DE102021005202A1

DE102021005202A1 - Aufnahme für die Bearbeitung von optischen Werkstücken, insbesondere Brillenlinsen

Info

Publication number: DE102021005202A1
Application number: DE102021005202.1A
Authority: DE
Inventors: Holger Schäfer; Steffen Wallendorf; Tobias Gelada; Johannes Claar
Original assignee: Satisloh AG
Current assignee: Satisloh AG
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-04-20
Also published as: CN118043170A; EP4419288A1; US20250222554A1; WO2023066824A1

Abstract

Eine Aufnahme (10) zur Bearbeitung von optischen Werkstücken mit jeweils zwei Werkstückflächen und einem Werkstückrand dazwischen umfasst eine Halteanordnung (72) sowie eine Abstützanordnung (73) für das Werkstück. Eine an einem Gehäuse (74) montierte, gummielastische Membran (75) hat dabei einen Aufnahmeabschnitt (76), auf dessen Außenseite (77) das Werkstück mit einer Werkstückfläche flächig auflegbar ist. Die Membran begrenzt zusammen mit dem Gehäuse eine Kammer (78), in der eine Vielzahl von separat längsverschiebbaren Stiften (79) der Abstützanordnung aufgenommen ist. Letztere sind jeweils mit einem Stiftende (80) an einer Innenseite (81) des Aufnahmeabschnitts der Membran zur Anlage bringbar und wahlweise gegen eine Längsverschiebung bezüglich des Gehäuses durch einen Klemmmechanismus (82) od.dgl. relativ zueinander festlegbar, um den Aufnahmeabschnitt nach Maßgabe einer Geometrie des mittels der Halteanordnung gehaltenen Werkstücks fest abzustützen. Die Halteanordnung für das Werkstück ist in oder an dem Aufnahmeabschnitt der Membran vorgesehen ist und vermag das Werkstück zu halten, ohne am Werkstückrand anzugreifen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Aufnahme für die Bearbeitung von optischen Werkstücken. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Aufnahme zur Bearbeitung von Brillenlinsen, vorzugsweise Brillenlinsen aus Kunststoff, wie etwa Polycarbonat, CR39 oder sogenannten „High Index“ Materialien, grundsätzlich aber auch für Brillenlinsen aus sprödharten Materialien, wie z.B. Mineralglas. Derartige Brillenlinsen werden in sogenannten „RX-Werkstätten“, d.h. Produktionsstätten zur Fertigung von individuellen Brillenlinsen nach Rezept in sehr großem Umfang hergestellt.
Die hier beschriebene Aufnahme eignet sich beispielsweise sehr gut für den Einsatz in einem Verfahren zur spanenden (Flächen) Bearbeitung von insbesondere Brillenlinsen aus Kunststoff, wie es in der älteren deutschen Patentanmeldung DE 10 2021 004 831.8 derselben Anmelderin beschrieben ist, auf die an dieser Stelle bezüglich der Verfahrensdetails ausdrücklich Bezug genommen wird.
STAND DER TECHNIK
In der vorerwähnten älteren deutschen Patentanmeldung wird bereits ausführlich beschrieben, welche Prozessschritte derzeit regelmäßig in RX-Werkstätten bei der industriellen Fertigung von Brillenlinsen durchlaufen werden, so dass das übliche Vorgehen an dieser Stelle nur kurz umrissen werden soll. Ausgangsprodukt bei der industriellen Fertigung von Brillenlinsen ist ein halbfertiger Brillenlinsenrohling, auch „Blank“ genannt, der eine bereits fertigbearbeitete, spritzgusstechnisch vorbereitete oder auf andere Weise vorgeformte optisch wirksame Fläche aufweist und an seiner anderen optisch wirksamen Fläche und dem Rand zwischen den optischen wirksamen Flächen zu einer fertigen Brillenlinse zu bearbeiten ist.
Nach einem Schutz der vorgeformten optisch wirksamen Fläche mittels einer Schutzfolie oder eines Schutzlacks erfolgt das sogenannte „Blocken“ des jeweiligen Brillenlinsenrohlings, der dabei mit einem geeigneten, sogenannten „Blockstück“, z.B. einem Blockstück gemäß der deutschen Norm DIN 58766 verbunden wird. Beim Blocken werden zuerst Position und ggf. Form des Brillenlinsenrohlings messtechnisch bestimmt, bevor der Brillenlinsenrohling dann in sechs Freiheitsgraden relativ zu dem Blockstück positioniert wird, so dass das Blockstück eine vorgegebene Position gegenüber der geschützten, vorgeformten Fläche des Brillenlinsenrohlings einnimmt. Anschließend erfolgt die Fixierung dieser eingestellten Position durch Auffüllen des Raums zwischen Blockstück und Brillenlinsenrohling mit einem herkömmlichen geschmolzenen Material („Alloy“ oder Wachs, siehe z.B. die Druckschrift EP 1 593 458 A2 ) oder alternativ mittels eines geeigneten thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Kunststoffs oder Klebstoffs (siehe z.B. DE 10 2007 007 161 A1 , EP 2 011 604 A1 , WO 2009/135689 A1 ). Nach Erstarren bzw. Aushärten des Füllmaterials stellt das Blockstück eine Aufnahme oder Maschinenschnittstelle zur Bearbeitung des Brillenlinsenrohlings dar, die nachfolgend bei mehreren Bearbeitungsvorgängen in verschiedenen Maschinen an der Brillenlinse verbleibt, um Letztere dabei drehend antreiben zu können und in stets definierter Lage zuverlässig zu halten.
Im nächsten Schritt, dem sogenannten „Generieren“, erhält die vorher noch nicht bearbeitete optisch wirksame Fläche des jeweiligen Brillenlinsenrohlings in einer speziellen Bearbeitungsmaschine, auch „Generator“ genannt (siehe z.B. EP 1 719 585 A2 , EP 2 011 603 A1 ), durch spanende (Vor)Bearbeitung - bei Kunststoff i.d.R. Fräsen und/oder Drehen mit geometrisch bestimmter Schneide - ihre Makrogeometrie, d.h. die optisch aktive Form gemäß Rezept. Dabei wird der geblockte Brillenlinsenrohling mittels des Blockstücks an einer drehend angetriebenen Werkstückspindel gehalten. Das Generieren umfasst regelmäßig wenigstens zwei Teilschritte (siehe z.B. EP 1 203 626 B1 ), nämlich eine Randvorbearbeitung, auch Vorranden oder „Cribbing“ genannt, bei welcher der Rand des Brillenlinsenrohlings vom sogenannten „Rohdurchmesser“ auf den sogenannten „Fertigdurchmesser“ bearbeitet wird - bei Kunststoff etwa mittels eines Tellerfräsers (vgl. z.B. EP 0 758 571 B1 ) - und eine sich daran anschließende Flächenbearbeitung. Letztere kann bei Kunststoff mit (wenigstens) einem Fräsergang über die Fläche beginnen, wonach die Hauptmenge des zu entfernenden Rohlingsmaterials bereits abgetragen ist, gefolgt zumeist von einer „unrunden“ Drehbearbeitung unter Zuhilfenahme einer sogenannten „Fast-Tool“-Anordnung (siehe z.B. EP 1 779 967 A2 ) zum reziprozierenden Antrieb einer Diamant-Drehschneide, um (auch) nichtrotationssymmetrische Flächenabschnitte - z.B. Freiformflächen bei Gleitsichtbrillen - am Halbzeug anzuarbeiten. Voraussetzung für die angesprochene Randvorbearbeitung mittels Fräser ist, dass das an der Frontseite des Brillenlinsenrohlings temporär angebrachte Blockstück einen maximalen Durchmesser kleiner dem Fertigdurchmesser des Werkstücks aufweist, da es ansonsten zu einer Kollision zwischen Fräswerkzeug und Blockstück kommen würde.
Sodann erfolgt die allgemein als „Polieren“ bezeichnete (mikro) spanende Feinbearbeitung der Brillenlinsen, bei der die vorbearbeitete optisch wirksame Fläche des jeweiligen Halbzeugs die gewünschte Mikrogeometrie (Oberflächengüte) erhält, und zwar mittels geometrisch unbestimmter Schneide. Hierfür wird das spanend vorbearbeitete, geblockte Halbzeug aus dem Generator entnommen und in einer Feinbearbeitungs- bzw. Poliermaschine weiterbearbeitet (siehe beispielsweise EP 2 308 644 A2 ). Dabei erfolgt die Positionierung und Fixierung des Halbzeugs in der Poliermaschine ebenfalls mittels des Blockstücks (siehe z.B. EP 1 473 116 A1 ). Bei der Polierbearbeitung wird unter Zugabe eines flüssigen, mit abrasiven Partikeln versehenen Poliermittels vermittels eines flexiblen Polierwerkzeugs bzw. -tellers (siehe etwa EP 1 698 432 A2 , WO 2016/058661 A1 ) in definierten Bahnen über die vorbearbeitete Fläche gefahren, um die Oberflächenrauigkeit zu verringern.
Als nächster optionaler Prozessschritt erfolgt das Markieren des Halbzeugs, wobei etwa mittels eines Laserstrahls oder mechanisch mittels eines Gravierstichels (siehe z.B. EP 1 916 060 B1 ) beispielsweise zwei kleine Kreise auf der rückseitigen Fläche des Halbzeugs erzeugt werden. Dies ist etwa bei Freiformflächen notwendig, um über die eingebrachten Markierungen die Lage des Halbzeugs in späteren Prozessschritten sicher zu finden. Da hier eine hohe Genauigkeit in der Positionierung gefordert ist, erfolgt auch beim Markieren die Positionierung und Fixierung vermittels des Blockstücks.
Erst nach dieser Bearbeitung wird das Halbzeug vom Blockstück getrennt. Das sogenannte „Abblocken“ erfolgt beispielsweise im Falle der vorerwähnten Klebeverbindung mittels eines von einer Düse abgegebenen Hochdruck-Wasserstrahls, der auf einer Randstelle zwischen Blockstück und Halbzeug auftrifft, um das Halbzeug vom Blockstück durch Aufbringung hydraulischer Kräfte zu lösen (siehe z.B. WO 2011/042091 A1 , WO 2011/107227 A1 ). In der Folge liegt nun das bearbeitete Halbzeug einzeln vor, das abgetrennte Blockstück wird gereinigt und an den Prozessschritt Blocken zurückgeführt.
In der weiteren Bearbeitung wird das Halbzeug nach Reinigung optional an seiner Front- und/oder Rückseite zur Erzielung zusätzlicher Wirkungen - Erhöhung der Kratzfestigkeit durch Hartbeschichtung, Antireflexionseigenschaften, Farbe, Verspiegelung, hydrophobe Eigenschaften, etc. - beschichtet.
Als finaler Prozessschritt wird schließlich das sogenannte „Edgen“ durchgeführt, bei dem das Halbzeug am Rand zur Einpassung in ein gewünschtes Brillengestell erneut bearbeitet wird, so dass es die Form der jeweiligen Brillenfassung erhält. Da das Halbzeug nun nicht mehr auf dem Blockstück fixiert ist, muss hier die Position erneut festgestellt werden (beispielsweise anhand der vorerwähnten Markierungen), bevor das Halbzeug geeignet fixiert und in einem sogenannten „Edger“ als Randbearbeitungsvorrichtung (siehe z.B. EP 1 243 380 A2 ) im Hinblick auf seine Randform und Befestigung im Brillengestell final bearbeitet werden kann.
Die insoweit umrissene Prozesskette aus dem Stand der Technik beinhaltet mit den Schritten „Blocken“ und „Abblocken“ zwei Abläufe, die notwendige Hilfsprozesse darstellen, selbst aber den Wert der hergestellten Brillenlinse nicht steigern. Wünschenswert wäre also eine Prozesskette, die ohne diese Hilfsprozesse auskommt. Insbesondere zur Effizienzsteigerung und auch aus ökologischen Erwägungen wurde im Stand der Technik bereits vorgeschlagen, bei der Herstellung der optisch wirksamen Flächen von Brillenlinsen „blocklos“ zu arbeiten (siehe z.B. WO 2015/ 059007 A1 , US 9,969,051 B2 , DE 10 2016 112 999 A1 , DE 10 2004 016 445 B4 ).
Die Druckschrift WO 2015/059007 A1 offenbart in diesem Zusammenhang ein Verfahren zum blocklosen Flächenbearbeiten von Brillenlinsen, die dabei (u.a.) durch Vakuum gehalten werden. Eine Besonderheit besteht bei diesem Stand der Technik darin, dass die Linse bei der Flächenbearbeitung „zweistufig“ gehalten wird: Wenn das Schneidwerkzeug in Form eines Drehmeißels oder Fräsers mit großem Hebel im Bereich des Linsenrands flächenbearbeitend angreift, erfolgt das Halten der Linse an der Frontfläche durch Anlegen eines Vakuums an eine mittels einer umlaufenden Dichtung gegenüber der Frontfläche der Linse abgedichtete Ansaugkammer und einen zentralen Gegenhalter in der Form eines rotierenden Stempels an der Rückfläche, also von beiden Seiten. Wenn die Flächenbearbeitung dann fortschreitet und sich mit kleineren Bearbeitungskräften der Linsenmitte nähert, wird der zentrale Gegenhalter zurückgezogen und die Linse alleine durch das Vakuum gehalten. Als mögliche (alternative) Haltefläche bei der Flächenbearbeitung wird der Linsenrand erwähnt.
Ein Problem bei dieser Aufnahmelösung wird insbesondere darin gesehen, dass die Linse auf die die zentrale Ansaugkammer umgebende Dichtung „hohl“ aufgelegt wird. Damit besteht namentlich bei im Verhältnis dünnen Linsen die Gefahr, dass die Linse infolge der durch den zentralen Gegenhalter aufgebrachten Haltekräfte oder die zentral angreifenden Bearbeitungskräfte bei zurückgezogenem Gegenhalter eine elastische Verformung bzw. Durchbiegung erfährt. Dies kann bei der Bearbeitung zu nicht tolerablen Abweichungen zwischen der an der Rückfläche erzeugten Ist-Geometrie und der dort gewünschten Soll-Geometrie führen, die sich dann bemerkbar machen, wenn die Linse nach der Bearbeitung wieder „ausfedert“. Solche der Bearbeitungsqualität abträglichen, haltesystem-bedingten Linsenverformungen sind insbesondere dann kritisch, wenn im Verhältnis komplexe Flächengeometrien (d.h. andere als bloß sphärische oder torische Flächen) herzustellen sind.
Zwar wird in diesem Stand der Technik auch ein Ausführungsbeispiel (3) gezeigt und beschrieben, welches in der Ansaugkammer eine Mehrzahl von konzentrisch angeordneten, individuell axial beweglichen Ringen zur Abstützung aufweist, die in Richtung der zu haltenden Linse federvorgespannt sind. Hat die zu haltende Linse an ihrer aufzunehmenden Fläche indes eine nichtrotationssymmetrische Geometrie, entstehen zwischen der Linse und den Ringen jedenfalls örtlich Hohlräume, mit der oben angesprochenen Gefahr einer unerwünschten Verformung der Linse unter den wirkenden Bearbeitungskräften in diese nicht abgestützten Hohlräume hinein.
Eine anders ausgebildete Halterung zum pneumatischen Blocken bzw. Halten von optischen Linsen an einer Flächenbearbeitungsmaschine wird in der Druckschrift US 9,969,051 B2 offenbart. Zur Befestigung an einem zugeordneten Bauteil der Flächenbearbeitungsmaschine weist die vorbekannte Halterung zunächst ein Klemmteil auf. Ferner besitzt diese Halterung eine Baugruppe zum Blocken der Linse, umfassend einen Grundkörper, aus dem Anschläge herausragen, welche dazu bestimmt sind, der Linse einen starren Sitz zu bieten, sowie eine Dichtung, gegen die die Linse in Anlage gebracht werden kann, um mit dem Grundkörper eine Vakuumkammer zu begrenzen. Die Anschläge umfassen eine Mehrzahl von ersten Stangen, die in Bezug auf den Grundkörper verschiebbar montiert sind, um sich mit ihren freien Enden an der Linse abzustützen, und drei zweite Stangen, die mit dem Grundkörper fest verbunden sind. Ferner sind Rückstellelemente in Form von Federn an den ersten Stangen vorgesehen, um die ersten Stangen an die Linse zurückzustellen, d.h. anzulegen.
Die im Bereich der Vakuumkammer vorgesehenen Stangen bewirken bei diesem Stand der Technik radial innerhalb der Dichtung also ebenfalls eine axiale Abstützung an der Frontfläche der an der Aufnahme angesaugten optischen Linse, wenn an der Rückfläche der Linse Bearbeitungskräfte bei der Zerspanung der Linse angreifen. Auch hier sind jedoch verhältnismäßig große Hohlräume zwischen den einzelnen Stangen vorhanden, die von der Linse elastisch überbrückt werden, was wiederum die Gefahr einer unerwünschten Verformung der Linse unter den wirkenden Bearbeitungskräften und dem anstehenden Haltevakuum in den axial nicht direkt abgestützten Linsenbereichen birgt.
Auch die Druckschrift DE 10 2016 112 999 A1 beschäftigt sich mit der Gestaltung einer Werkstückaufnahme zur Aufnahme von optischen Linsen in Linsenbearbeitungsmaschinen, die ein blockloses Spannen der Linse bei der Flächenbearbeitung ermöglichen soll. Die hier offenbarte Werkstückaufnahme ist ebenfalls für verschiedene „Spanntechniken“ ausgebildet: Zum einen kann zum Ansaugen der Linse an eine Aufnahmefläche eines aus einem porösen Material ausgebildeten Einsatzes über einen Luftkanal ein Unterdruck angelegt werden, worauf die Linse mit moderaten Kräften (fein)bearbeitet werden kann (Drehen, Schleifen, Polieren). Zum anderen kann die Linse an ihrem runden Umfangsrand gespannt werden, und zwar durch mechanisches Festklemmen mittels Klemmbereichen, die an einem Klemmfutter vorgesehen sind, was eine „kräftigere“ (Vor)Bearbeitung ermöglichen soll (Fräsen, Drehen).
Bei diesem Stand der Technik besteht indes ebenfalls die Gefahr von der Bearbeitungsqualität abträglichen Verformungen der Linse, wenn diese mechanisch am Umfangsrand mit radial verlaufenden Spannkräften gespannt wird.
Entsprechendes - d.h. die Gefahr unerwünschter Werkstückverformungen infolge radial gerichteter Spannkräfte - gilt schließlich für das in der Druckschrift DE 10 2004 016 445 B4 offenbarte Aufnahmefutter zum blocklosen Halten von Brillengläsern und anderen Formkörpern mit optisch wirksamen Oberflächen beim Bearbeiten. Gemäß diesem den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildenden Stand der Technik (siehe dort ) umfasst das Aufnahmefutter allgemein als Halteanordnung eine Spannzange mit radial verschieblichen Spannbacken zum Angriff am Rand des zu bearbeitenden Brillenglasrohlings sowie im Zentrum eine flexible Stützvorrichtung, die eine an einem Gehäuse montierte, gummielastische, obere Membran hat.
Die obere Membran besitzt einen Aufnahmeabschnitt, auf dessen Außenseite der Brillenglasrohling mit einer seiner optisch wirksamen Oberflächen flächig aufgelegt werden kann. Die obere Membran begrenzt ferner im Gehäuse eine Kammer, in der eine Vielzahl von separat längsverschieblichen Zylinderstiften der Stützvorrichtung aufgenommen ist. Die in einem hohlzylindrischen Abschnitt der oberen Membran umfänglich gefassten Zylinderstifte können jeweils mit einem Stiftende an einer Innenseite des Aufnahmeabschnitts der oberen Membran angelegt werden. Dafür ragen die Zylinderstifte auf ihrer von dem Aufnahmeabschnitt der oberen Membran abgewandten Seite mit ihren anderen Stiftenden aus dem hohlzylindrischen Abschnitt der oberen Membran in Richtung einer Erweiterung im Gehäuse heraus vor, wo sie mittels einer scheibenförmigen, gummielastischen, unteren Membran abgestützt werden.
Die Erweiterung im Gehäuse kann mit Druckluft beaufschlagt werden, wobei die Zylinderstifte über die untere Membran in Richtung des Aufnahmeabschnitts der oberen Membran gedrückt werden, so dass sie gegen die obere Membran stoßen und diese gegen den aufgelegten Brillenglasrohling drücken. Um den Aufnahmeabschnitt der oberen Membran jetzt nach Maßgabe einer Geometrie des mittels der Halteanordnung gehaltenen Brillenglasrohlings fest abzustützen, können die Zylinderstifte wahlweise gegen eine Längsverschiebung aneinander festgelegt werden, und zwar mittels einer um den hohlzylindrischen Abschnitt der oberen Membran gelegten, ringförmigen Gummimanschette, die ebenfalls mit Druckluft beaufschlagt werden kann, um eine Stiftklemmung in Querrichtung zu bewirken.
AUFGABENSTELLUNG
Dem insoweit geschilderten Stand der Technik gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, insbesondere für eine idealerweise gänzlich blocklos auskommende Herstellprozesskette eine Aufnahme für die Bearbeitung von optischen Werkstücken, namentlich Brillenlinsen bereitzustellen, die allgemein die oben zum Stand der Technik beschriebenen Probleme adressiert und speziell das Werkstück bei der Werkstückbearbeitung in prozesssicherer Weise sowie ohne der Bearbeitungsqualität abträgliche Werkstückverformungen zu halten und zu unterstützen vermag.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch eine Aufnahme für die Bearbeitung von optischen Werkstücken, insbesondere Brillenlinsen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte oder zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Bei einer Aufnahme für die Bearbeitung von optischen Werkstücken, insbesondere Brillenlinsen, die jeweils zwei Werkstückflächen und einen Werkstückrand dazwischen aufweisen, umfassend eine Halteanordnung für ein zu bearbeitendes Werkstück sowie eine Abstützanordnung hierfür, die eine an einem Gehäuse montierte, gummielastische Membran hat, welche einen Aufnahmeabschnitt besitzt, auf dessen Außenseite das Werkstück mit einer seiner Werkstückflächen flächig auflegbar ist, und die zusammen mit dem Gehäuse eine Kammer begrenzt, in der eine Vielzahl von separat längsverschiebbaren Stiften der Abstützanordnung aufgenommen ist, welche jeweils mit einem Stiftende an einer Innenseite des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran zur Anlage bringbar und wahlweise gegen eine Längsverschiebung bezüglich des Gehäuses durch einen quer wirkenden Klemmmechanismus aneinander festlegbar oder einen axial wirkenden Sperrmechanismus blockierbar sind, um den Aufnahmeabschnitt nach Maßgabe einer Geometrie des mittels der Halteanordnung gehaltenen Werkstücks fest abzustützen; ist erfindungsgemäß die Halteanordnung für das zu bearbeitende Werkstück in oder an dem Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran vorgesehen und vermag das Werkstück zu halten, ohne am Werkstückrand anzugreifen.
Die erfindungsgemäße Aufnahme kombiniert verschiedene Funktionen, die für eine qualitativ hochwertige Bearbeitung von flächigen Werkstücken wesentlich sind. Flächige Werkstücke, wie etwa Brillenlinsen, zeichnen sich dadurch aus, dass sie in Breiten- und Längenrichtung deutlich größere Abmessungen besitzen als in Dickenrichtung. Diese Werkstückgeometrie hat bei einer spanenden Bearbeitung zur Folge, dass das Werkstück selbst bei insbesondere nahe am Rand des Werkstücks angreifenden, vom Werkstück weggewandten Trennkräften einen verhältnismäßig großen Hebelarm bildet, was die Gefahr birgt, dass das Werkstück bei der Zerspanung von seiner Aufnahme „heruntergehebelt“ wird. Zugleich bedingt die im Verhältnis geringe Dicke des Werkstücks speziell ein eher kleines Widerstandsmoment gegen Biegung, mit der Gefahr einer (wenigstens) elastischen Verformung unter den jeweils herrschenden Bearbeitungskräften. Die sich hieraus für eine zuverlässig arbeitende und einer hohen Bearbeitungsqualität förderlichen Werkstückaufnahme ergebenden Anforderungen, nämlich das flächige Werkstück bei der Bearbeitung zum einen zuverlässig zu halten und zum anderen gegen unerwünschte Verformungen hinreichend abzustützen bzw. zu unterstützen, adressiert die erfindungsgemäße Aufnahme mit ihren Halte- und Abstützanordnungen auf besondere Weise.
Zunächst ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung der Abstützanordnung mit einer Vielzahl von individuell längsverschieblichen Stiften, die an der Innenseite des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran angelegt werden können, vorteilhaft eine sehr genaue „Abformung“ der auf der Außenseite des Aufnahmeabschnitts aufgelegten Fläche des aufzunehmenden Werkstücks, bevor die Stifte mittels des Klemmmechanismus geklemmt werden, um eine feste bzw. starre Auflagefläche für das Werkstück bereitzustellen. Irgendwelche größeren Hohlräume, in die das an der Aufnahme aufgenommene Werkstück bei der Bearbeitung „hineinfedern“ könnte, liegen erfindungsgemäß unter dem Werkstück also nicht vor.
Zugleich schützt der unter dem aufgenommenen Werkstück liegende Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran das Werkstück vorteilhaft gegen Beschädigungen an der Aufnahmefläche des Werkstücks, anders als die direkt am Werkstück anliegenden Stifte der eingangs diskutierten Werkstückaufnahmen.
Diese geschützte Geometrieabformung und nachfolgende Abstützung des Werkstücks kann erfindungsgemäß ferner bis zum Werkstückrand erfolgen, d.h. das Werkstück kann mit einer Seite gänzlich flächig auf der Aufnahme aufliegen, nachdem der Rand nicht freigehalten werden muss, um das Werkstück zu halten, wie im gattungsbildenden Stand der Technik, der Werkstückrand bei der erfindungsgemäßen Aufnahme vielmehr nicht zu Haltezwecken verwendet wird.
Daher muss der Randbereich des Werkstücks auch keine vorbestimmte Form oder Abmessungen haben, damit das Werkstück gehalten werden kann, anders als im gattungsbildenden Stand der Technik. Vorteilhaft kann das Werkstück bei der erfindungsgemä-ßen Aufnahme also eine beliebige Randform und - im Rahmen der Dimensionen des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran - beliebige Abmessungen in Breiten-, Längen- und Dickenrichtung des Werkstücks besitzen. Die erfindungsgemäß ausgebildete Aufnahme ist somit vorteilhaft hochflexibel für die Bearbeitung von den verschiedensten optischen Werkstücken einsetzbar.
Neben den vorerwähnten Aspekten der vollflächigen und geschützten Abstützung beliebig geformter Werkstücke auf der Aufnahme ist nach einem weiteren Kerngedanken der Erfindung zudem vorgesehen, das Halten des Werkstücks auf der Aufnahme nicht nur nicht am Rand zu bewerkstelligen, sondern just in dem Bereich, in dem auch die Abstützung des Werkstücks erfolgt. Dazu ist die Halteanordnung für das zu bearbeitende Werkstück in oder an dem Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran platziert. Haltekräfte können sich damit auch nicht negativ auf die vollflächige Abstützung des Werkstücks auswirken, anders als z.B. die im Stand der Technik in radialer Richtung eingebrachten Klemmkräfte für das Werkstück, die ggf. eine elastische Durchbiegung des gehaltenen Werkstücks verursachen können.
In Summe vermag die erfindungsgemäß ausgebildete Aufnahme optische Werkstücke wie Brillenlinsen bei der Werkstückbearbeitung in prozesssicherer Weise sowie ohne der Bearbeitungsqualität abträgliche Werkstückverformungen zu unterstützen und zu halten. Dadurch ist die hier vorgeschlagene Aufnahme für den Einsatz in einer gänzlich blocklos auskommenden Herstellprozesskette prädestiniert, wie sie z.B. in der älteren deutschen Patentanmeldung DE 10 2021 004 831.8 derselben Anmelderin beschrieben ist, auf die an dieser Stelle bezüglich der Prozessdetails nochmals ausdrücklich verwiesen sei.
Hinsichtlich des Wirkprinzips der Halteanordnung für das zu bearbeitende Werkstück in bzw. an dem Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran sind grundsätzlich verschiedene Alternativen denkbar. Zum Einsatz kommen kann hier beispielsweise das Wirkprinzip „Adhäsion“ unter Verwendung eines Klebstoffs oder einer Klebefolie an der Außenseite des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran. Eine weitere Alternative ist das Wirkprinzip „van-der-Waals-Kräfte“ unter Verwendung etwa einer sogenannten „Gecko“-Folie an der Außenseite des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran. Diese beiden Alternativen erfordern allerdings bestimmte Maßnahmen, um das Werkstück nach der Bearbeitung wieder von dem Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran zu lösen bzw. zu trennen, insbesondere ist hierfür die ggf. mechanische Aufbringung einer relativ gro-ßen Lösekraft am Werkstück erforderlich.
Demgegenüber insbesondere im Hinblick auf ein im Prozessgeschehen leicht steuerbares Lösen des Werkstücks von der Aufnahme bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Halteanordnung in bzw. an dem Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran mit dem Wirkprinzip „Vakuum“. Eine solche Halteanordnung ist bevorzugt so ausgestaltet, dass an der Kammer im Gehäuse ein Vakuum anlegbar und im Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran eine Perforation als Bestandteil der Halteanordnung ausgebildet ist, so dass ein an der Kammer angelegtes Vakuum über die Perforation auf der Außenseite des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran zum Halten eines zu bearbeitenden Werkstücks ansteht.
Ein besonderer Vorteil einer solchen Halteanordnung mit dem Wirkprinzip „Vakuum“ besteht auch darin, dass die Haltekräfte nicht nur im Hinblick auf ihr Vorhandensein oder NichtVorhandensein (d.h. Haltekraft „ein“ oder „aus“) im Prozess einfach zu steuern sind, sondern ebenfalls in ihrer Höhe, so dass das Werkstück z.B. in Abhängigkeit von seiner Geometrie und/oder seinem Werkstoff und dessen Eigenschaften und/oder vom Bearbeitungsfortschritt und/oder von den jeweils wirkenden Bearbeitungskräften mehr oder weniger stark am Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran gehalten werden kann. Letztlich ist eine gute und leichte Steuerbarkeit der Haltekräfte an der Aufnahme auch einer hohen Prozesssicherheit förderlich.
Insbesondere für den Einsatz der Aufnahme zum abgestützten Halten von in einer Draufsicht gesehen runden optischen Werkstücken - wie dies z.B. bei Rohlingen für Brillenlinsen der Fall ist - ist es zweckmäßig, wenn in einer bevorzugten Ausgestaltung die Perforation der Aufnahme eine Mehrzahl von Öffnungen im Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran aufweist, die um eine Mittelachse der gummielastischen Membran auf wenigstens einem Teilkreis verteilt sind, vorzugsweise gleichmäßig winkelabstandet voneinander. Dies sorgt vorteilhaft für eine gleichmäßige Verteilung des Vakuums unter dem gehaltenen Werkstück und ist damit dem Erhalt hoher Haltekräfte förderlich, die das Werkstück auch dann zuverlässig auf bzw. an der Aufnahme zu halten vermögen, wenn z.B. ein Dreh- oder Fräswerkzeug nahe am Werkstückrand mit dem Werkstück in einem spanenden Bearbeitungseingriff steht. Speziell für andere Werkstückgeometrien, z.B. bei in einer Draufsicht gesehen quadratischen oder rechteckigen Werkstücken, können die Öffnungen der Perforation natürlich auch in einer anderen Anordnung und/oder Verteilung im Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran ausgebildet sein, mit der Zielsetzung einer möglichst gleichmäßigen Flächenverteilung des Vakuums zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem darauf liegenden Werkstück.
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Aufnahme für das Wirkprinzip „Vakuum“ kann vorgesehen sein, dass die Öffnungen der Perforation im Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran im Wesentlichen rund sind und einen Durchmesser größer gleich 0,5 mm und kleiner gleich 2 mm aufweisen und/oder die Öffnungen der Perforation in einem Durchmesserbereich kleiner gleich 40 mm bezüglich der Mittelachse im Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran ausgebildet sind und/oder die Perforation zwischen 3 und 18 Öffnungen verteilt auf 2 Teilkreisen aufweist und/oder der an die Kammer anlegbare Unterdruck in einem Bereich zwischen -60 und -90 kPa liegt.
Runde Öffnungen lassen sich im Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran besonders einfach herstellen, z.B. mittels einer Lochzange oder auf eine andere stanztechnische Art und Weise. Der Durchmesser der Öffnungen sollte dabei so gewählt sein, dass er einerseits kleiner ist als ein Durchmesser der längsverschieblichen Stifte der Abstützanordnung, so dass nicht die Gefahr besteht, dass die Stifte die Öffnungen durchdringen, was zu einer Beschädigung des aufgenommenen Werkstücks führen könnte. Andererseits sollten die Öffnungen aber auch hinreichend groß sein, so dass Luft durch die Öffnungen möglichst hinderungsfrei von der Seite des höheren Drucks (an der Außenseite des Aufnahmeabschnitts) zur Seite des niedrigen Drucks (an der Innenseite des Aufnahmeabschnitts) zu strömen vermag. Der angegebene Durchmesserbereich hat sich bei von den Erfindern durchgeführten Versuchen hier als vorteilhaft erwiesen.
Wie sich aus diesen Versuchen ebenfalls ergeben hat, sorgt bei Werkstückdurchmessern größer 50 mm und kleiner 85 mm - wie dies in der Brillenlinsenfertigung häufig der Fall ist - die beanspruchte Ausbildung der Öffnungen in einem Durchmesserbereich kleiner gleich 40 mm vorteilhaft dafür, dass bei einem an der Aufnahme gehaltenen Werkstück keine Falschluft gezogen wird. Letztere würde zum einen die Haltekräfte in unerwünschter Weise reduzieren und könnte zum anderen kleine Partikel und/oder Kühlschmierstoff-Tröpfchen in die Kammer transportieren, wo diese eine Verschmutzung der Stifte und eine damit ggf. einhergehende Schwergängigkeit bei der Längsverschiebung der Stifte verursachen könnten. In den vorerwähnten, von den Erfindern durchgeführten Versuchen haben sich auch die beanspruchte Anzahl bzw. Anordnung der Öffnungen und Teilkreise als vorteilhaft erwiesen.
Was in diesem Zusammenhang schließlich den beanspruchten Unterdruckbereich angeht, wurden auch diese Unterdruckwerte in den angesprochenen Versuchen gefunden. Wie schon erwähnt, kann der Vakuumlevel den jeweiligen Halteerfordernissen entsprechend in einfacher Weise beeinflusst bzw. angepasst werden, mit höheren Werten für stärkere benötigte Haltekräfte und niedrigeren Werten für schwächere erforderliche Haltekräfte. Diese Variabilität ist letztlich auch in energetischer Hinsicht vorteilhaft, weil immer nur so viel Unterdruck erzeugt werden muss, wie es gerade benötigt wird. Zur Vakuumerzeugung können im Übrigen grundsätzlich beliebige Vakuumpumpen zum Einsatz kommen, z.B. Verdrängerpumpen, wie Dreh- oder Sperrschieber-, Trochoiden-, Kolben-, Drehkolben- oder Schraubenpumpen, oder auch Strahlpumpen, etwa mit Lavaldüsen. In der industriellen Optikfertigung bieten sich speziell Strahlpumpen an, weil dort Druckluft als Treibmedium ohnehin verfügbar ist.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der Aufnahme mit dem Wirkprinzip „Vakuum“ kann ferner vorgesehen sein, dass auf der Innenseite des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran ein semipermeabler Membranabschnitt angeordnet ist, der die Perforation abdeckt, dabei einen Luftaustausch über die Perforation ermöglicht, einen Flüssigkeitsdurchtritt durch die Perforation in die Kammer hingegen verhindert. Hier kann z.B. eine lipophile Polymermembran zum Einsatz kommen, wie sie in wasserabweisender Regenkleidung zu finden ist. Ein solcher semipermeabler Membranabschnitt kann vor allem als Sicherungselement bzw. zum Systemschutz dienen, wenn im Zuge der Bearbeitung des an der Aufnahme gehaltenen Werkstücks das Werkstück aus irgendwelchen Gründen verloren geht, wobei der semipermeable Membranabschnitt dann verhindert, dass die Kammer infolge des anliegenden Vakuums etwa mit einem flüssigen Kühlschmierstoff geflutet wird.
Grundsätzlich ist es möglich, die Kammer im Gehäuse mit einem einfachen Durchgangsanschluss zu versehen, über den im Haltebetrieb der Aufnahme ein Dauervakuum an die Kammer und damit die Perforation im Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran angelegt werden kann. Insbesondere im Hinblick auf eine möglichst hohe Energieeffizienz ist es jedoch bevorzugt, wenn der Kammer ein Ventil zugeordnet ist, welches wahlweise zu öffnen oder verschließbar ist, um im geöffneten Zustand ein Vakuum an die Kammer anzulegen oder im geschlossenen Zustand bei einem am Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran über der Perforation gehaltenen Werkstück das Vakuum in der Kammer aufrechtzuerhalten. Somit kann das Vakuum vorteilhaft in der Kammer gehalten werden, ohne dass permanent eine Vakuumpumpe arbeiten müsste. Außerdem kann über ein solches Ventil an der Kammer ein Lösen des bearbeiteten Werkstücks von der Aufnahme vorteilhaft einfach gesteuert werden.
Was des Weiteren die Abstützanordnung der Aufnahme mit ihren in der Kammer geeignet „gepackten“, längsverschiebbaren Stiften angeht, können diese in der Kammer - bei aufgehobener Klemmung durch den Klemmmechanismus - grundsätzlich frei längsbeweglich angeordnet sein. Ein Anpassen bzw. Abformen der Geometrie des an dem Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran zu haltenden Werkstücks kann dann unter äußeren Kräften erfolgen, indem etwa die Aufnahme auf ein zu haltendes Werkstück mit dem Aufnahmeabschnitt ihrer gummielastischen Membran von oben „aufgelegt“ wird. Dabei liegen die vom Klemmmechanismus freigegebenen Stifte unter Wirkung der Erdbeschleunigung mit ihrer Masse an der Innenseite des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran an und drücken den flexiblen Aufnahmeabschnitt infolge der somit wirkenden Schwerkraft mit seiner Außenseite gegen das aufzunehmende Werkstück. Liegt der Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran mit seiner Außenseite dann vollflächig an der Gegenfläche des zu haltenden Werkstücks an, können die Stifte mittels des Klemmmechanismus aneinander geklemmt werden, so dass die abgeformte Flächengeometrie quasi „eingefroren“ wird und die Aufnahme das Werkstück in der Folge fest abzustützen vermag. Anstelle der Schwerkraft können grundsätzlich auch andere, auf die Stifte wirkende äußere Kräfte für den Abformvorgang zum Einsatz kommen, beispielsweise eine durch das Werkstück hindurch auf die Stifte wirkende Magnetkraft.
Der vorbeschriebenen Schwerkraftlösung speziell im Hinblick auf eine Richtungsunabhängigkeit beim Abformvorgang gegenüber bevorzugt ist allerdings eine Ausgestaltung der Aufnahme, bei der die Stifte der Abstützanordnung in Richtung des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran federvorgespannt sind.
In einer ersten Alternative einer solchen „Federlösung“ kann die Anordnung vorzugsweise so getroffen sein, dass jedem Stift der Abstützanordnung eine Schraubendruckfeder zugeordnet ist, um die Federvorspannung in Richtung des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran zu erzeugen. Gegenüber einer ebenfalls denkbaren „gemeinsamen“ Feder für mehrere oder sämtliche Stifte - wie sie z.B. mittels eines (oder mehreren) flächigen, flexiblen Schaumstoffkörpers realisiert werden kann, der mit einer Seite an den vom Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran abgewandten Stiftenden anliegt, während er auf der anderen Seite im Gehäuse der Aufnahme abgestützt ist - liegt der Hauptvorteil einer „individuellen“ Feder für jeden Stift in der Bewegungsunabhängigkeit des einzelnen Stifts von den anderen Stiften. Diese Bewegungsunabhängigkeit der Stifte voneinander ermöglicht eine sehr gute Anpassung des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran an verschiedenste Flächengeometrien am aufzunehmenden Werkstück.
Als Beispiel sei an dieser Stelle ein sogenanntes „Bifokalglas“ für Brillen als mögliches aufzunehmendes Werkstück genannt, das zwei optische Wirkungen erzielt und demnach für unterschiedliche Entfernungen nutzbar ist. Erkennbar sind Bifokalgläser in der Regel an der scharfen Trennlinie zwischen den beiden Linsenbereichen, entlang der eine solche Brillenlinse eine Stufe aufweist. Es leuchtet unmittelbar ein, dass sich solche Unstetigkeiten in der Geometrie des aufzunehmenden Werkstücks besser an dem Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran abbilden lassen, wenn die den Aufnahmeabschnitt an das Werkstück andrückenden Stifte individuell federvorgespannt sind.
In einer zweiten Alternative der vorerwähnten „Federlösung“ kann die Ausgestaltung bevorzugt so erfolgen, dass die Stifte der Abstützanordnung mit Hilfe wenigstens eines Luftfederelements in Richtung des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran federvorgespannt sind. Hauptvorteile eines Luftfederelements bestehen in der Variabilität der Anpresskraft, die durch Druckerhöhung oder -senkung im Luftfederelement leicht eingestellt werden kann, sowie der im Verhältnis geringen Abhängigkeit vom Federweg.
Beispielhaft sei an dieser Stelle eine Brillenlinse mit prismatisch verkippter oder stark gekrümmter Frontfläche als mögliches aufzunehmendes Werkstück genannt. Sind bei einem solchen Werkstück die Stifte entsprechend der oben diskutierten ersten Alternative der „Federlösung“ einzeln federvorgespannt, so gibt es beim Abformen der Werkstückfläche Stifte, die an den dem Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran axial „nahen“ Werkstückbereichen im Verhältnis stark einfedern müssen, sowie Stifte, die an den dem Aufnahmeabschnitt axial „fernen“ Werkstückbereichen nur verhältnismäßig schwach einfedern. Infolge der linearen Federkennung der Einzelfedern kann es somit über der aufzunehmenden Werkstückfläche große Unterschiede in der Höhe der von den Federn auf das Werkstück wirkenden Reaktionskräfte geben, die namentlich bei in Teilbereichen dünnen Werkstücken zu inneren Spannungen im Werkstück führen können. Es leuchtet unmittelbar ein, dass diese Problematik bei einem Luftfederelement zur Federvorspannung der Stifte nicht besteht.
Bei Wahl der für den jeweiligen Einsatzfall der Aufnahme gebotenen Alternative zur möglichen - und hier bevorzugten - Federvorspannung der Stifte hat der Fachmann also insbesondere auch zu berücksichtigen, welche Geometrie die zu haltenden Werkstücke an den aufzunehmenden Werkstückflächen besitzen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der „Federlösung“ mit dem Luftfederelement kann Letzteres ein Flatterventil aufweisen, welches bei einer Druckbeaufschlagung des Luftfederelements zur Anlage der Stifte der Abstützanordnung am Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran schließt und das bei einer Vakuumbeaufschlagung des Luftfederelements öffnet, um das Vakuum an der durch die gummielastische Membran begrenzten Kammer anzulegen. Grundsätzlich kann das Luftfederelement für die Stifte der Abstützanordnung zwar auch so ausgestaltet sein, dass es keine pneumatische Verbindung zu der von der gummielastischen Membran begrenzten Kammer im Gehäuse aufweist, gleichwohl über einen Druckanschluss definiert mit Druckluft beaufschlagt werden kann, um die gewünschten Federeigenschaften bereitzustellen. In diesem Fall wäre die Kammer im Gehäuse mit einem separaten Unterdruckanschluss zu versehen, damit an der Perforation im Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran ein Vakuum angelegt werden kann.
Einer solchen möglichen Variante der „Federlösung“ gegenüber ist die beanspruchte Ausgestaltung des Luftfederelements mit dem Flatterventil zur Vakuumbeaufschlagung der von der gummielastischen Membran begrenzten Kammer jedoch insgesamt konstruktiv deutlicher weniger aufwändig, weil eine einfache Drehdurchführung an der die Aufnahme tragenden Werkstückspindel ausreichend ist, um die Aufnahme wahlweise mit Druck zu beaufschlagen (Luftfeder der Abstützanordnung aktiv) oder zu evakuieren (Halteanordnung aktiv). Die Konstruktion mit dem Flatterventil an dem Luftfederelement macht sich hierbei geschickt den Umstand zunutze, dass das Luftfederelement lediglich zum Anlegen des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran an das aufzunehmende Werkstück über die kraftübertragenden Stifte der Abstützanordnung in der Kammer benötigt wird, bevor die Stifte mittels des Klemmmechanismus aneinander geklemmt werden, worauf erst dann das Vakuum an der Perforation der Halteanordnung anzulegen ist, um das Werkstück zu halten. Mit anderen Worten gesagt werden das Luftfederelement zum An- bzw. Abformen der Werkstückgeometrie an der Aufnahme und die Perforation zum Halten des Werkstücks an der angeformten Aufnahme nie zugleich verwendet, so dass über das mit dem Flatterventil versehene Luftfederelement vorteilhaft auch die Vakuumbeaufschlagung der Halteanordnung erfolgen kann.
Grundsätzlich ist es möglich, die längsverschiebbaren Stifte in der Kammer in einer gepackten Anordnung aufzunehmen, die einen annähernd kreisrunden oder einen vieleckigen Querschnitt aufweist. Bevorzugt ist allerdings eine Ausgestaltung der Aufnahme, bei der die längsverschiebbaren Stifte der Abstützanordnung im Gehäuse in einer im Wesentlichen hexagonalen Packung angeordnet sind, wozu das Gehäuse einen Führungsabschnitt aufweist, der eine im Querschnitt gesehen im Wesentlichen hexagonale Öffnung hat, durch die sich die Stifte hindurch erstrecken. Durch die im Querschnitt gesehen im Wesentlichen sechseckige Anordnung ergibt sich eine maximal dichte Packung der längsverschiebbaren Stifte, was speziell für die Zuverlässigkeit der Klemmung der Stifte mittels des quer wirkenden Klemmmechanismus von Vorteil ist. Außerdem bestehen so zwischen den der Innenseite des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran zugewandten Stiftenden nur minimal große Lücken zwischen den enggepackten Stiften - gerade groß genug, um das Vakuum an die Perforation der Halteanordnung zu führen, und natürlich klein genug, um von dem Aufnahmeabschnitt abgedeckt bzw. überbrückt zu werden, ohne die feste, flächige Abstützung eines an der Aufnahme gehaltenen Werkstücks zu gefährden.
Was die Stifte selbst angeht, können diese prinzipiell einen beliebigen, z.B. mehreckigen Querschnitt aufweisen. Insbesondere im Hinblick auf eine einfache und kostengünstige Herstellung der Stifte - die in der Kammer der Aufnahme immerhin in großer Anzahl vorhanden sind (z.B. rund 500 Stück in einem konkreten Ausführungsbeispiel) - ist es jedoch bevorzugt, wenn es sich bei den längsverschiebbaren Stiften der Abstützanordnung um Zylinderstifte handelt, mit jeweils einem abgesetzten, durchmessergrößten Klemmbereich zur Klemmung mittels des Klemmmechanismus, wobei die Stifte mit ihren Klemmbereichen linienförmig aneinander anliegen und/oder die Klemmbereiche der Stifte einen Außendurchmesser zwischen 2,5 und 4,5 mm aufweisen. Ein weiterer Vorteil der zylindrischen Ausgestaltung der Stifte besteht darin, dass die Stifte nicht gegen ein Verdrehen um ihre Längsachsen geführt werden müssen, vielmehr selbsttätig eine beliebige Rotationsstellung einnehmen können. Bei den weiter oben schon erwähnten Versuchen der Erfinder hat sich im Übrigen herausgestellt, dass ein Außendurchmesser der Stifte im beanspruchten Bereich einen sehr guten Kompromiss zwischen einer möglichst hohen „Rasterauflösung“ für die flächige Abstützung des Werkstücks einerseits und einer noch hinreichenden Leichtgängigkeit bei der Längsverschiebung der einzelnen Stifte andererseits darstellt.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Aufnahme kann des Weiteren vorgesehen sein, dass sich die längsverschiebbaren Stifte der Abstützanordnung mit ihren Stiftenden durch wenigstens eine gelochte Begrenzungsplatte hindurcherstrecken, die eine Längsbewegung der Stifte im Gehäuse begrenzt, nämlich durch Bildung eines Anschlags für den verdickten, mittleren Bereich der Stifte. Dies stellt vor allem einen einfach realisierbaren Schutz der gummielastischen Membran dar, die durch das in Richtung des Aufnahmeabschnitts ggf. federvorgespannte Stiftpaket nicht übermäßig ausgelenkt werden kann, weil die Stifte sich infolge der Begrenzungsplatte nicht ungehindert in dieser Richtung bewegen können.
Ein ähnliches Prinzip - axiale Blockade - ist denkbar, um die einzelnen Stifte des Stiftpakets in einer einmal eingenommenen Axialstellung gegen eine weitere Längsverschiebung festzusetzen. Ein solcher axial wirkender Sperrmechanismus könnte zum Beispiel mit einem Medium arbeiten, welches unter Aufbringung von Energie wahlweise „aufzuquellen“ vermag oder einen veränderlichen Aggregatzustand besitzt - wie etwa Wasser oder eine niedrigschmelzende, metallische Legierung - und das die ggf. verdickt ausgebildeten Stiftenden auf der vom Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran abgewandten Seite der Stifte umgibt bzw. an diesen mit einer elastischen Membran dazwischen ansteht. Durch ein gezielt ausgelöstes Aufquellen oder Erstarren des Mediums können die einzelnen Stifte dann in ihrer jeweils eingenommenen Stellung blockiert werden, so dass die am Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran entsprechend der Form des aufzunehmenden Werkstücks angeformte Geometrie „erstarrt“. Durch Umkehrung der getroffenen Maßnahmen kann der längsverschiebliche Zustand der Stifte dann wieder hergestellt werden.
Die quer zu den Stiften der Abstützanordnung wirkende Klemmkraft für die Stifte kann ferner grundsätzlich auf verschiedene Weise auf die Stifte ausgeübt werden. Denkbar sind beispielsweise Klemmmechanismen, bei denen ein (oder mehrere) Keil(e) in axialer Richtung der Stifte im Zentrum des Stiftpakets zwischen die Stifte getrieben wird (werden) - ähnlich der in der WO 2009/135689 A1 (7 und 8) offenbarten Keillösung - oder in radialer Richtung ausgehend vom Außenumfang des Stiftpakets - analog der in der WO 2016/058676 A1 (5) gezeigten Keillösung.
Solchen Keillösungen gegenüber bevorzugt ist allerdings eine Ausgestaltung der Aufnahme, bei der der Klemmmechanismus mindestens ein Kraftübertragungselement - z.B. in der Form einer handelsüblichen, rund- oder geradstirnigen Passfeder - aufweist, über das eine Klemmkraft auf die Stifte übertragbar ist, die von einer Seite des Gehäuses im Wesentlichen in Richtung einer Mittelachse des Gehäuses verläuft und senkrecht zu den Längsachsen der Stifte wirkt. Es hat sich bei den von den Erfindern durchgeführten Versuchen gezeigt, dass bei einer solchen Klemmkraft-Aufbringung, die - anders als die vorbekannten Keillösungen - nicht vom Zentrum des Stiftpakets nach radial außen oder am Rand des Stiftspakets im Wesentlichen in Umfangsrichtung erfolgt, sondern von radial außen hin zur Mittelachse ohne Eindringen eines „Verdrängers“ zwischen die Stifte, die einzelnen Stifte der erfindungsgemäßen Vielzahl von Stiften bei einer vergleichsweise geringen aufgebrachten Klemmkraft eine bessere, d.h. festere Klemmung untereinander erfahren und so eine besonders zuverlässige Abstützung des aufgenommenen Werkstücks gewährleisten.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung des Klemmmechanismus kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Kraftübertragungselement über wenigstens eine am Gehäuse montierte Stellschraube mechanisch mit der Klemmkraft beaufschlagbar ist. Alternativ sind natürlich auch z.B. pneumatische, hydraulische oder elektrische Aktuatoren zur Querkraftbeaufschlagung der Stifte vorstellbar und den jeweiligen Automationserfordernissen entsprechend sinnvoll. Entsprechendes gilt für Anordnungen, bei denen mit einer Änderung des Aggregatzustands eines Übertragungsmediums oder einer Temperaturänderung an einem festen Übertragungsmaterial Volumenänderungen im Medium bzw. Material einhergehen (Volumenzunahme oder -abnahme), die für eine Querkraftbeaufschlagung der Stifte genutzt werden können.
Was ferner die gummielastische Membran der Aufnahme angeht, kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Aufnahme vorgesehen sein, dass die gummielastische Membran radial außerhalb der am Aufnahmeabschnitt anliegenden Stifte der Abstützanordnung mittels wenigstens eines elastisch verformbaren Formteils, insbesondere eines Formrings aus einem Schaumstoffmaterial gestützt ist. Hierbei kann es sich grundsätzlich um ein separates Einsatzteil oder einen eingeschäumten Abschnitt an der Membran handeln. So kann auf besonders einfache Weise ein Einfallen der gummielastischen Membran unter der Einwirkung des Vakuums in der Kammer am Gehäuse vermieden werden. Alternativ ist es aber auch möglich, die gummielastische Membran in Teilbereichen mit größeren Wandstärken zu versehen und/oder mit einer geeigneten Armierung auszusteifen, wenngleich dies im Hinblick auf eine möglichst gute Anpassungsfähigkeit der Membran an das zu haltende Werkstück weniger bevorzugt ist.
In den von den Erfindern durchgeführten Versuchen hat es sich ferner speziell hinsichtlich wiederum einer möglichst guten Anpassungsfähigkeit der Membran an das aufzunehmende Werkstück als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die gummielastische Membran aus NBR oder EPDM besteht und/oder eine Härte nach SHORE A zwischen 45 und 90 besitzt und/oder eine Materialstärke größer gleich 1,0 und kleiner gleich 2,5 mm aufweist.
Schließlich ist eine Ausgestaltung der Aufnahme bevorzugt, bei der das Gehäuse einen Befestigungsabschnitt zur auswechselbaren Befestigung an einer Werkstückspindel od.dgl. hat. So kann die Aufnahme in verschiedener Weise eingesetzt werden: 1) Die Aufnahme kann fest in der jeweiligen Bearbeitungsmaschine verbaut sein, wobei das Werkstück auf der Aufnahme befestigt, anschlie-ßend bearbeitet und dann wieder von der Aufnahme gelöst wird. 2) Die Aufnahme kann in einer Maschine mit aufgebrachtem Werkstück von einer Arbeitsstation zu einer anderen Arbeitsstation gebracht werden. So könnten beispielsweise in der Brillenlinsenfertigung verschiedene Arbeitsschritte wie Generieren, Polieren und Markieren in einer Maschine an verschiedenen Positionen durchgeführt werden. 3) Die Aufnahme mit aufgebrachtem Werkstück kann auch von einer Maschine zur nächsten Maschine transportiert werden und so in der Art eines „wiederverwendbaren Blockstücks“ jeweils über ein Nullpunktspannsystem neu gespannt werden.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Aufnahme ergeben sich für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten, teilweise schematischen Zeichnungen näher erläutert, in denen gleiche oder entsprechende Teile oder Abschnitte mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer kombinierten CNC-Fräs-Drehmaschine zur Bearbeitung von insbesondere Brillenlinsen als optischen Werkstücken (auch „Generator“ genannt) von schräg oben / vorne links, an deren zentraler Werkstückspindel eine erfindungsgemäße Aufnahme für die Werkstück-Bearbeitung montiert ist und der ein 6-Achs-Knickarmroboter zugeordnet ist, der speziell zur Werkstück-Beschickung der Maschine dient, wobei zur Vereinfachung der Darstellung lediglich die Baugruppen in bzw. an der Maschine dargestellt sind, die mit der Werkstückspindel bzw. dem 6-Achs-Knickarmroboter zusammenwirken;
2 eine Vergrößerung des Details II in 1 zur Veranschaulichung weiterer Einzelheiten zu den mit dem 6-Achs-Knickarmroboter zusammenwirkenden Baugruppen an der Maschine gemäß 1;
3 eine zu allen Seiten abgebrochene, perspektivische Ansicht der Maschine gemäß 1 von schräg oben / vorne rechts und im Maßstab der 2, wobei von dem 6-Achs-Knickarmroboter zur Freigabe der Sicht auf dahinterliegende Baugruppen lediglich ein am freien Ende des Roboters montierter Werkstück-Aufnahmekopf gegenüberliegend zur erfindungsgemäßen Aufnahme abgebrochen dargestellt und im Vordergrund ein Förderband der Maschinenautomation mit einem darauf angeordneten Rezeptkasten für Werkstücke und ggf. Werkzeuge (sogenannter „Jobtray“) gezeigt ist;
4 eine Draufsicht auf die Maschine gemäß 1, ohne die in 1 rechts am Maschinengestell der Maschine angebauten Baugruppen, aber mit dem 6-Achs-Knickarmroboter;
5 eine perspektivische Ansicht der von der Werkstückspindel der Maschine gemäß den 1 bis 4 getrennten bzw. abmontierten Aufnahme nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei an einem stirnseitigen Aufnahmeabschnitt einer gummielastischen Membran der Aufnahme mit gestrichelten Linien Teilkreise angedeutet sind, auf denen Öffnungen einer Perforation der gummielastischen Membran als Bestandteil einer Werkstück-Halteanordnung der Aufnahme angeordnet sind, die mit dem Wirkprinzip Vakuum arbeitet;
6 eine Draufsicht auf die in 5 dargestellte Aufnahme;
7 eine Seitenansicht der Aufnahme gemäß 5, wobei auf der linken Seite in 7 ein hohlzylindrischer Aufnahmeabschnitt der Werkstückspindel der in den 1 bis 4 gezeigten Maschine nach links abgebrochen dargestellt ist, zur Veranschaulichung der Anschlusssituation für die Aufnahme an bzw. in der Maschine;
8 eine Vergrößerung des Details VIII in 6, die eine Öffnung der Perforation im Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran der Aufnahme illustriert;
9 eine Schnittansicht der Aufnahme gemäß 5 entsprechend der abgewinkelten Schnittverlaufslinie IX-IX in 6, wobei auf der linken Seite der 9 ein Ventil, über das ein Vakuum an eine Kammer der Aufnahme angelegt werden kann, in einem geschlossenen Zustand dargestellt ist;
10 eine nach links abgebrochene Schnittansicht der Aufnahme gemäß 5 ähnlich der Darstellung in 9, wobei der Aufnahmeabschnitt der gummielastischen Membran formmäßig an die Geometrie einer zu bearbeitenden Brillenlinse angepasst ist, die an der Aufnahme wie gezeigt vollflächig abgestützt gehalten ist;
11 eine Vergrößerung des Details XI in 9, die illustriert, wie die einzelnen längsverschiebbaren Stifte eines in der Kammer der Aufnahme aufgenommenen Stiftpakets zur Werkstückabstützung mittels Schraubendruckfedern in Richtung des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran federvorgespannt sind;
12 eine nach rechts abgebrochene Schnittansicht des in 9 ebenfalls geschnitten dargestellten Ventils der Aufnahme gemäß 5, welches in einem geöffneten Zustand gezeigt ist;
13 eine Schnittansicht der Aufnahme gemäß 5 entsprechend der Schnittverlaufslinie XIII-XIII in 7, die illustriert, wie die einzelnen Stifte der Abstützanordnung mittels eines quer wirkenden Klemmmechanismus aneinander festlegbar sind, der drei gleichmäßig winkelbeabstandete Kraftübertragungselemente in Form von Passfedern aufweist, die über Stellschrauben kraftbeaufschlagbar sind, wobei in einem in 13 oberen, mit einer strichpunktierten Linie abgegrenzten Teilbereich eine Klemmvariante gezeigt ist, die drei Stellschrauben anstelle nur einer Stellschraube aufweist;
14 eine der 9 ähnliche, im Schnittverlauf aber verschiedene Längsschnittansicht einer Aufnahme nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die einzelnen längsverschiebbaren Stifte der Abstützanordnung mittels eines gemeinsamen Luftfederelements in Richtung des Aufnahmeabschnitts der gummielastischen Membran federvorgespannt sind;
15 eine Vergrößerung des Details XV in 14, zur näheren Illustration eines am Luftfederelement zum Entlüften vorgesehenen Flatterventils; und
16 eine perspektivische Ansicht des von der Aufnahme gemäß 14 separierten Luftfederelements mit Blick auf eine Ventilklappe des Flatterventils zum Entlüften der Kammer der Aufnahme.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den 1 bis 4 ist beispielhaft für ein technisches Umfeld, in dem eine nachfolgend anhand der 5 bis 16 noch mit zwei Ausführungsbeispielen ausführlich beschriebene WerkstückAufnahme 10 zum Einsatz kommen kann, eine kombinierte CNC-Fräs-Drehmaschine zur Bearbeitung von insbesondere Brillenlinsen dargestellt; im Folgenden hier - wie auch in dieser Branche - Generator 12 genannt. Solche Generatoren 12 sind von der Satisloh AG, Baar, Schweiz unter der Handelsbezeichnung „VFT-orbit“ erhältlich und Gegenstand der Druckschrift EP 2 011 603 A1 , auf die an dieser Stelle bezüglich Aufbau und Funktion des Generators 12 zunächst ausdrücklich verwiesen sei.
Eine Brillenlinse 14 als Beispiel für ein zu bearbeitendes optisches Werkstück ist in 10 gezeigt. Die Brillenlinse 14 hat zwei - jedenfalls am Ende der Bearbeitung optisch wirksame - Werkstückflächen 16, 18 und einen Werkstückrand 20 dazwischen. Es handelt sich in den verschiedenen Bearbeitungszuständen, d.h. ausgehend vom Brillenlinsenrohling über das teilbearbeitete Brillenlinsenhalbzeug bis hin zur fertigbearbeiteten Brillenlinse, stets um ein flächiges Werkstück. Als solches muss die Brillenlinse 14 bei der Bearbeitung zuverlässig gehalten und zugleich gegen unerwünschte Verformungen abgestützt werden, wozu die hier beschriebene Aufnahme 10 dient.
Kurzgefasst besitzt der Generator 12 gemäß den 1 bis 4 eine Werkstückspindel 22, mittels der die an der Aufnahme 10 abgestützt gehaltene Brillenlinse 14 um eine Werkstück-Drehachse B drehend angetrieben werden kann. Ferner hat der Generator 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Bearbeitungseinheiten für die spanende Bearbeitung der an der Werkstückspindel 22 über die Aufnahme 10 gehaltenen Brillenlinse 14, nämlich zwei Dreh-Bearbeitungseinheiten 24, 26 mit jeweils einem Fast-Tool-Servo 28, 30, der dazu dient, eine Linearbewegung in Richtung F1 bzw. F2 für einen jeweils zugeordneten Drehmeißel 32, 34 als Drehwerkzeug zu erzeugen, sowie eine Fräs-Bearbeitungseinheit 36 mit einer Werkzeugspindel 38 zur Erzeugung einer Drehbewegung um eine Werkzeug-Drehachse C für ein Fräswerkzeug 40. Darüber hinaus weist der Generator 12 einen allgemein mit 42 bezifferten Verstellmechanismus zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Werkstückspindel 22 und dem jeweiligen Werkzeug 32, 34, 40 auf, um (wenigstens) wahlweise ein Laden/Entladen oder ein spanendes Bearbeiten der Brillenlinse 14 zu ermöglichen. Hierbei umfasst der Verstellmechanismus 42 eine Linearantriebseinheit sowie eine Schwenkantriebseinheit (beide in den Figuren nicht zu sehen), die aufeinander angeordnet sind, wobei die Werkstückspindel 22 mittels der Schwenkantriebseinheit um eine Schwenkachse A schwenkbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Werkstück-Drehachse B steht, während die Werkstückspindel 22 mittels der Linearantriebseinheit entlang einer Linearachse Y bewegbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Schwenkachse A und im Wesentlichen parallel zur Werkstück-Drehachse B verläuft.
Der Verstellmechanismus 42 ist im Zentrum einer ringtrogartigen Ausnehmung 44 angeordnet, die ausgehend von einer Oberseite 46 mittig in einem monolithisch aus Polymerbeton geformten Maschinengestell 48 ausgebildet ist und einen Arbeitsraum 50 des Generators 12 begrenzt. Um die Ausnehmung 44 herum sind, wie insbesondere die 4 zeigt, ausgehend von der Oberseite 46 mehrere Flanschflächen in das Maschinengestell 48 eingelassen, welche der Montage der Bearbeitungseinheiten 24, 26, 36 in einer sternartigen Anordnung um den Arbeitsraum 50 herum und weiterer Einheiten bzw. Stationen dienen, die nachfolgend noch kurz beschrieben werden.
Unmittelbar an der Ausnehmung 44 im Maschinengestell 48 befindet sich gemäß den 1 und 4 zunächst noch eine Messstation 52 zum Vermessen der Brillenlinsen 14, insbesondere für eine Kalibrierung des Generators 12. Ferner ist in den 1 bis 4 rechts neben der Fräs-Bearbeitungseinheit 36 eine weitere kleine Frässpindel 54 - mit geeigneter Kapselung und Spanabsaugung (nicht gezeigt) ausgerüstet - vorgesehen, mittels der ein Fingerfräser 56 um eine weitere Werkzeug-Drehachse D in der Drehzahl gesteuert drehend angetrieben werden kann. Diese Bearbeitungseinheit dient dazu, am Brillenlinsenrohling mittels des Fingerfräsers 56 eine umlaufende Nut, Stufe oder einen umlaufenden Einstich (nicht gezeigt) in der Werkstückfläche 16 auszubilden, bevor die Bearbeitung der anderen Werkstückfläche 18 des dann an der Aufnahme 10 gehaltenen Brillenlinsenrohlings beginnt. Dieses Vorgehen zum Vor- bzw. Fertigranden bei der Bearbeitung von Brillenlinsen 14 ist in der älteren deutschen Patentanmeldung DE 10 2021 004 831.8 derselben Anmelderin ausführlich beschrieben, auf die an dieser Stelle bezüglich der Verfahrensdetails ausdrücklich verwiesen sei.
Die 1 bis 4 zeigen schließlich auch (a) eine seitlich am Maschinengestell 48 montierte Transporteinrichtung (3) mit einem Förderband 58 für den Transport von Rezept- oder Arbeitskasten 60, in denen die zu bearbeitenden/bearbeiteten Brillenlinsen 14 transportiert werden; (b) einen 6-Achs-Knickarmroboter 62 (1, 2 und 4), der an der Oberseite 46 des Maschinengestells 48 angeflanscht ist (siehe 3: Flanschfläche 63), an seinem freien Ende einen Werkstück-Aufnahmekopf 64 trägt und speziell zur Werkstück-Beschickung des Generators 12 sowie zum Halten und Positionieren der Brillenlinsen 14 an der Frässpindel 54 dient; (c) eine über eine nicht gezeigte Haltestruktur am Maschinengestell 48 des Generators 12 verschwenkbar gehaltene Werkstück-Wendeeinrichtung 66, die funktional zwischen der an der Werkstückspindel 22 des Generators 12 gehaltenen Aufnahme 10 und dem Werkstück-Aufnahmekopf 64 des 6-Achs-Knickarmroboters 62 angeordnet ist; (d) eine Imagingstation 68 (1 bis 3) zur Positionsermittlung des Brillenlinsenrohlings; und (e) eine Messstation 70 (1 bis 3) zur Vermessung der Frontkurve des Brillenlinsenrohlings. Der 6-Achs-Knickarmroboter 62 ist in der Lage, zu bearbeitende/bearbeitete Brillenlinsen 14 mit seinem Werkstück-Aufnahmekopf 64 zwischen dem Arbeitskasten 60 auf dem Förderband 58, der Imagingstation 68, der Messstation 70, der Frässpindel 54, der Werkstück-Wendeeinrichtung 66 und - wie in 3 angedeutet - der Aufnahme 10 an der Werkstückspindel 22 des Generators 12 zu transportieren und an der jeweiligen Stelle den dort jeweils gegebenen Bearbeitungs- und/oder Handhabungserfordernissen entsprechend zu positionieren.
Was die weitere Kinematik des vorbeschriebenen Generators 12 angeht, ist noch festzuhalten, dass die Werkstückspindel 22 mittels des aus Linearantriebseinheit und Schwenkantriebseinheit bestehenden Verstellmechanismus 42 CNC-lagegeregelt (A-Achse, Y-Achse) in einer bezüglich der Schwenkachse A senkrecht verlaufenden Ebene bewegbar ist, während die an der Aufnahme 10 gehaltene Brillenlinse 14 im Drehwinkel CNC-lagegeregelt (B-Achse) um die Werkstück-Drehachse B drehbar ist. Somit kann die Brillenlinse 14 von einer Bearbeitungseinheit oder Station zur nächsten Bearbeitungseinheit oder Station bewegt werden (A-Achse), bezüglich einer Bearbeitungseinheit oder Station quer zu dieser (A-Achse, ggf. mit Y-Achse kombiniert, insbesondere für Vorschubbewegungen) und/oder bezüglich einer Bearbeitungseinheit oder Station in Richtung auf diese zu bzw. von dieser weg (Y-Achse, insbesondere für Zustellbewegungen). Werkzeugseitig kann dabei das Fräswerkzeug 40 mittels der Werkzeugspindel 38 der Fräs-Bearbeitungseinheit 36 um die Werkzeug-Drehachse C in der Drehzahl gesteuert drehend angetrieben werden bzw. der jeweilige Drehmeißel 32, 34 mittels des zugeordneten Fast-Tool-Servos 28, 30 entlang der jeweiligen Linearachse F1, F2 CNC-lagegeregelt und nach Maßgabe der an der Brillenlinse 14 zu erzeugenden Flächenform reziprozierend zugestellt werden, um Späne abzuheben.
Weitere Details der Aufnahme 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel sind den 5 bis 13 zu entnehmen. Allgemein umfasst die Aufnahme 10 für die vorerwähnten Funktionen „Halten“ und „Abstützen“ einer zu bearbeitenden Brillenlinse 14 eine Halteanordnung 72 sowie eine Abstützanordnung 73, die beide nachfolgend näher beschrieben werden. In diesem Zusammenhang hat die Aufnahme 10 zunächst ein mehrteiliges Gehäuse 74, an dem eine gummielastische Membran 75 montiert ist. Die gummielastische Membran 75 besitzt einen Aufnahmeabschnitt 76, auf dessen Außenseite 77 die Brillenlinse 14 gemäß 10 mit einer (16) ihrer Werkstückflächen 16, 18 flächig aufgelegt werden kann.
Die gummielastische Membran 75 begrenzt ferner zusammen mit dem Gehäuse 74 eine Kammer 78 (siehe insbesondere die 9 und 10), in der eine Vielzahl von separat längsverschiebbaren Stiften 79 der Abstützanordnung 73 aufgenommen ist. Die Stifte 79 können jeweils mit einem Stiftende 80 an einer Innenseite 81 des Aufnahmeabschnitts 76 der gummielastischen Membran 75 zur Anlage gebracht werden. Darüber hinaus können die Stifte 79 - wie nachfolgend ebenfalls noch näher beschrieben wird - wahlweise gegen eine Längsverschiebung bezüglich des Gehäuses 74 durch einen quer wirkenden Klemmmechanismus 82 aneinander festgelegt werden, um den Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 nach Maßgabe einer Geometrie der mittels der Halteanordnung 72 gehaltenen Brillenlinse 14 (siehe in 10 die konvexe Krümmung der Fläche 16 der Brillenlinse 14) fest abzustützen. Nach einem wesentlichen Merkmal der Aufnahme 10 ist dabei die Halteanordnung 72 für die zu bearbeitende Brillenlinse 14 in oder an dem Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 vorgesehen, wo sie die Brillenlinse 14 allein an der Werkstückfläche 16 zu halten vermag, ohne am Werkstückrand 20 der Brillenlinse 14 anzugreifen, wie in 10 zu sehen ist.
Die einzelnen Teile des mehrteiligen Gehäuses 74 der Aufnahme 10 sind am besten in der 9 zu erkennen. Demgemäß umfasst das Gehäuse 74 im ersten Ausführungsbeispiel drei Teile, nämlich eine Basis 83, einen in der Kammer 78 des Gehäuses 74 aufgenommenen, von der Basis 83 umgebenen Stützflansch 84 für die Stifte 79 und einen die Kammer 78 im Gehäuse 74 in 9 nach links begrenzenden Dichtflansch 85. Der Dichtflansch 85 ist mit einem Absatz 86 mittels eines Dichtrings 87 abgedichtet in der Basis 83 eingesteckt und geeignet gesichert, z.B. mittels einer Schraubverbindung (nicht gezeigt). Der Dichtflansch 85 hält mit der in 9 rechten Stirnseite am Absatz 86 den Stützflansch 84 in der Kammer 78. Außenumfangsseitig ist die Basis 83 im Bereich eines in 9 linken, hohlzylindrischen Befestigungsabschnitts 88 ebenfalls mit einem Dichtring 89 versehen. Dieser Befestigungsabschnitt 88 des Gehäuses 74 dient zur auswechselbaren Befestigung der Aufnahme 10 an einem hohlzylindrischen Endabschnitt 90 der Werkstückspindel 22, der in 7 abgebrochen dargestellt ist.
Wie in 9 ebenfalls zu sehen ist, sind sowohl die Basis 83 als auch der Stützflansch 84 des Gehäuses 74 im Wesentlichen becherförmig ausgebildet, jeweils mit einem Bodenbereich, der eine gelochte Begrenzungsplatte 91 bzw. 92 bildet, durch die sich die längsverschiebbaren Stifte 79 der Abstützanordnung 73 mit ihren voneinander abgewandten Stiftenden 80 bzw. 93 hindurch erstrecken. Hierfür sind die Basis 83 und der Stützflansch 84 in ihrer Rotationslage um eine Mittelachse 94 der Aufnahme 10 geeignet zueinander ausgefluchtet, gemeinsam verbohrt und mit einem Zylinderstift 95 (siehe 13) gegen ein relatives Verdrehen zueinander gesichert.
Gemäß 13 sind die längsverschiebbaren Stifte 79 der Abstützanordnung 73 im Gehäuse 74 der Aufnahme 10 des Weiteren in einer sehr dichten, im Wesentlichen hexagonalen Packung angeordnet. Dazu weist das Gehäuse 74, genauer dessen Basis 83 einen Führungsabschnitt 96 auf, der eine im Querschnitt gesehen im Wesentlichen hexagonale Öffnung 97 hat, durch die sich die Stifte 79 hindurch erstrecken.
Wie ferner am besten der Vergrößerung gemäß 11 sowie dem Schnitt gemäß der 13 zu entnehmen ist, handelt es sich bei den längsverschiebbaren Stiften 79 der Abstützanordnung 73 im dargestellten Ausführungsbeispiel um Zylinderstifte, mit jeweils einem abgesetzten, durchmessergrößten Klemmbereich 98 zur nachfolgend noch näher beschriebenen Klemmung mittels des Klemmmechanismus 82. Die Stifte 79 liegen in ihrer gepackten Anordnung mit ihren Klemmbereichen 98 linienförmig aneinander an. In ihren Klemmbereichen 98 können die Stifte 79 dabei z.B. einen Außendurchmesser zwischen 2,5 und 4,5 mm aufweisen. Bei der Dimensionierung der Stifte 79 ist zum einen zu berücksichtigen, dass die Stifte 79 nicht zu dick sein dürfen, damit bei der Abformung der zumeist gekrümmten Werkstückflächen 16 der an der Aufnahme 10 aufzunehmenden Brillenlinsen 14 eine möglichst hohe Auflösung erzielt wird. Zum anderen ist der Durchmesser der Stifte 79 nach unten begrenzt vornehmlich durch Fertigungsanforderungen bzw. -möglichkeiten. Was die Anzahl der Stifte 79 angeht, werden z.B. für eine hexagonale Stiftpackung mit einer „Schlüsselweite“ von 65 mm - entsprechend der maximal vollständig unterstützten Kreisform einer aufzunehmenden Brillenlinse 14 - und einem Eckmaß von 75 mm 469 Stifte mit einem Durchmesser von 3 mm benötigt. In einer anderen Variante mit einer hexagonalen Stiftpackung, die eine Schlüsselweite von 86 mm und ein Eckmaß von 100 mm besitzt, wären dies 469 Stifte mit einem Durchmesser von 4 mm. Die verdickten Klemmbereiche 98 der Stifte 79 können z.B. eine Länge von ca. 20 mm aufweisen, entsprechend der Länge der hexagonalen Öffnung 97 in der Basis 83 des Gehäuses 74, so dass über diese Länge auch eine Führung der Stifte 79 gegeben ist, die einem „Verkanten“ der Stifte 79 entgegenwirkt.
Wie in den 9 und 10 angedeutet ist, sind die Stifte 79 ferner an ihren der Innenseite 81 des Aufnahmeabschnitts 76 der gummielastischen Membran 75 zugewandten Stiftenden 80 leicht verrundet bzw. linsenförmig ausgebildet. Dies ist bei der Abformung verschiedener Krümmungsradien der aufzunehmenden Brillenlinsen 14 einer möglichst guten Werkstückunterstützung durch die Stifte 79 förderlich, außerdem wirkt dies bei einer Anlage der Stiftenden 80 an der Innenseite 81 der gummielastischen Membran 75 einer Membranbeschädigung entgegen.
Einzelheiten des Klemmmechanismus 82 sind am besten den 9 und 13 zu entnehmen. Demgemäß weist der Klemmmechanismus 82 mindestens ein, im dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere zur Vermeidung von Unwuchten drei um 120° bezüglich der Mittelachse 94 der Aufnahme 10 winkelversetzt angeordnete Kraftübertragungselemente 99 - hier in der Form von handelsüblichen rundstirnigen Passfedern - auf. Über die Kraftübertragungselemente 99 ist jeweils eine Klemmkraft auf die Klemmbereiche 98 der Stifte 79 übertragbar, die von einer Seite des Gehäuses 74 im Wesentlichen in Richtung der Mittelachse 94 des Gehäuses 74 verläuft und senkrecht zu den Längsachsen der Stifte 79 wirkt.
Jedes Kraftübertragungselement 99 kann im dargestellten Ausführungsbeispiel über wenigstens eine am Gehäuse 74 montierte Stellschraube 100 mechanisch mit einer Klemmkraft beaufschlagt werden. Genauer gesagt sind die Kraftübertragungselemente 99 jeweils in einer zugeordneten, komplementär geformten und nach radial außen offenen Aussparung 101 (siehe 13) der Basis 83 des Gehäuses 74 aufgenommen. Jede Aussparung 101 ist mittels einer Klemmplatte 102 nach außen abgedeckt, die unter Zwischenlage einer Flachdichtung 103 mit in den Figuren nicht gezeigten Schrauben an Schraubpunkten 104 fest mit der Basis 83 verschraubt ist. Die Stellschrauben 100 durchgreifen gemäß den 9 und 13 zugeordnete Gewindebohrungen 105 in den Klemmplatten 102 und stehen mit ihren eingeschraubten Enden mit den Kraftübertragungselementen 99 in Kontakt. Zum Klemmen der Klemmbereiche 98 der Stifte 79 ist es ausreichend, nur eine Stellschraube 100 anzuziehen, die somit auf das zugeordnete Kraftübertragungselement 99 einwirkt. Dabei stützen sich die Stifte 79 mit ihren Klemmbereichen 98 untereinander und an den beiden anderen Kraftübertragungselementen 99 ab, die sich wiederum an der jeweils zugeordneten Stellschraube 100 abstützen. Infolge der Umfangsverteilung der Stellschrauben 100 an der Aufnahme 10 ist es einfach, entsprechend der Drehwinkelstellung der Werkstückspindel 22 im Generator 12 und damit der Aufnahme 10 an eine der Stellschrauben 100 heranzukommen, um den Klemmmechanismus 82 zu betätigen.
Im oberen Teil der 13 ist noch eine Variante des Klemmmechanismus 82 veranschaulicht, bei der anstatt einer Stellschraube drei Stellschrauben 100 am zugeordneten Kraftübertragungselement 99 angreifen, um einem Verkanten des Kraftübertragungselements 99 in der Aussparung 101 entgegenzuwirken. In einer realen Umsetzung dieser Variante wären natürlich jedem der Kraftübertragungselemente 99 drei Stellschrauben 100 zugeordnet, um Unwuchten bei einer Drehbewegung der Aufnahme 10 um die Mittelachse 94 zu vermeiden.
Ein weiterer wichtiger Aspekt im Zusammenhang mit den Stiften 79 der Abstützanordnung 73 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel darin, dass die Stifte 79 in Richtung des Aufnahmeabschnitts 76 der gummielastischen Membran 75 federvorgespannt sind. Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 5 bis 13 ist jedem Stift 79 der Abstützanordnung 73 eine Schraubendruckfeder 106 zugeordnet, um am jeweiligen Stift 79 eine individuelle Federvorspannung in Richtung des Aufnahmeabschnitts 76 der gummielastischen Membran 75 zu erzeugen.
Der 11 sind weitere Details zu dieser Anordnung der Schraubendruckfedern 106 in der Aufnahme 10 zu entnehmen. Die Schraubendruckfedern 106 sind jeweils mit einer geringen Einfederung über die von der gummielastischen Membran 75 abgewandten Stiftenden 93 der Stifte 79 gesetzt, so dass sie mit ihren in den 9 und 11 rechten Enden an den verdickten Klemmbereichen 98 der Stifte 79 anliegen, während sich die in den 9 und 11 linken Enden der Schraubendruckfedern 106 an der gelochten Begrenzungsplatte 92 des Stützflanschs 84 des Gehäuses 74 abstützen, durch die sich die Stifte 79 mit ihren Stiftenden 93 hindurcherstrecken. Es ist ersichtlich, dass dadurch jeder einzelne Stift 79 eine Federvorspannung in Richtung des Aufnahmeabschnitts 76 der gummielastischen Membran 75 erfährt. In der Grundstellung der Aufnahme 10 (9) begrenzt dabei die gelochte Begrenzungsplatte 91 der Basis 83 des Gehäuses 74 eine Bewegung der Stifte 79 in Richtung des Aufnahmeabschnitts 76, wobei die die Begrenzungsplatte 91 mit ihren Stiftenden 80 durchgreifenden Stifte 79 mit ihren verdickten Klemmbereichen 98 an der Begrenzungsplatte 91 anliegen. Wenn der Klemmmechanismus 82 gelöst ist, federn die einzelnen Stifte 79 aus dieser Stellung bei der Aufnahme einer Brillenlinse 14 am Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 ein, so dass die verdickten Klemmbereiche 98 der Stifte 79 von der Begrenzungsplatte 91 des Gehäuses 74 gegen die Kraft der Schraubendruckfedern 106 abheben bzw. außer Kontakt kommen, wie in 10 gezeigt. Ist die aufzunehmende Werkstückfläche 16 der Brillenlinse 14 vollständig abgeformt, kann der Klemmmechanismus 82 betätigt werden, so dass in der Folge die Stifte 79 in ihrer jeweiligen Stellung gehalten werden und die angeformte Form des Aufnahmeabschnitts 76 „eingefroren“ wird.
Weitere Details der Halteanordnung 72 der Aufnahme 10 sind insbesondere den 5 bis 9 und 12 zu entnehmen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann zunächst an der Kammer 78 im Gehäuse 74 ein Vakuum angelegt werden, wozu der Kammer 78 ein später noch näher beschriebenes Ventil 107 zugeordnet ist. Ferner ist als Bestandteil der Halteanordnung 72 im Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 eine Perforation 108 ausgebildet, wie am besten in den 5, 6 und 8 zu sehen ist, so dass ein an der Kammer 78 angelegtes Vakuum über die Perforation 108 auf der Außenseite 77 des Aufnahmeabschnitts 76 der gummielastischen Membran 75 zum Halten einer zu bearbeitenden Brillenlinse 14 ansteht.
Genauer gesagt weist die Perforation 108 eine Mehrzahl von Öffnungen 109 im Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 auf, die um die Mittelachse 94 der gummielastischen Membran 75 gleichmäßig winkelabstandet voneinander auf wenigstens einem, im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Teilkreisen 110, 111 verteilt sind, welche in den 5 und 6 mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Beispielsweise kann die Perforation 108 so zwischen drei und achtzehn Öffnungen 109 verteilt auf zwei Teilkreisen 110, 111 aufweisen; konkret gezeigt sind in den 5 und 6 drei Öffnungen 109 auf dem inneren Teilkreis 110 und sechs Öffnungen 109 auf dem äußeren Teilkreis 111. Die Öffnungen 109 der Perforation 108 sind hierbei bevorzugt in einem Durchmesserbereich kleiner gleich 40 mm bezüglich der Mittelachse 94 im Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 ausgebildet, so dass sie von einem Rohling für eine Brillenlinse 14 mit üblichen Abmaßen überdeckt werden können.
Wie des Weiteren die Vergrößerung gemäß 8 zeigt, sind die Öffnungen 109 der Perforation 108 im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen rund, wobei sie einen Durchmesser d größer gleich 0,5 mm und kleiner gleich 2 mm aufweisen. Wie von den Erfindern durchgeführte Versuche gezeigt haben, können so mit einem an der Kammer 78 im Gehäuse 74 angelegten Unterdruck in einem Bereich zwischen -60 und -90 kPa am Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 Haltekräfte erzeugt werden, die den in der Brillenlinsenfertigung üblichen Bearbeitungserfordernissen gut genügen.
In der 6 ist mit einer gepunkteten Linie noch angedeutet, dass und wo auf der Innenseite 81 des Aufnahmeabschnitts 76 der gummielastischen Membran 75 ein semipermeabler Membranabschnitt 112 angeordnet sein kann, der die Perforation 108 von innen abdeckt, dabei einen Luftaustausch über die Perforation 108 ermöglicht, einen Flüssigkeitsdurchtritt durch die Perforation 108 in die Kammer 78 hingegen verhindert. Sollte z.B. bei einer Bearbeitung im Generator 12 einmal eine Brillenlinse 14 von der Aufnahme 10 verloren gehen, so kann mittels des semipermeablen Membranabschnitts 112 verhindert werden, dass Kühlschmierstoff in die Kammer 78 angesaugt wird.
Die gummielastische Membran 75 weist gemäß insbesondere der 9 einen sich radial außen an dem Aufnahmeabschnitt 76 anschließenden Balgabschnitt 113 auf, der wiederum in einen verdickten Befestigungsabschnitt 114 der gummielastischen Membran 75 übergeht. Mit dem Befestigungsabschnitt 114 ist die gummielastische Membran 75 in einer zugeordneten Radialnut 115 der Basis 83 des Gehäuses 74 eingeknüpft, wobei eine am Außenumfang des Befestigungsabschnitts 114 angebrachte Spannschelle 116 den Befestigungsabschnitt 114 in einem formschlüssigen Eingriff mit der Radialnut 115 des Gehäuses 74 hält.
Zur gummielastischen Membran 75 ist an dieser Stelle noch zu sagen, dass ihre elastischen Eigenschaften grundsätzlich so ausgewählt werden sollten, dass der Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 zum einen die diskreten Punkte der Stiftenden 80 der Stifte 79 auszugleichen vermag, so dass eine kontinuierliche Aufnahmefläche für die aufzunehmende Brillenlinse 14 entsteht, zum anderen aber nicht zu weich sein darf, um keine nennenswerte Bewegung der abgestützt gehaltenen Brillenlinse 14 auf der Aufnahme 10 zu ermöglichen. Wie die von den Erfindern durchgeführten Versuche gezeigt haben, eignen sich besonders die Werkstoffe NBR (Nitrile Butadiens Rubber) oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien; M-Gruppe) für die Ausbildung der gummielastischen Membran 75, die vorzugsweise eine Härte nach SHORE A zwischen 45 und 90 besitzen sollte. Außerdem sollte die gummielastische Membran 75 im Aufnahmeabschnitt 76 eine Materialstärke größer gleich 1,0 und kleiner gleich 2,5 mm aufweisen.
Einzelheiten des der Kammer 78 im Gehäuse 74 zugeordneten Ventils 107 sind schließlich noch den 9 und 12 zu entnehmen. Das Ventil 107 ist wahlweise zu öffnen oder zu verschließen, um im geöffneten Zustand ein Vakuum an der Kammer 78 anzulegen oder im geschlossenen Zustand bei einer am Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 über der Perforation 108 gehaltenen Brillenlinse 14 das Vakuum in der Kammer 78 aufrechtzuerhalten.
Demgemäß werden das Ventilgehäuse und die Sitzflächen des Ventils 107 durch den Dichtflansch 85 des Gehäuses 74 der Aufnahme 10 gebildet. In einer zentralen Durchgangsbohrung 117 des Dichtflanschs 85 ist ein mit einer Handhabe 118 versehener Ventilschieber 119 entlang der Mittelachse 94 bewegbar angeordnet und mittels einer Sicherungsscheibe 120 gegen ein Herausziehen gesichert. Der Ventilschieber 119 besitzt zwei sich entlang der Mittelachse 94 erstreckende Kanalabschnitte 121, 122, die durch eine Trennwand 123 voneinander getrennt sind. Der eine, in den 9 und 12 linke Kanalabschnitt 121 ist mit einer Unterdruckquelle verbunden (in den Figuren nicht gezeigt), während der andere, in den 9 und 12 rechte Kanalabschnitt 122 mit der Kammer 78 im Gehäuse 74 kommuniziert. Nahe der Trennwand 123 sind im Ventilschieber 119 Querbohrungen 124, 125 ausgebildet, die jeweils einen der Kanalabschnitte 121, 122 schneiden. Ferner ist die Durchgangsbohrung 117 des Dichtflanschs 85 in einem mittleren Bereich im Durchmesser vergrößert, so dass am Außenumfang des in der Durchgangsbohrung 117 aufgenommenen Ventilschiebers 119 ein Ringraum 126 gebildet ist. Schließlich sind am Außenumfang des Ventilschieber 119 drei Dichtungen 127 (O-Ringe) mit einem axialen Abstand zueinander angeordnet.
Im geschlossenen Zustand des Ventils 107, der in 9 gezeigt ist, trennt die in dieser Figur rechte Dichtung 127 die Kammer 78 von dem Ringraum 126 und dem Kanalabschnitt 121 im Ventilschieber 119. Ein in der Kammer 78 vorhandenes Vakuum kann dann gehalten werden, wenn die Perforation 108 im Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 durch eine an der Aufnahme 10 gehaltene Brillenlinse 14 verschlossen ist. In dem in 12 dargestellten, geöffneten Zustand des Ventils 107 hingegen kommuniziert der Kanalabschnitt 122 - und damit die Kammer 78 - über die Querbohrungen 125, den Ringraum 126 und die Querbohrungen 124, mithin an der Trennwand 123 des Ventilschiebers 119 vorbei, mit dem Kanalabschnitt 121 - und somit der Unterdruckquelle.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass sich die Aufnahme 10 an die verschiedenen Oberflächen-Topografien zu haltender Brillenlinsen 14 anpassen kann, wobei das eigentliche Halten mittels der Halteanordnung 72 in dem beschriebenen Beispiel über die Erzeugung eines Vakuums zwischen der Brillenlinse 14 und der Aufnahme 10 erfolgt. Zugleich ist eine vollflächige Unter- bzw. Abstützung der Brillenlinse 14 an deren Werkstückfläche 16 durch die aneinander liegenden Stifte 79 der Abstützanordnung 73 gegeben, die wahlweise mittels des Klemmmechanismus 82 in einer einmal gefundenen Position festgesetzt werden können. Hierbei befindet sich über dem Relief aus Stiften 79 die gummielastische Membran 75, welche mit ihrem Aufnahmeabschnitt 76 der Anpassung der Stifte 79 folgt, im Zentrum mit der Perforation 108 der Halteanordnung 72 zum Anlegen des Vakuums an die Brillenlinse 14 versehen ist und einen direkten Kontakt zwischen den Stiften 79 und der Brillenlinse 14 verhindert. Infolge der Vakuumbeaufschlagung der dann allseits abgedichteten Kammer 78 im Gehäuse 74 der Aufnahme 10 liegt zum einen die gummielastische Membran 75 mit ihrem Aufnahmeabschnitt 76 fest auf den Stiftenden 80, zum anderen liegt das Vakuum durch die Perforation 108 der gummielastischen Membran 75 auch im Bereich zwischen dem Aufnahmeabschnitt 76 und der aufliegenden Werkstückfläche 16 der Brillenlinse 14 an. Somit sorgt der Umgebungsluftdruck für die Haltekraft der Brillenlinse 14 auf der Aufnahme 10. Dass die Membran 75 hierbei aus einem Gummiwerkstoff besteht, ermöglicht zum einen eine gute Abdichtung des Zwischenraums zwischen der Brillenlinse 14 und der Membran 75 hin zur Umgebung und stellt zum anderen einen hohen Reibbeiwert bereit, so dass auch eine Verschiebung der Brillenlinse 14 auf der Membran 75 der Aufnahme 10 in den nachfolgenden Prozessen verhindert wird.
Im Prozess der Herstellung von Brillenlinsen 14 ist folgender Ablauf denkbar: a) Form und Lage des Brillenlinsenrohlings werden mit bekannten Verfahren ermittelt (Imagingstation 68, Messstation 70); b) eine Handlingeinheit (6-Achs-Knickarmroboter 62) positioniert den Brillenlinsenrohling entsprechend der vorhandenen Berechnungsvorschriften auf der Aufnahme 10 an der Werkstückspindel 22 des Generators 12, wobei die Positionierung in einer Weise erfolgt, dass alle belasteten Stifte 79 um einen Mindestwert von beispielsweise 1 mm eingetaucht werden, wodurch sichergestellt wird, dass alle Stifte 79 über den Aufnahmeabschnitt 76 Kontakt zur Werkstückfläche 16 der Brillenlinse 14 haben; c) der Klemmmechanismus 82 der Stifte 79 wird manuell oder automatisch betätigt; d) das Ventil 107 wird manuell oder automatisch geöffnet; e) Vakuum wird über das Ventil 107 in der Kammer 78 der Aufnahme 10 erzeugt; f) das Ventil 107 wird manuell oder automatisch geschlossen.
Im Ergebnis befindet sich die Brillenlinse 14 auf der Aufnahme 10 und wird dort vollflächig durch die Packung der Stifte 79 der Abstützanordnung 73 unterstützt und über das Vakuum der Halteanordnung 72 gehalten. In der Folge können alle bekannten Bearbeitungsschritte der Linsenherstellung, bei der die Werkstückfläche 18 bearbeitet wird, wie z.B. im Generator 12 die Fräs- und Drehbearbeitung (Generieren), durchgeführt werden. Entsprechendes gilt beispielsweise für das Polieren oder Markieren auf hierfür geeignet ausgerüsteten Maschinen. Letztlich wird eine Prozesskette ohne die Notwendigkeit eines Blockstücks und den damit verbundenen Prozessschritten „Blocken“ und „Abblocken“ unterstützt, wie sie in der älteren deutschen Patentanmeldung DE 10 2021 004 831.8 derselben Anmelderin beschrieben ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Aufnahme 10 soll nachfolgend anhand der 14 bis 16 nur insoweit kurz beschrieben werden, als es sich von dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wesentlich unterscheidet, wobei gleiche oder entsprechende Teile oder Baugruppen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Zum einen ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 14 die gummielastische Membran 75 radial außerhalb der am Aufnahmeabschnitt 76 anliegenden Stifte 79 der Abstützanordnung 73 mittels wenigstens eines elastisch verformbaren Formteils, im gezeigten Beispiel eines Formrings 128 aus einem Schaumstoffmaterial gestützt. Da die Stifte 79 - wie in 13 gezeigt - auch bei diesem Ausführungsbeispiel in einer sechseckigen Packung angeordnet sind und die abdeckende gummielastische Membran 75 kreisförmig ist, gibt es einen unregelmäßigen Zwischenraum zwischen den Stiften 79 und der gummielastischen Membran 75. Dieser Zwischenraum ist hier mit dem formmäßig angepassten Formring 128 als Schaumstoffeinlage gefüllt, um eine ungewollte Verformung der gummielastischen Membran 75 insbesondere im Bereich des Balgabschnitts 113 beim Anlegen von Vakuum an der Kammer 78 zu verhindern.
Zum anderen ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Federvorspannung der Stifte 79 anders gelöst als bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Gemäß 14 können die Stifte 79 der Abstützanordnung 73 nämlich mit Hilfe eines Luftfederelements 129 in Richtung des Aufnahmeabschnitts 76 der gummielastischen Membran 75 federvorgespannt werden. Dieses Luftfederelement 129 besteht ebenfalls aus einem gummielastischen Werkstoff und ist in 16 separat dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel fehlt der Stützflansch 84 im Gehäuse 74, wie ein Vergleich der 9 und 14 zeigt. Dafür ist das Luftfederelement 129 mit seinem Befestigungsflansch 130 vermittels eines Spannrings 131 im Gehäuse 74 befestigt, der bei den Bezugszeichen 132 mit dem Dichtflansch 85 des Gehäuses 74 dicht verschraubt ist. Das Luftfederelement 129 kann über das vorbeschriebene Ventil 107 mit Druckluft von vorbestimmter Höhe beaufschlagt werden, um die Federkraft den jeweiligen Andrückerfordernissen entsprechend einzustellen.
Eine solche „pneumatische Feder“ 129, die ebenfalls aus einer gummielastischen Membran besteht, welche sich unter bzw. hinter den Stiften 79 befindet und die mit einem beliebigen Druck durch die Zuführung von Luft gefüllt werden kann, hat insbesondere den Vorteil, dass der Gegendruck, der auf die Stifte 79 und damit auf die aufzunehmende Werkstückfläche 16 der Brillenlinse 14 ausgeübt wird, einstellbar und unabhängig von der Eintauchtiefe der Stifte 79 ist, anders als bei mechanischen Federn mit einer linearen Federkennlinie. So werden Bereiche der aufzunehmenden Brillenlinse 14, die tiefer in die Aufnahme 10 gedrückt werden, mit der gleichen Kraft beaufschlagt, wie Bereiche, die nur sehr flach eindringen.
In den 14 und 15 ist schließlich noch zu sehen, dass das Luftfederelement 129 an zentraler Stelle ein Flatterventil 133 aufweist, welches bei einer Druckbeaufschlagung des Luftfederelements 129 zur Anlage der Stifte 79 der Abstützanordnung 73 am Aufnahmeabschnitt 76 der gummielastischen Membran 75 schließt und das bei einer Vakuumbeaufschlagung des Luftfederelements 129 öffnet, um das Vakuum an der durch die gummielastische Membran 75 begrenzten Kammer 78 anzulegen. Hierfür weist das Flatterventil 133 in an sich bekannter Weise eine elastisch angelenkte Ventilklappe 134 auf, die mit einer Öffnung 135 in einer festen Ventilsitzplatte 136 zusammenwirkt, wie in 15 gezeigt.
Eine Aufnahme zur Bearbeitung von optischen Werkstücken mit jeweils zwei Werkstückflächen und einem Werkstückrand dazwischen umfasst eine Halteanordnung sowie eine Abstützanordnung für das Werkstück. Eine an einem Gehäuse montierte, gummielastische Membran hat dabei einen Aufnahmeabschnitt, auf dessen Außenseite das Werkstück mit einer Werkstückfläche flächig auflegbar ist. Die Membran begrenzt zusammen mit dem Gehäuse eine Kammer, in der eine Vielzahl von separat längsverschiebbaren Stiften der Abstützanordnung aufgenommen ist. Letztere sind jeweils mit einem Stiftende an einer Innenseite des Aufnahmeabschnitts der Membran zur Anlage bringbar und wahlweise gegen eine Längsverschiebung bezüglich des Gehäuses durch einen Klemmmechanismus od.dgl. relativ zueinander festlegbar, um den Aufnahmeabschnitt nach Maßgabe einer Geometrie des mittels der Halteanordnung gehaltenen Werkstücks fest abzustützen. Die Halteanordnung für das Werkstück ist in oder an dem Aufnahmeabschnitt der Membran vorgesehen ist und vermag das Werkstück zu halten, ohne am Werkstückrand anzugreifen.
Bezugszeichenliste

10: Aufnahme
12: Generator (kombinierte CNC-Fräs-Drehmaschine)
14: Brillenlinse / Werkstück
16: Werkstückfläche
18: Werkstückfläche
20: Werkstückrand
22: Werkstückspindel
24: Dreh-Bearbeitungseinheit
26: Dreh-Bearbeitungseinheit
28: Fast-Tool-Servo
30: Fast-Tool-Servo
32: Drehmeißel
34: Drehmeißel
36: Fräs-Bearbeitungseinheit
38: Werkzeugspindel
40: Fräswerkzeug
42: Verstellmechanismus
44: Ausnehmung
46: Oberseite
48: Maschinengestell
50: Arbeitsraum
52: Messstation
54: Frässpindel
56: Fingerfräser
58: Förderband
60: Arbeitskasten
62: 6-Achs-Knickarmroboter
63: Flanschfläche
64: Werkstück-Aufnahmekopf
66: Werkstück-Wendeeinrichtung
68: Imagingstation
70: Messstation
72: Halteanordnung
73: Abstützanordnung
74: Gehäuse
75: gummielastische Membran
76: Aufnahmeabschnitt
77: Außenseite
78: Kammer
79: Stift
80: Stiftende
81: Innenseite
82: Klemmmechanismus
83: Basis
84: Stützflansch
85: Dichtflansch
86: Absatz
87: Dichtring
88: Befestigungsabschnitt
89: Dichtring
90: Endabschnitt
91: Begrenzungsplatte
92: Begrenzungsplatte
93: Stiftende
94: Mittelachse
95: Zylinderstift
96: Führungsabschnitt
97: hexagonale Öffnung
98: Klemmbereich
99: Kraftübertragungselement
100: Stellschraube
101: Aussparung
102: Klemmplatte
103: Flachdichtung
104: Schraubpunkt
105: Gewindebohrung
106: Schraubendruckfeder
107: Ventil
108: Perforation
109: Öffnung
110: innerer Teilkreis
111: äußerer Teilkreis
112: semipermeabler Membranabschnitt
113: Balgabschnitt
114: Befestigungsabschnitt
115: Radialnut
116: Spannschelle
117: Durchgangsbohrung
118: Handhabe
119: Ventilschieber
120: Sicherungsscheibe
121: Kanalabschnitt
122: Kanalabschnitt
123: Trennwand
124: Querbohrung
125: Querbohrung
126: Ringraum
127: Dichtung
128: Formring
129: Luftfederelement
130: Befestigungsflansch
131: Spannring
132: Verschraubung bzw. Öffnung hierfür
133: Flatterventil
134: Ventilklappe
135: Öffnung
136: Ventilsitzplatte
d: Durchmesser der Öffnungen der Perforation
A: Schwenkachse (winkellagegeregelt)
B: Werkstück-Drehachse (winkellagegeregelt)
C: Werkzeug-Drehachse (drehzahlgesteuert)
D: Werkzeug-Drehachse (drehzahlgesteuert)
F1: Linearachse 1. Fast-Tool-Servo (lagegeregelt)
F2: Linearachse 2. Fast-Tool-Servo (lagegeregelt)
Y: Linearachse Werkstück (lagegeregelt)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102021004831 [0002, 0031, 0067, 0093]
EP 1593458 A2 [0004]
DE 102007007161 A1 [0004]
EP 2011604 A1 [0004]
WO 2009/135689 A1 [0004, 0055]
EP 1719585 A2 [0005]
EP 2011603 A1 [0005, 0063]
EP 1203626 B1 [0005]
EP 0758571 B1 [0005]
EP 1779967 A2 [0005]
EP 2308644 A2 [0006]
EP 1473116 A1 [0006]
EP 1698432 A2 [0006]
WO 2016/058661 A1 [0006]
EP 1916060 B1 [0007]
WO 2011/042091 A1 [0008]
WO 2011/107227 A1 [0008]
EP 1243380 A2 [0010]
WO 2015/059007 A1 [0011, 0012]
US 9969051 B2 [0011, 0015]
DE 102016112999 A1 [0011, 0017]
DE 102004016445 B4 [0011, 0019]
WO 2016/058676 A1 [0055]

Claims

Aufnahme (10) für die Bearbeitung von optischen Werkstücken (14), insbesondere Brillenlinsen, die jeweils zwei Werkstückflächen (16, 18) und einen Werkstückrand (20) dazwischen aufweisen, umfassend eine Halteanordnung (72) für ein zu bearbeitendes Werkstück (14) sowie eine Abstützanordnung (73) hierfür, die eine an einem Gehäuse (74) montierte, gummielastische Membran (75) hat, welche einen Aufnahmeabschnitt (76) besitzt, auf dessen Außenseite (77) das Werkstück (14) mit einer seiner Werkstückflächen (16, 18) flächig auflegbar ist, und die zusammen mit dem Gehäuse (74) eine Kammer (78) begrenzt, in der eine Vielzahl von separat längsverschiebbaren Stiften (79) der Abstützanordnung (73) aufgenommen ist, welche jeweils mit einem Stiftende (80) an einer Innenseite (81) des Aufnahmeabschnitts (76) der gummielastischen Membran (75) zur Anlage bringbar und wahlweise gegen eine Längsverschiebung bezüglich des Gehäuses (74) durch einen quer wirkenden Klemmmechanismus (82) aneinander festlegbar oder einen axial wirkenden Sperrmechanismus blockierbar sind, um den Aufnahmeabschnitt (76) nach Maßgabe einer Geometrie des mittels der Halteanordnung (72) gehaltenen Werkstücks (14) fest abzustützen, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteanordnung (72) für das zu bearbeitende Werkstück (14) in oder an dem Aufnahmeabschnitt (76) der gummielastischen Membran (75) vorgesehen ist und das Werkstück (14) zu halten vermag, ohne am Werkstückrand (20) anzugreifen.
Aufnahme (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kammer (78) im Gehäuse (74) ein Vakuum anlegbar und im Aufnahmeabschnitt (76) der gummielastischen Membran (75) eine Perforation (108) als Bestandteil der Halteanordnung (72) ausgebildet ist, so dass ein an der Kammer (78) angelegtes Vakuum über die Perforation (108) auf der Außenseite (77) des Aufnahmeabschnitts (76) der gummielastischen Membran (75) zum Halten eines zu bearbeitenden Werkstücks (14) ansteht.
Aufnahme (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation (108) eine Mehrzahl von Öffnungen (109) im Aufnahmeabschnitt (76) der gummielastischen Membran (75) aufweist, die um eine Mittelachse (94) der gummielastischen Membran (75) vorzugsweise gleichmäßig winkelabstandet voneinander auf wenigstens einem Teilkreis (110, 111) verteilt sind.
Aufnahme (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (109) der Perforation (108) im Wesentlichen rund sind und einen Durchmesser (d) größer gleich 0,5 mm und kleiner gleich 2 mm aufweisen und/oder die Öffnungen (109) der Perforation (108) in einem Durchmesserbereich kleiner gleich 40 mm bezüglich der Mittelachse (94) im Aufnahmeabschnitt (76) der gummielastischen Membran (75) ausgebildet sind und/oder die Perforation (108) zwischen 3 und 18 Öffnungen (109) verteilt auf 2 Teilkreisen (110, 111) aufweist und/oder der an die Kammer (78) anlegbare Unterdruck in einem Bereich zwischen -60 und -90 kPa liegt.
Aufnahme (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite (81) des Aufnahmeabschnitts (76) der gummielastischen Membran (75) ein semipermeabler Membranabschnitt (112) angeordnet ist, der die Perforation (108) abdeckt, dabei einen Luftaustausch über die Perforation (108) ermöglicht, einen Flüssigkeitsdurchtritt durch die Perforation (108) in die Kammer (78) hingegen verhindert.
Aufnahme (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammer (78) ein Ventil (107) zugeordnet ist, welches wahlweise zu öffnen oder verschließbar ist, um im geöffneten Zustand ein Vakuum an die Kammer (78) anzulegen oder im geschlossenen Zustand bei einem am Aufnahmeabschnitt (76) der gummielastischen Membran (75) über der Perforation (108) gehaltenen Werkstück (14) das Vakuum in der Kammer (78) aufrechtzuerhalten.
Aufnahme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (79) der Abstützanordnung (73) in Richtung des Aufnahmeabschnitts (76) der gummielastischen Membran (75) federvorgespannt sind.
Aufnahme (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stift (79) der Abstützanordnung (73) eine Schraubendruckfeder (106) zugeordnet ist, um die Federvorspannung in Richtung des Aufnahmeabschnitts (76) der gummielastischen Membran (75) zu erzeugen.
Aufnahme (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (79) der Abstützanordnung (73) mit Hilfe wenigstens eines Luftfederelements (129) in Richtung des Aufnahmeabschnitts (76) der gummielastischen Membran (75) federvorgespannt sind.
Aufnahme (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfederelement (129) ein Flatterventil (133) aufweist, welches bei einer Druckbeaufschlagung des Luftfederelements (129) zur Anlage der Stifte (79) der Abstützanordnung (73) am Aufnahmeabschnitt (76) der gummielastischen Membran (75) schließt und das bei einer Vakuumbeaufschlagung des Luftfederelements (129) öffnet, um das Vakuum an der durch die gummielastische Membran (75) begrenzten Kammer (78) anzulegen.
Aufnahme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die längsverschiebbaren Stifte (79) der Abstützanordnung (73) im Gehäuse (74) in einer im Wesentlichen hexagonalen Packung angeordnet sind, wozu das Gehäuse (74) einen Führungsabschnitt (96) aufweist, der eine im Querschnitt gesehen im Wesentlichen hexagonale Öffnung (97) hat, durch die sich die Stifte (79) hindurch erstrecken.
Aufnahme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den längsverschiebbaren Stiften (79) der Abstützanordnung (73) um Zylinderstifte handelt, mit jeweils einem abgesetzten, durchmessergrößten Klemmbereich (98) zur Klemmung mittels des Klemmmechanismus (82), wobei die Stifte (79) mit ihren Klemmbereichen (98) linienförmig aneinander anliegen und/oder die Klemmbereiche (98) der Stifte (79) einen Außendurchmesser zwischen 2,5 und 4,5 mm aufweisen.
Aufnahme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die längsverschiebbaren Stifte (79) der Abstützanordnung (73) mit ihren Stiftenden (80) durch wenigstens eine gelochte Begrenzungsplatte (91) hindurcherstrecken, die eine Längsbewegung der Stifte (79) im Gehäuse (74) begrenzt.
Aufnahme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmmechanismus (82) mindestens ein Kraftübertragungselement (99) aufweist, über das eine Klemmkraft auf die Stifte (79) übertragbar ist, die von einer Seite des Gehäuses (74) im Wesentlichen in Richtung einer Mittelachse (94) des Gehäuses (74) verläuft und senkrecht zu den Längsachsen der Stifte (79) wirkt.
Aufnahme (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (99) über wenigstens eine am Gehäuse (74) montierte Stellschraube (100) mechanisch mit der Klemmkraft beaufschlagbar ist.
Aufnahme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gummielastische Membran (75) radial außerhalb der am Aufnahmeabschnitt (76) anliegenden Stifte (79) der Abstützanordnung (73) mittels wenigstens eines elastisch verformbaren Formteils (128), insbesondere eines Formrings aus einem Schaumstoffmaterial gestützt ist.
Aufnahme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gummielastische Membran (75) aus NBR oder EPDM besteht und/oder eine Härte nach SHORE A zwischen 45 und 90 besitzt und/oder eine Materialstärke größer gleich 1,0 und kleiner gleich 2,5 mm aufweist.
Aufnahme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (74) einen Befestigungsabschnitt (88) zur auswechselbaren Befestigung an einer Werkstückspindel (22) hat.