DE10028618A1

DE10028618A1 - Method to process surfaces of optical lenses; involves fine grinding lens, using fine grinding tool supporting small fine grinding film on elastic support to move in small circles against lens

Info

Publication number: DE10028618A1
Application number: DE2000128618
Authority: DE
Inventors: Gunter Schneider; Klaus Kraemer
Original assignee: Schneider GmbH and Co KG
Current assignee: Schneider GmbH and Co KG
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-13

Abstract

The method involves grinding the lens and then fine grinding it using a fine grinding tool (11), which supports a small fine grinding film (20) on an elastic support. The grinding film is guided to move in circles and lies against the lens. By rotating the lens and moving the fine grinding tool radially, the total lens surface is evenly ground. The lens surface is measured using an interferometer. Independent claims are included for a fine grinding tool for grinding optical lenses and for a processing machine for optical lenses.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche optischer Linsen, insbesondere Asphären, nach einem Schleifen der Linse mittels eines Schleifwerkzeugs durch Feinstschleifen mittels eines Feinstschleifwerk zeugs, welches auf einem elastischen Träger eine in Rela tion zu der zu bearbeitenden Oberfläche der Linse klein flächige Feinstschleiffolie trägt, die beim Feinstschlei fen eine kreisende Bewegung ausführt und gegen die Linse anliegt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Feinst schleifwerkzeug für optische Linsen, welches einen Spann schaft zum Einsetzen in eine Spindel einer Bearbeitungs maschine und einen elastischen Träger für eine Feinst schleiffolie aufweist, sowie eine Bearbeitungsmaschine mit solchen Feinstschleifwerkzeugen.The invention relates to a method for processing the Surface of optical lenses, especially aspheres grinding the lens using a grinding tool by fine grinding using a fine grinding unit stuff, which on an elastic support in Rela tion to the surface of the lens to be machined small flat fine sanding film carries that with the fine sanding a circular motion and against the lens is present. Furthermore, the invention relates to a very fine grinding tool for optical lenses, which has a clamping shaft for insertion into a spindle of a machining machine and an elastic support for a finest has grinding film, and a processing machine with such fine grinding tools.

Ein solches Verfahren, ein entsprechendes Feinstschleif werkzeug und eine solche als Poliermaschine ausgebildete Bearbeitungsmaschine sind Gegenstand der EP 0 937 542 A1. Diese Schrift zeigt in Fig. 4 einen sogenannten Polier stift und in Fig. 5 ein Polierwerkzeug, welches eine druckluftbeaufschlagbare Gummimembran hat, auf die eine kleinflächige Polierfolie geklebt ist. In der genannten Schrift wird ausdrücklich erläutert, dass die beiden Werkzeuge dazu dienen, feinste Korrekturen an einer Linse vorzunehmen, nachdem ihre Linsengeometrie zuvor mittels eines Interferometers ermittelt wurde. Da ein Interfero meter jedoch nur eingesetzt werden kann, wenn die zu ver messende Linse keine gezackte Oberfläche aufweist, wie sie beim Schleifen entsteht, wird vor der Benutzung des Interferometers und vor dem Einsatz des örtlich wirkenden Polierstiftes oder des Werkzeugs mit der Gummimembran die Linse mittels eines Formwerkzeugs global über ihre ge samte Fläche poliert. Das formgebende Polierwerkzeug bil det seine Form auf der Linse ab.Such a process, a corresponding fine grinding tool and such a trained as a polishing machine Processing machines are the subject of EP 0 937 542 A1. 4 shows a so-called polishing pin and in Fig. 5 a polishing tool which a has a rubber membrane that can be pressurized with air small-area polishing film is glued. In the above Scripture explicitly explains that the two Tools are used to make the finest corrections to a lens after having previously used their lens geometry an interferometer was determined. Because an interfero However, the meter can only be used if the ver measuring lens has no serrated surface, such as it arises during grinding, is before using the Interferometer and before using the local one Or the tool with the rubber membrane Lens using a mold globally over its ge entire surface polished. The shaping polishing tool bil detects its shape on the lens.

Nachteilig bei der bekannten Poliermaschine ist es, dass die zuvor auf einer Schleifmaschine durch Schleifen bear beiteten Linsen zunächst nicht mittels eines Interferome ters vermessen werden können, weil durch das Schleifen auf der Linsenoberfläche eine Spirale erzeugt wurde und die Linsenoberfläche dadurch gezackt ist, so dass die Linse milchglasähnlich aussieht und für das Interferome ter nicht ausreichend lichtdurchlässig ist. Deshalb wird mittels eines Formwerkzeugs die Linse nach dem Schleifen auf der Schleifmaschine auf der Poliermaschine gemäß der genannten EP 0 937 542 A1 poliert, was zeitaufwendig ist. Ein Polieren auf der Schleifmaschine ist jedoch meist nicht sinnvoll, weil zum Polieren mit dem Formwerkzeug eine abrasive Polierflüssigkeit benutzt werden muss. Falls nach dem Polieren mit dem Formwerkzeug die Messung mit dem Interferometer zeigt, dass vorhandene Geometrie fehler so groß sind, dass diese nicht durch lokales Po lieren korrigiert werden können, muss erneut auf der Schleifmaschine geschliffen und anschließend auf der Po liermaschine poliert werden.A disadvantage of the known polishing machine is that which previously bear on a grinder by grinding did not use an interferome to process the lenses ters can be measured because of the grinding a spiral was created on the lens surface and the lens surface is serrated so that the Lens looks like frosted glass and for the interferome ter is not sufficiently translucent. That is why the lens after grinding using a molding tool on the grinding machine on the polishing machine according to the mentioned EP 0 937 542 A1 polished, which is time consuming. However, polishing on the grinding machine is usually not useful because for polishing with the molding tool an abrasive polishing liquid must be used. If the measurement after polishing with the molding tool using the interferometer shows that existing geometry errors are so large that they are not caused by local buttocks correcting must be again on the Grinding machine and then on the Po be polished.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Bearbeitung der Oberfläche optischer Linsen, insbesondere Asphären, zu entwickeln, bei welchem die Linsen nach dem Schleifen auf möglichst einfache und rasche Weise auf der Schleifmaschine in ei nem ein Messen mit dem Interferometer ermöglichenden Zu stand gebracht werden können. Weiterhin sollen ein Werk zeug und eine Bearbeitungsmaschine zur Durchführung die ses Verfahrens entwickelt werden. The problem underlying the invention is a method of the type mentioned above for processing the surface to develop optical lenses, in particular aspheres, where the lenses after grinding to as much as possible simple and quick way on the grinder in egg nem enables measurement with the interferometer can be brought up. Furthermore, a plant should stuff and a processing machine to carry out the this process.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, dass durch Rotation der Linse und eine Radialbewe gung des Feinstschleifwerkzeugs mit der Feinstschleiffo lie auf einer Schleifmaschine die gesamte Linsenoberflä che gleichförmig feinstgeschliffen und danach mittels ei nes Interferometers vermessen wird.The first-mentioned problem is thereby ge according to the invention solves that by rotating the lens and a radial movement of the fine grinding tool with the fine grinding machine lay the entire lens surface on a grinding machine uniformly finely ground and then with an egg interferometer is measured.

Gemäß der Erfindung wird mit einem lokal wirkenden Feinstschleifwerkzeug durch Bewegen dieses Feinstschleif werkzeugs über die gesamte Fläche der Linse die vom Schleifwerkzeug erzeugte Spirale und damit die gezackte Oberfläche der Linse durch Bewegung des Feinstschleif werkzeugs quer zur Spiralstruktur in einem solchen Maße eingeebnet, dass anschließend ein Messen mit dem Inter ferometer möglich wird. Dieses Einebnen der Oberfläche erfolgt mit dem lokal wirkenden Feinstschleifwerkzeug we sentlich rascher als mit dem üblicherweise beim Polieren einer Fläche verwendeten Formwerkzeug. Weiterhin benötigt man zum Feinstschleifen mit Feinstschleiffolien lediglich eine Kühlemulsion und keine abrasive Polierflüssigkeit. Wichtig für das erfindungsgemäße Verfahren ist es, dass die Linsen auf der Schleifmaschine ohne Umspannen durch Feinstschleifen "anpoliert" werden, so dass sie in einem für die Messung mit dem Interferometer geeigneten Zustand gelangen. Hierbei kann es sich bei der verwendeten Folie auch um Polierfolie handeln. Da zum Feinstschleifen keine Polierflüssigkeit benötigt wird, ist eine übliche Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens geeignet.According to the invention with a locally acting Fine grinding tool by moving this fine grinding tool over the entire surface of the lens Grinding tool generated spiral and thus the serrated Surface of the lens by moving the fine grinding tool across the spiral structure to such a degree leveled that a measurement with the Inter ferometer becomes possible. This leveling of the surface is carried out with the local fine grinding tool we considerably faster than with the usual polishing a surface used mold. Still needed one only for fine grinding with very fine grinding foils a cooling emulsion and no abrasive polishing liquid. It is important for the method according to the invention that the lenses on the grinding machine without having to reclamp Fine grinding can be "polished" so that they are in one condition suitable for measurement with the interferometer reach. This can affect the film used also deal with polishing film. Since there is no fine grinding Polishing fluid is required is a common one Grinding machine suitable for performing the method.

Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines Feinstschleifwerkzeugs der eingangs genannten Art zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird da durch gelöst, dass der Träger lösbar in einer Aufnahme eines an dem Schaft vorgesehenen Halters angeordnet ist. Hierdurch kann man für das Feinstschleifen oder "Anpolieren" verschiedene Träger mit unterschiedlich fei nen Feinstschleiffolien bereithalten und braucht bei un terschiedlichen Feinstschleifvorgängen lediglich den re lativ kleinen und leichtgewichtigen Träger und nicht das gesamte Feinstschleifwerkzeug auszuwechseln. Die Elasti zität des Trägers kann beispielsweise dadurch zustande kommen, dass er als Ganzes aus einem elastischen Werk stoff besteht oder aber, dass er eine druckbeaufschlag bare Membran aufweist, welche die Feinstschleiffolie trägt.The second problem, namely the creation of a Fine grinding tool of the type mentioned Implementation of the method according to the invention is there solved by that the carrier is detachable in one receptacle a holder provided on the shaft is arranged. This can be used for fine grinding or "Polishing" different supports with different fineness Have a very fine sanding film ready and need at un different fine grinding processes only the right relatively small and lightweight carrier and not that replace entire fine grinding tool. The Elasti The carrier may, for example, result from this that he come as a whole from an elastic work fabric exists or that it is a pressurization bare membrane, which the fine grinding film wearing.

Das Auswechseln des Trägers kann sehr leicht automatisch erfolgen, wenn eine Ansaugbohrung durch den Schaft zu der Aufnahme führt und der Träger zum Halten in der Aufnahme durch Unterdruckbeaufschlagung und Lösen aus der Aufnahme durch Überdruckbeaufschlagung der Ansaugbohrung ausgebil det ist.Changing the carrier can be done very easily automatically take place if a suction hole through the shaft to the Recording leads and the carrier to hold in the recording by applying vacuum and releasing it from the holder trained by pressurizing the suction hole det.

Das zuletzt genannte Problem, nämlich die Schaffung einer Bearbeitungsmaschine für optische Linsen, welche zum Schleifen der Linsen durch zumindest ein Topfwerkzeug und Feinstschleifen durch zumindest ein Feinstschleifwerkzeug ausgebildet ist, das einen elastischen Träger mit einer in Relation zur Oberfläche der Linse kleinflächigen Feinstschleiffolie hat, wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein um eine vertikale Achse drehbares Werkzeugmaga zin, welches zumindest eine Halterung für ein komplettes Topfwerkzeug und zumindest eine Halterung für ein kom plettes Feinstschleifwerkzeug mit einem eine Feinst schleiffolie tragenden, elastischen Träger und zusätzlich weitere Halterungen für jeweils einen elastischen Träger des Feinstschleifwerkzeugs hat.The latter problem, namely the creation of a Processing machine for optical lenses, which for Grinding the lenses by at least one potting tool and Fine grinding by at least one fine grinding tool is formed, which has an elastic support with a small area in relation to the surface of the lens Has very fine sanding film is solved according to the invention thanks to a tool magazine rotatable about a vertical axis zin, which is at least a holder for a complete Pot tool and at least one holder for a com complete fine grinding tool with one fine sanding film-bearing, elastic carrier and additionally additional brackets for one elastic support each of the fine grinding tool.

Mit einem solchen Magazin wird es möglich, dass die Spin del, welche das Feinstschleifwerkzeug trägt, lediglich über das Magazin fährt und dann automatisch den vorhande nen Träger im Magazin ablegt und sich einen neuen Träger aus dem Magazin holt.With such a magazine it becomes possible that the spin del, which carries the fine grinding tool, only runs over the magazine and then automatically the existing one a carrier in the magazine and a new carrier gets out of the magazine.

Besonders rasch kann der Wechsel von Trägern mit unter schiedlichen Schleiffolien erfolgen, wenn gemäß einer an deren Weiterbildung der Erfindung das Werkzeugmagazin im Arbeitsraum der Bearbeitungsmaschine angeordnet ist.Changing carriers with under can be particularly quick different sanding foils are made if according to one whose development of the invention the tool magazine in Working area of the processing machine is arranged.

Das Werkzeugmagazin und die in ihm magazinierten Werk zeuge können auf einfache Weise vor Verschmutzung ge schützt werden, wenn das Werkzeugmagazin in einem Maga zingehäuse angeordnet ist, welches an seiner Oberseite einen wegschwenkbaren Deckel aufweist.The tool magazine and the work stored in it Witnesses can be easily protected against contamination be protected if the tool magazine in a maga ting housing is arranged, which on its top has a pivoting lid.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt inThe invention permits various embodiments. To further clarify their basic principle hereinafter referred to the drawing. This shows in

Fig. 1 einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Be arbeitungsmaschine für optische Linsen, Fig. 1 a portion of a loading processing machine according to the invention for optical lenses,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Magazins der Bearbeitungsmaschine, Fig. 2 is a plan view of a portion of a magazine of the machine tool,

Fig. 3 ein Feinstschleifwerkzeug der Bearbeitungs maschine. Fig. 3 is a fine grinding tool of the processing machine.

Die Fig. 1 zeigt von einer als Schleifmaschine ausgebil deten Bearbeitungsmaschine für optische Linsen eine Spin del 1, in der zum Schleifen einer Linse ein Topfwerkzeug 2 eingesetzt ist. Innerhalb des Arbeitsraumes der Bear beitungsmaschine befindet sich ein Werkzeugmagazin 3. Dieses hat ein Gehäuse 4, welches an seiner Oberseite durch einen Deckel 5 verschlossen ist. Zum Öffnen des Ge häuses 4 kann der Deckel 5 mittels eines Hubzylinders 7 um ein Scharnier 6 verschwenkt werden. Fig. 1 shows a grinding machine as ausgebil Deten processing machine for optical lenses, a spinning del 1, is used in a lens for grinding a pot tool 2. Within the working area of the Bear beitungsmaschine is a tool magazine. 3 This has a housing 4 , which is closed on its upper side by a cover 5 . To open the housing 4 , the cover 5 can be pivoted about a hinge 6 by means of a lifting cylinder 7 .

Unterhalb des Deckels ist ein Werkzeugträger 8 um eine vertikale Achse 9 verdrehbar angeordnet. Dieser Werkzeug träger 8 trägt weitere Topfwerkzeuge 10 oder andere Schleifwerkzeuge und ein Feinstschleifwerkzeug 11. Wei terhin sind im Werkzeugträger unterschiedliche elastische Träger 13 magaziniert, die wahlweise im Feinstschleif werkzeug 11 eingesetzt werden können.A tool carrier 8 is arranged below the cover so as to be rotatable about a vertical axis 9 . This tool carrier 8 carries further pot tools 10 or other grinding tools and a fine grinding tool 11 . Wei terhin different magazine carrier 13 are stored in the tool holder, which can be used optionally in the fine grinding tool 11 .

Die Fig. 2 verdeutlicht, dass der um die Achse 9 schwenkbare Werkzeugträger 8 sternförmig ausgebildet ist und mehrere radiale Arme 14 hat. Jeder Arm 14 hat eine vordere Halterung 15, 17 für ein Feinstschleifwerkzeug 11 oder ein Topfwerkzeug 10 und drei weitere Halterungen 16 für jeweils einen der Träger 13. FIG. 2 illustrates that the tool carrier 8 , which can be pivoted about the axis 9 , is star-shaped and has a plurality of radial arms 14 . Each arm 14 has a front holder 15 , 17 for a fine grinding tool 11 or a pot tool 10 and three further holders 16 for each of the carriers 13 .

Die Fig. 3 verdeutlicht die Gestaltung des Feinst schleifwerkzeugs 11. Dieses hat einen Schaft 18, der so gestaltet ist, dass er genau wie der Schaft der Topfwerk zeuge 2, 10 in die Spindel 1 der Bearbeitungsmaschine eingespannt werden kann. Am Schaft 18 ist ein Halter 19 befestigt, der eine konische Aufnahme 22 hat, in welcher lösbar der elastische Träger 13 sitzt. Dieser Träger 13 ist an seinem unteren Ende mit einer Feinstschleiffolie 20 versehen. Axial durch den Schaft 18 und den Halter 19 führt eine Ansaugbohrung 21, die im Träger 13 kurz vor der Feinstschleiffolie 20 endet. Die Ansaugbohrung 21 er möglicht es, durch Verbinden mit Unterdruck den Träger 13 im Halter 19 zu halten oder aber durch Verbinden mit Überdruck diesen aus dem Halter 19 auszustoßen. Dadurch kann man mit der ein Feinstschleifwerkzeug 11 tragenden Spindel 1 über eine freie Halterung 16 fahren, dort einen Träger 13 ablegen und dann von einer anderen Halterung 16 einen neuen Träger 13 aufnehmen. FIG. 3 illustrates the design of extremely fine grinding tool 11. This has a shaft 18 which is designed so that it can be clamped in the spindle 1 of the processing machine just like the shaft of the pot tool 2 , 10 . A holder 19 is attached to the shaft 18 and has a conical receptacle 22 in which the elastic carrier 13 is detachably seated. This carrier 13 is provided with a fine grinding film 20 at its lower end. A suction bore 21 leads axially through the shaft 18 and the holder 19 and ends in the carrier 13 shortly before the fine grinding foil 20 . The suction hole 21 makes it possible to hold the carrier 13 in the holder 19 by connecting with negative pressure or to expel it from the holder 19 by connecting with excess pressure. As a result, the spindle 1 carrying a fine grinding tool 11 can be moved over a free holder 16 , place a carrier 13 there and then receive a new carrier 13 from another holder 16 .

Reference list

11

Spindel
spindle

22

Topfwerkzeug
Potting tool

33rd

Werkzeugmagazin
Tool magazine

44

Gehäuse
casing

55

Deckel
cover

66

Scharnier
hinge

77

Hubzylinder
Lifting cylinder

88th

Werkzeugträger
Tool carrier

99

Achse
axis

1010th

Topfwerkzeug
Potting tool

1111

Feinstschleifwerkzeug
Fine grinding tool

1313

Träger
carrier

1414

Arm
poor

1515

Halterung
bracket

1616

Halterung
bracket

1717th

Halterung
bracket

1818th

Schaft
shaft

1919th

Halter
holder

2020th

Feinstschleiffolie
Fine sanding film

2121

Ansaugbohrung
Suction hole

2222

Aufnahme
admission

Claims

1. Method for processing the surface of optical lenses, in particular aspheres, after grinding the lens by means of a grinding tool by means of fine grinding using a fine grinding tool, which carries a small-area fine grinding film on an elastic carrier in relation to the surface of the lens to be processed. which performs a circular motion during the fine grinding and is in contact with the lens, since it is characterized in that the entire lens surface is uniformly precision-ground by rotating the lens and a radial movement of the fine grinding tool with the fine grinding foil on a grinding machine, and then measured using an interferometer.

2. Fine grinding tool for optical lenses, which has a clamping shaft for insertion into a spindle of a processing machine and an elastic carrier for a precision grinding film, characterized in that the carrier ( 13 ) is detachably arranged in a receptacle of a holder provided on the shaft.

3. Ultra-fine grinding tool according to claim 3, characterized in that a suction bore ( 21 ) through the shaft ( 18 ) leads to the receptacle ( 22 ) and the carrier ( 13 ) for holding in the receptacle by applying a vacuum and releasing it from the receptacle by applying an excess pressure the suction bore ( 21 ) is formed.

4.Processing machine for optical lenses, which is designed for grinding the lenses by at least one pot tool and fine grinding by at least one fine grinding tool, which has an elastic support with a fine grinding film that has a small area in relation to the surface of the lens, characterized by a vertical axis ( 9 ) rotatable tool magazine ( 3 ) which wel ches at least one holder ( 15 ) for a complete pot tool ( 2 ) and at least one holder ( 17 ) for a complete fine grinding tool ( 11 ) with an elastic support ( 13 ) carrying a fine grinding film ( 20 ) and additionally has further brackets ( 16 ) for each elastic carrier ( 13 ) of the fine grinding tool ( 11 ).

5. Processing machine according to claim 4, characterized in that the tool magazine ( 3 ) is arranged in the working space of the processing machine.

6. Processing machine according to claim 5, characterized in that the tool magazine ( 3 ) is arranged in a housing ( 4 ) which on its upper side has a pivotable cover ( 5 ).