DE605053C - Verfahren zur Herstellung von optischen Flaechen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, elastische Körper, deren Fertigform an der geschliffenen Oberfläche von den einfachen Flächen, z. B. der Zylinderfläche leichter Herstellbarkeit, etwas abweichen soll, bei der Bearbeitung durch Spannvorrichtungen so zu deformieren, daß sie, in der bekannten einfachen Weise —· Drehung um eine Achse — geschliffen, beim Entspannen in die gewünschte Flächenform zurückfedern, deren anderweitige Bearbeitung große Schwierigkeiten bereitet. Die Erfindung besteht in der Über- _ tragung dieses bekannten Bearbeitungsprinzips auf das Schleifen optischer Körper, wie asphärischer Linsenflächen, oder auch anderer, von den einfachen Flächenformen, wie Ebene, Zylinder- oder Kugelflächen, abweichenden Flächenformen in Verbindung mit der besonderen Ausbildung der die Deformation herbeiführenden Mittel, die je nach ihrer Ausführung

ao und Anwendung verschiedenartige Deformationen, also auch verschiedenartige Formen der Fertigfläche, herbeizuführen gestatten.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist die praktische Durchführung des Verfahrens in verschiedenen Ausführungsformen schematisch veranschaulicht.

Es sei zunächst das Verfahren für Kugelflächen näher betrachtet. In Fig. 1 bis 5 sind einige typische Fälle, die mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens behandelt werden können, dargestellt. Es ist jeweils in dem oberen, mit A bezeichneten Teil das undeformierte Arbeitsstück, in dem mit -B bezeichneten das elastisch durchgebogene und in dem unteren, mit C bezeichneten Teil das fertige Arbeitsstück nach dem Schleifen und nachdem die künstlichen Deformationen wieder zurückgegangen sind, dargestellt. Die deformierenden Kräfte sind jeweils mit P und Q bezeichnet. Es bedeutet ferner ρ den mittleren Radius der deformierten Fläche und R den Radius der angeschliffenen Kugelfläche. Man sieht, daß mit R — co und R> ρ eine schwache Konkavlinse entsteht und mit R < ρ eine konvex gekrümmte Fläche. Fig. 1 bis 3 zeigen die Verhältnisse für den Fall, daß die Krümmungsmittelpunkte der elastisch deformierten und angeschliffenen Fläche auf derselben Seite liegen, während "Fig. 4 und 5 Fälle zeigen, in denen die Krümmungsmittelpunkte auf verschiedenen Seiten des Körpers liegen. In allen Fällen sind, um. größere Anschaulichkeit zu erzielen, .die elastischen Deformationen stark übertrieben gezeichnet.

Bei allen diesen hiermit beschriebenen Formen des Fertigkörpers ist dieser aus einem Rohling mit planparallelen Flächen gebildet. Darauf beschränkt sich aber keineswegs die Anwendung des Verfahrens, sondern es lassen sich ganz bestimmte Wirkungen im Rahmen des Verfahrens auch noch durch die Form der Flächen des Rohlings erzielen. Denn es ist klar, daß die Auswirkung der elastischen Durchbiegung sich mit den Stärkeverhältnissen des Rohlings ändert,

" und man hat es mithin in der Hand, durch entsprechende Gestaltung desselben Flächen besonderer Eigenart zu erzielen.

Durch geeignete Wahl der Einspannvorrichtung und der Angriffstelle der deformierenden Kräfte ist es möglich, Deformationen sehr verschiedenen Verlaufes zu erzielen und somit auch recht komplizierte Anforderungen an die Gestalt der Fläche zu erfüllen. Es ist z. B. ίο möglich, die Unterstützung der zu schleifenden Fläche nicht in eine kreisförmig begrenzte Fläche um die Rotationssymmetrieachse zu legen, sondern auf eine zu dieser konzentrischen Ringfläche. Fig. 6 zeigt beispielsweise zwei zur Ausübung des Verfahrens geeignete Aufspannvorrichtungen. Die linke Schnitthälfte zeigt in leicht ersichtlicher Weise, wie die Belastung durch einen Stempel in der Mitte erfolgt; die rechte Seite zeigt eine Ausführung mit Belastung des Arbeitsstückes auf'einer Ringfläche. In beiden Fällen erfolgt die Belastung durch eine Spiralfeder, um gleichmäßige Deformationen zu erzielen.

Eine zweite Möglichkeit, elastische Linsen mit stark verschiedenen Krümmungen zu erzeugen, besteht darin, daß man Körper verwendet, deren Stärke nach dem Rande zu ab- oder zunimmt.

Wenn derartige Menisken an einer der beiden Flächen nach dem oben beschriebenen Verfahren bearbeitet werden, so wird diese die gewünschten Abweichungen von der strengen Kugelfläche zeigen, während die kugelige Fläche, welche nach der Deformation nicht nachgeschliffen worden ist, völlig ungeändert bleibt und nach der Entspannung ihre streng kugelförmige Gestalt wieder annimmt. Man kann die optische Wirkung dieser letztgenannten Flächen wiederum beseitigen, indem man die beschriebene Schale mit ihr auf einen entsprechenden Gegenkörper aufkittet (Fig. 7), Diese Schale stellt dann gewissermaßen einen optischen Körper dar, der nur die verlangte sphärische Korrektion enthält. Man wird von dieser Möglichkeit der Anwendung des Verfahrens auf dünne Schalen überhaupt in vielen Fällen Gebrauch machen. Die zulässigen Durchbiegungen bei vorgegebener Bruchspannung der Platte wachsen bekanntlich erheblich mit abnehmender Plattendicke. Man wird daher bestrebt sein, bei Anwendung des Verfahrens die Arbeitsstücke so dünn wie möglich zu machen. Dies kann man in der oben beschriebenen Weise erreichen, indem man sehr dünne Menisken oder Platten verwendet, diese nach dem beschriebenen Verfahren auf der einen Seite asphärisch macht, während man sie auf der anderen Seite mit einer strengen Kugelfläche oder Ebene versieht und sie dann auf einen beliebigen Körper mit einer entsprechenden Gegenfläche aufkittet, welcher der dünnen Scheibe Halt gewährt, wobei dann die kugelige Kittfläche ohne optische Wirkung bleibt. Ist es auch auf diesem Wege nicht möglich, die zur Korrektion des optischen Systems notwendige Abweichung von der Kugelgestalt in eine einzige Fläche hineinzulegen, dann kann man natürlich auch durch Hintereinandersetzen mehrerer derart aufgebauter Körper schwach asphärischer Flächen die gewünschte optische Gesamtwirkung erzielen.

Die Anwendung des Verfahrens beschränkt sich aber nicht auf die Herstellung rotationssymmetrischer Flächen, sondern durch geeignete Wahl der Aufspannvorrichtung kann man auch kompliziertere Flächen herstellen. Beispielsweise kann man rotationssymmetrische Scheiben über ein zylindrisches Auflager biegen und so sphärozylindrische und schließlich auch in umgekehrter Weise sphärotorische Flächen herstellen.

Im allgemeinen wird man durch das vorliegende Verfahren nur verhältnismäßig geringe Deformationen und entsprechende Abweichun- 8g gen von der Kugel- usw. Fläche bekommen. Dies liegt darin begründet, daß die Zugspannungen, die man dem Glas zumuten kann, verhältnismäßig gering sind. Andererseits ist aber, wie allgemein bekannt ist, die Druckfestigkeit des Glases weit höher als seine Zugfestigkeit. Dies ergibt die Möglichkeit, durch zweckmäßige künstliche Kräfteverteilung bei dem vorliegenden Verfahren weit größere Deformationen hervorzurufen, als dies unter gewohnlichen Umständen möglich ware.

In Fig. 8 ist ein entsprechendes Einspannfutter beispielsweise dargestellt. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der die Linse haltenden Überwurfmutter D nicht einfach über diese herumgreift, sondern in an sich bekannter Art an einer kegelförmig angeschliffenen Fläche des Körpers angreift. Außerdem ist in ebenfalls an sich bekannter Art der Rand des Glaskörpers durch eine geeignete Ringfläche A abgestützt. Dadurch entstehen beim Anziehen der Überwurfmutter D sowohl zusätzliche, radial nach innen gerichtete, wie auch tangentiale Druckkräfte. Im übrigen erfolgt die Belastung wiederum durch einen zentralen Stempel if. Durch geeignete Ausbildung solcher Einspannvorrichtungen am Rand der Linse läßt es sich erreichen, daß ein derartiger Körper bei der Deformation praktisch von Zugkräften frei bleibt und nur durch Druckkräfte deformiert wird. Da aber die Druckfestigkeit des Glases bei gewöhnlichen Gläsern etwa das Fünfzehnfache der Zugfestigkeit beträgt, ist es auf diese Weise möglich, ganz ungewöhnlich größere Deformationen dem Glas aufzudrücken. Damit die kegeligen Anlageflächen des Arbeitskörpers die bei der Durchbiegung notwendigen geringen

Verdrehungen ausführen können, ist es zweckmäßig, dünne Zwischenlagen B aus weichem Material zwischen diesen und der Ringnäche der Überwurfmutter einzufügen.
S

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von optischen Flächen auf Glaskörpern, deren Form von

ίο den einfach herzustellenden Flächenformen (Ebene, Zylinder, Kugel) in der Fertigform abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß das an sich bekannte Prinzip der Deformation des elastischen Werkstückes vor seiner Bearbeitung auf optische Glaskörper angewendet wird, indem diese entsprechend der besonderen herzustellenden Fertigform in einer solchen Weise vor und während der Bearbeitung durch einerseits an ihrem äußeren Rande, andererseits in Gegenwirkung in der Mitte oder ringförmig konzentrisch zu ihrer Mitte angreifende Spannvorrichtungen deformiert werden, daß die zu bearbeitende Fläche nach der Fertigstellung und dem Lösen der Spannung ohne weiteres in die gewünschte optische Fläche einfedert.

2. Schleifen von Flächen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Einspanndeformation bzw. der Deformation des fertigen, entspannten Werkstückes dadurch beeinflußt wird, daß das einzuspannende Werkstück vorher mit nach den äußeren Ringzonen zu abnehmenden Wandstärken hergestellt ist, so daß die Durchbiegungen der Platte den unterschiedlichen Biegungsfestigkeiten in den einzelnen Zonen entsprechend erfolgen und die Platte sich in den schwächeren, äußeren Zonen stärker durchbiegt, also auch um größere Beträge zurückfedert, als im mittleren Teile.

3. Einspannvorrichtung zum Schleifen von Flächen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Bruchgefahr der (Glas-) Platten der am Werkstück anliegende Teil (K) des Druckstückes gegenüber dem den Druck ausübenden Teil (if) abgefedert ist (Feder F).

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß danach möglichst dünne optische Körper in der Weise hergestellt werden, daß sie auf der einen Seite mit der gewünschten, nicht einfachen .(z. B. asphärischen) Begrenzungsfläche versehen werden, während die andere Seite in der üblichen Weise eine einfache Fläche erhält.

5. Einspannvorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der zu bearbeitende optische Glaskörper bei seiner Deformation derart an seinem äußeren Rand durch den ihn erfassenden Teil der Einspannvorrichtung gleichzeitig radial einwärts unter Druck gesetzt wird, daß dadurch die bei der Deformation sonst auftretenden Zugkräfte aufgehoben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen