DE19524391A1 - Polishing, drilling, cutting and welding ophthalmic lenses - Google Patents
Polishing, drilling, cutting and welding ophthalmic lensesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren sowie ggf. Bohren, Schneiden und Schweißen von Brillengläsern, insbesondere von asphärischen Brillengläsern.The invention relates to a method for polishing and optionally Drilling, cutting and welding of eyeglass lenses, in particular of aspherical glasses.
Das Herstellen der optischen Oberflächen von Brillengläsern erfolgt durch Fräsen oder Schleifen und anschließendem Polieren, um eine glatte, kratzerfreie Oberfläche zu erhalten. Der erforderliche Krümmungsradius kann durch Formpressen bereits angenähert verwirklicht sein, so daß für das Herstellen der endgültigen optischen Oberfläche nur noch ein geringer Abtrag erforderlich ist. Beim Fräsen oder Schleifen der optischen Oberfläche wird der Brillenglasrohling einseitig mit einer Halterung verbunden, mit der sich das Brillenglas mit einem Radius, der der gewünschten Krümmung der optischen Oberfläche entspricht, schwenken läßt. Zusätzlich läßt sich die Halterung für das Brillenglas in langsame Drehung versetzen, so daß sich die optische Oberfläche durch Fräsen oder Schleifen genau mit dem gewünschten Radius herstellen läßt. Dieser Schwenkbewegung lassen sich Radial- oder Parallelbewegungen überlagern, wenn ein Brillenglas mit asphärischer Oberfläche, z. B. einer der sphärischen Oberfläche überlagerten zylindrischen oder prismatischen Oberfläche hergestellt werden sollen.The production of the optical surfaces of eyeglass lenses done by milling or grinding and then polishing, to get a smooth, scratch-free surface. Of the The required radius of curvature can already be obtained by compression molding be approximately implemented, so that for the manufacture of final optical surface only a slight removal is required. When milling or grinding the optical The lens blank is coated on one side with a Bracket connected, with which the lens with a Radius, which is the desired curvature of the optical surface corresponds, can pivot. In addition, the bracket for the spectacle lens in slow rotation so that the optical surface with milling or grinding the desired radius. This swivel movement radial or parallel movements can be superimposed if a Eyeglass lens with an aspherical surface, e.g. B. one of the spherical surface superimposed cylindrical or prismatic surface to be produced.
Das anschließende Polieren erfolgt mit oszillierend bewegten Pads, die sich der geforderten Oberfläche anpassen sollen.The subsequent polishing is carried out with an oscillating motion Pads that should adapt to the required surface.
Bei diesem Bearbeitungsverfahren ist es schwierig, das Polieren so durchzuführen, daß bei asphärische Brillengläsern die genaue, z. B. durch Fräsen oder Schleifen hergestellte optische Oberfläche erhalten bleibt, da durch das Polieren mittels Polierpads keine geometrisch richtige Oberflächenbearbeitung gewährleistet ist, d. h. der breitflächige Materialabtrag beim Polieren verfälscht die Oberflächengeometrie.With this machining process, polishing is difficult to be carried out in such a way that with aspherical lenses the exact e.g. B. optical manufactured by milling or grinding Surface is preserved, as by polishing with Polishing pads no geometrically correct surface treatment is guaranteed, d. H. the wide-area material removal during Polishing falsifies the surface geometry.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Polieren von Brillengläsern, insbesondere von asphärischen Brillengläsern zu schaffen, bei dem erreicht wird, daß keine Verfälschung der Oberflächengeometrie eintritt. Des weiteren soll ggf. ein Bohren, Formschneiden und Schweißen möglich sein.The invention has for its object a method for Polishing glasses, especially aspherical ones To create glasses that achieve that none Falsification of the surface geometry occurs. Furthermore if necessary, drilling, form cutting and welding should be possible.
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß die Oberfläche mit einem energiereichen Laser- oder Elektronenstrahl beaufschlagt und dabei die Oberfläche relativ zum Strahl CNC-gesteuert bewegt wird, wobei der Abstand und/oder die Einwirkungsdauer und/oder die Einwirkungsenergie und/oder die Einwirkungsrichtung des Strahls örtlich in Abhängigkeit vom geforderten Abtrag gesteuert so veränderbar sind, daß nur ein Einebnen und Glätten der aus der Vorbearbeitung vorhandenen Oberflächenunebenheiten erfolgt. Diese Einebnen und Glätten ergibt sich dabei vorzugsweise überwiegend ohne Materialabtrag durch Anschmelzen und Zerfließen der Oberflächenunebenheiten.Based on this task, a procedure is developed proposed, in which the surface with a energized laser or electron beam and the surface is moved CNC-controlled relative to the beam , the distance and / or the duration of action and / or the energy of action and / or the direction of action of the Beam controlled locally depending on the required removal are so changeable that only a leveling and smoothing out pre-processing of existing surface unevenness takes place. This leveling and smoothing preferably results predominantly without material removal by melting and melting of the surface unevenness.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Brillenglasoberfläche punktuell eingeebnet und geglättet, d. h. poliert, und die Bearbeitung wird für jeden Oberflächenpunkt so gesteuert, daß die Bearbeitung entsprechend den Koordinaten dieses Oberflächenpunktes erfolgt. Auf diese Weise bleibt die Oberflächengeometrie, die das Brillenglas aufweisen soll, unverändert, d. h. durch das erfindungsgemäße Polieren treten die sonst unvermeidlichen Verfälschungen nicht auf.With the method according to the invention Specially leveled and smoothed the lens surface, d. H. polished, and machining is like this for every surface point controlled that machining according to the coordinates this surface point occurs. In this way it stays Surface geometry that the spectacle lens should have, unchanged, d. H. step through the polishing according to the invention the otherwise inevitable falsifications.
Der die Oberfläche beaufschlagende Laser- oder Elektronenstrahl kann pulsierend und/oder oszillierend auf die Oberfläche einwirken. The laser or electron beam that hits the surface can pulsate and / or oscillate on the surface act.
Die Kontur der Oberfläche des Brillenglases wird in einem Rechner gespeichert und dient zur Steuerung des Polierprozesses. Durch die Anordnung einer Meßvorrichtung läßt sich die Bearbeitung Überwachen und mit den gespeicherten Werten vergleichen, so daß sie autoiatisch beendet wird, wenn die ganze Oberfläche poliert ist.The contour of the surface of the lens is in one Computer stored and used to control the polishing process. By arranging a measuring device, the Processing monitoring and with the saved values compare, so that it ends automatically when the whole Surface is polished.
Der die Oberfläche polierende Laser- oder Elektronenstrahl wird möglichst genau auf den zu bearbeitenden Punkt fokussiert, ggf. entsprechend dem Abstand des Punkts mit veränderlicher Fokussierung, um eine möglichst hohe Energiedichte an diesem Punkt zu erreichen, jedoch erfolgt die Einwirkung grundsätzlich auf einer endlichen Fläche, um einen stetigen Übergang zwischen den einzelnen bearbeiteten Punkten und damit ein Einebenen und Glätten der Brillenglasoberfläche zu gewährleisten.The laser or electron beam polishes the surface focused as precisely as possible on the point to be processed, if necessary according to the distance of the point with variable Focusing on the highest possible energy density on this To reach the point, however, the influence is basically on a finite surface to make a steady transition between the individual processed points and thus a leveling and To ensure smoothing of the lens surface.
Der die Oberfläche polierende Strahl läßt sich z. B. linear über einen Durchmesser des Brillenglasrohlings führen, während das Brillenglas gleichzeitig in langsame Umdrehung versetzt wird. Hierdurch läuft der Laser- oder Elektronenstrahl spiralförmig über die Brillenglasoberfläche und wird dabei hinsichtlich seines Abstandes und/oder der Einwirkungsdauer und/oder der Einwirkungsenergie und/oder der Einwirkungsrichtung örtlich mittels der CNC-Steuerung der geforderten Oberflächengeometrie angepaßt, um ein winkelgerechtes Auftreffen des Laser- oder Elektronenstrahls und die günstigste Materialeinwirkung am jeweiligen Bearbeitungspunkt zu erreichen.The surface polishing jet can be z. B. linear over lead a diameter of the lens blank, while the Spectacle lens is set in slow rotation at the same time. This causes the laser or electron beam to spiral over the lens surface and is in terms of its distance and / or the duration of exposure and / or the Impact energy and / or the direction of action locally by means of the CNC control of the required surface geometry adapted to an angle-appropriate impact of the laser or Electron beam and the cheapest material impact on to reach the respective processing point.
Selbstverständlich läßt sich der Laser- oder Elektronenstrahl auch zeilenmäßig über die Brillenglasoberfläche führen. In diesem Fall ist eine zusätzliche Drehung des Brillenglasrohlings nicht erforderlich.Of course, the laser or electron beam also line over the lens surface. In In this case there is an additional rotation of the lens blank not mandatory.
Um geometrische Ungenauigkeiten beim Polieren zu vermeiden, kann der Laser- oder Elektronenstrahl in einer Anfangs- und Auslaufphase so gesteuert werden, daß die Energieeinwirkung z. B. nach einer e-Funktion ansteigt.To avoid geometric inaccuracies when polishing, the laser or electron beam in an initial and Run-out phase can be controlled so that the energy impact e.g. B. increases after an e-function.
Mit demselben CNC-gesteuerten Laser- oder Elektronenstrahl läßt sich auch die Brillenglaskontur entsprechend der Form der Brillenglasöffnungen eines ausgewählten Brillengestells ausschneiden, ohne das Brillenglas aus seiner Aufspannung entnehmen oder in seiner Lage verändern zu müssen. Gleichermaßen läßt sich anschließend auch ein um das konturgeschnittene Brillenglas gelegtes Facettenband mit dem Brillenglas verschweißen.With the same CNC-controlled laser or electron beam the lens contour according to the shape of the Spectacle lens openings of a selected spectacle frame cut out without the spectacle lens from its clamping need to remove or change its position. Alike can then also be a contour cut Glasses faceted band with the glasses weld.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen: The invention is described below with reference to a drawing illustrated embodiment of the closer explained. In the Show drawing:
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 1 is a schematic, perspective view of an apparatus for performing the method and
Fig. 2 eine seitliche Teilansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a partial side view of the device according to FIG. 1.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Grundplatte 1 auf, auf der ein Drehtisch 2 angeordnet ist. Dieser Drehtisch 2 ist mit einem Sauger zum einseitigen Halten eines Brillenglasrohlings 12 versehen. Um die Grundplatte 1 herum sind Schützwände 3 angeordnet, die den Arbeitsraum oberhalb der Grundplatte 1 abschließen. An einem seitlich an der Grundplatte 1 befestigten Ständer 4 ist ein um eine waagerechte Achse schwenkbarer Schwenkkopf 5 angeordnet, der einen drehbaren und axial verschiebbaren Teleskoparm 6 trägt. Am freien Ende des Teleskoparms 6 ist eine Führung 7 angeordnet, die eine darin heb- und senkbare Spindel 8 trägt. Am unteren Ende der Spindel 8 befindet sich ein Bearbeitungskopf 9, von dem ein Bearbeitungsstrahl 10 ausgeht. Bei diesem Bearbeitungsstrahl 10 handelt es sich um einen Laserstrahl oder einen Elektronenstrahl. Die Behandlung mittels eines Elektronenstrahls muß in einer Vakuumkammer erfolgen. The device for carrying out the method according to the invention has a base plate 1 on which a turntable 2 is arranged. This turntable 2 is provided with a suction device for holding a spectacle lens blank 12 on one side. Protective walls 3 are arranged around the base plate 1 and close off the working space above the base plate 1 . A swivel head 5 , which can be pivoted about a horizontal axis and which carries a rotatable and axially displaceable telescopic arm 6, is arranged on a stand 4 fastened to the side of the base plate 1 . At the free end of the telescopic arm 6 , a guide 7 is arranged which carries a spindle 8 which can be raised and lowered therein. At the lower end of the spindle 8 there is a processing head 9 from which a processing beam 10 emanates. This processing beam 10 is a laser beam or an electron beam. Treatment with an electron beam must be done in a vacuum chamber.
Der Laser- oder Elektronenstrahl 10 ist möglichst genau auf den Bearbeitungspunkt der Oberfläche 13, die in Fig. 2 als asphärische Oberfläche dargestellt ist, fokussiert.The laser or electron beam 10 is focused as precisely as possible on the processing point of the surface 13 , which is shown in FIG. 2 as an aspherical surface.
Mittels einer CNC-Steuerung 11, in die jeder Punkt der asphärischen Oberfläche 13 des Brillenglases einprogrammiert ist, wird die Oberflächenbearbeitung gesteuert vorgenommen. Zu diesem Zweck wird der Drehtisch 2 mit dem Brillenglasrohling 12 in langsame Umdrehung versetzt, während der Laser- oder Elektronenstrahl 10 durch axiales Verschieben des Teleskoparms 6 über den entsprechenden Durchmesser des Brillenglasrohlings 12 geführt wird.The surface processing is carried out in a controlled manner by means of a CNC control 11 , into which each point of the aspherical surface 13 of the spectacle lens is programmed. For this purpose, the rotary table 2 is set in slow rotation with the lens blank 12 , while the laser or electron beam 10 is guided over the corresponding diameter of the lens blank 12 by axially displacing the telescopic arm 6 .
Vorzugsweise wird der Laser- oder Elektronenstrahl stets in gleichbleibender Höhe über dem Brillenglas geführt. Um eine gleichmäßige Einwirkung auf die Brillenglasoberfläche, trotz aufgrund der Brillenglasgeometrie veränderlichen Abstands zur Brillenglasoberfläche zu erreichen, kann die Einwirkungsenergie, z. B. durch Verändern der Fokussierung, entsprechend angepaßt werden, derart, daß bei größerem Abstand eine stärkere Fokussierung und bei geringerem Abstand eine geringere Fokussierung eingestellt wird.The laser or electron beam is preferably always in constant height over the lens. To one even impact on the lens surface, despite due to the lens geometry variable distance to To reach the lens surface, the energy of impact, e.g. B. adjusted by changing the focus be such that at a greater distance a stronger Focusing and with a smaller distance a smaller one Focusing is set.
Der Laser- oder Elektronenstrahl 10 kann pulsieren und/oder durch eine gesteuerte Bewegung des Bearbeitungskopfes 9 über den Schwenkkopf 5 und/oder den Teleskoparm 6 in eine oszillierende Bewegung versetzt werden, um einen stetigen Übergang zwischen den einzelnen Punkten der zu bearbeitenden Oberfläche zu erreichen.The laser or electron beam 10 can pulsate and / or can be set into an oscillating movement by a controlled movement of the machining head 9 via the swivel head 5 and / or the telescopic arm 6 in order to achieve a continuous transition between the individual points of the surface to be machined.
Zusätzlich oder anstelle der gesteuerten Veränderung der Einwirkungsenergie läßt sich auch die Bearbeitungsdauer des Laser- oder Elektronenstrahls 10 verändern, indem die Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehtischs 2 gesteuert verändert wird, um auf diese Weise die Einwirkung auf die Oberfläche entsprechend der Oberflächengeometrie zu steuern.In addition to or instead of the controlled change in the energy of action, the processing time of the laser or electron beam 10 can also be changed by the speed of rotation of the turntable 2 being changed in a controlled manner, in order in this way to control the action on the surface in accordance with the surface geometry.
Beim Polieren ist es des weiteren vorteilhaft, den Bearbeitungskopf 9 und den Bearbeitungsstrahl stets senkrecht auf die Oberfläche 13 auftreffen zu lassen, d. h. den Bearbeitungskopf 9, wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt, zum Rand des Brillenglasrohlings 12 geneigt einzustellen. Der erforderliche Winkel ergibt sich aus den in der CNC-Steuerung 11 gespeicherten Daten der Brillenglasoberfläche und wird durch die CNC-Steuerung durch Schwenken des Schwenkkopfs 5 und/oder Drehen des Teleskoparms 6 eingestellt.When polishing, it is furthermore advantageous to always have the machining head 9 and the machining beam impinge perpendicularly on the surface 13 , ie to set the machining head 9 inclined to the edge of the lens blank 12 , as shown in broken lines in FIG. 2. The required angle results from the data of the spectacle lens surface stored in the CNC control 11 and is set by the CNC control by swiveling the swivel head 5 and / or rotating the telescopic arm 6 .
Bei Verwendung von Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen, die besonders genau und unveränderlich auf den Bearbeitungspunkt fokussiert sind, ist es wichtig, den Abstand des Bearbeitungskopfes 9 von der Oberfläche 13 konstant zu halten. Dies läßt sich durch die CNC-Steuerung 11 erreichen, so daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein hochgenaues Polieren ohne Verfälschung der Oberflächengeometrie möglich ist.When using laser beams or electron beams that are particularly precisely and unchangeably focused on the machining point, it is important to keep the distance of the machining head 9 from the surface 13 constant. This can be achieved by means of the CNC control 11 , so that the method according to the invention enables highly precise polishing without falsifying the surface geometry.
Mittels des Laser- oder Elektronenstrahls 10 läßt sich zusätzlich der Rand des Brillenglases 12 bearbeiten, insbesondere läßt sich aus dem Brillenglasrohling ein fertiges Brillenglas 15 (mit unterbrochenen Strichen in Fig. 1 dargestellt) mit einer einem ausgewählten Brillengestell entsprechenden Form ausschneiden, ohne das Brillenglas aus seiner Aufspannung entnehmen oder in seiner Lage verändern zu müssen, so daß nur noch das Anbringen einer üblichen Dachfacette z. B. mittels einer herkömmlichen Brillenglasrandschleifmaschine erforderlich ist.The edge of the spectacle lens 12 can also be processed by means of the laser or electron beam 10 , in particular a finished spectacle lens 15 (shown with broken lines in FIG. 1) with a shape corresponding to a selected spectacle frame can be cut out of the spectacle lens blank without removing the spectacle lens to remove its clamping or to change its position, so that only the attachment of a conventional roof facet z. B. is required by means of a conventional spectacle lens edge grinding machine.
Anstatt des Anschleifens einer Dachfacette in einer gesonderten Brillenglasrandschleifmaschine läßt sich auch ein Facettenband auf das konturgeschnittene Brillenglas aufbringen und mittels des Laser- oder Elektronenstrahls mit dem Brillenglas verschweißen.Instead of grinding a roof facet in a separate one Eyeglass lens edge grinding machine can also be a faceted belt Apply to the contour-cut spectacle lens and use of the laser or electron beam with the spectacle lens weld.
Wird der Bearbeitungskopf 9 zeilenweise über das Brillenglas 12 geführt, ist kein Drehtisch 2 erforderlich, sondern läßt sich der Brillenglasrohling 12 mittels eines Saugers direkt auf der Grundplatte 1 befestigen.If the processing head 9 is guided line by line over the spectacle lens 12 , no turntable 2 is required, but the spectacle lens blank 12 can be attached directly to the base plate 1 by means of a suction device.
Die CNC-Steuerung 11 kann auch so eingerichtet sein, daß sie den Bearbeitungskopf in einer Spirale über die Oberfläche 13 des Brillenglases 12 führt, so daß auch in diesem Fall kein Drehtisch erforderlich ist.The CNC control 11 can also be set up in such a way that it leads the machining head in a spiral over the surface 13 of the spectacle lens 12 , so that a rotary table is not required in this case either.
Am Bearbeitungskopf 9 läßt sich ein Meßkopf 14 anordnen, von dem ein Meßstrahl 15 zum augenblicklich bearbeiteten Punkt der Oberfläche 13 gerichtet ist. Mittels des Meßstrahls 15 wird die Oberfläche 13 vermessen, und das Meßergebnis wird an die CNC-Steuerung 11 geleitet. Dort wird der Meßwert mit dem gespeicherten Sollwert verglichen, so daß die CNC-Steuerung in der Lage ist, die Bearbeitung entsprechend den Meßwerten zu steuern.A measuring head 14 can be arranged on the processing head 9 , from which a measuring beam 15 is directed to the currently processed point of the surface 13 . The surface 13 is measured by means of the measuring beam 15 and the measurement result is sent to the CNC control 11 . There the measured value is compared with the stored nominal value, so that the CNC control is able to control the processing according to the measured values.
Um eine Verfälschung der Oberflächengeometrie in der Anfangs- und Auslaufphase des Polierens zu vermeiden, läßt sich die Energieeinwirkung z. B. nach einer e-Funktion ansteigend steuern, so daß sich die Anfangs- und Auslaufphase überlappen können, ohne daß dabei eine doppelter Materialeinwirkung eintritt.In order to falsify the surface geometry in the initial and to avoid the finishing phase of polishing, the Energy impact z. B. increasing after an e-function control so that the start and end phases overlap can without a double impact of material entry.
Claims (6)
- - die Oberfläche mit einem energiereichen Laser- oder Elektronenstrahl beaufschlagt und dabei
- - die Oberfläche relativ zum Strahl CNC-gesteuert bewegt wird,
- - wobei der Abstand und/oder die Einwirkungsdauer und/oder die Einwirkungsenergie und/oder die Einwirkungsrichtung des Strahls örtlich in Abhängigkeit vom geforderten Abtrag gesteuert so veränderbar sind, daß nur ein Einebnen und Glätten der aus der Vorbearbeitung vorhandenen Oberflächenunebenheiten erfolgt.
- - The surface with a high-energy laser or electron beam and while doing so
- - the surface is moved CNC-controlled relative to the beam,
- - The distance and / or the duration of action and / or the energy of action and / or the direction of action of the beam locally controlled depending on the required removal so that only leveling and smoothing of the existing surface unevenness occurs.
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