DE3838012C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstückträger zum Spannen von Werkstücken an der Außenkontur mit wenigstens drei Spannelementen, die mittels einer Betätigungsein­ richtung zum Spannen von Werkstücken unterschiedlichen Durchmessers verstellbar sind.

Derartige Werkstückträger sind allgemein bekannt und können insbesondere zum Spannen von Werkstücken mit rotationssymmetrischer Außenkontur, wie Brillengläser, Compactdisk-Scheiben oder dgl. verwendet werden. Ein Werkstückträger, der das Werkstück am Umfang mit einer geringen Auflagefläche spannt, ist beispielsweise aus der US-PS 28 83 048 bekannt.

Bei Spannen von Werkstücken, wie Brillengläsern oder dgl. mit den bekannten Werkstückträgern tritt das folgende Problem auf:

Brillengläser und insbesondere Brillengläser aus einem Kunststoffmaterial, wie beispielsweise aus CR 39, PMMA, aber auch Compactdisk-Scheiben werden in der Regel mit einem sog. Hartlack beschichtet, um die Oberfläche gegen mechanische Beschädigungen wenigstens einigermaßen unem­ pfindlich zu machen. Die Beschichtung von derartigen Werk­ stücken mit Hartlacken erfolgt derzeit in der Regel durch Tauchen. Das Beschichten von Werkstücken im Tauchbad hat jedoch eine Reihe von Nachteilen:

Zum einen ist der Materialeinsatz relativ hoch; dies ist insbesondere bei teuren Hartlacken sehr störend.

Zum anderen können beim Tauchen Lacktropfen auf der Werk­ stückoberfläche verbleiben, die zumindest das Aussehen des Werkstücks beeinträchtigen, bei Compaktdisc-Scheiben aber in der Regel die Funktion in Frage stellen.

Sowohl das Problem des hohen Materialeinsatzes als auch das Problem der Bildung von Lacktropfen auf der beschich­ teten Oberfläche ließe sich durch Verwendung des soge­ nannten Spin-Coating-Verfahren beseitigen. Beim Spin- Coating-Verfahren wird ein Materialtropfen auf das zu beschichtende Werkstück aufgebracht und anschließend das Werkstück mit hoher Umdrehungszahl, typischerweise 3000 Umdrehungen/min gedreht, so daß sich der Lacktropfen gleichmäßig über die Oberfläche verteilt.

Anschließend wird in der Regel der Lack in einer Tempera­ turkammer ausgehärtet.

Bei Spin-Coating-Verfahren stellt sich jedoch das Problem, das Werkstück in geeigneter Weise während der einzelnen Schritte des Beschichtungsverfahrens zu halten.

Insbesondere beim Beschichten von Brillengläsern aus Kunststoffmaterial, aber auch beim Beschichten von anderen Werkstücken aus Kunststoffmaterial stellt sich zusätzlich das Problem, daß die Spannkräfte, die bei bekannten Werk­ stückträgern zum Halten des Brillenglases während der Bearbeitungsschritte, bei denen das Glas mit hoher Um­ drehungszahl gedreht wird, erforderlich sind, zu einer Beschädigung der Werkstückoberfläche während der nachfol­ genden Behandlung bei erhöhten Temperaturen führen. Darü­ berhinaus sind die Anlageflächen der bekannten Werkstück­ träger so groß, daß beachtliche Teile des Werkstücks unbe­ schichtet bleiben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Werkstückträger zum Spannen von Werkstücken anzugeben, der ein Spannen von Werkstücken derart ermöglicht, daß die beispielsweise bei einen Spin-Coating-Verfahren unbe­ schichtet bleibenden Flächen möglichst gering sind. Darü­ berhinaus soll sich bei den erfindungsgemäßen Werkstück­ träger die Spannkraft auch bei hohen Umdrehungszahlen nicht ändern.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Werkstückträger hat in der in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausbildung eine Reihe von Vorteilen:

• - Das von ihm aufgenommene Werkstück wird lediglich am Rand gespannt, so daß praktisch keine Teile unbeschichtet bleiben. Insbesondere beim Beschichten von Brillengläsern ist es möglich, ein im sogenannten rohrunden Zustand be­ schichtetes Brillenglas derart zu spannen, daß weder auf der Vorderfläche noch auf der augenseitigen Fläche im in eine Fassung eingeschliffenen Zustand irgendwelche Teile unbeschichtet bleiben.
• - Die Spannkraft des erfindungsgemäßen Werkstückträgers ist exakt einstellbar und bleibt auch bei hohen Umdre­ hungszahlen durch einen entsprechenden Fliehkraftausgleich erhalten.
• - Darüberhinaus läßt sich die Spannkraft leicht variieren, so daß die Spannkraft des Werkstückträgers nach den Be­ schichten leicht beispielsweise in einer automatischen Einstellstation auf einen Wert reduziert werden kann, der bei einer nachfolgenden Temperaturbehandlung zu keiner Beschädigung der Oberflächen führt.
• - Vor allem aber läßt sich der erfindungsgemäße Werkstück­ träger auch "über Kopf" einsetzen, so daß ohne Umspannen ein beidseitiges Beschichten der gespannten Werkstücke möglich ist. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß der Werkstückträger so ausgebildet ist, daß die Grundplatte eine mittige Ausnehmung aufweisen kann, so daß das Werk­ stück von oben und von unten zugänglich ist.

Der erfindungsgemäße Werkstückträger eignet sich damit besonders zum Beschichten vom Werkstücken aus einem Kunst­ stoffmaterial, wie beispielsweise von Brillengläsern, Compactdisk-Scheiben etc. mittels eines Spin-Coating- Verfahrens.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Teil eines erfindungs­ gemäßen Werkstückträgers, und

Fig. 2 bis 5 Schnitte bei den Linien A-A bis D-D in Fig. 1.

Die Figuren zeigen einen Teil eines erfindungsgemäßen Werkstückträgers in Aufsicht bzw. im Schnitt. Insbesondere ist ein Stützfinger 1 und ein Spannfinger 2 für ein nicht dargestelltes zu spannendes Werkstück, beispielsweise ein Brillenglas zu sehen. Bei dem gezeigten Ausführungsbei­ spiel sind jeweils drei Stütz- und Spannfinger vorgesehen, die einen Winkelabstand von 120° haben, und von denen in Fig. 1 nur jeweils einer dargestellt ist.

Der Stützfinger 1 stützt das Werkstück am unteren Rand des­ selben von unten mit seiner annähernd waagrecht verlaufen­ den Greiffläche 11 und spannt das Werkstück in radialer Rich­ tung mit seiner annähernd senkrechten Greiffläche 12.

Der Stützfinger 1 weist eine erste Achse 13 auf, die waag­ recht und rechtwinklig zur radialen Spannrichtung angeord­ net und in Führungsnuten 3′ und 3′′ in einer Grundplatte 4 eingesetzt ist. Ferner ist an dem Stützfinger 1 ein senk­ recht stehender Blechkörper 14 mit einem waagrecht ange­ ordneten Langloch 15 vorgesehen, das eine zweite Achse 16 durchsetzt, die in den gleichen Führungsnuten 3 der Grund­ platte 4 geführt ist.

Der Spannfinger 2 liegt am oberen Rand des Werkstücks lose auf und verhindert Vertikalbewegungen des Werkstücks. Der Spannfinger ist hierzu am Stützfinger so gelagert, daß er im Verhältnis zum Stützfinger entweder

• - eine parallel geführte Vertikalbewegung, oder
• - eine an zwei Schwingungen geführte bogenförmige Bewe­ gung zwischen annähernd senkrecht übereinander liegen­ den Endpunkten ausführen kann.

Hierzu gleitet ein am Spannfinger 2 angebrachter Blechkör­ per 21 am parallel dazu liegenden Blechkörper 14 des Stützfingers 1 entlang.

Ferner ist eine axial und radial in der Grundplatte ge­ lagerte Gewindespindel 5 vorgesehen, die in eine Stellmutter 6 parallel zur radialen Spannrichtung eingreift. Die Stellmutter 6 ist fest mit der zweiten Achse 16 und einem Widerlager 7 einer Spannfeder 8 verbunden.

Das Federwiderlager 7 ist so angeordnet, daß die auf die Feder 8 wirkende Fliehkraft sich der Federkraft nicht überlagern kann.

Auf der zweiten Achse 16 ist ferner ein Winkelhebel 9 gelagert, der an einem Ende ein Fliehgewicht 91 trägt. Am annähernd gegenüberliegenden Hebelarm 92 stützt sich eine weiter unten beschriebene Schubstange 10 ab. Ein dritter Hebelarm 93, der unter einem Winkel von max. 90° zum Fliehgewichtsarm 91 angeordnet ist, trägt einen Federtel­ ler 81, auf dem sich das andere Ende der Spannfeder 8 abstützt.

Die Schubstange 10 ist am Winkelhebel 9 mit einem Drehge­ lenk 101 und auf der Achse 13 des Stützfingers 1 mit einem Schubgelenk 102 gelagert. Das Schubgelenk 102 ist so ge­ staltet, daß es bei Verkürzung des Abstandes zwischen Drehgelenk 101 und Achse 13 über eine schiefe Ebene die Blechkörper 14 bzw. 21 der beiden Finger 1 bzw. 2 aneinan­ derdrückt und sie in ihrer Lage zueinander durch Reibungs­ schluß festhält.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen die entsprechenden Schnitte durch den in Fig. 1 in Aufsicht dargestellten Teil des Werk­ stückträgers bei den Linien A-A, B-B, C-C und D-D.

Den Figuren ist zu entnehmen, daß aufgrund des erfindungs­ gemäßen Aufbaus keine Konstruktionsteile des Werkstückträ­ gers mit Ausnahme der Stütz- und Spannfinger in den Be­ reich des Werkstücks ragen, so daß es insbesondere möglich ist, eine zentrale Ausnehmung 41 in der Grundplatte 4 des Werkstückträgers vorzusehen, die einen Zugang zu dem ge­ spannten Werkstück von beiden Seiten ermöglicht.

Im folgenden soll die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Werkstückträgers beschrieben werden:

Nachdem das Werkstück auf die drei Stützfinger aufgelegt ist, wird durch Drehung der Gewindespindel 5 die zweite Achse 16 mit dem auf ihr gelagerten Winkelhebel 9 radial zum Werkstück hin bewegt. Der Winkelhebel 9 schiebt über die Schubstange 10 den Stützfinger 1 soweit in die gleiche Richtung, bis dieser am Werkstück anliegt. Bei weiterer Drehung der Gewindespindel wird der Abstand zwischen den beiden Achsen 13 bzw. 16 verkürzt. Hierbei verklemmt die Schubstange 10 zunächst die beiden jeweiligen Finger 1 und 2 gegeneinander, danach bewirkt sie eine Schwenkung des Winkelhebels 9 um die zweite Achse 16, so daß sich die beiden Federteller am Winkelhebel und an der Stellmutter 6 aufeinander zu bewegen und die Feder 8 spannen. Hierdurch wird der Spannfinger 2 mit einer von der Stellung der Gewindespindel und damit der Spannung der Feder abhängigen Vorspannkraft auf das Werkstück gedrückt.

Insbesondere ist es möglich, durch entsprechendes Verdre­ hen der Gewindespindel 5 die Vorspannkraft beispielsweise nach Beendigung des Spin-Coating-Schrittes und vor Beginn der Wärmebehandlung zu reduzieren.

Claims (7)

1. Werkstückträger zum Spanmen von Werkstücken, insbesondere von Brillengläsern, Compactdisk-Scheiben o. dgl. an der Außenkontur mit wenigstens drei Spannelementen, die mittels einer Betätigungseinrichtung zum Spannen von Werk­ stücken unterschiedlichen Durchmessers verstellbar sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• - jedes Spannelement weist einen Stützfinger (1), der in einer Führungsnut (3′, 3′′) verstellbar ist, die in einer Grundplatte (4) in Radialrichtung verläuft, und einen an dem Stützfinger angebrachten Spannfinger (2) auf,
• - jeder Stützfinger (1) weist zwei in den Führungsnuten (3′, 3′′) einsetzbare Zapfen bzw. Achsen (13, 16) auf, die waagrecht und rechtwinklig zur radialen Spannrichtung verlaufen, und von denen die erste (13) als Schwenkachse des Stützfingers dient, und der zweite (16) in ein Langloch (15) im Grundkörper (14) des Stützfingers (1) eingesetzt und mit der Betätigungseinrichtung zum Spannen verbunden ist,
• - jeder Stützfinger weist einen waagrechten Anlageabschnitt (11), auf dem das Werkstück aufliegt, und einen senkrechten Anlageabschnitt (12) auf, der an dem seitlichen Rand des Werkstücks anliegt,
• - der Spannfinger (2) liegt auf der Oberseite des Werk­ stücks auf und ist durch eine Vorspanneinrichtung in Rich­ tung auf den waagrechten Anlageabschnitt des Stützfingers hin vorgespannt.

2. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung eine Spannfeder (8) ist, deren Federkraft einstellbar ist.

3. Werkstückträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Gewindespindel (5) mit Stellmutter (6) ist, die fest mit der zweiten Achse (16) und einem Widerlager der Spannfeder verbunden ist.

4. Werkstückträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten Achse (16) ein Winkelhebel (9) gelagert ist, der an seinem einen Ende ein Fliehgewicht (91) trägt, und dessen anderes Ende sich an einer Schubstange (10) abstützt.

5. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (10) am Win­ kelhebel (9) mit einem Drehgelenk (101) und an der ersten Achse (13) des Stützfingers (1) mit einem Schubgelenk (102) gelagert ist.

6. Werkstückträger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Winkelhebel- Abschnitt an dem das Fliehgewicht tragenden Winkelhebel (9) vorgesehen ist, an dessen Ende sich das andere Ende der Spannfeder (8) abstützt.

7. Werkstückträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (4) eine mit­ tige Ausnehmung (41) aufweist, so daß das Werkstück von oben und von unten zugänglich ist.