DE3817850A1

DE3817850A1 - Verfahren fuer die gewichtsminimierung von brillenglaesern

Info

Publication number: DE3817850A1
Application number: DE19883817850
Authority: DE
Inventors: Jan Prof Dipl Ing Pesek
Original assignee: Loh Optikmaschinen AG
Current assignee: Satisloh GmbH
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1989-12-07
Also published as: SU1727540A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Gewichtsminimierung von Brillengläsern, wie z. B. torischen Plusgläsern oder Gleitsichtgläsern.

In den früheren Jahren war die Brille vorwiegend klein mit runden Gläsern, wobei die benötigten Glasdurchmesser für diese Fassungen sich zwischen 50 und 55 mm bewegten. Die heutigen Brillenfassungen sind wesentlich größer und weisen unterschiedlichste modische Formen auf, wobei die für diese Fassungen notwendigen Brillengläser Durchmesser aufweisen müssen, die zwischen 60 und 80 mm liegen. Der Nachteil derartiger Brillen ist, daß diese schwer werden und beim Tragen nicht unerhebliche Beschwerden verursachen.

Eine Gewichtsreduzierung der Brillengläser kann z. B. dadurch erreicht werden, daß Kunststoffgläser verwendet werden, jedoch ist dies nicht in allen Anwendungsfällen möglich.

Aus Bild 1 geht hervor, daß bei den größeren modischen Brillenfassungen der Durchblickspunkt nicht mit der Mitte der Fassung übereinstimmt. Da sich die optische Mitte des Glases in der Regel exakt vor der Augenpupille befinden muß, wird für diese Fassung ein nicht dezentriertes Brillenglas mit dem Durchmesser D 1 benötigt, bei dem für den Einschliff sehr viel Glas abgetragen werden muß. Bekannt ist es aus diesem Grund ein dezentriertes Glas mit dem Durchmesser D zu verwenden, das kleiner ist als das nicht dezentrierte Glas. Jedoch ergeben beide Gläser nach dem Einschleifen praktisch das gleiche Gewicht.

Torische Gläser besitzen eine Kugelfläche und eine torische Fläche. Die torische Fläche ist durch zwei zueinander senkrechte Schnitte gekennzeichnet, wobei die Kreisbögen in diesen beiden Schnitten den größten und den kleinsten Radius der torischen Fläche aufweisen. Bedingt durch die Geometrie der torischen Fläche ist es möglich bei nicht runden Plusgläsern eine Gewichtsreduzierung zu erreichen, wobei die einzigste Bedingung dabei ist, daß das Glas im Schnitt des großen Radius der torischen Fläche kleiner werden kann. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die Höhe des im Bild 2 gezeigten torischen Glases kleiner gewählt wird als der Durchmesser D, wobei die Höhe selbst etwas größer sein muß als dies der Höhe der Brillenfassung entspricht. Bei der Abflachung des Glases auf das mögliche Maß reduziert sich dabei die Mittendicke bei gleichbleibender minimaler Randdicke, so daß hierdurch nach dem Einschleifen in die Brillenfassung eine leichtere Brille erhalten wird, als dies bei einem runden Glas der Fall ist. Allerdings läßt sich eine Gewichtsreduzierung nur dann erreichen, wenn der große Radius der torischen Fläche senkrecht oder nahezu senkrecht angeordnet ist. Bei waagrecht liegendem Radius der torischen Fläche ergibt sich kein Gewichtsvorteil. In der Praxis kommen jedoch, je nach Astigmatismuslage, alle Winkel zwischen senkrecht und waagrecht vor. Desweiteren ist die erreichbare Gewichtsminimierung davon abhängig, wie groß die Differenz zwischen dem Durchmesser D und der kleinstmöglichen Höhe ist. Neben den torischen Gläsern können auch Progressivgläser im Gewicht reduziert werden, wobei die Regel gilt, daß die Höhe der möglichen Gewichtsreduzierung im Falle einer Linsenabflachung desto größer je höher die Addition ist.

Diese Gewichtsreduzierung durch Abflachung der runden Form stellt jedoch nicht die maximal mögliche Gewichtsreduzierung dar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren vorzuschlagen, daß eine maximal mögliche Gewichtsreduzierung der Brillengläser der eingangs genannten Art mit sich bringt und das darüberhinaus einfach zu handhaben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung wird zunächst die exakte Form der Brillenfassung ermittelt, wobei diese in Koordinaten relativ zu einem gewählten Koordinatensystem erfaßt wird, wobei gleichzeitig der Durchblickpunkt sowie der Aufspannpunkt für die spätere Bearbeitung des Brillenglases im Koordinatensystem mit festgelegt werden. Die Erfassung der exakten Form der Brillenfassung erfolgt vorteilhaft durch ein Videoabtastgerät, wobei entweder die Brillenfassung in natura abgetastet werden kann oder aber eine Meßscheibe, eine Formscheibe oder eine Zeichnung der Brillenfassung, wobei auch gleichzeitig beides erfolgen kann. Bei Verwendung einer Meß- oder Formscheibe kann gleichzeitig der Durchblickpunkt mit erfaßt werden. Ansonsten müßte dieser getrennt eingegeben werden. Nach Ermittlung dieser Daten erfolgt eine Berechnung des Querschnittes des Brillenglases in n-Schnitten, wobei die Schnitte vorteilhaft durch den Koordinatenanfangspunkt gelegt sind, was die Berechnung der Dicke erleichtert. Im Anschluß hieran wird dieser Schritt mehrmals wiederholt, wobei unter Beachtung einer minimalen Randdicke entsprechend der Brillenfassung eine minimale Mittendicke errechnet wird. Nach Abschluß dieser Berechnung des Brillenglases wird das Roh-Glas ausgerichtet und aufgeblockt und anhand der ermittelten Werte gefräst, geschliffen und poliert. Allein dieses Vorgehen stellt sicher, daß unter Beachtung der minimalen Randdicke, die für das jeweilige Brillengestell zulässig ist, eine minimale Mittendicke und damit auch ein minimales Gewicht des Brillenglases erhalten wird.

Das Schleifen des Randes kann entweder vor, zwischen oder nach der Bearbeitung der optischen Flächen des Glases erfolgen. Hierbei ist es möglicht, das Brillenglas entweder bereits auf die endgültige Kontur der Brillenfassung zu bearbeiten oder aber das Brillenglas mit einem vorbestimmten Aufmaß zu versehen, so daß die endgültige Einpassung des Glases in das Brillengestell vom Augenoptiker durchgeführt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigt

Bild 1 eine schematische Darstellung der Form von Brillengläsern in Abhängigkeit des jeweiligen Brillengestells,

Bild 2 das in der Höhe abgeflachte und somit gewichtsreduzierte Brillenglas,

Bild 3 ein torisches Brillenglas in Vorderansicht und beiden Seitenansichten und

Bild 4 ein gemäß der Erfindung in n-Abschnitten unterteiltes Brillenglas.

Bild 1 zeigt den Stand der Technik und zwar die benötigten Durchmesser von Brillengläsern, wenn ein zentriertes oder de zentriertes Brillenglas Verwendung findet. Das dezentrierte Brillenglas bietet den Vorteil, daß weniger Glasmaterial abge schliffen werden muß, allerdings ist das Gewicht des Glases in etwa gleich dem des nicht dezentriertes Brillenglases.

Bild 2 zeigt ein in der Höhe abgeflachtes Brillenglas, das im Punkte 1 eine minimale Randdicke aufweist. Diese Randdicke 1 im Punkte 1 ist kleiner als dies der Fall wäre, wenn ein rundes Brillenglas verwendet würde. Die Randdicke im Punkte 2 ist je doch bereits wesentlich größer als die im Punkte 1, so daß durch die Abflachung keine optimale Gewichtsreduzierung er reicht wird, zu dem ist die Größe der Gewichtsreduzierung auch noch von der Lage der Achsen abhängig.

Das Gewicht des Glases steigt mit der Mittendicke. Die Mitten dicke des Glases ist abhängig von den Wölbungen und von der kleinstmöglichen Randdicke r _{d min}. Diese ist wiederum abhängig von der ausgewählten Fassung und befindet sich je nach Lage der torischen Fläche des Zylinders und des Pupillenabstandes PD ir gendwo am Rande der Fassung. Nur bei der genauen Kenntnis der Fassungsdaten und der Rezeptdaten ist es unter Berücksichtigung der r _{d min} möglich, die kleinste Mittendicke auszurechnen. Wenn für die Berechnung des Brillenglases eine andere geometrische Form als die Fassung der Brille zugrundegelegt wird, kann nicht sichergestellt werden, daß nach dem Einschliff die minimale Randdicke r _{d min} erhalten wird.

Eine solche Situation ist in Bild 2 dargestellt. Das Glas wird in abgeflachter Form hergestellt und soll in die dargestellte Fassung eingeschliffen werden. Die kleinste Randdicke R _{d min} be findet sich beispielsweise im Schnitt A-A. In der Praxis wird für den Punkt 1 ein Wert vorgewählt (z. B. 0,5 mm) und das Glas berechnet. Der Wert 0,5 ergibt im Punkte 2 einen höheren Wert, der meistens zu groß ist. Daraus resultiert ein dickeres und dadurch ein schwereres Glas als notwendig. Die folgenden Be rechnungen drücken dies in konkreten Zahlen aus.

Die in dem Bild 1 dargestellte Fassung soll mit Brillengläsern versehen werden.
Die Kastenmaße der Fassung: 58×54
Die Stegbreite: 18 mm
Die Pupillendistanz PD: 65 mm
Das Rezept Sph + 0,5 Cyl + 2,5 A 0° - 170°
Die Zylinderachse variiert in 10° Stufen von 0° bis 170°

Entsprechend dieser Abstufung werden 18 verschiedene Fälle berechnet.

Maße der Fassungsform in Polarkoordinaten:

0° R = 27 mm
10° R = 29 mm
20° R = 31 mm
30° R = 33 mm
40° R = 33,5 mm
50° R = 32,5 mm
60° R = 30,5 mm
70° R = 28,5 mm
80° R = 27,5 mm
90° R = 27,0 mm
100° R = 26,3 mm
110° R = 26,3 mm
120° R = 27,0 mm
130° R = 27,0 mm
140° R = 28,0 mm
150° R = 29,0 mm
160° R = 29,2 mm
170° R = 29,5 mm
180° 29,5 mm
190° 29,8 mm
200° 30,2 mm
210° 30,5 mm
220° 31,0 mm
230° 30,5 mm
240° 29,5 mm
250° 28,5 mm
260° 27,5 mm
270° 26,5 mm
280° 25,5 mm
290° 24,5 mm
300° 24,0 mm
310° 23,5 mm
320° 23,2 mm
330° 23,5 mm
340° 24,0 mm
350° 25,5 mm

Die Gradeinteilung entspricht der TABO-Skala

Glasbrechzahl n _e = 1,525,
Spez. Gewicht des Glases: 2,55 gr/cm³.

Für jeden Fall wurden jeweils 3 Möglichkeiten durchgerechnet:

a) Die Ausgangsform des Glases ist rund.
Glas ⌀ = 70 mm
b) Das Glas ist oben und unten abgeflacht.
Die Höhe beträgt 56 mm.
c) Das Glas wurde exakt nach der Fassungform berechnet.

Die kleinste Randdicke R _dmin beträgt jeweils 0,8 mm. Aufgrund der Fassungsgröße, der Fassungslage und der Pupillendistanz ergibt sich eine Dezentration. Diese beträgt 6 mm nasal und 5 mm nach oben. Diese Verschiebung der optischen Mitte aus der geometrischen Mitte wird durch entsprechendes prismatisches Aufblocken des Glases vor dessen Anfertigung erzielt. Eine Variante dazu wäre die Anfertigung eines zentrischen Glases mit dem Durchmesser 80 mm. Diese Variante wird nicht näher beschrieben, weil sie keine Vorteile bietet.

Ergebnistabelle

Glas: Sph. + 0,5 Cyl. + 2,5

Md . . . Mittendicke in der geometrischen Mitte

Vergleicht man z. B. die effektive Gewichtsreduzierung eines erfindungsgemäßen Glases gegenüber der Anfertigung aus einem runden Glas bezogen auf die Achse 0° so ergibt sich ein Gewicht für das eingeschliffene Glas gemäß der Erfindung von 19,5 gr bei einer Mittendicke von 3,8 mm. Im Vergleich hierzu erhält man ein Gewicht bei einem eingeschliffenen runden Glas von 30,7 gr, bei einer Mittendicke von 5,5 mm. Es ergibt sich somit ein effektiver Gewichtsvorteil von 11,2 gr. Aber auch gegenüber ei nem abgeflachten Glas erhält man bei einer Achse von 0° noch eine Gewichtsreduzierung um 3,1 gr. Diese Gewichtsreduzierung gegenüber einem abgeflachten Glas wird bei 30° schon wesentlich größer und zwar beträgt sie dann 11,7 gr., d. h. fast das Dop pelte eines Glases, das exakt auf die Brillenfassung abgestimmt ist.

Die Tabelle zeigt darüberhinaus, daß die abgeflachte Glasform nur einen Gewichtsvorteil bei Zylinderachsen zwischen 0 und 30° bringt, daß jedoch für Winkel, die zwischen 30 und 80° liegen, praktisch keine Gewichtsreduzierung zu erzielen ist.

Die Glasform entsprechend der jeweiligen Fassungsform bringt einen Gewichtsvorteil für alle Achslagen, und zwar sowohl ge genüber der runden als auch gegenüber der abgeflachten Form. Der größte Gewichtsvorteil gegenüber der abgeflachten Form tritt bei der Achse von 30° auf und liegt hier bei 89% oder 11 7 gr. Auch der kleinste Gewichtsvorteil gegenüber der abge flachten Form bei der 0° Achse beträgt noch 16% oder 3,1 gr. Diese Gewichtsreduzierung wird bei höher brechenden Gläsern noch größer, weil mit höherer Brechzahl das spezifische Gewicht des Glases ansteigt.

Die Fassungsdaten können in der Praxis z. B. mit Hilfe eines direkt an einen Personalcomputer angeschlossenen Videoabtastsy stems ermittelt werden, in dem die Fassung als solche oder aber eine Meßscheibe, eine Formscheibe oder eine Zeichnung der Fas sung von der zum System gehörenden Videokamera aufgenommen wird. Die Videokamera nimmt nicht nur die Konturen der Fassung auf, sondern registriert gleichzeitig auch die Horizontale und den eingezeichneten Durchblickpunkt. Die so gewonnenen Daten werden mittels eines Berechnungsprogrammes in Fertigungsdaten für das Glas umgerechnet. Zur Herstellung des Glases wird das halbfertige Glas nach dem Aufblocken z. B. auf einer CNC-Rand schleifmaschine unter Zuhilfenahme der mit dem Videoabtastsy stem ermittelten Fassungsdaten und ggf. mit einem entsprechen den Aufmaß am Rande so bearbeitet, daß es die exakte geometri sche Form der Fassung bekommt. Als Endprodukt liegt ein Glas mit der minimalsten Mittendicke und damit dem kleinsten Gewicht vor. Je nach Herstellungsart kann entweder der Augenoptiker das Brillenglas unmittelbar oder nach Überarbeitung des kleinen Aufmaßes und der Facette in das Brillengestell einsetzen.

Claims

1. Verfahren für die Gewichtsminimierung von Brillengläsern, wie torische Plusgläser und Gleitsichtgläser, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die exakte Form der Brillenfassung relativ zu einem Koordinatensystem erfaßt wird, daß der Durchblickpunkt (optische Mitte) sowie der Aufspannpunkt für das Brillenglas unter Berücksichtigung des Koordinatensystems erfaßt wird, daß der Querschnitt des Brillenglases in n- Schnitten bezogen auf das Koordinatensystem berechnet wird, daß diese Berechnung so lange wiederholt wird, bis bei durch die Brillenfassung vorgegebener minimaler Randdicke ein optimiertes Brillenglas mit minimaler Mittendicke berechnet ist, daß nach Ausrichten und Aufblocken des Rohglases das Brillenglas ent sprechend der zuvor ermittelten optischen Werte gefräst, ge schliffen und poliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifen des Randes vor, zwischen oder nach der Bearbeitung der optischen Flächen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Koordinatenanfangspunkt in den Aufspannpunkt des Brillenglases gelegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schnitte zur Berechnung des Querschnittes des Brillenglases durch den Koordinatenanfangspunkt verlaufen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Form der Brillenfassung durch ein Video- Abtastsystem erfaßt wird, wobei entweder die Brillenfassung un mittelbar und/oder eine Meßscheibe, Formscheibe oder eine Zeichnung der Brillenfassung abgetastet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Werkzeuge der Bearbeitungsmaschinen in Abhängigkeit der erfaßten Werte für die Brillenfassung gesteu ert werden.