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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von torischen Oberflächen
auf Kontaktschalen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Herstellen von torischen Oberflächen auf Kontaktschalen nach Art von Skleralschalen
oder Korneallinsen aus durchsichtigen elastischen Werkstoffen, bei welchem auf der
Schale oder Linse spanabhebend eine Umdrehungsfläche gebildet wird.
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Unter elastischen Werkstoffen, z. B. Methacrylat, Cellusoeacetat,
sind solche zu verstehen, die, wenn sie bei normaler Temperatur unter der Wirkung
eines äußeren Druckes um einen Betrag verformt werden, der geringer ist als der
Schwellenwert ihrer bleibenden Verformung, ihre ursprüngliche Form wieder einnehmen,
sobald der äußere Druck aufhört.
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Derartige Kontaktschalen müssen bekanntlich nicht nur optisch sehr
genau ausgebildet sein, sondern auch beim Tragen einen guten Sitz aufweisen, der
zu keiner Beschädigung des Auges führen kann.
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Die bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung
von Kontaktschalen der vorliegenden Art haben vor allem den Nachteil gehabt, daß
keine wirtschaftliche Fertigungsmöglichkeit gegeben war, welche die genannten Bedingungen
hätte erreichen lassen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung
von Werkstoffen der eingangs genannten Art derartige Kontaktschalen, die die angestrebten
Bedingungen in jeder Hinsicht erfüllen, in wirtschaftlicher Weise herstellen zu
können.
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Zu diesem Zweck kennzeichnet sich das eingangs geschilderte Verfahren
erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch, daß die Schale oder Linse durch zwei zueinander
entgegengesetzte in Richtung auf die Achse der gebildeten Oberfläche wirkende und
zu derselben senkrechte Kräfte zusammengedrückt wird und daß dann die Oberfläche
der so verformten Schale oder Linse spanabhebend bearbeitet wird, um von neuem eine
Umdrehungsfläche zu bilden, welche die gleiche Achse aufweist wie diejenige der
ursprünglichen Oberfläche, und daß danach der auf die Schale oder Linse ausgeübte
Druck wiederaufgehoben wird.
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Beim Herstellen von torischen Oberflächen auf einer Kugelschale wird
nach einem besonderen Erfindungsmerkmal so vorgegangen, daß die Kugelschale zur
Endbearbeitung in Richtung eines Grundkreisdurchmessers der Kugelschale zusammengedrückt
wird. Dabei kann die Kugelschale so weit zusammengedrückt werden, daß ihr ursprünglicher
Krümmungshalbmesser im wesentlichen das arithmetische Mittel der Hauptkrümmungshalbmesser
der torischen Endfläche ist.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens besitzt
in herkömmlicher Weise eine Einrichtung zum Zentrieren der Schale oder Linse sowie
eine Druckeinrichtung zum Zusammendrücken derselben im zentrierten Zustand und kennzeichnet
sich erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch, daß die Druckeinrichtung zum Zusammendrücken
der Schale oder Linse zwei Backen aufweist, die diametral einander gegenüberstehend
angeordnet und senkrecht zur Achse der Schale oder Linse über eine mikrometrische
Verstellvorrichtung bewegbar sind.
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Wenn diese Vorrichtung zur Bearbeitung von Skleralschalen dient und
so ausgebildet ist, daß die Zentriereinrichtung gleichzeitig die Druckeinrichtung
bildet, dann ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Druckeinrichtung vier Backen
aufweist, zwischen denen die zu bearbeitende Schale gehalten wird und die in einem
mittigen Kernstück zueinander rechtwinklig versetzt und in radialer Richtung beweglich
geführt sind, wobei dieses Kernstück um die Mittelachse eines starren Ringkörpers
drehbar angeordnet ist, der eine Ausnehmung mit elliptischem Querschnitt aufweist,
deren Mitte im wesentlichen mit der Mittelachse der Schale zusammenfällt, und daß
die Backen elastisch gegen die Wandung dieser Ausnehmung angedrückt werden.
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Bei beiden Ausführungsarten dieser Vorrichtung kann nach einem besonderen
Merkmal der Erfindung vorgesehen werden, daß zur mikrometrischen Einstellung der
Druckeinrichtung die Mitte der elliptischen Ausnehmung des Ringkörpers mit derjenigen
einer Bohrung mit Kreisquerschnitt zusammenfällt, in welcher das mittige Kernstück
drehbar gehalten ist, und daß der Ringkörper mit einer Gradteilung versehen ist,
gegenüber der ein mit dem drehbaren Kernstück fest verbunden er Zeiger verstellbar
gehalten ist.
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Wenn die Vorrichtung zur Bearbeitung von Korneallinsen unter Verwendung
einer Schale für die Aufnahme der zu bearbeitenden Linsen dienen soll, in der die
Linse mittels eines geeigneten Wachses od. dgl. gehalten werden kann, dann wird
diese Vorrichtung erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Halteschale für die Linse
auf einem Sockel abnehmbar angeordnet ist, der zwei Führungsstifte für einen abnehmbaren
Träger der Druckeinrichtung für die Linse trägt, wobei diese Stifte in Bohrungen
des Trägers verschiebbar und so angeordnet sind, daß durch Verschiebung des Trägers
auf den Stiften die in der Druckeinrichtung verformte und gehaltene Linse auf der
Halteschale absetzbar ist, in welcher sie durch das Wachs od. dgl. in verformtem
Zustand festgehalten werden kann.
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Weitere Erfindungsmerkmale betreffen eine vorteilhafte Weiterbildung
einer Vorrichtung der letztgenannten Art.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Vorrichtungen
zur Herstellung von Skleral- bzw. Korneallinsen an Hand schematischer Zeichnungen
erläutert. Darin zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Skleralschale, Fig. 2
einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, F i g. 3 die Vorrichtung nach F i
g. 1 und 2 in auseinandergezogener schaubildlicher Darstellung, F i g. 4 die teilweise
geschnittene Seitenansicht des Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Herstellung
einer Korneallinse, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig.4und Fig. 6
die Vorrichtung nach F i g. 4 und 5 in auseinandergezogener schaubildlicher Darstellung.
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Die in F i g. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung weist einen Ringkörper
1 auf, dessen Oberseite 2 in die Seitenwand 3 durch eine Abschrägung 4 übergeht.
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Der Ringkörper 1 ist mit einer elliptischen Ausnehmung 6 versehen,
die durch zwei exzentrische Halbkreise mit dem gleichen Halbmesser R gebildet wird,
deren Mittelpunkte 0 einen Abstand d voneinander haben und symmetrisch zu beiden
Seiten der Achse des Ringkörpers 1 angeordnet sind, wobei die beiden Halbkreise
mit einem Kreisbogen von großem Halbmesser ineinander übergehen.
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Die Ausnehmung 6 setzt sich in Richtung auf die Basis 7 des Ringkörpers
1 hin in Form einer gleichachsigen Bohrung 8 fort, deren Kreisquerschnitt größer
ist als der Querschnitt der Ausnehmung 6 und die in eine gleichachsige zylindrische
Ausnehmung 9 in der Basis 7 des Ringkörpers 1 mündet, deren Durchmesser größer ist
als derjenige der Bohrung 8.
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In Richtung auf die Oberseite 2 des Ringkörpers 1 hin wird die Ausnehmung
6 durch eine kreisförmige
Auflagefläche 10 begrenzt, an die sich eine zum Ringkörper
1 gleichachsige Bohrung 11 von kleinerem Durchmesser als die kleine Achse der Ausnehmung
6 anschließt, wobei diese Bohrung 11 in die Oberfläche 2 in Form einer Abschrägung
13 übergeht.
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Diese Vorrichtung besitzt ferner ein drehbares mittiges Kernstück
20 mit einem Ansatz 21, welcher eine zylindrische Auflagefläche 22 aufweist, und
mit einem zylindrischen zur Auflagefläche 22 gleichachsigen Bund 23, der einen geringfügig
kleineren Durchmesser hat als die Bohrung 8. Außerdem ist das Kernstück 20 oberhalb
des Ansatzes 21 mit einem Mittelstück 24 versehen, das am Ansatz 21 befestigt ist
und in welchem vier radiale Kanäle 25 vorgesehen sind, die entsprechend zwei zueinander
senkrechten Durchmessern des Bundes 23 verlaufen, einen rechteckigen Querschnitt
aufweisen und je zur Aufnahme eines Endstückes 26 mit rechteckigen Querschnitt eines
L-förmigen Schiebers 27 dienen, von dem das Endstück 26 mit seiner Unterseite auf
der Oberseite des Ansatzes 21 aufliegt, während der Schenkel als Backe 29 vom Ansatz
21 aus senkrecht nach aufwärts steht.
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In jedem Endstück 26 ist eine Bohrung30 vorgesehen, die zur Aufnahme
einer Feder 31 dient, welche sich mit ihrem einen Ende am Grund der Bohrung30 und
mit ihrem anderen Ende in einer Ausnehmung 33 eines Mittelzapfens 34 abstützt, der
durch das Kernstück 20 mittig und axial hindurchtritt.
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Die Backen 29 werden derart durch die Federn 31 nach außen gedrückt
und können durch Zusammendrücken dieser Federn so eingestellt werden, daß das Kernstück
20 in den Ringkörper 1 eingesetzt werden kann, wobei dann die Oberseiten der Backen
29 gegen die Auflagefläche 10 anliegen und die Unterseite des Bundes 23 vor der
Grundfläche der Ausnehmung 9 geringfügig vorsteht (F i g. 1).
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Die Vorrichtung wird durch eine in die Ausnehmung 9 eingesetzte Ringscheibe
36 vervollständigt, die auf der Unterseite des Bundes 23 aufliegt und durch drei
Schrauben 37 gehalten ist, welche durch die Ringscheibe hindurchtreten und in den
Ringkörper 1 eingeschraubt sind. Bei angezogenen Schrauben 37 klemmt die Ringscheibe
36 das Kernstück 20 im Ringkörper 1 fest.
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Wenn die Schrauben 37 nicht angezogen sind, kann das Kernstück 20
mit Bezug auf den Ringkörper 1 gedreht werden, wobei das Kernstück zwischen zwei
Endstellungen beweglich ist, die je durch die Anlage eines nicht sichtbaren, unter
dem Ansatz 21 befestigten Fingers gegen ein entsprechendes Ende einer Einkerbung
38 der Ringscheibe 36 bestimmt werden, wobei die Backen 29 stets gegen die Wandung
der elliptischen Ausnehmung 6 federnd in Anlage gehalten werden.
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Um das Drehen des Kernstückes 20 mit Bezug auf den Ringkörper 1 zu
erleichtern, sind in der Unterseite des Kernstückes zwei Sacklöcher28 einander diametral
gegenüber vorgesehen (F i g. 1), die dazu dienen, die Enden eines Spannschlüssels
aufzunehmen, mit welchem das Kernstück in einfacher Weise erfaßt und gedreht werden
kann.
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In einer der genannten Endstellungen befindet sich eines der beiden
Paare diametral einander gegenüberliegender Backen 29 in Richtung der großen Ellipsenachse
der Ausnehmung 6 eingestellt, während die beiden Backen 29 des anderen Paares in
der kleinen Ellipsenachse liegen. Die andere Endstellung wird
durch
eine Drehung des Kernstückes 20 um 450 erhalten, in welcher diese Backen 29 gleich
weit von der Mittelachse des Ringkörpers 1 entfernt sind.
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In dieser anderen Endstellung entspricht der Abstand, welcher die
aufeinander hin gerichteten Innenflächen der entsprechenden Backen 29 voneinander
trennt, dem Durchmesser eines Fußbundes 39 der zu bearbeitenden Kontaktschale 48,
wobei die genannten Innenflächen der Backen 29 vorzugsweise konkav ausgebildet sind,
damit sie sich dem Umfangsrand des Fußbundes 39 besser anpassen können.
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Wenn nun das Kernstück 20 mit Bezug auf den Ringkörper 1 gedreht
wird, dann nähern sich die sich in Richtung der Enden der kleinen Ellipsenachse
der Ausnehmung 6 bewegenden Backen einander, so daß sie zwischen sich den Fußbund
39 der Kontaktschale 40 zusammendrücken, während sich die in Richtung der Enden
der großen Ellipsenachse der Ausnehmung 6 bewegenden Backen voneinander entfernen,
so daß sich der Durchmesser des Fußbundes 39 der Kontaktschale 40 vergrößern kann,
wodurch sich ein Zusammendrücken der Kontaktschale in Richtung des senkrechten Durchmessers
ergibt.
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Die Verformung der Kontaktschale kann daher fortschreitend durch
eine Relativdrehung von Ringkörper und Kernstück bis zu einem Maximum erfolgen,
welches der genannten einen oder ersten Endstellung entspricht.
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Die maximale Verformung hängt dabei von der jeweils gewählten Exzentrizität
gemäß Abstand d ab.
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An Hand der vorstehenden Erläuterung ergibt sich folgende Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens: Wenn eine Skleralschale erhalten werden soll,
bei der die Haupthalbmesser der äußeren Optik 8,00 und 8,40 mm betragen, wird zuerst
die Oberfläche dieser Optik auf den Halbmesser 8,20 mm eingestellt, welcher das
arithmetische Mittel der Haupthalbmesser darstellt, worauf die Schale optisch poliert
wird.
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Sodann wird die Schale 40 in die Vorrichtung eingesetzt und in ein
Gerät verbracht, welches die genaue Messung der Krümmungshalbmesser der polierten
Flächen ermöglicht, beispielsweise in ein Ophthalmometer, ein Autokollimationsmikroskop
od. dgl.
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Hierauf werden die Backen 29 der Vorrichtung in der beschriebenen
Weise zusammengespannt, bis die vorgesehenen Haupthalbmesser von 8,00 und 8,40 mm
erzielt werden.
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Nun wird die Vorrichtung in der gewünschten Stellung durch das Anziehen
der Schrauben 37 festgesetzt, so daß die Backen 29 zwischen der kreisförmigen Anlagefläche
10 und der Ringscheibe 36 eingeklemmt sind und in eine Drehbank eingesetzt, wo die
zu bearbeitende Oberfläche auf den mittleren Haupthalbmesser von 8,20mm gebracht
wird, worauf sie poliert und in der üblichen Weise geprüft wird.
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Nach der Entnahme nimmt die Kontaktschale ihre ursprüngliche Form
wieder ein, wobei sich die bearbeitete Oberfläche verformt und die gewünschten Halbmesser
von 8,00 und 8,40 mm aufweist. Der größere dieser Halbmesser entspricht natürlich
der Achse der Oberfläche, nach welcher das anfängliche Einklemmen ausgeführt worden
ist.
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Die vorangehend angegebenen Halbmesser sind natürlich nur beispielsweise
gewählt worden, da das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung auch aller sonst
gewünschten Halbmesser ermöglicht.
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Die erhaltenen Verformungen können dadurch angezeichnet werden, daß
die Abschrägung 13 des Ringkörpers 1 mit einer Gradteilung versehen wird, gegenüber
der ein mit dem drehbaren Kernstück 20 fest verbundener Zeiger verstellbar gehalten
ist.
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Die in der beschriebenen Weise erhaltenen torischen Oberflächen sind
sehr regelmäßig; die Güte der polierten Oberfläche ist derjenigen wesentlich überlegen,
welche durch die gewöhnlichen bei Kontaktschalen angewendeten Verfahren zur torischen
Oberflächenbearbeitung erzielt werden.
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Das in F i g. 4 bis 6 dargestellte Beispiel einer Vorrichtung zur
Herstellung von Korneallinsen weist einen Sockel 50 auf, welcher je einen senkrechten
Führungsstift 51 beiderseits eines zylindrischen Ansatzes 52 trägt, der an seinem
oberen Teil zur Aufnahme einer Halteschale 53 aus Messing dient. Ferner besitzt
die Vorrichtung einen abnehmbaren rechteckigen Träger 55, der mit zwei Bohrungen
56 für die Aufnahme der Führungsstifte 51 versehen ist, so daß der Träger 55 auf
den Stiften 51 des Sockels 50 nach aufwärts und abwärts verschoben werden kann.
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An der Unterseite 58 des Trägers 55 ist zum Ansatz 52 gleichachsig
eine Ausnehmung 57 von etwas geringerem Durchmesser als derjenige der zu bearbeitenden
Linse 60 vorgesehen. Diese Ausnehmung 57 setzt sich mit einem erweiterten Teil 61
auf die Oberseite 59 des Trägers 55 hin fort.
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An der Trägerunterseite 58 ist eine zur Ausnehmung 57 gleichachsige
Ausnehmung 62 vorgesehen, deren Durchmesser geringfügig größer ist als derjenige
der Linse 60.
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An der Trägerunterseitebis ist ferner eine keilartige Leiste 63 befestigt,
von der ein Rand 64 die Ausnehmung 62 geringfügig übergreift.
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Ein Block65, der eine Gleitführung 66 für ein Gleitstück 67 bildet,
ist an der Trägerunterseite 58 gegenüberliegend der Leiste 63 befestigt, wobei das
Gleitstück 67 senkrecht zur Leiste 63 verschiebbar ist und die Achse der Ausnehmung
57 schneidet. Zur Verstellachse des Gleitstücks 67 steht ein Ansatz 68 senkrecht,
der am Gleitstück 67 befestigt ist, durch die untere Wandung des Blockes 65 geführt
wird, durch eine längliche Öffnung 69 hindurch vorsteht und der oberhalb des Gleitstückes67
in einer geeigneten Ausnehmung des Blockes 65 angeordnet ist.
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Auf den Ansatz 68 wirkt das freie Ende einer Feder 70, welche mit
ihrem anderen Ende am Block 65 befestigt ist. Diese Feder 70 hat das Bestreben,
das Gleitstück 67 von der Leiste 63 in Abstand zu halten.
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Im Block 65 ist oberhalb des Gleitstückes 67 eine Gewindebohrung
72 vorgesehen, welche in den Hohlraum des Blockes 65 mündet, der zur Aufnahme des
oberen Teils des Ansatzes 68 dient.
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In die Gewindebohrung 72 ist eine Schraube 73 eingeschraubt, die
an ihrem einen Ende mit einer konischen Fläche 74 endet und die an ihrem anderen
äußeren Ende einen Rändelknopf 75 trägt.
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Der Ansatz 68 wird durch die Feder 70 elastisch gegen die konische
Fläche 74 der Schraube 73 anliegend gehalten, so daß es durch das Ein- oder Ausschrauben
dieses Ansatzes 68 möglich ist, die Leiste 63 der ihr zugekehrten Endfläche 76 des
Gleitstückes 67 anzunähern bzw. von dieser zu entfernen.
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Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt: In der vom Rand 64 der Leiste
63 entfernten Stellung des Gleitstückes 67 wird die zu bearbeitende Linse 60 auf
die Ausnehmung 57 aufgelegt, worauf die Schraube 73
so lange gedreht
wird, bis die Linse 60 gleichzeitig den Rand 64 und die Endfläche 76 berührt.
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Die Linse 60 wird zwischen der Leiste 63 und dem Gleitstück 67 zusammengedrückt,
bis sie die gewünschte Verformung erhalten hat, welche wiederum beispielsweise mit
Hilfe eines Ophthalmometers geprüft wird. Die Beobachtung wird durch den genannten
erweiterten Teil 61 erleichtert.
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Wenn die gewünschte Verformung vorliegt, dann wird der Träger 55
auf die Finger 51 aufgesetzt und nach unten bewegt, um die Linse 60 gegen die auf
dem Ansatz 52 angeordnete Halteschale 53 zur Auflage zu bringen. Die Wachs enthaltende
Halteschale 53 wird so erwärmt, daß sich das Wachs verflüssigt.
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Die Linse 60 wird in das flüssige Wachs eingeführt und nach dem Abkühlen
des Wachses vom Träger 55 abgenommen, so daß sie nun durch das Wachs auf der Halteschale
53 festklebt und nach dem beschriebenen Verfahren ohne die infolge ihrer geringen
Stärke vorliegende Gefahr einer unregelmäßigen Verformung bearbeitet werden kann.
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Die sphärische Oberfläche, welche in diesem Fall auf der inneren
(konkaven) Seite der Linse erzeugt wird, erhält man durch Schleifen oder Abdrehen
und dann durch Polieren.
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Wenn vorangehend das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung der
Außenfläche von Skleralschalen (Fall optischer Korrektur durch sphärozylindrisches
Glas) und der Innenfläche von Korneallinsen (Fall von hohem Hornhaut-Astigmatismus)
beschrieben wurde, da diese beiden Fälle den häufigsten Verwendungsformen torischer
Oberflächen bei Kontaktschalen entsprechen, so kann das Verfahren der Erfindung
ohne weiteres auch zur Bearbeitung der Innenfläche von Skleralschalen und der Außenfläche
von Korneallinsen sowie zum Erzielen jeder anderen torischen Oberfläche bei Kontaktschalen
od. dgl. angewendet werden.