DE102014015052A1

DE102014015052A1 - Polierteller für ein Werkzeug zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern

Info

Publication number: DE102014015052A1
Application number: DE102014015052.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Philipps; Andreas Kaufmann; Steffen Wallendorf; Holger Schäfer
Original assignee: Satisloh AG
Current assignee: Satisloh AG
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-04-21
Also published as: EP3206837B1; ES2764652T3; CA2964212C; CA2964212A1; BR112017007635B1; WO2016058661A1; CN107107315B; DE202015009504U1; US10569387B2; MX2017004829A; CN107107315A; EP3206837A1; PL3206837T3; PT3206837T; BR112017007635A2; US20170246729A1

Abstract

Ein Polierteller (10) für ein Werkzeug (12) zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern hat einen eine Mittelachse (M) aufweisenden Grundkörper (14), an dem eine im Verhältnis zum Grundkörper weichere Zwischenschicht (16) aus einem elastischen Material befestigt ist, auf der ein Poliermittelträger (18) aufliegt. Die Zwischenschicht weist wenigstens zwei Bereiche (20, 22) unterschiedlicher Härte auf, die in Richtung der Mittelachse des Grundkörpers hintereinander angeordnet sind. Hierbei ist der an den Grundkörper angrenzende Bereich der Zwischenschicht weicher ist als der Bereich der Zwischenschicht, auf dem der Poliermittelträger aufliegt. Der einfach aufgebaute Polierteller kann so einen großen Bereich an Brillenglas-Krümmungen abdecken, was insbesondere eine hohe Produktivität in der Rezeptfertigung ermöglicht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Polierteller für ein Werkzeug zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Werkstücken, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Polierteller kommen namentlich in der Rezeptfertigung von Brillengläsern massenweise zum Einsatz.
Wenn nachfolgend von ”Brillengläsern” die Rede ist, sollen darunter nicht nur Brillenlinsen aus Mineralglas, sondern auch Brillenlinsen aus allen anderen gebräuchlichen Materialien, wie Polycarbonat, CR 39, HI-Index, etc., also auch Kunststoff verstanden werden.
STAND DER TECHNIK
Die spanende Bearbeitung der optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern kann grob in zwei Bearbeitungsphasen unterteilt werden, nämlich zunächst die Vorbearbeitung der optisch wirksamen Fläche zur Erzeugung der rezeptgemäßen Makrogeometrie und sodann die Feinbearbeitung der optisch wirksamen Fläche, um Vorbearbeitungsspuren zu beseitigen und die gewünschte Mikrogeometrie bei Formtreue zu erhalten. Während die Vorbearbeitung der optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern u. a. in Abhängigkeit vom Material der Brillengläser durch Schleifen, Fräsen und/oder Drehen erfolgt, werden die optisch wirksamen Flächen von Brillengläsern bei der Feinbearbeitung üblicherweise einem Feinschleif-, Läpp- und/oder Poliervorgang unterzogen.
Für diesen Feinbearbeitungsvorgang werden im Stand der Technik (siehe z. B. die Druckschriften DE 10 2005 010 583 A1 , EP 2 464 493 B1 oder die den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildende Druckschrift EP 2 014 412 A1 ) vermehrt anpassfähige – im Gegensatz zu starren, formangepassten Werkzeugen – Polierteller eingesetzt. Diese Polierteller besitzen einen im Wesentlichen dreiteiligen bzw. -lagigen Aufbau, mit (1.) einem der Werkzeugspindel zugewandten, im Verhältnis festen bzw. starren Träger- oder Grundkörper, an dem (2.) eine demgegenüber weichere Schicht aus einem elastischen Material, z. B. eine Schaumstoffschicht befestigt ist, der (3.) eine dem Werkstück zugewandte Schleif- oder Polierfolie (Poliermittelträger) als bearbeitungsaktiver Werkzeugbestandteil aufliegt. Infolge der elastischen Verformbarkeit der Schaumstoffschicht kann sich die Polierfolie in gewissen Grenzen in situ an die Geometrie der zu bearbeitenden Fläche anpassen. Dies sowohl in ”statischer” Hinsicht, d. h. von Brillenglas zu Brillenglas, welche es zu bearbeiten gilt und die sich in ihrer Geometrie, insbesondere der Flächenkrümmung, in der Regel unterscheiden, als auch in ”dynamischer” Hinsicht, d. h. während der eigentlichen Bearbeitung eines bestimmten Brillenglases, bei der eine Relativbewegung zwischen dem Polierteller und dem Brillenglas erfolgt. Die Elastizität der Schaumstoffschicht beeinflusst darüber hinaus in wesentlichem Maße das Abtragsverhalten des Poliertellers während des Polierprozesses.
Nun fallen in der Rezeptfertigung zu polierende Brillengläser mit den unterschiedlichsten Geometrien an. Makrogeometrisch gesehen reichen die Krümmungsradien der optisch wirksamen Flächen (Sphäre bzw. Zylinder bei etwa torischen Flächen) der Brillengläser schon im Standardwirkungsbereich (0 bis ca. 14 Dioptrien) von unendlich (Planfläche) bis ca. 35 mm. Bei z. B. Freiformflächen kommen hier noch weitere, eher mikrogeometrische Einflussfaktoren, wie Addition oder Asphärizität, hinzu. Um den Standardwirkungsbereich abzudecken, werden bei dem obigen Stand der Technik daher geometrieverschiedene Poliertellertypen benötigt, die sich insbesondere in der (Vor)Krümmung der bearbeitungsaktiven Werkzeugfläche unterscheiden.
So umfassen bekannte Polierwerkzeugkonzepte in der Rezeptfertigung z. B. sieben geometrieverschiedene Poliertellertypen. Dies bedingt während der Produktion von Brillengläsern natürlich einen Werkzeugwechsel, wenn aufeinanderfolgend Brillengläser zu bearbeiten sind, die sich in ihrer Geometrie so voneinander unterscheiden, dass sie nicht mit ein und demselben Polierteller poliert werden können. Jeder Werkzeugwechsel indes geht auf Kosten der Produktivität in der Rezeptfertigung.
Im Stand der Technik sind auch Polierwerkzeugkonzepte für die Brillenglasfertigung bekannt, die mit bis zu wenigstens drei verschiedenen Polierwerkzeugtypen auskommen, um den Standardwirkungsbereich abzudecken. Solche Polierwerkzeuge sind z. B. in der Druckschrift US 7,559,829 B2 gezeigt. Hier ist zwischen einer Schaumstoffschicht, auf der eine Polierfolie aufliegt, und einem starren Grundkörper, über den das Polierwerkzeug in bzw. an einer Werkzeugaufnahme gehalten werden kann, eine elastisch federnde Stützstruktur eingefügt, die ein sternförmiges Teil mit einer Mehrzahl von blattfederartig wirkenden Federarmen und einen elastischen Ring zur Abstützung der Federarme gegenüber dem Grundkörper umfasst. Bei diesem Stand der Technik ist jedoch ebenfalls ein Werkzeugwechsel erforderlich, wenn sich aufeinanderfolgend zu polierende Brillengläser in ihrer Geometrie stark voneinander unterscheiden. Zudem besitzen diese Polierwerkzeuge einen relativ komplexen Aufbau.
AUFGABENSTELLUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom Stand der Technik, wie er durch die Druckschrift EP 2 014 412 A1 repräsentiert wird, einen möglichst einfach aufgebauten Polierteller für ein Werkzeug zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern zu schaffen, der eine Steigerung der Produktivität in der Rezeptfertigung ermöglicht.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte oder zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 15.
Erfindungsgemäß weist bei einem Polierteller für ein Werkzeug zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern, der einen eine Mittelachse aufweisenden Grundkörper hat, an dem eine im Verhältnis zum Grundkörper weichere Zwischenschicht aus einem elastischen Material befestigt ist, auf der ein Poliermittelträger aufliegt, die Zwischenschicht wenigstens zwei Bereiche unterschiedlicher Härte auf, die in Richtung der Mittelachse hintereinander angeordnet sind, wobei der an den Grundkörper angrenzende Bereich der Zwischenschicht weicher ist als der Bereich der Zwischenschicht, auf dem der Poliermittelträger aufliegt.
Ein Kerngedanke hierbei ist, das zur Abdeckung des geforderten Wirkungsbereichs (z. B. 0 bis 14 Dioptrien) notwendige Anpassungsvermögen des Poliertellers an die Makrogeometrie der zu polierenden Brillengläser durch den – bearbeitungs- oder eingriffsfernen – Bereich geringerer Härte der Zwischenschicht bereitzustellen und dabei auch große Pfeilhöhendifferenzen von Brillenglas zu Brillenglas zu ”überbrücken”. Das zur Erzielung der geforderten Flächentreue auf z. B. Freiformflächen und der gewünschten Glättung nötige Anpassungsvermögen des Poliertellers an die Mikrogeometrie der zu polierenden Brillengläser hingegen wird durch den – bearbeitungs- oder eingriffsnahen – Bereich größerer Härte der Zwischenschicht bereitgestellt.
Hierbei wird akzeptiert, dass sich bei der Polierbearbeitung von Brillenglas zu Brillenglas in Abhängigkeit von der jeweiligen Geometrie des Brillenglases die tatsächliche Polier- bzw. Eingriffsfläche zwischen Polierteller und Brillenglas verändern kann – z. B. von fast punktförmig bei planen Brillenglasflächen zu mehr (kreis- oder ring)flächenförmig bei gekrümmten Brillenglasflächen – denn dies kann im Polierprozess insbesondere durch geeignete Änderung der Amplitude und/oder Frequenz der Relativbewegung zwischen Polierteller und Brillenglas (Oszillationshub des Werkzeugs quer zum Werkstück) kompensiert werden.
Im Ergebnis wird/werden im Idealfall nur ein Poliertellertyp, jedenfalls aber deutlich weniger Poliertellertypen als im gattungsbildenden Stand der Technik benötigt, um in der Rezeptfertigung übliche Krümmungsbereiche der zu polierenden Brillengläser abzudecken. Ein solcher universell einsetzbarer Poliertellertyp reduziert zum einen den mit dem Vorhalten einer Mehrzahl von geometrieverschiedenen Poliertellern verbundenen Aufwand. Zum anderen – was noch bedeutender ist – können die im Stand der Technik üblichen, durch verschiedene Geometrien der zu polierenden Brillengläser bedingten Werkzeugwechsel Idealerweise entfallen, jedenfalls aber deutlich reduziert werden. Die hierdurch erzielte Zeitersparnis führt, schon bei gleichbleibender Polierzeit, zu einer erheblichen Steigerung der Produktivität in der Rezeptfertigung. Stillstandzeiten der Poliermaschinen – auch solche, die im Stand der Technik durch erneute Werkzeugjustage bedingt waren – werden zugleich verringert bzw. eliminiert. Dies alles erfordert gemäß der Erfindung zudem keine aufwendigen Maßnahmen oder neuen Teile am – somit nach wie vor denkbar einfach aufgebauten – Polierteller; es wird lediglich örtlich gezielt Einfluss genommen auf die Eigenschaften des elastischen Materials der Zwischenschicht.
Im Hinblick auf eine einfache und kostengünstige Herstellung der Polierteller ist es bevorzugt, wenn die wenigstens zwei Bereiche der Zwischenschicht durch voneinander verschiedene Schaumstoffschichten ausgebildet sind, nämlich wenigstens einer weicheren Schaumstoffschicht auf dem Grundkörper und wenigstens einer härteren Schaumstoffschicht unter dem Poliermittelträger. Andere geeignet elastische Werkstoffe für die Zwischenschicht sind jedoch ebenfalls denkbar, insbesondere für den härteren Bereich der Zwischenschicht, der z. B. aus einem Gummiwerkstoff bestehen könnte.
Vorzugsweise sind die voneinander verschiedenen Schaumstoffschichten miteinander verklebt, was lediglich einen kostengünstigen, auch in der Massenfertigung gut beherrschbaren Prozessschritt erfordert, bei dem handelsübliche Schaumstoff- und Klebstoffmaterialien verwendet werden können. Ein geeigneter Schaumstoffverbund oder -sandwich könnte alternativ aber auch durch Aufeinanderschäumen von verschiedenen Schaumstoffsorten hergestellt werden.
Was die Form der einzelnen Schaumstoffschichten der Zwischenschicht vor deren Anbringung am Grundkörper angeht, können die einzelnen Schaumkörper zur Beeinflussung der elastischen Eigenschaften des Poliertellers grundsätzlich an einer oder beiden Stirnflächen von einer Planfläche abweichend z. B. konvex oder konkav ausgebildet sein – wie auch am Rand beispielsweise zylindrisch, konisch, ballig oder ringmuldenartig – wofür indes spezielle Gießformen vorzusehen wären. Insofern ist es insbesondere aus Kostengründen bevorzugt, wenn die verschiedenen Schaumstoffschichten der Zwischenschicht jeweils eine – entlang oder parallel zu der Mittelachse des Grundkörpers gemessen – im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen, was die Möglichkeit eröffnet, bei der Herstellung der Polierteller vielfältige Materialien in Plattenform aus der Großserie einzusetzen. Von den hiesigen Erfindern durchgeführte Untersuchungen haben hierbei gezeigt, dass eine bestimmte Relation der Dicken beider Schaumstoffschichten eine optimale Anpassung an einen großen Krümmungsradienbereich bei gleichzeitiger Beibehaltung und Glättung der Mikrogeometrien an den zu polierenden Brillengläsern ermöglicht. So wurde gefunden, dass das Verhältnis der im Wesentlichen konstanten Dicke der härteren Schaumstoffschicht zur im Wesentlichen konstanten Dicke der weicheren Schaumstoffschicht vorzugsweise zwischen 1 zu 2 und 1 zu 4, mehr bevorzugt bei etwa 1 zu 3 liegen sollte.
Von den Erfindern wurden auch mit verschiedenen Schaumstoffmaterialien praktische Versuche durchgeführt, bei denen einerseits überprüft wurde, inwieweit die Geometrie des vorbearbeiteten Brillenglases beim Polieren erhalten bzw. verändert wurde, und andererseits untersucht wurde, mit welchen Schaumstoffmaterialien der Polierabtrag pro Zeiteinheit möglichst hoch war, ohne dass es zu nennenswerten Mikrostrukturen oder Unsauberkeiten auf der polierten Oberfläche kam. Hierbei wurde festgestellt, dass, ermittelt für den Fall einer ganzflächigen Kompression, der statische E-Modul der härteren Schaumstoffschicht vorzugsweise zwischen 0,40 und 1,50 N/mm², mehr bevorzugt zwischen 0,80 und 1,00 N/mm² betragen sollte, während der statische E-Modul der weicheren Schaumstoffschicht vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,45 N/mm², mehr bevorzugt zwischen 0,35 und 0,45 N/mm² liegen sollte.
Hinsichtlich des Schaummaterials der einzelnen Bestandteile der Zwischenschicht hat es sich in den durchgeführten Versuchen ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die weichere Schaumstoffschicht aus einem wenigstens teilweise offenporigen Polyetherurethan-Elastomer besteht, während die härtere Schaumstoffschicht aus einem geschlossenzelligen Polyetherurethan-Elastomer besteht. Bei dieser Materialkombination besteht einerseits nicht die Gefahr, dass sich die Zwischenschicht beim Polieren zu sehr mit dem Poliermittel vollsaugt und beim Trocknen danach übermäßig verhärtet, andererseits aber ist die teilweise Offenporigkeit der Zwischenschicht als vorteilhaft für die Abfuhr der beim Polierprozess erzeugten Reibungswärme über das Poliermittel zu bewerten und begünstigt bei der bevorzugten Herstellung der Zwischenschicht auch die Verklebung der Einzelschichten.
Bei den von den Erfindern angestellten Überlegungen und durchgeführten Untersuchungen haben sich des Weiteren die folgenden geometrischen Merkmale für einen universell einsetzbaren Polierteller für die Polierbearbeitung von Brillengläsern im heute üblichen Krümmungsbereich herauskristallisiert bzw. bewährt: Vorzugsweise sollte der Grundkörper des Poliertellers eine der Zwischenschicht zugewandte, im Wesentlichen sphärische Stirnfläche aufweisen, an der die Zwischenschicht befestigt, zweckmäßig festgeklebt ist, wobei diese Stirnfläche einen Krümmungsradius aufweisen sollte, der vorzugsweise zwischen 35 und 42 mm, mehr bevorzugt zwischen 36 und 40 mm liegt. Ferner sollte der Grundkörper im Bereich seiner Stirnfläche vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 35 und 60 mm aufweisen, wobei die im Wesentlichen konstante Dicke der Zwischenschicht entlang oder parallel zu der Mittelachse gemessen bevorzugt zwischen 15 und 22 mm betragen sollte – zweckmäßig mit den kleineren Dickenwerten für die kleineren Durchmesser und den größeren Dickenwerten für die größeren Durchmesser.
Hinsichtlich des Poliermittelträgers ist es weiterhin vorteilhaft, wenn dieser in bezogen auf die Mittelachse des Grundkörpers radialer Richtung allseits über die Zwischenschicht des Poliertellers vorsteht. Dieser überstehende Bereich des Poliermittelträgers kann beim Polieren keinen Druck auf das Brillenglas ausüben, so dass nicht die Gefahr besteht, dass sich die Außenkante des Poliermittelträgers auf dem Brillenglas in Form von Mikrostrukturen oder Vorzugsrichtungen abbildet.
Die erfindungsgemäßen Polierteller können vorteilhaft an einem Werkzeug zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern zum Einsatz kommen, umfassend einen axial- und drehmitnahmefähig an einer Spindelwelle einer Werkzeugspindel befestigbaren Werkzeugaufnahmekopf, wobei der Polierteller auswechselbar an dem Werkzeugaufnahmekopf gehalten ist, wozu der Grundkörper des Poliertellers und der Werkzeugaufnahmekopf mit komplementären Strukturen zur axialen Verrastung und zur Drehmitnahme des Poliertellers mit dem Werkzeugaufnahmekopf versehen sind. Dies bewirkt zum einen eine unkomplizierte Austauschbarkeit des Poliertellers sowie einen sicheren Halt des Poliertellers an der Werkzeugspindel, zum anderen eine definierte, formschlüssige Drehmomentübertragung von der Werkzeugspindel auf den Polierteller während der Polierbearbeitung.
Hierbei kann der Werkzeugaufnahmekopf ein Kugelgelenk besitzen, mit einem in einer Kugelpfanne aufgenommenen Kugelkopf, der an einem an der Spindelwelle der Werkzeugspindel befestigbaren Kugelstift ausgebildet ist, während die Kugelpfanne in einer Aufnahmeplatte ausgeformt ist, mit welcher der Polierteller verrastbar ist. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine Verkippung des Poliertellers gegenüber der Spindelwelle der Werkzeugspindel bei der Polierbearbeitung, so dass der Polierteller den unterschiedlichsten Brillenglasgeometrien, selbst z. B. zylindrischen Flächen oder Progressivflächen mit hohen Additionen, leicht folgen kann. Darüber hinaus gestattet die Verkippbarkeit des Poliertellers vorteilhaft die Durchführung von Polierprozessen mit sogenannter ”Tangential-Polierkinematik”, bei denen der sich mit dem Brillenglas, welches mittels einer Werkstückspindel um eine Werkstück-Drehachse drehend angetrieben wird, in Bearbeitungseingriff befindende Polierteller entweder durch Reibung drehend mitgenommen oder selbst drehend angetrieben wird, während ein Linearantrieb dafür sorgt, dass die bezüglich der Werkstück-Drehachse winkelmäßig definiert angestellte Werkzeugspindel in der Poliermaschine abwechselnd vor und zurück bewegt wird, so dass der Polierteller mit einem relativ kleinen Weg laufend quer über das Brillenglas vor und zurück streift.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Kugelkopf eine Aufnahmebohrung für einen Querstift aufweisen, der sich durch den Kugelkopf hindurch erstreckt und auf beiden Seiten des Kugelkopfs mit zugeordneten Aussparungen in der Kugelpfanne eingreift, um die Aufnahmeplatte drehmitnahmefähig mit dem Kugelstift zu verbinden. Eine derartige Ausgestaltung des Kugelkopfs als Kardangelenk gestattet es auf einfache Weise, den Polierteller drehend anzutreiben, was, verglichen zu einer ebenfalls denkbaren, bloßen reibungsbewirkten Drehmitnahme des Poliertellers mit dem Brillenglas, wesentlich kürzere Polierzeiten ermöglicht. Hinsichtlich Verkippbarkeit und Drehantriebsmöglichkeit Ähnliches könnte zwar grundsätzlich auch mittels eines homokinetischen Gelenks realisiert werden, dies wäre jedoch mit einem deutlich größeren Aufwand und höheren Kosten verbunden.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn sich die Aufnahmeplatte über ein elastisches Ringelement an einem kugelstiftseitigen Abstützflansch derart federnd abstützt, dass der mit der Aufnahmeplatte verrastete Polierteller bestrebt ist, sich mit seiner Mittelachse mit dem Kugelstift und damit der Spindelwelle der Werkzeugspindel auszufluchten. Hierdurch wird der Polierteller an zu starken Kippbewegungen gehindert, was sich zum einen insbesondere während der Bewegungsumkehr bei dem erwähnten Oszillieren des Poliertellers über dem Brillenglas günstig auswirkt, da der Polierteller nicht wegknicken und in der Folge am Brillenglas verklemmen kann. Zum anderen ist eine solche elastische Abstützung der Aufnahmeplatte des Werkzeugs beim Montieren bzw. Aufsetzen des Poliertellers von Vorteil, weil die Aufnahmeplatte hierbei mit leichtem Zwang durch das elastische Ringelement eine definierte Lage einnimmt. Das Zusammenfahren von Polierteller und Brillenglas kann darüber hinaus infolge der elastischen (Vor)Orientierung der Aufnahmeplatte so erfolgen, dass der Polierteller im Wesentlichen axial orientiert auf dem Brillenglas aufsetzt, und nicht etwa verkippt, was bei besonders dicken bzw. hochbauenden Poliertellern zu Problemen führen könnte. Grundsätzlich wäre es zwar auch möglich, eine solche (Vor)Orientierung des Poliertellers mittels eines pneumatisch beaufschlagbaren Gummibalgs an der Aufnahmeplatte zu bewerkstelligen, dies wäre jedoch ungleich aufwändiger.
Im weiteren Verfolg des Erfindungsgedankens können der Grundkörper des Poliertellers und der Werkzeugaufnahmekopf jeweils mit einem radial vorstehenden Bund versehen sein, wobei die Bünde im am Werkzeugaufnahmekopf montierten Zustand des Poliertellers einander gegenüberliegen und mittels eines Sicherungsrings mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt formschlüssig übergriffen sind. Ein solcher Sicherungsring verhindert in zuverlässiger Weise, dass sich der Polierteller bei auftretenden Kräften unbeabsichtigt vom Werkzeugaufnahmekopf lösen kann, z. B. dann, wenn während des Poliervorgangs der Polierteller vom Brillenglas (oder umgekehrt) abgehoben wird, um die relative Werkzeug-Drehrichtung zu ändern und/oder frisches Poliermittel an die Eingriffsstelle zu bringen, oder beim Abheben am Ende des Poliervorgangs, wobei stets mit einem am Brillenglas ”angesaugten” Polierteller gerechnet werden muss. Demgemäß können aufgrund obiger Sicherung Polierteller und Brillenglas zu jeder Zeit im Polierprozess gefahrlos auseinander bewegt werden. Das Problem des unbeabsichtigten Lösens des Poliertellers vom Werkzeugaufnahmekopf ließe sich zwar auch verfahrenstechnisch mit einem hinreichend weiten Querverfahren des Poliertellers bezüglich des Brillenglases vor dem Abheben beheben, dieses Vorgehen würde aber die Prozesszeiten in unerwünschter Weise verlängern.
Schließlich ist der Sicherungsring vorzugsweise durch zwei Halbringe ausgebildet, die auf einer Seite mittels eines Scharniers schwenkbar miteinander verbunden und auf der anderen Seite über eine Schnappverbindung lösbar miteinander verrastbar sind, was nicht nur eine einfache und kostengünstig herstellbare Lösung darstellt, die zudem gut zu reinigen ist, sondern ebenfalls eine unaufwändige (weil werkzeuglose), leichte und schnelle Handhabung gewährleistet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, teilweise schematischen und nicht maßstabsgetreuen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Längsschnittansicht einer in einem teilweise aufgebrochen dargestellten Schwenkjoch einer Poliermaschine aufgenommenen Werkzeugspindel mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern, an dessen Werkzeugaufnahmekopf ein Polierteller lösbar gehalten ist, der sich mit einer zu bearbeitenden Fläche in Bearbeitungseingriff befindet, wobei sich das Werkzeug in einer gegenüber der Werkzeugspindel ausgefahrenen, unteren Stellung befindet;
2 ein Halbschnitt der Werkzeugspindel mit Werkzeug gemäß 1 im unmontierten Zustand, ohne Faltenbalg zwischen Werkzeug und Werkzeugspindel, der hier zur besseren Sicht weggelassen wurde, wobei sich das Werkzeug mit dem Polierteller in einer gegenüber der Werkzeugspindel eingefahrenen, oberen Stellung befindet, in der der Werkzeugaufnahmekopf des Werkzeugs an der Werkzeugspindel verrastet ist;
3 eine nach oben abgebrochene Schnittansicht des an der Werkzeugspindel angebrachten Werkzeugs aus 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie III-III in 2;
4 eine Schnittansicht des an der hier nur teilweise gezeigten Werkzeugspindel angebrachten Werkzeugs aus 1 in der eingefahrenen, oberen Stellung gemäß 2, mit dem an der Werkzeugspindel verrasteten Werkzeugaufnahmekopf und einem davon abgenommenen Polierteller;
5 eine perspektivische Explosionsdarstellung des gegenüber der hier abgebrochen gezeigten Werkzeugspindel ausgefahrenen Werkzeugs aus 1 von schräg unten, mit dem Werkzeugaufnahmekopf, einem geöffneten Sicherungsring und dem Polierteller, zur Veranschaulichung der Schnittstellen zwischen Werkzeugspindel, Werkzeugaufnahmekopf, Sicherungsring und Polierteller;
6 eine hinsichtlich der gezeigten Teile der 5 entsprechende, perspektivische Explosionsdarstellung des gegenüber der wiederum abgebrochen gezeigten Werkzeugspindel ausgefahrenen Werkzeugs aus 1 von schräg oben, mit dem Werkzeugaufnahmekopf, dem Sicherungsring in geschlossener Stellung und dem Polierteller, zur weiteren Veranschaulichung der Schnittstellen zwischen Werkzeugspindel, Werkzeugaufnahmekopf, Sicherungsring und Polierteller; und
7 eine Skizze eines Brillenglases und eines erfindungsgemäßen Poliertellers zur Veranschaulichung der wesentlichen Geometriedaten für die Dimensionierung eines universell einsetzbaren Poliertellers in Abhängigkeit von Brillenglas-Krümmungen und Brillenglas-Durchmesser.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Gemäß insbesondere den 1 bis 6 hat ein Polierteller 10 für ein Werkzeug 12 zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen cc, cx an Brillengläsern L (vgl. die 1 und 7) einen eine Mittelachse M aufweisenden Grundkörper 14, an dem eine im Verhältnis zum Grundkörper 14 weichere Zwischenschicht 16 aus einem elastischen Material befestigt ist, auf der ein Poliermittelträger 18 aufliegt, der die eigentliche, äußere Bearbeitungsfläche 19 des Poliertellers 10 bildet. Wesentlich ist, dass die Zwischenschicht 16 wenigstens zwei Bereiche unterschiedlicher Härte aufweist, die in Richtung der Mittelachse M hintereinander angeordnet sind, wobei der an den Grundkörper 14 angrenzende Bereich der Zwischenschicht 16 weicher ist als der Bereich der Zwischenschicht 16, auf dem der Poliermittelträger 18 aufliegt, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird.
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zwei Bereiche der Zwischenschicht 16 durch voneinander verschiedene Schaumstoffschichten 20, 22 von jeweils – entlang der Mittelachse M gesehen – konstanter Dicke ausgebildet, nämlich einer weicheren Schaumstoffschicht 20 auf dem Grundkörper 14, genauer dessen Stirnfläche 21, und einer härteren Schaumstoffschicht 22 unter dem Poliermittelträger 18. Dabei sind die voneinander verschiedenen Schaumstoffschichten 20 und 22 bei 23 miteinander verklebt.
Ebenso ist der Poliermittelträger 18 auf der härteren Schaumstoffschicht 22 und die weichere Schaumstoffschicht 20 auf der Stirnfläche 21 des Grundkörpers 14 aufgeklebt. Um zu verhindern, dass sich der Rand des Poliertellers 10 auf der bearbeiteten Fläche cc des Brillenglases L in Form von sehr feinen, kratzerähnlichen Mikrostrukturen abbildet, steht der Poliermittelträger 18 in bezogen auf die Mittelachse M radialer Richtung allseits über die Zwischenschicht 16 vor.
Der im Wesentlichen starre Grundkörper 14 dient zum einen mit seiner vorgeformten Stirnfläche 21 zur Formgebung sowie zum Abstützen bzw. Auflagern des vorbeschriebenen elastischen Schichtaufbaus des Poliertellers 10, zum anderen bildet er das Verbindungsstück zum Rest des Werkzeugs 12, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche 21 des Grundkörpers 14 im Wesentlichen sphärisch vorgeformt und wölbt sich quasi der Zwischenschicht 16 entgegen. Die Stirnfläche des Grundkörpers kann nach Maßgabe der Makrogeometrie der zu bearbeitenden Flächen cc oder cx grundsätzlich aber auch anders, z. B. asphärisch vorgeformt sein.
Wie in den 1 bis 6 zu sehen ist, besitzt das Werkzeug 12 einen Werkzeugaufnahmekopf 24 mit einer Aufnahmeplatte 25, der axial- und drehmitnahmefähig – gleichwohl lösbar – an einer Spindelwelle 26 einer Werkzeugspindel 28 befestigt ist. An dem Werkzeugaufnahmekopf 24 ist der Polierteller 10 auswechselbar gehalten, wozu der Grundkörper 14 des Poliertellers 10 und der Werkzeugaufnahmekopf 24, genauer dessen Aufnahmeplatte 25 mit komplementäre Strukturen 29 (siehe insbesondere die 5 und 6) zur axialen Verrastung und zur Drehmitnahme des Poliertellers 10 mit dem Werkzeugaufnahmekopf 24 versehen sind.
Die durch die komplementären Strukturen 29 gebildete Schnittstelle zwischen Polierteller 10 und Werkzeugaufnahmekopf 24 ist Gegenstand der bereits eingangs erwähnten Druckschrift EP 2 464 493 B1 , auf die an dieser Stelle bezüglich Aufbau und Funktion der Schnittstelle zur Vermeidung von Wiederholungen zunächst ausdrücklich verwiesen sei. Kurzgesagt weist, wie am besten in den 4 bis 6 zu erkennen ist, der Grundkörper 14 des Poliertellers 10 an seiner Innenseite einen durch eine Wandfläche 30 und eine Grundfläche 31 begrenzten Innenraum 32 auf, welcher zum Aufschieben des Poliertellers 10 auf und Verrasten an einem komplementär ausgebildeten Aufnahmeabsatz 33 an der Aufnahmeplatte 25 des Werkzeugaufnahmekopfs 24 vorgesehen ist und an seiner Grundfläche 31 Mitnehmerelemente 34 zur Drehmomentsübertragung besitzt, denen entsprechende Mitnehmergegenelemente 35 an dem Aufnahmeabsatz 33 zugeordnet sind. Ferner ist zwischen der Wandfläche 30 und dem Aufnahmeabsatz 33 ein in einer Ringnut 36 festgelegter elastischer Haltering 37 vorgesehen, welcher die Verrastung mit einer entsprechenden Gegennut 38 und eine Abdichtung des Innenraums 32 vorsieht. Die Verrastung tritt hierbei beim Aufschieben des Poliertellers 10 ein bevor die Mitnehmerelemente 34 mit den Mitnehmergegenelementen 35 in Eingriff gelangen, der erst bei weiterem Aufschieben des Poliertellers 10 unter Abdichtung zwischen der Wandfläche 30 und dem Aufnahmeabsatz 33 erzielbar ist.
Auf der vom Innenraum 32 abgewandten Seite der Aufnahmeplatte 25 besitzt der Werkzeugaufnahmekopf 24 ein Kugelgelenk 40, mit einem in einer Kugelpfanne 42 aufgenommenen Kugelkopf 44, der an einem an der Spindelwelle 26 der Werkzeugspindel 28 befestigbaren, genauer einschraubbaren Kugelstift 46 ausgebildet ist. Die Kugelpfanne 42 hingegen ist in der Aufnahmeplatte 25 ausgeformt, mit welcher der Polierteller 10 verrastbar ist. Gemäß insbesondere den 3 und 4 weist der Kugelkopf 44 eine Aufnahmebohrung 48 für einen Querstift 50 auf. Der Querstift 50 erstreckt sich durch den Kugelkopf 44 mit abgerundeten Enden hindurch und greift auf beiden Seiten des Kugelkopfs 44 mit zugeordneten Aussparungen 52 in der Kugelpfanne 42 ein, um die Aufnahmeplatte 25 drehmitnahmefähig mit dem Kugelstift 46 und damit mit der Spindelwelle 26 der Werkzeugspindel 28 zu verbinden.
Wie des Weiteren am besten in den 3 und 4 zu sehen ist, ist zwischen dem Kugelstift 46 und dem freien Ende der Spindelwelle 26 ein kreisringförmiger Abstützflansch 54 eingefügt und mittels des Kugelstifts 46 an der Spindelwelle 26 befestigt. Auf dem Abstützflansch 54 liegt ein elastisches Ringelement 56 aus z. B. einem geeigneten Schaumstoff auf, über das sich die Aufnahmeplatte 25 des Werkzeugaufnahmekopfs 24 an dem kugelstiftseitigen Abstützflansch 54 derart federnd abstützen kann, dass der mit der Aufnahmeplatte 25 verrastete Polierteller 10 bestrebt ist, sich mit seiner Mittelachse M mit dem Kugelstift 46 und damit der Spindelwelle 26 der Werkzeugspindel 28 auszufluchten.
Zur lösbaren Verbindung von Polierteller 10 und Werkzeugaufnahmekopf 24 ist schließlich noch zu sagen, dass gemäß insbesondere den 3, 5 und 6 sowohl der Grundkörper 14 des Poliertellers 10 als auch der Werkzeugaufnahmekopf 24 an der Aufnahmeplatte 25 mit einem radial vorstehenden Bund 58 bzw. 59 versehen ist. Diese Bünde 58, 59 liegen im am Werkzeugaufnahmekopf 24 montierten Zustand des Poliertellers 10 einander gegenüber und sind mittels eines Sicherungsrings 60 mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt formschlüssig übergriffen (siehe 3), um ein unbeabsichtigtes Lösen des Poliertellers 10 vom Werkzeugaufnahmekopf 24 zu verhindern. Der zweckmäßig aus einem geeigneten Kunststoff bestehende Sicherungsring 60 ist, wie deutlich in den 3, 5 und 6 zu sehen, durch zwei Halbringe 62, 63 ausgebildet, die auf einer Seite mittels eines Scharniers 64 schwenkbar miteinander verbunden und auf der anderen Seite über eine an sich bekannte federnde Schnappverbindung 66 mit Hinterschnitten lösbar miteinander verrastbar sind.
Um die Bewegungsmöglichkeiten des Werkzeugs 12 relativ zu dem zu polierenden Brillenglas L zu zeigen, sind insbesondere in den 1 und 2 weitere Details der Werkzeugspindel 28 und zu deren Einbausituation in einer Poliervorrichtung dargestellt. Diese Werkzeugspindel 28 wie auch die für den Einsatz des hier beschriebenen Werkzeugs 12 bevorzugte Poliervorrichtung sind Gegenstand der parallel, d. h. mit gleichem Anmeldetag eingereichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 XXX XXX.X, auf die an dieser Stelle hinsichtlich des genaueren Aufbaus und der Funktion der Werkzeugspindel 28 und der Poliervorrichtung zur Vermeidung von Wiederholungen ausdrücklich verwiesen sei.
Zu den Bewegungsmöglichkeiten des zu bearbeitenden Brillenglases L und des Werkzeugs 12 erwähnt werden soll hier lediglich Folgendes: Der Werkzeugspindel 28 in einem Arbeitsraum gegenüberliegend angeordnet ist eine in 1 gestrichelt angedeutete Werkstückspindel 68, mittels der das zu polierende Brillenglas L über ein in einer Aufnahme der Werkstückspindel 68 gehaltenes Blockstück 69 um eine Werkstück-Drehachse C drehend angetrieben werden kann. Auch die Spindelwelle 26 der Werkzeugspindel 28 ist über einen elektrischen Servomotor 70 mittels eines Riementriebs 71 um eine Werkzeug-Drehachse A drehend antreibbar. Die Werkzeugspindel 28 umfasst des Weiteren eine pneumatisch betätigbare Kolben-Zylinder-Anordnung 72, mittels der das Werkzeug 12 über die Spindelwelle 26 entlang einer mit der Werkzeug-Drehachse A ausgefluchteten Zustellachse Z axial zustellbar ist. Hierbei kann das Werkzeug 12 in einer werkzeugspindelnahen Stellung mittels einer Rasteinrichtung 74 mit der Werkzeugspindel 28 verrastet werden (vgl. die 2 bis 4).
Die Werkzeugspindel 28 selbst ist mit Servomotor 70 und Riementrieb 71 an einem Schwenkjoch 76 angeflanscht, welches um eine Schwenk-Stellachse B definiert schwenkbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der Werkstück-Drehachse C verläuft. Darüber hinaus kann das Schwenkjoch 76 mit Werkzeugspindel 28 und deren Antrieb entlang einer – in 1 senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufenden – Linearachse X axial bewegt werden, die im Wesentlichen senkrecht zu sowohl der Schwenk-Stellachse B als auch der Werkstück-Drehachse C ausgerichtet ist.
Insoweit ist ersichtlich, dass der Polierteller 10 und das Brillenglas L drehend – gleich- oder gegensinnig, mit gleichen oder verschiedenen Drehzahlen – angetrieben werden können (Drehachsen A, C). Zugleich kann der Polierteller 10 in Richtung des Brillenglases L axial zugestellt werden (Zustellachse Z). Ferner können die Drehachsen A, C relativ zueinander winkelmäßig voreingestellt oder dynamisch verschwenkt (Schwenk-Stellachse B) sowie quer zueinander verschoben (Linearachse X) werden. Die verschiedenen, mit dieser Kinematik durchführbaren Polierprozesse sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und sollen daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden.
Nachfolgend soll unter Bezugnahme auf die 7 noch erläutert werden, wie der oben beschriebene Polierteller 10 dimensioniert werden kann.
Vorzugeben ist hierbei zunächst der Bereich an Brillenglaskrümmungen, den es an der optisch wirksamen Fläche cc zu Polieren gilt, mit R_Lmax als dem maximalen Krümmungsradius am ”flachsten” zu bearbeitenden Brillenglas L und R_Lmin als dem minimalen Krümmungsradius an dem am stärksten ”gekrümmten” zu bearbeitenden Brillenglas L, sowie der Durchmesser D_L der zu polierenden Brillengläser L.
Auf Erfahrungen der hiesigen Erfinder zurückgreifend sollte der Durchmesser D_W des Poliertellers 10 etwas kleiner als der Durchmesser D_L der zu polierenden Brillengläser L gewählt werden, jedoch nicht zu klein. Zweckmäßig sollte das Durchmesserverhältnis D_W/D_L in dem folgenden Bereich liegen:
So wäre etwa 50 mm ein Standard-Durchmesser D_W für den Polierteller 10. Für sehr kleine Brillenglas-Durchmesser bis 40 mm – und sehr starke Brillenglas-Krümmungen – wäre ein Durchmesser D_W des Poliertellers 10 von etwa 35 mm geeignet. Für eine prinzipiell ebenfalls mögliche konvexseitige Brillenglas-Bearbeitung könnte hingegen auch ein größerer Durchmesser D_W des Poliertellers 10 von etwa 60 mm vorgesehen werden.
Für den so gewählten Durchmesser D_W des Poliertellers 10 lässt sich aus dem vorgegebenen Bereich an Brillenglaskrümmungen die (kleinste) Pfeilhöhe P_min am ”flachsten” Brillenglas L und die (größte) Pfeilhöhe P_max an dem am stärksten ”gekrümmten” Brillenglas L aus den folgenden Beziehungen berechnen: P_min = R_Lmax·(1 – cosφ_min) und P_max = R_Lmin·(1 – cosφ_max) mit dem (kleinsten) Öffnungswinkel für den gewählten Durchmesser D_W des Poliertellers 10 am ”flachsten” Brillenglas L und dem (größten) Öffnungswinkel φ_max für den gewählten Durchmesser D_W des Poliertellers 10 an dem am stärksten ”gekrümmten” Brillenglas L aus den folgenden Formeln:
Aus den so gewonnenen Pfeilhöhen P_min und P_max lässt sich eine mittlere Pfeilhöhe P_m:
und hieraus ein mittlerer Krümmungsradius R_Lm des Brillenglases L bestimmen, dem der Krümmungsradius R_W des Poliertellers 10 an seiner Bearbeitungsfläche 19 am Poliermittelträger 18 entsprechen soll:
Prinzipiell wäre es auch möglich, noch eine Wichtung des mittleren Krümmungsradius R_Lm des Brillenglases L und damit des Krümmungsradius R_W des Poliertellers 10 anhand statistischer Häufigkeit der Brillenglaskrümmungen vorzunehmen, oder den Krümmungsradius eines universell einsetzbaren Poliertellers allein aus einer statistischen Verteilung der Brillenglaskrümmungen zu bestimmen, die von der jeweiligen Mode abhängt. So liegt derzeit das Maximum einer – regional unterschiedlichen – statistischen Verteilung bei ca. ±5 Dioptrien. Wenn sich z. B. der derzeitige Trend zu stark gekrümmten Sportbrillen bei Rezeptbrillen fortsetzt, könnte eine ”Verschiebung” hin zu krummeren Kurven, d. h. eine Verkleinerung des Krümmungsradius R_W des Poliertellers 10 sinnvoll sein.
Nun sind noch die Gesamtdicke S_S der Zwischenschicht 16 und die Einzeldicken der Schaumstoffschichten 20, 22, mit S_W als der Dicke der weicheren Schaumstoffschicht 20 und S_H als der Dicke der härteren Schaumstoffschicht 22 – jeweils entlang bzw. parallel zu der Mittelachse M gesehen, sowie der Krümmungsradius R_G der Stirnfläche 21 des Grundkörpers 14 zu berechnen, wobei die Dicke S_P des – handelsüblichen – Poliermittelträgers 18 bekannt ist.
Für die Dickenberechnung wird angenommen, dass der Polierteller 10 beim Poliervorgang in der Lage sein muss, unter Deformation der Zwischenschicht 16 die mittlere Pfeilhöhe P_M zu überbrücken. Hier haben von den Erfindern durchgeführte Untersuchungen ergeben, dass sich zur Erzielung reproduzierbarer Polierergebnisse diese ”Überbrückung” im rein elastischen Deformationsbereich des Schaumstoffs abspielen sollte, wobei der Faktor 4 als ein guter Wert gefunden wurde, d. h. die maximale Deformation des Schaumstoffs sollte nicht größer als 25% der Gesamtdicke S_S der Zwischenschicht 16 sein, also: S_S = P_M·4 = S_H + S_W
Zur Bestimmung der Einzeldicken S_H, S_W der Schaumstoffschichten 20, 22 haben die Erfinder weitere Versuche durchgeführt, um einen guten Kompromiss aus Anpassungsfähigkeit (vornehmlich Makrogeometrie) und Polierperformance (Mikrogeometrie) zu erzielen, wobei für das Dickenverhältnis S_H/S_W folgender Bereich gefunden wurde:
mit einem bevorzugten Dickenverhältnis von etwa 1 (S_H) zu 3 (S_W).
Bliebe schließlich die Berechnung des Krümmungsradius R_G der Stirnfläche 21 des Grundkörpers 14 über die folgende einfache Subtraktion: R_G = R_W – S_P – S_S
Für einen üblichen, in der Brillenglasfertigung zu polierenden Geometrienbereich von bis zu 14 Dioptrien wurden so Krümmungsradien R_G der Stirnfläche 21 zwischen 35 und 42 mm gefunden, mit einem bevorzugten Bereich zwischen 36 und 40 mm. Bei Werkzeugdurchmessern D_W von 35 bis 60 mm ergaben sich Schichtdicken S_S zwischen 15 und 22 mm.
Bei den von den Erfindern durchgeführten Versuchen wurden ferner verschiedene Schaummaterialien getestet. Hierbei hat sich zur Härte bzw. ”Weichheit” der einzelnen Schaummaterialien gezeigt, dass, ermittelt für den Fall einer ganzflächigen Kompression (Formfaktor q = 6), der statische E-Modul der weicheren Schaumstoffschicht 20 zwischen 0,25 und 0,45 N/mm², vorzugsweise zwischen 0,35 und 0,45 N/mm² liegen sollte, während der statische E-Modul der härteren Schaumstoffschicht 22 zwischen 0,40 und 1,50 N/mm², vorzugsweise zwischen 0,80 und 1,00 N/mm² betragen sollte.
In den Versuchen wurden im Übrigen gute Erfahrungen – auch was die Standzeiten angeht – mit Schaumstoffen aus Polyetherurethan-Elastomeren gemacht, insbesondere mit einem wenigstens teilweise offenporigen Polyetherurethan-Elastomer-Schaumstoff für die weichere Schaumstoffschicht 20, wie er z. B. von der Firma Getzner Werkstoffe GmbH, Bürs, Österreich, unter der Handelsbezeichnung ”Sylomer^® SR28” oder ”Sylomer^® SR42” kommerziell erhältlich ist, und einem geschlossenzelligen Polyetherurethan-Elastomer-Schaumstoff für die härtere Schaumstoffschicht 22, wie er beispielsweise von der Firma Getzner unter der Handelsbezeichnung ”Sylodyn^® NC” zu beziehen ist.
Bei dem den bearbeitungsaktiven Werkzeugbestandteil ausbildenden Poliermittelträger 18, auch ”Polierfolie” oder ”Polierpad” genannt, kann es sich um einen handelsüblichen, elastischen und abriebfesten Feinschleif- bzw. Poliermittelträger handeln, wie zum Beispiel eine PUR-(Polyurethan-)Folie, die eine Dicke von 0,5 bis 1,4 mm und eine Härte zwischen 12 und 45 nach Shore D aufweist. Hierbei ist der Poliermittelträger 18 eher dicker ausgebildet, wenn vermittels des Poliertellers 10 ein Vorpolieren erfolgen soll, eher dünner hingegen im Falle eines Feinpolierens. Auch können Polierfilze oder Hitze und Druck behandelte Schaumstoffe mit oder ohne Trägermaterial als Poliermittelträger 18 verwendet werden, wie sie z. B. von der Firma Delamare, Mantes La Jolie, Frankreich erhältlich sind. In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, dass die dem Poliermittelträger 18 zugewandte Oberseite der härteren Schaumstoffschicht 22 mit einer abschließenden, herstellungstechnologiebedingten ”Gießhaut” (Trennschicht zur Gießform; nicht dargestellt) versehen sein kann, aber nicht muss, die der Zwischenschicht 16 außen eine zusätzliche Steifigkeit gibt; ggf. kann eine solche ”Gießhaut” sogar den Poliermittelträger 18 selbst bilden.
Der Grundkörper 14 des Poliertellers 10 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie z. B. einem ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymerisat), etwa ”Terluran^® GP 35” von der Firma BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland spritzgegossen.
Für das Aneinanderbefestigen der einzelnen Bestandteile des Poliertellers 10 (Grundkörper 14, weichere Schaumstoffschicht 20, härtere Schaumstoffschicht 22, Poliermittelträger 18) eignet sich schließlich z. B. ein handelsüblicher Klebstoff der Marke ”Pattex^®” von der Firma Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf, Deutschland. Insbesondere der Poliermittelträger 18 kann aber auch auf andere Weise mehr oder weniger dauerhaft mit der Zwischenschicht 16 verbunden sein, z. B. durch Aufvulkanisieren oder Aufkletten. Jedenfalls muss die Verbindung zwischen den einzelnen Bestandteilen des Poliertellers 10 so fest sein, dass zu jeder Zeit während der Bearbeitung untereinander eine Bewegungsmitnahme, insbesondere Drehmitnahme gewährleistet ist.
Ein Polierteller für ein Werkzeug zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen an Brillengläsern hat einen eine Mittelachse aufweisenden Grundkörper, an dem eine im Verhältnis zum Grundkörper weichere Zwischenschicht aus einem elastischen Material befestigt ist, auf der ein Poliermittelträger aufliegt. Die Zwischenschicht weist wenigstens zwei Bereiche unterschiedlicher Härte auf, die in Richtung der Mittelachse des Grundkörpers hintereinander angeordnet sind. Hierbei ist der an den Grundkörper angrenzende Bereich der Zwischenschicht weicher ist als der Bereich der Zwischenschicht, auf dem der Poliermittelträger aufliegt. Der einfach aufgebaute Polierteller kann so einen großen Bereich an Brillenglas-Krümmungen abdecken, was insbesondere eine hohe Produktivität in der Rezeptfertigung ermöglicht.
Bezugszeichenliste

10: Polierteller
12: Werkzeug
14: Grundkörper
16: Zwischenschicht
18: Poliermittelträger
19: Bearbeitungsfläche
20: weichere Schaumstoffschicht
21: Stirnfläche
22: härtere Schaumstoffschicht
23: Klebstoff
24: Werkzeugaufnahmekopf
25: Aufnahmeplatte
26: Spindelwelle
28: Werkzeugspindel
29: komplementäre Strukturen
30: Wandfläche
31: Grundfläche
32: Innenraum
33: Aufnahmeabsatz
34: Mitnehmerelemente
35: Mitnehmergegenelemente
36: Ringnut
37: Haltering
38: Gegennut
40: Kugelgelenk
42: Kugelpfanne
44: Kugelkopf
46: Kugelstift
48: Aufnahmebohrung
50: Querstift
52: Aussparung
54: Abstützflansch
56: elastisches Ringelement
58: Bund
59: Bund
60: Sicherungsring
62: Halbring
63: Halbring
64: Scharnier
66: Schnappverbindung
68: Werkstückspindel
69: Blockstück
70: Servomotor
71: Riementrieb
72: Kolben-Zylinder-Anordnung
74: Rasteinrichtung
76: Schwenkjoch
A: Werkzeug-Drehachse
B: Schwenk-Stellachse
C: Werkstück-Drehachse
cc: zweite optisch wirksame Fläche
cx: erste optisch wirksame Fläche
D_L: Durchmesser des Brillenglases
D_W: Durchmesser des Poliertellers
L: Brillenglas
M: Mittelachse des Grundkörpers
P_max: maximale Pfeilhöhe
P_m: mittlere Pfeilhöhe
P_min: minimale Pfeilhöhe
R_G: Krümmungsradius der Stirnfläche des Grundkörpers
R_Lmax: maximaler Krümmungsradius des Brillenglases
R_Lm: mittlerer Krümmungsradius des Brillenglases
R_Lmin: minimaler Krümmungsradius des Brillenglases
R_W: Krümmungsradius des Poliertellers
S_H: Dicke der härteren Schaumstoffschicht
S_P: Dicke des Poliermittelträgers
S_S: Gesamtdicke der Zwischenschicht
S_W: Dicke der weicheren Schaumstoffschicht
X: Linearachse
Z: Zustellachse
φ_max: maximaler Öffnungswinkel
φ_min: minimaler Öffnungswinkel

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

DE 102005010583 A1 [0004]
EP 2464493 B1 [0004, 0040]
EP 2014412 A1 [0004, 0008]
US 7559829 B2 [0007]

Claims

Polierteller (10) für ein Werkzeug (12) zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen (cc, cx) an Brillengläsern (L), mit einem eine Mittelachse (M) aufweisenden Grundkörper (14), an dem eine im Verhältnis zum Grundkörper (14) weichere Zwischenschicht (16) aus einem elastischen Material befestigt ist, auf der ein Poliermittelträger (18) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (16) wenigstens zwei Bereiche (20, 22) unterschiedlicher Härte aufweist, die in Richtung der Mittelachse (M) hintereinander angeordnet sind, wobei der an den Grundkörper (14) angrenzende Bereich (20) der Zwischenschicht (16) weicher ist als der Bereich (22) der Zwischenschicht (16), auf dem der Poliermittelträger (18) aufliegt.
Polierteller (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Bereiche der Zwischenschicht (16) durch voneinander verschiedene Schaumstoffschichten (20, 22) ausgebildet sind, nämlich wenigstens einer weicheren Schaumstoffschicht (20) auf dem Grundkörper (14) und wenigstens einer härteren Schaumstoffschicht (22) unter dem Poliermittelträger (18).
Polierteller (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander verschiedenen Schaumstoffschichten (20, 22) miteinander verklebt sind.
Polierteller (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der im Wesentlichen konstanten Dicke (S_H) der härteren Schaumstoffschicht (22) zur im Wesentlichen konstanten Dicke (S_W) der weicheren Schaumstoffschicht (20) zwischen 1 zu 2 und 1 zu 4, vorzugsweise bei etwa 1 zu 3 liegt, wobei die Dicken (S_H, S_W) entlang oder parallel zu der Mittelachse (M) gemessen sind.
Polierteller (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass, ermittelt für den Fall einer ganzflächigen Kompression, der statische E-Modul der härteren Schaumstoffschicht (22) zwischen 0,40 und 1,50 N/mm², vorzugsweise zwischen 0,80 und 1,00 N/mm² beträgt, während der statische E-Modul der weicheren Schaumstoffschicht (20) zwischen 0,25 und 0,45 N/mm², vorzugsweise zwischen 0,35 und 0,45 N/mm² liegt.
Polierteller (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weichere Schaumstoffschicht (20) aus einem wenigstens teilweise offenporigen Polyetherurethan-Elastomer besteht, während die härtere Schaumstoffschicht (22) aus einem geschlossenzelligen Polyetherurethan-Elastomer besteht.
Polierteller (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) eine der Zwischenschicht (16) zugewandte, im Wesentlichen sphärische Stirnfläche (21) aufweist, an der die Zwischenschicht (16) befestigt, insbesondere festgeklebt ist, wobei die Stirnfläche (21) einen Krümmungsradius (R_G) aufweist, der zwischen 35 und 42 mm, vorzugsweise zwischen 36 und 40 mm liegt.
Polierteller (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) im Bereich seiner Stirnfläche (21) einen Durchmesser zwischen 35 und 60 mm aufweist, wobei die im Wesentlichen konstante Dicke (S_S) der Zwischenschicht (16) entlang oder parallel zu der Mittelachse (M) gemessen zwischen 15 und 22 mm beträgt.
Polierteller (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Poliermittelträger (18) in bezogen auf die Mittelachse (M) radialer Richtung allseits über die Zwischenschicht (16) vorsteht.
Werkzeug (12) zur Feinbearbeitung von optisch wirksamen Flächen (cc, cx) an Brillengläsern (L), mit einem axial- und drehmitnahmefähig an einer Spindelwelle (26) einer Werkzeugspindel (28) befestigbaren Werkzeugaufnahmekopf (24), dadurch gekennzeichnet, dass ein Polierteller (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche an dem Werkzeugaufnahmekopf (24) auswechselbar gehalten ist, wozu der Grundkörper (14) des Poliertellers (10) und der Werkzeugaufnahmekopf (24) mit komplementären Strukturen (29) zur axialen Verrastung und zur Drehmitnahme des Poliertellers (10) mit dem Werkzeugaufnahmekopf (24) versehen sind.
Werkzeug (12) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugaufnahmekopf (24) ein Kugelgelenk (40) besitzt, mit einem in einer Kugelpfanne (42) aufgenommenen Kugelkopf (44), der an einem an der Spindelwelle (26) der Werkzeugspindel (28) befestigbaren Kugelstift (46) ausgebildet ist, während die Kugelpfanne (42) in einer Aufnahmeplatte (25) ausgeformt ist, mit welcher der Polierteller (10) verrastbar ist.
Werkzeug (12) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelkopf (44) eine Aufnahmebohrung (48) für einen Querstift (50) aufweist, der sich durch den Kugelkopf (44) hindurch erstreckt und auf beiden Seiten des Kugelkopfs (44) mit zugeordneten Aussparungen (52) in der Kugelpfanne (42) eingreift, um die Aufnahmeplatte (25) drehmitnahmefähig mit dem Kugelstift (46) zu verbinden.
Werkzeug (12) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahmeplatte (25) über ein elastisches Ringelement (56) an einem kugelstiftseitigen Abstützflansch (54) derart federnd abstützt, dass der mit der Aufnahmeplatte (25) verrastete Polierteller (10) bestrebt ist, sich mit seiner Mittelachse (M) mit dem Kugelstift (46) und damit der Spindelwelle (26) der Werkzeugspindel (28) auszufluchten.
Werkzeug (12) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) des Poliertellers (10) und der Werkzeugaufnahmekopf (24) jeweils mit einem radial vorstehenden Bund (58, 59) versehen sind, wobei die Bünde (58, 59) im am Werkzeugaufnahmekopf (24) montierten Zustand des Poliertellers (10) einander gegenüberliegen und mittels eines Sicherungsrings (60) mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt formschlüssig übergriffen sind.
Werkzeug (12) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (60) durch zwei Halbringe (62, 63) ausgebildet ist, die auf einer Seite mittels eines Scharniers (64) schwenkbar miteinander verbunden und auf der anderen Seite über eine Schnappverbindung (66) lösbar miteinander verrastbar sind.