ES2248432T3 - Procedimiento para el mecanizado del borde de lentes opticas. - Google Patents
Procedimiento para el mecanizado del borde de lentes opticas.Info
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Abstract
Procedimiento para el mecanizado del borde de una lente óptica (L), especialmente de un cristal de gafas, que se puede hacer girar con control de ángulo alrededor de un eje de giro (C) de la pieza, con los pasos: el mecanizado previo del borde (R) de la lente (L) mediante una primera herramienta de mecanizado de bordes, que se puede aproximar al menos radialmente respecto al eje de giro (C) de la pieza, recibiendo la lente (L) un contorno circunferencial (U1) que, salvo un ligero exceso de medida (a) corresponde al contorno circunferencial de una montura para la lente (L), la medición sin contacto del borde (R) de la lente (L) mecanizada previamente y el acabado del borde (R) de la lente (L) teniendo en cuenta los datos determinados del borde de la lente (L) mecanizada previamente, mediante una segunda herramienta de mecanizado de bordes que se puede aproximar al menos radialmente respecto al eje de giro (C) de la pieza, recibiendo la lente (L) un contorno circunferencial (U2) sustancialmente complementario al contorno circunferencial de la montura.
Description
Procedimiento para el mecanizado del borde de
lentes ópticas.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el mecanizado del borde de una lente óptica según
el preámbulo de la reivindicación 1, 2 ó 4. En especial, la
invención se refiere a un procedimiento para el mecanizado del
borde de cristales de gafas, que permite someter cristales de gafa a
un mecanizado final del borde con la precisión necesaria y con unos
tiempos de mecanizado muy cortos.
Cuando en lo sucesivo se habla de cristales de
gafas, por ello se entenderán lentes ópticas o lentes en bruto para
gafas, de los materiales usuales, es decir, de vidrio mineral o
plástico como el policarbonato, CR 39, el índice HI etc., con
cualquier forma del borde circunferencial de la lente o de la lente
en bruto, que antes del mecanizado de su borde pueden, aunque no
tienen por qué, estar mecanizados ya en una o ambas
superficie(s) de efecto óptico.
El objetivo del mecanizado del borde del cristal
de gafa consiste en acabar el borde de un cristal de gafas de tal
forma que el cristal de gafas pueda insertarse en una montura de
gafas. Para ello, el cristal de gafas, por una parte, visto desde
arriba, está provisto de un contorno circunferencial que
sustancialmente es complementario al contorno circunferencial de la
montura, es decir, al contorno circunferencial en la montura de
gafas. Por otra parte, según el tipo de montura, puede ser
necesario realizar en el borde del cristal de gafas una ranura o un
bisel que sirva para inmovilizar el cristal de gafas en arrastre de
forma en la montura de gafas. Para garantizar que después del
mecanizado del borde, el cristal de gafas quepa en la montura de
gafas, o para poder determinar la posición de la ranura o del bisel
en el borde del cristal de gafas, el borde del cristal de gafas se
mide después de una fase de mecanizado preparatorio con arranque de
viruta que generalmente se realiza bajo el suministro de un líquido
refrigerante, y a continuación, se somete al mecanizado final con
arranque de virutas teniendo en cuenta los datos medidos del borde
y, dado el caso, formando la ranura o el bisel.
Así, el documento
DE-A-3827122 genérico da a conocer
un procedimiento para el mecanizado del borde de un cristal de
gafas, que comprende los siguientes pasos: (1) el mecanizado previo
del borde del cristal de gafas giratorio con control de ángulo
alrededor de un eje de giro de la pieza, mediante una primera
herramienta de mecanizado de bordes, que se puede aproximar
radialmente respecto al eje de giro de la pieza, recibiendo el
cristal de gafas un contorno circunferencial que, salvo un leve
exceso de medida del contorno circunferencial, corresponde a una
montura para el cristal de gafas, (2) la medición sin contacto del
borde del cristal de gafas preparado y (3) el acabado del borde del
cristal de gafas teniendo en cuenta los datos del borde
determinados para el cristal de gafas mecanizado previamente,
mediante una segunda herramienta de mecanizado de bordes que se
puede aproximar radialmente respecto al eje de giro de la pieza,
recibiendo el cristal de gafas un contorno circunferencial
sustancialmente complementario respecto al contorno circunferencial
de la montura.
Aunque, en comparación con los otros
procedimientos conocidos (por ejemplo, el documento
EP-A-0160985) en los que los datos
del borde del cristal de gafas mecanizado previamente se exploran
mecánicamente para obtener informaciones para el acabado del borde
del cristal de gafas, este procedimiento de mecanizado de bordes
ofrece ventajas en el sentido de que gracias a la disposición de
medición que trabaja sin contacto se evitan daños y/o movimientos o
deformaciones del cristal de gafas/de la disposición de medición
durante la medición, que puedan falsificar los resultados de
medición, un inconveniente del estado de la técnica referida al
género consiste especialmente en que los datos del borde del cristal
de gafas mecanizado previamente no siempre pueden determinarse de
forma fiable y en un tiempo aceptable con los principios de medición
descritos en el documento
DE-A-3827122. Las disposiciones de
medición que para la exploración sin contacto del borde de un
cristal de gafas mecanizado en forma usan un sistema de grabación de
vídeo o un sistema de escaneo por láser, se conocen por los
documentos DE-A-19804542 o
DE-A-19702287.
Una disposición de medición y un procedimiento
para la detección sin contacto de una forma tridimensional de la
ranura de una montura de gafas mediante triangulación, finalmente,
se conocen por el documento
DE-A-19727226.
En comparación con el estado de la técnica,
descrito anteriormente, la invención tiene el objetivo de
proporcionar un procedimiento para el mecanizado del borde de
lentes ópticas, mejorado en cuanto a la velocidad y la precisión del
mecanizado.
Este objetivo se consigue mediante las
características indicadas en las reivindicaciones 1, 2 ó 4. Algunas
variantes ventajosas o adecuadas de la invención son objeto de las
reivindicaciones 3 y 5 a 11.
Los procedimientos según las reivindicaciones 1,
2 y 4 tienen en común, además de las características contenidas en
el preámbulo correspondiente, que durante el mecanizado previo del
borde de la lente, en el borde se genera una superficie
definidamente mate en el estado seco, con una profundidad de
rugosidad Rz media de 4,5 a 11 \mum, que si el mecanizado previo
del borde de la lente se realiza bajo el suministro de un líquido
refrigerante, al menos el borde de la lente mecanizada previamente
se seca antes de medir el borde, y que para medir el borde, un haz
de rayos láser se dirige, mediante un láser situado en una relación
de posición predefinida respecto al eje de giro de la pieza, a la
superficie definidamente mate, seca, del borde, siendo grabada una
imagen del punto de incidencia de los rayos láser mediante una
videocámara situada en una relación de posición predefinida respecto
al eje de giro de la pieza, siendo evaluada la imagen grabada, a
continuación, en cuanto a la distancia del punto de incidencia
respecto al eje de giro de la pieza y, dado el caso, en cuanto a
valores de altura del punto de incidencia, para determinar los datos
del borde de la lente mecanizada previamente.
En cuanto al secado del borde de la lente
mecanizada previamente, sin embargo, se distinguen los
procedimientos según las reivindicaciones 1, 2 y 4. Mientras que,
según la reivindicación 1, para el secado del borde de la lente
mecanizada previamente, se suspende el suministro de líquido
refrigerante y, a continuación, la herramienta de mecanizado de
bordes se acerca en la dirección radial respecto al eje de giro de
la pieza, de tal forma que entre en engrane de mecanizado con el
borde la lente, con una profundidad de penetración muy baja,
sustancialmente constante, mientras se hace girar la lente, según la
reivindicación 2, para el secado del borde de la lente mecanizada
previamente, se suspende el suministro de líquido refrigerante y, a
continuación, la herramienta de mecanizado de bordes accionada con
un alto número de revoluciones, se acerca en la dirección radial
respecto al eje de giro de la pieza, de tal forma que entre la
herramienta de mecanizado de bordes y el borde de la lente
permanezca una hendidura de ancho pequeño, mientras se hace girar la
lente. Adicional (reivindicación 3) o alternativamente
(reivindicación 4) está previsto, finalmente, que para el secado
del borde de la lente mecanizada previamente se suspende el
suministro de líquido refrigerante y, a continuación, el borde de la
lente se sopla con aire mediante al menos una tobera, mientras se
hace girar
la lente.
la lente.
La invención parte, entre otras, de la idea de
que para acelerar el mecanizado del borde de lentes sería deseable
especialmente reducir los tiempos muertos, es decir, los tiempos
durante los que no existe ningún engrane de mecanizado conformador
entre la herramienta de mecanizado de bordes y el borde de la lente.
A este respecto, se ha mostrado que a consecuencia del
procedimiento según la invención, que básicamente consiste en la
medición de la superficie definidamente mate, seca o secada del
borde de la lente mecanizada previamente, mediante una disposición
de medición que trabaja de una manera especial sin contacto,
compuesta por un láser y una videocámara, los datos del borde de la
lente mecanizada previamente se pueden determinar con una mayor
precisión y sensiblemente más rápidamente de lo que era posible
hasta ahora, por lo que se consigue reducir considerablemente los
tiempos muertos necesarios para ello, en comparación con el estado
de la técnica.
A continuación, la invención se describe
detalladamente con la ayuda de un ejemplo de realización preferible,
haciendo referencia al dibujo esquemático adjunto. Muestran:
la figura 1 una vista en perspectiva de un
cristal de gafas sujeto entre dos árboles de sujeción y cuyo borde
ha sido mecanizado previamente, así como de una disposición de
medición que funciona sin contacto y que comprende un láser y una
videocámara, para determinar los datos del borde del cristal de
gafas mecanizado previamente, durante el procedimiento de mecanizado
de borde según la invención,
la figura 2 una vista en planta desde arriba
sobre la disposición de medición según la figura 1, que explica
entre otras cosas como se detectan los valores de radio del cristal
de gafas mecanizado previamente, estando representados, para
simplificar la representación en comparación con la figura 1,
solamente el cristal de gafas mecanizado previamente, el láser y la
videocámara,
la figura 3 una representación ampliada del
detalle III en la figura 2 y
la figura 4 un alzado lateral parcialmente
cortado del cristal de gafas mecanizado previamente, sujeto entre
los dos árboles de sujeción según la figura 1, que explica entre
otras cosas como se registran los valores de altura del cristal de
gafas mecanizado previamente, estando representado el cristal de
gafas mecanizado previamente, de forma cortada en un plano que se
extiende por el eje de giro de la pieza.
La figura 1 muestra una lente óptica L en forma
de un cristal de gafas que para un mecanizado de su borde R está
sujeto entre dos árboles de sujeción 10, 12 alineados axialmente,
representados sólo esquemáticamente, que se pueden hacer girar de
forma sincrónica alrededor de un eje de giro C vertical, controlado
por CNC, de la pieza, y que se pueden ajustar uno respecto al otro
en la dirección axial, para sujetar la lente L. Los árboles de
sujeción 10, 12 forman parte de un dispositivo de accionamiento y
de sujeción de piezas, no representado en detalle, que puede estar
configurado en principio tal como se describe en la solicitud de
patente alemana más antigua 10008710.8 del solicitante.
Entre los extremos enfrentados de los árboles de
sujeción 10, 12, la lente L está sujeta mediante una disposición
para bloquear y sujetar la lente L, que se describe detalladamente
en una solicitud de patente alemana más antigua 10114238.2 del
solicitante y que comprende una pieza de bloque que se puede montar
de forma separable en una superficie de efecto óptico 14 inferior de
la lente L, un adaptador para la pieza de bloque, que se puede unir
de forma rígida con el árbol de sujeción 12 inferior y que está
configurada para el arrastre de giro, orientado en el ángulo de
giro, de la pieza de bloque, y un módulo de sujeción que presenta
una sección de fijación que se puede unir de forma rígida con el
árbol de sujeción 10 superior y una sección de sujeción unida de
forma móvil angularmente con ésta, que está configurada para el
ataque en arrastre de fuerza en una superficie de efecto óptico 16
superior de la lente L. Para los fines de la presente invención, a
continuación, al hacer referencia a la pieza de bloque y el
adaptador de la pieza de bloque se usará en general el término
pieza de bloque 18, mientras que al hacer referencia al módulo de
sujeción se usará en general el término sujetador 20.
La posición del ángulo de giro de los árboles de
sujeción 10, 12 giratorios con control de ángulo y, por tanto, de
la lente L sujeta entre ellos, finalmente, se puede detectar
mediante un transmisor 22 del valor de medición de ángulo,
representado esquemáticamente en la figura 1, para el ángulo de giro
\varphi, que en el lado de salida está conectado eléctricamente
con una unidad de control 24.
El dispositivo de accionamiento y de sujeción de
piezas forma parte de una máquina de mecanizado de bordes de lente,
no representado en detalle, a cuya cámara de trabajo se asoman los
árboles de sujeción 10, 12. La máquina de mecanizado de bordes de
lente presenta además un dispositivo de mecanizado de bordes, que
tampoco está representado aquí y que puede estar configurado en
principio tal como se describe en la solicitud de patente alemana
más antigua 10114239.0 del solicitante.
El dispositivo de mecanizado de bordes tiene una
primera herramienta de mecanizado de bordes dispuesta en la cámara
de trabajo, que se puede aproximar al menos radialmente respecto al
eje de giro C de la pieza, con control CNC (eje X) y que sirve para
el mecanizado previo del borde R de la lente L, de tal forma que la
lente L reciba un contorno circunferencial U_{1} que, salvo un
ligero exceso de medida a del contorno circunferencial, corresponda
a una montura para la lente L (véase la figura 2). Además, el
dispositivo de mecanizado de bordes presenta una segunda herramienta
de mecanizado de bordes situada en la cámara de trabajo, que también
se puede aproximar al menos radialmente respecto al eje de giro C
de la pieza, con control CNC, y que sirve para el acabado del borde
R de la lente L de tal forma que la lente L reciba un contorno
circunferencia U_{2} sustancialmente complementario al contorno
circunferencial de la montura. Durante el acabado del borde R de la
lente se puede realizar dado el caso una ranura o un bisel F, para
lo cual la segunda herramienta de mecanizado de bordes se puede
ajustar también en una dirección paralela respecto al eje de giro C
de la pieza, con control CNC (eje Z).
Las herramientas de mecanizado de bordes
posibles, en las que se trata, preferentemente, de herramientas de
accionamiento giratorio, tales como fresas o muelas abrasivas, cuyos
ejes de rotación se extiendan paralelamente respecto al eje de giro
C de la pieza, son bien conocidas por el experto, por lo que no se
describen detalladamente aquí. Sólo cabe mencionar en este contexto
que las herramientas también pueden estar reunidas en una
herramienta combinada, axialmente ajustable mediante el dispositivo
de mecanizado de bordes, con diferentes secciones de mecanizado
dispuestas coaxialmente, por ejemplo, secciones de fresado, de
lijado y/o de pulido. Igualmente, es posible el uso de una cuchilla
de torno como herramienta de mecanizado de bordes.
Respecto a la estructura restante de la máquina
de mecanizado de bordes de lente cabe mencionar que en la cámara de
trabajo pueden estar previstas también toberas para la alimentación
de un líquido refrigerante y/o de aire comprimido. Durante el
mecanizado de bordes de lentes L, generalmente, es preciso
suministrar el líquido refrigerante a la zona entre la lente L y la
herramienta de mecanizado de bordes, para enfriar la herramienta y
la pieza y para evacuar virutas o el desecho por la abrasión
durante el mecanizado. Tan sólo en caso del mecanizado de bordes de
lentes de plástico se puede prescindir excepcionalmente de la
alimentación de líquido refrigerante. Pueden estar previstas una o
varias toberas para la alimentación de aire comprimido, para secar,
entre otros, al menos el borde R de la lente L después de su
mecanizado previo, tal como se describirá en detalle más
adelante.
Para que el borde R de la lente L pueda medirse
en el estado sujeto, en el que se realiza también el mecanizado con
arranque de virutas del borde R de la lente L, la máquina de
mecanizado de bordes de lente está dotada, finalmente, de una
disposición de medición 26 que funciona sin contacto.
La disposición de medición 26 comprende un láser
28 y una videocámara 30 que se encuentran en una relación de
posición predefinida respecto al eje de giro C de la pieza y, por
tanto, también en una relación de posición predefinida entre sí. El
láser 28 y la videocámara 30 que se encuentran aproximadamente en un
plano con la lente L sujeta, están conectados eléctricamente, en el
lado de entrada, con la unidad de control 24, de modo que la unidad
de control 24 pueda conectar y desconectar opcionalmente el láser 28
o la videocámara 30. Además, la videocámara 30 está conectada en el
lado de salida con un dispositivo de procesamiento de señales 32
que, a su vez, está conectado eléctricamente con la unidad de
control 24 y que sirve para procesar la señal de vídeo, recibida de
parte de la videocámara, de una manera conocida de por sí, para que
pueda ser evaluada por la unidad de control 24.
Para que la disposición de medición 26 no pueda
ensuciarse, el láser 28 y la videocámara 30 están dispuestos,
preferentemente, fuera de la cámara de trabajo de la máquina de
mecanizado de bordes de lente, detrás de lunas transparentes (no
representadas) que opcionalmente pueden cubrirse con tapas de cierre
(no representadas), de forma que tampoco puedan ensuciarse los
cristales durante el mecanizado con arranque de virutas del borde R
de la
lente L.
lente L.
En el ejemplo de realización aquí descrito, el
láser 28 es un dispositivo láser de la clase 2 conforme a DIN EN
60825-1, que presenta una potencia de aprox. 1 mW
con una longitud de ondas comprendida entre 650 y 700 nm. Como
muestran las figuras 1 y 2, el láser 28 está configurado y orientado
respecto al eje de giro C de la pieza, de tal forma que pueda
emitirse un haz de rayos láser S representado por puntos en la
figura 1, que al incidir sobre el borde R de la lente L, paralelo
al eje de giro C de la pieza, visto en sección transversal, y sobre
el sujetador 20, se presenta como raya de extensión vertical. Con
otras palabras, los rayos láser S emitidos mediante el láser 28 se
encuentran en un plano imaginario que comprende el eje de giro C de
la pieza.
La videocámara 30 está orientada de tal forma que
pueda grabar el punto de incidencia, designado en general por 34 en
la figura 4, del haz de rayos láser S que se abanica en el ejemplo
de realización representado, sobre el borde R de la lente L o del
sujetador 20. Para ello, la videocámara 30 se encuentra a una
distancia definida del eje de giro de la pieza, mientras que el eje
óptico de la videocámara 30 encierra con el plano de los rayos
láser S un ángulo w que se sitúa preferentemente entre 30º y 60º, de
forma especialmente preferible entre 40º y 50º.
En la figura 1, finalmente, por 36 está designado
un canto inferior del borde R de lente, por 38 está designado un
canto superior del borde R de lente y por 40 está designado un
canto superior visible del sujetador 20. A estos cantos
circunferenciales 36, 38 y 40, así como a su significado para el
procedimiento aquí descrito se hará referencia en detalle a
continuación en contexto con la figura 4.
La disposición de medición 26 trabaja según un
principio de medición conocido bajo el concepto triangulación por
láser y que se describirá a continuación con la ayuda de la figura
2, en la medida que esto parece necesario para comprender el
procedimiento de mecanizado de bordes que se describirá
detalladamente más adelante. Como ya se ha mencionado, aquí, el
punto de incidencia 34 de los rayos láser S emitido por el láser 28
se observa mediante la videocámara 30, siendo enfocada una imagen
del punto de incidencia 34 por una óptica de la videocámara 30 en
un plano de representación 42 de la videocámara 30. Cada punto de la
imagen del punto de incidencia 42, representada en el plano de
representación 42 de la videocámara 30, tiene un valor de coordenada
de altura y de anchura, estando asignado en la unidad de control 24
a cada valor de coordenada de altura del plano de representación 42
un valor de coordenada determinado z del punto correspondiente del
punto de incidencia 34 y, a cada valor de coordenada de anchura del
plano de representación 42, un valor de distancia r determinado del
punto correspondiente del punto de incidencia 34 respecto al eje de
giro C de la pieza. La asignación de los valores de altura y de
anchura de la imagen del punto de incidencia 34 respecto a los
valores de altura o de distancia z, r reales del punto de incidencia
34 se predefine mediante una calibración de la disposición de
medición 26 mediante una trama de retícula.
Las figuras 2 y 3 ilustran este principio de
medición con la ayuda de los valores de distancia o de radio r del
borde R de la lente con respecto al eje de giro C de la pieza. La
lente L tiene aquí un contorno circunferencial U_{1} que difiere
de la forma circular, de forma que la distancia r del borde R de la
lente respecto al eje de giro C de la pieza cambia de posición
angular a posición angular de la lente L (r_{11}, r_{12},
r_{13}). En la posición angular representada en líneas continuas
de la lente L, los rayos láser S inciden en un punto del borde R de
la lente, que se graba como imagen de rayas A_{1} en un plano de
representación 42 de la videocámara 30. La imagen de rayas A_{1}
tiene un valor de coordenadas de anchura al que en la unidad de
control 24 está asignado el valor de distancia r_{11}. Si ahora,
la lente L se hace girar a la posición angular representada en
líneas discontinuas, alrededor del eje de giro C de la pieza, en la
dirección de las agujas del reloj, los rayos láser S inciden en otro
lugar del borde R de la lente que en el plano de representación 42
de la videocámara 30 se graba como imagen de rayas A_{2}. Como
muestra la figura 3, la imagen de rayas A_{2} ha migrado hacia
abajo en un importe determinado, con respecto a la imagen de rayas
A_{1}, de forma que la imagen de rayas A_{2} tenga otro valor de
coordenadas de anchura que la imagen de rayas A_{1} al que en la
unidad de control 24 está asignado el valor de distancia r_{12}
que difiere del valor de distancia r_{11} según las relaciones
reales. Al seguir girando la lente L a la posición angular
representada con puntos, los rayos láser S inciden a su vez en otro
punto del borde R de la lente, que en el plano de representación 42
de la videocámara 30 se presenta como imagen de rayas A_{3}. La
imagen de rayas A_{3} ha migrado hacia arriba en un importe
determinado con respecto a la imagen de rayas A_{1} en la figura
3, y por tanto también tiene otro valor de coordenadas de anchura
que la imagen de rayas A_{1} al que en la unidad de control 24
está asignado el valor de distancia r_{13}. Se puede ver que, por
tanto, para cada posición angular de la lente L se puede determinar
la distancia r (\varphi) entre el punto de incidencia 34 de los
rayos láser S, por ejemplo, en el borde R de la lente y en el eje
de giro C de la pieza.
La determinación de los valores de altura z
(\varphi) del punto de incidencia de los rayos láser S se realiza
de manera análoga en un plano girado en 90º respecto al plano de
representación según la figura 3, acortándose o alargándose, por
ejemplo, la imagen de rayas del punto de incidencia de los rayos
láser S sobre el borde R de la lente, grabada en el plano de
representación 42 de la videocámara 30, según el grosor del borde R
de la lente que cambia a lo largo del contorno de la lente L.
También aquí, cada punto de la imagen de rayas tiene en el plano de
representación 42 de la videocámara 30 un valor de coordenada de
altura al que en la unidad de control 24 está asignado, según las
condiciones reales, un valor de altura z determinado del punto de
incidencia 34 de los rayos láser S.
El desarrollo del procedimiento de mecanizado de
bordes puede dividirse de forma aproximada en tres o cuatro pasos, a
saber, el mecanizado previo del borde R de la lente, dado el caso
el secado del borde R mecanizado previamente de la lente, la
medición sin contacto del borde R mecanizado previamente de la lente
y, a continuación, el acabado del borde R de la lente teniendo en
cuenta los datos determinados para el borde de la lente mecanizada
previamente.
En primer lugar, el borde R de la lente L se
somete a un mecanizado previo mediante la primera herramienta de
mecanizado de bordes, de acuerdo con los datos depositados o
calculados en la unidad de control 24, recibiendo la lente L el
contorno circunferencial U_{2} representado en la figura 2, que
salvo un pequeño exceso de medida a, corresponde al contorno
circunferencial de la montura para la lente L. Lo esencial es que
durante el mecanizado previo del borde R de la lente L, en el borde
R se genere una superficie definidamente mate en el estado seco, lo
que ha resultado ser importante para la precisión y la velocidad
del paso de medición. Investigaciones del solicitante han arrojado
que una superficie definidamente mate de este tipo del borde R de
la lente presenta una profundidad de rugosidad Rz media según DIN
4768 de 4,5 a 11 \mum y se puede generar especialmente mediante
una fresa o una muela abrasiva. Se ha mostrado que el carácter mate
definido de la superficie del borde R de la lente garantiza que
durante la medición mediante la disposición de medición 26 descrita
anteriormente una parte suficiente de los rayos láser S sea
reflejada del punto de incidencia 34 a la videocámara 30, mientras
que los rayos láser S no penetren demasiado en el borde R de la
lente, lo que haría que resultara "borrosa" la imagen del
punto de incidencia 34 grabada en el plano de representación 42 de
la videocámara. Dicho con otras palabras, la superficie del borde R
de la lente tiene, por tanto, aproximadamente las propiedades de
reflexión de una buena pared de proyección para proyecciones de
diapositivas o películas.
Si el mecanizado previo del borde R de la lente
se realizó bajo suministro de líquido refrigerante, que es lo
habitual, en el siguiente paso del procedimiento, después de
suspender el suministro del líquido refrigerante, se seca al menos
el borde R de la lente L mecanizada previamente, antes de medir el
borde R, para que posibles residuos de líquido refrigerante que
queden en el borde R de la lente no puedan provocar el brillo de la
superficie que perjudicaría la precisión y la velocidad de
medición.
El borde R de la lente se seca mediante la
herramienta de mecanizado de bordes y/o bajo suministro de aire
comprimido. En lo que se refiere al secado mediante la herramienta
de mecanizado de bordes, según el material de la lente L están
previstos dos procedimientos alternativos. En el caso de materiales
de lentes que pueden mecanizarse en seco (plástico), la herramienta
de mecanizado de bordes se aproxima en la dirección radial respecto
al eje de giro C de la pieza, de tal forma que entre en engrane de
mecanizado con el borde R de la lente con una profundidad de
engrane muy reducida, sustancialmente constante, mientras la lente L
se hace girar igual que durante el mecanizado en sí del borde o más
rápido. A consecuencia del engrane en seco con arranque de virutas
se produce un calentamiento en la zona de engrane entre la
herramienta de mecanizado de bordes y la lente L, que seca el borde
R de la lente L. En el caso de materiales de lente que no pueden
mecanizarse en seco (vidrio mineral), la herramienta de mecanizado
de bordes se acciona con un elevado número de revoluciones y se
aproxima en sentido radial respecto al eje de giro C de la pieza,
de tal forma que entre la herramienta de mecanizado de bordes y el
borde de la lente L permanezca una hendidura de ancho pequeño,
mientras la lente L se hace girar igual durante el mecanizado en sí
del borde o más rápido. En este caso, la herramienta de mecanizado
de bordes actúa prácticamente como ventilador que sopla el borde R
de la lente para su secado. Alternativamente o adicionalmente a los
procedimientos descritos para el secado del borde R de la lente con
la ayuda de la herramienta de mecanizado de bordes, el borde R de
la lente L también se puede soplar con aire comprimido mediante una
tobera o una multitud de toberas, mientras la lente L se hace girar
igual que durante el mecanizado en sí del borde o más rápido.
Para la medición sin contacto del borde R de la
lente L mecanizada previamente, en primer lugar, se abren las tapas
de cierre en el láser 28 y la videocámara 30, de tal forma que
mediante el láser 28 pueda dirigirse un haz de rayos láser S a la
superficie seca definidamente mate del borde R de la lente. A este
respecto, cabe mencionar que el láser 28 sigue siempre conectado
durante el funcionamiento de la máquina de mecanizado de bordes de
lente, para que no se pierda tiempo innecesariamente durante la
medición debido a la fase de calentamiento del láser 28. Mediante
la videocámara 30 se graba una imagen del punto de incidencia 34 de
los rayos láser S, tal como se ha descrito anteriormente.
Ahora, la lente L de borde R mecanizado
previamente se hace girar en pasos angulares de una posición de
medición a la siguiente posición de medición, hasta que la lente L
haya realizado un giro completo. Para ello, la lente L se sigue
movimiento, preferentemente, con los mismos pasos angulares de una
posición de medición a otra, siendo el número de los pasos
angulares un número par.
La imagen grabada por la videocámara 30 en cada
posición de medición es evaluada en cuanto a la distancia r
(\varphi) del punto de incidencia 34 de los rayos láser S
respecto al eje de giro C de la pieza y, dado el caso, respecto a
valores de altura z (\varphi) del punto de incidencia 34 para
determinar los datos del borde de la lente L mecanizada
previamente. Si la lente L no debe recibir ningún bisel F o ranura
en el borde R durante el mecanizado final, se puede prescindir de
la evaluación de las imágenes grabadas por la videocámara en cuanto
a los valores de altura z (\varphi) del punto de incidencia 34.
Para el acabado del borde R de la lente basta con conocer los
valores de distancia r_{1} (\varphi) del borde R de la lente L
mecanizada previamente, respecto al eje de giro C de la pieza, a
partir de los cuales se puede calcular también el contorno de la
lente L en el borde R.
Si durante el acabado de la lente L, en el borde
R ha de realizarse un bisel o una ranura, cuyo desarrollo sobre el
borde R ha de calcularse de la manera conocida antes del acabado,
es preciso conocer, aparte de los valores de radio r_{1}
(\varphi), al menos de forma aproximada, el desarrollo de altura
z_{1} (\varphi) del canto inferior 36 de la lente, el
desarrollo de altura z_{2} (\varphi) del canto superior 38 de
la lente, así como las curvaturas K_{1} (\varphi), K_{2}
(\varphi) de ambas superficies de efecto óptico 14, 16 de la
lente L. Para este fin, en cada posición de medición de la lente L
sujeta entre la pieza de bloque 18 y el sujetador 20, mediante el
transmisor de valores de medición de ángulo 22 se determina el
ángulo de giro \varphi de la lente L y mediante la disposición de
medición 26 se determinan las alturas z_{1} (\varphi) y z_{2}
(\varphi) del canto inferior 36 o del canto superior 38 del borde
R de la lente L con respecto a un punto de contacto de la lente L
en la pieza de bloque 18, la distancia r_{1} (\varphi) del
borde R de la lente L respecto al eje de giro C de la pieza, la
altura z_{3} (\varphi) del canto superior 40 del sujetador 20
respecto al punto de contacto de la lente L en la pieza de bloque
18, así como la distancia r_{2} (\varphi) del canto superior 40
del sujetador 20 respecto al eje de giro C de la pieza. Dicho con
otras palabras, la imagen del punto de incidencia 34 de los rayos
láser S, grabada por la videocámara, 30, se evalúa en cada posición
de medición de la lente L, observada en un corte según la figura 4,
en cuanto a los valores de altura y de radio z_{1} (\varphi),
z_{2} (\varphi), z_{3} (\varphi), r_{1} (\varphi) y
r_{2} (\varphi) de puntos de medición P_{1}, P_{2} y P_{3}
en el canto inferior 36 de la lente, el canto superior 38 de la
lente o el canto superior 40 del sujetador 20.
Mientras que de los valores obtenidos de esta
forma resultan directamente el desarrollo de la distancia r_{1}
(\varphi) del borde R de la lente respecto al eje de giro C, así
como los desarrollos de altura z_{1} (\varphi) y z_{2}
(\varphi) del canto inferior 36 de la lente o del canto superior
38 de la lente, las curvaturas K_{1} (\varphi), K_{2}
(\varphi) de las superficies de efecto óptico 14, 16 de la lente L
aún han de calcularse. Para ello, la curvatura K_{1} (\varphi)
de la superficie de efecto óptico 14 de la lente L del punto de
contacto conocido de la lente L en la pieza de bloque 18, así como
la posición de los puntos de medición P_{1} en el canto inferior
36 de la lente se pueden determinar en posiciones de medición
diametralmente opuestas. Para calcular la curvatura K_{2}
(\varphi) de la superficie de efecto óptico 16 superior de la
lente L, además de la posición de los puntos de medición P_{2} en
el canto superior 38 de la lente, en posiciones de medición
diametralmente opuestas, se recurre además a la posición de los
puntos de medición P_{3} en el canto superior 40 del sujetador 20
en las mismas posiciones de medición, dando la posición de los
puntos de medición P_{3} información sobre la posición angular
del sujetador 20 y, por tanto, sobre sus puntos de contacto con la
superficie de efecto óptico 16 superior.
Ahora, se puede calcular el desarrollo del bisel
F o de la ranura en el borde R de la lente L acabada, teniendo en
cuenta las curvaturas K_{1} (\varphi), K_{2} (\varphi) de
las superficies de efecto óptico 14, 16 de la lente L, antes de
someter la lente L a un acabado bajo la formación del bisel F o de
la ranura controlada de acuerdo con la extensión calculada del
bisel F o de la ranura. Aquí, partiendo de la extensión determinada
del canto inferior 36 y del canto superior 38 del borde R de la
lente L mecanizada previamente, teniendo en cuenta el exceso de
medida a conocido y las curvaturas calculadas K_{1} (\varphi),
K_{2} (\varphi) de las superficies de efecto óptico 14, 16, se
sacan conclusiones relativas a la extensión del canto inferior y del
canto superior del borde de la lente acabada, que en la figura 4
está marcado por los puntos calculados B_{1} y B_{2}. Entre el
canto inferior calculado y el canto superior calculado del borde de
la lente acabada ha de disponerse de la manera conocida el bisel F o
la ranura.
Después de cerrar las tapas de cierre para el
láser 28 y la videocámara 30, finalmente, se realiza el acabado del
borde R de la lente L de la manera conocida de por sí, por lo que
no se describe en detalle aquí, teniendo en cuenta los datos
determinados del borde de la lente L mecanizada previamente,
mediante la segunda herramienta de mecanizado de borde, recibiendo
la lente L el contorno circunferencial U_{2} sustancialmente
complementario al contorno circunferencial de la montura,
representado en la figura 2. Durante ello, como ya se ha mencionado,
se puede realizar también un bisel F o una ranura en el borde R de
la lente.
Aunque anteriormente se haya descrito que el
dispositivo de sujeción y de accionamiento de piezas, así como la
disposición de medición forman parte de una máquina de mecanizado de
bordes de lente, evidentemente también es posible que dichos
dispositivos sean componentes integrantes de una máquina de medición
separada que sirva para determinar los datos del borde de una lente
L tal como se ha descrito antes.
Se describe un procedimiento para el mecanizado
del borde de una lente óptica, especialmente de un cristal de gafas,
con los pasos: mecanizado previo del borde de la lente giratoria
con control de ángulo alrededor de un eje de giro de una pieza,
mediante una primera herramienta de mecanizado de bordes que se
puede aproximar radialmente respecto al eje de giro de la pieza,
recibiendo la lente un contorno circunferencial que, salvo un
ligero exceso de medida, corresponde al contorno circunferencial de
una montura de lente, la medición sin contacto del borde de lente
mecanizado previamente y el acabado del borde de lente teniendo en
cuenta los datos determinados del borde de la lente mecanizada
previamente mediante una segunda herramienta de mecanizado de bordes
que se puede aproximar radialmente respecto al eje de giro de la
pieza, recibiendo la lente un contorno circunferencial
sustancialmente complementario respecto al contorno circunferencial
de la montura de lente. Según la invención, durante el mecanizado
previo del borde de la lente se produce una superficie de borde
definidamente mate en el estado seco, con una profundidad de
rugosidad media Rz de 4,5 a 11 \mum, y a continuación, la
superficie seca o secada de una manera especial se mide mediante una
disposición de medición que comprende un láser y una videocámara y
que funciona de una manera especial sin contacto, para determinar
los datos del borde de la lente mecanizada previamente con una
mayor precisión y mucho más rápido de lo que era posible hasta
ahora.
- 10
- Árbol de sujeción
- 12
- Árbol de sujeción
- 14
- Superficie de efecto óptico inferior de la lente
- 16
- Superficie de efecto óptico superior de la lente
- 18
- Pieza de bloque
- 20
- Sujetador
- 22
- Transmisor de valores de medición de ángulos
- 24
- Unidad de control
- 26
- Disposición de medición
- 28
- Láser
- 30
- Videocámara
- 32
- Dispositivo de procesamiento de señales
- 34
- Punto de incidencia
- 36
- Canto inferior del borde de lente
- 38
- Canto superior del borde de lente
- 40
- Canto superior del sujetador
- 42
- Plano de representación
- a
- Exceso de medida
- r
- Valores de radio
- w
- Ángulo entre el plano del rayo láser y el eje óptico de la videocámara
- z
- Valores de altura
- A
- Imagen de rayas
- B
- Puntos calculados
- C
- Eje de giro de la pieza
- F
- Bisel
- L
- Lente óptica
- P
- Puntos de medición
- R
- Borde de la lente
- S
- Rayos láser
- U_{1}
- Contorno circunferencial de la lente mecanizada previamente
- U_{2}
- Contorno circunferencial de la lente acabada.
Claims (11)
1. Procedimiento para el mecanizado del borde de
una lente óptica (L), especialmente de un cristal de gafas, que se
puede hacer girar con control de ángulo alrededor de un eje de giro
(C) de la pieza, con los pasos:
el mecanizado previo del borde (R) de la lente
(L) mediante una primera herramienta de mecanizado de bordes, que se
puede aproximar al menos radialmente respecto al eje de giro (C) de
la pieza, recibiendo la lente (L) un contorno circunferencial
(U_{1}) que, salvo un ligero exceso de medida (a) corresponde al
contorno circunferencial de una montura para la lente (L),
la medición sin contacto del borde (R) de la
lente (L) mecanizada previamente y
el acabado del borde (R) de la lente (L) teniendo
en cuenta los datos determinados del borde de la lente (L)
mecanizada previamente, mediante una segunda herramienta de
mecanizado de bordes que se puede aproximar al menos radialmente
respecto al eje de giro (C) de la pieza, recibiendo la lente (L) un
contorno circunferencial (U_{2}) sustancialmente complementario al
contorno circunferencial de la montura,
caracterizado porque durante el mecanizado
previo del borde (R) de la lente (L), en el borde (R) se genera una
superficie definidamente mate en el estado seco, con una
profundidad de rugosidad media Rz de 4,5 a 11 \mum,
porque si el mecanizado previo del borde (R) de
la lente (L) se realiza bajo el suministro de un líquido
refrigerante, al menos el borde (R) de la lente (L) mecanizada
previamente se seca antes de medir el borde (R), suspendiéndose para
el secado del borde (R) de la lente (L) mecanizada previamente el
suministro de líquido refrigerante, y siendo aproximada la
herramienta de mecanizado de bordes después en la dirección radial
respecto al eje de giro (C) de la pieza, de tal forma que entre en
un engrane de mecanizado con una profundidad de penetración muy
reducida, sustancialmente constante, con el borde (R) de la lente
(L), mientras la lente (L) se hace girar y
porque para medir el borde (R), un haz de rayos
láser (S) se dirige, mediante un láser (28) situado en una relación
de posición predefinida respecto al eje de giro (R) de la pieza, a
la superficie definidamente mate, seca, del borde (R), siendo
grabada una imagen del punto de incidencia (34) de los rayos láser
(S) mediante una videocámara (30) situada en una relación de
posición predefinida respecto al eje de giro (C) de la pieza,
siendo evaluada la imagen grabada, a continuación, en cuanto a la
distancia (r) del punto de incidencia (34) respecto al eje de giro
(C) de la pieza y, dado el caso, en cuanto a valores de altura (z)
del punto de incidencia (34), para determinar los datos del borde
de la lente (L) mecanizada previamente.
2. Procedimiento para el mecanizado del borde de
una lente óptica (L), especialmente de un cristal de gafas, que se
puede hacer girar con control de ángulo alrededor de un eje de giro
(c) de la pieza, con los pasos:
el mecanizado previo del borde (R) de la lente
(L) mediante una primera herramienta de mecanizado de bordes, que se
puede aproximar al menos radialmente respecto al eje de giro (C) de
la pieza, recibiendo la lente (L) un contorno circunferencial
(U_{1}) que, salvo un ligero exceso de medida (a) corresponde al
contorno circunferencial de una montura para la lente (L),
la medición sin contacto del borde (R) de la
lente (L) mecanizada previamente y
el acabado del borde (R) de la lente (L) teniendo
en cuenta los datos determinados del borde de la lente (L)
mecanizada previamente, mediante una segunda herramienta de
mecanizado de bordes que se puede aproximar al menos radialmente
respecto al eje de giro (C) de la pieza, recibiendo la lente (L) un
contorno circunferencial (U_{2}) sustancialmente complementario al
contorno circunferencial de la montura,
caracterizado porque durante el mecanizado
previo del borde (R) de la lente (L) en el borde (R) se genera una
superficie definidamente mate en el estado seco, con una
profundidad de rugosidad media Rz de 4,5 a 11 \mum,
porque si el mecanizado previo del borde (R) de
la lente (L) se realiza bajo el suministro de un líquido
refrigerante, al menos el borde (R) de la lente (L) mecanizada
previamente se seca antes de medir el borde (R), suspendiéndose para
el secado del borde (R) de la lente (L) mecanizada previamente el
suministro de líquido refrigerante, y siendo aproxi-
mada después la herramienta de mecanizado de bordes, accionada con un elevado número de revoluciones, en la di-
rección radial respecto al eje de giro (C) de la pieza, de tal forma que entre la herramienta de mecanizado de bordes y el borde de la lente (L) quede una hendidura con un pequeño ancho de hendidura, mientras la lente (L) se hace girar, y
mada después la herramienta de mecanizado de bordes, accionada con un elevado número de revoluciones, en la di-
rección radial respecto al eje de giro (C) de la pieza, de tal forma que entre la herramienta de mecanizado de bordes y el borde de la lente (L) quede una hendidura con un pequeño ancho de hendidura, mientras la lente (L) se hace girar, y
porque para medir el borde (R), un haz de rayos
láser (S) se dirige, mediante un láser (28) situado en una relación
de posición predefinida respecto al eje de giro (R) de la pieza, a
la superficie definidamente mate, seca, del borde (R), siendo
grabada una imagen del punto de incidencia (34) de los rayos láser
(S) mediante una videocámara (30) situada en una relación de
posición predefinida respecto al eje de giro (C) de la pieza,
siendo evaluada la imagen grabada, a continuación, en cuanto a la
distancia (r) del punto de incidencia (34) respecto al eje de giro
(C) de la pieza y, dado el caso, en cuanto a valores de altura (z)
del punto de incidencia (34), para determinar los datos del borde
de la lente (L) mecanizada previamente.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque para secar el borde (R) de la lente (L)
mecanizada previamente, el borde (R) de la lente (L) también se
sopla con aire mediante al menos una tobera, mientras se hace girar
la lente (L).
4. Procedimiento para el mecanizado del borde de
una lente óptica (L), especialmente de un cristal de gafas, que se
puede hacer girar con control de ángulo alrededor de un eje de giro
(C) de la pieza, con los pasos:
el mecanizado previo del borde (R) de la lente
(L) mediante una primera herramienta de mecanizado de bordes, que se
puede aproximar al menos radialmente respecto al eje de giro (C) de
la pieza, recibiendo la lente (L) un contorno circunferencial
(U_{1}) que, salvo un ligero exceso de medida (a) corresponde al
contorno circunferencial de una montura para la lente (L),
la medición sin contacto del borde (R) de la
lente (L) mecanizada previamente y
el acabado del borde (R) de la lente (L) teniendo
en cuenta los datos determinados del borde de la lente (L)
mecanizada previamente, mediante una segunda herramienta de
mecanizado de bordes que se puede aproximar al menos radialmente
respecto al eje de giro (C) de la pieza, recibiendo la lente (L) un
contorno circunferencial (U_{2}) sustancialmente complementario al
contorno circunferencial de la montura,
caracterizado porque durante el mecanizado
previo del borde (R) de la lente (L) en el borde (R) se genera una
superficie definidamente mate en el estado seco, con una
profundidad de rugosidad media Rz de 4,5 a 11 \mum,
porque si el mecanizado previo del borde (R) de
la lente (L) se realiza bajo el suministro de un líquido
refrigerante, al menos el borde (R) de la lente (L) mecanizada
previamente se seca antes de medir el borde (R), suspendiéndose para
el secado del borde (R) de la lente (L) mecanizada previamente el
suministro de líquido refrigerante, y siendo soplado con aire
después el borde (R) de la lente (L) mediante al menos una tobera,
mientras la lente (L) se hace girar,
porque para medir el borde (R), un haz de rayos
láser (S) se dirige, mediante un láser (28) situado en una relación
de posición predefinida respecto al eje de giro (R) de la pieza, a
la superficie definidamente mate, seca, del borde (R), siendo
grabada una imagen del punto de incidencia (34) de los rayos láser
(S) mediante una videocámara (30) situada en una relación de
posición predefinida respecto al eje de giro (C) de la pieza,
siendo evaluada la imagen grabada, a continuación, en cuanto a la
distancia (r) del punto de incidencia (34) respecto al eje de giro
(C) de la pieza y, dado el caso, en cuanto a valores de altura (z)
del punto de incidencia (34), para determinar los datos del borde
de la lente (L) mecanizada previamente.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
mecanizado previo del borde (R) de la lente (L) se realiza mediante
una fresa o una muela abrasiva.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para medir
el borde (R) de la lente (L) mecanizada previamente, la lente (L) se
hace girar en pasos angulares de una posición de medición a la
siguiente posición de medición, hasta que la lente (L) haya
realizado un giro completo.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque la lente (L) se hace girar en pasos
angulares iguales de una posición de medición a otra.
8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado porque el número de los pasos angulares es un
número par.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque en cada posición
de medición de la lente (L) sujeta entre la pieza de bloque (18) y
un sujetador (20), se determina el ángulo de giro (\varphi) de la
lente (L), la altura (z_{1} (\varphi), z_{2} (\varphi)) de
un canto inferior (36) y de un canto superior (38) del borde (R) de
la lente (L) con respecto a un punto de contacto de la lente (L) en
la pieza de bloque (18), la distancia (r_{1} (\varphi)) del
borde (R) de la lente (L) respecto al eje de giro (C) de la pieza,
la altura (z_{3} (\varphi)) de un canto superior (40) del
sujetador (20) respecto al punto de contacto de la lente (L) en la
pieza de bloque (18), así como la distancia (r_{2} (\varphi))
del canto superior (40) del sujetador (20) respecto al eje de giro
(C) de la pieza.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque mediante los valores de altura y de
distancia ((z_{1} (\varphi), z_{2} (\varphi), z_{3}
(\varphi), r_{1} (\varphi), r_{2} (\varphi)) determinados
para una sección transversal de la lente, que se extiende por el
eje de giro (C) de la pieza, se calculan las curvaturas (K_{1}
(\varphi), K_{2} (\varphi)) de ambas superficies de efecto
óptico (14, 16) de la lente (L).
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque el desarrollo de un bisel (F) o una
ranura en el borde (R) de la lente (L) acabada se calcula teniendo
en cuenta las curvaturas (K_{1} (\varphi), K_{2}
(\varphi)) de las superficies de efecto óptico (14, 16) de la
lente (L), antes de someter la lente (L) a un acabado con la
formación del bisel (F) o de la ranura, controlada de acuerdo con
el desarrollo calculado del bisel (F) o ranura.
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