Спосіб виготовлення майстер-моделі для виробництва плоскої сферичної лінзи френеля (варіанти)

1. Спосіб виготовлення майстер-моделі для виробництва плоскої сферичної лінзи Френеля, при якому здійснюють початкову механічну обробку заготовки з твердого матеріалу, що не деформується, отримують зворотний заданий профіль лінзи з подальшим нанесенням на формоутворюючу поверхню захисного шару, який відрізняється тим, що спочатку обробляють дві заготовки для отримання однакових зворотних сферичних профілів, кожну заготовку умовно розділяють на n шарів, що утворені площинами, перпендикулярними до головної оптичної осі, з першої заготовки вирізають парні шари, рахуючи від центра, а з другої - непарні шари, після чого з кожного шару вирізають циліндр, вісь якого співпадає з головною C2 2 (11) 1 3 робочої поверхні відповідної лінзи Френеля. Майстер-модель використовується разом із пресформою для лиття або пресування лінз. Відомий спосіб обробки оптичних поверхонь для виготовлення лінз Френеля (Кропивенко И.С. и др. Изготовление оптических деталей из органического стекла. - Оптико-механическая промышленность, 1969, №7, стр.60). Спосіб полягає в механічному вирізанні на заготовці, що обертається, профілю лінзи, що задається за допомогою копіра. Спосіб характеризується низькою точністю обробки через кінематичні погрішності. Відомий спосіб виготовлення лінз-оригіналів або матриць для прес-форм, що реалізується в пристрої для обробки лінз Френеля (авт.св. СРСР №724344), який полягає в механічному вирізанні заданого профілю на заготовці, що обертається. Способу властиві ті ж недоліки. Відомий спосіб виготовлення майстрів-моделі за заявкою ЕР 0011331, обраний як прототип винаходу, що заявляється. Спосіб передбачає початкову механічну обробку поверхні заготовки із твердого матеріалу, що не деформується, з метою одержання зворотного профілю. В якості твердого матеріалу, що не деформується, може бути використаний матеріал, що містить кремній (кераміка або скло). Кремнійвмістке скло для отримання заданого зворотного профілю. Після цього на поверхню кремнійвмісткого матеріалу наноситься покриття з нікелю або сплаву нікелю з наступною механічною обробкою поверхні нікелю різальним інструментом, оптичним поліруванням для одержання заданого профілю й вакуумним нанесенням на поверхню зазначеного профілю шару захисного покриття з інертного матеріалу, що не розтріскується (для захисту від подряпин). Спосіб характеризується складністю й потребує використання високоточного обладнання. В основу винаходу покладене завдання спрощення виготовлення майстер-моделі для виробництва лінз Френеля шляхом використання концентричних кілець, вирізаних із двох заготівок, що мають однаковий зворотний або прямий профіль утворюючої сферичної поверхні. Це дозволить відмовитися від використання в процесі виготовлення майстер-моделі високоточного обладнання зі збереженням точності формування сферичних поверхонь. Завдання вирішується за рахунок того, що у першому варіанті способу виготовлення майстермоделі для виробництва плоскої сферичної лінзи Френеля, що полягає у початковій механічній обробці заготовки із твердого матеріалу, що не деформується, з метою одержання зворотного заданого профілю лінзи з подальшим нанесенням на формотворну поверхню захисного шару, відповідно до винаходу, спочатку обробляють дві заготовки з метою одержання однакових зворотних сферичних профілів, після чого кожну заготовку умовно розділяють на n шарів, що утворюються площинами, перпендикулярними головній оптичній осі, далі з першої заготовки вирізають парні, рахуючи од центру, шари, а з другої - непарні шари, після чого з кожного шару вирізають циліндр, вісь якого збігається з головною оптичною віссю, а зо 90288 4 внішній діаметр дорівнює діаметру максимального отвору відповідного шару, далі отримані елементи закріплюють плоскими торцями на плоскій поверхні, що не деформується, симетрично головній оптичній осі, після чого на формотворну поверхню наносять захисний шар. Крім того, аналогічний ефект може бути досягнутий при виготовленні майстер-моделі з попередньо виготовленого еталонного макета лінзи. У цьому випадку поставлене завдання вирішується за рахунок того, що в другому варіанті способу виготовлення майстер-моделі для виробництва плоскої сферичної лінзи Френеля с еталонного макета лінзи, для виготовлення якого здійснюють початкову механічну обробку заготовки із твердого матеріалу, що не деформується, з метою одержання прямого заданого профілю лінзи с подальшим нанесенням на формотворну поверхню захисного шару, відповідно до винаходу, спочатку обробляють дві заготовки з метою одержання однакових прямих сферичних профілів, після чого кожну заготовку умовно розділяють на n шарів, утворених площинами, перпендикулярними головній оптичній осі, далі з першої заготовки вирізають парні, рахуючи від центра, шари, а із другої - непарні шари, після чого у всіх шарах, крім центрального, уздовж головної оптичної осі вирізають отвори, причому діаметр конкретного отвору вибирають рівним меншому діаметру утворюючої окружності відповідного шару, далі отримані елементи закріплюють плоскими торцями на плоскій поверхні, що не деформується, симетрично головній оптичній осі, після чого на формотворну поверхню наносять захисний шар, а отриманий еталонний макет сферичної лінзи Френеля використовують для виготовлення майстермоделі. Перший варіант пропонованого способу здійснюють у такий спосіб. Насамперед, виготовляють дві заготовки із твердого матеріалу, що не деформується. Після цього у заготовках за допомогою відомих технологій роблять однакові сферичні виточення, що точно повторюють зворотний розрахунковий профіль сферичної лінзи. Далі кожну заготовку умовно розділяють на n шарів, утворених площинами, перпендикулярними головній оптичній осі. Число n вибирається розрахунковим шляхом, виходячи з діаметра лінзи, її максимальної товщини, довжини хвилі домінуючого випромінювання, величини технологічного зазору, що з'являється при механічному поділі шарів заготовки. Далі з однієї заготовки вирізають парні шари. При цьому технологічний зазор розташовують у непарних зонах. Аналогічно із другої заготовки вирізають непарні шари, розташовуючи технологічний зазор у парних зонах. Після цього з кожного шару вирізають циліндр, вісь якого збігається з головною оптичною віссю, а зовнішній діаметр дорівнює діаметру максимального отвору відповідного шару. Отримані елементи, що являють собою концентричні кільця, закріплюють, наприклад, приклеюють, плоскими торцями на плоскій поверхні, що не деформується, симетрично головній оптичній осі. Після цього 5 на формотворну поверхню наносять захисний шар. Другий варіант пропонованого способу припускає попереднє виготовлення еталонного макета лінзи Френеля, з якої у наступному може бути виготовлена майстер-модель. При цьому для виготовлення еталонного макета використаються аналогічні операції описаного вище способу. Відмінності в способах визначаються відмінностями операції описаного вище способу. Відмінності в способах визначаються відмінностями формованого профілю. У першому випадку формують зворотний профіль, у другому -прямий. Другий варіант пропонованого способу здійснюють у такий спосіб. Із двох заготовок із твердого матеріалу, що не деформується, за допомогою відомих технологій роблять дві плоско-опуклі сфери. Далі кожну заготовку умовно розділяють на n шарів, утворених площинами, перпендикулярними головній оптичній осі. З однієї заготовки одержують парні шари, з іншої непарні. Після цього у всіх шарах, крім центрального, уздовж головної оптичної осі вирізують отвори, причому діаметр конкретного отвору вибирають рівним меншому діаметру утворюючої окружності відповідного шару. Отримані елементи, що являють собою концентричні кільця, закріплюють, плоскими торцями на плоскої поверхні, що не 90288 6 деформується, симетрично головній оптичній осі, після чого на формотворну поверхню наносять захисний шар. Отриманий еталонний макет сферичної лінзи Френеля використовують для виготовлення майстер-моделі, наприклад, гальванічним способом. Варіанти пропонованого способу пояснюються малюнками, показаними на Фіг.1-7. На Фіг.1 показана операція способу "умовний поділ заготовки на n шарів", де 1 - заготовки, 2 головна оптична вісь, 3 - сферичне виточення. На Фіг.2 та 2а показана операція способу "одержання парних і непарних шарів", де 4 - перша заготовки, 5 - друга заготовки, 6 - парні шари, 7 непарні шари. 8 - технологічний зазор. На Фіг.3 показана операція першого варіанта способу "кріплення конічних кілець на плоскій поверхні", де 2 - головна оптична вісь. 9 - поверхня. На Фіг.4 показана операція другого варіанта способу "кріплення конічних кілець на плоскій поверхні", де 2 - головна оптична вісь, 9 - поверхня. Для практичної реалізації пропонованих варіантів способів можуть бути використані добре відпрацьовані технології обробки оптичних деталей, доступні більшості виробничих підприємств оптичної промисловості. Найбільше ефективно пропонований спосіб може бути використаний при виробництві коліматорів світла у світлофорах і маяках. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 90288 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601