EP2384854A2 - Polishing tool for machining optical surfaces, in particular free form surfaces - Google Patents
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- EP2384854A2 EP2384854A2 EP20110164042 EP11164042A EP2384854A2 EP 2384854 A2 EP2384854 A2 EP 2384854A2 EP 20110164042 EP20110164042 EP 20110164042 EP 11164042 A EP11164042 A EP 11164042A EP 2384854 A2 EP2384854 A2 EP 2384854A2
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Definitions
- the present invention relates to a polishing tool for processing an optical surface of a spectacle lens, comprising a carrier body and a polishing foil, wherein an elastic layer is arranged between the polishing foil and the carrier body.
- the present invention relates to a device for processing optical surfaces with such a polishing tool.
- polishing tools and devices are for example from the document WO 2005/068133 A1 known.
- Spectacle lenses are conventionally produced from a semi-finished product by machining or abrasive processing of the so-called prescription surface or surfaces. This is the optically relevant design of the lens fixed. Finally, the lens is still polished, but by polishing no change in the optical properties of the lens may be effected.
- a polishing head For polishing a surface of a spectacle lens, a polishing head is usually used which has a polishing tool whose polishing surface is at least approximately adapted to a shape of the surface of the spectacle lens to be polished.
- the polishing tool and / or the spectacle gas are articulated, in particular with a ball joint, mounted, and are guided relative to one another with a predetermined sequence of movements, usually with the aid of CNC-controlled systems.
- polishing spherical or toric spectacle lenses it is less problematic due to the relatively simple shape of the surface to be polished to find a suitable, complementary formed polishing tool that can be performed with simple movements over the surface and does not cause undue deformation. Due to the large number of possible spherical or toric spectacle lenses, it is only necessary to have a corresponding multiplicity of polishing tools available.
- polishing tools are for example from the publications DE 101 00 860 A1 . EP 0 567 894 B1 . DE 44 42 181 A1 . DE 102 42 422 or DE 101 06 007 A1 known.
- polishing tools Common to these polishing tools is that a compressive rigidity running in a radial direction of the polishing tool is either constant from the inside to the outside or slightly decreases. The bending rigidity of the polishing tool thus decreases from the inside to the outside in a direction in which a force is applied to the spectacle lens by the polishing tool or is constant.
- Aspherical or point-symmetric surfaces and free-form surfaces have curvatures that change over the surface.
- such free-form surfaces are used in individual lenses adapted to a user.
- the polishing tool moves during the polishing processing of such free-form surfaces at least over a part of this irregularly curved surface.
- the polishing tool must therefore be able to adapt to the respective local curvature with its bending stiffness or elasticity, in such a way that the polishing pressure over the contact surface is as constant as possible. Only then is there a definable constant removal and the polished surface is evenly polished. If this is not guaranteed, the surface or the topography of the free-form surface will be deformed and its optical quality will be worsened.
- the plastic materials of the spectacle lenses are, for example, a polycarbonate, such as CR 39, which is marketed by PPG Industries, Pittsburgh, USA.
- the polishing tools usually consist of an at least three-layered construction.
- the polishing tools have at least one of the tool spindle rotating the tool spindle facing solid base on which a foam layer or other elastic layer is glued or attached.
- a polishing foil facing the spectacle lens or workpiece is provided on this foam layer. Due to the elastic deformability of the foam layer, the polishing film can adapt to a certain degree of topography of the lens surface to be polished.
- the polishing tools are generally smaller than the lens.
- the polishing removal comes about with the aid of an abrasive polishing liquid by the relative movement of the pressurized polishing tool.
- polishing force applied by the tool to the glass decreases outwardly in the edge area of the polishing surface of the polishing tool, ideally to zero continuously. If this is not sufficiently ensured, visible on the polished glass, caused by the edge of the polishing tool spiral structures that deteriorate the quality of the lens surface and make it even unusable.
- polishing sheet curls and sets in the direction of the glass surface, which can cause polishing defects.
- This can be done by diffusing liquid polishing agent into the edge region of the polishing film and the resulting swelling of the porous material.
- Cosmetic defects can also be caused by peripherally embedded and firmly dried polishing agent.
- polishing tools with different, pneumatically actuated pressure zones have also been proposed.
- these polishing tools require a structurally complex construction, which in turn is expensive and maintenance-prone.
- the pressure zones can not be arbitrarily finely resolved, so that, in particular, in critical marginal areas, despite everything, there is often insufficient control over the pressure conditions.
- the material removal generated under the polishing film can be selectively influenced in the edge region and reduced to nearly zero at the edge.
- edge region also leads to a substantially increased circumferential length of a contour of the polishing tool. This allows a more intensive exchange of liquid polishing agent between the optical surface and the polishing film during the polishing process. As a result, an advantageous stabilization of the lubrication is achieved.
- optical surface is to be understood as meaning all optical surfaces of spectacle lenses, in particular aspheric surfaces or free-form surfaces. In principle, however, the optical surface may be spherical and toric surfaces, point-symmetrical aspheres or free-form surfaces. The optical surface can be curved both convexly and concavely.
- the polishing tool can also be used both for the processing of plastic spectacle lenses and mineral spectacle lenses.
- polishing film is understood to mean the element of the polishing tool acting on the optical surface, i. That part or that element of the polishing tool which comes into contact with the optical surface, optionally with the aid of a liquid polishing agent.
- polishing film is in no way limiting, in particular with regard to the thickness or another embodiment of the polishing film or a polishing element to understand.
- the device therefore has the same advantages as the polishing tool.
- the surface of the polishing film which acts during the processing decreases steadily outward in the radial direction to the outside in the edge region of the polishing foil to zero.
- edge region is to be understood as meaning that region of the polishing tool in which the edge elements are provided, as will be explained in detail below.
- the polishing tool In the border area is the polishing tool is not formed over the entire surface, but has interruptions of the acting surface between the edge elements.
- the width of the edge region may be about 5% -20% of the outside diameter of the polishing tool. The dimensioning of the edge area will also be discussed in more detail below.
- a continuous transition to zero is provided on an outer edge of the polishing tool, that is, no sudden drop of the acting surface is provided to zero.
- the polishing tool is configured to apply a force to the optical surface to be processed in a certain direction, wherein a flexural rigidity of the polishing tool decreases in the specific direction in the radial direction towards the outside.
- the "certain direction" is normal to the acting surface of the polishing film.
- the force distribution in the edge region can be further adjusted.
- the flexural rigidity of the polishing tool decreases in the certain direction toward the outside.
- the acting area can be reduced because the recessed portion of the surface of the polishing sheet facing the optical surface does not contact the optical surface, the mechanical strength or bending rigidity can be substantially maintained. If complete openings of the polishing foil and also of the elastic layer and of the carrier body are provided, it is possible, for example, both to reduce the effective area and to reduce the bending stiffness.
- the edge region is bounded in the radial direction on the inside by a base circle.
- the basic form of the polishing tool is a circular shape. Inside the base circle, the polishing tool can be formed over its entire surface. Alternatively, however, there may also be recesses, in particular star-shaped slots pointing away from the center of the base circle, in order to increase the elasticity of the polishing tool towards the outside. For example, six slots each about 1.5 mm to 2.0 mm wide may be provided.
- edge elements By means of the edge elements, it is possible in a simple manner to implement the demand for a decreasing in the radial direction outwardly acting surface of the polishing film.
- each edge element ends radially outward in an end point.
- edge elements that terminate radially outward at an endpoint.
- an edge element ends radially outwardly in more than one point, that is, for example, in a head line or the like. This reduces the advantageous effect achieved according to the invention.
- the edge region is bounded in the radial direction on the outside by a tip circle, wherein the end point of at least one edge element lies on the tip circle.
- each edge element lies on the top circle.
- edge elements can thus protrude equally far or differently far from the base circle radially outwards. This technically simplest solution results when the edge elements are formed such that their end points are all on the top circle.
- edge elements are provided between longer edge elements, so that the end points are not all located on the top circle, but also end points are arranged within the edge region, that is between the base circle and the top circle.
- edge elements extend in the radial direction at least two millimeters, in particular about four millimeters.
- this distance corresponds to the difference between the radius of the top circle and the radius of the base circle.
- this difference of the radius of the top circle and base circle can correspond to about 5 to 20% of the radius of the top circle, in particular about 10 to 15%.
- flanks of the edge elements are formed as teeth.
- edge elements are formed as involutes.
- edge elements shapes which are known for example from the production of pinions. Accordingly, the production engineering measures known there can also be easily adapted. Furthermore, with regard to the meaning of the terms “tooth”, “flank” and “involute” is based on the understanding of the average person skilled in the field of gears or pinions.
- a conventional cutting device such as a CNC-controlled water or laser beam cutting machines, or a corresponding punching device may be provided.
- abrasive production measures are conceivable.
- an angle between mutually adjacent flanks of two adjacent edge elements between about 5 ° and 180 °, in particular 40 ° and 150 °, in particular 70 ° and 120 ° is, in particular, the angle 10 °, 15 °, 20 °, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170 and 175 degrees.
- the base circle forms an inner circle drawn in the square
- the head circle forms an outer circle of the square drawn through the corners of the square. There are then four border areas.
- a composite contour of the edge elements in the circumferential direction can be described as a sinusoidal function.
- any other regularly or irregularly curved contour can be provided such that the surface acting during machining decreases in the radial direction to the outside.
- the edge elements are formed, for example, as serrations or teeth and an angle is arranged between the flanks. It may also be that a sinusoidal function results for the contour in the circumferential direction, that is, the contour is wave-shaped.
- the amplitude and the frequency of the contour can be adjusted to achieve a corresponding distribution of the acting surface. For the amplitude, what has been said for the radial extent of the edge elements can be considered, i. a double amplitude may be about 5% to about 20% of the radius of the top circle.
- the frequency may be chosen such that the descriptive sine function over the circumference, more than two, in particular three to fifteen, in particular five to ten, in particular two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten, fifteen, performs twenty or more oscillations.
- the polishing tool is designed to process freeform surfaces.
- polishing tool is characterized by a sufficient adaptability to the lens. This is achieved on the one hand by an elastic construction and on the other hand by a diameter suitable for the spectacle lens and a curvature of the tool adapted to the polished surface.
- an outer diameter of the polishing tool i. a diameter of the top circle, about 40 mm to about 60mm, in particular about 45 mm to 50 mm.
- a diameter of the elastic layer may be formed smaller than a diameter of the polishing sheet, i. the polishing sheet protrudes outside over an edge of the elastic layer.
- an outer diameter of the elastic layer may be 40 mm and an outer diameter of the polishing film 45 mm.
- the outer diameter of the polishing tool is usually selected such that a ratio of the outer diameter of the polishing tool to an outer diameter of the spectacle lens is about 0.5 to 1.0. However, the ratio may be greater than 1.0.
- a thickness of the elastic layer in an axial direction may in all embodiments be about 6 mm to about 12 mm, in particular 8 mm.
- An axial thickness of the polishing sheet is from about 0.5 mm to about 2.0 mm, with prepreg polishing sheets being rather thin, i. about 0.5 to 0.8 mm, and polishing films for fine polishing are made rather thick, i. about 1.2 to 1.8 mm.
- Fig. 1 shows a reference numeral 10 generally indicates a device for processing a spectacle lens 12. It is understood that the application of a spectacle lens is to be understood in the following only by way of example. Of course, the advantages of this device can also be used for polishing other optical components with spherical as well as aspheric or toric optical surfaces or free-form surfaces.
- the spectacle lens 12 is held in a holder 14.
- the holder 14 may be arranged fixed in space about a first axis 15 around.
- the spectacle lens 12 has a rear surface 16 and a front surface 18.
- the rear surface 16 is designed as a prescription surface, that is to say as the surface which is optically processed in a predetermined manner and, in particular, is designed as a free-form surface.
- the front surface 18 is provided with an optical effect, for example with a predetermined addition.
- the polishing head 20 which has a polishing tool 22 at its free end.
- the polishing tool 22 has a carrier body 24, an elastic layer 26 and a polishing foil 28.
- the elastic layer 26 is provided between the substantially rigid carrier body 24 and the polishing film 28.
- the elastic layer 26 may, for example, radially outwardly in increase in thickness to provide increasing elasticity at their outer ends.
- openings may be provided in the elastic layer 26 and the polishing sheet 28 to apply a polishing liquid or a polishing agent to the optical surface 16.
- an operative surface 29 of the polishing film 28 is in sliding contact with the optical surface 16 of the spectacle lens 12.
- the carrier body 24 has a ball socket 30, in which a ball head 32 of an actuator 34 is arranged.
- the actuator causes the polishing tool 22 to rotate about a second axis 36 and also to pivot about the ball head 32.
- a rotational speed about the second axis 36 is usually about 1200 to 1500 revolutions per minute, but in individual cases it can also be lower or higher.
- a ball joint may alternatively be provided a universal joint, possibly in combination with a surrounding bellows or a similar element.
- movement about the first axis 15 is provided so that the optical surface 16 is completely swept and polished.
- An axial mobility of the polishing tool depends on a tool holder (not shown) and may, for example, be about 2 to about 5 mm in a tool holder with a bellows.
- the elastic layer 26 is preferably made of rubber or rubber. But it can be made of a polyurethane material, such as polyurethane or polyetherurethane. Such materials are known and available, for example, under the trade names Sylomer, Sylodyn and Sylodamp. An elastic modulus of the elastic layer should be greater than 0.02 N / mm 2 .
- the illustrated central arrangement of the second axis 36 relative to the polishing tool 22 may also be an eccentric arrangement the second axis relative to the polishing tool 22 may be provided to cause an additional rotational movement of the polishing tool on the spectacle lens 12.
- Fig. 2 shows a first embodiment of a polishing tool 22.
- the polishing tool comprises in a conventional manner the carrier body 24, the elastic layer 26 and the polishing film 28, as already in Fig. 1 is shown.
- a radial direction is denoted by a reference numeral 40
- a circumferential direction is denoted by a reference numeral 42.
- the composite contour 38 in the circumferential direction 42 can be described as a sinusoidal function.
- the contour 38 extends between a tip circle 44 and a base circle 46, which together define an edge region 47.
- the edge region 47 thus indicates the region of the polishing tool 22 in which the acting surface 29 of the polishing tool 22 decreases in the radial direction 40 to the outside.
- the acting surface 29 is completely closed within the base circle 46 in the illustrated embodiment, that is, the acting surface 29 is provided over a complete arc angle of 360 °. If one moves from the base circle 46 in the radial direction 40 outwards to the tip circle 44 and determines the composite arc angle of the acting surface 29, the acting surface 29 or the composite arc angle increasingly decreases in the direction of the tip circle 44 and approaches zero.
- the structural design of the acting surface 29 is realized by means of several edge elements 48. Due to the sinusoidal contour 38, the edge elements 48 correspondingly have a wave-shaped course. For the edge elements 48 thus results in a marked with the reference numeral 50 double amplitude and designated by the reference numeral 52 frequency.
- the edge elements 48 are each only with an end point 54 on the top circle 44. This ensures that the acting surface 29 does not abruptly drops to zero on the top circle, but steadily strives towards zero.
- Fig. 3 shows another possible embodiment of the polishing tool 22.
- the edge elements 48 are formed as teeth, so that the polishing tool 22 results in a shape similar to a pinion.
- Each edge element 48 or each point also has an end point 54, all of which lie on the top circle 44.
- Adjacent tooth flanks 56, 57 of two edge elements 48 enclose an angle 58. This angle can be between about 5 ° and 180 °, in the case shown it is about 80 °.
- Fig. 4 shows a further embodiment, which is a special case of in Fig. 3 shown embodiment.
- the angle 58 is exactly 180 °.
- the base circle 46 in this case forms an inner circle of the square and the tip circle 44 through the corners of the square extending outer circle. The corners of the square then form the end points 54 which lie on the top circle 44.
- this contour 38 of the polishing tool 22 or the acting surface 29 of the polishing tool 22 can provide the advantages according to the invention and significantly improve the cosmetic quality of polished free-form surfaces.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Polierwerkzeug zur Bearbeitung einer optischen Fläche eines Brillenglases, mit einem Trägerkörper und einer Polierfolie, wobei zwischen der Polierfolie und dem Trägerkörper eine elastische Schicht angeordnet ist.The present invention relates to a polishing tool for processing an optical surface of a spectacle lens, comprising a carrier body and a polishing foil, wherein an elastic layer is arranged between the polishing foil and the carrier body.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bearbeitung von optischen Flächen mit einem solchen Polierwerkzeug.Furthermore, the present invention relates to a device for processing optical surfaces with such a polishing tool.
Derartige Polierwerkzeuge und Vorrichtungen sind beispielsweise aus der Druckschrift
Brillengläser werden herkömmlicherweise aus einem Halbfabrikat durch spanabhebendes bzw. abrasives Bearbeiten der sogenannten Rezeptfläche oder -flächen hergestellt. Damit liegt die optisch relevante Formgebung des Brillenglases fest. Abschließend wird das Brillenglas noch poliert, wobei durch das Polieren allerdings keine Veränderung der optischen Eigenschaften des Brillenglases bewirkt werden darf.Spectacle lenses are conventionally produced from a semi-finished product by machining or abrasive processing of the so-called prescription surface or surfaces. This is the optically relevant design of the lens fixed. Finally, the lens is still polished, but by polishing no change in the optical properties of the lens may be effected.
Zum Polieren einer Oberfläche eines Brillenglases wird üblicherweise ein Polierkopf verwendet, der ein Polierwerkzeug aufweist, dessen Polierfläche an eine Form der zu polierenden Oberfläche des Brillenglases zumindest näherungsweise angepasst ist. Das Polierwerkzeug und/oder das Brillengas sind gelenkig, insbesondere mit einem Kugelgelenk, gelagert, und werden relativ zueinander mit einem vorgegebenen Bewegungsablauf geführt, meist mit Hilfe von CNC-gesteuerten Systemen.For polishing a surface of a spectacle lens, a polishing head is usually used which has a polishing tool whose polishing surface is at least approximately adapted to a shape of the surface of the spectacle lens to be polished. The polishing tool and / or the spectacle gas are articulated, in particular with a ball joint, mounted, and are guided relative to one another with a predetermined sequence of movements, usually with the aid of CNC-controlled systems.
Beim Polieren von sphärischen oder torischen Brillengläsern ist es aufgrund der relativ einfachen Formgebung der zu polierenden Oberfläche weniger problematisch, ein geeignetes, komplementär ausgebildetes Polierwerkzeug zu finden, das mit einfachen Bewegungsabläufen über die Oberfläche geführt werden kann und das keine unzulässigen Verformungen bewirkt. Aufgrund der Vielzahl möglicher sphärischer oder torischer Brillengläser ist es lediglich erforderlich, eine entsprechende Vielzahl von Polierwerkzeugen zur Verfügung zu halten.When polishing spherical or toric spectacle lenses, it is less problematic due to the relatively simple shape of the surface to be polished to find a suitable, complementary formed polishing tool that can be performed with simple movements over the surface and does not cause undue deformation. Due to the large number of possible spherical or toric spectacle lenses, it is only necessary to have a corresponding multiplicity of polishing tools available.
Derartige Polierwerkzeuge sind beispielsweise aus den Druckschriften
Diesen Polierwerkzeugen ist gemeinsam, dass eine in einer radialen Richtung des Polierwerkzeugs verlaufende Pressungssteifigkeit von innen nach außen entweder konstant ist oder geringfügig abnimmt. Die Biegesteifigkeit des Polierwerkzeugs nimmt somit in einer Richtung, in der eine Kraft auf das Brillenglas von dem Polierwerkzeug beaufschlagt wird, von innen nach außen ab oder ist konstant.Common to these polishing tools is that a compressive rigidity running in a radial direction of the polishing tool is either constant from the inside to the outside or slightly decreases. The bending rigidity of the polishing tool thus decreases from the inside to the outside in a direction in which a force is applied to the spectacle lens by the polishing tool or is constant.
Für sphärische und torische, das heißt einfach geformte, Oberflächen ist dies ausreichend. Beim Polieren von sogenannten Freiformflächen oder asphärischen bzw. punktsymmetrischen, beliebig geformten Flächen, sind derartige Polierwerkzeuge hingegen nicht ohne Probleme einsetzbar.For spherical and toric, ie simply shaped, surfaces this is sufficient. When polishing so-called free-form surfaces or aspherical or point-symmetrical, arbitrarily shaped surfaces, such polishing tools, however, can not be used without problems.
Asphärische bzw. punktsymmetrische Flächen und Freiformflächen weisen Krümmungen auf, die sich über der Oberfläche ändern. Insbesondere werden derartige Freiformflächen bei individuellen, an einen Benutzer angepassten Brillengläsern verwendet. Das Polierwerkzeug bewegt sich während der Polierbearbeitung derartiger Freiformflächen zumindest über einen Teil dieser unregelmäßig gekrümmten Oberfläche. Das Polierwerkzeug muss sich daher mit seiner Biegesteifigkeit bzw. Elastizität der jeweiligen lokalen Krümmung anpassen können, und zwar derart, dass der Polierdruck über die Kontaktfläche hinweg möglichst konstant ist. Nur dann ergibt sich ein bestimmbarer konstanter Abtrag und die polierte Oberfläche wird gleichmäßig poliert. Wird dies nicht gewährleistet, wird die Oberfläche bzw. die Topografie der Freiformfläche deformiert und ihre optische Qualität folglich verschlechtert.Aspherical or point-symmetric surfaces and free-form surfaces have curvatures that change over the surface. In particular, such free-form surfaces are used in individual lenses adapted to a user. The polishing tool moves during the polishing processing of such free-form surfaces at least over a part of this irregularly curved surface. The polishing tool must therefore be able to adapt to the respective local curvature with its bending stiffness or elasticity, in such a way that the polishing pressure over the contact surface is as constant as possible. Only then is there a definable constant removal and the polished surface is evenly polished. If this is not guaranteed, the surface or the topography of the free-form surface will be deformed and its optical quality will be worsened.
Für massenhafte Polierbearbeitung von Freiformflächen und auch von sphärischen oder torischen Brillengläsern aus Kunststoffmaterialien werden nach dem derzeit bekannten Stand der Technik kostengünstige und einfach gebaute Polierwerkzeuge eingesetzt. Bei den Kunststoffmaterialien der Brillengläser handelt es sich beispielsweise um ein Polycarbonat, etwa CR 39, das von der Firma PPG Industries, Pittsburgh, USA vertrieben wird. Die Polierwerkzeuge bestehen meist aus einem zumindest dreilagigen Aufbau. Die Polierwerkzeuge weisen zumindest einen der das Polierwerkzeug rotierenden Werkzeugspindel zugewandten festen Grundkörper auf, auf dem eine Schaumstoffschicht oder andere elastische Schicht aufgeklebt oder angebracht ist. Auf dieser Schaumstoffschicht wiederum ist eine dem Brillenglas bzw. Werkstück zugewandte Polierfolie vorgesehen. Aufgrund der elastischen Verformbarkeit der Schaumstoffschicht kann sich die Polierfolie um ein gewisses Maß der Topografie der zu polierenden Brillenglasoberfläche anpassen. Um die Anpassungsfähigkeit der Polieroberfläche des Polierwerkzeugs an die Oberfläche des Brillenglases zu unterstützen, sind die Polierwerkzeuge im Allgemeinen kleiner als das Brillenglas. Der Polierabtrag kommt unter Zuhilfenahme einer abrasiven Polierflüssigkeit durch die Relativbewegung des mit Druck beaufschlagten Polierwerkzeugs zustande.For mass polishing of freeform surfaces and also of spherical or toric spectacle lenses made of plastic materials inexpensive and simply built polishing tools are used according to the currently known state of the art. The plastic materials of the spectacle lenses are, for example, a polycarbonate, such as CR 39, which is marketed by PPG Industries, Pittsburgh, USA. The polishing tools usually consist of an at least three-layered construction. The polishing tools have at least one of the tool spindle rotating the tool spindle facing solid base on which a foam layer or other elastic layer is glued or attached. In turn, a polishing foil facing the spectacle lens or workpiece is provided on this foam layer. Due to the elastic deformability of the foam layer, the polishing film can adapt to a certain degree of topography of the lens surface to be polished. To the adaptability of the polishing surface of the polishing tool to the surface of the spectacle lens To assist, the polishing tools are generally smaller than the lens. The polishing removal comes about with the aid of an abrasive polishing liquid by the relative movement of the pressurized polishing tool.
Ein Beispiel für ein solches Polierwerkzeug, das auch das Aufbringen einer Polierflüssigkeit ermöglicht, ist in der Druckschrift
Für ein unter optischen Gesichtspunkten hochwertiges Polierwerkzeug ist es wichtig, dass die vom Werkzeug auf das Glas aufgebrachte Polierkraft im Randbereich der Polierfläche des Polierwerkzeugs nach außen hin abnimmt, idealerweise kontinuierlich gegen Null geht. Ist dies nicht hinreichend gewährleistet, entstehen auf dem polierten Glas sichtbare, durch den Rand des Polierwerkzeugs hervorgerufene spiralförmige Strukturen, die die Qualität der Brillenglasoberfläche verschlechtern und sie sogar unbrauchbar machen können.For a high-quality polishing tool from an optical point of view, it is important that the polishing force applied by the tool to the glass decreases outwardly in the edge area of the polishing surface of the polishing tool, ideally to zero continuously. If this is not sufficiently ensured, visible on the polished glass, caused by the edge of the polishing tool spiral structures that deteriorate the quality of the lens surface and make it even unusable.
Als Lösung hierfür wurde im Stand der Technik beispielsweise vorgeschlagen, Schaumstoffschichten mit im Randbereich geringerer Härte, etwa durch Erhöhung der Materialdicke, auszubilden und alternativ oder kumulativ die Polierfolie über den Rand der Schaumstoffschicht überstehen zu lassen. Ein Beispiel für eine solche Lösung findet sich beispielsweise in der Druckschrift
Mit dieser vorgeschlagenen Lösung lässt sich die Zielsetzung einer starken abnehmenden Polierkraft im Randbereich des Werkzeugs jedoch nicht hinreichend erfüllen. Infolgedessen entstehen je nach Wahl der Polierparameter dennoch kosmetische Defekte auf dem Brillenglas. Abhängig von einem Qualitätsanspruch an die zu fertigenden Brillengläser sind diese Fehler auf der optischen Fläche tolerierbar oder nicht. Verstärkt werden diese Probleme durch Materialermüdung bei andauerndem Einsatz des Polierwerkzeugs. Ermüdet das Material in der Zone der größten Beanspruchung, die bei den voranstehend beschriebenen Lösungen zwischen Mitte und Rand liegt, erhöht sich wiederum die Polierkraft in der Randzone und ruft verstärkt den unerwünschten Effekt hervor.With this proposed solution, however, the objective of a strong decreasing polishing force in the edge region of the tool can not be sufficiently fulfilled. As a result, depending on the choice of polishing parameters, cosmetic defects still occur on the spectacle lens. Depending on a quality requirement for the spectacle lenses to be manufactured, these errors on the optical surface are tolerated or not. These problems are compounded by material fatigue with continued use of the polishing tool. Tires the material in the zone of greatest stress, in the solutions described above between Center and edge is increased, in turn, the polishing power in the edge zone and causes increased the undesirable effect.
Ein weiterer beobachteter Effekt ist, dass sich nach mehrmaligem Einsatz des Polierwerkzeugs die Polierfolie wellt und in Richtung der Glasoberfläche anstellt, wodurch Polierfehler erzeugt werden können. Dies kann durch Hineindiffundieren von flüssigem Poliermittel in den Randbereich der Polierfolie und das dadurch hervorgerufene Aufquellen des porösen Materials zu erfolgen. Kosmetische Defekte können auch durch im Randbereich eingelagertes und festgetrocknetes Poliermittel hervorgerufen werden.Another observed effect is that after repeated use of the polishing tool, the polishing sheet curls and sets in the direction of the glass surface, which can cause polishing defects. This can be done by diffusing liquid polishing agent into the edge region of the polishing film and the resulting swelling of the porous material. Cosmetic defects can also be caused by peripherally embedded and firmly dried polishing agent.
Als weiterer Lösungsansatz wurde vorgeschlagen, eine Polierfolie mit geringerer Materialstärke und daraus resultierender geringerer mechanischer Stabilität einzusetzen.As a further approach, it has been proposed to use a polishing film with a lower material thickness and resulting lower mechanical stability.
Diese Lösung erlaubt letztlich jedoch nur Materialstärken, die einer Forderung nach einer hohen Beanspruchbarkeit und einer langen Lebensdauer der Polierfolie entgegenstehen. Für eine hohe Effizienz des Polierprozesses und eine hohe Resistenz gegen mechanischen Verschleiß werden hinreichend stabile Polierfolien benötigt.Ultimately, however, this solution only allows material thicknesses that preclude a requirement for high resistance and a long service life of the polishing film. For a high efficiency of the polishing process and a high resistance to mechanical wear sufficiently stable polishing films are needed.
Letztlich wurden auch Polierwerkzeuge mit verschiedenen, pneumatisch betätigbaren Druckzonen vorgeschlagen. Letztendlich erfordern diese Polierwerkzeuge jedoch einen konstruktiv aufwändigen Aufbau, der wiederum teuer und wartungsanfällig ist. Des Weiteren lassen sich die Druckzonen nicht beliebig fein auflösen, so dass insbesondere in kritischen Randbereichen häufig trotz allem keine ausreichende Kontrolle über die Druckverhältnisse besteht. Ein Beispiel für einen solchen Lösungsansatz findet sich in der Druckschrift
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Polierwerkzeug zur verbesserten Bearbeitung von optischen Flächen, insbesondere von Freiformflächen, zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the present invention to provide a polishing tool for the improved processing of optical surfaces, in particular free-form surfaces available.
Daher wird vorgeschlagen, das eingangs genannte Polierwerkzeug dahingehend weiterzubilden, dass eine bei der Bearbeitung wirkende Fläche der Polierfolie in einem Randbereich der Polierfolie in radialer Richtung nach außen hin abnimmt.Therefore, it is proposed to further develop the above-mentioned polishing tool in such a way that an area of the polishing foil which acts during the machining decreases in an edge region of the polishing foil in the radial direction towards the outside.
Auf diese Weise ist es möglich, in dem Randbereich die auf die optische Fläche wirkende Kraft zu beeinflussen. Zwar ist der auf die optische Fläche beaufschlagte Druck auch im Randbereich im Wesentlichen konstant, durch die nach außen hin abnehmende wirkende Fläche wird jedoch die wirkende Kraft nach außen hin ebenfalls geringer. Des Weiteren kann durch die abnehmende wirkende Fläche die Biegesteifigkeit der Polierfolie und damit die des Polierwerkzeugs nach außen hin reduziert werden. Besonders wirksam kann dieser Effekt bei einer in radialer Richtung über die elastische Schicht hinausragenden Polierfolie umgesetzt werden, da radial außen von der elastischen Schicht die Biegesteifigkeit des Polierwerkzeugs dann allein von der Polierfolie bestimmt wird.In this way it is possible to influence the force acting on the optical surface in the edge region. Although the pressure applied to the optical surface is also substantially constant in the edge region, the force acting toward the outside reduces the force acting toward the outside, too. Furthermore, the bending stiffness of the polishing film and thus of the polishing tool can be reduced to the outside by the decreasing acting surface. This effect can be implemented particularly effectively with a polishing film projecting beyond the elastic layer in the radial direction, since the bending stiffness of the polishing tool is then determined solely by the polishing film radially outward of the elastic layer.
Auf diese Weise lässt sich der unter der Polierfolie erzeugte Materialabtrag in dem Randbereich gezielt beeinflussen und zum Rand hin bis auf nahezu Null reduzieren.In this way, the material removal generated under the polishing film can be selectively influenced in the edge region and reduced to nearly zero at the edge.
Wie im Folgenden noch erläutert wird, führt eine derartige Ausgestaltung des Randbereichs auch zu einer wesentlich vergrößerten Umfangslänge einer Kontur des Polierwerkzeugs. Dadurch wird während des Polierprozesses ein intensiverer Austausch von flüssigem Poliermittel zwischen der optischen Fläche und der Polierfolie ermöglicht. Dadurch wird eine vorteilhafte Stabilisierung der Schmierung erzielt.As will be explained below, such a design of the edge region also leads to a substantially increased circumferential length of a contour of the polishing tool. This allows a more intensive exchange of liquid polishing agent between the optical surface and the polishing film during the polishing process. As a result, an advantageous stabilization of the lubrication is achieved.
Unter einer "optischen Fläche" sind dabei alle optischen Flächen von Brillengläsern zu verstehen, insbesondere asphärische Flächen oder Freiformflächen. Grundsätzlich kann es sich bei der optischen Fläche aber um sphärische und torische Flächen, punktsymmetrische Asphären oder Freiformflächen handeln. Die optische Fläche kann dabei sowohl konvex als auch konkav gekrümmt sein. Das Polierwerkzeug kann des Weiteren sowohl zur Bearbeitung von Kunststoffbrillengläsern als auch von mineralischen Brillengläsern verwendet werden.An "optical surface" is to be understood as meaning all optical surfaces of spectacle lenses, in particular aspheric surfaces or free-form surfaces. In principle, however, the optical surface may be spherical and toric surfaces, point-symmetrical aspheres or free-form surfaces. The optical surface can be curved both convexly and concavely. The polishing tool can also be used both for the processing of plastic spectacle lenses and mineral spectacle lenses.
Unter dem Begriff "Polierfolie" ist dabei das auf die optische Fläche wirkende Element des Polierwerkzeugs zu verstehen, d.h. derjenige Teil bzw. dasjenige Element des Polierwerkzeugs, das mit der optischen Fläche in Kontakt tritt, ggf. unter Mithilfe eines flüssigen Poliermittels. Der Begriff "Polierfolie" ist in keinerlei Hinsicht einschränkend, insbesondere hinsichtlich der Dicke oder einer sonstigen Ausgestaltung der Polierfolie bzw. eines Polierelements, zu verstehen.The term "polishing film" is understood to mean the element of the polishing tool acting on the optical surface, i. That part or that element of the polishing tool which comes into contact with the optical surface, optionally with the aid of a liquid polishing agent. The term "polishing film" is in no way limiting, in particular with regard to the thickness or another embodiment of the polishing film or a polishing element to understand.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum Polieren von optischen Flächen mit einem voranstehend beschriebenen Polierwerkzeug vorgeschlagen.According to a further aspect, an apparatus for polishing optical surfaces with a polishing tool described above is proposed.
Die Vorrichtung weist daher dieselben Vorteile wie das Polierwerkzeug auf.The device therefore has the same advantages as the polishing tool.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird somit vollständig gelöst.The object initially posed is thus completely solved.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die bei der Bearbeitung wirkende Fläche der Polierfolie in dem Randbereich der Polierfolie in radialer Richtung nach außen hin stetig bis auf Null abnimmt.In one embodiment, it can be provided that the surface of the polishing film which acts during the processing decreases steadily outward in the radial direction to the outside in the edge region of the polishing foil to zero.
Unter dem Begriff "Randbereich" ist im Rahmen dieser Beschreibung derjenige Bereich des Polierwerkzeugs zu verstehen, in dem die Randelemente vorgesehen sind, wie im Folgenden noch eingehend erläutert wird. In dem Randbereich ist das Polierwerkzeug nicht vollflächig ausgebildet, sondern weist zwischen den Randelementen Unterbrechungen der wirkenden Fläche auf. Relativ ausgedrückt kann die Breite des Randbereichs etwa 5 % - 20 % des Außendurchmessers des Polierwerkzeugs betragen. Auf die Dimensionierung des Randbereichs wird im Folgenden ebenfalls noch näher eingegangen.In the context of this description, the term "edge region" is to be understood as meaning that region of the polishing tool in which the edge elements are provided, as will be explained in detail below. In the border area is the polishing tool is not formed over the entire surface, but has interruptions of the acting surface between the edge elements. In relative terms, the width of the edge region may be about 5% -20% of the outside diameter of the polishing tool. The dimensioning of the edge area will also be discussed in more detail below.
Auf diese Weise kann ein gleichmäßiger Abfall der wirkenden Fläche in radialer Richtung nach außen bewirkt werden. Selbstverständlich ist es nicht zwingend notwendig, dass die wirkende Fläche nach außen hin stetig abnimmt. Es können auch Bereiche vorgesehen sein, in denen die wirkende Fläche konstant bleibt oder aber sprungartig abnimmt.In this way, a uniform drop of the acting surface in the radial direction can be effected to the outside. Of course, it is not absolutely necessary that the acting surface decreases steadily towards the outside. It can also be provided areas in which the acting surface remains constant or decreases abruptly.
Insbesondere soll dabei vorgesehen sein, dass an einem Außenrand des Polierwerkzeugs ein stetiger Übergang auf Null vorgesehen ist, das heißt kein plötzliches Abfallen der wirkenden Fläche auf Null vorgesehen ist.In particular, it should be provided that a continuous transition to zero is provided on an outer edge of the polishing tool, that is, no sudden drop of the acting surface is provided to zero.
Es kann vorgesehen sein, dass das Polierwerkzeug dazu ausgebildet ist, in einer bestimmten Richtung eine Kraft auf die zu bearbeitende optische Fläche zu beaufschlagen, wobei eine Biegesteifigkeit des Polierwerkzeugs in der bestimmten Richtung in radialer Richtung nach außen hin abnimmt. Die "bestimmte Richtung" verläuft normal zu der wirkenden Fläche der Polierfolie.It can be provided that the polishing tool is configured to apply a force to the optical surface to be processed in a certain direction, wherein a flexural rigidity of the polishing tool decreases in the specific direction in the radial direction towards the outside. The "certain direction" is normal to the acting surface of the polishing film.
Auf diese Weise kann die Kraftverteilung in dem Randbereich weiter eingestellt werden. Insbesondere ist es so möglich, die auf die optische Fläche wirkende Kraft nach außen hin weiter abnehmen zu lassen. Es ist jedoch nicht zwingend notwendig, dass die Biegesteifigkeit des Polierwerkzeugs in der bestimmten Richtung nach außen hin abnimmt. Beispielsweise kann lediglich vorgesehen sein, dass eine der optischen Fläche zugewandte Seite der Polierfolie lediglich teilweise zurückgesetzt ist.In this way, the force distribution in the edge region can be further adjusted. In particular, it is thus possible to further decrease the force acting on the optical surface to the outside. However, it is not absolutely necessary that the flexural rigidity of the polishing tool decreases in the certain direction toward the outside. For example, it can merely be provided that a side of the polishing foil facing the optical surface is only partially reset.
Auf diese Weise kann zwar die wirkende Fläche verringert werden, da der zurückgesetzte Anteil der zu der optischen Fläche weisenden Oberfläche der Polierfolie nicht in Kontakt mit der optischen Fläche tritt, die mechanische Festigkeit bzw. Biegesteifigkeit kann jedoch im Wesentlichen erhalten bleiben. Werden vollständige Durchbrechungen der Polierfolie und auch der elastischen Schicht und des Trägerkörpers vorgesehen, ist es beispielsweise möglich, sowohl die wirkende Fläche herabzusetzen als auch die Biegesteifigkeit abnehmen zu lassen.In this way, although the acting area can be reduced because the recessed portion of the surface of the polishing sheet facing the optical surface does not contact the optical surface, the mechanical strength or bending rigidity can be substantially maintained. If complete openings of the polishing foil and also of the elastic layer and of the carrier body are provided, it is possible, for example, both to reduce the effective area and to reduce the bending stiffness.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Randbereich in radialer Richtung innen von einem Grundkreis begrenzt ist.In an embodiment it can be provided that the edge region is bounded in the radial direction on the inside by a base circle.
Auf diese Weise ergibt sich als grundlegende Form des Polierwerkzeugs eine Kreisform. Im Inneren des Grundkreises kann das Polierwerkzeug vollflächig ausgebildet sein. Alternativ können dort aber auch Aussparungen, insbesondere sternförmig von dem Zentrum des Grundkreises weg weisende Schlitze vorgesehen sein, um die Elastizität des Polierwerkzeugs nach außen hin zu erhöhen. Beispielsweise können sechs Schlitze von jeweils etwa 1,5 mm bis 2,0 mm Breite vorgesehen sein.In this way, the basic form of the polishing tool is a circular shape. Inside the base circle, the polishing tool can be formed over its entire surface. Alternatively, however, there may also be recesses, in particular star-shaped slots pointing away from the center of the base circle, in order to increase the elasticity of the polishing tool towards the outside. For example, six slots each about 1.5 mm to 2.0 mm wide may be provided.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass sich von dem Grundkreis eine Vielzahl von Randelementen in radialer Richtung nach außen erstreckt.Furthermore, it can be provided that extends from the base circle a plurality of edge elements in the radial direction to the outside.
Mittels der Randelemente wird es auf einfache Weise möglich, die Forderung nach einer in radialer Richtung nach außen abnehmenden wirkenden Fläche der Polierfolie umsetzen. Es ist insbesondere möglich, die Randelemente durch entsprechende Ausnehmungen aus der Polierfolie, der elastischen Schicht und dem Trägerkörper, beispielsweise durch spanabhebende Bearbeitung, zu bilden.By means of the edge elements, it is possible in a simple manner to implement the demand for a decreasing in the radial direction outwardly acting surface of the polishing film. In particular, it is possible to form the edge elements by corresponding recesses from the polishing foil, the elastic layer and the carrier body, for example by machining.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass eine Kontur jedes Randelements radial außen in einem Endpunkt endet.In particular, it may be provided that a contour of each edge element ends radially outward in an end point.
Auf diese Weise kann besonders einfach umgesetzt werden, dass die Polierfolie in radialer Richtung nach außen hin stetig bis auf Null abnimmt.In this way, it can be implemented particularly simply that the polishing foil steadily decreases to zero in the radial direction towards the outside.
Dieses Kriterium ist bei Randelementen, die radial außen an einem Endpunkt enden, erfüllt. Vorteilhafterweise sollte es nicht vorgesehen sein, dass ein Randelement radial außen in mehr als einem Punkt, das heißt beispielsweise in einer Kopflinie oder Ähnliches, endet. Dies vermindert den erfindungsgemäß erzielten vorteilhaften Effekt.This criterion is fulfilled for edge elements that terminate radially outward at an endpoint. Advantageously, it should not be provided that an edge element ends radially outwardly in more than one point, that is, for example, in a head line or the like. This reduces the advantageous effect achieved according to the invention.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Randbereich in radialer Richtung außen von einem Kopfkreis begrenzt ist, wobei der Endpunkt zumindest eines Randelements auf dem Kopfkreis liegt.Furthermore, it can be provided that the edge region is bounded in the radial direction on the outside by a tip circle, wherein the end point of at least one edge element lies on the tip circle.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Endpunkt jedes Randelements auf dem Kopfkreis liegt.In particular, it may be provided that the end point of each edge element lies on the top circle.
Die Randelemente können somit gleich weit oder verschieden weit von dem Grundkreis radial nach außen hervorragen. Diese technisch einfachste Lösung ergibt sich, wenn die Randelemente derart gebildet sind, dass ihre Endpunkte allesamt auf dem Kopfkreis liegen.The edge elements can thus protrude equally far or differently far from the base circle radially outwards. This technically simplest solution results when the edge elements are formed such that their end points are all on the top circle.
Es kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass einige kürzere Randelemente zwischen längeren Randelementen vorgesehen sind, so dass die Endpunkte nicht allesamt auf dem Kopfkreis liegen, sondern auch Endpunkte innerhalb des Randbereichs angeordnet sind, das heißt zwischen dem Grundkreis und dem Kopfkreis.It can of course also be provided that some shorter edge elements are provided between longer edge elements, so that the end points are not all located on the top circle, but also end points are arranged within the edge region, that is between the base circle and the top circle.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich die Randelemente in radialer Richtung mindestens zwei Millimeter erstrecken, insbesondere etwa vier Millimeter.It can be provided in particular that the edge elements extend in the radial direction at least two millimeters, in particular about four millimeters.
Dieser Abstand entspricht dann der Differenz des Radius des Kopfkreises und des Radius des Grundkreises. Relativ ausgedrückt kann diese Differenz des Radius von Kopfkreis und Grundkreis etwa 5 bis 20 % des Radius des Kopfkreises entsprechen, insbesondere etwa 10 bis 15 %.This distance then corresponds to the difference between the radius of the top circle and the radius of the base circle. In relative terms, this difference of the radius of the top circle and base circle can correspond to about 5 to 20% of the radius of the top circle, in particular about 10 to 15%.
Es kann vorgesehen sein, dass Flanken der Randelemente als Zähne ausgebildet sind.It can be provided that flanks of the edge elements are formed as teeth.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Randelemente als Evolventen ausgebildet sind.Furthermore, it can be provided that the edge elements are formed as involutes.
Somit ergeben sich für die Randelemente Formgebungen, die beispielsweise aus der Herstellung von Ritzeln bekannt sind. Entsprechend können auch die dort bekannten fertigungstechnischen Maßnahmen einfach adaptiert werden. Des Weiteren ist bezüglich der Bedeutung der Begrifflichkeiten "Zahn", "Flanke" und "Evolvente" auf das Verständnis des Durchschnittsfachmanns im Bereich der Zahnräder bzw. Ritzel abzustellen.Thus arise for the edge elements shapes, which are known for example from the production of pinions. Accordingly, the production engineering measures known there can also be easily adapted. Furthermore, with regard to the meaning of the terms "tooth", "flank" and "involute" is based on the understanding of the average person skilled in the field of gears or pinions.
Zur Herstellung der gewünschten Konturen der Polierfolie kann beispielsweise eine übliche Schneidvorrichtung, etwa eine CNC-gesteuerte Wasser- oder Laserstrahlschneidemaschinen, oder auch eine entsprechende Stanzvorrichtung vorgesehen sein. Alternativ sind auch abrasive Fertigungsmaßnahmen denkbar.To produce the desired contours of the polishing film, for example, a conventional cutting device, such as a CNC-controlled water or laser beam cutting machines, or a corresponding punching device may be provided. Alternatively, abrasive production measures are conceivable.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Winkel zwischen aneinander angrenzenden Flanken zweier benachbarter Randelemente zwischen etwa 5° und 180°, insbesondere 40° und 150°, insbesondere 70° und 120°, liegt, insbesondere kann der Winkel 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85°, 90°, 95°, 100°, 105°, 110°, 115°, 120°, 125°, 130°, 135°, 140°, 145°, 150°, 155°, 160°, 165°, 170°, 175° betragen.It may be provided that an angle between mutually adjacent flanks of two adjacent edge elements between about 5 ° and 180 °, in particular 40 ° and 150 °, in particular 70 ° and 120 °, is, in particular, the
In dem Extremfall, dass der Winkel zwischen angrenzenden Flanken zweier benachbarter Randelemente 180° beträgt, kann sich entsprechend ein Quadrat als Kontur des Polierwerkzeugs ergeben. Den Grundkreis bildet dann entsprechend ein in dem Quadrat gezogener Innenkreis, den Kopfkreis bildet ein durch die Ecken des Quadrats gezogener Außenkreis des Quadrats. Es ergeben sich dann vier Randbereiche.In the extreme case that the angle between adjacent flanks of two adjacent edge elements is 180 °, a square can accordingly result as a contour of the polishing tool. Correspondingly, the base circle forms an inner circle drawn in the square, the head circle forms an outer circle of the square drawn through the corners of the square. There are then four border areas.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine zusammengesetzte Kontur der Randelemente in Umfangsrichtung als Sinusfunktion beschreibbar ist. Alternativ kann selbstverständlich auch jede andere regelmäßig oder unregelmäßig gekrümmte Kontur derart vorgesehen sein, dass die bei der Bearbeitung wirkende Fläche in radialer Richtung nach außen hin abnimmt.Furthermore, it can be provided that a composite contour of the edge elements in the circumferential direction can be described as a sinusoidal function. Alternatively, of course, any other regularly or irregularly curved contour can be provided such that the surface acting during machining decreases in the radial direction to the outside.
Es ist somit nicht zwingend notwendig, dass die Randelemente beispielsweise als Zacken oder Zähne ausgebildet werden und zwischen den Flanken ein Winkel angeordnet ist. Es kann auch sein, dass sich für die Kontur in Umfangsrichtung eine Sinusfunktion ergibt, das heißt die Kontur ist wellenförmig ausgebildet. Die Amplitude und die Frequenz der Kontur können angepasst werden, um eine entsprechende Verteilung der wirkenden Fläche zu erreichen. Für die Amplitude kann dabei das für die radiale Erstreckung der Randelemente Gesagte gelten, d.h. eine Doppelamplitude kann etwa 5% bis etwa 20% des Radius des Kopfkreises betragen. Die Frequenz kann derart gewählt sein, dass die beschreibende Sinusfunktion über den Umfang, mehr als zwei, insbesondere drei bis fünfzehn, insbesondere fünf bis zehn, insbesondere zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, fünfzehn, zwanzig oder mehr Schwingungen ausführt.It is therefore not absolutely necessary that the edge elements are formed, for example, as serrations or teeth and an angle is arranged between the flanks. It may also be that a sinusoidal function results for the contour in the circumferential direction, that is, the contour is wave-shaped. The amplitude and the frequency of the contour can be adjusted to achieve a corresponding distribution of the acting surface. For the amplitude, what has been said for the radial extent of the edge elements can be considered, i. a double amplitude may be about 5% to about 20% of the radius of the top circle. The frequency may be chosen such that the descriptive sine function over the circumference, more than two, in particular three to fifteen, in particular five to ten, in particular two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten, fifteen, performs twenty or more oscillations.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Polierwerkzeug dazu ausgebildet ist, Freiformflächen zu bearbeiten.In particular, it can be provided that the polishing tool is designed to process freeform surfaces.
Bei der Bearbeitung von Freiformflächen kommen die erfindungsgemäßen Vorteile insbesondere zum Tragen. Ein für die Bearbeitung von Freiformflächen vorgesehenes Polierwerkzeug zeichnet sich durch eine hinreichende Anpassungsfähigkeit an das Brillenglas aus. Diese wird zum einen durch einen elastischen Aufbau erreicht und zum anderen durch einen zu dem Brillenglas passenden Durchmesser und eine an die polierte Fläche angepasste Krümmung des Werkzeugs.In the processing of free-form surfaces, the advantages according to the invention come into play in particular. One for the processing of freeform surfaces provided polishing tool is characterized by a sufficient adaptability to the lens. This is achieved on the one hand by an elastic construction and on the other hand by a diameter suitable for the spectacle lens and a curvature of the tool adapted to the polished surface.
Bei allen voranstehend aufgeführten Ausführungsbeispielen kann ein Außendurchmesser des Polierwerkzeugs, d.h. ein Durchmesser des Kopfkreises, etwa 40 mm bis etwa 60mm, insbesondere etwa 45 mm bis 50 mm betragen. Dabei kann ein Durchmesser der elastischen Schicht kleiner als ein Durchmesser der Polierfolie ausgebildet sein, d.h. die Polierfolie steht außen über einen Rand der elastischen Schicht heraus. Beispielsweise kann ein Außendurchmesser der elastischen Schicht 40 mm und ein Außendurchmesser der Polierfolie 45 mm betragen. Der Außendurchmesser des Polierwerkzeugs ist üblicherweise derart gewählt, dass ein Verhältnis von dem Außendurchmesser des Polierwerkzeugs zu einem Außendurchmesser des Brillenglases etwa 0,5 bis 1,0 beträgt. Das Verhältnis kann jedoch auch größer als 1,0 sein.In all of the above embodiments, an outer diameter of the polishing tool, i. a diameter of the top circle, about 40 mm to about 60mm, in particular about 45 mm to 50 mm. In this case, a diameter of the elastic layer may be formed smaller than a diameter of the polishing sheet, i. the polishing sheet protrudes outside over an edge of the elastic layer. For example, an outer diameter of the elastic layer may be 40 mm and an outer diameter of the polishing film 45 mm. The outer diameter of the polishing tool is usually selected such that a ratio of the outer diameter of the polishing tool to an outer diameter of the spectacle lens is about 0.5 to 1.0. However, the ratio may be greater than 1.0.
Eine Dicke der elastischen Schicht in einer axialen Richtung kann in allen Ausführungsbeispielen etwa 6 mm bis etwa 12 mm, insbesondere 8 mm, betragen. Eine axiale Dicke der Polierfolie beträgt etwa 0,5 mm bis etwa 2,0 mm, wobei Polierfolien zum Vorpolieren eher dünn ausgebildet sind, d.h. etwa 0,5 bis 0,8 mm, und Polierfolien zum Feinpolieren eher dick ausgebildet sind, d.h. etwa 1,2 bis 1,8 mm.A thickness of the elastic layer in an axial direction may in all embodiments be about 6 mm to about 12 mm, in particular 8 mm. An axial thickness of the polishing sheet is from about 0.5 mm to about 2.0 mm, with prepreg polishing sheets being rather thin, i. about 0.5 to 0.8 mm, and polishing films for fine polishing are made rather thick, i. about 1.2 to 1.8 mm.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Polieren von optischen Flächen in einer schematischen Querschnittsansicht,
- Figur 2
- eine erste Ausführungsform eines Polierwerkzeugs,
- Figur 3
- eine zweite Ausführungsform eines Polierwerkzeugs, und
- Figur 4
- eine dritte Ausführungsform eines Polierwerkzeugs.
- FIG. 1
- an embodiment of an apparatus for polishing optical surfaces in a schematic cross-sectional view,
- FIG. 2
- a first embodiment of a polishing tool,
- FIG. 3
- a second embodiment of a polishing tool, and
- FIG. 4
- a third embodiment of a polishing tool.
Das Brillenglas 12 wird in einem Halter 14 gehalten. Der Halter 14 kann raumfest um eine erste Achse 15 herum angeordnet sein.The
Das Brillenglas 12 weist eine hintere Oberfläche 16 und eine vordere Oberfläche 18 auf. Vorliegend ist die hintere Oberfläche 16 als Rezeptfläche ausgebildet, das heißt als diejenige Fläche, die in vorbestimmter Weise optisch bearbeitet wird und insbesondere als Freiformfläche ausgebildet ist. Selbstverständlich kann zusätzlich vorgesehen sein, dass zusätzlich die vordere Fläche 18 mit einer optischen Wirkung, beispielsweise mit einer vorbestimmte Addition, versehen ist.The
Es ist ein Polierkopf 20 vorgesehen, der an seinem freien Ende ein Polierwerkzeug 22 aufweist. Das Polierwerkzeug 22 weist einen Trägerkörper 24, eine elastische Schicht 26 und eine Polierfolie 28 auf. Die elastische Schicht 26 ist dabei zwischen dem im Wesentlichen starren Trägerkörper 24 und der Polierfolie 28 vorgesehen. Die elastische Schicht 26 kann beispielsweise radial nach außen hin in ihrer Dicke zunehmen, um an ihren Außenenden eine zunehmende Elastizität bereitzustellen.It is a polishing
Zusätzlich können in der elastischen Schicht 26 und der Polierfolie 28 Öffnungen (nicht dargstellt) vorgesehen sein, um eine Polierflüssigkeit bzw. ein Poliermittel auf die optische Fläche 16 zu beaufschlagen.In addition, openings (not shown) may be provided in the
Entsprechend steht eine wirkende Fläche 29 der Polierfolie 28 in gleitendem Kontakt mit der optischen Fläche 16 des Brillenglases 12.Accordingly, an
Der Trägerkörper 24 weist eine Kugelpfanne 30 auf, in der ein Kugelkopf 32 eines Aktuators 34 angeordnet ist. Der Aktuator bewirkt, dass das Polierwerkzeug 22 um eine zweite Achse 36 rotiert und außerdem um den Kugelkopf 32 schwenkbar ist. Eine Drehzahl um die zweite Achse 36 beträgt üblicherweise etwa 1200 bis 1500 Umdrehungen pro Minute, sie kann in Einzelfällen aber auch geringer oder höher sein. Anstatt eines Kugelgelenks kann alternativ auch ein Kardangelenk vorgesehen sein, evtl. in Kombination mit einem umgebenden Faltenbalg oder einem ähnlichen Element. Zusätzlich zu der Rotation um die zweite Achse 36 ist eine Bewegung um die erste Achse 15 vorgesehen, so dass die optische Fläche 16 vollständig überstrichen und poliert wird. Eine axiale Beweglichkeit des Polierwerkzeugs hängt von einer Werkzeugaufnahme (nicht dargestellt) ab und kann bspw. bei einer Werkzeugaufnahme mit einem Faltenbalg etwa 2 bis etwa 5 mm betragen.The
Die elastische Schicht 26 besteht vorzugsweise aus Gummi oder Kautschuk. Sie kann aber aus einem polyurethanischen Werkstoff bestehen, so zum Beispiel aus Polyurethan oder Polyetherurethan. Derartige Werkstoffe sind bekannt und zum Beispiel unter den Handelsnamen Sylomer, Sylodyn und Sylodamp erhältlich. Ein Elastizitätsmodul der elastischen Schicht sollte größer sein als 0,02 N/mm2.The
Zusätzlich zu der dargestellten zentralen Anordnung der zweiten Achse 36 relativ zu dem Polierwerkzeug 22 kann auch eine exzentrische Anordnung der zweiten Achse relativ zu dem Polierwerkzeug 22 vorgesehen sein, um eine zusätzliche Rotationsbewegung des Polierwerkzeugs auf dem Brillenglas 12 zu bewirken.In addition to the illustrated central arrangement of the
Mögliche Ausgestaltungen des Polierwerkzeugs 22 werden anhand der nachfolgenden Figuren nunmehr eingehend erläutert.Possible embodiments of the polishing
In einer schematischen Oberansicht ist der Verlauf einer Kontur 38 des Polierwerkzeugs 22 dargestellt. Eine radiale Richtung ist mit einem Bezugszeichen 40, eine Umfangsrichtung ist mit einem Bezugszeichen 42 gekennzeichnet.In a schematic top view of the course of a
In der dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zusammengesetzte Kontur 38 in der Umfangsrichtung 42 als eine Sinusfunktion beschreibbar ist.In the illustrated embodiment, it is provided that the
Die Kontur 38 erstreckt sich zwischen einem Kopfkreis 44 und einem Grundkreis 46, die zusammen einen Randbereich 47 begrenzen. Der Randbereich 47 kennzeichnet folglich den Bereich des Polierwerkzeugs 22, in dem die wirkende Fläche 29 des Polierwerkzeugs 22 in der radialen Richtung 40 nach außen hin abnimmt.The
Anders ausgedrückt ist die wirkende Fläche 29 innerhalb des Grundkreises 46 im dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig geschlossen, das heißt die wirkende Fläche 29 ist über einen vollständigen Bogenwinkel von 360° vorgesehen. Bewegt man sich von dem Grundkreis 46 in radialer Richtung 40 nach außen hin zu dem Kopfkreis 44 und bestimmt den zusammengesetzten Bogenwinkel der wirkenden Fläche 29, nimmt die wirkende Fläche 29 bzw. der zusammengesetzte Bogenwinkel in Richtung des Kopfkreises 44 zunehmend ab und geht gegen Null.In other words, the acting
Die konstruktive Ausgestaltung der wirkenden Fläche 29 ist anhand von mehreren Randelementen 48 realisiert. Aufgrund der sinusförmigen Kontur 38 haben die Randelemente 48 entsprechend einen wellenförmigen Verlauf. Für die Randelemente 48 ergibt sich somit eine mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichnete doppelte Amplitude und eine mit dem Bezugszeichen 52 bezeichnete Frequenz.The structural design of the acting
Die Randelemente 48 liegen jeweils nur mit einem Endpunkt 54 auf dem Kopfkreis 44. Hierdurch wird erreicht, dass die wirkende Fläche 29 auf dem Kopfkreis nicht sprunghaft auf Null abfällt, sondern stetig gegen Null strebt.The
Jedes Randelement 48 bzw. jeder Zacken weist ebenfalls einen Endpunkt 54 auf, die allesamt auf dem Kopfkreis 44 liegen. Benachbarte Zahnflanken 56, 57 zweier Randelemente 48 schließen einen Winkel 58 ein. Dieser Winkel kann zwischen etwa 5° und 180° liegen, im dargestellten Fall beträgt er etwa 80°.Each
Außer der in
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