DE10106007A1

DE10106007A1 - Verfahren zum Polieren von Linsen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10106007A1
Application number: DE2001106007
Authority: DE
Inventors: Roland Mandler
Original assignee: Optotech Optikmaschinen GmbH
Current assignee: Optotech Optikmaschinen GmbH
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2021-02-10
Also published as: DE10106007B4

Abstract

Bei dem Verfahren zum Polieren von fertiggeschliffenen Linsen mittels Formwerkzeugen unter Verwendung von Poliermaschinen, die über mindestens eine Werkstückspindel und eine Werkzeugspindel verfügen, wird ein variables Formwerkzeug benutzt. Dieses wird vor dem eigentlichen Poliervorgang mit seiner nachgiebigen Arbeitsfläche (31) mit der Linse (61) in festen Kontakt gebracht, wobei die Arbeitsfläche (31) die Kontur der Linse (61) als Negativabdruck annimmt. Dieser Negativabdruck wird anschließend fixiert, wodurch die Arbeitsfläche (31) des variablen Formwerkzeugs die für den Poliervorgang benötigte Form während des Polierens beibehält.

Description

Bei der vorgeschlagenen Erfindung handelt es sich um ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ziel der Erfindung ist es, die Wirtschaftlichkeit des Fertigungsvorgangs beim Linsenpolieren zu steigern und gleichzeitig die Genauigkeit der optisch aktiven Oberflächen der erzeugten Linsen zu steigern. Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 13 gelöst. Die Nachteile der Verfahren nach dem Stand der Technik werden damit vermieden.

Optische Linsen werden aus Rohlingen in mehreren Arbeitsschritten hergestellt. Zu nächst wird die Form der Linsen mittels verschiedener Schleifvorgänge erzeugt, an die sich das Polieren der optisch aktiven Oberflächen anschließt. Mit dem hier vor geschlagenen Polierverfahren können Linsen jeder Form poliert werden, d. h., der Anwendungsbereich erstreckt sich von einfachen sphärischen Linsen bis hin zu Linsen mit individuellen Freiformflächen, die als Unikate hergestellt werden. Beson ders große Vorteile ergeben sich beim Polieren dieser Linsen mit individuellen Frei formflächen.

Entsprechend dem Stand der Technik, gibt es für das Polieren von Linsen mehrere Verfahren, die im Vergleich zu dem hier vorgeschlagenen Verfahren erhebliche Nachteile aufweisen.

POLIEREN MIT FORMWERKZEUGEN

Zum Einsatz kommen sogenannte Formwerkzeuge, die im Bereich ihrer wirksamen Oberfläche die Form eines Negativabdrucks der zu bearbeitenden Linsenoberfläche haben. Solche Formwerkzeuge haben den Vorteil, daß sie die zu polierende Linse flächig berühren und daher ein entsprechend großer Materialabtrag erzielt wird. Die Bearbeitungszeiten sind dementsprechend kurz und damit kostengünstig.

Bei allen Vorteilen hat das Polieren mit Formwerkzeugen jedoch einen erheblichen Nachteil, der darin besteht, daß für jede Linsenform ein eigenes Werkzeug benötigt wird, da dieses ja einen Negativabdruck der Linsenoberfläche aufweisen muß.

Am aufwendigsten wird das Linsenpolieren wegen hoher Werkzeugkosten, wenn es sich bei den Werkstücken nicht mehr um sphärische Linsen handelt sondern asphä rische Linsen poliert werden müssen. Das Arbeiten mit einfachen, sphärisch ge krümmten Formwerkzeugen ist dann nicht mehr möglich. Insbesondere im Zu sammenhang mit der Brillenherstellung werden jedoch zunehmend auch asphärische Linsen benötigt. Diese werden bei der höchsten Komfortstufe zu Brillen mit Mehrsichtgläsern verarbeitet. Entsprechend dem steigenden Komfortbedürfnis der Benutzer, werden solche Mehrsichtgläser heute bevorzugt als sogenannte Gleit sichtgläser ausgeführt, bei denen der Weitsichtbereich gleitend in den Nahsicht bereich übergeht. Solche Linsen weisen eine individuell gestaltete Oberflächen geometrie mit Freiformflächen auf.

Entsprechend den verschiedenen Komfortstufen und damit den unterschiedlichen Ansprüchen an die Brillengläser, sind auch verschiedene Polierverfahren bekannt geworden. Ähnliches gilt selbstverständlich nicht nur für Brillengläser, sondern auch für alle anderen Linsen mit ähnlichen Eigenschaften.

Polieren sphärischer Linsen

Diese Linsen haben die einfachste Geometrie und sind dementsprechend am einfachsten zu bearbeiten. Zur Verwendung kommen Poliermaschinen mit mindestens zwei sich gegenüberstehenden, unabhängig voneinander, rotatorisch angetriebenen Spindeln. An einer dieser Spindeln ist die zu polierende Linse be festigt, während die andere Spindel das Formwerkzeug trägt. Üblicherweise sind die Spindeln senkrecht übereinander angeordnet, wobei die eine eine vertikale Rotationsachse aufweist, während die andere schräggestellt werden kann. Durch diese Schrägstellung der einen Spindel werden die zum Polieren benötigten Realtiv geschwindigkeiten zwischen Formwerkzeug und Linse erzeugt. Beim Polieren wird die Poliermaschine so eingerichtet, daß sich die Spindelachsen im Radienmittelpunkt der zu bearbeitenden Linsenoberfläche schneiden.

Formwerkzeug und Linse werden zum Polieren miteinander in Verbindung gebracht und während des Poliervorgangs mit einem genau festgelegten Arbeitsdruck gegen einander gepreßt. Sie rotieren gleichsinnig und mit ähnlicher Drehzahl, wobei sie von den beiden Spindeln angetrieben werden. Der Poliervorgang läuft dann unter Zu gabe von Poliersuspension ab, die auf Grund ihrer Zusammensetzung (Polierkörper und chemisch aktive Stoffe) für den erwünschten Materialabtrag sorgt und gleich zeitig als Kühlflüssigkeit dient. Poliersuspension wird bei allen Polierverfahren einge setzt und daher nicht immer erwähnt. Nachteilig ist, daß für jeden Krümmungsradius der optisch aktiven Linsenoberfläche ein eigenes Formwerkzeug benötigt wird.

Polieren von asphärischen Linsen am Beispiel von Brillengläsern

Brillengläser weisen torisch gekrümmte Oberflächen oder individuell gestaltete Ober flächengeometrien auf. Bei torischen Linsen (zwei unterschiedliche Krümmungsradien) kommen zum Polieren Formwerkzeuge zum Einsatz, die wieder einen Negativabdruck der Linse darstellen. Dies gilt gleichermaßen für Linsen mit individu ell gestalteten Oberflächengeometrien (Freiformflächen). Der Poliervorgang kann hier nicht mehr auf Poliermaschinen mit zwei unabhängig voneinander angetriebe nen Spindeln (Werkstück- und Werkzeugspindel) durchgeführt werden, da Linse und Polierwerkzeug wegen der fehlenden Rotationssymmetrie während des Polier vorgangs genau zueinander ausgerichtet bleiben müssen. Es sind zum Polieren asphärischer Linsen mit Formwerkzeugen zwei verschiedene Polierverfahren be kannt geworden:

- Die asphärische Linse wird mit einem Formwerkzeug in Verbindung ge bracht, wobei die Linse feststeht, während das Polierwerkzeug sogenannte Schwabbelbewegungen durchführt. Hierzu wird es von der Poliermaschine so ange trieben, daß jeder Punkt seiner aktiven Oberfläche kleine Kreisbewegungen ausführt, ohne daß das Werkzeug insgesamt um seine Achse rotiert. Die Größe der Kreis bewegung ist maßgebend für die Polierleistung. Kreisbewegungen mit etwas größerem Radius führen zu höherer Polierleistung und umgekehrt.

Die Größe des Radius der kleinen Kreisbewegungen ist jedoch begrenzt, da durch diese Kreisbewegungen Linse und Formwerkzeug mit ihren Krümmungen nicht mehr genau übereinander liegen, wodurch ein ungleichmäßiger Materialabtrag entsteht. Um diesen Effekt in akzeptablen Grenzen zu halten, wird das Polierwerkzeug mit einer weichen Oberfläche ausgeführt, die sich der Form der Linse anpassen kann. Grundsätzlich führen Formwerkzeuge, wegen ihrer flächigen Berührung mit der zu polierenden Linse, zu einem hohen Materialabtrag und einer guten Flächenqualität, es muß jedoch der richtige Radius für die kleinen Kreisbewegungen gefunden werden, damit sich bei ausreichendem Materialabtrag auch die erforderliche Qualität der Linsengeometrie erzielen läßt.

- Auch bei dem zweiten Verfahren wird ein Formwerkzeug benutzt, es findet jedoch ein anderer Bewegungsablauf statt. Die asphärische Linse und das Formwerkzeug befinden sich an den rotierenden Spindeln einer Poliermaschine, wo bei die eine Spindel (vorzugsweise die oben angeordnete Werkzeugspindel) schräg gestellt wird, während die unten angeordnete Werkstückspindel an einem Kreuz schlitten befestigt ist, mittels dem sie vertikal und horizontal verfahren werden kann.

Da die Linse und das Formwerkzeug nicht rotationssymetrisch sind, müssen sie ihre Lage zueinander beibehalten. Die beiden Spindeln müssen daher in diesem Fall mit synchroner Drehzahl angetrieben werden, wobei auch der Phasenwinkel beider Spindeln genau übereinstimmen muß. Nur so ist gewährleistet, daß Linse und Werk zeug mit ihren Konturen genau übereinander liegen und diese Zuordnung auch bei Rotation der beiden Spindeln erhalten bleibt.

Bei diesem Verfahren werden die erwünschten Relativbewegungen (kleine Kreis bewegungen) durch Schrägstellung einer der beiden Spindeln erzeugt. Würde ohne Schrägstellung gearbeitet, so würden Linse und Werkzeug aufeinanderliegend mit gleicher Drehzahl und ohne Relativbewegung rotieren. Je größer die Schrägstellung um so größer ist auch der Radius der kleinen Kreisbewegungen. Die Synchronisation der Drehbewegung beider Spindeln wird, bei diesem Verfahren entsprechen dem Stand der Technik, auf mechanischem Wege erzeugt, wozu mechanische Über tragungselemente zwischen den Spindeln vorhanden sind.

Da sich beim Polieren mit Formwerkzeugen und schräggestellter Werkzeugspindel die geometrischen Rotationsachsen von Werkstück- und Werkzeugspindel im ge meinsamen Radienmittelpunkt von Linse und Werkzeug schneiden müssen, tritt beim Polieren von asphärischen Linsen ein grundsätzliches Problem auf. Dies hängt damit zusammen, daß asphärische Linsen über mehrere Krümmungsradien ver fügen und daher auch mehrere Radienmittelpunkte vorhanden sind. Die Forderung nach Übereinstimmung von Achsenschnittpunkt und Radienmittelpunkt ist daher nicht zu erfüllen. In der Praxis wird aus diesem Grund ein theoretischer Radienmittelpunkt gewählt, der einem Mittelwert entspricht.

Da sich aus den vorgenannten Gründen eine genaue Übereinstimmung von Achsenschnittpunkt und Radienmittelpunkt nicht erreichen läßt, muß bei diesem Polierverfahren zwischen Werkzeugspindel und Polierwerkzeug ein Universal gelenkfutter angeordnet werden. Der Grundkörper dieses Universalgelenkfutters ist mit der Werkstückspindel verbunden und trägt am vorderen Ende ein Kugelgelenk, an dem die Linsenaufnahme befestigt ist. Das Kugelgelenk ist von einer Gummi manschette umgeben, die der Abdichtung gegen die Poliersuspension dient und gleichzeitig die Funktion eines Mitnehmers hat, damit die Linsenaufnahme trotz des Kugelgelenks angetrieben wird. Es sind jedoch auch andere Mitnehmer bekannt geworden.

Das Universalgelenkfutter gleicht dank seiner Beweglichkeit die Ungenauigkeiten in der gemeinsamen, geometrischen Anordnung von Werkzeug und Linse aus, d. h. es gleicht aus, daß sich der Achsenschnittpunkt nicht exakt im Radienmittelpunkt befindet. Dieses Universalgelenkfutter kann sowohl zwischen der Werkstückspindel und der Linsenaufnahme als auch zwischen der Werkzeugspindel und dem Polier werkzeug angeordnet werden.

Nachteilig bei den beschriebenen Verfahren zum Polieren von asphärischen Linsen, ist der sehr große Aufwand an Werkzeugkosten für die eingesetzten Formwerk zeuge, da die Werkzeuge auch in diesen Fällen einen Negativabdruck der Linsen oberfläche darstellen müssen. Bereits torische Linsen weisen zwei Radien auf (ein 1. Radius und ein 2. Radius). Dadurch vergrößert sich die Anzahl der benötigten Formwerkzeuge beträchtlich. Zu jedem unterschiedlichen 1. Radius gehört jeweils eine größere Anzahl unterschiedlicher 2. Radien. Die komplexe Oberflächen geometrie der Formwerkzeuge muß mittels mechanischer Bearbeitung hergestellt werden. Damit sich der hieraus ergebende große Aufwand in vernünftigen Grenzen hält, werden die Werkzeuge mit einer vorgegebenen Abstufung der Radien hergestellt. Dies spart zwar Herstellungskosten, führt aber zu Kompromissen bei der An passung der Brille an den Bedarfsfall, da nur zwischen den vorgegebenen festen Abstufungen der beiden Krümmungsradien gewählt werden kann. Komforteinbußen sind die Folge.

Die genannte Problematik vergrößert sich noch, wenn keine torischen Linsen sondern bei aufwendigeren Brillen Mehrsichtgläser, insbesondere auch als Gleit sichtgläser, eingesetzt werden sollen. Diese Linsen verfügen über Freiformflächen, mit einer Vielzahl von Krümmungsradien, die bei den Gleitsichtgläsern gleitend in einander übergehen. Da zum Polieren solcher Linsen wieder Formwerkzeuge be nutzt werden, ergibt sich hier die gleiche Problematik wie bereits beschrieben. Hinzu kommt, daß wegen der benötigten Freiformflächen die Anzahl der Formwerkzeuge noch wesentlich größer sein muß. Die Formwerkzeuge wurden daher ebenfalls in feste Abstufungen eingeteilt, um die Werkzeugkosten einigermaßen zu begrenzen. Dieses Vorgehen führt zu Abstrichen bei der Brillenqualität, da die benutzten Gläser (Linsen) immer einen Kompromiß darstellen; denn die Wahrscheinlichkeit, daß eine im Rahmen der Abstufung verfügbare Linse genau zu der erwünschten Sehschärfen korrektur führt, ist eher gering.

Damit eine ausreichende Korrektur des Sehfehlers überhaupt möglich ist, müssen die Abstufungen in kleinen Schritten erfolgen und dementsprechend bei den Her stellern von Brillengläsern sehr viele Formwerkzeuge hergestellt und vorrätig gehalten werden, was sehr große Kosten verursacht.

Mit dem steigenden Komfortbedürfnis der Bevölkerung werden zunehmend exakt angepaßte Brillengläser gefordert, die keiner festen Abstufung unterliegen, sondern über individuelle Freiformflächen verfügen. Diese Forderung läßt sich mit den her kömmlichen Formwerkzeugen auf wirtschaftliche Weise nicht erfüllen.

POLIEREN MIT POLIERSTIFTEN

Im Zusammenhang mit der genannten Problematik wurde ein Polierverfahren mit Polierstiften im Markt eingeführt, das aber mit einigen anderen Nachteilen behaftet ist, die mindestens genau so gravierend sind, wie bei den anderen Verfahren zuvor beschrieben.

Das Polieren von Freiformflächen mit Polierstiften, auch computer-kontrolliertes Polieren genannt, gehört zum Stand der Technik und weist folgende Merkmale auf:
Benötigt wird zur Durchführung dieses Verfahrens eine Poliermaschine mit mindestens zwei Spindeln, wobei die üblicherweise oben angeordnete Werk zeugspindel um einen Schwenkpunkt schräggestellt werden kann (B-Achse), wäh rend die unten angeordnete Werkstückspindel an einem Kreuzschlitten befestigt ist, der ihr horizontale und vertikale Bewegungen erlaubt (X- und Z-Achse). Die vertikale Drehachse der Werkstückspindel ist als gesteuerte 4. Maschinenachse ausgeführt (C-Achse). Damit können die Werkstückspindel und die damit verbundene Linse so in gesteuerte Rotation versetzt werden, daß die Winkelgeschwindigkeit in Abhängig keit vom Phasenwinkel der Drehbewegung variiert werden kann. Außerdem ist diese 4. Maschinenachse bezüglich ihrer Winkelgeschwindigkeit und ihres Phasenwinkels als C-Achse mit den anderen Maschinenachsen verknüpft.

An der oben liegenden Werkzeugspindel ist ein Polierstift befestigt, der von der Spindel in ungesteuerte Rotation versetzt wird. Durch Ansteuern der B-, C-, X- und Z-Achse wird ein vorgegebener Bewegungsablauf erzeugt, der dazu führt, daß der Polierstift, relativ zur Linsenoberfläche, die gewünschte Freiformfläche abfährt und dabei stets senkrecht zur Linsenoberfläche ausgerichtet bleibt. Auch dieses Polier verfahren läuft unter Zufuhr von Poliersuspension ab.

Bei diesem Verfahren können die Maschinenachsen so angesteuert werden, daß sich an den einzelnen Oberflächenpunkten der Linse unterschiedliche Verweilzeiten ergeben. Es kann so Einfluß auf den Materialabtrag genommen werden, womit eine gezielte Korrektur der Linsengeometrie im Feinbereich möglich ist. Hierzu muß die Linsengeometrie mittels einem Interferometer oder mechanisch vermessen werden. Diese Verfahrensschritte werden allerdings nur bei sehr hochwertigen Linsen ange wandt.

Damit der Polierstift die Freiformfläche mit der nötigen Genauigkeit abfahren kann, ist es wünschenswert, daß sein Durchmesser möglichst klein ist. Wenn der Polierstift durch Verfahren der Maschinenachsen auf einen Punkt an der Linsenoberfläche ausgerichtet ist, so soll im Idealfall nur dieser Punkt, jedoch nicht seine Umgebung, bearbeitet werden, da diese andere Ausrichtungen des Polierstiftes benötigt. Daraus folgt: Je kleiner der Durchmesser des Polierstiftes, um so genauer kann die ge wünschte Freiformfläche erzeugt werden und umgekehrt.

Der vorgenannten Forderung nach kleinem Durchmesser des Polierstiftes steht je doch die Forderung nach einer wirtschaftlichen Fertigung gegenüber. Da die Polier leistung unter anderem von der Größe der Fläche abhängt mit der das Werkzeug die Linse berührt, wäre unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ein möglichst großer Durchmesser des Polierstifts sinnvoll. Da beide Forderungen an ein und demselben Polierwerkzeug nicht zu erfüllen sind, muß ein Kompromiß geschlossen werden, mit allen daraus resultierenden Nachteilen, d. h. mit beeinträchtigter Wirtschaftlichkeit wird eine unpräzise Linsenform erzeugt.

Ein ähnliches Problem ergibt sich bei der zu wählenden Härte des Polierstiftes. Im Hinblick auf die Standzeit des Werkzeugs sollte es aus einem härteren Material ge fertigt sein, zum Erreichen einer guten Oberflächenqualität der Linse sollte es eher aus einem weicheren Material bestehen.

Die Nachteile des Polierens von Freiformflächen an Linsen mittels Polierstift lassen sich demnach wie folgt zusammenfassen:

- geringe zeitbezogene Polierleistung
- kleine Standzeit des Polierwerkzeugs
- schlechte Oberflächenqualität (Feinbereich)
- schlechte Flächenqualität (Geometrie)

Bei dem hier vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren werden die Nach teile bzgl. Wirtschaftlichkeit und Qualität vermieden, wie sie bei den Polierverfahren nach dem Stand der Technik mit herkömmlichen Formwerkzeugen oder Polierstiften gegeben sind. Durch den Einsatz eines variablen Formwerkzeugs ergeben sich minimale Werkzeugkosten, dennoch lassen sich alle Vorteile nutzen, die beim Polie ren mit Formwerkzeugen gegeben sind.

Das variable Formwerkzeug kann auf den herkömmlichen Poliermaschinen, wie vor her beschrieben, eingesetzt werden. Falls asphärische Linsen poliert werden sollen, muß die Poliermaschine für diese Arbeiten geeignet sein. Das variable Form werkzeug ist das wesentliche Erfindungsmerkmale des hier vorgeschlagenen Polier verfahrens.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die fertiggeschliffene Linse, wie beim Polieren grundsätzlich üblich, als vorhanden vorausgesetzt. Das variable Formwerk zeug ist so aufgebaut, daß es im Arbeitsbereich über eine nachgiebige, weiche Struktur (Arbeitsfläche) verfügt, die sich beim Andrücken an die Linsenoberfläche an dieser abformt und so die Form eines Negativabdrucks der Linse annimmt und da nach fixiert werden kann. Die fixierte Arbeitsfläche des variablen Formwerkzeugs behält die Form des Negativabdrucks der Linse, für die Dauer des Poliervorgangs, bei. Mit der fixierten Arbeitsfläche des variablen Formwerkzeugs wird dann der Poliervorgang auf einer geeigneten Poliermaschine durchgeführt. Danach kann die Fixierung der Arbeitsfläche des variablen Formwerkzeugs wieder aufgehoben wer den und wie vorbeschrieben die neue Gestalt der nächsten Linse annehmen.

Die Poliermaschine muß über mindestens eine Werkstück- und eine Werkzeugspin del verfügen. Die Relativbewegungen zwischen der Linse und dem variablen Form werkzeug kann entweder mittels einer Schwabbeleinrichtung oder bevorzugt durch Schrägstellen einer der beiden Spindeln in der B-Achse erzeugt werden. Vorzugs weise werden Poliermaschinen eingesetzt, die CNC-gesteuert sind und über mindestens zwei rotatorisch angetriebene Spindeln verfügen (Werkstück- und Werk zeugspindel), die in der B-, X- und Z-Achse verstellbar sind. Zum Polieren von asphärischen Linsen muß außerdem eine Synchronisations-Einrichtung vorhanden sein, die sicherstellt, daß beide Spindeln mit gleicher Drehzahl und Phasenlage rotie ren.

Das Abformen der Arbeitsfläche des variablen Formwerkzeugs an der Linsenober fläche erfolgt unmittelbar vor dem Poliervorgang, nachdem die zu polierende Linse an dem Spannfutter der Werkstückspindel befestigt wurde. Der gesamte Abform vorgang läuft bei CNC-gesteuerten Poliermaschinen automatisch ab, wobei die Werkzeug- und die Werkstückspindel koaxial zueinander angeordnet sind. Nach dem ersten Berühren von Werkzeug und Linse durch Verfahren in der Z-Achse wird noch ein kleiner zusätzlicher Weg in der gleichen Achse gefahren. Dieser ist so ge wählt, daß sich die nachgiebig eingestellte Arbeitsfläche des variablen Formwerk zeugs voll an die zu polierende Oberfläche der Linse anlegt. Bei einer bevorzugten Ausführung wird das variable Formwerkzeug nach Berührung seiner Arbeitsfläche mit der Linse mit Druckluft beaufschlagt und so die Arbeitsfläche gegen die Linse gedrückt und damit deren Kontur abgeformt. Danach wird die Arbeitsfläche des variablen Formwerkzeugs fixiert und der Poliervorgang unter Zugabe von Polier suspension durchgeführt.

Es kann sich bei der Linsenoberfläche um einfache Formen handeln, wie dies z. B. bei sphärischen Linsen oder anderen rotationssymetrischen Linsen der Fall ist. Hier tritt bereits eine wesentliche Kosteneinsparung ein, da mit ein und demselben variablen Formwerkzeug Linsen mit unterschiedlichen Krümmungsradien ihrer optisch aktiven Oberfläche hergestellt werden können. Es ist nicht mehr erforderlich, daß zu jedem Krümmungsradius ein eigenes Formwerkzeug angefertigt und be voratet werden muß.

Noch sehr viel größer ist die Kosteneinsparung bei Anwendung des erfindungs gemäßen Verfahrens, wenn es sich um das Polieren von Linsen mit asphärischen, nicht rotationssymetrischen Linsenoberflächen handelt. Dies können einfache torische Linsen, aber auch Linsen mit einer beliebigen Freiformfläche sein. Hier er gibt sich der größte Einspareffekt bei gleichzeitig optimaler Gestaltung der Linsen geometrie. Eine Abstufung der Krümmungsradien, wie bisher beim Linsenpolieren mit Formwerkzeugen, ist nicht mehr erforderlich. Das Polieren individueller Freiform flächen ist nun möglich, ohne daß individuelle Formwerkzeuge als Unikate herge stellt werden müssen.

Mit dem hier vorgeschlagenen variablen Formwerkzeug werden die Nachteile, die sich beim Linsenpolieren mit Formwerkzeugen infolge der hohen Werkzeugkosten ergeben, vermieden. Die wirtschaftlichen Vorteile, die sich aus der hohen Polier leistung von Formwerkzeugen ergeben, werden jedoch beibehalten.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich insbesondere Brillengläser mit individuellen Freiformflächen erstmals wirtschaftlich herstellen, da nun beliebig ge formte Linsen mit ein und demselben variablen Formwerkzeug poliert werden können. Es entfällt somit nicht nur das Herstellen der teuren, individuellen Polier werkzeuge, sondern auch das Wechseln der Werkzeuge an der Poliermaschine und das aufwendige Bevorraten vieler Polierwerkzeuge. Zusätzlich zu diesen wirtschaft lichen Vorteilen ergibt sich bei der Herstellung von Brillengläsern noch der Vorteil, daß nun die optimale Linsenform gewählt werden kann, ohne daß feste Abstufungen in den Krümmungsradien der Linsen eingehalten werden müssen.

Wie erwähnt, kann das erfindungsgemäße variable Formwerkzeug auf herkömm lichen Poliermaschinen eingesetzt werden, soweit sie für die jeweilige Linsenform geeignet sind und wie sie vorstehend in Zusammenhang mit den bekannten Polierverfahren unter Verwendung von Formwerkzeugen beschrieben wurden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich wie folgt zusammen fassen:

- Es ergibt sich eine drastische Reduzierung der Werkzeugkosten, da mit einem einzigen variablen Formwerkzeug jede beliebig geformte Linsenoberfläche poliert werden kann und damit die Herstellkosten für die sonst benötigten Formwerk zeuge entfallen.
- Es ist kein Werkzeugwechsel erforderlich, da mit ein- und demselben Werkzeug alle vorkommenden Linsenkonturen poliert werden können, sofern die Durch messer zueinander passen.
- Es ist kein großer Lageraufwand erforderlich, da sich die Anzahl der benötigten Formwerkzeuge drastisch reduziert.
- Die Form des Werkzeugs entspricht in idealer Weise der Kontur der zu polieren den Linse, eine Abstufung der Krümmungsradien ist nicht erforderlich.
- Es ergeben sich alle Vorteile bezüglich Wirtschaftlichkeit (hoher Materialabtrag durch großflächige Berührung) und Qualität (genaue Paßform des Formwerkzeugs), wie sie beim Polieren mit Formwerkzeugen bekannt sind, wobei jedoch die bekannten Nachteile vermieden werden.
- Im Vergleich zum Polieren mit Polierstiften ergeben sich wesentlich kürzere Polierzeiten, weniger Werkzeugverschleiß und bessere Oberflächenqualitäten.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens werden nachstehend anhand einiger Beispiele und der Abb. 1 bis 3 be schrieben. Es sind jedoch auch andere Varianten und Ausführungen dieser Vorrich tungen vorgesehen.

Abb. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des variablen Formwerkzeugs mit Stahlstiften und pneumatischer Fixierung der Arbeitsfläche.

Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des variablen Formwerkzeugs mit einer magnetisierbaren Suspension und elektromagnetischer Fixierung der Arbeitsfläche.

Abb. 3 zeigt die schematisch dargestellte Poliermaschine in einer Frontansicht beim Polieren nach dem Anformen der Linsenkontur an dem variablen Formwerk zeug.

Zu Abb. 1 Variables Formwerkzeug mit Stahlstiften

Dieses Werkzeug besteht aus einem oberen Gehäuseteil (1), das mit dem Spann zapfen (2) zur Befestigung des Werkzeugs an der Poliermaschine verbunden ist und einem unteren Gehäuseteil (3), das einen inneren Hohlraum (17) aufweist, indem sich die Stahlstifte (4) in dichter Packung befinden. Diese Stahlstifte (4) werden von einer Gummimanschette (5) umgeben, in die ein Ring (6) aus festem Material (Metall oder Kunststoff) eingelegt ist.

Dieser Ring (6) hat eine umlaufende Nut (7) an seinem äußeren Umfang, während sein innerer Umfang eine Ausnehmung (9) aufweist. Die Nut (7) und die Ausneh mung (9) sind über die Bohrungen (8) miteinander verbunden. Die umlaufende Nut (7) steht mit einer Bohrung (10) in dem unteren Gehäuseteil (3) in Verbindung.

Das untere Gehäuseteil (3) wird nach unten hin von einem Formteil (11) abgeschlos sen, daß aus einem elastischen Material besteht, das über die Eigenschaften einer Polierfolie verfügt. Dieses Material ist relativ weich, so daß geometrische Unge nauigkeiten ausgeglichen werden, die dann auftreten, wenn das Werkzeug während des Poliervorgangs die genannten kleinen Kreisbewegungen relativ zur Linse aus führt.

Das Formteil (11) weist einen Bund (12) auf, mittels dem es sich auf einen Ab satz (13) des unteren Gehäuseteils (3) abstützt. Der Bund (12) wird dort von einer Scheibe (16) festgehalten, gegen die die Gummimanschette (5) drückt. An seiner Unterseite verfügt das Formteil (11) über die Arbeitsfläche (31), die so ausgebildet ist, daß sie sich im Zusammenwirken mit Poliersuspension für den Poliervorgang eignet.

Das obere Gehäuseteil (1) und das untere Gehäuseteil (3) werden mittels einer Schraubenverbindung (14) zusammengehalten. Beide Teile sind so ausgeführt, daß beim Anziehen der Schraubenverbindung (14) gleichzeitig ein Zwischenring (15) in dem unteren Gehäuseteil (3) fixiert wird. Dieser Zwischenring (15) hält die Gummi manschette (5) nach oben hin in ihrer Lage fest, während sie sich nach unten hin gegen die Scheibe (16) abstützt.

In dem oberen Gehäuseteil (1) befindet sich ebenfalls ein innerer Hohlraum (18), in dem sich ein Tragring (19) befindet, der mit einer Gummimembran (20) verbunden ist, die an den oberen Enden der Stahlstifte (4) aufliegt. Der Tragring (19) wird in dem oberen Gehäuseteil (1) mittels einer Schraubenverbindung (21) festgehalten. Im Zentrum des Tragrings (19) befindet sich eine Bohrung (22), in die ein Rohr (23) ein geschoben und dort mittels einer Dichtung (24) abgedichtet ist. Dieses Rohr (23) verläuft nach oben hin in der hohlgebohrten Werkzeugspindel der Poliermaschine, der es zugeordnet ist, und endet dort in einer Drehdurchführung (nicht gezeichnet).

Weiterhin verläuft das Rohr (23) in einer Bohrung (25), die sich im inneren des Spannzapfens (2) bzw. des oberen Gehäuseteils (1) befindet. Da diese Bohrung (25) größer ist als der Außendurchmesser des Rohres (23), entsteht ein Ringspalt (26) in dem oberen Gehäuseteil (1) und dem Spannzapfen (2). Dieser Ringspalt (26) steht mit einer Bohrung (27) des oberen Gehäuseteils (1) in Verbindung. Die Bohrung (27) ist mittels der Verschraubung (28) und dem Rohr (29) sowie der Verschraubung (30) mit der Bohrung (10) verbunden.

Die Funktion des variablen Formwerkzeugs mit Stahlstiften (4) ist dann wie folgt:
Die Arbeitsfläche (31) des variablen Formwerkzeugs wird mit der Oberfläche der Linse (nicht gezeichnet) in Kontakt gebracht. Hierzu werden zunächst die beiden Maschinenspindeln durch Verfahren der B- und X-Achse koaxial zueinander ausge richtet und dann durch Verfahren einer der Spindeln in der Z-Achse der genannte Kontakt hergestellt.

Nachdem sich die Arbeitsfläche (31) und die Linse berührt haben, wird das Rohr (23) über die genannte Drehdurchführung mit Druckluft beaufschlagt. Dadurch wölbt sich die Gummimembran (20) nach unten und drückt die Stahlstifte (4) vorwärts gegen die Arbeitsfläche (31). Da die Stahlstifte (4) ohne Zwängung nebeneinander ange ordnet sind, können sie sich bei dieser Vorwärtsbewegung gegeneinander verschie ben. Die Arbeitsfläche (31) legt sich unter dem Druck der Stahlstifte (4) gleichmäßig an die Linsenoberfläche an und bildet deren Kontur nach. Da die Stahlstifte (4) einen sehr kleinen Durchmesser haben und die Arbeitsfläche (31) interpolierend wirkt er folgt dieses Abbilden der Linsenkontur mit sehr großer Genauigkeit.

Während noch die Gummimembran (20) mit Druckluft beaufschlagt ist, wird die hohlgebohrte Werkzeugspindel mittels einer 2. Drehdurchführung (nicht gezeichnet) ebenfalls mit Druckluft beaufschlagt. Diese Druckluft gelangt über den Ring spalt (26), die Bohrung (27), die Verschraubung (28), das Rohr (29) und die Ver schraubung (30) in die Bohrung (10). Von dort strömt sie über die Nut (7) und die Bohrungen (8) in die Ausnehmung (9) des Ringes (6). Damit wird die Gummi manschette (5) an ihrem inneren Umfang mit dieser Druckluft beaufschlagt und dehnt sich nach innen, in Richtung ihrer Symetrieachse, aus. Dadurch werden die Stahlstifte (4) zusammengedrückt und bilden aufgrund der hierbei entstehenden Reibungskräfte einen festen Block. Die Stahlstifte (4) können dann keine Relativ bewegungen mehr zueinander ausführen und sind durch die Reibung an der Gummimanschette (5) auch in ihrer Lage zu dem unteren Gehäuseteil (3) unbeweg lich festgehalten. Dieser Vorgang wird als Fixieren der Arbeitsfläche (31) bezeichnet.

Durch diese Blockbildung wird die Arbeitsfläche (31) von den Stahlstiften (4) so ab gestützt, daß sie jetzt an ihrer äußerer Oberfläche die Negativform der Linsenkontur auch dann noch beibehält, wenn die Druckluft an der Gummimembran (20) abge schaltet und das variable Formwerkzeug und die Linse mittels der Z-Achse ausein ander gefahren werden. Somit ist ein ideales Formwerkzeug für das Polieren dieser speziellen Linse entstanden. Das Polieren der Linse kann dann wie vorbeschrieben durchgeführt werden, wobei je nach Linsenform die Anforderungen an die Polier maschine verschieden sind.

Zu Abb. 2 Variables Formwerkzeug mit magnetisierbarer Suspension

Dieses variable Formwerkzeug besteht aus einem oberen Gehäuseteil (32), das mit dem Spannzapfen (33) zur Befestigung des Werkzeugs an der Poliermaschine ver bunden ist und einem unteren Gehäuseteil (34), das einen inneren Hohlraum (35) aufweist, in dem sich ein Hohlzylinder (40) und eine magnetisierbare Suspen sion (36) befinden. Das untere Gehäuseteil (34) und der Hohlzylinder (40) werden vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das unter der Einwirkung eines Magnet feldes magnetisierbar ist, nach dem Abschalten des Magnetfeldes jedoch nicht mehr magnetisch ist. In Frage kommt in diesem Zusammenhang z. B. Weicheisen.

Die magnetisierbare Suspension (36) besteht vorzugsweise aus einem minerali schen oder einem synthetischen Öl, in dem feinste Partikel eines magnetisierbaren Materials (Eisen, Magnetit, Nickel, usw.) suspendiert sind. Es kommen jedoch auch andere Flüssigkeiten in Frage. Die beiden Komponenten Öl und Partikel werden be züglich ihrer Beschaffenheit und ihres Mischungsverhältnisses so gewählt, daß die Suspension auch nach längerer Zeit erhalten bleibt und kein Absetzen der Partikel eintritt. Das Mischungsverhältnis und die Stoffeigenschaften von Flüssigkeit und Partikeln werden so gewählt, daß sich die Suspension unter der Einwirkung von Magnetfeldern verfestigt, ohne daß dabei Formänderungen oder Entmischungs effekte auftreten.

Das untere Gehäuseteil (34) ist nach unten hin von einem Formteil (37) abgeschlos sen, daß aus einem elastischen Material besteht, das über die Eigenschaften einer Polierfolie verfügt. Das Formteil (37) weist einen Bund (38) auf, mittels dem es sich auf einen Absatz (39) des unteren Gehäuseteils (34) abstützt. Der Bund (38) wird dort von einem Hohlzylinder (40) festgehalten, gegen dessen obere Begrenzung die Gummimembran (41) drückt. An seiner Unterseite verfügt das Formteil (37) über eine Arbeitsfläche (31), die so beschaffen ist, daß sie sich im Zusammenwirken mit Poliersuspension für den Poliervorgang eignet.

Das obere Gehäuseteil (32) und das untere Gehäuseteil (34) werden mittels einer Schraubenverbindung (42) zusammengehalten. Zwischen diesen beiden Gehäuse teilen (32) und (34) ist eine Gummimembran (41) angeordnet, welche verhindert, daß die magnetisierbare Suspension (36) über die Bohrung (45) austritt, falls sich das variable Formwerkzeug nicht in senkrechter Position (Spannzapfen (33) nach oben) befindet. Der Hohlzylinder (40) und die Gummimembran (41) sind so ausge führt, daß beim Anziehen der Schraubenverbindung (42) gleichzeitig der Hohl zylinder (40) in dem unteren Gehäuseteil (34) fixiert wird.

Das untere Gehäuseteil (34) verfügt an seinem äußeren Umfang über eine Aus nehmung, in welche die Spule (43) eines Elektromagneten eingelegt ist. Diese Spule (43) besteht aus einer Vielzahl von Windungen eines isolierten Kupferdrahtes und erzeugt bei Beaufschlagung mit Gleichstrom ein starkes elektromagnetisches Feld. Dieses durchdringt die magnetisierbare Suspension (36), welche sich dabei schlagartig verfestigt. Nach dem Abschalten des elektrischen Stroms, nimmt die magnetisierbare Suspension (36) wieder ihre ursprüngliche flüssige bis pastöse Konsistenz an.

Der elektrische Strom wird der Spule (43) mittels der Zuleitung (44) zugeführt, welche durch die hohlgebohrte Werkzeugspindel geführt ist und von dort über die Bohrung (45) in dem Spannzapfen (33) sowie die Bohrung (46) in dem oberen Ge häuseteil (32) und die Bohrung (47) in dem unteren Gehäuseteil (34) zu der Spule (43) weiterführt. Die Gummimembran (41) weist in diesem Bereich ebenfalls eine Bohrung auf. Die Bohrung (46) ist am äußeren Umfang des oberen Gehäuse teils (32) mittels eines Verschlußstücks (48) verschlossen, damit dort keine Druckluft austreten kann.

Damit die magnetisierbare Suspension (36) starr mit den Gehäuseteilen des variablen Formwerkzeugs verbunden ist, sind in dem Hohlzylinder (40) Metall stifte (49) eingepreßt, die für eine entsprechende Verzahnung (Formschluß) führen, wenn die magnetisierbare Suspension (36) unter dem Einfluß des Magnetfeldes verfestigt ist. Der Hohlzylinder (40) selbst wird mittels der Schraubenverbindung (42) in dem unteren Gehäuseteil (34) fixiert.

Die Funktion des variablen Formwerkzeugs mit magnetisierbarer Suspension (36) ist dann wie folgt:
Die Arbeitsfläche (31) des variablen Formwerkzeugs wird mit der Oberfläche der Linse (nicht gezeichnet) in Kontakt gebracht. Hierzu werden zunächst die beiden Maschinenspindeln durch Verfahren der B- und X-Achse koaxial zueinander ausge richtet und dann durch Verfahren einer der Spindeln in der Z-Achse der genannte Kontakt hergestellt.

Nachdem sich die Arbeitsfläche (31) und die Linse berührt haben, wird die Gummi membran (41) über die Bohrung (45) und die hohlgebohrte Werkzeugspindel mit Druckluft beaufschlagt. Dadurch wölbt sich die Gummimembran (41) nach unten und drückt die magnetisierbare Suspension (36) gegen die Arbeitsfläche (31). Die Arbeitsfläche (31) legt sich unter dem Druck der magnetisierbaren Suspension (36) gleichmäßig und ohne Spalt an die Linsenoberfläche an und bildet deren Kontur nach. Da die magnetisierbare Suspension (36) fluide Eigenschaften hat, erfolgt dieses Abbilden der Linsenkontur mit sehr großer Genauigkeit. Es entsteht die Negativform der Linse mit kontinuierlichen Übergängen zwischen den Radien an der Arbeitsfläche (31).

Anschließend wir der elektrische Strom an der Spule (43) eingeschaltet, wodurch sich die magnetisierbare Suspension (36) unter der Einwirkung des Magnetfeldes verfestigt und ihre Form auch im Bereich der Arbeitsfläche (31) beibehält. Dieser Vorgang wird als Fixieren der Arbeitsfläche (31) bezeichnet. Die Arbeitsfläche (31) stellt jetzt einen stabilen Negativabdruck der zu polierenden Linse dar und die Druckluft kann wieder abgeschaltet werden.

Diese Form bleibt erhalten, bis das Magnetfeld nach dem sich anschließenden Poliervorgang wieder abgeschaltet wird und die Arbeitsfläche (31) des Formteils (37) unter dessen Eigenspannung wieder die ursprüngliche ebene Form annimmt. Das variable Formwerkzeug kann dann erneut an der nächsten Linse abgeformt werden.

Das variable Formwerkzeug mit magnetisierbarer Suspension (36) wird auf einer Poliermaschine eingesetzt, deren Werkzeugspindel über eine Drehdurchführung für die benötigte Druckluft verfügt. Außerdem sind im Bereich der Werkzeugspindel iso lierte, elektrische Schleifringe mit den entsprechenden Kohlebürsten vorhanden, mit denen die Zuleitung (44) verbunden ist, womit der zum Betrieb der Spule (43) be nötigte elektrische Strom zugeführt werden kann.

Zu Abb. 3 Schematisch dargestellte Poliermaschine

Die hier gezeigte Poliermaschine ist mit dem anhand von Abb. 1 bereits beschriebe nen variablen Formwerkzeug bestückt, das mit Stahlstiften ausgerüstet ist, wobei die Maschine für das Polieren von asphärischen Linsen ausgerüstet ist und die für das Polieren erforderliche Relativgeschwindigkeit zwischen der Arbeitsfläche (31) und der Linse (61) durch Schrägstellen der Werkzeugspindel (58) erzeugt wird.

Im unteren Maschinenteil (50) ist ein Kreuzschlitten (51) angeordnet, der mit dem Antrieb (52) und der mit ihr verbundenen Werkstückspindel (53) in Verbindung steht. Der Kreuzschlitten (51) erlaubt es, die Werkstückspindel (53) in der X- und der Z-Achse zu verfahren. Die Werkstückspindel (53) wird von dem Antrieb (52) in Rotation versetzt (ω₁).

Im oberen Maschinenteil (54) ist ein um die B-Achse (55) drehbarer Schwenk kopf (56) angeordnet, der an seinem oberen Ende den Antrieb (57) trägt, der seiner seits mit der Werkzeugspindel (58) verbunden ist. Die Werkzeugspindel (58) wird von dem Antrieb (57) in Rotation versetzt (ω₂). Die Drehzahl und die Phasenlage der Werkstückspindel (53) und der Werkzeugspindel (58) stimmen genau miteinan der überein (ω₁ = ω₂), wozu eine mechanisch wirkende Synchronisationseinrichtung vorhanden ist (Synchronisationsgetriebe), die die beiden Antriebe mechanisch mit einander verbindet.

In Abb. 3 wurde aus darstellerischen Gründen der Winkel, unter dem die Werk zeugspindel (58) mittels des Schwenkkopfes (56) gegenüber der Vertikalen schräg gestellt wurde, deutlich größer gewählt, als dies in der Realität während des Polier vorgangs der Fall ist.

Am oberen Ende der Werkstückspindel (53) ist ein Universalgelenkfutter (59) befe stigt, das seinerseits die Linsenaufnahme (60) trägt, von der die Linse (61) gehalten wird. Das Universalgelenkfutter (59) wird zum Bewegungsausgleich benötigt, damit keine Zwängung entsteht wenn asphärische Linsen, d. h. Linsen mit mehreren Krümmungsradien oder im Extremfall mit individuellen Freiformflächen, bearbeitet werden sollen. In diesen Fällen kann die Forderung nicht erfüllt werden, daß der Achsenschnittpunkt mit dem Radienmittelpunkt zusammenfällt, da dieser bei mehreren Krümmungsradien nicht definiert ist.

Das Universalgelenkfutter (59) gehört zum Stand der Technik und ist daher nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Am unteren Ende der schräggestellten Werkzeugspindel (58) ist das variable Form werkzeug (62) befestigt, das über das Rohr (23) und die Bohrung (63) mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Das Rohr (23) steht dabei mit dem inneren Hohlraum (18) und der Gummimembran (20) in Verbindung, welche bei Beaufschlagung mit Druckluft die Stahlstifte (4) gegen die Arbeitsfläche (31) preßt, die dabei die Negativform der Linse (61) annimmt. Die Gummimanschette (5) kann über die Bohrung (63) mit Druckluft beaufschlagt werden, wodurch die Stahlstifte (4) in ihrer Lage fixiert werden und die Arbeitsfläche (31) somit ihre Form als Negativabdruck der Linse (61) behält und damit zum Polieren der Linse (61) benutzt werden kann.

Die Bohrung (63) befindet sich in der Werkzeugspindel (58) und den damit verbun denen Teilen wie z. B. dem Antrieb (57) und verfügt an ihrem oberen Ende über eine Drehdurchführung (64), der die Druckluft über das Zuleitungsrohr (65) zugeführt wird. Das Rohr (23) ist mit der Drehdurchführung (66) verbunden, der über das Zuleitungs rohr (67) Druckluft zugeführt werden kann.

Die Funktion der Poliermaschine, bestückt mit dem variablen Formwerkzeug (62) mit Stahlstiften (4), ist dann wie folgt:
Die Arbeitsfläche (31) des variablen Formwerkzeugs wird mit der Oberfläche der Linse (61) in Kontakt gebracht. Hierzu werden zunächst die beiden Maschinen spindeln durch Verfahren der B- und X-Achse koaxial zueinander ausgerichtet und dann durch Verfahren einer der Spindeln in der Z-Achse der genannte Kontakt her gestellt.

Nachdem sich die Arbeitsfläche (31) und die Linse (61) berührt haben, wird die Gummimembran (20) über das Rohr (23) sowie die Drehdurchführung (66) mit Druckluft beaufschlagt, die über das Zuleitungsrohr (67) der Maschine zugeführt wird. Dadurch wölbt sich die Gummimembran (20) nach unten und drückt die Stahl stifte (4) vorwärts gegen die Arbeitsfläche (31). Da die Stahlstifte (4) ohne Zwängung nebeneinander angeordnet sind, können sie sich bei dieser Vorwärtsbewegung gegeneinander verschieben und die Form der Linse (61) abbilden. Die Arbeits fläche (31) legt sich unter dem Druck der Stahlstifte (4) gleichmäßig an die Linsenoberfläche an und bildet deren Kontur nach. Da die Stahlstifte (4) einen sehr kleinen Durchmesser haben und die Arbeitsfläche (31) interpolierend wirkt erfolgt dieses Ab bilden der Linsenkontur mit sehr großer Genauigkeit und ohne Sprünge.

Anschließend wird die Gummimanschette (5) über die Bohrung (63) sowie die Dreh durchführung (64) mit Druckluft beaufschlagt, die über das Zuleitungsrohr (65) der Maschine zugeführt wird. Dadurch dehnt sich die Gummimanschette (5) in radialer Richtung aus und preßt dabei die Stahlstiften (4) zusammen, so daß diese infolge der Haftreibung nicht mehr gegeneinander verschieblich sind und auch relativ zu den übrigen Teilen des variablen Formwerkzeugs (62) fixiert sind. Die Druckluft an der Gummimembran (20) kann daher abgeschaltet werden. Die Arbeitsfläche (31) behält jetzt ihre Form als Negativabdruck der Linse bei. Sie ist fixiert.

Nach Auseinanderfahren von variablem Formwerkzeug (62) und Linse (61) wird der Schwenkkopf (56) durch eine Drehbewegung in der B-Achse (55) schräggestellt, damit sich bei dem nachfolgenden Poliervorgang die kleinen Kreisbewegungen er geben, die als wirksame Relativbewegungen zwischen der Arbeitsfläche (31) und der Linse (61) beim Polieren benötigt werden. Der sich durch das Schrägstellen des Schwenkkopfes (56) ergebende Winkel zwischen den geometrischen Achsen von Werkzeugspindel (58) und Werkstückspindel (53) beträgt nur wenige Grad und ist wie erwähnt in Abb. 3 deutlich vergrößert dargestellt. Dies hat darstellerische Gründe.

Anschließend werden die Arbeitsfläche (31) des variablen Formwerkzeugs (62) und die Linse (61) durch Verfahren der Werkstückspindel (53) in der Z-Achse miteinan der in Kontakt gebracht und der Poliervorgang kann unter Zugabe von Polier suspension ablaufen. Hierbei rotieren die Werkstückspindel (53) und die Werk zeugspindel (58) gleichsinnig und mit gleicher Drehzahl.

Angetrieben werden die beiden Spindeln (53) und (58) von den Antrieben (52) und (57). Falls es sich um eine Linsengeometrie mit mehreren Radien handelt, so wird der Achsenschnittpunkt so gelegt, daß er mit einem mittleren Radius zusammenfällt. Nach dem Ende des Poliervorgangs wird die Werkstückspindel (53) in der Z-Achse nach unten gefahren und die Linse (61) kann der Linsenaufnahme (60) entnommen werden.

Bezugszeichenliste

Abb.

1

und

3

1

oberes Gehäuseteil

2

Spannzapfen

3

unteres Gehäuseteil

4

Stahlstift

5

Gummimanschette

6

Ring

7

umlaufende Nut

8

Bohrung

9

Ausnehmung

10

Bohrung

11

Formteil

12

Bund

13

Absatz

14

Schraubenverbindung

15

Zwischenring

16

Scheibe

17

innerer Hohlraum

18

innerer Hohlraum

19

Tragring

20

Gummimembran

21

Schraubenverbindung

22

Bohrung

23

Rohr

24

Dichtung

25

Bohrung

26

Ringspalt

27

Bohrung

28

Verschraubung

29

Rohr

30

Verschraubung

31

Arbeitsfläche

Abb.

2

32

oberes Gehäuseteil

33

Spannzapfen

34

unteres Gehäuseteil

35

innerer Hohlraum

36

magnetisierbare Suspension

37

Formteil

38

Bund

39

Absatz

40

Hohlzylinder

41

Gummimembran

42

Schraubenverbindung

43

Spule

44

Zuleitung

45

Bohrung

46

Bohrungen

47

Bohrung

48

Verschlußstück

49

Metallstift

Abb.

3

50

unterer Maschinenteil

51

Kreuzschlitten

52

Antrieb

53

Werkstückspindel

54

oberer Maschinenteil

55

B-Achse

56

Schwenkkopf

57

Antrieb

58

Werkzeugspindel

59

Universalgelenkfutter

60

Linsenaufnahme

61

Linse

62

variables Formwerkzeug

63

Bohrung

64

Drehdurchführung

65

Zuleitungsrohr

66

Drehdurchführung

67

Zuleitungsrohr

Claims

1. Verfahren zum Polieren von fertiggeschliffenen Linsen mittels Formwerkzeugen unter Verwendung von Poliermaschinen die über mindestens eine Werkstückspindel und eine Werkzeugspindel verfügen, dadurch gekennzeichnet, daß ein variables Formwerkzeug benutzt wird, das vor dem eigentlichen Poliervorgang mit seiner nachgiebigen Arbeitsfläche (31) mit der Linse (61) in festen Kontakt gebracht wird, wobei die Arbeitsfläche (31) die Kontur der Linse (61) als Negativabdruck annimmt und dieser Negativabdruck anschließend fixiert wird, wodurch die Arbeitsfläche (31) des variablen Formwerkzeugs die für den Poliervorgang benötigte Form während des Polierens beibehält.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß während des Kontaktes der Arbeitsfläche (31) mit der Oberfläche der Linse (61) zum Abformen des Negativabdrucks der Linse (61) eine Beaufschlagung des variablen Formwerkzeugs mit Druckluft erfolgt und dieser Druck über zwischengeschaltete Komponenten auf die Arbeitsfläche (31) übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß als zwischengeschaltete Komponenten eine Gummimembran (20) und Stahlstifte (4) dienen, wobei sich die Stahlstifte (4) axial verschieben und die Druckkräfte an die Arbeitsfläche (31) weiterleiten.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft dem inneren Hohlraum (18) und der Gummimembran (20) des variablen Form werkzeugs (62) über das Rohr (23) und die damit verbundene Drehdurchfüh rung (66) sowie das damit verbundene Zuleitungsrohr (67) zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß zum Fixieren des an der Arbeitsfläche (31) erzeugten Negativabdrucks der Linse (61) eine Gummimanschette (5) mit Druckluft beaufschlagt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft der Gummimanschette (5) über das Rohr (29) und die Bohrungen (27) und (25), so wie über die Bohrung (63) und die Drehdurchführung (64) mit Zuleitungsrohr (65) zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß als zwischengeschaltete Komponenten eine Gummimembran (41), sowie eine magneti sierbare Suspension (36) benutzt werden und der Druck von der Gummi membran (41) auf die magnetisierbare Suspension (36) und von dieser auf die Arbeitsfläche (31) übertragen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß zum Fixie ren des an der Arbeitsfläche (31) erzeugten Negativabdrucks der Linse (61) ein Magnetfeld erzeugt wird, das die magnetisierbare Suspension (36) durchdringt und verfestigt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen des Magnetfeldes eine Spule (43) über Zuleitungen (44) mit Gleichstrom beaufschlagt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Werk stückspindel (53) und die Werkzeugspindel (58) der benutzten CNC-gesteuerten Poliermaschine mit gleicher Drehzahl und Phasenlage gleichsinnig rotieren und mindestens eine B-, X- und Z-Achse vorhanden sind und die zum Polieren erforder lichen kleinen, kreisförmigen Relativbewegungen zwischen Linse (61) und Form werkzeug durch Schrägstellung der Werkzeugspindel (58) erzeugt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen der Werkstückspindel (53) und der Linsenaufnahme (60) angeordnetes Universal gelenkfutter (59) Ungenauigkeiten in der Lage von Achsenschnittpunkt und Radien mittelpunkt ausgleicht.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß eine Polier maschine benutzt wird, die das variable Formwerkzeug zur Erzeugung der benötig ten Relativbewegungen zwischen Linsenaufnahme (60) und variablem Formwerk zeug in Schwabbelbewegungen versetzt.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß an dem variablen Formwerkzeug eine nachgiebige Arbeits fläche (31) vorhanden ist, die mit Mitteln in Verbindung steht, welche sie in festen Kontakt mit der Linse (61) bringen und des weiteren Mittel vorhanden sind, die ein Fixieren des erhaltenen Negativabdrucks der Linse (61) an der Arbeitsfläche (31) ermöglichen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Herstellung des festen Kontaktes zwischen der Arbeitsfläche (31) und der Linse (61) eine druckluftbeaufschlagte Gummimembran (20) und eine größere Anzahl von axial verschieblichen Stahlstiften (4) vorhanden sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14 dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Fixierung des erhaltenen Negativabdrucks an der Arbeitsfläche (31) eine die Stahlstifte (4) umschließende und mit Druckluft beaufschlagte Gummimanschette (5) vorhanden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Herstellung des festen Kontaktes zwischen der Arbeitsfläche (31) und der Linse (61) eine druckluftbeaufschlagte Gummimembran (41) und eine magnetisierbare Sus pension (36) vorhanden sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 16 dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Fixierung des erhaltenen Negativabdrucks der Linse (61) an der Arbeits fläche (31) eine die magnetisierbare Suspension (36) umschließende Spule (43) so wie Metallstifte (49) vorhanden sind.

18. Vorrichtung Anspruch 13 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß ein oberes Ge häuseteil (1) mit einem unteren Gehäuseteil (3) mittels einer Schrauben verbindung (14) verbunden ist und das obere Gehäuseteil (1) über einen Spann zapfen (2) verfügt, in dem sich eine Bohrung (25) befindet, in der ein Rohr (23) unter Bildung eines Ringspalts (26) angeordnet ist und daß in dem oberen Gehäuseteil (1) ein Tragring (19) mittels der Schraubenverbindung (21) befestigt ist, der über eine Bohrung (22) verfügt und eine Gummimembran (20) trägt und daß zwischen dieser und dem Tragring (19) ein innerer Hohlraum (18) vorhanden ist, der mit der Boh rung (22) und dem Rohr (23), das sich in der Bohrung (25) befindet, in Verbindung steht, wobei im Bereich des Rohres (23) eine Dichtung (24) vorhanden ist, während sich in dem inneren Hohlraum (17) des unteren Gehäuseteils (3) eine größere An zahl von Stahlstiften (4) befindet, die an ihrer Oberseite mit der Gummimembran (20) und an ihrer Unterseite mit der Arbeitsfläche (31) des Formteils (11) in Verbindung stehen, wobei das Formteil (11) mittels einem Bund (12) an dem Absatz (13) von der Scheibe (16) festgehalten wird und daß am Umfang der dicht gepackten Stahl stifte (4) eine Gummimanschette (5) vorhanden ist, in die ein Ring (6) mit Nut (7) eingelegt ist, die einerseits über die Bohrungen (8) mit der Ausnehmung (9) in Ver bindung steht und andererseits mit der Bohrung (10), der Verschraubung (30), dem Rohr (29), der Verschraubung (28), der Bohrung (27) sowie dem Ringspalt (26) in Verbindung steht und daß die Gummimanschette (5) mit einem Zwischenring (15) verbunden ist.

19. Vorrichtung Anspruch 13, 16 und 17 dadurch gekennzeichnet, daß ein oberes Gehäuseteil (32) mit einem unteren Gehäuseteil (34) mittels einer Schrauben verbindung (42) verbunden ist und daß das obere Gehäuseteil (32) über einen Spannzapfen (33) verfügt, in dem sich eine Bohrung (45) befindet, in der Zuleitun gen (44) vorhanden sind, die über eine Bohrung (46) und eine Bohrung (47) zu einer Spule (43) weitergeführt sind, wobei die Bohrung (46) mittels einem Verschluß stück (48) nach außen hin verschlossen ist und daß zwischen dem oberen Gehäuseteil (32) und dem unteren Gehäuseteil (34) eine Gummimembran (41) angeordnet ist, die an ihrer Oberseite mit der Bohrung (45) in Verbindung steht, während sie mit ihrer Unterseite auf dem Hohlzylinder (40) aufliegt, der im inneren Hohlraum (35) des unteren Gehäuseteils (34) angeordnet ist und die magnetisier bare Suspension (36) enthält, die nach unten hin von dem Formteil (37) begrenzt wird, das über die Arbeitsfläche (31) verfügt und mittels einem Bund (38) zwischen einem Absatz (39) und dem Hohlzylinder (40) eingespannt ist und das die Spule (43) am äußeren Umfang des untere Gehäuseteils (34) angeordnet ist und der Hohl zylinder (40) an seinem inneren Umfang über mehrere Metallstifte (49) verfügt.