，其中 所述膜片(178)安装在调整装置G4)的活塞杆(154)的内圆周侧边且在电动旋转驱动器 (38)的外圆周侧边夹紧就位，使得施加到活塞杆(154)的轴向力的力量流通过所述膜片 (178)从所述活塞杆(154)行进到所述电动旋转驱动器(38)。
6.根据权利要求4或5所述的设备(10)，其特征在于，所述膜片(178)包括弹性材料。
7.根据至少权利要求3和4所述的设备(10)，其特征在于，所述调整装置04)的活塞 杆(154)具有一个通道孔(192)，所述通道孔将所述调整装置04)的压力室(174)气动连 接到隔膜气缸(180)的压力室(182)，所述调整装置04)的压力室(174)远离所述工具安 装区段(34)，而所述隔膜气缸(180)的压力室(18 面对所述工具安装区段(34)，其中所 述两个压力室(174,18 的相互面对的气动有效表面具有基本相同的尺寸。
8.根据上述权利要求中的任何一项所述的设备(10)，其特征在于，所述主轴(3 可旋 转地安装在主轴套筒(10 的内圆周上，所述主轴套筒(10 在其外围周上被相对于主轴 壳体(36)轴向引导。
9.根据权利要求8所述的设备(10)，其特征在于，所述主轴套筒(10 通过球轴套 (104)形式的引导元件在主轴壳体(36)中被轴向引导。
10.根据至少权利要求2和8所述的设备(10)，其特征在于，所述主轴套筒(102)被法 兰式安装在电动旋转驱动器(38)的电机壳体(106)上。
11.根据权利要求10所述的设备(10)，其特征在于，所述主轴壳体(36)包括靠近主轴(32)的工具安装区段(34)的壳体下部(92)和远离主轴(32)的工具安装区段(34)的壳体 上部(94)，所述两个壳体部分具有不同的内径，其中，主轴套筒(10 在较小直径的壳体下 部(9 中被轴向引导，而电动旋转驱动器(38)的电机壳体(106)在较大直径的壳体上部 (94)中以活塞的方式被轴向引导，但具有相对于主轴壳体(36)的径向间隙(R)。
12.根据权利要求2至11中的任何一项所述的设备(10)，其特征在于，电动旋转驱动 器(38)的电机壳体(106)通过扭矩支持装置(194)固定以防止相对于主轴壳体(36)转动， 所述扭矩支持装置一端固定在电机壳体(106)上，而其另一端携带可旋转地安装的引导辊 (196)，所述引导辊抵靠在主轴壳体一侧的引导表面(198)上。
13.根据至少权利要求2、8和12所述的设备(10)，其特征在于，所述扭矩支持装置 (194)和轴向引导在主轴壳体(36)中的主轴套筒(10 被布置在相对于电机壳体(106)轴 向相反的侧边上。
14.用于同时抛光两个眼镜镜片(L)的抛光机(12)，包括用于限定工作空间(14)的机器壳体(16)，伸入到工作空间(14)中的两个工件主轴(20)，其中待抛光的两个眼镜镜片(L)通过 所述两个工件主轴可被共同的旋转驱动器0 驱动以绕彼此平行延伸的工件旋转轴(Cl、 C2)旋转，线性驱动单元(M)，工具托架06)可通过所述线性驱动单元沿基本上垂直于工件旋 转轴(C1、C2)延伸的线性轴(X)移动，位于所述工具托架06)上的枢转驱动单元(观)，枢转轭(30)通过所述枢转驱动单元 可绕枢转设置轴(B)枢转，所述枢转设置轴基本上垂直于所述工件旋转轴(Cl、C2)且基本 上垂直于所述线性轴(X)延伸，和两个根据上述权利要求中的任何一个的设备(10)，其中每个设备通过其工具安装区段 (34)与相应的一个工件主轴00)相关联且伸入到工作空间(14)中，所述设备通过其主轴 壳体(36)法兰式安装在所述枢转轭(30)上，使得每个设备(10)的工具旋转轴(A1、A2)与 相关的工件主轴00)的工件旋转轴(C1、U)形成一个平面，在所述平面中，相关的工具旋 转轴(A1、A2)相对于相关工件主轴00)的工件旋转轴(C1、C2)可以轴向位移(线性轴X， 线性运动Z)且可以倾斜(枢转设置轴B)。
全文摘要
本发明公开了一种对尤其是眼镜镜片的光学有效表面进行精加工的设备(10)，它包括主轴(32)，其具有工具安装区段(34)且被安装在主轴壳体(36)中以便可绕工件旋转轴(A)旋转；电动旋转驱动器(38)，其包括转子(40)和定子(42)，且通过所述电动旋转驱动器可以驱动所述与转子操作连接的主轴以绕所述工具旋转轴旋转；以及调整装置(44)，通过所述调整装置可以使所述工具安装区段相对于所述主轴壳体在工具旋转轴的方向中轴向位移(线性运动Z)。该设备的特征在于所述转子(40)和定子被布置为与主轴同轴，其中至少所述转子与所述主轴一起通过所述调整装置相对于所述主轴壳体在工具旋转轴的方向中轴向位移，这样做的主要优点是产生非常紧凑的构造。
文档编号B24B13/02GK102069437SQ20101029095
公开日2011年5月25日 申请日期2010年9月14日 优先权日2009年9月16日
发明者B·须斯勒, H·谢弗, S·沃伦道夫, U·费德勒 申请人:萨特隆股份公司