DE102007050470A1 - Lens-polishing method for producing optically active surfaces by polishing rough-ground lenses uses large-surface polishing tools and 5-axle computerized numerically controlled polishing machines with work-piece/tool spindles - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von optisch aktiven Oberflächen durch Polieren von vorgeschliffenen Linsen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entsprechend den in den Oberbegriffen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 16 genannten Merkmalen.The The invention relates to a method for producing optically active Surfaces by polishing pre-ground lenses and a device for carrying out the method accordingly those mentioned in the preambles of claim 1 and claim 16 Features.
Ziel der Erfindung ist es, die Wirtschaftlichkeit und die Qualität beim Polieren von optisch aktiven Oberflächen zu steigern. Die Qualitätsverbesserung bezieht sich sowohl auf die Genauigkeit, als auch auf die Rautiefe der erzeugten Flächen. Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 16 gelöst. Die Nachteile der Verfahren nach dem Stand der Technik werden damit vermieden.aim The invention is the economy and quality when polishing optically active surfaces. The quality improvement relates both to the accuracy, as well as the roughness depth of the generated areas. These tasks be solved with the features of claims 1 and 16. The disadvantages of the prior art methods become so avoided.
Die genannten optisch aktiven Oberflächen können sich sowohl an Linsen, als auch an Spiegeln mit räumlich gekrümmten Oberflächen befinden. Zur sprachlichen Vereinfachung wird nachstehend nur noch von Linsen gesprochen, da sich das vorgeschlagene Verfahren vorwiegend auf die Herstellung von Linsen beziehen soll. Es ist vorgesehen, mit dem Verfahren Linsen aus allen Bereichen der Optik zu bearbeiten. Dies können z. B. Linsen der Feinoptik, aber auch Brillengläser sein. Gemeint sind aber immer auch Spiegel.The said optically active surfaces may be both on lenses, and on mirrors with spatially curved Surfaces are located. To the linguistic simplification becomes below only spoken by lenses, since the proposed Process should relate primarily to the production of lenses. It is envisaged with the procedure lenses from all areas to edit the optics. This can z. B. lenses of fine optics, but also be spectacle lenses. But are always synonymous mirror.
Verfahren zum Polieren von Linsen mit Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren sind an sich bekannt. Diese weisen im Vergleich mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren jedoch mehrere Nachteile auf.method for polishing lenses with devices for implementation the methods are known per se. These have in comparison with However, the method proposed here has several disadvantages.
Bei allen Polierverfahren muss versucht werden, das Optimum zwischen wirtschaftlicher Fertigung und möglichst hoher Qualität der erzeugten optischen Oberflächen zu finden. Dies läuft aus technischen Gründen stets auf einen Kompromiss hinaus, da sich beide Forderungen bei ein und demselben Verfahren nur teilweise erfüllen lassen.at All polishing procedures must try to find the optimum between economical production and the highest possible quality to find the generated optical surfaces. This is working for technical reasons always on a compromise, since Both claims are only partially in the same procedure let fulfill.
Polierverfahren mit hohem Materialabtrag und damit guter Wirtschaftlichkeit, eignen sich verfahrensbedingt weniger zum Erzeugen von komplizierten und qualitativ hochwertigen Oberflächen. Umgekehrt erlauben Polierverfahren, mit denen komplizierte Oberflächen guter Qualität erzeugt werden können, nur einen geringen Materialabtrag und damit auch nur eine geringe Wirtschaftlichkeit.polishing process with high material removal and thus good economy, are suitable procedurally less for generating complicated and high quality finishes. Conversely allow Polishing methods that make complicated surfaces good Quality can be produced only a small amount Material removal and thus only a low cost.
Diese Zusammenhänge lassen sich verdeutlichen, wenn man die Verfahren zum Polieren von Linsen, entsprechend dem Stand der Technik, mit den zugehörigen Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren näher betrachtet.These Connections can be clarified when looking at the procedures for polishing lenses, according to the prior art, with the associated devices for carrying out the A closer look at the method.
Optische Linsen werden aus Rohlingen in mehreren Arbeitsschritten hergestellt. Zunächst werden die gewünschten Geometrien der Linsenoberflächen mittels verschiedener Schleifvorgänge erzeugt, an die sich das Polieren dieser Oberflächen anschließt, wodurch sie ihre optisch aktiven Eigenschaften erhalten.optical Lenses are made from blanks in several steps. First, the desired geometries of the Lens surfaces by means of various grinding operations produced, followed by the polishing of these surfaces, whereby they obtain their optically active properties.
Zum Polieren von Linsen werden Poliermaschinen eingesetzt, die über mindestens zwei Spindeln verfügen. An einer wird das Polierwerkzeug festgespannt (Werkzeugspindel), während an der anderen das Werkstück (Linse) mittels einer entsprechenden Aufnahmevorrichtung befestigt wird (Werkstückspindel). Die beiden Spindeln sind übereinander angeordnet und verfügen über senkrechte Rotationsachsen mit Antrieben.To the Polishing lenses are used on polishing machines have at least two spindles. At one becomes the polishing tool tightened (tool spindle) while at the other the workpiece (lens) by means of a corresponding receiving device is attached (workpiece spindle). The two spindles are arranged one above the other and have vertical axes of rotation with drives.
Damit die zum Polieren mittels Formwerkzeugen erforderlichen Relativbewegungen zwischen Linse und Polierwerkzeug als kleine Kreisbewegungen erzeugt werden können, wird eine der beiden Spindeln, einschließlich ihres Rotationsantriebs, aus der senkrechten Position in eine schräge Lage schwenken.In order to the relative movements required for polishing by means of molds generated between lens and polishing tool as small circular movements can be one of the two spindles, including its rotary drive, from the vertical position into an oblique Panning position.
Beim Polieren von sphärischen Linsen wird der Schwenkwinkel so gewählt, dass sich die Achsen der senkrechten und der geschwenkten Spindel im Krümmungsmittelpunkt der zu bearbeitenden sphärischen Linsenoberfläche schneiden. Bei Linsen mit mehreren Krümmungsradien muss für den Schwenkwinkel ein entsprechender Mittelwert gebildet werden.At the Polishing spherical lenses becomes the swivel angle chosen so that the axes of the vertical and the pivoted spindle in the center of curvature of the machined cut spherical lens surface. For lenses with multiple radii of curvature needs for the swivel angle a corresponding mean value can be formed.
Dies führt zu weiteren Ungenauigkeiten an der Werkstückoberfläche und damit zu einem Qualitätsverlust. Bei dem Kompromiss zwischen Qualität und Wirtschaftlichkeit spielen insbesondere auch die hohen Werkzeugkosten eine große Rolle.This leads to further inaccuracies on the workpiece surface and thus to a loss of quality. At the compromise in particular between quality and economy play also the high tool costs a big role.
Als Polierwerkzeuge kommen wegen der guten Wirtschaftlichkeit überwiegend Formwerkzeuge zum Einsatz. Diese haben eine große Polierfläche und dementsprechend eine große Polierleistung. Abstriche bei der Linsenqualität werden in Kauf genommen, da die Oberflächenform der aktiven Polierfläche aus Kostengründen der Linsengeometrie nur angenähert oder abgestuft angepasst werden kann.When Polishing tools come mainly because of the good economy Forming tools used. These have a large polishing surface and accordingly a great polishing performance. Smears at the lens quality are accepted as the surface shape the active polishing surface for cost reasons the Lens geometry adjusted only approximate or graded can be.
Seltener sind Polierverfahren, bei denen Werkzeuge mit kleiner Polierfläche (Polierstifte) zum Einsatz kommen. Sie dienen zur Herstellung von sehr genauen Speziallinsen. Wegen der kleinen Polierfläche ist die Polierleistung jedoch nur gering und damit auch die Wirtschaftlichkeit.Less common are polishing processes where tools with small polishing surface (Polishing pins) are used. They are used for making very exact special lenses. Because of the small polishing surface is However, the polishing performance only low and therefore the cost-effectiveness.
Das Polierwerkzeug und die Linse werden dann zum Polieren durch Verfahren einer der Spindeln in der Z-Achse miteinander in Kontakt gebracht und während des Poliervorgangs mit einem festgelegten Arbeitsdruck gegeneinander gedrückt. Werkzeug und Linse werden von den beiden Spindeln rotatorisch und im gleichen Drehsinn angetrieben. Dabei stimmen üblicherweise die Drehzahl und die Phasenlage der beiden Spindeln überein.The polishing tool and the lens are then brought into contact with each other for polishing by moving one of the spindles in the Z-axis and pressed against each other during the polishing process with a predetermined working pressure. Tool and lens are driven by the two spindles rotationally and in the same direction of rotation. Usually, the speed and the phase angle of the two spindles match.
Der Poliervorgang läuft dann unter Zugabe von Poliersuspension ab, die auf Grund ihrer Zusammensetzung (Polierkörper und chemisch aktive Stoffe) für den erwünschten Materialabtrag sorgt und gleichzeitig als Kühlflüssigkeit dient. Poliersuspension wird bei allen Polierverfahren eingesetzt und daher bei dem nachfolgenden Text nicht immer genannt.Of the Polishing process then runs with the addition of polishing suspension due to their composition (polishing body and chemically active substances) for the desired material removal ensures and at the same time serves as a coolant. Polishing suspension is used in all polishing processes and therefore not always mentioned in the following text.
Wie erwähnt, kommt es bei der Entwicklung moderner Polierverfahren darauf an, den genannten Kompromiss zwischen Wirtschaftlichkeit und Qualität zu finden. Die hierbei auftretenden Problemfelder lassen sich weiter verdeutlichen, wenn man aus der Vielzahl der bekannt gewordenen Verfahren die zwei möglichen Extremfälle herausgreift und betrachtet.As mentioned, it comes in the development of modern polishing processes This is the compromise between economic efficiency and to find quality. Let the problem areas occur to further clarify, if one from the multiplicity of the well-known become the two possible extreme cases pick out and look at.
Dies sind:
- 1. Polierverfahren, bei denen Formwerkzeuge zur Anwendung kommen (Nachteil: Die Polierfläche ist groß und damit die Poliergenauigkeit klein. Außerdem ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Polierwerkzeugen erforderlich. Diese Werkzeugart eigenet sich nur für sphärische und torische Flächen).
- 2. Polierverfahren, bei denen sogenannte Polierstifte benutzt werden (Nachteil: Die Polierfläche ist klein und damit auch die Polierleistung).
- 1. Polishing method using molding tools (Disadvantage: The polishing surface is large and thus the polishing accuracy is small, and a variety of different polishing tools are required.) This tool is only suitable for spherical and toric surfaces).
- 2. Polishing method, in which so-called polishing pins are used (Disadvantage: The polishing surface is small and thus the polishing performance).
Zu 1.:To 1.:
Bei diesem Verfahren werden zum Polieren Formwerkzeuge benutzt, die auf CNC-Poliermaschinen eingesetzt werden. Diese Poliervorrichtungen verfügen an ihrem einen Ende über einen Zapfen zur Befestigung an der Werkzeugspindel, während sich am anderen Ende die Polierfläche befindet. Diese hat die Form eines negativen Abdrucks der zu polierenden Linsenoberfläche und ist mit einer Polierfolie belegt.at This method is used for polishing molding tools, the be used on CNC polishing machines. These polishing devices feature at its one end via a pin for attachment the tool spindle, while at the other end of the polishing surface located. This has the form of a negative imprint of the to be polished Lens surface and is covered with a polishing film.
Die Linse ist mittels einer Befestigungsvorrichtung an der anderen Spindel (Werkstückspindel) befestigt. Damit die nötige Relativbewegungen (kleine Kreisbewegungen) zwischen Linse und Werkzeug stattfinden, wird eine der beiden Spindeln durch Schwenken schräg gestellt. Dies ist üblicherweise die oben angeordnete Werkzeugspindel. Der Schwenkwinkel wird so gewählt, dass der Schnittpunkt der beiden Spindelachsen im Krümmungsmittelpunkt (Mittelwert) der Linsenoberfläche liegt. Nach dem Zusammenfahren von Linse und Werkzeug erfolgt das großflächige Polieren unter Zugabe von Poliersuspension.The Lens is by means of a fastening device on the other spindle (Workpiece spindle) attached. So that the necessary Relative movements (small circular movements) take place between the lens and the tool, one of the two spindles is tilted by pivoting. This is usually the tool spindle arranged above. The swivel angle is chosen so that the intersection the two spindle axes in the center of curvature (mean value) the lens surface is located. After the collapse of Lens and tool is the large-scale polishing with the addition of polishing suspension.
Da das Polierwerkzeug den größten Teil der Linsenoberfläche abdeckt, wird diese an vielen einzelnen Flächenelementen gleichzeitig poliert. Dementsprechend ist die Polierleistung gut und damit die Wirtschaftlichkeit. Solche Verfahren werden daher bevorzugt eingesetzt, wenn größere Stückzahlen von Linsen mit gleicher Oberflächengeometrie poliert werden sollen, da dann die Werkzeugkosten nicht mehrfach anfallen.There the polishing tool most of the lens surface covers, this is on many individual surface elements polished at the same time. Accordingly, the polishing performance is good and thus the economy. Such methods are therefore preferred used when larger quantities be polished by lenses with the same surface geometry should, since then the tool costs do not occur multiple times.
Das Polieren mit Formwerkzeugen hat jedoch auch mehrere Nachteile, insbesondere wenn sehr unterschiedlich Linsen (z. B. Brillengläser) poliert werden sollen.The However, polishing with molds also has several disadvantages, in particular if very different lenses (eg, lenses) to be polished.
Diese Nachteile sind wie folgt:
- – Wenn die Kontur der zu polierenden Linse auch im Feinbereich erhalten werden soll, muss das Formwerkzeug ein exakter Negativabdruck der Linsenoberfläche sein. Dies führt wegen der verschiedenen Linsenformen zu einer Vielzahl von verschieden geformten Werkzeugen. Dementsprechend hoch sind die Fertigungs- und Lagerkosten für die Werkzeuge. Hinzu kommt, dass das Werkzeug praktisch bei jeder neu zu polierenden Linse ausgewechselt werden muss. Für die Herstellung von a-sphärischen und a-torischen Flächen sowie von Freiformflächen kann diese Werkzeugart nicht genutzt werden. Die Linse muss beim Einlegen in die Halterung der Werkstückspindel außerdem genau auf das Formwerkzeug ausgerichtet werden, da sie sich ja genau in den dort vorhandenen Negativabdruck (nicht rotationssymmetrisch!) ihrer Kontur einfügen muss. Auch die hier genannten Besonderheiten erhöhen die Kosten
- – Eine andere Möglichkeit mit Formwerkzeugen zu arbeiten besteht darin, dass man aus Gründen der Kostenersparnis nicht für jede Linsenform und jeden Radius ein solches Polierwerkzeug anfertigt, sondern die Werkzeuge mit abgestuften Krümmungsradien an der Bearbeitungsfläche herstellt. Da aber bereits torische Linsen zwei unterschiedliche Radien haben, muss hier für jeden ersten Radius (R1) eine abgestufte Reihe von zweiten Radien (R2) vorgesehen werden.
- - If the contour of the lens to be polished is also to be obtained in the fine range, the mold must be an exact negative impression of the lens surface. This leads to a variety of different shaped tools because of the different lens shapes. Accordingly high are the manufacturing and storage costs for the tools. In addition, the tool needs to be replaced with virtually every new lens to be polished. For the production of a-spherical and a-toric surfaces as well as free-form surfaces, this type of tool can not be used. The lens must also be precisely aligned with the mold when inserting into the holder of the workpiece spindle, since it must fit exactly into the existing negative impression (not rotationally symmetrical!) Of its contour. The special features mentioned here increase the costs
- - Another way to work with molds is that for reasons of cost savings not for each lens shape and each radius makes such a polishing tool, but produces the tools with graded radii of curvature on the processing surface. However, since toric lenses already have two different radii, a graduated series of second radii (R 2 ) must be provided here for each first radius (R 1 ).
Zu 2.:To 2 .:
Bei diesem Verfahren werden als Polierwerkzeug Polierstifte benutzt, die auf mehrachsigen CNC-Poliermaschinen eingesetzt werden. Diese Polierstifte sind im wesentlichen zylindrische Körper, die mit ihrem einen Ende an der Werkzeugspindel (meist die obere) befestigt werden, während sich an dem anderen Ende die Polierfläche mit der Polierfolie befindet. Hierbei handelt es sich um eine weiche Folie, welche in Kontakt mit der zu polierenden Oberfläche gebracht wird und die Polierarbeit bei Zugabe von Poliersuspension leistet.The polishing tool used in this process are polishing pegs used on multi-axis CNC polishing machines. These polishing pins are substantially cylindrical bodies which are fastened with their one end to the tool spindle (usually the upper one), while at the other end is the polishing surface with the polishing foil. This is a soft film which is in contact with the surface to be polished is brought and performs the polishing work with the addition of polishing suspension.
Die zu polierende Linse befindet sich an der anderen Spindel (Werkstückspindel). Ihre Oberfläche wird von dem rotierenden Polierstift Punkt für Punkt abgefahren und dabei poliert. Je kleiner der Polierstift ist, um so feinere Konturen können auf der Linsenoberfläche poliert werden, ohne dass es zum Einebnen von Feinstrukturen kommt, die beim Schleifen unter Umständen erzeugt wurden.The The lens to be polished is located on the other spindle (workpiece spindle). Their surface is point by the rotating polish pen Departed for point and thereby polished. The smaller the Polishing pen is, so the finer contours can be on the Lens surface are polished without it for leveling of fine structures that may occur during sanding were generated.
Es ist verständlich, dass mit einem Polierstift keine hohe Wirtschaftlichkeit erzeugt werden kann, da seine Vorteile nur dann zur Geltung kommen, wenn sein Durchmesser, gemessen an dem Linsendurchmesser, klein ist. Mit einer kleinen Polierfläche lassen sich aber keine hohen Polierleistungen bezogen auf die Zeiteinheit erzielen. In der Praxis werden daher vielfältige Kompromisse eingegangen, was den Durchmesser des Polierstifts und seine Formgebung betrifft.It is understandable that with a polish pin no high Profitability can be generated as its benefits only then come into play when its diameter, measured on the lens diameter, is small. But with a small polishing surface can be do not achieve high polishing performance in terms of time unit. In practice, therefore, many compromises are made, as far as the diameter of the polishing pin and its shape are concerned.
Bei Betrachtung der beiden vorgenannten Extrembeispiele wird sichtbar, dass erhebliche Probleme entstehen, wenn die Polierleistung (Wirtschaftlichkeit) und die Oberflächenqualität der polierten Linse optimiert werden sollen.at Consideration of the two aforementioned extreme examples becomes visible that considerable problems arise when the polishing performance (economy) and the surface quality of the polished lens to be optimized.
Es
wurde daher ein weiteres Verfahren bekannt, das die Nachteile beim
Arbeiten mit Formwerkzeugen zum Teil vermeiden soll. Dieses Verfahren
wird in der
Zur
Minderung der hohen Werkzeugkosten und Begrenzung der großen
Anzahl von benötigen Formwerkzeugen wurde in der
Auch bei diesem Verfahren wird die fertiggeschliffene Linse als vorhanden vorausgesetzt. Das variable Formwerkzeug ist so aufgebaut, dass es im Arbeitsbereich über eine nachgiebige, weiche Struktur (Arbeitsfläche) verfügt, die sich beim Andrücken an die Linsenoberfläche an dieser abformt und so die Form eines Negativabdrucks der Linse annimmt. Danach wird die Arbeitsfläche in dieser Form fixiert.Also In this method, the finished ground lens is present provided. The variable mold is constructed so that it in the workspace over a yielding, soft structure (Work surface), which presses against the lens surface on this forms and so the shape assumes a negative impression of the lens. After that, the work surface becomes fixed in this form.
Diese fixierte Arbeitsfläche des variablen Formwerkzeugs behält die Form des Negativabdrucks der Linse, für die Dauer des Poliervorgangs, bei. Der Poliervorgang wird dann auf einer geeigneten CNC-Poliermaschine, wie bei Formwerkzeugen üblich, durchgeführt. Danach kann die Fixierung der Arbeitsfläche des variablen Formwerkzeugs wieder aufgehoben und wie vorbeschrieben die neue Gestalt der nächsten Linse angeformt werden.These fixed working surface of the variable mold retains the shape of the negative impression of the lens, for the duration of the Polishing process, at. The polishing process is then on a suitable CNC polishing machine, as usual with molds performed. After that, the fixation of the working surface of the variable Mold tool again lifted and as previously described the new Shape of the next lens to be formed.
Bei der Durchführung des Verfahrens unter Benutzung des variablen Formwerkzeugs ergibt sich gegenüber den Verfahren mit einfachen Formwerkzeugen eine Einsparung bei den Werkzeugkosten.at the implementation of the method using the variable Form tool results over the method with simple Molds a saving in tooling costs.
Das
Verfahren entsprechend der
- – Das Polierwerkzeug hat nur eine geringe Lebensdauer, da insbesondere seine aktive Polierfläche (inkl. Polierfolie) einem starken Verschleiß unterworfen ist. Dies hängt damit zusammen, dass die Arbeitsfläche einen starr fixierten Abdruck der Linsenoberfläche darstellt und nicht beweglich ist. So entstehen starke Zwängungen zwischen Werkzeug und Linse, wenn die Polierbewegungen stattfinden.
- – Wegen der starr fixierten Arbeitsfläche des Polierwerkzeugs entspricht die erzeugte Oberflächenqualität nicht dem gewünschten Optimum. Es besteht die Gefahr, das feinere Konturen wegpoliert werden.
- – Mit Rücksicht auf den vorgenannten Verschleiß und die Linsenqualität können die Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Linse nicht so groß gewählt werden, wie dies unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten wünschenswert wäre. Die Folge ist, dass die Polierleistung nicht optimal eingestellt werden kann.
- – Das variable Formwerkzeug ist wegen seines komplizierten Aufbaus deutlich teurer als die üblichen, einfachen Formwerkzeuge, was sich ebenfalls nachteilig auf die Wirtschaftlichkeit des entsprechenden Verfahrens auswirkt.
- - The polishing tool has only a short life, since in particular its active polishing surface (including polishing foil) is subject to heavy wear. This is related to the fact that the work surface is a rigidly fixed impression of the lens surface and is not movable. This creates strong constraints between the tool and the lens when the polishing movements take place.
- Because of the rigidly fixed working surface of the polishing tool, the surface quality produced does not correspond to the desired optimum. There is a risk that the finer contours are polished away.
- - With regard to the aforementioned wear and the lens quality, the relative movements between the tool and lens can not be chosen as large as would be desirable from an economic point of view. The result is that the polishing performance can not be optimally adjusted.
- - The variable mold is significantly more expensive than the usual, simple molds because of its complicated structure, which also has a detrimental effect on the economics of the corresponding method.
Bei dem hier vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren werden die Nachteile bzgl. Wirtschaftlichkeit und Qualität vermieden, wie sie bei den Polierverfahren nach dem Stand der Technik gegeben sind. Das Verfahren lässt sich anwenden zum Polieren von Linsenoberflächen jeder Art. Unter anderem können auch a-sphärische und a-torische sowie auch Freiformflächen hergestellt werden.at the method according to the invention proposed here become the disadvantages in terms of economy and quality avoided, as in the polishing methods of the prior art given are. The method can be used for polishing of lens surfaces of any kind. Among other things also a-spherical and a-toric as well as free-form surfaces getting produced.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren ergeben sich minimale Werkzeug- und Bearbeitungskosten, bei sehr guter Qualität der erzeugten Linsen.at the proposed method results in minimal tool and Processing costs, with very good quality of the produced Lenses.
Dies wird erreicht durch die folgenden drei Besonderheiten des Verfahrens:
- 1. Es wird ein besonderes Polierwerkzeug (Kappenwerkzeug) mit elastischer Polierkappe benutzt, das über eine grob vorgeformte Polierfläche und zwei Rutschkupplungen verfügt. Dabei wird die Polierfläche mit der daran befestigten Polierfolie von einem Druckmedium gegen die zu polierende Linsenoberfläche gedrückt und an dieser abgeformt, jedoch nicht fixiert.
- 2. Es wird eine Vorrichtung zum dynamischen Längenausgleich (Ausgleichsvorrichtung) zwischen der Werkstückspindel und dem Linsenhalter mit der Linse angeordnet. Auch bei dieser Ausgleichsvorrichtung werden die beweglichen Teile, welche die Linse tragen, mit einem Druckmedium beaufschlagt, wodurch u. a. der zum Polieren benötigte Anpressdruck erzeugt wird.
- 3. Es wird eine besondere Anordnung von Polierwerkzeug und Linse an der CNC-Poliermaschine vorgesehen. Dabei steht die Linse mit der oberen, vertikalen Werkstückspindel in Verbindung, während sich das Kappenwerkzeug an der unteren schräggestellten Werkzeugspindel befindet. Die Linse stützt sich dabei auf das im Durchmesser größere Werkzeug ab. Nach dem Stand der Technik wird üblicherweise die umgekehrte Anordnung gewählt.
- 1. It uses a special polishing tool (cap tool) with elastic polishing cap, which has a rough pre-shaped polishing surface and two slip clutches. In this case, the polishing surface is pressed with the polishing film attached thereto by a pressure medium against the lens surface to be polished and molded on this, but not fixed.
- 2. A device for dynamic length compensation (balancing device) between the workpiece spindle and the lens holder is arranged with the lens. Even with this off Gleichsvorrichtung the moving parts, which carry the lens, acted upon by a pressure medium, whereby, inter alia, the contact pressure required for polishing is generated.
- 3. A special arrangement of polishing tool and lens is provided on the CNC polishing machine. In this case, the lens is in communication with the upper, vertical workpiece spindle while the cap tool is located on the lower inclined tool spindle. The lens is based on the larger diameter tool. In the prior art, usually the reverse arrangement is chosen.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können Linsen jeder Art poliert werden, d. h., der Anwendungsbereich umfasst nicht nur einfache sphärische Linsen sondern auch und insbesondere Linsen mit a-sphärischen, torischen und a-torischen Flächen aber auch Linsen mit noch komplizierteren Oberflächen.With the proposed method can be polished lenses of any kind be, d. h., the scope does not just cover simple spherical lenses but also and in particular lenses with a-spherical, toric and a-toric surfaces but also lenses with even more complicated surfaces.
Ganz besonders gut eignet sich das vorgeschlagene Verfahren zum Polieren von Linsen mit individuellen Freiformflächen (z. B. an Brillengläsern), die als Unikate hergestellt werden. Hier ergeben sich besonders große Vorteile.All The proposed method for polishing is particularly well suited of lenses with individual freeform surfaces (eg Spectacle lenses), which are produced as unique items. Here especially great advantages arise.
Das Kappenwerkzeug kann auf den bekannt gewordenen CNC-Poliermaschinen, wie bereits beschrieben, eingesetzt werden. Da Linsen mit den vorgenannten komplizierten Oberflächen (z. B. mehrere Krümmungsradien) poliert werden sollen, muss die CNC-Poliermaschine für diese Arbeiten über 5 Maschinenachsen verfügen. Beide Spindeln (Werkzeug- und Werkstückspindel) müssen über Einrichtungen verfügen, die das Zuführen von Druckmedien erlauben.The Cap tool can be used on the well-known CNC polishing machines, as already described, are used. Because lenses with the aforementioned complicated surfaces (eg multiple radii of curvature) should be polished, the CNC polishing machine for These works have 5 machine axes. Both spindles (tool and workpiece spindle) must over Have facilities that allow the supply of print media.
Die genannten 5 Maschinenachsen verfügen über eine gemeinsame Steuerung und sind dadurch miteinander verknüpft. Die Steuerung wird mit einem mathematischen Modell programmiert, welches jeweils der zu polierenden Linse entspricht. Der Arbeitsablauf erfolgt mit diesen CNC-gesteuerten Poliermaschinen voll automatisch.The 5 machine axes have one common control and are thus linked. The controller is programmed with a mathematical model, which corresponds in each case to the lens to be polished. The workflow takes place fully automatically with these CNC-controlled polishing machines.
Die 5 Maschinenachsen sind wie folgt:
- – Eine X-Achse für das Querverfahren der oben angeordneten Werkstückspindel mit der daran befestigten Linse.
- – Eine Z-Achse für das vertikale Verfahren der Werkstückspindel.
- – Eine C1-Achse als gesteuerte Drehachse der Werkstückspindel.
- – Eine B-Achse für das Schwenken (Schrägstellen) der unten angeordneten Werkzeugspindel.
- – Eine C2-Achse als gesteuerte Drehachse der Werkzeugspindel.
- - An X-axis for the transverse process of the overhead workpiece spindle with the attached lens.
- - A Z-axis for the vertical movement of the workpiece spindle.
- - A C 1 -axis as a controlled axis of rotation of the workpiece spindle.
- - A B axis for pivoting (tilting) the lower tool spindle.
- - A C 2 axis as a controlled axis of rotation of the tool spindle.
Ein
wesentliches Erfindungsmerkmal des hier vorgeschlagenen Polierverfahrens
besteht in der Benutzung des neuartigen Kappenwerkzeugs. Dieses
passt sich mit seiner aktiven Polierfläche der Linsengeometrie
an, wie dies bereits in der
Im Gegensatz zu der dort vorgesehenen Poliervorrichtung wird die Polierfläche bei dem erfindungsgemäßen Kappenwerkzeug jedoch nach dem Abformen nicht fixiert.in the Contrary to the polishing device provided there, the polishing surface However, in the capping tool according to the invention not fixed after molding.
Hierzu
ist das Kappenwerkzeug wie folgt aufgebaut:
Ein Basiswerkzeug
verfügt über einen hohlgebohrten Befestigungszapfen,
mit dem es an der ebenfalls hohlen Werkzeugspindel der CNC-Poliermaschine befestigt
werden kann. Auch der Innenraum des Basiswerkzeugs ist hohl und
mit einer Innenkappe aus einem elastischen Material (z. B. Gummi)
verbunden. Diese Innenkappe hat eine umgekehrte Becherform und besteht
dementsprechend aus einem zylindrischen Teil und an ihrer oberen
Seite über eine runde Membran (Innenmembran), die leicht
gewölbt und der Linse zugewandt ist.For this, the cap tool is structured as follows:
A base tool has a hollow-bored mounting pin, with which it can be attached to the likewise hollow tool spindle of the CNC polishing machine. The interior of the base tool is also hollow and connected to an inner cap of an elastic material (eg rubber). This inner cap has an inverted cup shape and accordingly consists of a cylindrical part and on its upper side via a round membrane (inner membrane), which is slightly curved and facing the lens.
Mit dem unteren, verbreiterten Rand ihres zylindrischen Teils ist die Innenkappe mit dem Basiswerkzeug verbunden. Hierzu ist ein Befestigungsring vorgesehen, der in eine Nut am unteren Rand des zylindrischen Teils der Innenkappe eingreift. Der Befestigungsring wird von einem Außenzylinder gehalten, der seinerseits mittels Schraubenverbindung mit dem Basiswerkzeug verbunden ist.With the lower, widened edge of its cylindrical part is the Inner cap connected to the base tool. For this purpose, a fastening ring is provided, in a groove at the bottom of the cylindrical part of the inner cap engaging. The mounting ring is made by an outer cylinder held in turn by means of screw connection with the base tool connected is.
Dieser Außenzylinder ist an den beiden Stirnseiten offen und in den Durchmessern (innen und außen) mehrfach abgesetzt. Dadurch wird eine Ringfläche gebildet, welche, wie erwähnt, mit dem Befestigungsring in Verbindung steht. Der Außenzylinder deckt die Innenkappe an ihrem zylindrischen Teil weitgehend ab, wodurch diese stabilisiert wird.This Outer cylinder is open at both ends and in the diameters (inside and outside) repeatedly deducted. This forms an annular surface which, as mentioned, communicates with the mounting ring. The outer cylinder largely covers the inner cap on its cylindrical part, whereby it is stabilized.
Die Polierkappe wurde so benannt, weil sie eine Kappenform (Becherform) hat, d. h. sie besteht aus einem Zylinderteil (Hohlzylinder) und einem flächigen, runden Teil (Poliermembran) an der oberen Stirnseite.The Polishing cap was named so because it has a cap shape (cup shape) has, d. H. It consists of a cylinder part (hollow cylinder) and a flat, round part (polishing membrane) on the upper front side.
Sie ist mit ihrem Zylinderteil über den Außenzylinder gestülpt und wird dort nur von Reibungskräften, nicht aber von Befestigungsteilen gehalten. Ihre Poliermembran liegt auf der Innenmembran der Innenkappe auf.she is with its cylinder part over the outer cylinder slipped and is there only by frictional forces, but not held by fasteners. Your polishing membrane is lying on the inner membrane of the inner cap.
Da die Polierkappe nur von Reibungskräften in ihrer Lage gehalten wird, kann sie sehr schnell und ohne Werkzeug ausgewechselt werden. Die damit verbundene Zeitersparnis ist ein großer Vorteil und verbessert die Wirtschaftlichkeit. Dies um so mehr, als das Kappenwerkzeug speziell für das Polieren von sehr unterschiedlichen Linsenformen vorgesehen ist und damit die Polierkappen mit ihren vorgeformten Polierflächen sehr häufig gewechselt werden müssen.Since the polishing cap is held in position only by frictional forces, it can be replaced very quickly and without tools. The associated time savings is a great advantage and improves cost-effectiveness. All the more so As the capping tool is specifically designed for polishing very different lens shapes and thus the polishing caps must be changed very often with their preformed polishing surfaces.
Die Verbindung zwischen dem Zylinderteil der Polierkappe und dem Außenzylinder bildet eine 1. Rutschkupplung, deren Bedeutung später noch beschrieben wird. Zur Verstärkung der Reibkräfte ist die Wanddicke im unteren Bereich des Zylinderteils vergrößert.The Connection between the cylindrical part of the polishing cap and the outer cylinder forms a 1st slip clutch, the meaning of which will be described later becomes. To reinforce the frictional forces is the wall thickness enlarged in the lower part of the cylinder part.
Da die Innenmembran von der ebenfalls elastischen Poliermembran der Polierkappe spaltfrei abgedeckt wird, treten auch zwischen der Außenseite der Innenmembran und der Innenseite der Poliermembran Reibungskräfte auf. Diese 2. Rutschkupplung kann dadurch ein zusätzliches Drehmoment übertragen und die Wirkung der genannten 1. Rutschkupplung unterstützen.There the inner membrane of the also elastic polishing membrane of Polishing cap is covered gap-free, also occur between the outside the inner membrane and the inside of the polishing membrane friction forces on. This 2nd slip clutch can be an additional Torque transmitted and the effect of the aforementioned 1st slip clutch support.
Die Polierkappe einschließlich der Poliermembran besteht homogen aus einem elastischen Werkstoff (z. B. Gummi). An der Außenseite der Poliermembran befindet sich die Polierfläche, welche die Polierfolie trägt. Die Polierfläche und damit auch die Polierfolie haben z. B. zum Polieren von Brillengläsern eine torische Oberfläche mit zwei unterschiedlichen Radien R1 und R2, wobei sich die beiden Radien um ca. 2 bis 3 dpt unterscheiden.The polishing cap including the polishing membrane is homogeneously made of an elastic material (eg rubber). On the outside of the polishing membrane is the polishing surface, which carries the polishing film. The polishing surface and thus the polishing foil have z. B. for polishing spectacle lenses a toric surface with two different radii R 1 and R 2 , wherein the two radii differ by about 2 to 3 dpt.
Radien zwischen 120 mm und 50 mm haben sich als vorteilhaft erwiesen. Eine besonders vorteilhafte Radienkombination ist gegeben, wenn folgende Radien gewählt werden: R1 = 100 mm und R2 = 70 mm.Radii between 120 mm and 50 mm have proven to be advantageous. A particularly advantageous combination of radii is given if the following radii are selected: R 1 = 100 mm and R 2 = 70 mm.
Es sind jedoch auch andere als torische Geometrien an der Polieroberfläche vorgesehen. Ebenso sind auch andere Radien und Radienkombinationen geplant.It However, they are also other than toric geometries on the polishing surface intended. Likewise, other radii and radii combinations are planned.
Da die meisten Linsen (z. B. Brillengläser) üblicherweise torische oder angenähert torische Oberflächen haben (üblich sind Zylinder zwischen 0,5 dpt und 6 dpt), passt sich die vorgeformte Poliermembran mit ihrer Polierfläche bereits annähernd formschlüssig an die Oberfläche der Linse an. Wenn das Kappenwerkzeug dann mit einem Druckmedium beaufschlagt wird, legt sich die Poliermembran mit ihrer Polierfläche vollständig und exakt an die Linse an.There most lenses (eg, eyeglass lenses) usually toric or approximate toric surfaces have cylinders (usually between 0.5 dpt and 6 dpt), The preformed polishing membrane adapts to its polishing surface Already almost form-fitting to the surface to the lens. If the cap tool then applied to a pressure medium the polishing membrane lays down with its polishing surface completely and accurately to the lens.
Dies ist einer der Gründe für die sehr guten Polierergebnisse bezüglich Qualität und Polierleistung. Diese werden erreicht, ohne dass die Polierfläche des Kappenwerkzeugs bereits vor der Druckbeaufschlagung einen genauen Negativabdruck der Linsengeometrie darstellen muss. Es genügt, wenn die Polierflächen in relativ groben Abstufungen entsprechend der Linsengeometrien vorgeformt werden.This is one of the reasons for the very good polishing results in terms of quality and polishing performance. These will achieved without the polishing surface of the capping tool even before the pressurization an accurate negative impression must represent the lens geometry. It is enough if the Polishing surfaces in relatively coarse gradations accordingly the lens geometries are preformed.
Da ein genaues Anpassen des Werkzeugs an die Linsengeometrie nicht erforderlich ist, kann die Anzahl der benötigten Werkzeuge stark reduziert werden, woraus sich weitere, erhebliche Kosteneinsparungen ergeben.There an exact fitting of the tool to the lens geometry is not required, the number of tools needed be greatly reduced, resulting in further, significant cost savings result.
Das Kappenwerkzeug wird erfindungsgemäß an der im unteren Teil der Poliermaschine angeordneten Werkzeugspindel befestigt. Diese kann zur Erzeugung der Polierbewegung durch Schwenken in der B-Achse schräggestellt werden und rotiert mit einer gesteuerten Drehbewegung in der C2-Achse.The Cap tool according to the invention in the attached lower part of the polishing machine arranged tool spindle. This can be used to generate the polishing movement by pivoting in the B-axis be tilted and rotated with a controlled Rotational movement in the C2 axis.
Da sowohl die Spindel als auch das mit ihr verbundene Kappenwerkzeug hohl ausgebildet sind, kann die Innenkappe einschließlich ihrer Innenmembran mit dem genannten Druckmedium beaufschlagt werden. Durch diese Druckbeaufschlagung wölbt sich die Innenmembran nach außen und nimmt dabei die an ihr anliegende Poliermembran der Polierkappe mit.There both the spindle and the associated capping tool hollow, the inner cap can be inclusive their inner membrane are acted upon by said pressure medium. By this pressurization, the inner membrane bulges to the outside and thereby takes the applied to her polishing membrane the polishing cap with.
Durch diese Verformung wird die elastische Poliermembran mit ihrer Polierfläche und der Polierfolie an die zu polierende Linsenoberfläche angedrückt, wobei sie deren Geometrie annimmt. Wenn während des Poliervorgangs dann infolge der schräggestellten Werkzeugspindel zwischen dem Kappenwerkzeug und der Linse die erwähnten Relativbewegungen (kleine Kreisbewegungen) auftreten, ergibt sich der große Vorteil, dass sich das Kappenwerkzeug mit seiner Polierfläche zu jedem Zeitpunkt immer wieder genau der Linsenkontur anpasst.By this deformation becomes the elastic polishing membrane with its polishing surface and the polishing film to the lens surface to be polished pressed, taking their geometry. If during the polishing process then due to the inclined tool spindle between the cap tool and the lens mentioned Relative movements (small circular movements) occur, results the big advantage that the cap tool with his Polishing surface always exactly the same at any time Lens contour adapts.
Auch wenn sich die berührenden Flächenelemente von Linse und Werkzeug infolge der Polierbewegungen gegeneinander verschieben, kann so doch immer wieder die Linsenkontur an dem Werkzeug von neuem abgebildet werden.Also when the touching surface elements of Moving the lens and tool against each other as a result of the polishing movements, The lens contour on the tool can be repeated over and over again be imaged.
Daraus ergibt sich eine sehr gute Oberflächenqualität, denn es entsteht keinerlei Zwängung zwischen der Linse und der Werkzeugoberfläche, die sich ständig von neuem an die Linsengeometrie anpasst. Außerdem wird die hohe Polierleistung, wie sie für Formwerkzeuge üblich ist, erreicht. Kleine Unstetigkeiten in den beiden Spindeldrehzahlen und im Phasenwinkel werden von den beiden genannten Rutschkupplungen ausgeglichen. Auch dadurch wird die Linsenqualität weiter verbessert.from that results in a very good surface quality, because there is no constraint between the lens and the tool surface, which is constantly changing from new to the lens geometry adapts. In addition, the high polishing performance, as usual for molds is reached. Small discontinuities in the two spindle speeds and in the phase angle of the two mentioned slip clutches balanced. This will also improve the lens quality improved.
Durch das Vermeiden von Zwängung zwischen der vorgeformten Polieroberfläche und der fertig geschliffenen Linsenoberfläche, wird das Werkzeug weniger stark beansprucht. Hieraus resultiert eine längere Lebensdauer für das Werkzeug und damit ein wirtschaftlicher Vorteil.By the avoidance of constraint between the preformed polishing surface and the finish-ground lens surface, that will Tool less stressed. This results in a longer Lifetime for the tool and thus a more economical Advantage.
Sehr vorteilhaft ist es auch, dass die Linse und die aktive Polieroberfläche des Kappenwerkzeugs beim Einrichten der Poliermaschine nicht zueinander phasenrichtig ausgerichtet werden müssen, auch wenn die Polieroberfläche entsprechend der Linsengeometrie grob vorgeformt ist.Very It is also advantageous that the lens and the active polishing surface the cap tool when setting the polishing machine not to each other must be aligned in the correct phase, even if the Polishing surface according to the lens geometry coarse is preformed.
Wenn Linse und Werkzeug zusammengefahren werden, so verdreht sich die Polierkappe des Werkzeugs so lange, bis beide Flächen (Linsenoberfläche und Polierfläche) genau phasenrichtig und formschlüssig übereinander liegen. Bei diesem Verdrehen findet der erforderliche Schlupf an den beiden erwähnten Rutschkupplungen statt, was ein weiterer Vorteil dieser Bauweise ist.If Lens and tool are moved together, so the twisted Polishing cap of the tool until both surfaces (lens surface and polishing surface) exactly in phase and form-fitting on top of each other lie. In this twisting finds the required slip the two mentioned slip clutches instead, which is another advantage this construction is.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Werkstückspindel über eine X- und Z-Achse verfügt, mit denen sie in horizontaler und vertikaler Richtung linear verfahren werden kann. Die Drehbewegung der Spindel wird von der C1-Achse kontrolliert.In the method according to the invention, it is provided that the workpiece spindle has an X and Z axis, with which it can be moved linearly in the horizontal and vertical directions. The rotational movement of the spindle is controlled by the C 1 axis.
Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, eine Vorrichtung zum dynamischen Längenausgleich (Ausgleichsvorrichtung) an der Werkstückspindel vorzusehen. Diese Ausgleichsvorrichtung wird vorzugsweise zwischen der oben liegenden, senkrechten Werkstückspindel und der Aufnahmevorrichtung für die Linse angeordnet und hat die Aufgabe, kleine Wegdifferenzen in Z-Richtung auszugleichen und den erforderlichen Polierdruck zu erzeugen. Hierzu wird sie mit einem Druckmedium beaufschlagt.It has also proved to be advantageous, a device for dynamic Provide length compensation (balancing device) on the workpiece spindle. This balancing device is preferably between the above lying, vertical workpiece spindle and the receiving device for The lens is arranged and has the task of small path differences in the Z direction and to compensate for the required polishing pressure produce. For this purpose, it is charged with a pressure medium.
Die Ausgleichsvorrichtung besteht aus einem hohlgebohrten Basisteil, das zur Befestigung an der ebenfalls hohlgebohrten Werkstückspindel über einen Flansch oder einen Aufnahmezapfen verfügt. In der zentralen Bohrung des Basisteils ist der Führungszylinder des mit ihm verbundenen Adapterteils leicht beweglich geführt.The Compensating device consists of a hollow-drilled base part, for attachment to the likewise hollow-bored workpiece spindle via a Flange or a spigot has. In the central Bore of the base part is the guide cylinder of the him connected adapter parts easily movable out.
Dadurch können das Adapterteil mit Führungszylinder und die mit ihm verbundene Linsenaufnahme (z. B. Blockstück) kleine axiale Bewegungen ausführen. Da vorgesehen ist, die Ausgleichsvorrichtung auch mit einem Druckmedium zu beaufschlagen, welches den erforderlichen Polierdruck erzeugt, wird zur Abdichtung zwischen Basis- und Adapterteil eine Manschette aus elastischem Material (z. B. Gummi) vorgesehen. Die Manschette überträgt auch das zum Polieren erforderliche Drehmoment von dem Basisteil auf das AdapterteilThereby can the adapter part with guide cylinder and the lens holder connected to it (eg block piece) perform small axial movements. Since it is provided pressurize the equalizer also with a pressure medium which produces the required polishing pressure becomes a seal between base and adapter part a cuff made of elastic Material (eg rubber) provided. The cuff transfers also the torque required for polishing of the base part on the adapter part
Der Führungszylinder verfügt über Bohrungen, die es gestatten, das Druckmedium, das über die Werkstückspindel zugeführt wird, auf die Oberseite des Adapterteils zu leiten. Durch diese Druckbeaufschlagung wird das Adapterteil mit Linsenhalter und Linse gleichförmig in Richtung Polierfläche gedrückt.Of the Guide cylinder has holes, which allow the print medium to pass over the workpiece spindle is fed to lead to the top of the adapter part. By this pressurization, the adapter part with lens holder and Lens uniformly pressed towards the polishing surface.
Die Linse legt sich ohne Zwang (keine statische Überbestimmung) auf die Polierfläche auf. Dies steigert die Qualität der erzeugten Linsenoberfläche und schont das Werkzeug, welches dadurch eine deutlich längere Lebensdauer erreicht. Auch hierdurch ergeben sich wirtschaftliche Vorteile.The Lens settles without constraint (no static overdetermination) on the polishing surface. This increases the quality the generated lens surface and protects the tool, which thereby achieves a significantly longer life. This also results in economic benefits.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch eine besondere Anordnung von Werkzeug und Linse an den Spindeln der CNC-Poliermaschine vorgesehen. Dabei steht die Linse unter Zwischenschaltung der genannten Ausgleichsvorrichtung mit der oberen, vertikalen Werkstückspindel in Verbindung, während sich das Kappenwerkzeug an der unteren schräggestellten Werkzeugspindel befindet.at The method according to the invention is also a special arrangement of tool and lens on the spindles of the CNC polishing machine intended. The lens is under the interposition of said Compensation device with the upper, vertical workpiece spindle while the cap tool slanted at the bottom Tool spindle is located.
Eine Besonderheit besteht auch darin, dass das Werkzeug bei dem vorgeschlagenen Verfahren größer als die Linse ist. Es ist jedoch auch vorgesehen, dass die Linse größer als das Werkzeug oder gleichgroß ist.A Special feature is also that the tool in the proposed Method is larger than the lens. However, it is also provided that the lens is larger than that Tool or the same size.
Die Linse stützt sich während des Poliervorgangs auf das im Durchmesser größere Werkzeug ab. Dadurch wird die Linse sehr sicher geführt und es können auch sehr kleine Werkstücke poliert werden. Auch dies sind vorteilhafte Eigenschaften des vorgeschlagenen Verfahrens.The Lens rests during the polishing process the larger diameter tool from. Thereby the lens is guided very safely and it can even very small workpieces can be polished. These are too advantageous properties of the proposed method.
Bei Verfahrensvarianten ist jedoch auch vorgesehen, dass die Linse größer als das Werkzeug ist, falls sich daraus im Einzelfall Vorteile ergeben.at Process variants, however, is also provided that the lens is larger as the tool, if it results in individual cases advantages.
Bei den bisher bekannt gewordenen Polierverfahren ist die Anordnung von Linse und Werkzeug üblicherweise genau umgekehrt, d. h. das oben angeordnete, kleinere Werkzeug stützt sich auf die unten angeordnete größere Linse ab.at the previously known polishing method is the arrangement lens and tool usually just the opposite, d. H. the upper tool is supported on the arranged below larger lens.
Wenn die Linse sehr klein ist, muss auch das Werkzeug sehr klein werden, da es ja kleiner als die Linse ist. Hierdurch wird bei den Verfahren entsprechend dem Stand der Technik zusätzlich die Anzahl der benötigten Werkzeuge vergrößert und damit Kosten verursacht, die bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren entfallen.If the lens is very small, the tool must be very small, because it is smaller than the lens. This will be in the process according to the prior art, in addition, the number of needed tools enlarged and thus Costs incurred in the proposed method here.
Bei
dem vorgeschlagenen Verfahren hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
die Durchmesserverhältnisse zwischen Werkzeug und Linse
wie folgt zu wählen:
Werkzeugdurchmesser zu Linsendurchmesser
= 1,1 bis 1,5. (Bei den bisher bekannt gewordenen Verfahren liegt
das Verhältnis bei ca. 0,6). Es sind jedoch auch andere
Durchmesserverhältnisse vorgesehen.In the proposed method, it has proved to be advantageous to choose the diameter ratios between tool and lens as follows:
Tool diameter to lens diameter = 1.1 to 1.5. (In the case of the previously known methods, the ratio is about 0.6). However, other diameter ratios are also provided.
Das
erfindungsgemäße Verfahren läuft dann wie
folgt ab:
Die Ausgleichsvorrichtung mit der damit verbundenen
Linse (Werkstück) wird an der oberen, senkrechten Werkstückspindel
einer 5-achsigen CNC-Poliermaschine befestigt. An der unteren ebenfalls
senkrechten Werkzeugspindel wird das Kappenwerkzeug befestigt und
die Werkzeugspindel dann durch Schwenken in der B-Achse schräggestellt.The method according to the invention then proceeds as follows:
The balancer with the associated lens (workpiece) is attached to the upper, vertical workpiece spindle of a 5-axis CNC polishing machine. At the lower also vertical tool spindle, the cap tool is attached and the tool spindle then tilted by pivoting in the B axis.
Der Schwenkwinkel wird so gewählt, dass der Achsenschnittpunkt der beiden Maschinenspindeln mit dem Krümmungsmittelpunkt der Linsenoberfläche zur Deckung gebracht werden kann und sich dabei eine genügende Überdeckung von Linse und Werkzeug ergibt.Of the Swivel angle is chosen so that the intercept point the two machine spindles with the center of curvature the lens surface can be made to coincide and there is a sufficient overlap of lens and tool results.
Das Ausrichten des Achsenschnittpunkts auf den Krümmungsmittelpunkt erfolgt durch Verfahren der Werkstückspindel in der X-Achse. Wenn die Linsengeometrie an der zu polierenden Oberfläche mehrere Krümmungsradien aufweist, so wird ein Mittelwert gebildet und der Krümmungsmittelpunkt danach ausgewählt.The Align the axis intersection to the center of curvature is done by moving the workpiece spindle in the X-axis. If the lens geometry at the surface to be polished several Has radii of curvature, so an average is formed and the center of curvature is selected thereafter.
Danach wird die gesteuerte Rotation der Spindeln in der C1 und C2-Achse gestartet. Dabei ist die C1-Achse der Werkstückspindel und die C2-Achse der Werkzeugspindel zugeordnet. Die Rotation der beiden achsgesteuerten Spindeln erfolgt gleichsinnig und mit gleicher Winkelgeschwindigkeit (ω1 = ω2). Die Phasenlage der beiden Spindeln ist beim Start der Spindelrotation beliebig, da sich die Polierkappe mit ihrer Polierfläche durch Verdrehen auf die Linsengeometrie ausrichtet. Dies wird durch die beiden Rutschkupplungen ermöglicht. Die Phasenausrichtung der beiden Spindeln bleibt nach dem Start allerdings erhalten.Thereafter, the controlled rotation of the spindles in the C 1 and C 2 axes is started. The C 1 -axis of the workpiece spindle and the C 2 -axis of the tool spindle is assigned. The rotation of the two axis-controlled spindles takes place in the same direction and with the same angular velocity (ω 1 = ω 2 ). The phase position of the two spindles is arbitrary at the start of the spindle rotation, since the polishing cap aligns with its polishing surface by turning on the lens geometry. This is made possible by the two slip clutches. However, the phase alignment of the two spindles remains after the start.
Nach dem Einschalten der Einrichtung für die Zufuhr der Poliersuspension wird durch Verfahren der Werkstückspindel in der Z-Achse anschließend die zu bearbeitende Linsenoberfläche bis auf eine kurze Distanz an die Polierfläche des Kappenwerkzeugs herangefahren. Die Polierfläche ist mit einer Polierfolie belegt.To switching on the means for supplying the polishing suspension is achieved by moving the workpiece spindle in the Z-axis then the lens surface to be processed up to a short distance to the polishing surface of the capping tool moved up. The polishing surface is covered with a polishing foil busy.
Anschließend wird die Ausgleichsvorrichtung mit einem leichten Vordruck beaufschlagt, wodurch ihre beweglichen Teile mit der daran befestigten Linse nach unten fahren und diese dabei in Kontakt mit dem Kappenwerkzeug kommt.Subsequently the balancing device is subjected to a slight pre-pressure, whereby their moving parts with the attached lens after drive down and this comes in contact with the cap tool.
Das Kappenwerkzeug wird dann ebenfalls mit einem Druckmedium beaufschlagt, wodurch sich die Polierfläche der Poliermembran an der Geometrie der Linse abformt, nachdem sich die Polierkappe soweit verdreht hat (ermöglicht durch Rutschkupplung), dass ihre vorgeformte Kontur mit der Linsengeometrie zur Deckung gebracht ist.The Cap tool is then also subjected to a pressure medium, whereby the polishing surface of the polishing membrane on the Geometry of the lens molds after the polishing cap so far twisted (made possible by slip clutch) that their preformed contour brought to coincide with the lens geometry is.
Der Poliervorgang beginnt, wenn anschließend auch die Ausgleichsvorrichtung mit dem vollen Druck beaufschlagt wurde und dadurch der erforderliche Anpressdruck (Polierdruck) zwischen Linse und Kappenwerkzeug vorhanden ist.Of the Polishing process begins when then the compensation device was subjected to the full pressure and thereby the required Contact pressure (polishing pressure) between lens and cap tool available is.
Während des Polierens formt sich die Polieroberfläche ständig neu an der Linsengeometrie ab. Kleine Ungenauigkeiten in Drehzahl und Phasenwinkel der Spindeln werden von den beiden Rutschkupplungen ausgeglichen, während Zwängung an der Werkstückspindel und der Linse in axialer Richtung mit Hilfe der Ausgleichsvorrichtung vermieden wird.While of polishing, the polishing surface is constantly forming new from the lens geometry. Small inaccuracies in speed and phase angle of the spindles are from the two slip clutches balanced while constraining on the workpiece spindle and the lens in the axial direction by means of the balancing device is avoided.
Durch dieses Polieren mit sehr genauer Werkzeuggeometrie (abgeformte Polieroberfläche) und das Vermeiden von Zwängungen aller Art, ergibt sich ein sehr gutes Arbeitsergebnis sowohl bezüglich der Oberflächengeometrie der erzeugten Linse, als auch bezüglich der erzeugten Rautiefe. Auch der Werkzeugverschleiß ist nur gering, da keine Zwängung zwischen Linse und Werkzeug auftritt.By This polishing with very accurate tool geometry (molded polishing surface) and the avoidance of constraints of all kinds arises very good result both in terms of surface geometry the generated lens, as well as with respect to the generated roughness. Even the tool wear is low, since no constraint between lens and tool occurs.
Da es sich bei dem Kappenwerkzeug um die Weiterentwicklung eines Formwerkzeuges handelt, werden auch deren hohe Polierleistungen erreicht. D. h. nicht nur die Qualität sondern auch die Wirtschaftlichkeit sind deutlich besser, als bei den bisher bekannt gewordenen Polierverfahren.There it is the cap tool to the further development of a mold their high polishing performance is achieved. Ie. not only the quality but also the economy are significantly better than in the previously known polishing process.
Das
erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtungen
zur Durchführung des Verfahrens werden nachstehend anhand
eines Beispiels und der
Zu
Die
Werkstückspindel (
Die
Werkzeugspindel (
Alle
Bewegungen in den Achsen der CNC-Poliermaschine (
Die
Werkstückspindel (
Die
Werkzeugspindel (
Das
erwähnte Druckmedium wird der zentralen Bohrung (
Zu
(Die
Linse (
Das
Kappenwerkzeug (
Auf
der oberen Flanschfläche (
Bei
Beaufschlagung mit einem Druckmedium hat diese Innenmembran (
Die
Innenkappe (
An
die Innenseite des Außenzylinders (
Eine
zweite Rutschkupplung wird gebildet zwischen der Außenseite
der Innenmembran (
Da
die Polierkappe (
Der
obere Abschluss der Polierkappe (
Die
Poliermembran (
Während
des Poliervorgangs wird der Polierfolie (
Durch
die Druckbeaufschlagung der Innenkappe (
Sehr
vorteilhaft ist es dabei, dass dieser Negativabdruck immer wieder
neu gebildet wird, wenn sich das Kappenwerkzeug (
Da
sich die Poliermembran (
Dadurch
wird nicht nur die Qualität der erzeugten Linsenoberfläche
wesentlich verbessert, sondern auch die Werkzeugabnutzung ist deutlich kleiner,
als dies bei Polierwerkzeugen mit starrer (fixierter) Kontur der
Fall ist. Unterstützt wird dieser Effekt noch durch die
in
Zu
Die
Werkstückspindel (
Unten
an der Ausgleichsvorrichtung (
Der
Führungszylinder (
Die
Manschette (
Das
Druckmedium übt seinen Druck unter anderem auf die obere
Stirnfläche (
- 11
- CNC-PoliermaschineCNC polishing machine
- 22
- oberer Maschinenteilupper machinery
- 33
- WerkstückspindelWorkpiece spindle
- 44
- unterer Maschinenteillower machinery
- 55
- Werkzeugspindeltool spindle
- 66
- Ausgleichsvorrichtungbalancer
- 77
- Schraubenverbindungscrew connection
- 88th
- Flanschflange
- 99
- Linsenaufnahmelens holder
- 1010
- Linselens
- 1111
- Adapterteiladapter part
- 1212
- Führungszylinderguide cylinder
- 1313
- zentrale Bohrungcentral drilling
- 1414
- Basisteilbase
- 1515
- Zwischenstückconnecting piece
- 1616
- Schraubenverbindungscrew connection
- 1717
- axiale Bohrungaxial drilling
- 1818
- waagrechte Bohrunghorizontal drilling
- 1919
- zentrale Bohrungcentral drilling
- 2020
- Innenrauminner space
- 2121
- Manschettecuff
- 2222
- Zuleitungsupply
- 2323
- DrehdurchführungRotary union
- 2424
- Stirnflächeface
- 2525
- Ringflächering surface
- 2626
- Kappenwerkzeugcap tool
- 2727
- Befestigungszapfenfastening pins
- 2828
- Basiswerkzeugbasic tool
- 2929
- obere Flanschflächeupper flange
- 3030
- Innenkappeinner cap
- 3131
- Befestigungsringfixing ring
- 3232
- Nutgroove
- 3333
- Außenzylinderouter cylinder
- 3434
- Schraubenverbindungscrew connection
- 3535
- Polierflächepolishing surface
- 3636
- zylindrischer Teilcylindrical part
- 3737
- Polierkappepolishing cap
- 3838
- Wandverdickungwall thickening
- 3939
- Poliermembranpolishing membrane
- 4040
- Polierfoliepolishing film
- 4141
- zentrale Bohrungcentral drilling
- 4242
- DrehdurchführungRotary union
- 4343
- Zuleitungsupply
- 4444
- Ringflächering surface
- 4545
- Innenmembraninner membrane
- 4646
- Zylinderteilcylinder part
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 10106007 A1 [0028, 0029, 0033, 0042] - DE 10106007 A1 [0028, 0029, 0033, 0042]
Claims (25)
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
DE102007009997.7 | 2007-03-01 | ||
DE102007009997 | 2007-03-01 |
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DE102007050470A1 true DE102007050470A1 (en) | 2008-09-04 |
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Family Applications (1)
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