DE10310561A1 - Production of optical lenses, for spectacles, uses plastics blanks for machining and polishing to the required geometry and surface quality, leaving a thicker edge zone around the circumference for clamping and stabilizing during working - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fertigung von Brillengläsern und anderen Formkörpern mit optisch aktiven Oberflächen entsprechend den im Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch 37 genannten Merkmalen. Es handelt sich vorzugsweise um Brillengläser im Bereich der sogenannten Rezept- bzw. Individual-Rezeptfertigung.The invention relates to a method and a device for the production of spectacle lenses and other shaped bodies with optically active surfaces accordingly the features mentioned in the preamble of claim 1 and claim 37. It is preferably glasses in the area of the so-called Recipe or individual recipe production.
Die hier genannten Brillengläser und Formkörper bestehen vorwiegend aus Kunststoffen, die bei hohem Brechungsindex über ein kleines spezifisches Gewicht verfügen und gut zerspanbar sind. Das Verfahren kann aber auch für Brillengläser aus Silikatglas verwendet werden.The glasses and glasses mentioned here moldings consist mainly of plastics that have a high refractive index have a small specific weight and are easy to machine. The Process can also be used for lenses made of silicate glass.
Zur sprachlichen Vereinfachung wird nachstehend an Stelle von „Brillengläsern und anderen Formkörpern" nur noch von Brillengläser gesprochen, gemeint sind aber immer auch „andere Formkörper mit ähnlichen Eigenschaften". Auch wenn im nachstehenden Text nur noch von „Brillengläsern aus Kunststoff" gesprochen wird, so sind dennoch auch immer solche aus Silikatglas gemeint.To simplify the language below instead of “glasses and other shaped bodies "only spoken of spectacle lenses, but it always means “others moldings with similar ones Characteristics". Even if the text below only speaks of "plastic lenses", that is how they are always made of silicate glass.
Für
die Herstellungsverfahren von modernen Brillengläsern gilt u.a. folgende Anforderung:
Ein
sogenannte Dickenoptimierung muß möglich sein,
mit der das Gewicht der Brillengläser zur Erhöhung des Tragekomforts minimiert
wird.The following requirements apply to the manufacturing processes for modern spectacle lenses:
A so-called thickness optimization must be possible, with which the weight of the glasses is minimized to increase the wearing comfort.
Bei Plus-Gläsern (Linsenmitte ist dicker als Linsenrand) und bei Neutral-Gläsern (Linsenmitte ist gleich dick wie Linsenrand) wird bei der Dickenoptimierung die Dicke der Linsen soweit reduziert, wie dies im Hinblick auf die verbleibende Randdicke (= Dicke am Umfangsrand des fertigen Brillenglases) möglich ist. Die Randdicke muß eingehalten werden, damit die Linse in der Brillenfassung einwandfrei montiert werden kann, d. h. diese Dicke muß in etwa der Breite des Rahmens der Brillenfassung entsprechen.For plus glasses (middle of the lens is thicker as the lens edge) and with neutral lenses (lens center is the same thick as the lens edge), the thickness of the Lenses reduced as much as this with respect to the remaining Edge thickness (= thickness at the peripheral edge of the finished spectacle lens) is possible. The edge thickness must be observed so that the lens is properly installed in the glasses frame can be d. H. this thickness must be approximately the width of the frame correspond to the frame of the glasses.
Bei Minus-Gläsern (Linsenmitte ist dünner als Linsenrand) wird im Rahmen der Dickenoptimierung die Dicke der Linsen soweit reduziert, wie dies im Hinblick auf die verbleibende Restdicke in Linsenmitte möglich ist. Eine gewisse Mindestdicke in Linsenmitte ist erforderlich, damit die mechanische Stabilität des Brillenglases gewährleistet ist.With minus glasses (middle of lens is thinner than Lens edge) the thickness of the lenses becomes part of the thickness optimization reduced as much as this with regard to the remaining thickness possible in the middle of the lens is. A certain minimum thickness in the middle of the lens is required thus the mechanical stability of the lens guaranteed is.
Bei der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im wesentlichen auf Plus-Gläser Bezug genommen, da die Vorteile des Verfahrens hier besonders prägnant hervortreten. Das Verfahren lässt sich analog, aber auch bei Neutral- und Minus-Gläsern anwenden. Zur sprachlichen Vereinfachung wird im nachfolgenden Text nur noch von Brillengläsern gesprochen.In the description below of the method according to the invention is essentially on plus glasses Reference, because the advantages of the method stand out here particularly concise. The procedure leaves apply analogously, but also to neutral and minus glasses. For linguistic Simplification is only referred to as spectacle lenses in the following text.
Da die beiden optisch aktiven Oberflächen von Plus-Gläsern (Vorder- und Rückseite) nicht planparallel zueinander sind, sondern an verschiedenen Stellen verschiedene Winkel zueinander aufweisen, spielt bei der Dickenoptimierung die Größe des Brillenglases eine entscheidende Rolle. Die Form und Größe der Brillenfassung muß daher vor der Dickenoptimierung bekannt sein.Since the two optically active surfaces from Plus glasses (Front and back side) are not plane-parallel to each other, but in different places have different angles to each other, plays in the thickness optimization the size of the lens a crucial role. The shape and size of the eyeglass frame must therefore be known before the thickness optimization.
Ausgehend von der vorgegebenen Dicke am Rand (Brillenfassung) wird dann die größere Dicke in der Linsenmitte bestimmt.Starting from the given thickness on the edge (glasses frame) is the greater thickness in the middle of the lens certainly.
Bei der Herstellung von Brillengläsern unter Beachtung der vorgenannten Anforderung (Dickenoptimierung) ergeben sich folgende Probleme:
- 1. Die Brillengläser lassen sich während der Herstellungsprozesse (Flächenbearbeitung und Randbearbeitung) nach dem Stand der Technik nur mit besonders großem Aufwand für die verschiedenen Bearbeitungsschritte festspannen, da bei der Flächenbearbeitung der Randbereich angeschnitten wird und der Rand außerdem bearbeitet werden muß. Der Rand ist daher als Spannfläche nur geeignet, wenn besondere Verfahren angewandt werden. Nach der Randbearbeitung sind die Brillengläser am Umfang nicht mehr kreisrund, sondern entsprechen den verschiedenen Formen und Größen der Brillenfassungen (entweder exakt oder mit einer Bearbeitungszugabe für den Optiker). Diese nahezu beliebigen Formen und Größen machten es erforderlich, spezielle Spann- und Fertigungsverfahren zu entwickeln.
- 2. Durch die Dickenoptimierung (Brillenglas so dünn wie möglich) und die verwendeten Kunststoffe als Linsenmaterial (geringe Festigkeit) werden die erzeugten Brillengläser während der spannehmenden Fertigung zunehmend instabiler. In dem Maße wie sie durch den Materialabtrag dünner werden, verlieren sie an Stabilität und weichen dem Druck der Bearbeitungswerkzeuge aus, was zu unerwünschten Veränderungen der Oberflächengeometrie führt. Auch in diesem Zusammenhang mußten Verfahren gefunden werden, die der genannten Instabilität entgegen wirken.
- 1. During the manufacturing processes (surface processing and edge processing) according to the prior art, the spectacle lenses can only be clamped with great effort for the various processing steps, since the surface area is cut at the edge processing and the edge also has to be processed. The edge is therefore only suitable as a clamping surface if special processes are used. After the edge processing, the lenses are no longer circular on the circumference, but correspond to the different shapes and sizes of the frames (either exactly or with a machining allowance for the optician). These almost any shapes and sizes made it necessary to develop special clamping and manufacturing processes.
- 2. The thickness optimization (spectacle lens as thin as possible) and the plastics used as lens material (low strength) make the spectacle lenses increasingly unstable during the exciting production. As they become thinner due to the removal of material, they lose stability and give way to the pressure of the processing tools, which leads to undesirable changes in the surface geometry. In this connection, too, processes had to be found which counteract the instability mentioned.
Verfahren mit denen die unter 1. und 2. genannten Probleme vermieden werden können, sowie Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren sind an sich bekannt.Procedure with which the under 1. and 2. problems mentioned can be avoided, and device for execution the methods are known per se.
So wird z. B. in der
Vorzugsweise werden Kunststoffrohlinge benutzt, deren eine Seite (vorzugsweise die konvexe Vorderseite) während des Gieß- oder Pressvorgangs bereits fertiggestellt wird. Das heißt die Oberflächengeometrie und die Oberflächenqualität entsprechen bereits den endgültigen Anforderungen und werden nicht mehr verändert. Die Oberflächengeometrie ist üblicherweise bifokal mit gleitenden Übergängen (progressiv) ausgeführt. Diese Seite wird aufgeblockt, damit die konkave Rückseite (Rohzustand) und der Umfang bearbeitet werden können.Plastic blanks are preferred used, one side (preferably the convex front) while of the casting or pressing process is already completed. That means the surface geometry and the surface quality already corresponds the final one Requirements and are no longer changed. The surface geometry is common bifocal with smooth transitions (progressive) executed. This side is blocked out to make the concave back (Raw state) and the scope can be edited.
Herzustellen ist die Oberflächengeometrie entsprechend Vorgabe, mit gleichzeitiger Dickenoptimierung. Da der Rohling bereits eine fertige Seite aufweist, die nicht bearbeitet werden muß, genügt ein einziger Blockvorgang. Nach dem Aufblocken kann die Linse an der Werkstückspindel der Bearbeitungsmaschine festgespannt werden. Durch die Verbindung mit dem Woodchen-Metall (Abstützwirkung) ist auch die erforderliche mechanische Stabilität für die nachfolgenden Bearbeitungsvorgänge gegeben.The surface geometry must be produced accordingly Specification, with simultaneous thickness optimization. Since the blank already has a finished page that does not need to be edited, just one Block process. After blocking, the lens can be attached to the workpiece spindle be clamped on the processing machine. Through the connection with the Woodchen metal (support effect) there is also the required mechanical stability for the subsequent machining operations.
Der Arbeitsablauf entsprechend dem
genannten Verfahren nach dem Stand der Technik ist dann wie folgt:
Der
halbfertige Kunststoffrohling wird auf der bereits fertigen Seite
mit einem Schutzlack überzogen
und dann mit dem Blockstück
in Verbindung gebracht. Hierbei muß die Achslage der bereits
fertigen Linsenoberfläche
(z. B. bifokal) sehr genau zur Achslage (Drehwinkel) des Blockstücks ausgerichtet
werden.The workflow according to the above-mentioned prior art method is then as follows:
The semi-finished plastic blank is coated with a protective lacquer on the already finished side and then connected to the block piece. The axis position of the finished lens surface (e.g. bifocal) must be aligned very precisely to the axis position (angle of rotation) of the block piece.
Dies ist wichtig, damit später die Oberflächengeometrien der Linsenvorder- und rückseiten zusammenpassen. Der Zwischenraum zwischen den beiden Teilen (Kunststoffrohling und Blockstück) wird dann mit Woodchem-Metall ausgegossen. Das Metall verbindet sich dabei mit dem Schutzlack, so dass eine feste Haftung entsteht.This is important so that later surface geometries the front and back of the lens fit together. The space between the two parts (plastic blank and Block pieces) is then poured out with Woodchem metal. The metal connects with the protective varnish, so that a firm adhesion arises.
Der Kunststoffrohling wird mittels des Blockstücks an der Werkstückspindel einer Bearbeitungsmaschine befestigt und die gewünschte Oberflächengeometrie an der zuvor rohen Oberfläche der zweiten Linsenseite (üblicherweise konkave Linsenrückseite) durch Fräsen oder Drehen hergestellt. Hierbei wird auch der Rand bearbeitet und die Dicke optimiert.The plastic blank is by means of of the block piece on the workpiece spindle attached to a processing machine and the desired surface geometry on the previously raw surface the second side of the lens (usually concave back of the lens) mill or turning. The edge is also processed here optimized the thickness.
Weitere mechanische Bearbeitungsvorgänge wie Feinschleifen mittels Formwerkzeugen (mit Schleifpad) auf Feinschleifmaschinen und Polieren ebenfalls mittels Formwerkzeugen (mit Polierfolie) auf Poliermaschinen schließen sich an.Other mechanical processing operations such as Fine grinding using molding tools (with grinding pad) on fine grinding machines and polishing also using molding tools (with polishing film) Close polishing machines itself.
Es folgt das Abblocken in heißem Wasser und das Entfernen des Schutzlacks.This is followed by blocking in hot water and removing the protective varnish.
Die Brillengläser werden dann mit einer sogenannten Coating-Schicht überzogen, die zur Verbesserung der optischen Eigenschaften (z. B. Entspiegelung) und der Kratzfestigkeit dient.The glasses are then with a so-called Coated coating layer, to improve the optical properties (e.g. anti-reflective coating) and serves the scratch resistance.
Hierbei müssen die Brillengläser auf Masken aufgelegt werden, deren Ausschnitt in etwa dem äußeren Umfang der Gläser entspricht. Damit wird verhindert, dass bei dem Coating-Vorgang das von oben zugeführte Beschichtungsmaterial an den Brillengläsern vorbei nach unten gelangt und unerwünschte Verunreinigungen entstehen.The glasses must be on Masks are put on, their cutout roughly the outer circumference of glasses equivalent. This prevents the coating process the one fed from above Coating material gets past the eyeglass lenses down and unwanted contaminants arise.
Wegen der Anpassung der Masken an die äußere Kontur der Brillengläser muß ein großer Lagervorrat an Masken vorgehalten werden. Daraus resultieren erhebliche Kosten.Because of the customization of the masks the outer contour the glasses has to be greater Stocks of masks are available. This results in significant Costs.
Die endgültige Randbearbeitung und Anpassung an die Brillenfassung wird dann später vom Brillenoptiker durchgeführt.The final edging and adjustment the eyeglass frame will later be carried out by the optician.
Das vorstehend beschriebene Verfahren, wie
in der
- – Das Aufblocken mit Woodschem-Metall ist ein aufwändiger, teurer Arbeitsschritt und eignet sich nur bedingt für automatische Fertigungsverfahren.
- – Das Woodsche-Metall enthält gesundheitsschädliche Bestandteile (z. B. 12,5% Cadmium) und ist daher nur unter Einhaltung besonderer Schutzmaßnahmen zu verarbeiten.
- – Beim Auf- und Abblocken gehen ca. 10% des Metalls verloren. Bei einer jährlichen Fertigungsmenge von weltweit einigen 100 Millionen Brillengläsern stellt dies nicht nur einen erheblichen Kostenfaktor dar, sondern ist auch ein großes Umweltproblem.
- – Da aus Kostengründen nur ein Aufblockvorgang durchgeführt werden soll, muß eine Seite des Brillenglases an dem Kunststoffrohling (vorzugsweise die Außenkurve) durch den vorausgehenden Gieß- oder Preßvorgang bereits angeformt werden. Als Konsequenz hieraus folgt, dass zahlreiche halbfertige Kunststoffrohlinge auf Lager gelegt werden müssen. Allein für die bifokalen Brillengläser ergibt sich folgende Rechnung: Z. B. 9 verschiedene Außenkurven, 11 verschiedene Nahteilkombinationen, 3 bis 4 verschiedene Brechungsindizes und 3 bis 4 verschiedene Designs (abhängig von der Brillenform) und alle genannten Parameter sowohl für das rechte als auch für das linke Brillenglas. Dies ergibt 3.000 verschiedene halbfertige Kunststoffrohlinge. Bei einer Lagerreichweite von 2 bis 3 Monaten errechnet sich hieraus ein Lagerbestand von 500.000 Stück. Da der Preis für die halbfertigen Kunststoffrohlinge im Mittel bei 13,-- Euro/Paar liegt, ergibt sich hieraus ein Lagerbestand im Wert von über 3 Millionen Euro. Die Kosten für dieses Lager sind sehr hoch und verteuern das genannte Verfahren erheblich.
- – Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine sogenannte Rezeptfertigung nicht möglich ist. Hierunter versteht man das exakte Anpassen der Brillengläser an den zu korrigierenden Augenfehler, wie im Rezept des Augenarztes beschrieben. Da bei dem hier genannten Verfahren eine Seite an dem Kunststoffrohling bereits fertig gestellt ist, müssen die Außenkurven und die Nahteilkombinationen relativ grob abgestuft sein (z. B. Stufensprung ist ¼ Dioptrie), damit der Lagerbestand nicht noch weiter vergrößert wird. Der Brillenoptiker kann daher nur ein Brillenglas innerhalb der vorgegebenen Dioptriesprünge auswählen, das dem Rezept möglichst nahe kommt.
- – Das Vorhalten der vielen unterschiedlichen Masken für das Coating verursacht hohe Kosten.
- - Blocking with Woodschem metal is a complex, expensive work step and is only conditionally suitable for automatic manufacturing processes.
- - Woodsche metal contains components that are harmful to health (e.g. 12.5% cadmium) and can therefore only be processed with special protective measures.
- - About 10% of the metal is lost when blocking and unblocking. With an annual production volume of some 100 million lenses worldwide, this is not only a significant cost factor, but is also a major environmental problem.
- - Since only one block-up process is to be carried out for reasons of cost, one side of the spectacle lens must already be formed on the plastic blank (preferably the outer curve) by the preceding casting or pressing process. As a consequence, numerous semi-finished plastic blanks have to be kept in stock. The following calculation results for the bifocal lenses alone: e.g. 9 different outer curves, 11 different close-up combinations, 3 to 4 different refractive indices and 3 to 4 different designs (depending on the shape of the glasses) and all the parameters mentioned for both the right and the left lens , This results in 3,000 different semi-finished plastic blanks. With a stock range of 2 to 3 months, this results in a stock of 500,000 pieces. Since the price for the semi-finished plastic blanks is 13 euros per pair, this results in a stock of over 3 million euros. The costs for this warehouse are very high and make the process considerably more expensive.
- - Another disadvantage is that a so-called recipe production is not possible. This means the exact adjustment of the glasses to the eye defect to be corrected, as described in the prescription of the ophthalmologist. Since one side of the plastic blank is already finished in the method mentioned here, the outer curves and the combinations of the near parts must be graded relatively roughly (e.g. steps jump is ¼ diopter), so that the inventory is not increased even further. The optician can therefore only select a spectacle lens within the specified diopter jumps that comes as close as possible to the prescription.
- - Providing the many different masks for the coating causes high costs.
Ein anderes Verfahren wird in der
Auch hier ergeben sich die gleichen Probleme im Zusammenhang mit der Dickenoptimierung wie zuvor beschrieben (die Linse muß gespannt und mechanisch stabilisiert werden). Verwendet werden Kunststoffrohlinge in Form von runden, flachen Scheiben, deren Durchmesser deutlich größer ist, als derjenige der herzustellenden Brillengläser. Die Kunststoffrohlinge sind entweder völlig roh oder grob vorgeformt. Grundsätzlich könnten auch halbfertige Kunststoffrohlinge benutzt werden, wobei sich jedoch auch hier der Nachteil des großen Lagerbestandes ergeben würde und eine Rezeptfertigung nicht möglich wäre.The same results here too Problems related to thickness optimization as previously described (the lens has to be tightened and be mechanically stabilized). Plastic blanks are used in the form of round, flat discs, the diameter of which is clear is bigger than that of the spectacle lenses to be manufactured. The plastic blanks are either totally preformed raw or rough. in principle could also semi-finished plastic blanks can be used, but also here the disadvantage of the big one Inventory would result and a recipe production is not possible would.
Wenn diese Nachteile vermieden werden sollen, so müssen beide Seiten des Brillenglases bearbeitet werden.If these disadvantages are to be avoided, so must both sides of the lens can be processed.
Da hier das Aufblocken vermieden
wird, ist folgender Fertigungsablauf vorgesehen:
Der Kunststoffrohling
wird an seinem Rand gespannt und zunächst die konvexe Vorderseite
des Brillenglases bearbeitet. Diese Seite wird gewählt, da
sie auf Grund ihrer konvexen Form von den eingesetzten Werkzeugen
gut erreicht werden kann.Since the blocking is avoided here, the following production process is provided:
The plastic blank is clamped on its edge and first processed the convex front of the lens. This side is chosen because its convex shape makes it easy for the tools used to reach it.
Nach dem mechanischen Bearbeiten der Vorderseite folgt das Polieren und das Beschichten der fertigen Fläche mit Schutzlack. An der halbfertigen Linse muß dann die Rückseite bearbeitet werden. Wenn dies unter Anwendung der Dickenoptimierung erfolgt, so würde wegen der Randwinkel zwischen Vorder- und Rückseite der äußere, noch kreisrunde Rand des halbfertigen Brillenglases von dem Werkzeug angeschnitten, bevor die gewünschte Randdicke an der äußeren Kontur des Brillenglases erreicht würde. Dieser Arbeitsschritt ist daher so nicht möglich, da das Brillenglas seinen Spannrand und seine mechanische Festigkeit verlieren würde.After mechanical processing the front is followed by polishing and coating the finished one area with protective varnish. Then the back of the semi-finished lens to be edited. If this is done using the thickness optimization would take place because of the contact angle between the front and back of the outer, still circular rim of the semi-finished spectacle lens from the tool trimmed before the desired edge thickness on the outer contour of the lens would be reached. This step is therefore not possible because the spectacle lens Clamping edge and its mechanical strength would lose.
Aus diesem Grund ist vorgesehen, das halbfertige Brillenglas entlang seiner endgültigen äußeren Kontur (Umfang) aus dem Randbereich auszuschneiden, wozu ein Laser eingesetzt werden soll.For this reason, the semi-finished spectacle lens along its final outer contour (circumference) from the Cut out the edge area for which a laser is to be used.
Nach einer axialen Verschiebung des halbfertigen Brillenglases relativ zu dem stehengebliebenen äußeren Ring des Kunststoffrohlings um einige Millimeter, wird es in dieser Lage mit dem äußeren Ring mittels Laser wieder verschweißt. Da das halbfertige Brillenglas jetzt über den äußeren Ring deutlich vorsteht, kann es zur Erzeugung der zweiten Seite (konkave Rückseite) mechanisch bearbeitet werden, ohne dass der äußere Ring dabei angeschnitten wird. Das halbfertige Brillenglas läßt sich damit nach wie vor am äußeren Umfang spannen und ist durch den äußeren Ring mechanisch stabilisiert.After an axial displacement of the semi-finished glasses relative to the remaining outer ring of the plastic blank by a few millimeters, it will be in this position with the outer ring welded again by laser. Since the semi-finished lens now protrudes clearly over the outer ring, it can be used to create the second side (concave back) machined without cutting the outer ring. The semi-finished spectacle lens can be thus still on the outer circumference tension and is through the outer ring mechanically stabilized.
Das auf beiden Seiten fertig bearbeitete Brillenglas wird anschließend mit Coating-Schichten überzogen, wobei der äußere Ring die erwähnte Maske zum Verhindern von Verschmutzungen ersetzt.The finished on both sides Spectacle lens is then covered with coating layers, being the outer ring the mask mentioned to prevent contamination.
Das fertige Brillenglas wird dann, ebenfalls mittels Laser, im Bereich der Schweißstelle aus dem äußeren Ring wieder ausgeschnitten und versandfertig gemacht.The finished lens is then also by laser, in the area of the weld from the outer ring cut out again and made ready for dispatch.
Obwohl das in der
- – Das Ausschneiden der halbfertigen Linse aus dem äußeren Rand mit axialem Verschieben und anschließendem Verschweißen der beiden Teile, erfordert eine aufwändige Spezialmaschine mit Lasereinrichtungen, die entsprechend teuer ist. Das Fertigungsverfahren wird durch die zusätzlichen Arbeitsschritte auf der Spezialmaschine erheblich verteuert.
- – Das zweimalige Ausschneiden und das Verschweißen der beiden Teile mittels Laser führt zu erheblichen, bleibenden Wärmespannungen in den fertigen Linsen. Viele der benutzten Kunststoffe sind jedoch sehr anfällig gegen solche Wärmespannungen und reagieren nach einiger Zeit mit Rissbildung im Randbereich. Dies ist jedoch nicht akzeptabel und stellt einen erheblichen Nachteil des Verfahrens dar.
- - The cutting of the semi-finished lens from the outer edge with axial displacement and subsequent welding of the two parts requires a complex special machine with laser devices, which is correspondingly expensive. The manufacturing process is considerably more expensive due to the additional work steps on the special machine.
- - The two cuts and the welding of the two parts by laser lead to considerable, permanent thermal stresses in the finished lenses. However, many of the plastics used are very susceptible to such thermal stresses and react with cracks in the edge area after some time. However, this is not acceptable and is a significant disadvantage of the process.
Das Ausschneiden der halbfertigen Linse mit mechanischen Werkzeugen (zum Vermeiden der Wärmespannung) ist nicht möglich, da der Spalt zu groß würde und sich die Linse mit dem äußeren Ring nicht mehr passgenau verbinden ließe.Cutting out the semi-finished Lens with mechanical tools (to avoid thermal stress) can not, because the gap would be too big and the lens with the outer ring does not can be connected more precisely.
Der eigenen, nachstehend beschriebenen Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, mit dem sich die vorgenannten Nachteile vermeiden lassen und Brillengläser mit folgenden Vorgaben hergestellt werden können:
- 1. Das Aufblocken ist nicht erforderlich.
- 2. Das Verfahren muß sich automatisieren lassen.
- 3. Die Herstellung der Brillengläser muss kostengünstig sein.
- 4. Rezeptfertigung muß möglich sein (genaue Anpassung des Brillenglases an das vorgegebene Rezept, ohne Dioptriensprünge).
- 5. Für das Coating werden keine individuellen Masken benötigt.
- 6. Der Lagervorrat an Kunststoffrohlingen soll möglichst gering sein.
- 7. Teure Spezialmaschinen werden nicht benötigt.
- 8. Wärmespannungen in den Brillengläsern werden vermieden.
- 1. Blocking is not necessary.
- 2. The process must be automated.
- 3. The manufacture of the glasses must be inexpensive.
- 4. Prescription production must be possible (exact adjustment of the glasses to the given prescription, without diopter jumps).
- 5. No individual masks are required for the coating.
- 6. The stock of plastic blanks should be as small as possible.
- 7. Expensive special machines are not required.
- 8. Thermal stresses in the glasses are avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, mit einem Verfahren und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 und 37. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.This object is achieved with a method and a device of the type mentioned at the beginning, according to the characterizing features of claims 1 and 37. Advantageous Refinements result from the features of the subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden als Ausgangsmaterial für die herzustellenden Brillengläser ebenfalls Kunststoffrohlinge benutzt, welche die Form von flachen, runden Scheiben haben (Dicke ist kleiner als Durchmesser). Die Form der beiden Flächen (Vorder- und Rückseite) ist beliebig. Der Durchmesser der Kunststoffrohlinge wird 5 bis 7 mm größer gewählt als dies bei den Verfahren nach dem Stand der Technik üblich ist. Daraus resultiert zwar ein etwas größerer Materialverbrauch, der jedoch im Gesamtzusammenhang des Verfahrens und seiner Vorteile vernachlässigbar ist.In the method according to the invention are used as starting material for the glasses to be made also uses plastic blanks, which have the shape of flat, have round discs (thickness is smaller than diameter). Form of the two surfaces (Front and back side) is arbitrary. The diameter of the plastic blanks is 5 to 7 mm larger than selected this is common in the prior art processes. This results in a somewhat larger material consumption, the however, in the overall context of the process and its advantages negligible is.
Beim Vormaterial werden zwei Varianten unterschieden: There are two variants of the primary material distinguished:
Variante 1version 1
Als Kunststoffrohlinge werden sogenannte Rohteile benutzt, deren Flächen eben sind oder über ein- oder beidseitig vorgeformte Strukturen verfügen. Diese werden ggf. beim Gießen bzw. Pressen der Kunststoffrohlinge angeformt. Fertige Oberflächen mit optischen Qualitäten sind in diesem Fall nicht vorhanden.So-called raw parts are called plastic blanks used, their surfaces are flat or over or have preformed structures on both sides. If necessary, these will be given to to water or pressing the plastic blanks. Finished surfaces with optical qualities are not available in this case.
Variante 2Variant 2
Als Kunststoffrohlinge werden Halbfertigteile eingesetzt, d. h. die eine Seite wird beim Herstellungsprozess des Kunststoffrohlings so angeformt, dass die erwünschte Geometrie und Oberflächenqualität vorhanden ist. Diese Oberfläche mit optischen Qualitäten wird bei der Bearbeitung nicht mehr verändert und befindet sich vorzugsweise auf der konkaven Rückseite des Kunststoffrohlings. Die Abstufung der Dioptrien wird relativ grob gewählt, um die Anzahl der Halbfertigteile möglichst gering zu halten. Durch die nachstehend beschriebenen Fertigungsschritte wird dennoch eine Rezeptfertigung ermöglicht.Semi-finished parts are used as plastic blanks, d. H. one side is in the manufacturing process of the plastic blank molded so that the desired Geometry and surface quality available is. This surface with optical qualities is no longer changed during processing and is preferably located on the concave back of the plastic blank. The gradation of the diopter becomes relative roughly chosen, to keep the number of semi-finished parts as low as possible. By the manufacturing steps described below will still be a Prescription production enabled.
Zur sprachlichen Vereinfachung wird das Vormaterial entsprechend Variante 1 und 2 im nachstehenden Text als Kunststoffrohlinge bezeichnet. Nur wenn zwischen den Rohteilen und den Halbfertigteilen differenziert werden muß, werden die entsprechenden Bezeichnungen benutzt.To simplify the language the primary material according to variants 1 and 2 in the text below referred to as plastic blanks. Only if between the raw parts and the semi-finished parts must be differentiated, the corresponding Designations used.
Das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Kunststoffrohlinge während aller Bearbeitungsschritte am äußeren Umfang gespannt werden (schließend oder spreizend) und die spannehmende Bearbeitung so geführt wird, dass ein ringförmiger Bereich am äußeren Umfang erhalten bleibt, dessen Dicke etwa derjenigen des Kunststoffrohlings entspricht.The basic principle of the method according to the invention is that the plastic blanks during all processing steps on the outer circumference be tensioned (closing or spread) and the exciting processing is carried out in such a way that an annular Preserved area on outer perimeter remains, whose thickness corresponds approximately to that of the plastic blank.
Bei der nachstehenden Beschreibung wird immer von schließenden Werkzeugen ausgegangen, es ist jedoch genauso gut möglich, mit spreizenden Werkzeugen zu arbeiten. Bei den spreizenden Werkzeugen bewegen sich die Spannelemente beim Spannen des Werkstücks von Innen nach Außen und legen sich an einen Bund (Rand) des Kunststoffrohlings an, der in diesem Fall entsprechend geformt sein muss.In the description below is always from closing Tools, but it is equally possible to use spreading tools to work. With the spreading tools the clamping elements move from when clamping the workpiece Inside out and put on a collar (edge) of the plastic blank, the in this case it must be shaped accordingly.
Erst wenn alle Arbeitsgänge (Fräsen, Drehen, Feinschleifen, ggf. Polieren, Markieren und Coating) beendet sind, wird das eigentliche Brillenglas von dem äußeren, ringförmigen Bereich abgetrennt. Dies kann z. B. auf mechanischem Wege mittels Fräser erfolgen.Only when all operations (milling, turning, Fine grinding, possibly polishing, marking and coating) are finished, the actual spectacle lens is separated from the outer, annular area separated. This can e.g. B. done mechanically by milling.
Dieses Fertigungsverfahren kann mit großen Vorteilen bei allen Linsenformen (Plus-, Minus- und Neutral-Gläser) angewandt werden. Besonders groß sind diese Vorteile bei Plus- und Neutral-Gläsern, da diese einen dünnen Rand haben und daher die Probleme mit dem Spannen und der Stabilität der Werkstücke hier besonders groß sind.This manufacturing process can with big advantages applied to all lens shapes (plus, minus and neutral lenses) become. Are particularly large these advantages with plus and neutral lenses because they have a thin rim and therefore the problems with clamping and stability of the workpieces here are particularly large.
Bei Minus-Gläsern ist der Rand zwar dicker, aber auch hier ergeben sich deutliche Vorteile, wenn zum Spannen der äußere ringförmige Bereich erhalten bleibt.In the case of minus glasses, the edge is thicker, however here too there are clear advantages if the outer annular region is used for tensioning preserved.
Diese Art der Fertigung von Brillengläsern ist möglich, da die Kunststoffrohlinge einen etwas größeren Durchmesser haben als bisher üblich und außerdem Fertigungsvorrichtungen eingesetzt werden, mit denen sich die gewünschte Geometrie auf der Oberfläche des Brillenglases herstellen läßt, ohne dass der ringförmige Bereich am äußeren Umfang des Werkstücks angeschnitten wird. Zur weiteren sprachlichen Vereinfachung werden die angearbeiteten Kunststoffrohlinge im nachfolgendem Text als Werkstücke bezeichnet.This type of manufacturing of glasses is possible because the plastic blanks have a slightly larger diameter than previously common and also Manufacturing devices are used with which the desired geometry on the surface the lens can be made without the ring-shaped Area on the outer circumference of the workpiece is cut. To further simplify the language The processed plastic blanks are referred to as workpieces in the following text.
Dadurch, dass am äußeren Umfang des Werkstücks der genannte ringförmige Bereich in annähernd voller Dicke des Kunststoffrohlings erhalten bleibt, stehen während der gesamten Bearbeitung ideale Spannflächen zur Verfügung. Außerdem kann das Werkstück auf dem ringförmigen Bereich abgelegt werden. Das Vorhandensein dieser Spann- bzw. Ablageflächen in immer einheitlicher Größe und Form ist für alle weiteren Bearbeitungs- und Transportvorgänge ein sehr großer Vorteil, da die Werkzeuge und Vorrichtungen vereinheitlicht (standardisiert) werden können. Dies führt zu erheblichen Kosteneinsparungen.The fact that on the outer circumference of the workpiece called annular Approximate range full thickness of the plastic blank is maintained during the ideal clamping surfaces available throughout machining. Besides, that can workpiece on the ring-shaped Area. The presence of these clamping or storage surfaces in always uniform size and shape is for all other processing and transport processes a very big advantage, because the tools and devices are standardized (standardized) can be. this leads to to significant cost savings.
Der ringförmige Bereich ist wegen seiner großen Dicke und auch wegen seiner Kreisringform mechanisch sehr stabil und daher in der Lage, das in seinem inneren Bereich fest mit ihm verbundene Brillenglas abzustützen. Dieses erhält dadurch die mechanische Stabilität, welche für die weitere Bearbeitung erforderlich ist. Dies gilt naturgemäß insbesondere für den Randbereich des Brillenglases.The annular area is because of its great thickness and also because of its circular ring shape mechanically very stable and therefore able to do that which is firmly connected to it in its inner region Support glasses. This gets thereby the mechanical stability, which for further processing is required. This naturally applies in particular for the Edge area of the lens.
Die mechanische Bearbeitung zur Erzeugung der gewünschten Oberflächengeometrie erfolgt erfindungsgemäß auf speziellen Fräs-/Drehmaschinen, mit denen sich sowohl die grobe Kontur der bearbeiteten Linsenseite durch Fräsen herstellen läßt als auch anschließend eine Feinbearbeitung der Oberfläche durch ein Drehverfahren möglich ist. Es ergibt sich dabei der sehr große Vorteil, dass sich die hohe Zerspanungsleistung des Fräsvorgangs mit der Feinbearbeitung beim Drehen kombinieren läßt. Es ist aber auch möglich die Oberflächengeometrie nur durch Fräsen herzustellen.The mechanical processing to produce the desired surface geometry takes place According to the invention on special milling / turning machines, with which both the rough contour of the machined lens side can be produced by milling and then a fine machining of the surface is possible using a turning method. This has the great advantage that the high cutting performance of the milling process can be combined with fine machining when turning. However, it is also possible to produce the surface geometry only by milling.
Bevor der Kunststoffrohling an seiner Vorder- und/oder Rückseite bearbeitet wird, werden an seinem äußeren Umfang zwei gegenüberliegende Abflachungen (ähnlich Schlüsselflächen) oder eine größere Kerbe angebracht, die zum Spannen und zur Definition der Achslage der ersten bearbeiteten Seite (vorzugsweise konkave Rückseite) dienen.Before the plastic blank on his Front and / or back is processed, two opposite are on its outer circumference Flattening (similar Key surfaces) or a bigger notch attached that for tensioning and defining the axial position of the first machined side (preferably concave back) serve.
In der Nähe der einen Abflachung bzw. der größeren Kerbe wird außerdem eine kleinere Kerbe in den kreisrunden Umfang des Werkstücks eingefräst.Near the one flattening or the bigger notch will also a smaller notch is milled into the circular circumference of the workpiece.
Diese kleinere Kerbe ist relativ zu der einen Abflachung bzw. zu der größeren Kerbe um einige Winkelgrade (z. B. 60°) am Umfang versetzt angeordnet und wird als Indexierung (Kennzeichnung) für die zweite Brillenglasseite verwendet (vorzugsweise die konvexe Vorderseite).This smaller notch is relative to the one flattening or to the larger notch by a few degrees (e.g. 60 °) staggered around the circumference and is used as indexing (marking) for the second lens side used (preferably the convex front).
Die Indexierung dient zur Definition des rechten und des linken Brillenglases und verhindert, dass das Werkstück bei der weiteren Bearbeitung irrtümlich um 180° verdreht wird.Indexing is used for definition of the right and left glasses and prevents that workpiece incorrectly rotated by 180 ° during further processing becomes.
Zur sprachlichen Vereinfachung wird im nachfolgenden Text nur auf die Abflachungen Bezug genommen. Gemeint sind aber immer auch die Ausführungen mit Kerben anstelle der Abflachungen.To simplify the language in the following text only referred to the flattened areas. Meant are always the executions with notches instead of the flats.
Zum Fräsen der beiden Abflachungen wird der Kunststoffrohling auf der vorgenannten Fräs-/Drehmaschine aufgespannt. Da hierbei der Rand bearbeitet werden muß, verfügt das Spannwerkzeug (z. B. Spannzange) am Rand ebenfalls über Abflachungen, die etwas stärker ausgeprägt sind als diejenigen am Werkstück, so dass das am Rand gespannte Werkstück für die Bearbeitung hier zugänglich ist, ohne dass der Fräser das Spannwerkzeug berührt.For milling the two flats becomes the plastic blank on the aforementioned milling / turning machine clamped. Since the edge has to be machined, the clamping tool is available (e.g. collet) also have flats on the edge that are somewhat stronger are pronounced than those on the workpiece, so that the workpiece clamped at the edge is accessible for processing here, without the router touches the clamping tool.
Zum Anfräsen der Indexierung bleibt das Werkstück am Umfang gespannt, wobei das Spannwerkzeug auch hier den entsprechenden Arbeitsbereich frei läßt.To mill the indexing remains the workpiece stretched around the circumference, with the clamping tool also corresponding here Leaves work area free.
Vorteilhafterweise wird das Herstellen der beiden Abflachungen und der Indexierung sowie der ersten Brillenglasfläche, wie beschrieben, in einer Aufspannung durchgeführt.Manufacturing is advantageous of the two flats and the indexing as well as the first lens surface, such as described, performed in one setting.
Es kann zur Durchführung der genannten Arbeitsschritte jedoch auch umgespannt werden, wenn sich hieraus Vorteile ergeben.It can be used to carry out the mentioned steps, however, can also be changed if this results in advantages.
Es ist aber auch möglich die Abflachungen und/oder die Indexierung in Verbindung mit anderen, davorliegenden Arbeitsgängen herzustellen (z. B. beim Giessen oder Pressen der Halbfertigteile).But it is also possible Flattening and / or indexing in connection with other, previous operations to manufacture (e.g. when casting or pressing the semi-finished parts).
Zur Lagedefinition können anstelle der Abflachungen, Kerben und Indizes selbstverständlich auch andere Markierungen und geometrische Formen am Umfang des Werkstücks oder am ringförmigen Bereich bzw. an der Vorder- oder Rückseite des Kunststoffrohlings angebracht werden. Insofern handelt es sich bei den vorstehend genannten Merkmalen nur um beispielhafte Darstellungen von bevorzugten Ausführungen.For the location definition can instead the flats, notches and indices of course also other markings and geometric shapes on the circumference of the workpiece or on the annular area or on the front or back of the plastic blank are attached. In this respect it is in the case of the features mentioned above, only by way of example of preferred designs.
Nach dem Bearbeiten der beiden Abflachungen, der Indexierung und der ersten Linsenseite (Fräsen und Drehen vorzugsweise in einer Aufspannung) wird die zweite, optisch aktive Seite des Werkstücks auf der Fräs-/Drehmaschine bearbeitet.After editing the two flats, the indexing and the first side of the lens (milling and turning preferably in one setup) the second, optically active side of the Workpiece the milling / turning machine processed.
Zum Fräsen und Drehen der gewünschten Geometrie wird das Werkstück gewendet und am äußeren Umfang in einem zweiten Spannwerkzeug festgespannt. Die beiden Abflachungen und die Indexierung dienen dabei zum lagerichtigen Spannen des Werkstücks.For milling and turning the desired geometry becomes the workpiece turned and on the outer circumference clamped in a second clamping tool. The two flattenings and the indexing serve for correct clamping of the workpiece.
Das Spannwerkzeug besitzt zwei Formstücke, die sich an die Abflachungen anlegen und einen Bolzen, den die Indexierung umgreift, so dass eine lagerichtige Position des Werkstücks gegeben ist.The clamping tool has two fittings, the lay down on the flats and a bolt that the indexing grips so that a correct position of the workpiece is given is.
Die Phasenlage (Verdrehwinkel) von Spannwerkzeug mit Werkstückspindel ist in der Maschinensteuerung einprogrammiert. Am Spannwerkzeug selbst ist die Phasenlage durch die beiden Abflachungen und den Bolzen für die Indexierung definiert.The phase position (angle of rotation) of Clamping tool with workpiece spindle is programmed in the machine control. On the clamping tool itself is the phase position through the two flats and the bolt for the Indexing defined.
Die Bearbeitung der beiden Linsenoberflächen beginnt vorzugsweise mit der konkaven Linsenrückseite, falls diese nicht an dem Kunststoffrohling bereits vorhanden ist (Halbfertigteil).The processing of the two lens surfaces begins preferably with the concave back of the lens, if not already exists on the plastic blank (semi-finished part).
Zur Bearbeitung der optisch aktiven Oberflächen der Linsen verfügen die erfindungsgemäßen Fräs-/Drehmaschinen in ihrem unteren Bereich über eine vertikal angeordnete Werkstückspindel, die drehzahl- und phasengesteuert rotatorisch angetrieben werden kann (C-Achse) und an ihrem oberen Ende über ein Spannwerkzeug zur Aufnahme des Werkstücks verfügt.For processing the optically active surfaces of the lenses the milling / turning machines according to the invention in its lower area about a vertically arranged workpiece spindle, which are driven by speed and phase control in rotation can (C-axis) and at its upper end via a clamping tool for receiving of the workpiece features.
Gleichzeitig kann die Werkstückspindel schnelle axiale Bewegungen in der Z-Achse ausführen (Zustellbewegungen), was nötig ist, da die herzustellenden Oberflächengeometrien der Brillengläser üblicherweise nicht rotationssymetrisch sind und daher auf jedem Bearbeitungskreis räumliche Kurven abgefahren werden müssen.At the same time, the workpiece spindle can be quick execute axial movements in the Z axis (infeed movements), what is necessary because the surface geometries to be produced of the glasses usually are not rotationally symmetrical and therefore on every machining circle spatial Curves must be driven.
Es ist aber auch denkbar die Bearbeitung auf Maschinen durchzuführen, deren Werkstückspindel horizontal angeordnet ist.Editing is also conceivable perform on machines, whose workpiece spindle is horizontal is arranged.
In ihrem oberen Bereich verfügen die Fräs-/Drehmaschinen über eine Werkzeugspindel, die ebenfalls drehzahl- und phasengesteuert rotatorisch angetrieben werden kann (B-Achse). Die Werkzeugspindel trägt an ihrem vorderen Ende einen Werkzeugspeicher für die Drehwerkzeuge und in einigem Abstand davon das Fräswerkzeug auf koaxialer Welle.In the upper area, the milling / turning machines have a Tool spindle, which is also speed and phase controlled rotary can be driven (B-axis). The tool spindle carries on her front end a tool storage for the turning tools and in some distance from it the milling tool on coaxial shaft.
Bei dem Fräswerkzeug handelt es sich um einen Walzenfräser mit einem großen Radius (senkrecht zur Rotationsachse) und einer kleineren Breite (in Richtung der Rotationsachse). Der Walzenfräser verfügt an seinem Umfang über halbrunde Schneidflächen, die einen kleinen Radius aufweisen.The milling tool is a milling cutter with a large radius (perpendicular to the axis of rotation) and a smaller width (in the direction of the axis of rotation). The circumferential milling cutter has semicircular cutting surfaces with a small radius.
Anstelle des schmalen Walzenfräsers großen Durchmessers und kleiner Dicke, können auch Kugelfräser benutzt werden.Instead of the narrow large diameter milling cutter and small thickness, can also ball mills to be used.
Der Radius der Drehwerkzeuge kann vorzugsweise eine ähnliche Abmessung wie derjenige an den Schneidflächen des Walzenfräsers haben.The radius of the turning tools can preferably a similar one Have dimensions like that on the cutting surfaces of the milling cutter.
Es ist auch vorgesehen, die z. B. ringförmigen Fräserschneiden des Walzenfräsers als Drehwerkzeuge zu benutzen. In diesem Fall kann ein separates Drehwerkzeug entfallen. Die Werkzeugschneiden haben in diesem Fall sowohl beim Fräsen als auch beim Drehen die gleiche Winkellage zum Werkstück.It is also provided that the z. B. annular milling cutters of the milling cutter to use as turning tools. In this case, a separate one There is no turning tool. The tool edges have in this case both when milling as even when turning the same angular position to the workpiece.
Winkelnachführbewegungen, wie später für die speziellen Drehwerkzeuge beschrieben, sind hier jedoch nicht möglich.Angular tracking movements, as later for the special ones Turning tools are not described here.
Die in der B-Achse gesteuert und rotatorisch angetriebene Werkzeugspindel befindet sich an einem Werkzeugschlitten, der in der X-Achse und als Besonderheit auch in der Y-Achse verfahren werden kann.The controlled in the B axis and rotationally driven tool spindle is on one Tool slide, which in the X-axis and as a special feature can be traversed in the Y axis.
Während der Bearbeitung mit dem um die B-Achse rotierenden Fräser wird die Werkzeugspindel in der Y-Achse verfahren (Vorschubbewegungen), während sich das Werkstück um die C-Achse drehzahl- und phasengesteuert dreht und in Richtung der Z-Achse oszilliert. Diese Oszillation erfolgt in Abhängigkeit von der Drehzahl und Phasenlage des Werkstücks in der C-Achse sowie von der Position des Fräsers in der Y-Achse. Die Y-Achse, sowie die Z- und C-Achse sind hierzu in der Maschinensteuerung elektrisch miteinander verknüpft.While machining with the milling cutter rotating around the B axis move the tool spindle in the Y axis (feed movements), while the workpiece speed and phase controlled around the C axis and in the direction of Z axis oscillates. This oscillation is dependent of the speed and phase position of the workpiece in the C-axis and of the position of the router in the Y axis. The Y axis, as well as the Z and C axes are for this electrically linked in the machine control.
Die gewünschte Oberflächengeometrie wird durch das Zusammenwirken des Fräservorschubs in der Y-Achse und die Bewegungen des Werkstücks in der Z- und C-Achse erzeugt.The desired surface geometry is due to the interaction of the cutter feed in the Y axis and the movements of the workpiece generated in the Z and C axes.
Nach Abschluß des Fräsvorgangs (Fräser hat Zentrum des Brillenglases erreicht) werden die Werkzeugspindel und die Werkstückspindel so verfahren, dass eines der Drehwerkzeuge an dem Werkzeugspeicher in Eingriff mit dem Werkstück kommt.After completing the milling process (cutter has Reached the center of the lens) and the tool spindle the workpiece spindle proceed in such a way that one of the turning tools on the tool storage in engagement with the workpiece comes.
Die Startposition des Drehwerkzeugs auf dem Werkstück ist dabei um 90° gegenüber derjenigen des Fräswerkzeugs versetzt, da auch die Schneiden des Fräsers bzw. der Drehwerkzeuge um 90° verdreht zueinander angeordnet sind.The starting position of the turning tool on the workpiece is 90 ° from that of the milling tool offset, as the cutting edges of the milling cutter or turning tools rotated by 90 ° are arranged to each other.
Erfindungsgemäß können an dem Werkzeugspeicher für die Drehwerkzeuge verschiedene Schneidplatten aus unterschiedlichem Material und/oder mit verschiedenen Abmessungen, Schneidradien und Freiwinkeln angebracht werden. Damit ist es möglich den Werkzeugspeicher im Zusammenwirken mit der B-Achse als Werkzeugwechsler einzusetzen, indem das jeweils benötigte Werkzeug durch kurzes Verdrehen der B-Achse in die untere Position, d. h. in Arbeitsposition, gedreht wird.According to the tool store for the Turning tools different inserts from different Material and / or with different dimensions, cutting radii and Clear angles are attached. This makes it possible to store the tool to be used in conjunction with the B axis as a tool changer, by doing what is needed Tool by briefly turning the B axis to the lower position, i.e. H. in working position, is rotated.
Das Drehwerkzeug an der Werkzeugspindel wird dann entsprechend der Lage seiner Schneide in Richtung der X-Achse über das Werkstück bis zu dessen Zentrum bewegt (Vorschubbewegung), wobei die Werkstückspindel mit dem Werkstück wieder drehzahl- und phasengesteuert um die C-Achse rotiert und in Richtung der Z-Achse gesteuert oszilliert (Zustellbewegung).The turning tool on the tool spindle is then according to the position of its cutting edge in the direction of the X axis over the workpiece moved to its center (feed movement), the workpiece spindle with the workpiece again speed and phase-controlled rotates around the C-axis and in the direction of the Z-axis controlled oscillates (infeed movement).
Die Werkzeugspindel mit dem Drehwerkzeug kann während des Drehvorgangs in der B-Achse kleine Drehbewegungen (Winkelnachführbewegungen) ausführen, womit erreicht wird, dass das Drehwerkzeug beim Abfahren der Linsengeometrie mit seiner Hauptachse immer unter dem gleichen vorgegeben Winkel (z. B. rechter Winkel) zur Werkstückoberfläche steht.The tool spindle with the turning tool can during of the turning process in the B-axis small rotary movements (angular tracking movements) To run, which ensures that the lathe tool moves with the lens geometry its main axis always at the same predetermined angle (e.g. B. right angle) to the workpiece surface.
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Schneide des Drehwerkzeugs keine kreisrunde Form hat, sondern z. B. aus einer Diamantschneide besteht.This is particularly beneficial if the cutting edge of the turning tool has no circular shape, but rather z. B. consists of a diamond cutting edge.
Die X- und Z-Achse, sowie die B- und C-Achse sind in der Maschinensteuerung elektrisch miteinander verknüpft, damit die vorgegebene Geometrie erzeugt werden kann. Bei bestimmten Drehwerkzeugen kann jedoch auch mit arretierter Werkzeugspindel gearbeitet werden. Die B-Achse ist dann nicht mit den anderen Achsen verknüpft.The X and Z axes, as well as the B and the C-axis are electrically connected to each other in the machine control connected, so that the given geometry can be created. With certain However, turning tools can also be used with the tool spindle locked be worked. The B axis is then not with the other axes connected.
Durch das Zusammenwirken vom Vorschub des Drehwerkzeugs in der X-Achse und die Bewegungen des Werkstücks in der Z- und C-Achse, sowie die Winkelnachführbewegung des Drehwerkzeugs in der B-Achse, wird die vorher durch Fräsen erzeugte Geometrie des Brillenglases im Feinbereich abgefahren und optimiert. Dabei wird eine sehr geringe Rauhtiefe an der Oberfläche erzeugt. Wenn das Drehwerkzeug das Zentrum des Werkstücks erreicht hat, ist der Arbeitsgang Drehen beendet.By the interaction of the feed of the Turning tool in the X axis and the movements of the workpiece in the Z and C axis, as well as the angular tracking movement of the turning tool in the B axis, the geometry of the Spectacle lenses worn and optimized. Doing so produces a very low surface roughness. If the turning tool the center of the workpiece the turning operation is finished.
Wenn die ringförmigen Schneiden des Walzenfräsers als Drehwerkzeug benutzt werden, so wird eine dieser Schneiden durch Drehen der Werkzeugspindel in der B-Achse in Arbeitsposition gebracht. Der Drehvorgang selbst läuft dann mit in der B-Achse arretierter Werkzeugspindel ab, die in diesem Fall entsprechend der Anordnung des Schneidwerkzeugs Vorschubbewegungen in der Y-Achse ausführt.If the ring-shaped cutting edges of the milling cutter as Turning tool are used, so one of these cutting edges is through Turning the tool spindle in the B axis brought into the working position. The turning process itself is running then with the tool spindle locked in the B axis Case according to the arrangement of the cutting tool feed movements executes in the Y axis.
Das Werkstück führt auch hier wieder gesteuerte Bewegungen in der C- und Z-Achse aus. Bei der genannten Arbeitsweise mit den Frässchneiden sind die Y-Achse, sowie die Z- und C-Achse miteinander verknüpft.Again, the workpiece is controlled Movements in the C and Z axes. In the way of working with the cutting edges the Y axis, as well as the Z and C axes linked together.
Es ist prinzipiell auch möglich, auf den Arbeitsgang Drehen zu verzichten, wenn nach dem Fräsen bereits die gewünschte Oberflächenqualität erreicht ist, die für eine wirtschaftliche Bearbeitung durch Feinschleifen bzw. Polieren ausreicht.In principle it is also possible to to forego the turning operation if after milling already the desired Surface quality achieved is that for economical processing by fine grinding or polishing sufficient.
Die Arbeitsgänge Fräsen und Drehen sind prinzipiell auch mit anderen Achskombinationen an der Bearbeitungsmaschine möglich.The milling and turning operations are in principle also possible with other axis combinations on the processing machine.
Nach dem Fräsen und Drehen werden die Werkstücke auf Folgemaschinen zum Feinschleifen bzw. Polieren umgespannt, wobei wieder der äußere ringförmige Bereich zum Spannen benutzt wird. Die beiden Abflachungen und die Indexierung sorgen für eine lagerichtige Positionierung des Werkstücks in dem Spannwerkzeug.After milling and turning, the workpieces are opened Followed machines for fine grinding or polishing, where again the outer annular area is used for tensioning. The two flattening and the indexing provide for one Correct positioning of the workpiece in the clamping tool.
Das Feinschleifen bzw. der Poliervorgang werden
mit Formwerkzeugen insbesondere auch mit flexiblen Werkzeugen durchgeführt, die
mit Schleifpads bzw. Polierfolie belegt sind. Die Formwerkzeuge
müssen
einen genauen Abdruck der Linsenoberfläche darstellen, was zu einem
relativ großen
Lagerbestand an teuren Formwerkzeugen führen würde, wenn nicht, wie hier vorgeschlagen,
mit flexiblen Werkzeugen gearbeitet wird (siehe
Diese flexiblen Werkzeuge sind so konzipiert, dass sie sich mit ihrer Arbeitsfläche an die Linsenoberfläche andrücken lassen und dabei die geometrische Form der Linsenoberfläche annehmen. In einem nächsten Arbeitsschritt wird diese Form fixiert, so dass ein maßgenaues Formwerkzeug entsteht. Die Fixierung kann wieder aufgehoben werden, so dass praktisch beliebig viele Abformvorgänge durchgeführt werden können.These flexible tools are like that designed so that they can be pressed against the lens surface with their work surface taking on the geometric shape of the lens surface. In a next step this shape is fixed so that a dimensionally accurate molding tool is created. The Fixation can be removed again, so that practically any many molding processes carried out can be.
Das Feinschleifen oder Polieren mit den flexiblen Formwerkzeugen ist sehr kostengünstig, da es einerseits keinen großen Lagerbestand an teuren Formwerkzeugen erfordert und andererseits auch kein Logistikaufwand erforderlich ist. Dieser würde jedoch im Zusammenhang mit den herkömmlichen Formwerkzeugen entstehen, da das jeweilige Formwerkzeug der vorgegebenen Linsengeometrie zugeordnet werden müßte, was einen gezielten Zugriff auf das große Lager an Formwerkzeugen erforderlich macht.Fine grinding or polishing with The flexible molds are very inexpensive because on the one hand there is none huge Stock of expensive molds required and on the other hand also no logistic effort is required. However, this would in connection with the conventional molds arise because the respective mold of the given lens geometry what should be assigned targeted access to the large stock of molding tools makes necessary.
Bei bestimmten Coating-Verfahren kann auf das Polieren verzichtet werden, wenn die beim Feinschleifen erzeugte Oberfläche eine genügend geringe Rauhtiefe hat. Die dann noch vorhandenen Unebenheiten werden beim Coating überdeckt.With certain coating processes there is no need for polishing if it is used for fine grinding generated surface one enough has a low surface roughness. The bumps that then still exist covered during coating.
Der grundsätzliche Fertigungsablauf bei Variante 1 (beide Seiten ohne fertige Oberflächen) ist dann wie folgt:
- 1. Der Kunststoffrohling wird an der Werkstückspindel (C-/Z-Achse) der Fräs-/Drehmaschine mittels Spannwerkzeug (Spannzange) am äußeren Rand festgespannt und die beiden Abflachungen und die Indexierung werden angebracht. Bei bestimmten Ausführungen ist auch vorgesehen, die Oberfläche des Kunststoffrohlings (Linsenrückseite) abzuplanen. Dies ergibt eine gute Auflage des Werkstücks beim Bearbeiten der Linsenvorderseite und eine genaue Lagedefinition (Höhenlage, Abstand) der Geometrien an Linsenvorder- und Linsenrückseite.
- 2. Anschließend wird in der gleichen Aufspannung vorzugsweise die konkave Linsenrückseite bearbeitet. Zum Fräsen und Drehen der gewünschten Geometrie, entsprechend Rezept, bleibt das Werkstück am äußeren Umfang in dem Spannwerkzeug festgespannt. Beim Fräsen und Drehen wird verfahren wie zuvor beschrieben. Bei dem Herstellen der Oberflächengeometrie an der Linsenrückseite gibt es keine Probleme mit dem Anschneiden des äußeren, ringförmigen Bereichs. Dies resultiert aus der konkaven Form der Linsenrückseite und der relativ flachen Wölbung von Brillengläsern. Es können so relativ große Brillengläser bearbeitet werden, ohne dass die Werkzeuge den ringförmigen Bereich anschneiden. In diesem Zusammenhang ist auch die geringfügige Vergrößerung des äußeren Durchmessers des Kunststoffrohlings von Vorteil.
- 3. Nach dem Herstellen der vorgegebenen Oberflächengeometrie an der Linsenrückseite wird diese feingeschliffen und ggf. poliert, wobei wie vorher beschrieben vorzugsweise flexible Formwerkzeuge zum Einsatz kommen.
- 4. Zum Schutz der fertig bearbeiteten Oberfläche wird diese zunächst gereinigt (z. B. mit Ultraschall) und anschließend mit einem Schutzlack oder einer Folie versehen.
- 5. Das Werkstück wird dann gewendet und erneut auf der Fräs-/Drehmaschine aufgespannt, damit die konvexe Linsenvorderseite zunächst durch Fräsen bearbeitet werden kann. Zum Spannen wird wieder der äußere Umfang benutzt, wobei die Abflachungen für den festen Halt und die Indexierung für die lagerichtige Position sorgen. Die grobe Kontur wird durch Fräsen erzeugt, an das sich später ein Drehvorgang zur Feinbearbeitung der Linsenoberfläche anschließt. Beide Arbeitsgänge werden durchgeführt, wie bereits beschrieben und ergeben die gewünschte Oberflächengeometrie, entsprechend Rezept (Rezeptfertigung). Da der Fräser beim Bearbeiten der konvexen Linsenvorderseite im Randbereich des Werkstücks tief in das Material eintauchen muß, würde bei der herkömmlichen Bearbeitung der äußere, ringförmige Bereich des Werkstücks, der zum Spannen dient, weggefräst bzw. der Fräser würde mit dem Spannwerkzeug kollidieren. Dies gilt insbesondere im Zusammenhang mit der Dickenoptimierung bei Plus- bzw. Neutral-Gläsern. Damit der äußere, ringförmige Bereich zum Spannen des Werkstücks und zur Stabilisierung des eigentlichen Brillenglases im Innenbereich bei der weiteren Bearbeitung in annähernd voller Dicke erhalten bleibt, wird zu Beginn des Fräsvorgangs eine kreisförmige Rille am Rand des Werkstücks eingefräst. Diese Rille wird so plaziert und dimensioniert, dass einerseits im Außenbereich des Werkstücks der ringförmige Bereich erhalten bleibt und andererseits im Innenbereich die gewünschte Dicke am Rand des eigentlichen Brillenglases (im Rahmen der Dickenoptimierung) erreicht wird. Durch die Form des Fräswerkzeuges erhält die Rille einen Querschnitt mit einem Radius (im Querschnitt des Werkstücks gesehen), der mindestens demjenigen der Schneiden des Fräswerkzeugs entspricht. Da diese Rille außerhalb der eigentlichen Nutzfläche d. h. außerhalb des Brillenglases liegt, ist es zweckmäßig den genannten Radius möglichst klein zu halten, damit nicht unnötig Material zerspant werden muß bzw. verloren geht. Hieraus resultiert auch die Forderung nach einem Walzenfräser mit kleiner Dicke bzw. kleinem Radius an den Schneiden. Der Außendurchmesser des Kunststoffrohlings kann dann möglichst klein gehalten werden. Die Rille stellt den Übergang zwischen dem eigentlichen Brillenglas und dem äußeren, ringförmigen Bereich dar und ermöglicht durch ihre Form einerseits die geringe Dicke am Rand des eigentlichen Brillenglases und anderseits die große Dicke am ringförmigen Bereich: Der Fräsvorgang zum Herstellen der Geometrie an der Linsenvorderseite läuft dann so ab, dass das Werkstück mit der Werkstückspindel in der C-Achse rotiert (drehzahl- und phasengesteuert) und gleichzeitig in der Z-Achse der Spindel schnelle translatorische Bewegungen (Oszillation) ausführt, die als Zustellbewegungen dienen. Gleichzeitig wird der Walzenfräser mit der Werkzeugspindel in der Y-Achse gesteuert verfahren (Vorschubbewegungen), wobei er um die B-Achse der Werkzeugspindel mit konstanter Drehzahl rotiert (nicht gesteuert). Die Y-, Z- und C-Achse sind in der Maschinensteuerung so miteinander verknüpft, dass durch die Addition der Bewegungen zunächst die genannte Rille und anschließend die Oberflächengeometrie der Linsenvorderseite erzeugt wird.
- 6. An das Fräsen der Linsenvorderseite schließt sich ein Drehvorgang im Feinbereich an, mit dem im wesentlichen kleine Korrekturen an der Geometrie vorgenommen werden und vor allem die Rauhtiefe verbessert wird. Vor Arbeitsbeginn taucht das kreisrunde Drehwerkzeug in die genannte ringförmige Rille ein, deren Radius in etwa demjenigen des Werkzeugs entspricht. Dies erfolgt durch Verfahren der X-, Y-, Z- und B-Achse. Die Eintauchstelle ist zu derjenigen des Fräsers am Umfang des Werkstücks um 90° versetzt, wie es der Lage der Drehwerkzeuge an dem entsprechenden Werkzeugspeicher entspricht. Der Drehvorgang läuft dann wie vorher – unter 5. – für das Fräsen beschrieben ab. Wenn die Schneiden des Fräswerkzeugs als Drehwerkzeug benutzt werden, so läuft der Arbeitsgang Drehen ähnlich ab, wie der Fräsvorgang. In diesem Fall ist die Werkzeugspindel mit dem Werkzeug jedoch in der B-Achse festgesetzt, nachdem durch kleine Bewegungen in der B-Achse eine der Schneiden des Fräswerkzeugs in Arbeitsposition gedreht wurde. Die Vorschubbewegung findet wie beim Fräsen in der Y-Achse statt.
- 7. Nach dem Herstellen der vorgegebenen Oberflächengeometrie an der Linsenvorderseite erfolgt auf Folgemaschinen (Feinschleif- bzw. Poliermaschinen) das Feinschleifen und ggf. Polieren. Auch hier werden vorzugsweise flexible Formwerkzeuge eingesetzt. Gespannt wird das Werkstück wieder an dem äußeren, ringförmigen Bereich.
- 8. Nach den genannten mechanischen Bearbeitungsvorgängen erfolgt nochmals ein Reinigungsvorgang. Auch hierbei ist die standardisierte Form des Werkstücks mit gleichen Außendurchmessern (bedingt durch den äußeren, ringförmigen Bereich) von großem Nutzen, da die Haltevorrichtungen (Waschrahmen) stark vereinfacht und vor allen Dingen universell verwendbar konzipiert sein können. Die einheitliche Größe dieser Waschrahmen führt zu erheblichen Kosteneinsparungen. Anschließend wird im Randbereich der Linsenvorderseite eine Gravur angebracht, die für das Brillenglas die Position des Nahteils und die Achslage des Rezepts kennzeichnet und ggf. auch das Logo des Herstellers enthält.
- 9. Es folgt das Coating des Werkstücks, d. h. das Auftragen dünner Schichten zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften auf beiden Seiten. Auch hier ist der äußere, ringförmige Bereich wieder von großem Vorteil, da das Werkstück während des Coatings daran festgespannt oder darauf abgelegt werden kann. Der standardisierte Durchmesser des ringförmigen Bereichs reduziert die Vielzahl der früher benötigten Haltesysteme bzw. Abdeckmasken auf eine einzige Größe. Es ist weiterhin vorgesehen, sowohl die erst als auch die zweite Brillenglasseite in einem Arbeitsgang zu vergüten, wozu eine automatische Schwenkeinrichtung benutzt wird. Auch diese kostensparende Vorrichtung wird erst durch die einheitliche Größe und Form der Werkstücke ermöglicht.
- 10. Das Werkstück wird zum Trennen von Brillenglas und ringförmigem Bereich auf einer Fräsmaschine mittels des ringförmigen Bereichs aufgespannt und mit einem geeigneten Fräser (z. B. Fingerfräser kleinen Durchmessers) das Brillenglas von dem ringförmigen Bereich getrennt. Das Trennen von Brillenglas und ringförmigen Bereich kann jedoch auch mit anderen Bearbeitungsverfahren durchgeführt werden. In Frage kommt hier z. B. das sogenannte Waterjet-Verfahren, bei dem zum Schneiden ein sehr feiner Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit benutzt wird. Bei dem Trennen des Brillenglases von dem ringförmigen Bereich wird vorzugsweise eine optimierte Außenkontur des Brillenglases erzeugt, die der vorgesehenen Brillenfassung weitgehend entspricht, dass heißt nur ein sehr geringes Aufmaß hat. Bei dem nachfolgendem Einschleifen in die Brillenfassung durch den Optiker wird hierdurch der Aufwand minimiert. Nach einer Endreinigung steht das Brillenglas dann für den Versand bereit.
- 1. The plastic blank is clamped to the workpiece spindle (C- / Z-axis) of the milling / turning machine by means of a clamping tool (collet) on the outer edge and the two flats and the indexing are attached. In certain versions, the surface of the plastic blank (back of the lens) is also planned. This results in a good support for the workpiece when machining the front of the lens and an exact definition of the position (height, distance) of the geometries on the front and back of the lens.
- 2. The concave back of the lens is then preferably machined in the same setup. For milling and turning the desired geometry, according to the recipe, the workpiece remains clamped on the outer circumference in the clamping tool. The milling and turning process is as described above. When creating the surface geometry on the back of the lens, there are no problems with cutting the outer, annular area. This results from the concave shape of the back of the lens and the relatively flat curvature of the lenses. Relatively large glasses can be processed in this way without the tools cutting the ring-shaped area. In this context, the slight increase in the outer diameter of the plastic blank is also advantageous.
- 3. After the specified surface geometry has been produced on the back of the lens, the latter is ground and possibly polished, preferably using flexible molding tools as described above.
- 4. To protect the finished surface, it is first cleaned (eg with ultrasound) and then provided with a protective varnish or a film.
- 5. The workpiece is then turned and clamped again on the milling / turning machine so that the convex front of the lens can first be machined by milling. The outer circumference is used again for tensioning, whereby the flats ensure a firm hold and the indexing ensures the correct position. The rough contour is created by milling, which is later followed by a turning process for fine machining of the lens surface. Both operations are carried out as already described and result in the desired surface geometry, according to the recipe (recipe production). Since the milling cutter has to plunge deeply into the material in the edge area of the workpiece when machining the convex lens front, the outer, annular area of the workpiece, which is used for clamping, would be milled away or the milling cutter would collide with the clamping tool during conventional machining. This applies in particular in connection with the thickness optimization for plus or neutral glasses. To ensure that the outer, ring-shaped area for clamping the workpiece and for stabilizing the actual spectacle lens in the inner area is retained in approximately full thickness during further processing, a circular groove is milled into the edge of the workpiece at the beginning of the milling process. This groove is placed and dimensioned in such a way that on the one hand the ring-shaped area is retained in the outer area of the workpiece and on the other hand the desired thickness is achieved in the inner area at the edge of the actual spectacle lens (as part of the thickness optimization). The shape of the milling tool gives the groove a cross section with a radius (as seen in the cross section of the workpiece) which corresponds at least to that of the cutting edges of the milling tool. Since this groove lies outside the actual usable area, ie outside the spectacle lens, it is advisable to keep the radius mentioned as small as possible so that material does not have to be machined unnecessarily or is lost. This also results in the requirement for a milling cutter with a small thickness or radius on the cutting edges. The outer diameter of the plastic blank can then be kept as small as possible. The groove represents the transition between the actual spectacle lens and the outer, annular area and, thanks to its shape, enables on the one hand the small thickness at the edge of the actual spectacle lens and on the other hand the large thickness on the annular area: The milling process for producing the geometry on the front of the lens then runs so that the workpiece rotates with the workpiece spindle in the C axis (speed and phase controlled) and at the same time executes rapid translatory movements (oscillation) in the Z axis of the spindle, which serve as infeed movements. At the same time, the milling cutter with the tool spindle is moved in a controlled manner in the Y axis (feed movements), whereby it rotates around the B axis of the tool spindle at a constant speed (not controlled). The Y, Z and C axes are linked to each other in the machine control system so that by adding the movements first the groove mentioned and then the surface geometry of the front of the lens is created.
- 6. The milling of the front of the lens is followed by a turning process in the fine area, with which essentially small corrections are made to the geometry and, above all, the roughness is improved. Before starting work, the circular turning tool is immersed in the aforementioned annular groove, the radius of which roughly corresponds to that of the tool. This is done by moving the X, Y, Z and B axes. The immersion point is offset from that of the milling cutter on the circumference of the workpiece by 90 °, as it corresponds to the position of the turning tools on the corresponding tool storage. The turning process then proceeds as previously described under 5. for milling. If the cutting edges of the milling tool are used as turning tools, the turning process is similar to the milling process. In this case, however, the tool spindle with the tool is fixed in the B axis after one of the cutting edges of the milling tool has been rotated into the working position by small movements in the B axis. As with milling, the feed movement takes place in the Y axis.
- 7. After the specified surface geometry has been produced on the front of the lens, fine grinding and polishing is carried out on subsequent machines (fine grinding or polishing machines). Flexible molds are also preferably used here. The workpiece is clamped again on the outer, annular area.
- 8. After the mechanical processing operations mentioned, there is another cleaning operation. Here too, the standardized shape of the workpiece with the same outer diameters (due to the outer, annular area) is of great benefit, since the holding devices (washing frame) can be greatly simplified and, above all, can be designed for universal use. The uniform size of these wash frames leads to considerable cost savings. An engraving is then placed in the edge area of the front of the lens, which identifies the position of the close-up part and the axial position of the prescription for the spectacle lens and, if necessary, also contains the manufacturer's logo.
- 9. This is followed by the coating of the workpiece, ie the application of thin layers to improve the properties on both sides. Here, too, the outer, ring-shaped area is again of great advantage, since the workpiece can be clamped or placed on it during the coating. The standardized diameter of the ring-shaped area reduces the number of holding systems or cover masks previously required to a single size. It is also envisaged to compensate both the first and the second side of the spectacle lens in one operation, for which purpose an automatic swivel device is used. This cost-saving device is only made possible by the uniform size and shape of the workpieces.
- 10. To separate the spectacle lens and the annular region, the workpiece is clamped on a milling machine by means of the annular region and the spectacle lens is separated from the annular region with a suitable milling cutter (eg small diameter finger milling cutter). However, the separation of the spectacle lens and the annular area can also be carried out using other processing methods. Question here is z. B. the so-called waterjet process, in which a very fine water jet is used at high speed for cutting. When the spectacle lens is separated from the annular region, an optimized outer contour of the spectacle lens is preferably produced which largely corresponds to the intended spectacle frame, that is to say only a very small oversize Has. In the subsequent grinding into the spectacle frame by the optician, the effort is minimized. After final cleaning, the lens is then ready for dispatch.
Der grundsätzliche Fertigungsablauf bei
Variante 2 (eine Seite verfügt über eine
fertige Oberfläche)
ist dann wie folgt oder ähnlich:
Bei
dieser Variante werden als Kunststoffrohlinge Halbfertigteile eingesetzt,
die beim Gießen
bzw. Pressen auf einer Seite bereits ihre endgültige Oberfläche erhalten,
die nicht mehr bearbeitet wird.The basic production process for variant 2 (one side has a finished surface) is then as follows or similar:
In this variant, semi-finished parts are used as plastic blanks, which on casting or pressing already have their final surface on one side, which is no longer processed.
Bevorzugt wird als fertige Oberfläche die konkave Rückseite des Brillenglases mit einer groben Abstufung der Dioptriewerte (z. B. 0,5 oder 1 Dioptrie), um die Anzahl der Halbfertigteile im Lagerbestand zu verringern.The concave is preferred as the finished surface back of the lens with a rough gradation of the diopter values (e.g. B. 0.5 or 1 diopter) to the number of semi-finished parts in stock to reduce.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können grundsätzlich aber auch Halbfertigteile mit fertiger Oberfläche an der konvexen Vorderseite benutzt werden. Der ringförmige Bereich wird dann bei der Bearbeitung der konkaven Linsenrückseite hergestellt und wieder zum Halten und Transportieren des Werkstücks bei der weiteren Bearbeitung benutzt.In the method according to the invention can in principle but also semi-finished parts with a finished surface on the convex front to be used. The ring-shaped The area then becomes when machining the concave back of the lens manufactured and again for holding and transporting the workpiece used for further processing.
Nachstehend wird das Fertigungsverfahren für Halbfertigteile mit fertiger konkaver Linsenrückseite beschrieben. Für Halbfertigteile mit fertiger konvexer Linsenvorderseite gilt das entsprechende.Below is the manufacturing process for semi-finished parts with finished concave lens back described. For This applies to semi-finished parts with a finished convex lens front appropriate.
Da die Rückseite bereits fertiggestellt und in den Dioptriewerten grob abgestuft ist, werden bei der Bearbeitung der Vorderseite spezielle Berechnungsverfahren eingesetzt, die zu Oberflächengeometrien führen, mit denen die Dioptriesprünge auf der Rückseite interpoliert werden können.Since the back is already finished and is roughly graded in the diopter values, when editing the front used special calculation methods that too Lead surface geometries with which the diopter leaps on the back side can be interpolated.
Das Zusammenwirken der optischen Eigenschaften von Vorder- und Rückseite ergibt ein Brillenglas mit idealer Anpassung an das Rezept des Augenarztes (Rezeptfertigung).The interaction of the optical Characteristics of front and back results in a spectacle lens with ideal adaptation to the prescription of the ophthalmologist (Recipe production).
Der Brillenoptiker ist nicht mehr gezwungen, unter vorgegebenen Brillengläsern dasjenige auszusuchen, das dem Rezept am nächsten kommt, da beliebige Brillengläser auch in bifokaler Ausführung hergestellt werden können. Diese Interpolation der Dioptriesprünge auf der Rückseite durch eine spezielle Geometrie auf der Vorderseite des Brillenglases ist ein wesentliches Merkmal des hier vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahrens.The optician is no longer forced to choose the one among the prescribed glasses, the closest to the recipe comes because any glasses also manufactured in a bifocal version can be. This interpolation of the diopter jumps on the back due to a special geometry on the front of the lens an essential feature of the inventive method proposed here.
Die Spezialgeometrie der Vorderseite (Rezeptfläche) wird so gestaltet, dass die Gesamtwirkung des Brillenglases von vorne gesehen auch ästhetischen Gesichtspunkten gerecht wird (z. B keine verzerrten Abbildungseigenschaften bei Durchsicht von vorne). Dies gilt auch, obwohl bei diesen Brillengläsern die optische Wirkung für den Fern- und den Nahteil optimiert ist (bifokal, prokressiv) und eine Dickenoptimierung mit Anpassung an die Brillenfassung und eine Anpassung der relativen Lage der Linsenachsen zum Auge durchgeführt wird (Individualgläser).The special geometry of the front (Prescription surface) is designed so that the overall effect of the lenses from seen from the front also aesthetic Aspects (e.g. no distorted imaging properties when viewed from the front). This also applies, although with these glasses the optical effect for the far and the near part is optimized (bifocal, procressive) and a thickness optimization with adaptation to the glasses frame and a Adaptation of the relative position of the lens axes to the eye is carried out (Individual glasses).
Die Fertigung der Brillengläser erfolgt bei Variante 2 ähnlich wie für Variante 1 bereits beschrieben. Es entfallen lediglich die Arbeitsschritte 2. und 3. Bei der Bearbeitung der Vorderseite wird eine Spezialgeometrie erzeugt, die folgende Merkmale aufweist:
- 1. Torische Formgebung (= Differenz zu der groben Abstufung der Brillenglasrückseite)
- 2. Atorische Formgebungen (zur Optimierung des Gewichts und der Abbildungseigenschaften)
- 3. Bifokaler Bereich in progressiver Ausführung (üblicherweise 1,0-3,5 Addition)
- 4. Prismatische Gestaltung (abhängig vom Rezept, der Addition und der relativen Lage in der Brillenfassung sowie relativ zum Auge)
- 5. Dickenoptimiert (abhängig von Form der Fassung)
- 1. Toric shape (= difference to the rough gradation of the back of the lens)
- 2. Atoric shapes (to optimize weight and imaging properties)
- 3. Progressive bifocal area (usually 1.0-3.5 addition)
- 4. Prismatic design (depending on the prescription, the addition and the relative position in the glasses frame and relative to the eye)
- 5. Optimized thickness (depending on the shape of the frame)
Diese Spezialgeometrie der Vorderseite kann selbstverständlich auch bei Brillengläsern entsprechend Variante 1 realisiert werden.This special geometry of the front can Of course also for spectacle lenses according to variant 1.
Das Überlagern der genannten Merkmale 1 bis 5 sowie eine zusätzliche Optimierung der Brillenglasrückseite mit ähnlichen Optimierungen wie auf der Brillenglasvorderseite bzw. eine Kombination aus Optimierungen von Vorder- und Rückseite (Doppelindividualisierung bzw. -Optimierung), ist eines der wesentlichen Merkmale des hier vorgeschlagenen, erfindungsgemäßen Verfahrens.The overlay of the mentioned characteristics 1 to 5 plus an additional one Optimization of the back of the lens with similar ones Optimizations like on the front of the glasses or a combination from optimizations of the front and back (double individualization optimization) is one of the main features of the here proposed method according to the invention.
Es wird hierdurch ermöglicht, eine Rezeptfertigung von Individualgläsern durchzuführen, auch wenn die Linsenrückseite relativ einfach gestaltet und in den Dioptriewerten grob abgestuft ist.This enables to carry out a prescription production of individual glasses, even if the back of the lens relatively simple in design and roughly graduated in the diopter values is.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist zusammengefaßt folgende Vorteile auf:
- – Es ist eine blockfreie Fertigung möglich, so dass alle mit dem Aufblocken verbundene Nachteile vermieden werden.
- – Es werden keine teuren Spezialmaschinen mit Lasereinrichtungen benötigt. Wärmespannungen durch thermisches Schneiden oder Schweißen treten nicht auf.
- – Es ist Rezeptfertigung möglich.
- Wegen der Spezialgeometrie an einer Linsenseite (vorzugsweise Vorderseite) kann auch bei Rezeptfertigung mit halbfertigen Kunststoffrohlingen (Halbfertigteile) in grober Abstufung gearbeitet werden. Daraus folgt eine Minimierung der Fertigungskosten (nur 1 Seite wird bearbeitet) und der Lagerkosten (wenig Halbfertigteile, da grobe Abstufung).
- – Die zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagene Fräs-/Drehmaschine kann durch Fortentwicklung von der Maschinentechnik abgeleitet werden, wie sie in der Optikmaschinen-Industrie bekannt ist.
- – Das Verfahren ist automatisierbar, da keine Arbeitsgänge erforderlich sind (z. B. Aufblocken), die Handeingriff erfordern.
- – Mit dem Verfahren lassen sich Brillengläser mit deutlich besserer Qualität und optimierter Dicke herstellen, als dies mit den Verfahren nach dem Stand der Technik möglich ist. Daraus resultieren eine bessere Sehleistung und Verträglichkeit für den Brillenträger.
- – Das Verfahren ist sehr kostengünstig, da es mit deutlich weniger Arbeitsgängen auskommt, als dies bei den bekannten Verfahren der Fall ist.
- – Auch die Anzahl der Haltewerkzeuge und Vorrichtungen ist geringer, da die Werkstücke an dem standardisierten Durchmesser des ringförmigen Bereichs gespannt bzw. aufgelegt werden können.
- - Non-blocking production is possible, so that all disadvantages associated with blocking are avoided.
- - No expensive special machines with laser devices are required. Thermal stresses due to thermal cutting or welding do not occur.
- - Recipe production is possible.
- Because of the special geometry on one side of the lens (preferably the front), you can also work with semi-finished plastic blanks (semi-finished parts) in coarse increments when manufacturing prescriptions. This results in a minimization of the manufacturing costs (only 1 side is processed) and the storage costs (few semi-finished parts because of rough gradation).
- - The milling / turning machine proposed to carry out the method can be derived from machine technology, as is known in the optical machine industry, by further development.
- - The process can be automated, since no operations are required (e.g. blocking) that require manual intervention.
- - With the method, glasses can be used produce significantly better quality and optimized thickness than is possible with the methods according to the prior art. This results in better vision and tolerance for the glasses wearer.
- - The process is very inexpensive, since it requires significantly fewer operations than is the case with the known processes.
- - The number of holding tools and devices is also lower, since the workpieces can be clamped or placed on the standardized diameter of the annular area.
Nachstehend werden das Verfahren
und die Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens für
Variante 1 an Hand eines Beispiels und der
Bei diesem Beispiel zu Variante 1 wird von einem Kunststoffrohling ausgegangen, dessen Vorderseite eben ist, während seine Rückseite eine Einformung ohne fertige Oberfläche aufweist. Es handelt sich bei diesem Beispiel um eine von mehreren vorgesehenen Verfahrens- und Vorrichtungsvarianten im Zusammenhang mit Plus-Gläsern. Für Neutral- und Minus-Gläser gilt sinngemäß jedoch genau das Gleiche.In this example for variant 1 is assumed from a plastic blank, the front is even while his back has an indentation without a finished surface. It is about in this example, one of several intended procedural and device variants in connection with Plus glasses. For neutral and Minus glasses applies analogously however exactly the same.
In den Vorrichtungs-Abbildungen werden die Maschinen selbst nicht dargestellt, sondern lediglich ihre Werkzeug- und Werkstückspindeln mit den daran befestigten Bearbeitungs- und Spannwerkzeugen. Diese Vereinfachungen wurde gewählt, damit die Details der erfindungsgemäßen Vorrichtungen besser gezeigt werden können.In the device pictures are shown the machines themselves are not shown, but only their tool and workpiece spindles with the processing and clamping tools attached to it. This Simplifications was chosen so that the details of the devices according to the invention are better shown can be.
Abb.
Zu
Diese Abbildung zeigt das Herstellen
der beiden Abflachungen (
Der Kunststoffrohling (
Die Werkstückspindel (
Wie man in der Ansicht erkennt, sind
seitlich an den Spannwerkzeugen (
Für
das Fräsen
der beiden Abflachungen (
Der Walzenfräser (
Der Fräsvorgang zum Herstellen der
beiden Abflachungen (
Zu
Diese Abbildung zeigt das Herstellen
der Indexierung (
Die Bearbeitung wird wieder auf der Fräs-/Drehmaschine
durchgeführt,
wobei der Kunststoffrohling (
Die Bearbeitung mit einem Walzenfräser (
Der Walzenfräser (
In der Abbildung ist ein spezieller
Walzenfräser
(
Der Kunststoffrohling (
Zu
Diese Abbildung zeigt den Fertigungszustand
des Werkstücks
(
In beiden Darstellungen ist die Indexierung (
Zu
Diese Abbildung zeigt alternativ
den Fertigungszustand des Werkstücks
(
In der Draufsicht mit Blick auf die
Einformung (
Zu
Diese Abbildung zeigt das Herstellen
der Oberflächengeometrie
an der konkaven Linsenrückseite
(
Die Bearbeitung wird wie bei den
vorhergehenden Arbeitsgängen
auf der Fräs-/Drehmaschine mit
dem Walzenfräser
(
Während
der Bearbeitung rotiert das Werkstück (
Der Walzenfräser (
Die Bearbeitung zum Fräsen der
vorgegebenen Geometrie an der konkaven Linsenrückseite (
Grundsätzlich kann jede der hier genannten Bearbeitungen (Fräsen und Drehen) jedoch auch in Linsenmitte beginnen und am äußeren Rand enden.Basically, any of the edits mentioned here (milling and turning) also start in the middle of the lens and on the outer edge end up.
Damit das Erzeugen der gewünschten
Geometrie möglich
ist, sind bei dieser Bearbeitung die Y-, Z- und C-Achse miteinander
verknüpft.
Die Rotation des Walzenfräsers
(
Nach dieser Bearbeitung wird am Randbereich
der konkaven Linsenrückseite
des Werkstücks (
Diese Planfläche ermöglicht eine eindeutige Bestimmung
der relativen Höhenlage
sowohl der konkaven Linsenrückseite
(
Dies ist bei der Herstellung eines
dickenoptimierten Brillenglases sehr wichtig, damit später beim Bearbeiten
der konvexen Linsenvorderseite (
Zu
Diese Abbildung zeigt das Herstellen
der Oberflächengeometrie
im Feinbereich und das Glätten
der Oberfläche
mittels Drehwerkzeug (
Für
diese Bearbeitung wird die Werkzeugspindel (
Die B-Achse der Werkzeugspindel (
Anschließend wird die Werkzeugspindel
(
Diese Startposition des Drehwerkzeugs
(
Die Werkstückspindel (
Das Drehwerkzeug (
Die Werkzeugspindel (
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn
die Schneide des Drehwerkzeugs (
Die Winkelnachführbewegungen des Drehwerkzeugs
(
Mit den Winkelnachführbewegungen
in der B-Achse könnte
der Anstellwinkel des Drehwerkzeugs (
Nähere
Erläuterungen
zu den Winkelnachführbewegungen
ergeben sich aus
Die X- und die Z- Achse, sowie die B- und C-Achse sind in der Maschinensteuerung elektrisch miteinander verknüpft, damit der vorbeschriebene Bewegungsablauf möglich ist.The X and Z axes, as well as the The B and C axes are electrically interconnected in the machine control connected, so that the movement sequence described above is possible.
Durch das Zusammenwirken der Bewegungen
des Drehwerkzeugs (
Zu
Diese Abbildung zeigt das Feinschleifen bzw.
Polieren der konkaven Linsenrückseite
(
Das Werkstück (
Der Unterdruck wird dem Unterdruck-Spannwerkzeug
(
Der Feinschleif- bzw. Poliervorgang
findet entsprechend dem Stand der Technik statt, indem die Werkstückspindel
(
Das Feinschleif- bzw. Polierwerkzeug ist mit einem Schleifpad bzw. einer Polierfolie belegt und der Feinschleif- bzw. Poliervorgang läuft unter Zugabe von Suspension ab.The fine grinding or polishing tool is covered with a sanding pad or polishing film and the fine sanding or polishing process in progress with the addition of suspension.
Durch eine leichte Schrägstellung
der Werkzeugspindel relativ zu der Werkstückspindel (
Als Feinschleif- bzw. Polierwerkzeug wird vorzugsweise das erwähnte flexible Werkzeug eingesetzt, da sich hiermit erhebliche Werkzeugkosten einsparen lassen. Auf den Feinschleif- bzw. Poliervorgang wird hier nicht weiter eingegangen, da er nicht Gegenstand des vorgeschlagenen Verfahrens ist.As a fine grinding or polishing tool is preferably the above flexible tool used, as this entails considerable tool costs save money. On the fine grinding or polishing process is here not discussed further as it is not the subject of the proposed Procedure is.
Wichtig ist im Zusammenhang mit
Nach dem Feinschleifen bzw. Polieren
wird die fertige Oberfläche
der konkaven Linsenrückseite (
Zu
sDiese Abbildung zeigt das Herstellen
der Oberflächengeometrie
an der konvexen Linsenvorderseite (
Das Werkstück (
Die beiden Abflachungen (
Die grobe Kontur der Oberflächengeometrie an
der konvexen Linsenvorderseite (
Die Bearbeitung der konvexen Linsenvorderseite
(
Auch dieser Arbeitsgang kann mit
umgekehrtem Werkzeugvorschub durchgeführt werden, wobei das Werkzeug
von der Mitte des Werkstücks (
Da der äußere, ringförmige Bereich (
Zu Beginn des Fräsvorgangs entsteht im Zusammenhang
mit der Erzeugung der geringen Wanddicke (
Durch die Form des Walzenfräsers (
Die kreisförmige Rille (
Nach dem Herstellen der geringen
Wanddicke (
Gleichzeitig wird der Walzenfräser (
Zu
Diese Abbildung zeigt das Herstellen
der Oberflächengeometrie
im Feinbereich und das Glätten
der Oberfläche
an der konvexen Lin senvorderseite (
Für
diese Bearbeitung wird die Werkzeugspindel (
Diese Startposition des Drehwerkzeugs
(
Die Werkstückspindel (
Das Drehwerkzeug (
Während
des Drehvorgangs und der Vorschubbewegung des Drehwerkzeugs (
Die X- und Z-Achse sowie die B- und C-Achse sind in der Maschinensteuerung elektrisch miteinander verknüpft, damit der gewünschte Bewegungsablauf möglich ist.The X and Z axes as well as the B and In the machine control system, the C axis is electrically linked to each other the desired one Movement sequence possible is.
Durch das Zusammenwirken der Bewegungen
des Drehwerkzeugs (
Zu
sDiese Abbildung zeigt das Herstellen
der Oberflächengeometrie
an der konvexen Linsenvorderseite (
Mit dieser stark vereinfachten
Das Werkstück (
Die Bearbeitung durch Drehen findet
an der konvexen Linsenvorderseite (
In dem Maße, wie das Drehwerkzeug (
An dem Werkzeugspeicher (
Die in der Abbildung dargestellten
Drehwerkzeuge (
Zu
Diese Abbildung zeigt das Feinschleifen bzw.
Polieren der konvexen Linsenvorderseite (
Das Werkstück (
Der Aufbau der Feinschleif- bzw.
Poliereinrichtung und der Feinschleif- bzw. Poliervorgang sind ähnlich,
wie bei
Als Feinschleif bzw. Polierwerkzeug wird wieder vorzugsweise das erwähnte flexible Werkzeug eingesetzt, da sich hiermit auch bei diesem Arbeitsgang erhebliche Werkzeugkosten einsparen lassen. Auf den Feinschleif- bzw. Poliervorgang wird hier nicht weiter eingegangen, da er nicht Gegenstand des vorgeschlagenen Verfahrens ist.As a fine grinding or polishing tool is again preferably the mentioned flexible tool used, since this also applies to this work step save considerable tool costs. On the fine grinding or polishing process is not discussed here, since it is not The subject of the proposed method is.
Wichtig im Zusammenhang mit
Wichtig ist auch, dass das Unterdruck-Spannwerkzeug
(
Nach dem Feinschleifen bzw. Polieren
wird die fertige Oberfläche
der konvexen Linsenvorderseite (
Dann wird eine sehr feine Markierung,
z. B. mittels Graviertechnik, auf der konvexen Linsenvorderseite
(
Anschließend wird das Werkstück (
Zu
Diese Abbildung zeigt den Fertigungszustand
des Werkstücks
(
In der unteren Darstellung erkennt
man die beiden Abflachungen (
Sowohl die konvexe Linsenvorderseite
(
Zu
Diese Abbildung zeigt den Fertigungszustand
des Werkstücks
(
Diese Abbildung entspricht im wesentlichen der
Zu
Diese Abbildung zeigt den Fertigungszustand
des Werkstücks
(
Da bei Minus-Gläsern der Randbereich des Brillenglases
(
In einem letzten Arbeitsschritt (nicht
dargestellt) wird das eigentliche Brillenglas (
Dieser Trennschnitt folgt einer Umrißlinie,
die derjenigen der Brillenfassung entspricht, ggf. mit einem geringen
Zuschlag als Bearbeitungszugabe für den Brillenoptiker. Das Brillenglas
(
- 11
- KunststoffrohlingPlastic blank
- 22
- Spannwerkzeugclamping tool
- 33
- erste Abflachungfirst flattening
- 44
- zweite Abflachungsecond flattening
- 55
- Spann- und Zentrierrandprestressed and centering edge
- 66
- Ausnehmungrecess
- 77
- Kanteedge
- 88th
- Ausnehmungrecess
- 99
- Walzenfräserrolling mills
- 1010
- Frässchneidemilling cutting edge
- 1111
-
Werkzeugspeicher
(
11 )Tool storage (11 ) - 1212
- Drehwerkzeugturning tool
- 12.112.1
- Drehwerkzeugturning tool
- 12.212.2
- Drehwerkzeugturning tool
- 12.312.3
- Drehwerkzeugturning tool
- 12.412.4
- Drehwerkzeugturning tool
- 1313
- Einformungindentation
- 1414
- Walzenfräserrolling mills
- 1515
- Indexierungindexing
- 1616
- Werkstückworkpiece
- 1717
- Planflächeplane surface
- 1818
- Spannwerkzeugclamping tool
- 1919
- konvexe Linsenvorderseiteconvex Front of the lens
- 2020
- Werkzeugspindeltool spindle
- 2121
- WerkstückspindelWorkpiece spindle
- 2222
- Unterdruck-SpannwerkzeugVacuum chuck
- 2323
- geringe Wanddickelow wall thickness
- 2424
- Schlauchverbindunghose connection
- 2525
- Formstückfitting
- 2626
- Kugelgelenkball joint
- 2727
- konkave Linsenrückseiteconcave Lens back
- 2828
- Spannelementclamping element
- 2929
- Bolzenbolt
- 3030
- ringförmiger Bereichannular area
- 3131
- kreisförmige Rillecircular groove
- 3232
- Brillenglaslens
- 3333
- große Dickegreat thickness
- 3434
- WerkstückspindelWorkpiece spindle
- 3535
- größere Kerbebigger notch
Claims (41)
Priority Applications (9)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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