Gerandete Progressivgläser mit minimaler Dicke durch Progressiv R-MDM

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1 -^allat- Dipl.-Phys. Werner Köppen Leiter der Hauptabteilung Physiologische Optik Optische Werke G. Rodenstock, München Dipl.-ng. (FH) Walter von Gelmini Wissenschaftlicher Mitarbeiter Optische Werke G. Rodenstock, München Gerandete Progressivgläser mit minimaler Dicke durch Progressiv R-MDM 1. inführung Bei der Bewertung der igenschaften eines Brillenglases messen wir der Dicke und dem Gewicht heute eine größere Bedeutung zu, als dies früher der Fall war. Zt einer Brille, die unseren gesteigerten Anforderungen in bezug auf Formschönheit und Tragekomfort entspricht, gehören dünne und leichte Gläser; zusätzliche Bedeutung erhalten diese igenschaften durch die relativ großen Scheibenabmessungen modischer Fassungen. Mit hochbrechenden Materialien und organischen Gläsern läßt sich das Glasgewicht bereits erheblich reduzieren. Darüber hinaus ist eine weitere Dicken- und Gewichtsverringerung in bestimmten Fällen dadurch möglich, daß der Hersteller das von ihm gelieferte rohkantige Brillenglas bereits nach der Fassungsscheibe,,vor. formt". Wählt man nämlich aus einem hinreichend fein gestuften System runder zentrischer Gläser den kleinsten noch ausreichenden Rohglasdurchmesser, so wird ein sphärisches Glas auch nach dem Randen die geringstmögliche Randdicke erhalten*. Dagegen fällt bei zylindrischen und prismatischen Wirkungen das randge. formte Glas häufig dicker und schwerer als notwendig aus, obwohl das runde Rohglas mit der minimalen Randstärke gefertigt wurde. Auch für diese Gläser kann man die Dicke weiter reduzie' ren, wenn bereits bei ihrer Fertigung die Scheibenform der Fassung und die Zentrierung berücksichtigt werden. Das neue MDM-System bietet diese Möglichkeit für das Progressiv R, wobei sich für bestimmte Wirkungen, wie die Tabelle in Abb. 1 belegt, deutliche Dicken- und Gewichtsreduzierungen ergeben. 'ß Das gilt nicht, wie später erläutert wird, für Progressivgläser, so daß bei diesem Glastyp die Dicke auch für sphärische Wirkungen reduziert werden kann Optische Wirkung (dpt) sph -1,0 cy +2.0 A 0'Add 3.0 sph -2.0 cyl +3.0 A 0" Add 2.0 sph +1.5 cyl +0.5 A 0" Add 3,0 sph +1,0 cyl +1.0 A 0" Add 2.0 sph +0.0 cyl +2.0 A 0" Add 2.0 sph -2.0 cyl +4.0 A 0'Add 3.0 sph +3.0 Add 2.5 sph +2.0 cyl +2.0 A 10'Add 2,5 sph 0.0 cyl +4.0 A 0'Add 3.0 sph 0.0 cyl +4,0 A 0'Add 2.5 Durclimesser Vollglas (mmj 1/ Dicke Vollglas (mm) r Abb. 1 Dickenreduktion von verschiedenen Progressiv R-Gläsern durch das MDM- System. 2. Prinzip des MDM-Verfahrens MDM- Ausführung r,/r"/h./h,, 37 t37 tz6t26 Dicke MDM (mmj 35t35t24t t35t26t t31t24, t31.t t37 t24tz8 37t3t24t t3124t t31.t24t t Dickenreduktion (mm) Damit auch randgeformte torische und prismatische Gläser so dünn als möglich ausfallen, ist es grundsätzlich denkbar, bei der Fertigung zuerst das Glas entsprechender Formscheibe zu randen und anschließend mit der geringstmöglichen Dicke die nnenfläche einzubringen. Bei der Vielzahl der verschiedenen Fassungsscheiben ist diese Fertigungsweise, zumindest in großem Maßstab, wegen des hohen organisatorischen, mathematischen und fertigungstechnischen Aufwands nicht zu vertreten. So stellte sich für uns die Aufgabe, eine Randgestaltung des rohkantigen Glases zu finden, die einerseits die unterschiedlichen Scheibenformen gut annähert, andererseits die nvestitionen hinsichtlich des Rechenformalismus und der Werkzeuse in Grenzen hält (-30%) 0.7 (-24Vo) 0.8 (-17o/o) r.1 (-2:7%) 0.e (-24%) 2.1 (-43Vo) (-17o/o) 2.3 (-30Vo) 3.3 (*42Vo) 3.8 (-s0%)

2 -,-,- a aa, arv 2.1 MDM.Abschlifform 1,0mm seinegeringstedicke jetztin den Punkten4 bzw. 6. Wird dasglasin der symmetrischen Abschlifformso gefertigt,daßesin n welcherweiseist es nun günstig,dasrohglas,,vorzuformen.,? diesenbeiden Punkten ebenfallsnur 0,5 mm dick ist, so ist es Zters liegt es nahe, einen Höhenabschliffvorzunehmen,da i. gegenüberdem runden Rohglasum 0,5 mm dünnerund entspreallg. dasrunde Glas oben und unten durch die Scheibenformder chendleichtergeworden. Fassungbei weitem nicht ausgenütztwird. Aus fertigungstechni- Geht man von der einfachensymmetrischen auf eineunsymmetrischengründen bietet sich hierzu vorerst als einfachsteausfüh- sche Abschlifform über, so läßt sich die Glasdicke noch um rung ein symmetrischer Abschliff an, für den alsodie Höhen über deutlichmehr verringern.bei den Mehrstärkengläsern und ganz und unter der Glasmittegleich sind. Mit diesemhöhenabschliff besondersbei den progressivengläsernkann i. allg. die obere läßt sich eine Dickenreduktiondann erzielen,wenn beim runden Abschliffhöhekleineralsdie unteregewähltwerden,da durchdie Rohglasdadurchdie dünnsterandstellewegfält.zur Verdeutli- Höhenzentrierungder Glasmittelpunktmeistüber der Scheibenchung diesesprinzipsgenügt es vorläufig, als Beispiel* wie in mitte liegt. n unserembeispielin Abb. 2wäre eine oberehöhe Abb. 2 - ein instärken-oder ein herkömmlichesmehrstärken- ho : 24 mm durchausausreichend.führt man den Abschliff in der Höhe asymmetrischaus, so kann offensichtlichunmittelbar keineweiterereduzierungerreichtwerden,da wohl die geringste B e i s p i e ls: p h+ 2. 0c y t+ 2. 0A 1 0 " Glasdickeder symmetrischen Form in 4 weggeschliffen wird, in 6 aber erhalten bleibt. Nun liegt jedoch der Punkt 6 im nasalcn 1.9 Glasbereich,in dem beim inschleifenin die Fassungder Rohglasdurchmesser L in fast allen Fällen und so auch im gewählten r \ 2.6 e-/ -) Beispiel nicht voll ausgenutztwird. Durch einen zusätzlichen l l nasalenabschliff,wie in Abb. 3 ausgeführt,ergibtsich eine,jetzt t h auch in der Breite, unsymmetrische Abschlifform, die an ihrer h=21, dünnsten Randstelle 4 mit 1,6 mm sogar um 1,1 mm dickerals die,o 1 minimalefertigungsdicke von 0,5 mm ist. Gegenüberdem runm den Glasist nun sogareinedickenreduktionum 1,1mm möglich. Diese speziellerandgestaltung des Rohglases,bei der die Halb[ = 30 messerund die Abschliffhöhenjeweils unabhängigvoneinander gewählt werden können, erlaubt es, die unterschiedlichen For), men der Fassungscheiben sehrgut anzunähern.siewurde deshalb t.y dem RodenstockMDM-Systemfür ProgressivR zugrundegelegt, 2 _./ld"^t^=1.c mit dem eine MTTNDCKNMNMRUNG des gerandeten Brillenglasesin der oben erläutertenallgemeinenform mögr =37 lich ist. Die MDM-Scheibenformist durch 4 Bestimmungsgrößen r 237 festgelegt(abb. 3): Der temporale'bzw.nasalehalbmesserrr bzw. rn und die obere bzw. untere Abschliffhöheho bzw. h,,. - T l 4,V.:; 3.0 2,2 ßür welche optischen Wirkungen ist eine Dickenreduktion möglich? _9 2.0 Nach den bisherigenrläuterungenmuß ein Brillenglas,das in der MDM-Ausführung dünner gefertigtwerden kann, folgende Voraussetzunserfüllen:.9 c d 1 n l'v V. nl"no 90" 180" 270" 3600 T ob o- W i n k e l DickenreduktiA o nd = 0. 5 m m Beim runden Rohglasmuß die dünnstestelle am Rand liegenund durch den MDM-Abschliff weefallen, Mit dieserbedingungläßt sich der optischewirkungsbereich, für den eine Dickenreduktionmöglichist, wie folgt eingrenzen: Gläsern muß die optischewirkung Abb. 2 DickenreduktionAd einestorischenbrillenglases durch einen syrnmetri- O Bei nicht-prismatischen schenhöhenabschliff.b: Bezugspunkt,O: optischermittelpunkt, M: Formschei- größer als Null sein. Diese Forderung muß bei dön torischen benmittelpunkt(blau: rundesrohglas,rot: Abschlifform). Gläsernfür die kombiniertewirkung (sph + cyl) erfüllt sein. O Für zylindrischewirkungen sind maximalereduktionenbei glas zu betrachten.die rweiterungauf die speziellenmöglich- einer Achslageum 0o möglich.nähert sich die Achslage90o,so keiten von ProgressivR-MDM erfolgt später.das runde torische wird der Reduktionswerti. allg. raschkleiner. Glas mit der Achslage10'wird in den Randpunkten1 und 2 auf O PrismatischeGläser lassensich durch MDM dünner machen der Achsensenkrechten am dünnsten.n diesenbeiden Punkten b e i B a s i s l a gbe. u., B. o. u n d B. a., n i c h ta b e rb e i B. i. hat dasrohglasmit 0,5 mm etwa die geringstmögliche Randstär- Diese Überlegungengeltenvorerstfür alle Typenvon Brillengläke, die noch ausreichendestabilität gewährleistet.durch den sern. Bei instärken-und konventionellenmehrstärkengläsern symmetrischen Höhenabschliffmit h : 30 mm entfallender obere würde der Anwendungsbereichdadurch noch weiter eingeund untere Glasbereich,und das,,vorgeformte"glas hat mit schränkt, daß sphärischegläser und torische Gläser mit der

3 -,^ atatt-r Beispiet: sph +2.0 cy[ +2.0 A10' Ä^ ek A mtn -,,v 4.\J rn J,v c '- 2.0.o c 1 n V. 900 lb0" Tobo-Winkel Dickenreduktion Ad = 1.1mm Abb, 3 Dickenreduktion Ad eines torischen Brillenglases dut'ch einen asymmetrischen Abschliff. B: Bezugspunkt, O: optischer Mittelpunkt, M: Formscheibenmittelpunkt (Blau: rundes Rohglas, rot: Abschlifform). (Punkt 1) wegen des Dickenreduktionsprismas und im Nahteil auf dem Hauptmeridian, der entsprechender Nahteildezentration gegen die Vertikale verschwenkt ist. Durch den Höhenabschliff (ho: h" :26mm) ergibt sich eine symmetrische MDM-Form, die in Punkt 3 ihre minimale Randdicke 1,0 mm hat. Wird dieses vorgeformte Glas nun mit der minimalen Randdicke von 0,5 mm gefertigt, so kann es im Vergleich zur Normalausführung um 0,5mm dünner gemacht werden. Die Sonderstellung des MDM-Verfahrens für progressive Gläser zeigt sich auch für zylindrische Wirkungen. Abb. 5 macht dies auf sehr einfache Weise anschaulich: Das torische Progressivglas kann man sich zusammengesetzt vorstellen aus einem sphärischen Progressivglas mit der Fernteilwirkung Null und einem torischen instärkenglas, das die gesamte Fernteilwirkung in sich vereinigt. Da bei einem MDM-Abschliff - geeignete Achslage vorausgesetzt - beide,,teile" zur Dickenreduktion beitragen, können torische Progressivgläser um eine größere Differenz dünner gemacht we1- den, als das bei den entsprechenden konventionellen Mehrstärkengläsern möglich wäre. Während bei einem Bifokalglas der Fernteilwirkung sph +2,0 cyl. +2,0 A 10" nach Abb. 3 durch die MDM-Form r,/rnlho/hu = sich - unabhängig von der Addition - eine Reduktion von 1,1 mm ergeben würde, sind es'-z Beispiet: rechtes Gtos sph +3.0 Add 3.0 t, ', r / 3 \ r- r :r ^i -o "l\ 0 li Houptmeridion d 6 r;n= 1.0 Achslage 90'in der Dicke nicht mehr zu reduzieren sind. Hier ist bereits durch die Wahl des kleinsten noch ausreichenden runden Rohglases gewährleistet, daß das gerandete Glas so dünn wie möglich wird. Dagegen können progressive Gläser dieser Wirkungen in manchen Fällen durch einen Abschliff noch dünner gemacht werden, so daß die Anwendung der Dickenreduktion auf diesen Glastyp, so wie bei Progressiv R-MDM, besonders interessant ist. '-n 3.0 dn rin = 0'5 3. Dickenreduktion bei progressiven Gläsern Wie erwähnt, lassen sich sphärische in- und Mehrstärkengläser co 1.0 durch,,vorformen" nicht mehr dünner fertigen. m Gegensatz. dazu sind bei sphärischen Progressivgläsern mittlerer bis hoher Addition durchaus merkliche Dicken- und Gewichtseinsparungen '190" möglich. Während nämlich bei den rohrunden sphärischen Unifokalgläsern die Randdicke über den Umfang konstant ist, nimmt Tobo - Winkel sie bei den sphärischen Progressivgläsern wegen des Wirkungsanstiegs und des Dickenreduktionsprismas von der Glashorizonta- Dickenreduktion Ad = 0.5mm Abb. 4 Dickenreduktion Ad eines sphärischen Progressivglases durch einensymmetrischen Höhenabschliff. G: geometrischer Glasmittelpunkt (Blau: rundes Rohglas, len nach unten bzw. oben hin stetig ab (Abb. 4). Die dünnsten Randstellen des runden Glases liesen im Fernteil bei 90'Tabo rot: Abschlifform). c) J.9 z.u

4 t- t l t r -- -Ī Torisches Progressivgtos (Fernteitwirkung S'r) Gläsern mit gleitender optischer Wirkung, wenn der Zylinderwert klein und die Addition groß ist, sogar für die Achslage 90'eine Dickenreduktion möglich. 4. Das Progressiv R-MDM-System 4.1 rzielbare Dickenreduktion \-/ Proqressiv sphörisch ( Feinteitwirk'ung S'e = 0 ) instörken torisch (Wirkung S'r) Abb. 5 Modelldarstellung eines torischen Progressivglases '\./ -"7;- Progressivgtos- instörkenglos Die besonderen Möglichkeiten der Dickenreduktion bei den progressiven Gläsern waren für uns ausschlaggebend, das MDM- System vorerst nur für Progressiv R einzuführen, obwohl grundsätzlich auch eine Anwenduns auf in- und Mehrstärkensläser möglich wäre. Die bereits eingangs aufgeführte Tabelle in Abb. 1 unterstreicht die Leistungsfähigkeit des MDM-Systems angewendet auf Pqogressiv R. Bei mittleren Zylinderwerten um L,0 dpt können für die Achslage 0'die Gläser durch die spezielle Randgestaltung um etwaz5vo dünner gemacht werden, bei hohen Zylindern sogar bis zu 50Vo. Doch auch für kleine Zylinder, schräge Achslagen und sphärische Gläser ergeben sich, vor allem bei asymmetrischer Ausführung, noch deutliche Reduktionen. Die durch das MDM- System erzielte prozentuaie Gewichtsminderung ist in grober Näherung um etwa SVo-Ptnkte größer als der Wert der Dickenreduktion in Prozent. m Vergleich zum runden Rohglas lassen sich zylindrische Wirkungen i. allg. um so dünner und leichter fertigen, je näher die Achse bei 0'liegt und je größer Zylinderwert, Addition und kombinierte Wirkung sind; bei sphärischen Gläsern nimmt die Dicken- und Gewichtsersparnis im wesentlichen mit der Addition (mindestens Add 2,0) zu. Soll ein Progressiv R-Glas durch die MDM-Schleifart dünner gefertigt werden, so ist 1. die MDM-Scheibenform zu bestirhmen und 2. sicherzustellen, daß eine ausreichende Dickenreduktion erzielt wird. Abb. 6 Lage der dünnsten Randstellen relativ zur Abschlifform bei einem tori-,schen instärken- bzw. Progressivglas mit schräger Achslage A. G: geometrischer...:-/ Glasmittelpunkt. beim progressiven Glas dieser Fernteilwirkung 1,9 mm für die Addition 2,0 dptbzw.2,2 mm für Add 3,0 dpt't. Darüber hinaus sind wegen des besonderen Randpfeilhöhenverlaufs der progressiven Fläche durch den Abschliff noch Dickenminderungen für schräge Achslagen möglich, für die in- und Mehrstärkengläser nicht mehr dünner zu machen sind. So würden beim instärkenglas mit schräger Achslage in Abb. 6 die dünnsten Randstellen 1' und 2' auf der Achssenkrechten durch den Abschliff nicht wegfallen, was bedeutet, daß die Glasdicke dadurch nicht mehr zu reduzieren ist. Bei einem Progressivglas mit der gleichen Achslage wandern durch die überlagerung des Pfeilhöhenverlaufs der progressiven Fläche die dünnsten Randstellen auf dem Umfang in Richtung auf den Hauptmeridian nach 1 bzw. 2. Diese Punkte liegen außerhalb der MDM-Scheibenform, werden also weggeschliffen, so daß, im Gegensat zum instärkenglas, Dicke und Gewicht verringert werden können. So ist bei * wobei 0,2-0,3 mm Reduktion durch eine zusätzliche Verrundung der cken der MDM-Form gewonnen werden (s. Abschnitt 5) R-(,)- =- -r-z rr Holbmesser temporol rn Holbmesser nosol ho Abschtiffhöhe oben h" Abschtilfhöhe unten, Stondorddurchmesser G geometr. Olosmittelpunkt M Mitletpunkt der Formscheib Z Zentrierkreuz von PROORSSV R Abb, 7 Bestimmungsgrößen für das Rodenstock MDM-System

5 l-, t t t t --, 4.2 Bestimmung der MDM-Scheibenform Beurteilung der Dickenreduktion Nach Abschnitt 2.1 liefern nur vier Angaben zur Scheibenform Wird die MDM-Ausführung mit diesenkennwerten eine ausreider Fassungund zur Zentrierung die vollständigenformation für chende Mittendickenreduktionergeben?Diese Frage wird mit die Berechnungder minimalenrand- bzw. Mittendicke.Abb. 7 Hilfe der speziellengraphikender ProgressivR-MDM-Arbeitszeigt die vier Bestimmungselemente: temporalerhalbmesserr,, broschürebeantwortet.diese Graphikensind so berechnet,daß nasalerhalmesserrn, obere Abschliffhöheho und untere Absich aus ihnen entnehmenläßt, ob bei gegebenerabschlifform schliffhöhe h,. Die für den speziellen Anpaßfall zugehörige und Wirkung die Dickenreduktion0,4 mm oder mehr beträgt. MDM-Scheibenform wird, ähnlich einer Durchmesserbestim- Nur in diesenfällen lohnt sich unter Berücksichtigungder Tolemung, raschund einfachmit der ProgressivR-MDM-Schablone ranzen und des Fertigungsaufwandsdie MDM-Ausführung. festgelegt.abb. 8 zeigt ein Beispiel:Die Fassungwird so auf die Abb. 9 enthält für daszentrierbeispielin Abb. 8 die zugehörige Schablonegelegt, daß das auf der Zentrierhilfe bereits angezeich- Graphik und Kennzahlentabelle zur Reduktionsbeurteilung. Aus nete Zentrierkreuz sich mit der entsprechendenmarkierung der der Tabelle wird die Kennzahl mit Hilfe der Werte für die Schablonedeckt.Dann lassensichfür z. B. daslinke Glasdie vier Addition und die Achslagebestimmt.Für unser Beispiel ergibt Werte r,/rnlholh": 3713t,r4l30unmittelbar ablesen,wobei eine sichdie Kennzahl6, der über den Farbcodedie blauegrenzkurve inschleifreserve von etwa 1 mm berücksichtistist. zugeordnetist. s ist nun zu prüfen, ob im Achsensystem (S'* : sph * cyl, cyl) der für die speziellekorrektionswirkung charakte; ristischepunkt innerhalbder Treppenkurveliegt. st dieswie im Beispielder Fall, so ist sichergestellt, daß die Reduktion mindestens 0,4 mm beträgt, andernfalls ließe sich das Glas nur um BffiBRSS'vl=MDM-sptem wenigerals 0,4 mm dünnermachen. Für die Bestellunggibt es eine besondereprogressivr-mdm-\.1 Besteilkarte,in die nebender optischenwirkung und der Glas- t t _ ausführung die Werte für die Halbmesserund Abschliffhöhen T durch Ankreuzen eingelragenwerden. rgänzendmuß noch vermerkt werden, ob das Glas für eine Kunststoff-bzw. Metallfassung bestimmt ist oder für eine randlosefassung,für die eine größeremindestranddickedes Glasesanzusetzen ist. Beispiel: linkes Glas rrh nlholhu: Abb. 8 Bestimmung der Halbmesser und Abschliffhöhen mit der plogressiv R-MDM-Schablone sk Kennzahl: AusführungdesProgressivR-MDM-Gases Abb. 10 zeigt ein ProgressivR-Glas mit der typischenmdmrandgestaltung. Dabei sind gegenübeider prinzipiellenform in den Bildern 2-6 dievier cken zusätzlichverrundet,wodurchdie Dicke um weitere0,2-0,3mm gesenktwerdenkann. m Rahmen der verfahrenstechnischunumgänglichenvereinfachungenfällt so mit MDM das gerandeteprogressivr so dünn und leicht wie möglich aus. Oberflächlich betrachtet scheint es nicht allzu schwierig,brillengläserin dieser Schleifartauszuführen.Doch bereitsdie Darstellungder grundsätzlichen Zusammenhänge hatl Add (dpl) Sphäri. sche Gläser 30 Torische Gläse Lage der Zylinderachse t O? s cyl T 13 5 t t4 l5 Beispiel:linkes GlasPROGRSSVR sph cyl A 10' Add 2.0 r,/r,/hoih.,= Abb. 9 Graphik und Kennzahlentabellezur Beurteilung der MDM-Dickenreduktion für das Beispiel in Abb. 8 Abb. 10 ProgressivR, gefertigt nach dem MDM-System

6 --,- a ta, a- tv erwiesen, wie kompliziert der theoretische Unterbau des Dickenreduktionssystems für progressive Gläser ist. Atrntich aufwendig und berücksichtigt die Schwierigkeiten, die die Bearbeitung der Kombinationen von Halbmesser und Abschliffhöhen in Betracht ist die Fertigung der,,vorgeformten" Brillengläser. So benötigt nun nicht mehr runden, sondern mit einer Unwucht versehenen der Kleincomputer für die Berechnung der Aufgabedaten eine Gläser bereitet, so erhält man eine Vorstellung von dem Aufwand, den die Fertigung eines qualitativ einwandfreien Progressiv Zeit in der Größenordnung von 30 sec, bis er 1ängs der MDM- Randform die Glasdicke berechnet, die dünnste Stelle bestimmt, R-MDM-Glases bedeutet. in Brillenglas, das sich treffend so für diese Stelle einen Sollwert vorgibt und daraus die MDM- charakterisieren läßt, daß es für den individuellen Anwendungsfall,,maßgeschneidert" ist. Mittendicke und die zugehörige nnenfläche errechnet. Zieht man noch die Vielzahi der Werkzeuse für die verschiedenen F..i= \ri.)

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PATENTANMELDUNG. mtci5h01r 13/645. Erfinder: Rast, Oliver, Dipl.-lng. Brahmstrasse 20 W-5309 Meckenhem(DE) Europäisches Patentamt European Patent Office Office europeen des brevets Veröffentlichungsnummer: 0 521 391 A2 EUROPAISCHE PATENTANMELDUNG Anmeldenummer: 92110716.5 mtci5h01r 13/645 @ Anmeldetag: 25.06.92

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