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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Linsenbearbeitungsvorrichtung
zum Bearbeiten einer Oberfläche einer Linse.
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Im
Stand der Technik sind viele verschiedene Verfahren zum Bearbeiten
einer Oberfläche einer Linse bekannt, wie z. B. solche
vom Oscar-Typ, Verfahren mit diagonaler Achse, sphärischer
Schwenkbewegung und Planeten-Schwenkbewegung. Gemäß dem
Stand der Technik wird das optimale Bearbeitungsverfahren unter
diesen Verfahren in Abhängigkeit von der Formgebung der
Linse, den Eigenschaften der Materialien sowie anderen Faktoren ausgewählt.
Eine speziell ausgebildete Linsenbearbeitungsvorrichtung, die dem
ausgewählten Linsenbearbeitungsverfahren entspricht, wird
für die Bearbeitung der Linsenoberfläche verwendet.
In der Patentveröffentlichung
JP-A-2004-17166 wird eine
Bearbeitungsweise mit sphärischer Schwenkbewegung für
die Bearbeitung einer Oberfläche einer Linse vorgeschlagen,
wobei ein Nachfolge-Steuermodus unter Verwendung einer Steuerflächeneinrichtung
und einer Steuerflächenrolle verwendet wird.
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Da
im Stand der Technik das optimale Bearbeitungsverfahren unter einer
großen Anzahl verschiedener Bearbeitungsverfahren ausgewählt
wird und eine speziell ausgebildete Linsenbearbeitungsvorrichtung,
die dem ausgewählten Bearbeitungsverfahren entspricht,
zum Bearbeiten einer Oberfläche der Linse verwendet wird,
besteht die Notwendigkeit, individuelle Linsenbearbeitungsvorrichtungen
mit verschiedenen Betriebsweisen zur Verwendung in Abhängigkeit
von der Formgebung der Linse sowie anderen Faktoren bereitzustellen.
Daher ergeben sich Probleme dahingehend, dass ein beträchtlicher Aufwand
an Einrichtungen und Platz für die Installation von Gerätschaften
erforderlich ist, wobei dies wirtschaftlich nicht tragbar ist.
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Herkömmliche
Linsenbearbeitungsvorrichtungen mit sphärischer Schwenkbewegung
beinhalten solche, bei denen ein Schwenkpunkt-Halterungsmodus verwendet
wird, zusätzlich zu solchen, bei denen der vorstehend beschriebene
Nachfolge-Steuermodus verwendet wird; es gibt jedoch konstruktionsmäßige
Einschränkungen hinsichtlich der gekrümmten Oberflächen,
die im Schwenkpunkt-Halterungsmodus bearbeitet werden können.
Im Gegensatz dazu ist es im Nachfolge-Steuermodus notwendig, die
Steuerflächeneinrichtung in Abhängigkeit von der zu
bearbeitenden Krümmungsfläche zu verändern; die
Vorbereitungen für die Bearbeitung erfordern somit unweigerlich
Zeit, und die Bearbeitungseffizienz insgesamt ist schlecht. Ferner
kommt es zum Springen der Steuerflächen-Rolle, wenn Steuerflächenreibung
Klappern verursacht, die Steuerfläche verschmutzt wird,
Fremdstoffe in der Steuerflächeneinrichtung eingeschlossen
werden oder andere ähnliche Probleme entstehen; aus diesem
Grund kann die Genauigkeit der Trajektorie des Linsenbearbeitungswerkzeugs
nicht aufrecht erhalten werden. Aus diesem Grund ist es notwendig,
dass die Steuerflächeneinrichtung periodisch überprüft,
repariert, ausgetauscht oder anderweitig behandelt werden muss, wobei
die Erhaltung ein beträchtliches Ausmaß an Kosten
und Zeit erforderlich macht. Auch müssen viele Arten von
Steuerflächeneinrichtungen verfügbar sein, um
eine Anpassung an die Krümmung der zu bearbeitenden Linse
zu erzielen; aus diesem Grund ist ein hoher Aufwand an Gerätschaften
erforderlich. Darüber hinaus ist ein Austausch der Steuerflächeneinrichtungen
nicht einfach ausführbar, da die verwendeten Steuerflächeneinrichtungen
groß und schwer sind. Beim Austausch der Steuerflächeneinrichtung
besteht das Risiko, dass die Steuerflächeneinrichtung fallen
gelassen wird oder eine andere Gefahr auftritt; daher ist es notwendig,
eine spezielle Vorrichtung zum Austauschen der Steuerflächeneinrichtung
zu verwenden. Ein weiteres Problem besteht darin, dass der Zustand,
in dem die Steuerflächeneinrichtung angebracht wird, zu
einem Bearbeitungsfehler führt, wobei dies wiederum einen
nachteiligen Einfluss auf die Reproduzierbarkeit der Bearbeitungsgenauigkeit
hat.
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Sowohl
im Schwenkpunkt-Halterungsmodus als auch im Nachfolge-Steuermodus
ist es notwendig, die Position der Bearbeitungswerkzeugklinge mit einem
hohen Maß an Genauigkeit in Abhängigkeit von der
Krümmung der zu bearbei tenden Linse einzustellen. Solche
Einstellungen erfordern somit spezielle Techniken sowie ein beträchtliches
Ausmaß an Zeit.
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In
Anbetracht der vorstehend geschilderten Probleme besteht eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Linsenbearbeitungsvorrichtung,
mit der sich die genannten Probleme des Standes der Technik lösen
lassen und bei der ein Linsenbearbeitungswerkzeug, mit dem eine
Linse bearbeitet wird, mit einem hohen Maß an Genauigkeit
entlang einer gewünschten Trajektorie bewegt werden kann,
ohne dass hierbei ein Steuerflächenmechanismus verwendet
werden muss, und bei der ferner eine Linsenoberfläche unter
Verwendungung von vielen verschiedenen Bearbeitungsmoden bearbeitet
werden kann.
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Zum
Lösen der vorstehend geschilderten Probleme schafft die
vorliegende Erfindung gemäß einem Gesichtspunkt
eine Linsenbearbeitungsvorrichtung, die sich dadurch auszeichnet,
dass sie Folgendes aufweist:
einen Linsenhalter, der derart
angeordnet ist, dass sich eine zentrale Achse von diesem in Richtung
einer vorbestimmten Z-Achse erstreckt;
ein Linsenbearbeitungswerkzeug
zum Bearbeiten einer Linse, die von dem Linsenhalter gehalten wird; und
einen
Bewegungsmechanismus zum Veranlassen einer Bewegung des Linsenbearbeitungswerkzeugs
in einen Zustand, in dem eine zentrale Rotationsachse des Linsenbearbeitungswerkzeugs
innerhalb einer Ebene angeordnet ist, die zu der zentralen Achse
des Linsenhalters parallel ist;
wobei der Bewegungsmechanismus
Folgendes aufweist:
einen ersten Antriebsmechanismus aufweist,
um das Linsenbearbeitungswerkzeug zur Ausführung einer linearen
hin und her gehenden Bewegung in Richtung der zentralen Rotationsachse
des Linsenbearbeitungswerkzeugs zu veranlassen;
ein Halterungselement
zum Haltern des ersten Antriebsmechanismus;
eine erste Spindel,
die mit dem Halterungselement um eine erste Achse drehbar verbunden
ist, welche zu der zu der Ebene senkrechten Y-Achse parallel ist;
eine
zweite Spindel an einer von der ersten Spindel in Z-Achsen-Richtung
versetzten Stelle, die mit dem Halterungselement linear hin und
her beweglich in Richtung auf die erste Spindel zu und von dieser
weg sowie um eine zu der Y-Achse parallel verlaufende zweite Achse
drehbar verbunden ist;
einen zweiten Antriebsmechanismus zum
Veranlassen der ersten Spindel zum Ausführen einer linearen hin
und her gehenden Bewegung in der zu der Y-Achse und der Z-Achse
senkrechten X-Achsen-Richtung; sowie
einen dritten Antriebsmechanismus
zum Veranlassen der zweiten Spindel zum Ausführen einer
linearen hin und her gehenden Bewegung in der X-Achsen-Richtung.
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Bei
dem Bewegungsmechanismus der Linsenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung ist die erste Spindel, die durch den zweiten Antriebsmechanismus
in X-Achsen-Richtung bewegt werden kann, mit dem Halterungselement
drehbar verbunden, und die zweite Spindel, die durch den dritten
Antriebsmechanismus in unabhängiger Weise in X-Achsen-Richtung
bewegt werden kann, ist mit dem Halterungselement drehbar sowie
in Richtung von der ersten Spindel weg und auf diese zu beweglich
verbunden. Ein Vorgang, in dem die erste Spindel und die zweite
Spindel zur Ausführung einer unabhängigen Bewegung
in der X-Achsen-Richtung veranlasst werden, ist somit von einer
Rotationsbewegung des Halterungselements um eine zu der Y-Achse
parallelen Achse begleitet, wobei der an dem Halterungselement vorgesehene
erste Antriebsmechanismus sich zusammen mit dem Halterungselement dreht.
Als Ergebnis hiervon befindet sich die zentrale Rotationsachse des
an dem ersten Antriebsmechanismus vorgesehen Linsenbearbeitungswerkzeugs in
einem geneigten Zustand relativ zu einer zentralen Achse des Linsenhalters
(Z-Achse). Die Tatsache, dass die Aktion, durch die der erste Antriebsmechanismus
das Linsenbearbeitungswerkzeug in Richtung der zentralen Rotationsachse
bewegt, gemeinsam mit der Aktion stattfindet, durch die der zweite und
der dritte Antriebsmechanismus die Orientierung des Linsenbearbeitungswerkzeugs ändern,
erlaubt somit eine Bewegung des Linsenbearbeitungswerkzeugs entlang
von vielen verschiedenen Trajektorien.
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Zum
Beispiel kann der Bewegungsmechanismus vorzugsweise als Schwenkmechanismus zum
Veranlassen des Linsenbearbeitungswerkzeugs zum Ausführen
einer Schwenkbewegung um einen Punkt auf der zentralen Achse des
Linsenhalters verwendet werden, und die Linse kann gemäß einen sphärischen Schwenkbewegungsmodus
bearbeitet werden. Eine individuelle Steuerung des ersten, zweiten
und dritten Antriebsmechanismus, eine Bewegung des Linsenbearbeitungswerkzeugs
in eine vorbestimmte Position sowie eine Befestigung des Werkzeugs
in dieser gestatten eine Bearbeitung der Linsenoberfläche
mit einem Bearbeitungsverfahren, das der herkömmlichen
Bearbeitungsweise mit diagonaler Achse entspricht. Eine einzige
Linsenbearbeitungsvorrichtung ist somit in der Lage, eine große Anzahl
von verschiedenen Bearbeitungsweisen auszuführen; somit
kann eine äußerst universelle Linsenbearbeitungsvorrichtung
realisiert werden, und die Gerätschaftskosten sowie der
Montageraum lassen sich auf ein Minimum reduzieren.
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Bei
dem Bewegungsmechanismus der vorliegenden Erfindung werden der erste,
zweite und dritte Antriebsmechanismus zum Ausführen einer
linearen Hin- und Herbewegung dafür verwendet, eine Schwenkbetätigung
oder anderweitige Betätigung des Linsenbearbeitungswerkzeugs
zu ermöglichen. Ein Antriebsmechanismus, wie er hierin
beschrieben wird, kann einen Mechanismus mit hoher Steifigkeit aufweisen,
der eine lineare Führung, einen Tisch oder dergleichen
aufweisen; auf diese Weise ist es möglich, die Bewegungstrajektorie
des Linsenbearbeitungswerkzeugs mit einem hohen Maß an
Genauigkeit über eine längere Zeitdauer aufrecht
zu erhalten. Daher ist es möglich, die Probleme hinsichtlich der
Aufrechterhaltung der Genauigkeit zu überwinden, die in
Verbindung mit dem Nachfolge-Steuermodus oder anderen sphärischer
Schwenkbewegungs-Betriebsmoden bestehen.
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Darüber
hinaus wird bei dem Bewegungsmechanismus der vorliegenden Erfindung
kein Steuerflächenmechanismus verwendet, so dass Probleme
in Verbindung mit dem Austausch der Steuerflächeneinrichtung
sowie das Problem, dass viele verschiedene Steuerflächeneinrichtungen
vorgesehen werden müssen, eliminiert werden.
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Der
Bewegungsmechanismus der Linsenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung weist vorzugsweise einen vierten Antriebsmechanismus zum
Veranlassen des Linsenbearbeitungswerkzeugs zum Ausführen
einer linearen, hin und her gehenden Bewegung in der Y-Achsen-Richtung
auf, wobei der vierte Antriebsmechanismus vorzugsweise an dem ersten
Antriebsmechanismus vorgesehen ist. Eine Linsenbearbeitungseinrichtung
wird durch den vierten Antriebsmechanismus in der Sollposition in Y-Achsen-Richtung
positioniert, wobei es dem ersten, zweiten und dritten Antriebsmechanismus
in dieser Position möglich ist, das Linsenbeabeitungswerkzeug
zum Ausführen einer Schwenkbewegung oder einer anderen
gewünschten Bewegung in einer zu der zentralen Rotationsachse
des Werkzeugs parallelen Ebene zu veranlassen. Somit ist eine Bearbeitung
der Linsenoberfläche unter Verwendung eines Bearbeitungsverfahrens
möglich, das zu einem herkömmlichen Oscar-Modus äquivalent
ist.
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Bei
der Linsenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann
das Linsenbearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten einer Linse veranlasst
werden, sich entlang vieler verschiedener Trajektorien zu bewegen,
ohne dass ein Steuerflächenmechanismus verwendet wird.
Die Linsenbearbeitung, die herkömmlicherweise viele verschiedene Linsenbearbeitungsvorrichtungen
erfordert hat, kann somit in einer einzigen Vorrichtung integriert
werden; daher lassen sich die Investitionen für Gerätschaften, der
Montageraum sowie stillstehende Maschinerie auf ein Minimum reduzieren.
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Auch
ist eine dramatische Reduzierung der Vorbereitungszeit für
die Bearbeitung möglich, die erforderlich ist, wenn Steuerflächeneinrichtungen
ausgetauscht werden oder andere Vorgänge ausgeführt werden;
auf diese Weise kann die Arbeitseffizienz verbessert werden. Es
müssen keine schweren Steuerflächenmechanismen
verwendet werden, und es ist somit kein Austausch von Steuerflächeneinrichtungen
erforderlich, wobei dies zu einer Steigerung der Betriebssicherheit
beiträgt. Ferner können Frauen oder schwächere
Arbeiter die Vorbereitungen für die Bearbeitung ohne Verwendung
spezieller Vorrichtungen ausführen.
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Die
vier Antriebsmechanismen weisen Führungen, Tische oder
dergleichen auf; außerdem handelt es sich bei ihnen um
Mechanismen mit hoher Steifigkeit zum Ausführen einer linearen
hin und her gehenden Bewegung. Diese Mechanismen sind somit in der
Lage, das Linsenbearbeitungswerkzeug ohne Erzeugung von Vibrationen
zu bewegen. Die Bewegungstrajektorie des Linsenbearbeitungswerkzeugs
kann somit über eine längere Zeitdauer exakt gehalten
werden, und es kann eine äußerst zuverlässige
Bearbeitung durchgeführt werden.
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Die
Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden
anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiel
noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht unter Darstellung einer schematischen Konstruktion
eines Hauptteils einer Linsenbearbeitungsvorrichtung, bei der die vorliegende
Erfindung Anwendung findet; und
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2 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung eines Betriebsbeispiels
für einen Fall, in dem ein Linsenbearbeitungswerkzeug der
Linsenbearbeitungsvorrichtung der 1 zur Ausführung
einer sphärischen Schwenkbewegung veranlasst wird.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele einer Linsenbearbeitungsvorrichtung,
bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird, unter Bezugnahme
auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine Perspektivansicht unter Darstellung einer schematischen Konstruktions
eines Hauptteils einer Linsenbearbeitungsvorrichtung gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel. Eine Linsenbearbeitungsvorrichtung 1 besitzt
eine obere Schafteinheit 2, eine untere Schafteinheit 3,
die unterhalb von der oberen Schafteinheit 2 angeordnet ist,
sowie einen Steuerteil 4, der einen Microcomputer oder
eine andere Vorrichtung zum Ausführen von verschiedenen
Steuervorgängen an der Linsenbearbeitungsvorrichtung 1 aufweist.
Die obere Schafteinheit 2 weist einen Linsenhalter 7 zum
Halten einer Linse 6 auf, deren Oberfläche bearbeitet
werden soll, und die untere Schafteinheit 3 weist ein Linsenbearbeitungswerkzeug 8 zum
Bearbeiten der von dem Linsenhalter 7 gehaltenen Linse 6 auf.
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Die
obere Schafteinheit 2 besitzt einen Halter-Schaft 7a,
der an einem oberen Ende des Linsenhalters 7 lösbar
angebracht ist; eine Halterungshülse 11, die den
Halter-Schaft 7a drehbar haltert; einen Bewegungsblock 12,
in dem die Halterungshülse 11 befestigt ist und
der in der Lage ist, sich in Vertikalrichtung zu bewegen; sowie
eine Führungsschiene 13 zum Führen des
Bewegungsblocks 12 bei der Bewegung nach oben und nach
unten. Der Bewegungsblock 12 wird mittels einer Förderschnecke 15 die Führungsschiene 13 entlang
bewegt. Die Förderschnecke 15 wird durch einen
Servomotor 16 rotationsmäßig angetrieben.
Der Halter-Schaft 7a ist durch eine Feder 17 nach
unten vorgespannt und ist derart ausgebildet, dass die Druckbeaufschlagungskraft
der Feder 17 unter Verwendung einer Einstellschraube 18 eingestellt
werden kann. Der Halter-Schaft 7a kann anstelle der Feder 17 durch
ein Gewicht, einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder oder
eine andere ähnliche Technik nach unten vorgespannt sein.
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Der
Linsenhalter 7 hält die Linse 6, so dass die
zu bearbeitende Oberfläche der Linse 6 nach unten
weist. Beispielsweise hält der Linsenhalter 7 die Linse 6 unter
Verwendung eines Spannfutters (nicht gezeigt) oder durch Vakuum-Ansaugen.
Jedoch ist es auch möglich, das Spannfutter oder den Vakuum-Ansaugzustand
während der Linsenbearbeitung auf einen gelösten
Zustand umzuschalten. Bei Bearbeitung im gelösten Zustand
wird die Linse 6 bearbeitet, während sie gemeinsam
mit dem Linsenbearbeitungswerkzeug 8 eine Rotationsbewegung
erfährt. Der Linsenhalter 7 kann unter Verwendung
eines Motors (nicht gezeigt) zum Ausführen einer Rotationsbewegung
veranlasst werden. Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Halter-Schaft 7a vertikal
angeordnet, der Linsenhalter 7 ist an einem unteren Ende
von diesem angebracht, und eine zentrale Achse 7a des Linsenhalters 7 verläuft
in Vertikalrichtung (Z-Achsen-Richtung).
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Die
untere Schafteinheit 3 beinhaltet das Linsenbearbeitungswerkzeug 8 zum
Bearbeiten der an dem Linsenhalter 7 gehaltenen Linse 7,
einen Rotationsantriebsmechanismus 9 zum rotationsmäßigen Antreiben
des Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 um eine zentrale Rotationsachse 3a von
diesem sowie einen Bewegungsmechanismus 10 zum Veranlassen des
Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 zum Ausführen einer
Bewegung relativ zu dem Linsenhalter 7. Das Linsenbearbeitungswerkzeug 8 ist
an einem oberen Ende einer Spindelwelle 21 in einem nach
oben weisenden Zustand angebracht. Die Spindelwelle 21 ist durch
einen Halteblock 22 drehbar gehaltert. Ein Spindelmotor 23 zum
rotationsmäßigen Antreiben der Spindelwelle 21 ist
an dem Halteblock 22 vorgese hen. Die Spindelwelle 21,
der Halteblock 22 und der Spindelmotor 23 bilden
den Rotationsantriebsmechanismus 9.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hält in einem vorgegebenen
Zustand bzw. Standardzustand der Antriebsmechanismus 10 des
Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 das Linsenbearbeitungswerkzeug 8 in
einer Position, in der die zentrale Rotationsachse 3a der Spindelwelle 21 der
unteren Schafteinheit 3 mit der zentralen Achse 2a des
Linsenhalters 7 der oberen Schafteinheit 2 ausgerichtet
ist. Der Bewegungsmechanismus 10 weist eine Positionseinstellschraube 25 (einen
vierten Antriebsmechanismen) sowie einen ersten, zweiten und dritten
Antriebsmechanismus 30, 50, 60 auf.
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Im
Spezielleren weist der Bewegungsmechanismus 10 eine Blockhalterungsplatte 24 auf,
die einen Halteblock 12 des Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 derart
hält, dass dieser zur Ausführung einer linearen
Hin- und Herbewegung in Richtung der horizontalen Y-Achse in der
Lage ist. Es ist möglich, die Position des Halteblocks 22 in
der Y-Achsen-Richtung relativ zu der Blockhalterungsplatte 24 unter Verwendung
der Positionseinstellschraube 25 bzw. des vierten Antriebsmechanismus
einzustellen bzw. zu verstellen. Anstelle der Positionseinstellschraube 24 kann
ein Antriebsmechanismus zum Hervorrufen einer linearen Hin- und
Herbewegung des Halteblocks 12 in Richtung der Y-Achse
vorgesehen sein, wobei der Antriebsmechanismus einen Motor, eine
Förderschnecke und eine lineare Führung aufweist.
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Die
Blockhalterungsplatte 24, an der der Halteblock 22 gehaltert
ist, ist an dem ersten Antriebsmechanismus 30 vorgesehen.
Der erste Antriebsmechanismus 30 besitzt Führungsschienen 32a, 32b, die
an einer in einer vertikalen Ausrichtung vorgesehenen Halterungsplatte 31 vorgesehen
sind und die parallel und mit einer feststehenden Beabstandung voneinander
auf einer Oberfläche der Halterungsplatte 31 angeordnet
sind; eine gleitend verschiebbare Platte bzw. Gleitplatte 33,
die entlang der Führungsschienen 32a, 32b verschiebbar
ist; eine Förderschnecke 34 zum Veranlassen einer
Verschiebebewegung der Gleitplatte 33; sowie einen Servomotor 35 zum
rotationsmäßigen Antreiben der Förderschnecke 34.
Die Blockhalterungsplatte 24 ist an einer Oberfläche
der Gleitplatte 33 vorgesehen, und bei der Bewegungsrichtung
der Gleitplatte 33 handelt es sich um eine Richtung, die
mit der Richtung der zentralen Rotationsachse 3a des Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 ausgerichtet
ist.
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Eine
erste Spindel 41 und eine zweite Spindel 42 sind
mit einer Rückseite der Halterungsplatte 31 des
ersten Antriebsmechanismus 30 verbunden. Die erste Spindel 41 ist
mit einem Bereich an einem oberen Ende der Rückseite der
Halterungsplatte 31 derart verbunden, dass sie um eine
erste Achse 41a drehbar ist, die in einer Richtung verläuft,
die zu einer Ebene senkrecht ist, die die zentrale Rotationsachse 3a enthält,
d. h. in einer zu der Y-Achse parallelen Richtung. Ein Verschiebemechanismus 43,
der an der Rückseite der Halterungsplatte 31 angebracht
ist, stützt die zweite Spindel 42 in einem Zustand
ab, in dem diese auf die erste Spindel 41 zu und von dieser weg
verschiebbar ist, wobei die zweite Spindel 42 in einer
von der ersten Spindel 41 versetzten und nach unten (in
Z-Achsen-Richtung) verlagerten Position an der Rückseite
der Halterungsplatte 31 gehaltert ist. Die zweite Spindel 42 ist
an dem Verschiebemechanismus 43 in einem derartigen Zustand
angebracht, dass sie um eine zu der Y-Achse parallele, zweite Achse 42a drehbar
ist.
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Die
erste Spindel 41 ist an dem zweiten Antriebsmechanismus 50 vorgesehen,
und der zweite Antriebsmechanismus 50 ermöglicht
der ersten Spindel 41 eine lineare hin und her gehende
Bewegung in der X-Achsen-Richtung, die zu der Y-Achsen-Richtung
und der Z-Achsen-Richtung senkrecht ist. Der zweite Antriebsmechanismus 50 besitzt
eine Gleitplatte 51, an der die erste Spindel 41 befestigt
ist, eine Führungsschiene 52 zum Führen
der Gleitplatte 51 in Richtung der X-Achse, eine Förderschnecke 53 zum
Veranlassen der Gleitplatte 51 zum Ausführen einer
Bewegung entlang der Führungsschiene 52, sowie
einen Servomotor 54 zum rotationsmäßigen Antreiben
der Förderschnecke 53. In ähnlicher Weise ist
die zweite Spindel 42 an dem dritten Antriebsmechanismus 60 vorgesehen,
und der dritte Antriebsmechanismus 60 ermöglicht
der zweiten Spindel 42 eine lineare Hin- und Herbewegung
in der X-Achsen-Richtung. Der dritte Antriebsmechanismus 60 besitzt
eine Gleitplatte 61, an der die zweite Spindel 42 befestigt
ist, eine Führungsschiene 62 zum Führen
der Gleitplatte 61 in Richtung der X-Achse, eine Förderschnecke 63 zum
Veranlassen der Gleitplatte 61 zum Ausführen einer
Bewegung entlang der Führungsschiene 62, sowie
einen Servomotor 64 zum rotationsmäßigen
Antreiben der Förderschnecke 63. Die Führungsschienen 52, 62 sind
an einem Sockel (nicht gezeigt) befestigt, der für die
Linsenbearbeitungsvorrichtung 1 verwendet wird.
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Der
Steuerteil 4 sorgt für den Antrieb und die Steuerung
des Servomotors 16 der oberen Schafteinheit 2,
des Spindelmotors 23 des Rotationsantriebsmechanismus 9 und
der Servomotoren 35, 54, 54 des ersten,
zweiten und dritten Antriebsmechanismus 30, 50, 60.
Das Antreiben und Steuern der Servomotoren 35, 54, 64 jeweils
in voneinander unabhängiger Weise ermöglicht die
Bewegung des Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 entlang einer
vorbestimmten Trajektorie sowie eine Bearbeitung der Oberfläche
der an dem Linsenhalter 7 gehaltenen Linse 6.
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Beispiel der Arbeitsweise
des Linsenbearbeitungswerkzeugs
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Beispiels in einem Fall, in
dem der Bewegungsmechanismus 10 der Linsenbearbeitungsvorrichtung 1 das
Linsenbearbeitungswerkzeug veranlasst, in einer sphärischen
Schwenkbewegung zu arbeiten. Im Spezielleren bezieht sich das Beispiel
auf einen Fall, in dem das Linsenbearbeitungswerkzeug 8 dazu
veranlasst wird, sich in oszillierender Weise nach links und nach
rechts um einen Mittelpunkt O des Bearbeitungsradius zu bewegen,
der sich auf der zentralen Achse 2a des Linsenhalters 7 befindet,
und zwar in einem Zustand, in dem die zentrale Rotationsachse 3a des
Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 innerhalb einer Ebene angeordnet
ist, die die zentrale Achse 2a beinhaltet. Bei einem Schwenkpunkt
A in der Zeichnung handelt es sich um das Zentrum der ersten Spindel 41,
und bei einem Schwenkpunkt B handelt es sich um das Zentrum der
zweiten Spindel 42.
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In
einem Fall, in dem die Bearbeitung in einer sphärischen
Schwenkbewegung ausgeführt wird, werden das Bewegungsausmaß ΔXA
des Schwenkpunkts A und das Bewegungsausmaß ΔXB
des Schwenkpunkts B in der nachfolgend ausgeführten Weise
vorgegeben, wobei R ein Bearbeitungsradius der Linse 6 ist,
LO eine Distanz zwischen dem Mittelpunkt O des Bearbeitungsradius
und dem Schwenkpunkt A ist, LT eine Differenz zwischen einer Distanz von
dem Mittelpunkt O des Bearbeitungsradius bis zu dem Schwenkpunkt
B und dem Bearbeitungsradius R ist und θ eine Neigung der
zentralen Rotationsachse 3a des Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 relativ
zu der Z-Achse ist. ΔXA = LOtanθ ΔXB = (R + LT)tanθ
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Ein
Fehler ΔZ in Bezug auf den Bearbeitungsradius R tritt dann
auf, wenn der Schwenkpunkt A und der Schwenkpunkt B sich bewegen,
wie dies in 2 gezeigt ist; das Ausmaß der
Bewegung ΔZ in der Richtung der zentralen Rotationsachse 3a,
wie diese durch den ersten Antriebsmechanismus 30 ausgeführt
wird, wird somit folgendermaßen vorgegeben. ΔZ
= (LO/cosθ) – LO
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In
dem vorgegeben Zustand beträgt der Winkel θ 0°,
wobei die zentrale Achse 2a des Linsenhalters 7 und
die zentrale Rotationsachse 3a des Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 zu
diesem Zeitpunkt miteinander fluchten.
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Bei
der Bearbeitung der Linse 6 berechnet der Steuerteil 4 ΔXA, ΔXB
und ΔZ und er nimmt gleichzeitig sehr geringfügige Änderungen
an dem Winkel θ vor, bis ein vorbestimmter Wert erreicht
ist. Der Steuerteil 4 synchronisiert und steuert die Servomotoren 35, 54, 64 auf
der Basis der berechneten Werte für ΔXA, ΔXB
und ΔZ. Der Bewegungsmechanismus 10 der Linsenbearbeitungsvorrichtung 1 bewegt
das Linsenbearbeitungswerkzeug 8 nach Maßgabe
der Berechnungen und der Steuerung, wie diese von dem Steuerteil 4 ausgeführt
werden, in einer Schwenkbewegung um den Mittelpunkt O des Bearbeitungsradius,
und die Linse 6 wird in einer sphärischen Schwenkbewegung
bearbeitet.
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In
einem Fall, in dem ein Bereich einer möglichen Bewegung
des ersten Antriebsmechanismus 30 in der Z-Achsen-Richtung
innerhalb eines Bereichs des Bearbeitungsradius R liegt, kann eine
Bearbeitung der Linse 6 in einer sphärischen Schwenkbewegung
durch Immobilisieren des Schwenkpunkts A und Bewegen nur des Schwenkpunkts
B und Vorgeben des Winkels θ sowie durch Einstellen der
Position des Linsenbearbeitungswerkzteugs 8 in der Z-Achsen-Richtung
unter Verwendung des ersten Antriebsmechanismus 30 erfolgen.
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Eine
Diagonalachsen-Bearbeitung der Linse 6 kann erzielt werden,
solange des Linsenbearbeitungswerkzeug 8 in einer vorbestimmten
Position und in einem vorbestimmten Winkel festgelegt ist, die obere
Schafteinheit 2 zum Ausführen einer Bewegung in
Vertikalrichtung veranlasst wird und die Linse 6 bearbeitet
wird, ohne dass die Servomotoren angetrieben werden.
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Weitere Ausführungsbeispiele
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In
einem Fall, in dem ein Y-Achsen-Antriebsmechanismus mit einer Förderschnecke
und einem Servomotor anstatt der in Y-Achsen-Richtung ausgerichteten
Positionseinstellschraube 25 als vierter Antriebsmechanismus
verwendet wird, kann die Linse in einem planetenartigen Modus bearbeitet
werden, wobei die vier Antriebsmechanismen zum Steuern der Bewegungsposition
des Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 verwendet werden. Eine
Linse kann in einem sogenannten Oscar-Modus bearbeitet werden, indem
die Bewegung des Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 in der Y-Achsen-Richtung,
die unter Verwendung des vierten Antriebsmechanismus stattfindet,
und die Bewegung des Linsenbearbeitungswerkzeugs 8 in der
X-Achsen-Richtung, die unter Verwendung des zweiten und des dritten
Antriebsmechanismus stattfindet, miteinander kombiniert werden.
Durch Ändern der Gleichung für ΔXA, ΔXB und ΔZ
ist ferner nicht nur eine Bearbeitung ausschließlich von
sphärischen Linsen sondern auch von asphärischen
Linsen sowie auch anderen mehrfach gekrümmten Oberflächen
möglich.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Beispiel handelt es sich um ein Beispiel
eines Falles, in dem die zentrale Achse 2a der oberen Schafteinheit 2 und die
zentrale Rotationsachse 3a der unteren Schafteinheit 3 im
Standardzustand in einer linearen Anordnung angeordnet sind. Es
versteht sich, dass es sich bei dem Standardzustand auch um einen
handeln kann, in dem die zentrale Achse 2a und die zentrale Rotationsachse 3a sich
an dem Mittelpunkt O des Bearbeitungsradius in einem vorbestimmten
Winkel schneiden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Beispiel ist der Linsenhalter 7 an
einer Oberseite angeordnet, und das Linsenbearbeitungswerkzeug 8 ist
an einer Unterseite angeordnet; die Positionen können jedoch auch
umgekehrt vorliegen, so dass der Linsenhalter 7 unten angeordnet
ist und das Linsenbearbeitungswerkzeug 8 oben angeordnet
ist. Ferner gibt es auch Fälle, in denen der Linsenhalter 7 und
das Linsenbearbeitungswerkzeug 8 einander horizontal zugewandt
gegenüberliegend angeordnet sein können oder diese
in einer anderen Richtung als der horizontalen und der vertikalen
Richtung einander zugewandt gegenüberliegend angeordnet
sein können. Wenn sie einander in der horizontalen Richtung
gegenüberliegen, können der Linsenhalter 7 und
das Linsenbearbeitungswerkzeug 8 beispielsweise derart angeordnet
sein, dass die Z-Achse in 1 zu der horizontalen
Achse wird.
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- 1
- Linsenbearbeitungsvorrichtung
- 2
- obere
Schafteinheit
- 2a
- zentrale
Achse
- 3
- untere
Schafteinheit
- 3a
- zentrale
Rotationsachse
- 4
- Steuerteil
- 6
- Linse
- 7
- Linsenhalter
- 7a
- Halter-Schaft
- 8
- Linsenbearbeitungswerkzeug
- 9
- Rotationsantriebsmechanismus
- 10
- Bewegungsmechanismus
- 21
- Spindelwelle
- 22
- Halteblock
- 23
- Spindelmotor
- 24
- Blockhalterungsplatte
- 25
- Positionseinstellschraube
- 30
- erster
Antriebsmechanismus
- 31
- Halterungsplatte
- 32a,
32b
- Führungsschiene
- 33
- Gleitplatte
- 34
- Förderschnecke
- 35
- Servomotor
- 41
- erste
Spindel
- 41a
- erste
Achse
- 42
- zweite
Spindel
- 42a
- zweite
Achse
- 43
- Verschiebemechanismus
- 50
- zweiter
Antriebsmechanismus
- 51
- Gleitplatte
- 52
- Führungsschiene
- 53
- Förderschnecke
- 54
- Servomotor
- 60
- dritter
Antriebsmechanismus
- 61
- Gleitplatte
- 62
- Führungsschiene
- 63
- Förderschnecke
- 64
- Servomotor
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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