EP0307731B1

EP0307731B1 - Verfahren und Einrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung der Berührungsfläche einer Kontaktlinse

Info

Publication number: EP0307731B1
Application number: EP88114314A
Authority: EP
Inventors: Markus Lüchinger
Original assignee: FALCO LINSEN AG
Current assignee: FALCO LINSEN AG
Priority date: 1987-09-07
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1992-11-25
Anticipated expiration: 2008-09-02
Also published as: EP0307731A1; DE3876189D1; ATE82714T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.
Beim Herstellen von Kontaktlinsen ist es bekanntlich die Rückfläche oder die Berührungsfläche die zuerst bearbeitet wird. Moderne Kontaktlinsen sind aus einem gasdurchlässigen Kunststoff, der sich spanabhebend bearbeiten lässt. Die Berührungsfläche wird aus einem Rohling spanabhebend herausgedreht. Dabei soll die konkave Berührungsfläche bestmöglich der mit einem Ophtalmometer gemessenen Wölbung der Aussenfläche des Auges angepasst werden, so dass diese und die Berührungsfläche der Kontaktlinse möglichst parallel zueinander verlaufen und den Film der Tränenflüssigkeit nicht beeinträchtigen.
Die Wölbung der Aussenfläche des Auges ist aber praktisch nie rein sphärisch, sondern gleicht eher jener eines Ellipsoides. Dementsprechend ist auch die Berührungsfläche der Kontaktlinsen danach auszubilden.
Um dies zu erreichen ist es bekannt, zuerst durch einen ersten Bearbeitungsvorgang eine rein sphärische Berührungsfläche einzuarbeiten und danach den Kontaktlinsen-Rohling an diametral gegenüberliegenden Stellen unter Druck zu setzen, so dass er sich etwas elastisch deformiert. Dann wird der Rohling in gegenüber der ersten Bearbeitungsoperation um 90° verdrehter Stellung unter Beibehaltung des Druckes nochmals mit demselben Krümmungsradius nachbearbeitet. Wenn nun die Druckbeanspruchung gelöst wird, bildet sich die elastische Deformation zurück und die Berührungsfläche hat die Form etwa eines Rotationsellipsoides.
Abgesehen davon, dass eine solche Bearbeitung mehrerer Operationen bedarf, kann eine auf diese Weise bearbeitete Berührungsfläche kaum der Aussenfläche eines eine ausgeprägte Hornhautverkrümmung (Astigmatismus) aufweisenden Auges angepasst werden.
Bekannt ist auch ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei dem während der Bearbeitung die Halterung des Rohlings um die Schwenkachse verschwenkt wird. Dabei kann aber zunächst nur eine Hälfte der Berührungsfläche bearbeitet werden. Dann wird der Rohling zusammen mit seiner Halterung um 180° verdreht und die andere Hälfte der Berührungsfläche wird bearbeitet. Bei diesem Verfahren sind somit ebenfalls zwei Arbeitungsoperationen erforderlich und im Ergebnis weist die in den zwei Operationen bearbeitete Berührungsfläche dort, wo die Flächenhälften aneinandergrenzen, eine Art Nahtstelle oder gar einen Grat auf, was dann durch mühsame Handarbeit zu beheben ist.
Schliesslich ist aus der DE-OS 22 58 152 ein Verfahren zur Erzeugung torischer Flächen bekannt, bei der der Grundkreisradius durch den Radius der Rotationsbewegung des Werkzeuges bestimmt wird, während der Zylinderradius durch eine zur Kreisbewegung des Werkzeuges senkrechte Kreisbewegung des Linsenrohlings um einen ortsfesten Drehpunkt erzeugt wird. Bei den nach diesem Verfahren hergestellten torischen Flächen sind die Schnittlinien, die in den Ebenen, in denen der Grundkreis bzw. der Zylinderkreis liegen, stets Kreisbogen, so dass solche torischen Flächen nicht optimal an jede Augenwölbung angepasst werden können.
Ferner ist aus der US-4,068,413 ein Verfahren zu Bearbeitung von Brillengläsern bekannt, um sowohl konkave wie konvexe Oberflächen herzustellen. Dabei rotiert das Werkzeug vor dem eingespannten Werkstück auf einem Kreis, der wesentlich grösser ist als der Durchmesser des Werkstücks und um eine Drehachse, die mit der Achse des Werkstücks im wesentlichen gleichgerichtet ist und die gewölbte Fläche kommt dadurch zustande, dass die gesamte Antriebseinheit des Werkzeugs durch eine Kurve gesteuert hin und her bewegt wird, wobei die Antriebseinheit eine aus einer Bewegung in Richtung der Achse des Werkstücks und einer Bewegung quer dazu zusammengesetzte Bewegung ausführt, weshalb die für ein genaues Arbeiten erforderliche Unterstützung für die Antriebseinheit eine sehr aufwendige Führungseinrichtung mit drei Freiheitsgraden, bestehend aus etagenweise übereinander angeordneten Schlittenführungen für die Bewegung in zueinander senkrechten Richtungen und einer mit einer Schlittenführung verbundenen Drehachse, sein muss. Diese Einrichtung ist nicht nur äusserst kompliziert, sondern auch aufgrund der zur Anwendunug kommenden Arbeitsweise des Werkzeugs für die Bearbeitung der kleinen Kontaktlinsen ungeeignet.
Es ist daher ein Zweck der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, die gestatten, nicht nur die Berührungsfläche in einem Kontaktlinsen-Rohling in einem Arbeitsgang vollständig zu bearbeiten, sondern diese Berührungsfläche auch optimal der zuvor gemessenen Wölbung der Aussenfläche des Auges anzupassen.
Zu diesem Zweck weist das Verfahren die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 und die Einrichtung die im Kennzeichen des Patentanspruches 2 angegebenen Merkmale auf.
Im Gegensatz zum bekannten Verfahren wird hier die Drehachse des Schneidwerkzeuges und nicht der Rohling verschwenkt, was gestattet, die gesamte konkave Berührungsfläche in einem Arbeitsgang zu bearbeiten.
Wenn gemäss dem Anspruch 1 gearbeitet wird, dann wird das Profil der Berührungsfläche, das in einer zur Drehachse des Schneidwerkzeuges rechtwinkligen Ebene liegt, zwar stets kreisbogenförmig (Flugkreis der Schneide), aber das in einer zur Schwenkachse rechtwinkligen Ebene liegende Profil ist ebenfalls bogenförmig, aber kann einen stetig sich verändernden Krümmungsradius haben.
Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Nachstehend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1: in vereinfachter perspektivischer Ansicht eine Einrichtung;
Fig. 2: eine Draufsicht auf einen auf der Einrichtung gemäss Fig. 1 bearbeiteten Kontaktlinsen-Rohling;
Fig. 3: einen Schnitt längs der Geraden III-III der Fig. 2; und
Fig. 4: einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung 10 besitzt einen als Quader dargestellten Grundrahmen 11, auf dem eine Art Spindelstock 12 im Sinne des Doppelpfeiles 13 geradlinig geführt verschiebbar ist. Der Spindelstock 12 ist mit einer Spindel 14 versehen, die während der Bearbeitung arretiert ist. Am vorderen, abgesetzten Ende der Spindel 14 ist ein Kontaktlinsen-Rohling 15 koaxial zu der mit Y bezeichneten Achse der Spindel 14 fixiert. Normalerweise wird der Rohling 15 auf die Stirnseite eines in die Spindel 14 einzuschraubenden Trägerstückes (nicht dargestellt) aufgekittet oder aufgeklebt.
Vom Grundrahmen 11 geht ein Ausleger 16 aus, in dem ein Schwenkzapfen 17 verankert ist. Die Achse dieses Schwenkzapfens ist mit Z bezeichnet und nachstehend Schwenkachse genannt. Auf dem Schwenkzapfen 17 ist eine Konsole 18 schwenkbar gelagert, auf der ein Antriebsblock 19 geradlinig geführt im Sinne des Doppelpfeiles 20 verschiebbar abgestützt ist. Die Verschiebbarkeit des Antriebsblockes 19 ist radial zur Schwenkachse Z.
Der Antriebsblock 19 besitzt einen Träger 21, an dem ein Motor 22 angeflanscht ist, dessen Abtriebsscheibe 23 über eine Antriebssaite 24 einen Werkzeughalter 25 antreibt.
Der hier nur schematisch gezeigte Werkzeughalter 25 ist am Ende eines vom Antriebsblock 19 ausgehenden Auslegers 26 um eine in Fig. 1 wie die Achse Y und die Schwenkachse Z strichpunktiert angedeutete Drehachse X drehbar gelagert. Im Werkzeughalter ist ein Schneidwerkzeug 27 festgespannt, das radial von der Drehachse X absteht und dessen freies Ende mit einer Schneide aus einem Hartstoff, beispielsweise aus Diamant versehen ist. Die Drehrichtung des Schneidwerkzeuges entspricht jener der Abtriebsscheibe 23 und ist mit dem Pfeil 28 angedeutet.
Am Antriebsblock 19 ist ein zur Schwenkachse Z im wesentlichen paralleler, steifer Ausleger 29 verankert, der einen bezüglich der Schwenkachse Z radial verlaufenden Schlitz (nicht dargestellt) in der Konsole 18 durchsetzt, und der an seinem unteren Ende mit einer drehbaren Rolle 30 versehen ist. Eine zwischen dem Ausleger 16 und dem Ausleger 29 gespannte, nur schematisch angegebene Zugfeder 31 ist bestrebt, die Rolle 30 stets in Kontakt mit dem Rand einer Steuerkurve 32 zu halten.
Wenn der Rand der Steuerkurve 32 ein zur Schwenkachse Z konzentrischer Kreisbogen ist, dann bleibt der Abstand zwischen der Drehachse X und der Schwenkachse Z, die sich rechtwinklig kreuzen, während der gesamten Bearbeitung, bei der die Konsole 18 im Sinne der Pfeile 33 verschwenkt wird, konstant. Die Berührungsfläche ist dann zumindest ein Ellipsoid.
Wäre der Rand der Steuerkurve 32 ein Kreisbogen der nicht nur konzentrisch zur Schwenkachse Z ist, sondern auch einen solchen Radius aufweist, dass die Drehachse X die Schwenkachse Z schneidet, dann würde durch das Schneidwerkzeug 27 eine exakt sphärische Vertiefung in den Rohling 15 geschnitten.
Allgemein kann jedoch gesagt werden, dass das Profil der durch das Schneidwerkzeug 27 in den Rohling 15 eingeschnittenen Vertiefung, d.h. der Berührungsfläche, in Schnittebenen, die rechtwinklig zur Drehachse X des Schneidwerkzeuges sind, stets die Form eines Kreisbogens hat (Flugkreis der Schneide). In Schnittebenen dagegen, die rechtwinklig zur Schwenkachse Z stehen, ist das Profil der eingeschnittenen Vertiefung, der Berührungsfläche, geometrisch ähnlich zum Rand der Steuerkurve 32.
Damit ist es möglich, der konkaven Berührungsfläche in zur Schwenkachse Z rechtwinkligen Schnittebenen ein optimal an die ermittelte Wölbung des Auges angepasstes Profil zu geben.
Wie gestrichelt in Fig. 1 angegeben, kann die Steuerkurve auch aus aneinandergereihten Segmenten bestehen, deren Ränder unterschiedliche Krümmungsradien haben. Allerdings soll der vom Folgeglied 30 abgetastete Rand der Steuerkurve 32 auch bei segmentiertem Aufbau keine Unstetigkeiten aufweisen.
Den Fig. 2 - 4 kann entnommen werden, dass im Schnitt längs der Linie III-III die Berührungsfläche 34 einen geringeren Krümmungsradius aufweist, als im Schnitt längs der Linie IV-IV. Die Grösse des Krümmungsradius in zur Schwenkachse Z rechtwinkligen Schnittebenen ist vom jeweiligen Abstand der Drehachse X von der Schwenkachse Z abhängig und dieser wiederum von der Form der Steuerkurve 32.

Claims

Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten der Berührungsfläche (34) von Kontaktlinsen, bei dem ein Kontaktlinsen-Rohling (15) um seine Achse (Y) unverdrehbar gehalten und zur Bearbeitung in bezug auf ein um eine die Achse (Y) des Rohlings kreuzende Drehachse (X) drehend angetriebenes Schneidwerkzeug (27) auf dieses zugestellt wird, wobei während der Bearbeitung des Rohlings die Stellung der beiden genannten Achsen (Y, X) relativ zueinander durch eine Schwenkbewegung um eine sowohl zur Achse (Y) des Rohlings (15) als auch zur Drehachse (X) des Schneidwerkzeug (27) rechtwinklige Schwenkachse (Z) verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (27) während der Bearbeitung um die gehäusefeste Schwenkachse (Z) oszillierend verschwenkt wird und dabei der senkrechte Abstand der Drehachse (X) des Scheidwerkzeugs (27) von der Schwenkachse (Z) verändert wird, beispielsweise mittels einer Kurvensteuerung (32, 32).
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit einer zur koaxialen Fixierung eines Kontaktlinsen-Rohlings (15) bestimmten Halteeinrichtung (14) mit einem um eine die Achse des Rohlings kreuzende Drehachse (X) drehend antreibbaren Werkzeughalter (25), der mit wenigstens einem Schneidwerkzeug (27) versehen ist, wobei Mittel (18) vorgesehen sind, um während der Bearbeitung des Rohlings die Stellung der genannten Achsen (Y, X) relativ zueinander durch eine Schwenkbewegung um eine sowohl zur Achse (Y) des Rohlings (15) als auch zur Drehachse (X) des Schneiderwerkzeugs (27) rechtwinklige Schwenkachse (Z) zu verändern und wobei die Drehachse (X) des Schneidwerkzeugs (27) an einem Block (19) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (19) um eine gehäusefeste Schwenkachse (Z) schwenkbar und mittels einer eine Aenderung des Abstandes zwischen der Schwenkachse (Z) und der Drehachse (X) des Schneidwerkzeugs bewirkenden Zwangssteuerung (29-32) in bezüglich der Schwenkachse (Z) radialer Richtung verschiebbar auf einer Konsole (18) abgestützt ist.
Einrichtung nach Patentanspruch 2, bei der die Halteeinrichtung (14) parallel zu ihrer Achse (Y) verschiebbar auf einem ortsfesten Grundrahmen (11) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (Z) der Konsole (18) in einem vom Grundrahmen (11) ausgehenden Ausleger (16) verankert ist.
Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (19) mit einem Folgeglied (29, 30) versehen ist, das mit einer ortsfest, doch austauschbar angeordneten Steuerkurve (32) zusammenwirkt.
Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (19) oder das Folgeglied (29, 30) unter der Wirkung einer Federkraft steht, die das Folgeglied (29, 30) in Kontakt mit der Kurve (32) hält.