DE4337158A1 - Automatische Maschine zum Schleifen und Facettieren ophthalmischer Gläser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Ma­ schine zum Schleifen und Facettieren von Brillengläsern.

Konventionelle Maschinen zum Schleifen und Facettieren ophthalmischer Gläser enthalten einen U-förmigen Schlitten, der verschiebbar und hin- und hergehend auf einer fest­ stehenden Horizontalwelle montiert ist, eine zweite, senk­ recht zwischen den Schenkeln des U-förmigen Schlittens montierte aus zwei Teilen, zwischen denen das zu bearbei­ tende Glas eingespannt ist, gebildete drehende Horizontal­ welle, und eine dritte drehende Horizontalwelle, die minde­ stens einen Schleifkörper und, spezieller, Schleifkörper zum Trimmen von Kanten und Facettieren trägt.

Wenn ein Rohling eines optischen Glases mit dickem Rand in die Form der Fassung gefräst worden ist, weist die Schnitt­ fläche des Glases eine zylindrische Form auf, und es muß eine Facettieroperation ausgeführt werden, bei der das Glas zur Formung auf der Schnitt fläche einer Facette mit V-Querschnitt, die zwischen den Rändern ihrer Peripherie liegen muß, geführt wird, wobei diese vorstehende Facette dafür bestimmt ist, in die Nut der Fassungswurzel einzupas­ sen.

Die Ausführung einer solchen Facette mit handgesteuerten Vorrichtungen ist außerordentlich schwierig.

Es ist schon vorgeschlagen worden, auf ein "Freie Facette" genanntes System zurückzugreifen, bei dem man die Schnitt­ fläche des Rohlings in eine V-förmige Auskehlung eines Schleifkörpers einbringt und der das freie Glas tragenden Welle während des Schleifvorgangs ermöglicht, sich in Translationsbewegung zu verschieben.

Mit diesem System wird jedoch kein völlig zufriedenstellen­ des Ergebnis erzielt.

Es ist vielmehr wünschenswert, eine Vorrichtung realisieren zu können, mit der eine Facette auf der Schnitt fläche eines ophthalmischen Glases automatisch und mit hoher Genauigkeit geführt werden kann.

Zu diesem Zweck wird in der Patentanmeldung EP-A-0281.480 eine Maschine zum Schleifen und Facettieren ophthalmischer Gläser des obenerwähnten Typs vorgeschlagen, die einen Fühler enthält, der so angepaßt ist, daß er in Kontakt mit der Schnittfläche eines gefrästen Rohlings bleibt, dabei senkrecht zu dieser Schnittfläche steht, und für die Mes­ sung des Abstands L1 des Flächenrands vor dem Glas im Verhältnis zu dem eines flachen Glases, bei dem L1 = 0 ist, eingerichtet ist.

Diese Lösung ist nicht völlig zufriedenstellend, weil die Beschaffenheit des Meßfühlers, der ein mechanischer Meß­ fühler mit komplizierter und teurer Struktur ist, seinen Gebrauch erschwert. Außerdem ist der Fühler zerbrechlich und sein Kontakt mit der Schnitt fläche des Glases verur­ sacht Verschleißerscheinungen am Fühler, wobei die Genauig­ keit der gemessenen Daten zu eng von der Beschaffenheit des Fühlers abhängig ist.

In der Patentanmeldung DE-A-38 42 601 ist schon vorgeschla­ gen worden, eine Fühlgabel zu verwenden, deren beide Zähne sich jeweils über eine der beiden Seiten des Rohlings- Schleifkörpers erstrecken und gegen welche die konvexen Vorderkanten und konkaven Hinterkanten des zu schleifenden Glases alternierend anstoßen.

Die in dieser Patentanmeldung beschriebene Anordnung ist besonders kompliziert und kostspielig, und vor allem sind die beiden Zweige der Fühlgabel, die elastisch verformbar sein müssen, zerbrechlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe einer Schleifmaschine, bei der die Einrichtungen zur Messung des Abstands L1 zwischen der Tangentialebene am Pol der kon­ vexen Vorderkante des Glases und dem Rand der Vorderkante besonders einfach zu verwenden, billiger und weniger zer­ brechlich sind.

Zu diesen Zweck schlägt die Erfindung eine Schleifmaschine des obenerwähnten Typs vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Meßeinrichtungen aufweisen: eine Referenzfläche, die in axialer Translationsbewegung mit dem Schleifkörper verbunden ist, die sich in einer radial senkrechten Ebene zur Drehachse des Schleifkörpers erstreckt, und gegen welche mindestens ein Punkt des Rands der konvexen Vorder­ kante des Glases durch Translationsbewegung des Schlittens mit einem Meßfühler zur Messung der Translationsbewegungen des Schlittens im Verhältnis zum Schleifkörper in Kontakt gebracht wird, und Einrichtungen zur Analyse und Verarbei­ tung von Signalen, die vom Verschiebungsmeßfühler zur Erfassung der Kontaktierung des Glasrandes mit der Anschlagfläche gesendet werden, um davon den Abstand L1 abzuziehen.

Die Anordnung nach der Erfindung ist deshalb besonders einfach, weil der Verschiebungsmeßfühler ein Meßfühler für die Translationsbewegungen des Schlittens mit klassischem Aufbau und in einem vom Schleifbereich entfernten Bereich angeordnet ist.

Nach anderen Merkmalen der Erfindung

• - ist die Referenzfläche eine radiale, ringförmige Referenzfläche eines in Translation mit dem Schleif­ körper verbundenen Organs;
• - umfaßt der Schleifkörper zwei nebeneinanderliegende Schleifkörperendstücke, speziell ein Endstück für den Rohling und ein Endstück für die Fertigbearbeitung, und die ringförmige Referenzfläche ist im Verbin­ dungsbereich zwischen den beiden Schleifkörper­ endstücken angeordnet;
• - wird die ringförmige Referenzfläche durch die Radial­ fläche eines Ansatzes des Schleifkörpers gebildet;
• - wird die Referenzfläche durch den ringförmigen Umfangsteil einer der beiden Flächen gebildet, die gegenüber einer Scheibe, die gegen eine Radialfläche des Schleifkörpers zur Auflage kommt, liegen;
• - ist die Scheibe zwischen den nebeneinanderliegenden Radialflächen der beiden Endstücke des Schleifkörpers angeordnet;
• - ist die Scheibe in Rotation mit dem Schleifkörper Verbunden;
• - ist die Scheibe auf der Antriebswelle des Schleif­ körpers lose drehend montiert.
• - enthält die Maschine einen Meßfühler zur Ermittlung der winkeligen Stellung des Glases um die Achse des Schlittens, der das Glas trägt, derart, daß die Mes­ sung des Abstands L1 an mindestens einem bestimmten Punkt des Rands der konvexen Vorderkante des Glases erfolgen kann;
• - wird die Messung des Abstands L1 an vier aufeinander­ folgenden, in winkeligen Abständen von deutlich 90° verteilten Meßpunkten vorgenommen.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung offensicht­ lich, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird; in diesen Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine schematische Teilansicht einer Schleif- und Facettiermaschine konventioneller Struktur, bei der die Erfindung angewandt ist;

Fig. 2 ein Aufriß vom Ende der Maschine in Fig. 1;

Fig. 3 eine Rißansicht der Schnitt fläche eines optischen Glases; und

Fig. 4 ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3 mit der Darstellung der Facettenform auf der Schnittfläche des Glases.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 enthält eine konventionelle Schleif- und Facettiermaschine einen U-förmigen Schlitten, der sich auf einer (nicht dargestell­ ten) Horizontalwelle hin- und herbewegt, und zwischen dessen Schenkeln eine zweite, von einem Motor M angetrie­ bene Horizontalwelle 2 aus zwei Teilen drehbar montiert ist, zwischen die ein Rohling 3 eines ophthalmischen Glases eingespannt ist, der auf einem auf einer dritten Horizon­ talwelle 5, die drehbar von einem Motor M′ angetrieben wird, drehbar montierten Schleifkörper gefräst wird.

Wie schon bekannt ist, enthält die Maschine auch Einrich­ tungen 6, wie einen Meßfühler mit Codierrad, der die augen­ blickliche Erfassung der winkeligen Stellung der Welle 2, und deshalb der winkeligen Stellung des Glases 3 um die Drehachse der Welle 2 ermöglicht.

Nach der Erfindung enthält die Maschine Einrichtungen für die Messung des Abstands L1 zwischen der Referenzebene P0, die den Pol O der sphärischen, konvexen Fläche des Glases tangiert, und dem Rand A der konvexen Fläche des Glases.

Diese Meßeinrichtungen umfassen einen Meßfühler 18, der in Fig. 1 schematisch in Form eines elektrischen Rheostat­ potentiometers dargestellt ist, der die Messung der Trans­ lationsverschiebungen des Schlittens 1, und damit des Glases 3 im Verhältnis zum Maschinenrahmen und damit im Verhältnis zum Schleifkörper ermöglicht.

Die Meßeinrichtungen umfassen außerdem eine Referenzfläche S, die in der in den Figuren veranschaulichten Ausführungs­ form durch die ringförmige Fläche des Radialansatzes des Schleifkörpers gebildet, welche das Endstück für den Roh­ ling 4 vom Endstück für die Fertigbearbeitung 4A des Schleifkörpers, die sich axial zu beiden Seiten der Fläche S links bzw. rechts bei Anschauung der Fig. 1 erstrecken, trennt.

Nach einer bekannten Konzeption besteht der Schleifkörper am häufigsten aus zwei angrenzenden und unterschiedlichen Schleifkörperendstücken, die auf einer gemeinsamen Antriebswelle 5 montiert sind.

Der Halbmesser der ringförmigen Referenzfläche, der sich aus der Differenz zwischen den Durchmessern der beiden angrenzenden Flächen der beiden Schleifkörperendstücke ergibt, wird reduziert, zum Beispiel um die Größenordnung von 1 bis 2 mm.

Die Maschine enthält außerdem elektronische Signalanalyse- und Signalverarbeitungseinrichtungen, die schematisch in Form eines Blocks 12 dargestellt sind, und speziell Analog- Digital-Wandler 13 und 14 und einen Rechner 15 umfassen, die aus den von den Meßfühlern 6 und 18 übermittelten Daten, wie im Folgenden erläutert wird, Signale für die Steuerung der Bewegungen des Schlittens 1, die bei der Facettierung der Schnittfläche auf dem Endstück für die Fertigbearbeitung 4A des Schleifkörpers verwendet werden, bilden können.

Numerisch gesteuerte Schleifmaschinen, bei denen keine Formschablone 16 verwendet, und diese Schablone durch eine um die Welle 2 konzentrische runde Scheibe ersetzt wird, funktionieren durch Ausgaben aus einer Datei mit gespei­ cherten Formen, welche die automatische Steuerung der verschiebbaren Anlagefläche 17 ermöglicht.

Bei Betrachtung der Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß die Schnitt fläche des Glases in Form von zwei deutlich parallelen Seitenrändern A und B, die aus den Punktreihen a1-b1, a2-b2, ai-bi usw. gebildet werden und den verschiedenen winkeligen Stellungen des Glases entsprechen, gebildet werden kann. Eine gestrichelte Linie C stellt plastisch die Meßlinie des freien Facettenrands 9 dar, der auf der Schnittfläche 8 des Glases geformt wird.

Wenn die Messung des Abstands L1 vorgenommen werden soll, be­ wirken die Steuereinrichtungen der Maschine die Unterbrechung der Drehung der Welle 2, dann die Translationsverschiebung des Schlittens von links nach rechts derart, daß der Umfangsrand der konvexen Vorderkante des Glases zur Auflage auf die ringförmige Referenzfläche S kommt - siehe Fig. 1.

Bei dieser Translationsverschiebung sendet der Verschie­ bungsmeßfühler 18 Signale an die Einheit 12, die, bei Abbruch der Translation, wobei der Umfangsrand A zur Auf­ lage auf den Radialansatz S kommt, einerseits den Abstand L1 davon abzieht und berechnet.

Der Meßvorgang kann zum Beispiel an vier Punkten a1, a2, a3 und a4 des Rands der Vorderfläche des Glases, die zum Beispiel, wie in Fig. 2 dargestellt, regelmäßig um 90° verteilt sind und deutlich den vier Winkeln des Glases entsprechen, wiederholt werden.

Deshalb ermöglicht die Maschine nach der Erfindung die Anwendung eines Verfahrens für die Messung des Abstands L1, bei dem die konvexe Fläche des Glases die Referenzfläche S nicht kontaktieren muß.

Falls die Facette 9 eine reduzierte Breite "1", im allge­ meinen < 3 mm, aufweist, ist sichergestellt, daß sie immer im Dickenbereich ai, bi liegt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich und wegen der Ausführungsform nach der Erfindung ist der Kontaktpunkt des Umfangsrands der konvexen Vorderkante im gleichen Halbmesser angeordnet wie der Schleifpunkt PM, und es ist deshalb nicht erforder­ lich, Korrekturen durch Berechnung wie in bestimmten Vor­ richtungen nach dem Stand der Technik vorzunehmen.

Wenn der Radialansatz, der die Referenzfläche S bildet, aus dem Ansatz des eigentlichen Schleifköpers besteht, und weil der Schleifkörper mit hoher Drehzahl dreht, ist es wün­ schenswert, diesen Ansatz mit einem verschleißfesten Werk­ stoff zu überziehen.

Wenn jedoch die Fläche S selber eine Reibwirkung aufweist, wird der Rand der konvexen Fläche des Glases sehr gering­ fügig genarbt, aber diese Markierung erfolgt in einem Überdickenbereich, der bei der Fertigbearbeitung zur Facet­ tenformung wieder verschwindet.

Nach Abschluß des Meßvorgangs vergleichen die Rechen­ vorrichtungen 12 die Stellung der gemessenen Punkte ai mit der theoretischen Stellung der programmierten und gespei­ cherten Facette. Wenn diese Stellungen nicht überein­ stimmen, modifizieren die Recheneinrichtungen 12 die Steu­ erparameter der Schleifmaschine, um den Übereinstimmungs­ fehler zu korrigieren.

Diese Korrektur erfolgt dadurch, daß eine Drehung im Raum der theoretischen Sphäre bewirkt wird. Wenn nach Abschluß dieser Korrektur keine Übereinstimmung mit der programmier­ ten Facette erzielt wird, muß eine andere theoretische Sphäre verwendet werden.

Daraus ergibt sich die Feststellung, daß beim Vorgang der Messung des Abstands L1 weder die Drehung des Schleifkör­ pers gestoppt noch die Besprühung zeitweise unterbrochen werden müssen.

Als Variante kann die Referenzfläche S aus einer der beiden Radialflächen bestehen, die einer zwischen den beiden Endstücken des Schleifkörpers angeordneten und auf der Antriebswelle 5 des Schleifkörpers montierten Referenz­ scheibe gegenüberliegen.

Die Scheibe kann drehbar mit dem Schleifkörper angetrieben werden oder Einrichtungen, zum Beispiel ein Wälzlager, enthalten, die ihre lose drehbar bewegliche Montage auf der Welle 5 ermöglichen, um Narbenerscheinungen auf dem Rand der konvexen Außenkante des Glases 3 zu verhindern.

Falls die Scheibe drehbar mit dem Schleifkörper angetrieben wird, ist es ebenfalls möglich, die radiale Referenzfläche S mit einem Werkstoff, der einen sehr geringen Reibungs­ koeffizienten aufweist, zu überziehen.

Die Messung kann an beliebig vielen Punkten mit oder ohne Unterbrechung der Drehung des Glases erfolgen.

Claims (11)

1. Maschine zum Schleifen und Facettieren ophthalmischer Gläser des Typs, der einen Schlitten (1), der im Verhält­ nis zu einer Welle (5) mit mindestens einem Schleifkör­ per (4, 4A) in Translation und in Hin- und Herbewegung parallel und senkrecht montiert ist, und Einrichtungen zur Messung des Abstands L1 zwischen der den Pol O der konvexen Vorderkante des Glases (3) tangierenden Ebene P0 und dem Vorderkantenrand enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen eine in axialer Translation bewegliche, mit dem Schleifkörper verbundene Referenzfläche (S), die sich in radialer Ebene senkrecht zur Drehachse des Schleifkörpers erstreckt und gegen welche mindestens ein Punkt (ai) des Rands (A) der konvexen Fläche des Glases (3) durch Translationsbewegung des Schlittens (1) in Kontakt gebracht wird, einen Meßfühler (18) zur Messung der Translationsverschiebungen des Schlittens (1) im Ver­ hältnis zum Schleifkörper (4), und Einrichtungen (12) zur Analyse und Verarbeitung der vom Meßfühler (18) übermittelten Signale zur Erfassung der Kontaktnahme des Rands des Glases (3) mit der Referenzfläche S und zur Subtraktion des Abstands L1 davon aufweisen.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Referenzfläche eine radiale, ringför­ mige Referenzfläche (5) eines in Translation mit dem Schleifkörper verbundenen Organs ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schleifkörper zwei angrenzende Schleifkörperendstücke (4, 4A), speziell ein Endstück für den Rohling und ein Endstück für die Fertigbearbeitung auf­ weist, und dadurch, daß die ringförmige Referenzfläche (S) im Verbindungsbereich der beiden Schleifkörper­ endstücke angeordnet ist.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die ringförmige Referenzfläche (S) von der Radialfläche eines Ansatzes des Schleifkörpers gebildet wird.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzfläche von dem ringförmigen Umfangsteil einer der beiden Flächen gebildet wird, die einer Scheibe gegenüberliegen, die gegen eine Radialfläche des Schleifkörpers zur Auflagen kommt.

6. Maschine nach Anspruch 5, wenn mit Anspruch 3 kombi­ niert, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe zwischen den angrenzenden Radialflächen der beiden Endstücke des Schleifkörpers angeordnet ist.

7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Scheibe drehbar mit dem Schleif­ körper verbunden ist.

8. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Scheibe lose drehbar auf der Antriebswelle (5) des Schleifkörpers montiert ist.

9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Meß­ fühler (6) für die Ermittlung der winkeligen Stellung des Glases um die Achse des Schlittens, der das Glas (3) hält, derart, daß die Messung des Abstands L1 bei einer bestimmten winkeligen Stellung des Glases, und speziell an mindestens einem bestimmten Punkt des Rands der konvexen Fläche des Glases (3) erfolgen kann.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Messung des Abstands L1 nacheinander an vier Meßpunkten, die winkelig deutlich um 90° verteilt sind, vorgenommen wird.

11. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßpunkt im gleichen Halbmesser liegt wie der Schleifpunkt.