ES2250935T3

ES2250935T3 - Herramienta para el mecanizado de precision de superficies opticamente activas.

Info

Publication number: ES2250935T3
Application number: ES04006179T
Authority: ES
Inventors: Gilles Granziera; Reiner Herold; Peter Philipps; Karl-Heinz Tross
Original assignee: Satisloh GmbH
Current assignee: Satisloh GmbH
Priority date: 2003-05-02
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2006-04-16
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: EP1473116B1; US7066794B2; DE10319945A1; EP1473116A1; ATE306359T1; DE502004000096D1; US20040224619A1

Abstract

Herramienta (10) para el mecanizado de precisión de superficies (F) ópticamente activas, en particular de superficies de forma libre y superficies tóricas en cristales para gafas (L), con un cuerpo base (12) que puede fijarse en un husillo de herramienta de una máquina de mecanizado, una membrana elástica (14), que presenta un tramo de mecanizado (16), a continuación del cual está dispuesto un tramo de fuelle (18), mediante el cual la membrana (14) está fijada en el cuerpo base (12) de forma apta para el arrastre en el giro, una cámara de un medio de presión (20) delimitada por el cuerpo base (12) y la membrana (14), que puede ser solicitada a elección mediante un canal (22) con un medio de presión, para establecer durante el mecanizado de la superficie (F) ópticamente activa mediante el tramo de mecanizado (16) una presión de mecanizado, y un elemento de guía (24) guiado de forma desplazable en la dirección longitudinal en el cuerpo base (12), que está unido activamente al tramo de mecanizado (16) de la membrana (14), de modo que el tramo de mecanizado (16) sea desplazable en la dirección longitudinal del elemento de guía (24) y que esté sujetado en la dirección transversal respecto al elemento de guía (24), aunque pueda realizar un movimiento basculante respecto al elemento de guía (24) provocando una deformación elástica del tramo de fuelle (18).

Description

Herramienta para el mecanizado de precisión de superficies ópticamente activas.

La presente invención se refiere a una herramienta para el mecanizado de precisión de superficies ópticamente activas como la que se usa, por ejemplo, en la fabricación óptica en el mecanizado de precisión de lentes ópticas. En particular, la invención se refiere a una herramienta con la que pueda realizarse también el mecanizado de precisión de superficies de forma libre y superficies tóricas en cristales para gafas.

Si a continuación se habla, a título de ejemplo para piezas ópticas, de "cristales para gafas", por ello no sólo debe entenderse lentes para gafas de vidrio mineral, sino también lentes para gafas de todos los demás materiales habituales, como policarbonato, CR 39, índice HI, etc., por tanto, también de plástico.

El mecanizado con arranque de virutas de las superficies ópticamente activas de cristales para gafas puede dividirse aproximadamente en dos fases de mecanizado, es decir, en primer lugar el mecanizado previo de la superficie ópticamente activa para la generación de la macrogeometría según receta y, a continuación, el mecanizado de precisión de la superficie ópticamente activa, para eliminar las huellas del mecanizado previo y obtener la microgeometría deseada. Mientras que el mecanizado previo de las superficies ópticamente activa de cristales para gafas se realiza, entre otras cosas, en función del material de los cristales para gafas mediante rectificado, fresado y/o torneado, las superficies ópticamente activas de los cristales para gafas se someten en el mecanizado de precisión habitualmente a un procedimiento de rectificado fino, lapeado y/o pulido. Aquí se usan sobre todo herramientas de conformación fijas, que sirven de apoyo para las láminas de rectificado fino o como soportes del material de pulido.

En el estado de la técnica se ha constatado en repetidas ocasiones (por ejemplo, en los documentos DE 44 42 181 C1, EP 0 884 135 B1, DE 101 06 007 A1), que la desventaja de las herramientas de conformación fijas está en que se necesita una pluralidad de herramientas de conformación para poder mecanizar con precisión los distintos materiales, eventualmente con distintos índices de refracción, de las múltiples geometrías de lentes posibles en la fabricación de cristales para gafas según receta (curvaturas convexas o cóncavas de 0 a 17 dioptrías, dado el caso con un efecto de cilindro de hasta 6 dioptrías). Se dificulta aún más por la tendencia de usar para gafas cada vez más cristales multifocales en forma de los llamados cristales progresivos, en los que la zona para ver de lejos se convierte progresivamente en la zona de ver de cerca. Al menos una de las superficies ópticamente activas de los cristales para gafas de este tipo tiene una macrogeometría de configuración individual, que presenta también superficies de forma libre y que naturalmente también debe mecanizarse con
precisión.

Por ello, hay numerosas propuestas en el estado de la técnica de como realizar las herramientas para el mecanizado de precisión de superficies ópticamente activas, para que pueda cubrirse con una herramienta una gama lo más amplia posible de geometrías.

En este contexto, el documento DE 44 42 181 C1 del solicitante da a conocer una herramienta para el mecanizado de precisión de las superficies ópticas de lentes con una membrana elástica que presenta un tramo de mecanizado, que está fijado mediante un tramo de fijación en un soporte rígido. El soporte rígido delimita junto con la membrana elástica un espacio hueco, que está lleno de un material de relleno que, como masa plásticamente deformable en determinadas condiciones, forma de modo controlado a elección una capa de apoyo flexible o rígida para la membrana, de tal forma que, antes de comenzar con el mecanizado de precisión, el contorno exterior de la membrana pueda adaptarse la forma de la superficie óptica. Según este estado de la técnica, la membrana presenta, además, entre su tramo de mecanizado y su tramo de fijación un tramo a modo de fuelle, que al entrar en contacto el tramo de mecanizado con la superficie óptica solicita la masa plásticamente deformable de tal forma con fuerzas, que este tramo de mecanizado se apriete contra la superficie óptica, de modo que la herramienta mantenga su forma después de la solidificación de la masa plásticamente deformable. Si bien con esta herramienta se puede realizar el mecanizado de precisión de una gama relativamente amplia de geometrías de lentes, el reblandecimiento y la posterior solidificación de la masa plásticamente deformable requiere, entre otras cosas, bastante tiempo, de modo que esta herramienta sólo puede usarse de forma limitada en la fabricación industrial de cristales para gafas según receta.

En otras soluciones (documentos EP 0 884 135 B1, DE 101 06 007 A1), en las que la herramienta también es capaz de amoldarse a la superficie que ha de mecanizarse con precisión antes de realizar el mecanizado de precisión, la herramienta tiene dos membranas elásticas sujetadas a una distancia axial entre sí en un cuerpo base, entre las que están previstas múltiples espigas, que pueden desplazarse en la dirección longitudinal mediante solicitación neumática de la membrana en el interior de la herramienta, para adaptar la membrana exterior de la herramienta a la superficie que ha de mecanizarse con precisión. Cuando se haya realizado esta adaptación, las espigas se fijan neumática o magnéticamente unas respecto a otras en la dirección transversal, para formar una superficie de mecanizado fija en la herramienta. Un problema de estas herramientas está, no obstante, en que estas herramientas tienen una realización muy costosa, por lo que también son correspondientemente propensas a fallos.

Finalmente, también se conocen herramientas para el pulido de superficies ópticas (documentos DE 101 00 860 A1, DE 101 06 659 A1), que presentan un cuerpo base fijo, unido de forma articulada y asegurada contra el giro al husillo de la herramienta, que en el lado de mecanizado porta una capa intermedia elástica y encima de ésta la capa de pulido propiamente dicha. Una adaptabilidad de estas herramientas a la superficie óptica que ha de mecanizarse con precisión existe naturalmente sólo en la medida en la que lo permita la capa intermedia elástica que, entre otras cosas por razones de control del proceso de pulido, no puede realizarse con un grosor que se ha de seleccionar libremente.

En resumen, es de constatar que sigue habiendo necesidad de proporcionar una herramienta adaptable para el mecanizado de precisión, en particular de cristales para gafas, que pueda usarse de la forma más universal posible en la fabricación industrial de cristales para gafas según receta y que sea económica, y que al mismo tiempo garantice de una forma fiable buenos resultados de mecanizado.

Por consiguiente, la invención tiene el objetivo de crear una herramienta realizada de la forma más sencilla posible y que trabaje de forma fiable para el mecanizado de precisión de superficies ópticamente activas, en particular de superficies de forma libre y superficies tóricas en cristales para gafas, que presente una buena adaptabilidad a una amplia gama de geometrías que han de mecanizarse.

Este objetivo se consigue mediante las características indicadas en la reivindicación 1. Variantes ventajosas y/o adecuadas de la invención son objeto de las reivindicaciones 2 a 21.

Según la invención, una herramienta para el mecanizado de precisión de superficies ópticamente activas, en particular de superficies de forma libre y superficies tóricas en cristales para gafas, tiene un cuerpo base, que puede fijarse en un husillo de herramienta de una máquina de mecanizado, una membrana elástica, que presenta un tramo de mecanizado a continuación del cual está previsto un tramo de fuelle, mediante el cual la membrana está fijada en el cuerpo base de forma apta para el arrastre en el giro, una cámara de un medio de presión delimitada por el cuerpo base y la membrana, que puede ser solicitada a elección mediante un canal con un medio de presión, para establecer durante el mecanizado de la superficie ópticamente activa mediante el tramo de mecanizado una presión de mecanizado, y un elemento de guía guiado de forma desplazable en la dirección longitudinal en el cuerpo base, que está unido activamente al tramo de mecanizado de la membrana, de modo que el tramo de mecanizado sea desplazable en la dirección longitudinal del elemento de guía y que esté sujetado en la dirección transversal respecto al elemento de guía, aunque pueda realizar un movimiento basculante respecto al elemento de guía provocando una deformación elástica del tramo de fuelle.

Debido a la posibilidad de solicitar la membrana elástica con presión mediante la cámara del medio de presión, la movilidad axial del tramo de mecanizado de la membrana guiado mediante el elemento de guía, la posibilidad de éste de realizar un movimiento basculante respecto al elemento de guía, así como la deformabilidad elástica del tramo de fuelle de la membrana, la herramienta según la invención puede adaptarse de forma excelente a la geometría de la superficie que ha de mecanizarse con precisión. Al mismo tiempo, el elemento de guía de la herramienta según la invención consigue gracias a la sujeción del tramo de mecanizado de la membrana en la dirección transversal un guiado muy bueno del tramo de mecanizado, concretamente cerca de la superficie que ha de mecanizarse con precisión, en vista de que el elemento de guía está unido al tramo de mecanizado para actuar de forma conjunta con éste, de modo que puedan transmitirse las fuerzas torsionales y transversales necesarias para el mecanizado de forma fiable a la superficie que ha de mecanizarse con precisión, evitándose al mismo tiempo momentos de vuelco indeseados. Esta excelente adaptabilidad de la herramienta y el guiado muy bueno del tramo de mecanizado de la membrana tampoco son perjudicados por la transmisión de par en cualquier caso necesaria del cuerpo base de la herramienta a la membrana de ésta, porque esta transmisión de par se realiza mediante el tramo de fuelle de la membrana, es decir, de forma funcionalmente separada del elemento de guía. Finalmente, todo ello tampoco requiere una estructura complicada de la herramienta. Como resultado de la configuración de la herramienta según la invención, la herramienta puede adaptarse, por consiguiente, por un lado, a casi cualquier geometría o curvatura de las superficies que han de mecanizarse con precisión, transmitiendo, por otro lado, de forma fiable también las fuerzas del proceso necesarias para el mecanizado, por ejemplo, a una lámina de rectificado fino o de pulido. Al mismo tiempo, la herramienta es capaz de eliminar rugosidades cinemáticas de las superficies sometidas a un mecanizado previo como, por ejemplo, estrías debidas al torneado o fresado, mediante un alisado de la estructura.

En principio es posible realizar el tramo de mecanizado de la membrana de tal forma que sea plano en el estado no cargado de la membrana. No obstante, es preferible una configuración en la que el tramo de mecanizado de la membrana esté preformado de forma fundamentalmente esférica (según las necesidades existentes, de forma convexa o cóncava), lo cual puede realizarse fácilmente durante la vulcanización o colada de la membrana, por lo que el tramo de mecanizado de la membrana puede adaptarse aún mejor a la superficie que ha de mecanizarse con precisión.

Los ensayos del solicitante han mostrado, además, que un tramo de fuelle de la membrana que presenta al menos dos pliegues, tiene una capacidad de deformación adecuada para los fines de la presente invención. Para conseguir un buen compromiso entre adaptabilidad y estabilidad de forma de la herramienta, es preferible que el tramo de fuelle tenga tres pliegues. Es recomendable que la membrana esté hecha de un material elastómero, en particular, NBR, EPDM o PUR con una dureza según Shore A entre 45 y 70, preferiblemente entre 55 y 60.

En una configuración ventajosa de la invención puede estar previsto que el tramo de mecanizado de la membrana esté reforzado mediante una armadura plana. Gracias a este medida, en particular, pueden compensarse mejor defectos de planicidad de ondulación larga, que resultan de las estructuras del mecanizado previo (rugosidades cinemáticas en forma de estrías debidas al torneado o fresado), gracias a una mayor remoción de las partes realzadas de la estructura de torneado o fresado, por lo que se produce un alisado de la superficie mecanizada con precisión. Además, la armadura hace que haya una mejor distribución de la presión durante el mecanizado de precisión. La armadura puede estar preformada de forma fundamentalmente esférica, lo cual hace que haya una mejor deformabilidad de la armadura y, por lo tanto, una mejor adaptabilidad del tramo de mecanizado de la membrana a la superficie que ha de mecanizarse en comparación con una realización plana de la armadura, que también sería concebible.

En principio es posible incorporar la armadura mediante vulcanización en el tramo de mecanizado de la membrana ya durante la fabricación de ésta o pegar la armadura desde el exterior o desde el interior en el tramo de mecanizado de la membrana. No obstante, es preferible una configuración en la que la armadura esté aplicada por vulcanización en el tramo de mecanizado en el lado no orientado hacia la cámara del medio de presión del tramo de mecanizado de la membrana.

En otra configuración puede estar previsto que la armadura esté formada por un tramo de chapa metálica plásticamente deformable, en particular un tramo de chapa hecha de una aleación basada en TiZn. Gracias al uso de una lámina de chapa de este tipo como armadura, se impide que el tramo de mecanizado de la membrana, que debido a su realización a partir de un material elastómero siempre tiende a recuperar su forma inicial, haga esto, por lo que se consigue de forma ventajosa un moldeo de la superficie que ha de mecanizarse mediante el tramo de mecanizado armado que permanece temporalmente, al menos durante el proceso de mecanizado de precisión.

Para una mejor adaptación a superficies que no presentan una simetría de rotación, sobre todo superficies tóricas, en particular aquellas con un elevado efecto de cilindro, es decir, una fuerte desviación de la curva base y la curva de cilindro, la armadura del tramo de mecanizado puede presentar, además, diferentes rigideces a la flexión en dos planos que se extienden perpendicularmente uno respecto a otro o en la dirección de los ejes base y ejes de cilindro del toro. Esto puede conseguirse, por ejemplo, porque la armadura presenta en una disposición en forma de cruz cuatro juegos de ranuras, que se extienden fundamentalmente en paralelo una a otra en cada juego, respectivamente, que se extienden desde el borde de la armadura hacia el interior y que terminan allí en una zona sin ranuras de la armadura, que presenta fundamentalmente la forma de una "X" curvada a los dos lados hacia el interior, por lo que las ranuras que se extienden en una dirección presentan una longitud media distinta que las ranuras que se extienden en la dirección perpendicular respecto a ésta.

Además, en el tramo de mecanizado de la membrana, en el lado no orientado hacia la cámara del medio de presión, puede estar fijada una capa intermedia elástica, que está hecha de un material elastómero adecuado, por ejemplo una espuma de PUR, y que presenta una dureza según Shore A entre 35 y 60, preferiblemente entre 45 y 50. Una capa intermedia de este tipo es especialmente recomendable para el mecanizado de precisión de superficies de forma libre (FFF), para poder pulir bien también las transiciones entre superficies, por ejemplo, en cristales progresivos para gafas, en la transición de la zona de ver de lejos a la zona de ver de cerca.

El elemento de guía para el guiado del tramo de mecanizado de la membrana puede estar formado, por ejemplo, por un manguito, que es guiado en un gorrón complementario, realizado en el cuerpo base o fijado en el mismo. No obstante, en particular desde el punto de vista de la técnica de fabricación, es preferible una configuración en la que el elemento de guía esté formado por una espiga, que es guiada de forma desplazable en la dirección longitudinal en un taladro de alojamiento en el cuerpo base.

Para conseguir un guiado de una marcha lo más suave posible, pueden estar previstos medios para la reducción de la fricción entre el elemento de guía y el cuerpo base. Aquí pueden usarse, por ejemplo, cojinetes de deslizamiento, manguitos deslizantes, por ejemplo de PTFE, o manguitos esféricos. En una realización preferible, el taladro de alojamiento en el cuerpo base está provisto de al menos una bolsa de grasa como medio para la reducción de la fricción.

En principio es posible que el canal para la solicitación de la cámara del medio de presión atraviese, por ejemplo en forma de taladro, el cuerpo base propiamente dicho de la herramienta. No obstante, el canal para la solicitación de la cámara del medio de presión está realizado preferiblemente en el elemento de guía. En particular desde el punto de vista de la técnica de fabricación, ha resultado ser recomendable realizar el canal en forma de un taladro longitudinal en el elemento de guía, que comunica con la cámara del medio de presión a través de un taladro transversal en elemento de guía.

Para la unión activa entre el elemento de guía y el tramo de mecanizado de la membrana son concebibles juntas articuladas de distintas configuraciones, que permitan al tramo de mecanizado realizar movimientos de compensación cardánicos. Aquí es preferible una unión activa en la que el elemento de guía está unido activamente al tramo de mecanizado de la membrana mediante una cabeza esférica alojada de forma giratoria en un tejuelo de una articulación de rótula. Aquí, el tejuelo de articulación de rótula puede estar realizado en forma de una pieza formada, que está incorporada en una cámara de alojamiento destalonada, que está realizada en el tramo de mecanizado de la membrana, en el lado orientado hacia la cámara del medio de presión.

Si finalmente la cámara de alojamiento en el tramo de mecanizado de la membrana puede comunicar con el canal para la solicitación de la cámara del medio de presión mediante un canal que atraviesa la cabeza esférica, es posible de una forma ventajosa solicitar con el medio de presión también la zona del tramo de mecanizado de la membrana que se encuentra por encima de la cabeza esférica, de modo que también esta zona del tramo de mecanizado se apriete durante el mecanizado de la superficie ópticamente activa individualmente contra ésta.

A continuación, la invención se explicará más detalladamente con ayuda de ejemplos de realización preferibles, haciéndose referencia a los dibujos adjuntos y estando provistas las mismas piezas o piezas correspondientes del mismo signo de referencia. En los dibujos muestran:

la fig. 1, una vista en corte longitudinal de una herramienta para el mecanizado de precisión de superficies ópticamente activas según un primer ejemplo de realización de la invención a una escala ampliada en comparación con la realidad,

la fig. 2, una vista en corte longitudinal de un cristal para gafas sujetado en bloque y de la herramienta según el primer ejemplo de realización a una escala menor en comparación con la fig. 1, encontrándose el cristal para gafas y la herramienta en engrane,

la fig. 3, una vista en corte longitudinal según la fig. 2, habiéndose girado el cristal para gafas y la herramienta un cuarto de vuelta más, respectivamente, en el mismo sentido alrededor de sus ejes longitudinales en comparación con la posición de giro mostrada en la fig. 2,

la fig. 4, una vista en corte longitudinal de una membrana elástica reforzada en la zona de su tramo de mecanizado con una armadura plana para una herramienta según un segundo ejemplo de realización de la invención a una escala ampliada en comparación con la realidad,

la fig. 5, una vista en planta desde arriba de la membrana según la fig. 4 con representación de la extensión del corte IV-IV para la fig. 4, habiéndose retirado un soporte de material de pulido de la membrana en comparación con la fig. 4, y

la fig. 6, una vista en corte longitudinal de una membrana elástica provista en su tramo de mecanizado de una capa intermedia elástica para una herramienta según un tercer ejemplo de realización de la invención a una escala ampliada en comparación con la realidad.

Según la fig. 1, una herramienta 10 para el mecanizado de precisión de superficies F ópticamente activas, en particular de superficies de forma libre y de superficies tóricas en cristales para gafas L, tiene un cuerpo base 12, que puede estar fijado en un husillo de herramienta (no mostrado) de una máquina de mecanizado en principio conocida (tampoco representada). Además, la herramienta 10 presenta una membrana elástica 14, que tiene un tramo de mecanizado 16, a continuación del cual está dispuesto un tramo de fuelle 18, mediante el cual la membrana 14 está fijada en el cuerpo base 12 de forma apta para el arrastre en el giro. El cuerpo base 12 y la membrana 14 delimitan una cámara de un medio de presión 20 de la herramienta 10, que puede ser solicitada a través de un canal 22 a elección con un medio de presión líquido o gaseoso adecuado (por ejemplo, aceite o aire comprimido a una presión de aprox. 0,2 a 0,6 bar), para establecer durante el mecanizado de la superficie F ópticamente activa una presión de mecanizado mediante el tramo de mecanizado 16. En el cuerpo base 12 está guiado un elemento de guía 24, que es desplazable en la dirección longitudinal, que, como a continuación se describirá más detalladamente, está unido al tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 para actuar de forma conjunta con éste, de modo que el tramo de mecanizado 16 sea desplazable en la dirección longitudinal del elemento de guía 24 y esté sujetado en la dirección transversal respecto al elemento de guía 24, aunque pueda realizar un movimiento basculante respecto al elemento de guía 24 provocando una deformación elástica del tramo de fuelle 18 de la membrana 14.

El cuerpo base 12 preferiblemente metálico tiene un tramo de fijación 26, mediante el cual la herramienta 10 puede montarse de forma desmontable en el husillo de herramienta (no mostrado), así como un tramo de cabeza 28, dispuesto a continuación del tramo de fijación 26, en el que la membrana 14 está fijada de forma intercambiable. En el ejemplo de realización representado, el tramo de fijación 26 presenta en una configuración muy sencilla una superficie de contorno exterior cilíndrico. Para un cambio automático de la herramienta, el tramo de fijación puede estar realizado también como empalme de cono de gran inclinación, por ejemplo, con un cono de fuste hueco según la norma alemana DIN 69893. Según las necesidades en cuestión, también es pensable realizar el tramo de fijación como empalme de pieza de bloque, como es usual en la fabricación de cristales para gafas L según receta y como está estandarizado en la norma alemana DIN 58766. Dado el caso, este empalme también puede estar provisto de una acanaladura de sujeción para eventuales sistemas de manipulación.

El tramo de cabeza 28 del cuerpo base 12 tiene un escalón 30 cilíndrico, a continuación del cual en la dirección del tramo de fijación 26 está dispuesto un resalto anular 32, que forma una superficie de tope para una pieza anular 34 preferiblemente metálica, que para la fijación de la membrana 14 en el cuerpo base 12 se ha colocado por deslizamiento por encima del escalón 30. La pieza anular 34 achaflanada hacia el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 está provista de varios taladros roscados distribuidos a lo largo de su contorno, en los que están enroscados tornillos prisioneros 36, que engranan en arrastre de forma en escotaduras 38 realizadas en el escalón 30, para fijar la pieza anular 34 de forma resistente a la tracción, la presión y de forma asegurada contra el giro en el tramo de cabeza 28 del cuerpo base 12.

A continuación del escalón 30 del tramo de cabeza 28, en la dirección de la membrana 14, está dispuesto otro escalón 42 cilíndrico, de diámetro menor, por medio de otro resalto anular 40, que está provisto de una ranura radial 44 para la fijación de la membrana 14 en arrastre de forma en el cuerpo base 12. Una zona que sobresale en la dirección axial del resalto anular 40 de una superficie de contorno interior cilíndrico de la pieza anular 34, el resalto anular 40, así como el escalón 42 que presenta la ranura radial 44 del tramo de cabeza 28, delimitan un espacio de alojamiento anular para un anillo 46 ranurado y un tramo final de fijación 48 anular del tramo de fuelle 18 de la membrana 14. Con ayuda del anillo 46, que preferiblemente está hecho de POM (polioximetileno, por ejemplo Delrin® de DuPont), la membrana 14 está fijada en el cuerpo base 12, estando fijada la misma en la dirección de tracción y presión en arrastre de forma y en la dirección circunferencial en unión por fricción, por lo que está fijada de forma asegurada contra el giro. Más concretamente, el tramo final de fijación 48 de la membrana 14 está provisto en el lado del contorno interior de un talón 50 continuo que sobresale radialmente hacia el interior, que engrana en arrastre de forma en la ranura radial 44 del escalón 42 en el tramo de cabeza 28. En el lado del contorno exterior, el tramo final de fijación 48 está provisto, a su vez, de una ranura radial 52, en la que engrana en arrastre de forma un talón 54 continuo, que sobresale radialmente hacia el interior, y que está realizado en el contorno interior del anillo 46. El propio anillo 46 tiene un contacto plano con una superficie del contorno exterior cilíndrico con la superficie del contorno interior de la pieza anular 34. Se puede ver que la membrana 14 queda sujetada, por lo tanto, fijamente en el cuerpo base 12 con ayuda de la pieza anular 34 y el anillo 46.

La membrana 14 está hecha de un material elastómero, como NBR (elastómero basado en caucho de acrilnitrilo-butadieno-estireno), EPDM (elastómero basado en caucho de etileno-propileno-dieno) o de un elastómero de PUR (poliuretano) (por ejemplo, Vulkollan® de Bayer), con una dureza según Shore A entre 45 y 70, preferiblemente entre 55 y 60. En la zona entre el tramo final de fijación 48 y el tramo de mecanizado 16, la membrana 14 tiene según el ejemplo de realización representado tres pliegues 56, convirtiéndose el último pliegue visto desde el cuerpo base 12, es decir, el pliegue 56 superior, directamente en el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14. En el ejemplo de realización representado, el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 es circular visto en una vista en planta desde arriba de la fig. 1, y presenta, como muestra el corte, una deformación fundamentalmente esférica, de modo que el tramo de mecanizado 16 esté abombado en la dirección opuesta al cuerpo base 12.

En el lado exterior no orientado hacia la cámara del medio de presión 20 del tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 está pegado un soporte de un material para el rectificado fino o de un material de pulido 58 elástico y resistente a la abrasión, también llamado "pad de pulido", que puede adquirirse en el comercio. En el lado interior orientado hacia la cámara del medio de presión 20 del tramo de mecanizado 16 de la membrana 14, el tramo de mecanizado 16 presenta fundamentalmente de forma céntrica un apéndice 60 en forma de cilindro hueco, que está realizado en una pieza con la membrana 14, que presenta en su extremo libre un reborde 62 que sobresale radialmente hacia el interior, de modo que el apéndice 60 delimite junto con el reborde 62 una cámara de alojamiento 64 destalonada.

En el ejemplo de realización representado en la fig. 1, el elemento de guía 24 está realizado, además, en forma de una espiga, que es guiada de forma desplazable en la dirección longitudinal y giratoria en un taladro de alojamiento 66 central en el cuerpo base 12, que atraviesa todo el cuerpo base 12 en la dirección longitudinal. Para la reducción de la fricción entre el elemento de guía 24 y el taladro de alojamiento 66, en el ejemplo de realización representado están previstas tres bolsas de grasa 68 que presentan una distancia uniforme entre sí en la dirección axial en forma de ranuras radiales en el taladro de alojamiento 66.

En su extremo orientado hacia el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14, el elemento de guía 24 tiene una cabeza esférica 70, que está unido mediante un tramo de transición 72 cónico a una parte principal 74 cilíndrica del elemento de guía 24, estando guiada esta parte principal en el taladro de alojamiento 66. Mediante la cabeza esférica 70, que está alojada de forma basculante en un tejuelo de articulación de rótula 76, el elemento de guía 24 está unido al tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 a modo de una articulación de espiga esférica para que actúen de forma conjunta, de modo que el tramo de mecanizado 16 sea capaz de realizar movimientos de compensación cardánicos. Aquí, el tejuelo de articulación de rótula 76 está realizado en forma de una pieza formada 78, que es una pieza ranurada o, como en el ejemplo de realización representado, una pieza de plástico que dentro de unos límites es elástica, para que la cabeza esférica 70 pueda incorporarse en el tejuelo de articulación de rótula 76. Como resulta sin más de la fig. 1, la propia pieza formada 78 está incorporada en la cámara de alojamiento 64 destalonada en el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14, en la que se sujeta en arrastre de forma mediante el reborde 62 previsto en el apéndice 60.

Como puede verse, además, en la fig. 1, el canal 22 para la solicitación con presión de la cámara del medio de presión 20 está realizado en el elemento de guía 24, presentando el canal 22 en el elemento de guía 24 un taladro longitudinal 80, que comunica a través de un taladro transversal 82 cerca del tramo de transición 72 con la cámara del medio de presión 20. A continuación del extremo del taladro longitudinal 80 está dispuesto otro canal en forma de un taladro 84 de menor diámetro, que atraviesa la cabeza esférica 70 del elemento de guía 24, de modo que la cámara de alojamiento 64 pueda comunicar con el canal 22 en el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 o, dicho de otro modo, que la cámara de alojamiento 64 también pueda solicitarse con el medio de presión.

Se aprecia que el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 se apoya mediante el elemento de guía 24 en la dirección transversal respecto al cuerpo base 12. Al mismo tiempo, el elemento de guía puede seguir el tramo de mecanizado 16 en la dirección axial, cuando la cámara del medio de presión 20 está solicitada con el medio de presión mediante el canal 22 o cuando el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 se aprieta mediante acción exterior en la dirección del cuerpo base 12. Además, el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 puede bascular con la pieza formada 78 incorporada en la cámara de alojamiento 64 en su conjunto en la cabeza esférica 70 del elemento de guía 24, deformándose correspondientemente el tramo de fuelle 18 de la membrana 14.

Estas posibilidades de movimiento del tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 se muestran en las fig. 2 y 3. Aquí, la herramienta 10 con el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 está en engrane con la superficie F ópticamente activa que ha de mecanizarse de un cristal para gafas L, que presenta una geometría tórica. El cristal para gafas L está sujetado en bloque en una pieza de bloque 86, como es conocido por la norma alemana DIN 58766. En comparación con la fig. 2, en la fig. 3 sólo se ha girado la pieza de bloque 86 con el cristal para gafas L y la herramienta 10 90º en el mismo sentido alrededor de su eje correspondiente, sin que se haya realizado un movimiento de toda la herramienta 10 o de la pieza de bloque 86 en la dirección vertical u horizontal y sin que se haya realizado un movimiento basculante entre el cristal para gafas L y la herramienta 10.

En el mecanizado de precisión de la superficie F ópticamente activa que ha de mecanizarse del cristal para gafas L, que se realiza de forma de por sí conocida mediante grano no ligado, que se alimenta mediante un líquido adecuado al punto de engrane entre la herramienta 10 y el cristal para gafas L, la herramienta 10 y el cristal para gafas L son accionados, también de forma de por sí conocida, fundamentalmente de forma sincrónica, es decir, en el mismo sentido y fundamentalmente con el mismo número de revoluciones (aprox. 800 a 1000 revoluciones por minuto), basculando la herramienta 10 y el cristal para gafas L al mismo tiempo una respecto al otro, de modo que la zona de engrane entre la herramienta 10 y el cristal para gafas L varíe continuamente. El experto conoce sobradamente estos procedimientos de mecanizado de precisión, en los que, por ejemplo, en el caso del mecanizado de superficies de forma libre, el movimiento basculante se realiza en un ajuste fijo alrededor del centro de un "Best Fit Radius", es decir, un centro aproximado de la superficie F que ha de mecanizarse del cristal para gafas L o en los que el movimiento relativo entre la herramienta 10 y el cristal para gafas L se genera mediante un procedimiento de mando de contorneo en dos ejes lineales CNC y un eje de giro CNC, por lo que aquí no se describirán más detalladamente.

Las fig. 4 a 6 muestran membranas 14 para un segundo o tercer ejemplo de realización de la herramienta 10, que a continuación sólo se describirán en la medida en la que se distinguen del primer ejemplo de realización, que se ha descrito haciéndose referencia a las fig. 1 a 3. Puesto que, por lo demás, la estructura de la herramienta 10 según el segundo y el tercer ejemplo de realización no se distingue mucho de la estructura de la herramienta 10 según el primer ejemplo de realización, se ha renunciado a otra representación de las demás piezas (cuerpo base 12, elemento de guía 24, etc.).

Según las fig. 4 y 5, el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 está reforzado mediante una armadura plana 88, que según la fig. 4 está preformada de forma fundamentalmente esférica y que está aplicada mediante vulcanización en el tramo de mecanizado 16, en el lado no orientado hacia la cámara del medio de presión 20 del tramo de mecanizado 16 de la membrana 14. La armadura 88 está realizada aquí en forma de un tramo de chapa metálica plásticamente deformable, que preferiblemente está hecha de una aleación de TiZn.

Gracias a esta armadura 88 se consiguen dos efectos principales: por un lado, la armadura 88 refuerza el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 de tal forma que el tramo de mecanizado 16 no sea tan elástico que pueda adaptarse también a rugosidades cinemáticas de ondulación larga, como pueden formarse cuando el mecanizado previo de los cristales para gafas L se realiza mediante torneado o fresado, siendo por el contrario suficientemente rígido para alisar estas rugosidades. Por otro lado, gracias a su deformabilidad plástica, la armadura 88 es capaz de dar al tramo de mecanizado 16 una geometría que puede ser preseleccionada según las necesidades de mecanizado en cuestión, impidiendo la armadura 88, a su vez, gracias a su rigidez inherente, que el tramo de mecanizado 16 predetermine por sí misma su geometría, debido al hecho de que tenga una memoria para la recuperación de la forma ("memory") por estar hecho de un elastómero.

En el ejemplo de realización aquí mostrado, la armadura 88 está realizada, además, especialmente para el mecanizado de precisión de superficies F que no presentan una simetría de rotación, en particular superficies tóricas, habiendo conferido a la misma rigideces a la flexión distintas en dos planos que se extienden perpendicularmente uno respecto a otro. Como se muestra en la fig. 5, esto se ha conseguido gracias a una disposición en forma de cruz de cuatro juegos de ranuras 90, 92, que se extienden de forma fundamentalmente paralela unas a otras en cada juego, respectivamente, que se extienden desde el borde 94 de la armadura 88 hacia el interior y que terminan allí en una zona 96 sin ranuras de la armadura 88, que presenta fundamentalmente la forma de una "X" curvada a los dos lados hacia el interior. Dicho de otro modo, en el ejemplo de realización representado, las ranuras 90 de cada juego de ranuras 90 están limitadas en su extremo interior por un arco circular K90 imaginario (representado en la fig. 5 sólo para el lado izquierdo), que se traza alrededor de un centro M dispuesto en el eje BK. Un arco circular K92 imaginario, que se ha trazado alrededor del mismo centro M con un radio mayor y que pasa por el centro Z de la armadura 88, delimita las ranuras 92 exteriores adyacentes de los otros dos juegos de ranuras 92. En la fig. 5, las cifras BK y ZK indican, por lo demás, la orientación de la armadura 88 respecto a la curva base o la curva de cilindro de la superficie F tórica que ha de mecanizarse con precisión.

También en el ejemplo de realización según la fig. 6 está prevista una armadura 88. Además, la membrana 14 es según este ejemplo de realización una capa intermedia 98 elástica, que está fijada en el lado no orientado hacia la cámara del medio de presión 20 del tramo de mecanizado 16 por encima de la armadura 88 en el tramo de mecanizado 16 de la membrana 14 mediante un adhesivo adecuado y que presenta el mismo diámetro exterior que el tramo de mecanizado 16. La capa intermedia 98 está hecha aquí de una espuma de PUR (poliuretano) (por ejemplo, Aclacell® de Aclawerke) y tiene una dureza según Shore A entre 35 y 60, preferiblemente entre 45 y 50. Esta capa intermedia 98 está prevista en primer lugar para el mecanizado de precisión de superficies de forma libre, para que pueda pulirse en éstas limpiamente también las transiciones entre las zonas de superficies de distintas geometrías.

La fig. 6 muestra finalmente una capa fina 100 entre la capa intermedia 98 y el soporte del material de pulido 58. Esta capa 100, que está hecha de un material de goma con una dureza según Shore A de aprox. 60 a 70 y que está fijada, a su vez, mediante un adhesivo adecuado, sirve para la adhesión entre la capa intermedia 98 y el soporte del material de pulido 58.

Se da a conocer una herramienta para el mecanizado de precisión de superficies ópticamente activas, con un cuerpo base que puede fijarse en un husillo de herramienta de una máquina de mecanizado, y una membrana elástica, que presenta un tramo de mecanizado a continuación del cual está dispuesto un tramo de fuelle, mediante el cual la membrana está fijada en el cuerpo base de forma apta para el arrastre en el giro. El cuerpo base y la membrana delimitan una cámara de un medio de presión, que puede solicitarse mediante un canal a elección con un medio de presión, para establecer mediante el tramo de mecanizado una presión de mecanizado durante el mecanizado de la superficie ópticamente activa. Un elemento de guía guiado de forma desplazable en la dirección longitudinal en el cuerpo base está unido al tramo de mecanizado de la membrana para actuar de forma conjunta con éste, de modo que el tramo de mecanizado sea desplazable en la dirección longitudinal del elemento de guía y esté sujetado en la dirección transversal respecto al elemento de guía, aunque pueda realizar un movimiento basculante respecto al elemento de guía provocando una deformación elástica del tramo de fuelle. Como resultado se crea una herramienta de realización sencilla y que trabaja de forma fiable, que presenta una adaptabilidad muy buena a una amplia gama de geometrías que han de mecanizarse.

Lista de signos de referencia

10: Herramienta

12: Cuerpo base

14: Membrana

16: Tramo de mecanizado

18: Tramo de fuelle

20: Cámara del medio de presión

22: Canal

24: Elemento de guía

26: Tramo de fijación

28: Tramo de cabeza

30: Escalón

32: Resalto anular

34: Pieza anular

36: Tornillo prisionero

38: Escotadura

40: Resalto anular

42: Escalón

44: Ranura radial

46: Anillo

48: Tramo final de fijación

50: Talón

52: Ranura radial

54: Talón

56: Pliegue

58: Soporte del medio de pulido

60: Apéndice

62: Reborde

64: Cámara de alojamiento

66: Taladro de alojamiento

68: Bolsa de grasa

70: Cabeza esférica

72: Tramo de transición

74: Parte principal

76: Tejuelo de articulación de rótula

78: Pieza formada

80: Taladro longitudinal

82: Taladro transversal

84: Taladro

86: Pieza de bloque

88: Armadura

90: Ranura

92: Ranura

94: Borde

96: Zona sin ranuras

98: Capa intermedia

100: Capa

BK: Curva base

F: Superficie ópticamente activa

K90: Arco circular

K92: Arco circular

L: Cristal para gafas

M: Centro

Z: Centro

ZK: Curva de cilindro.

Claims

1. Herramienta (10) para el mecanizado de precisión de superficies (F) ópticamente activas, en particular de superficies de forma libre y superficies tóricas en cristales para gafas (L), con

un cuerpo base (12) que puede fijarse en un husillo de herramienta de una máquina de mecanizado,

una membrana elástica (14), que presenta un tramo de mecanizado (16), a continuación del cual está dispuesto un tramo de fuelle (18), mediante el cual la membrana (14) está fijada en el cuerpo base (12) de forma apta para el arrastre en el giro,

una cámara de un medio de presión (20) delimitada por el cuerpo base (12) y la membrana (14), que puede ser solicitada a elección mediante un canal (22) con un medio de presión, para establecer durante el mecanizado de la superficie (F) ópticamente activa mediante el tramo de mecanizado (16) una presión de mecanizado, y

un elemento de guía (24) guiado de forma desplazable en la dirección longitudinal en el cuerpo base (12), que está unido activamente al tramo de mecanizado (16) de la membrana (14), de modo que el tramo de mecanizado (16) sea desplazable en la dirección longitudinal del elemento de guía (24) y que esté sujetado en la dirección transversal respecto al elemento de guía (24), aunque pueda realizar un movimiento basculante respecto al elemento de guía (24) provocando una deformación elástica del tramo de fuelle (18).

2. Herramienta (10) según la reivindicación 1, estando preformado el tramo de mecanizado (16) de la membrana (14) de forma fundamentalmente esférica.

3. Herramienta (10) según la reivindicación 1 ó 2, presentando el tramo de fuelle (18) al menos dos, preferiblemente tres pliegues (56).

4. Herramienta (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando hecha la membrana (14) de un material elastómero, en particular de NBR, EPDM o PUR, con una dureza según Shore A entre 45 y 70, preferiblemente entre 55 y 60.

5. Herramienta (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando reforzado el tramo de mecanizado (16) de la membrana (14) mediante una armadura (88) plana.

6. Herramienta (10) según la reivindicación 5, estando preformada la armadura (88) de forma fundamentalmente esférica.

7. Herramienta (10) según la reivindicación 5 ó 6, estando aplicada la armadura (88) mediante vulcanización en el tramo de mecanizado (16), en el lado no orientado hacia la cámara del medio de presión (20) del tramo de mecanizado (16) de la membrana (14).

8. Herramienta (10) según una de las reivindicaciones 5 a 7, estando hecha la armadura (88) de un tramo de chapa metálica plásticamente deformable, en particular de un tramo de chapa hecha de una aleación de TiZn.

9. Herramienta (10) según una de las reivindicaciones 5 a 8, presentando la armadura (88) distintas rigideces a la flexión en dos planos que se extienden perpendicularmente uno respecto al otro.

10. Herramienta (10) según la reivindicación 9, presentando la armadura (88) en una disposición en forma de cruz cuatro juegos de ranuras (90, 92), que se extienden fundamentalmente en paralelo una a otra en cada juego, respectivamente, que se extienden desde el borde (94) de la armadura (88) hacia el interior y que terminan allí en una zona sin ranuras (96) de la armadura (88), que presenta fundamentalmente la forma de una "X" curvada a los dos lados hacia el interior.

11. Herramienta (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando fijada en el tramo de mecanizado (16) de la membrana (14), en el lado no orientado hacia la cámara del medio de presión (20), una capa intermedia (98) elástica.

12. Herramienta (10) según la reivindicación 11, estando hecha la capa intermedia (98) de una espuma de PUR.

13. Herramienta (10) según la reivindicación 11 ó 12, presentando la capa intermedia (98) una dureza según Shore A entre 35 y 60, preferiblemente entre 45 y 50.

14. Herramienta (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando realizado el elemento de guía (24) por una espiga, que está guiada de forma desplazable en la dirección longitudinal en un taladro de alojamiento (66) en el cuerpo base (12).

15. Herramienta (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando previstos entre el elemento de guía (24) y el cuerpo base (12) medios para la reducción de la fricción.

16. Herramienta (10) según las reivindicaciones 14 y 15, estando provisto el taladro de alojamiento (66) en el cuerpo base (12) de al menos una bolsa de grasa (68) como medio para la reducción de la fricción.

17. Herramienta (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando realizado el canal (22) para la solicitación de la cámara del medio de presión (20) en el elemento de guía (24).

18. Herramienta (10) según la reivindicación 17, presentando el canal (22) un taladro longitudinal (80) en el elemento de guía (24), que comunica a través de un taladro transversal (82) en el elemento de guía (24) con la cámara del medio de presión (20).

19. Herramienta (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando unido activamente el elemento de guía (24) mediante una cabeza esférica (70) alojada de forma giratoria en un tejuelo de articulación de rótula (76) al tramo de mecanizado (16) de la membrana (14).

20. Herramienta (10) según la reivindicación 19, estando realizado el tejuelo de articulación de rótula en forma de una pieza formada (78), que está incorporada en una cámara de alojamiento (64) destalonada, que está realizada en el tramo de mecanizado (16) de la membrana (14), en el lado orientado hacia la cámara del medio de presión (20).

21. Herramienta (10) según la reivindicación 20, comunicando la cámara de alojamiento (64) en el tramo de mecanizado (16) de la membrana (14) mediante un canal (84) que atraviesa la cabeza esférica (70) con el canal (22) para la solicitación de la cámara del medio de presión (20).