DE4230610C2 - Gerät für die Messung der Topographie der konvexen Fläche eines optischen Glases und Maschine zum Aufsetzen eines ein solches Gerät integrierenden Vorsatzes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät für die Messung der Topographie der konvexen Fläche eines optischen Glases.

Optische Gläser, und speziell in Brillen eingesetzte Korrektur­ gläser, enthalten eine durch Schleifen mit einer halbauto­ matischen oder vollautomatischen Schleifmaschine erzeugte Außenkontur, die ihnen ein dem Fassungsrahmen, in den sie schließlich eingesetzt werden, entsprechendes Profil verleiht.

Die Schleifmaschine erzeugt außer dem Konturprofil an der Schnittfläche des Profils des Glases eine Facette, die für die Aufnahme in die Nut des Fassungsrahmens bestimmt ist.

Die Topographie der konvexen Fläche des optischen Glases muß mit größtmöglicher Genauigkeit bekannt sein, um die Facette an der Schnittfläche des Profils des Glases beim Schleifvorgang genau zu positionieren.

Dieses Problem ist von spezieller Bedeutung bei einem optischen Glas mit dickem Rand, dessen Rohling auf die Form der Fassung ausgefräst worden ist, wobei die Schnittfläche des Glases eine zylindrische Form aufweist, von der aus eine Facettierung: ausgeführt werden muß, indem das Glas zur Formung einer Facette mit V-Querschnitt zwischen den Rändern seines Umfangs geführt wird.

Die Ausführung einer solchen Facette mit Handsteuerung ist außerordentlich kompliziert.

Es ist schon vorgeschlagen worden, ein "Freie Facette" genanntes System anzuwenden, nach welchem man die Schnittfläche des Rohlings in eine V-förmige Auskehlung eines Schleifkörpers einführt und die das freie Glas haltende Welle sich während des Schleifvorgangs in Translationsbewegung verschieben läßt.

Mit diesem System wird jedoch kein völlig befriedigendes Ergebnis erzielt.

Eine andere Lösung ist in der Patentschrift FR-A-1.510.824 beschrieben und dargestellt, in der das System der Translations- und Rotationsbewegung des Glasträgerschlittens einen Nocken in Form eines Kreisausschnitts enthält, dessen Außenrand bei seiner Umdrehung auf eine in Form einer Schiene ausgeführte Auflagefläche wirkt, die auf dem Schlitten zur Verschiebung der letzteren angeordnet ist.

Diese Lösung ist kompliziert und nicht leicht durchführbar.

Eine andere in der Patentschrift FR-A-2.481.635 beschriebene Lösung besteht darin, daß Betätigungsmechanismen vorgesehen sind, die seitlich auf den Schlitten der Schleifmaschine wirken und mit elektronischen Regelgeräten verbunden sind, mit denen die seitliche Stellung des Schlittens und der Anschlaganlagefläche mit Steuerpotentiometern, die auf einer an die Maschine angebaute Schaltkonsole angeordnet sind, geregelt werden können.

Wie im vorhergehenden Fall ist diese Lösung kompliziert und nicht vollautomatisierbar.

Deshalb hat sich als notwendig erwiesen, die Topographie der konvexen Fläche des Glases und speziell ihrer Krümmung direkt zu messen, um die vollautomatische Steuerung einer Schleifmaschine auf der Basis von für diese Topographie typischen Parametern realisieren zu können.

Eine Lösung ist in der französischen Patentschrift FR-A- 2.611.560, in der Meßfühler direkt im Innern der Schleif­ maschine angeordnet sind, vorgeschlagen worden.

Geometrisch gesehen ist dieses Prinzip befriedigend, denn es ermöglicht eine automatische Führung der Facettenstellung, weil es genaue Informationen über den Abstand der beiden gegenüberliegenden Flächen des Glases übermittelt.

Indessen ist die Anordnung der Meßfühler innerhalb der Schleifmaschine wegen des Vorhandenseins von Feuchtigkeit und Abfallpartikeln wie Glasstaub auf den beiden Flächen des Glases, die der von den Meßfühlern erzielten Maßgenauigkeit abträglich sind, nicht leicht durchführbar.

Bekannt ist auch ein Gerät für die Messung der Topographie der konvexen Fläche eines optischen Glases, das eine ebene Auflagefläche aufweist, - mit einer Meßplatte, an deren Unterseite eine kreisrunde, für die Auflage auf der konvexen Fläche des Glases bestimmte Kante vorgesehen ist, wobei die Meßplatte einen in der Mitte der kreisrunden Kante angeord­ neten Fühler trägt, der in einer senkrecht zur Ebene der Meßplatte stehenden Richtung so gleiten kann, daß sein freies Ende mit der konvexen Oberfläche des Glases zusammen­ wirkt. Ferner sind Mittel zur Umwandlung des Meßsignals des Fühlers in einen für die Topographie der konvexen Fläche typischen Parameter, nämlich den Krümmungsradius, vorsehbar (JP 1-97 801 A in US-Z. Patent Abstracts of Japan, Section P, Vol. 13/No. 337, 1989, P-906). Es sind auch Maschinen zum Aufsetzen eines Vorsatzes auf die konvexe Fläche eines optischen Glases mit einem Vorsatzträger bekannt (DE 38 29 488 A1; EP 0 415 813 A1).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät vorzuschlagen, mit dem die Topographie der konvexen Fläche des Glases vor dem eigentlichen Schleifvorgang, zum Beispiel bei der vorher­ gehenden Bearbeitungsstufe, in deren Verlauf der Vorsatz auf den Rohling des optischen Glases oder eine Ablesestelle der Fassung oder auf eine spezielle Meßstelle der Topograhie gesetzt wird, gemessen werden kann, sowie eine Maschine zum Aufsetzen eines Vorsatzes auf die konvexe Fläche eines optischen Glases, mit dem das Glas auf eine Schleifmaschine montiert oder die Gläser facettiert werden können, wobei die Maschine einen Vorsatzträger enthält, und mit ihr auch die Messung der Topographie der konvexen Fläche durchführbar ist.

Die Aufgabe wird durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung detailliert beschrieben. In dieser Zeichnung sind:

Fig. 1 ein Schema mit Darstellung eines optischen Glasroh­ lings mit seinem Vorsatz in Position in einer Maschine zum Schleifen und Facettieren seiner Kontur;

Fig. 2 eine axiale Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 3 eines in eine Maschine zum Aufsetzen eines Vorsatzes integrierten und nach den Lehren der Erfindung ausgeführten Geräts für die Messung der konvexen Fläche eines optischen Glases, und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein optisches Brillenglas 10 zu erkennen, dessen Umfangsrand 12 mit einem Schleifkörper 14 geschliffen und facettiert werden soll, und das auf die Welle 16 der Schleifmaschine mit Hilfe eines Saugvorsatzes 18 montiert ist.

Der Schleifkörper 14 enthält im besonderen eine V-förmige Auskehlung 20, mit der auf den Rand des Glases 10 eine V-förmige Facette aufgebracht werden kann.

Wie vorher erklärt, ist es wichtig, die Facette auf dem Rand 12 des Glases 10 richtig zu positionieren, und diese Operation ist besonders kompliziert, weil der Saugvorsatz 18 nicht genau auf die Mitte des optischen Glases 10, der ursprünglich - wie in Fig. 1 dargestellt, deutlich die Form einer Kugelkappe hat, aufgesetzt worden ist.

Man stellt nämlich fest, das die den Umfangsrand 12 des Glases enthaltende hintere Ebene 22 im Verhältnis zur Verschiebeachse X-X des zur Achse der Welle 16 koaxialen Vorsatzes 18 geneigt ist.

Zur Sicherstellung der automatischen Steuerung der Verschie­ bungen der verschiedenen Maschinenorgane muß die Topographie der konvexen Fläche 24 des Glases 10 sowie die Schräglage, d. h. der Winkel, der von der Fläche 22 im Verhältnis zur Verschiebeachse X-X gebildet wird, mit größtmöglicher Genau­ igkeit bekannt sein.

Das in den Fig. 2 und 3 veranschaulichte Meßgerät nach der Erfindung ist hier integriert in eine Maschine zum Aufsetzen eines Vorsatzes 18 auf die konvexe Fläche 24 dargestellt.

Nach einer bekannten Technik enthält die Maschine einen Vorsatzträger 26, der vertikal verschiebbar entlang einer Verschiebeachse X-X auf einen Rahmen montiert ist, der sich senkrecht zu einer Auflageebene oder -fläche P erstreckt, auf der die hintere Fläche 22 des Randes 12 des Glases 10 zur Auflage kommt.

Das Meßgerät enthält im wesentlichen eine Meßplatte 28.

Die Meßplatte 28 wird von einer unteren Platte 30 gebildet, in deren Mitte ein zylindrisches Loch gebohrt ist, dessen Schnittpunkt mit der Unterseite 34 der Platte 30 eine kreisrunde Kante 36, die für die Auflage auf die konvexe Fläche 24 des Glases 10 vorgesehen ist, definiert.

Die Meßplatte 28 enthält außerdem ein oberes Gehäuse 38, das in seiner Mitte so durchlocht ist, daß eine hohle Kugelkappe 40 umrissen wird, deren Mitte auf einer senkrecht zur Unterseite 34 der Platte 30 stehenden und durch die Mitte C der kreisrunden Kante 36 verlaufenden Achse Y-Y liegt.

Der Vorsatzträger 26 enthält eine Vollkugelkappe 42, deren kugeliger Außenflächenteil 44 durch eine Druckfeder 46 so in Kontakt mit der hohlen Kugelkappe 40 gehalten wird, daß das Zusammenwirken dieser beiden kugeligen Flächen ein kugeliges Gelenklager der Meßplatte 28 im Verhältnis zum Vorsatzträger 26 bildet, der die verschiebbare Halterung der Meßplatte 28 entlang der Verschiebeachse X-X darstellt.

Die verschiebbare und kugelig gelenkige Montage der Meß­ platte 28 ermöglicht das Inkontaktbringen der kreisrunden Kante 36 mit der konvexen Fläche 24 des Glases 10, und dies auch dann, wenn die Verschiebeachse X-X nicht deutlich senkrecht zur geometrischen Mitte des Glases 10 steht, wie in Fig. 2 veranschaulicht, aus der ersichtlich ist, daß die beiden Verschiebeachsen X-X und Y-Y in einem Winkel "a" zueinander stehen.

Die Meßplatte 28 enthält zwei Paar Fühler 48A und 48B.

Jeder Fühler enthält einen Fühlstift 49, dessen freies Ende 50 dafür bestimmt ist, mit der konvexen Fläche 24 des optischen Glases 10 in Kontakt gebracht zu werden.

Zu diesem Zweck ist jeder Fühlstift 49 auf die Meßplatte 28 entlang einer parallel zur Achse Y-Y verlaufenden Richtung verschiebbar montiert, und in Richtung der Fläche 24 mit Druckfedern 52 belastet.

Die Fühler sind in den Paaren 48A und 48B vereinigt. In jedem Paar sind die beiden Fühler im Verhältnis zur Mitte C der kreisrunden Kante 36, wie in Fig. 3 dargestellt, symmetrisch angeordnet.

Wenn die verschiedenen geometrischen Parameter der Meßplatte 28 bekannt sind, ist es möglich, verschiedene geometrische für die Topographie der konvexen Fläche 24 und, speziell für den Krümmungsradius dieser Fläche in der zur hinteren Ebene 22 senkrechten Ebene, die die beiden Kontaktpunkte der Enden 50 der beiden Fühler enthält, typische Parameter mit Hilfe eines Fühler­ paars 48A zu bestimmen.

Zu diesem Zweck können die Fühler in verschiedenen Formen ausgeführt werden, zum Beispiel in Form von elektrischen Potentiometern, die Signale zu (nicht dargestellten) elek­ tronischen Analyse- und Wandlergräten übertragen, die diese Signale in geometrische Parameter umwandeln.

Wenn der Vorsatz 18 - wie in Fig. 2 dargestellt - in Schräglage aufgesetzt wird, muß natürlich der Wert des Winkels "a" bekannt sein, der dann später in der automa­ tischen Schleif- und Facettierungsphase berücksichtigt werden muß.

Zu diesem Zweck sind Neigungs-Meßfühler 54 zwischen dem Vorsatzträger 26 und der Meßplatte 28 angeordnet.

Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsart sind diese Meßfühler 54 zu zweit auf den beiden senkrecht zueinander liegenden und durch die Verschiebeachse X-X verlaufenden Ebenen P1 und P2 angeordnet.

Jeder Meßfühler 54 kann zum Beispiel in Form eines elek­ trischen Potentiometers ausgeführt werden, bei dem ein Stift 56, der bis zu einem durch die Mitte C verlaufenden Kugelhalbmesser reicht, einen Gleitkontakt trägt, der mit einer auf einer Platte 60 des Vorsatzträgers 26 geführten rheostatischen Spur 80 zusammenwirkt.

Die Meßfühler 54 sind auch an elektronische Signalanalyse und -wandlergeräte angeschlossen, die diese Signale über­ tragen, um gleichzeitig die von ihnen angezeigten Werte aufzuzeichnen und sie in einen Wert des Winkels "a" umzu­ wandeln.

Die Integration des Meßgerätes in eine Maschine zum Auf­ setzen eines Vorsatzes ist besonders vorteilhaft, denn sie ermöglicht den Aufsatz des Vorsatzes 18 und die topo­ graphischen Messung an derselben Stelle.

Die Anordnung der beiden Fühlerpaare 48A und 48B ist bei sogenannten Gleitsichtkorrekturgläsern, deren sphärische Form sich in einem Feld von dem Hauptteil des Glases deutlich unterscheidet, wünschenswert.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf elektrische oder rheostatische Meßfühler und Fühler beschränkt, vielmehr können diese durch andere, zum Beispiel mechanische oder optische Meßfühler oder Fühler, deren Messungen dann in Form von elektrischen Signalen umgewandelt werden, ersetzt werden.

Das Meßgerät muß nicht unbedingt in eine Maschine zum Aufsetzen eines Vorsatzes integriert, sondern kann in Form einer speziellen Station mit eigenem Rahmen, auf dem eine Auflagefläche P geformt ist, die eine den Vorsatzträger 26 ersetzende Gleitlagerung enthält, ausgeführt werden.

Auch das kugelige Gelenklager kann durch ein Kardangelenk ersetzt werden, diese beiden Gelenktypen können sich an Schräglagen mit Aufzeichnung des Wertes des letzteren anpassen.

Claims (10)

1. Gerät für die Messung der Topographie der konvexen Fläche (24) eines optischen Glases (10) mit

• - einer ebenen Auflagefläche (P) für das zu messende Glas (10),
• - einer Meßplatte (28), deren Unterseite (34) eine kreis­ runde, für die Auflage auf die konvexe Fläche (24) des Glases bestimmte Kante (36) enthält, wobei die Meßplatte (28) mindestens ein Paar im Verhältnis zur Mitte (C) der kreisrunden Kante (36) symmetrisch angeordnete Fühler (48A, 48B) trägt, die in einer senkrecht zur Ebene der Meßplatte (28) stehenden Richtung (Y-Y) so gleiten können, daß ihre freien Enden (50) mit der konvexen Oberfläche (24) des Glases Zusammenwirken, und
• - Mitteln zur Umwandlung der Meßsignale der Fühler (48A, 48B) für die Topographie der konvexen Fläche und im besonderen für den Krümmungsradius dieser Fläche typische Parameter.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Rahmen enthält, auf dem die ebene Auflagefläche (P) angeordnet ist, und im Verhältnis zu dem die Meßplatte (28) in einer zur Auflagefläche (P) senkrechten Verschiebeachse (X-X) so angeordnet ist, daß die kreisrunde Kante (36) mit der konvexen Fläche (24) des Glases in Kontakt gebracht werden kann.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßplatte (28) im Verhältnis zum Rahmen um einen auf der Verschiebeachse (X-X) der Meßplatte liegenden Punkt gelenkig montiert ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Halterung (26) der Meßplatte (28), die im Verhältnis zum Rahmen verschiebbar montiert ist, und mit welcher die Meßplatte (28) durch ein kugeliges Gelenklager oder ein Kardangelenk (40, 44) verbunden ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen der Halterung (26) und der Meßplatte (28) Meßfühler (54) für die Messung der Neigung (a) der Ebene der Meßplatte (28) im Verhältnis zur Verschiebeachse (X-X) enthält, und dadurch, daß die Meßfühler (54) an Meßsignalumwandler ange­ schlossen sind.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (54) jeweils zu zweit in zwei senkrecht zueinander stehenden und durch die Verschiebeachse (X-X) verlaufenden Ebenen (P1, P2) angeordnet sind.

7. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (48A, 48B) mechanische, elektrische, magnetische oder optische Fühler sind.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßfühler (54, 56, 58) elektrische Poten­ tiometer sind.

9. Maschine zum Aufsetzen eines Vorsatzes (18) auf die konvexe Fläche (24) eines optischen Glases (10) zum Ermög­ lichen von dessen Montage in einer Glasschleif- und/oder -facettiermaschine, mit einem Vorsatzträger, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche enthält, und dadurch, daß die genannte Meßplatte (28) mit dem genannten Vorsatzträger ver­ bunden ist.

10. Maschine nach Anspruch 9 in Kombination mit einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ satzträger die genannte Halterung (26) der Meßplatte (28) bildet.