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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Bohren und Fräsen von Brillengläsern, insbesondere für randlose Brillen.
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Die Bügel und der Nasensteg einer randlosen Brille werden üblicherweise an die vorgeschliffenen Brillengläser angeschraubt, so dass es notwendig wird, in den formgeschliffenen Brillengläsern die entsprechenden Bohrungen einzubringen. Dabei ist die Lage, die Position dieser Bohrungen in den jeweiligen Brillengläsern von der Form der Brillengläser sowie des Nasensteges und der Bügel abhängig. Zur Vereinfachung des Einbringens der Bohrungen in die jeweiligen Brillengläser werden derzeit von einer Vielzahl der Hersteller von Brillengläsern so genannte Vorlagegläser angeboten, die dem Optiker ein Hilfsmittel sind, um in die zu verwendenden Brillengläser die entsprechenden Bohrungen an den gewünschten Stellen einbringen zu können.
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Derartige Vorlagengläser oder auch Schablonen für Brillengläser dienen unter anderem dazu, die Stellen festzulegen, an denen das Brillenglas durchbohrt werden soll oder die Position zu bestimmen, an der ein Beschlag- oder Fassungsteil am Brillenglas, zum Beispiel durch Kleben, befestigt werden soll. Mit einer Schablone können auch Markierungen auf einem Brillenglas angebracht werden, und Schablonen sind insbesondere auch dann erforderlich, wenn Brillenbügel oder Nasenbrücken/Nasenstege für randlose Brillen an den Brillengläsern zu befestigen sind.
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Derartige Schablonen sind in vielfältiger Ausführung bekannt, so beschreibt die
DE 44 38 634 A1 eine Schablone, durch die der Ort, an dem eine Bohrung in ein Brillenglas eingebracht werden soll, festgelegt werden kann. Diese Schablone kann eine transparente Folie sein, die über eine Haftfläche auf das Brillenglas aufgelegt werden kann. Die Haftwirkung ist so ausgelegt, dass einerseits ein Verrutschen der Folie gegenüber dem Glas während der Bearbeitungsvorgänge ausgeschlossen ist, andererseits aber die Folie auch nach der Bearbeitung problemlos vom Glas gelöst werden kann. Diese Art der Schablone ist insofern schwierig zu handhaben, als das Auflegen einer ebenen Klebefolie auf eine gekrümmte Brillenglasoberfläche in der Regel nicht auf Anhieb gelingt. Da die Folie haftet, kann diese gegenüber dem Glas nicht verschoben oder gedreht werden, sie muss vielmehr vollständig vom Glas gelöst werden, und schließlich eignet sich eine derartige Folie nur wenig als Bohrschablone.
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So wurde durch die
WO 94/04957 A1 eine Lehre zum Markieren von Brillengläsern bekannt, die auch als Schablone für die Randbearbeitung eines Brillenglases dient. Die Lehre ist scheibenförmig mit zwei spiegelsymmetrischen Vertiefungen und einem Rand konstanter Dicke ausgebildet. Mit Hilfe von Löchern in der Lehre können Brillengläser markiert werden, nachdem deren Randbearbeitung durchgeführt und das zu markierende Glas in eine der Vertiefungen der Lehre eingesetzt worden ist. Die Lehre kann nur bei Brillengläsern angewandt werden, die in eine der Vertiefungen der Lehre eingesetzt werden können und die mit ihrem Rand in und an der Lehre anliegen.
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Eine Schablone für ein Brillenglas mit wenigstens einem Loch oder einer Markierung beschreibt die
DE 197 49 631 C2 , bei der die Schablone mit einem auf das Brillenglas aufgesetzten Blocker gegenüber diesem unverschiebbar und drehfest verbindbar ist, und somit soll die Position des Loches oder der Markierung relativ zum Brillenglas festgelegt werden.
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Auch dieser Lösung haftet der Nachteil an, dass auf das zu bearbeitende Brillenglas eine Schablone/eine Bohrhilfe aufgesetzt wird, welche zur Führung von Bohrwerkzeugen dient oder zur Führung und Aufnahme von Markierungselementen. Dies schließt nicht aus, dass die Oberflächen der Brillengläser durch die aufzusetzenden Schablonen/Bohrhilfen beschädigt werden.
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Ein Verfahren zum Markieren oder Bohren von Löchern in Brillengläsern und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist mit der
DE 198 04 428 A1 bekannt geworden, bei dem die Lage von Bohrungen in einem Brillenglas, einer Formscheibe oder einer Stützscheibe berührend oder berührungslos abgetastet, die aufgenommenen Daten der Lage der Bohrungen als Polarkoordinaten einem Rechner zugeleitet und zum Steuern des Markierens oder Bohrens mittels einer CNC-gesteuerten Markier- bzw. Bohrvorrichtung verwendet werden.
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Die Nachteile dieser Lösung liegen in dem hohen apparativen technischen Aufbau der Einrichtung, um das vorgeschlagene Verfahren zu realisieren, was gleichfalls mit einem hohen finanziellen Aufwand verbunden ist. Ferner ist nachteilig, dass mit dieser vorgestellten Lösung die Bohrungen in die Brillengläser nur so verbracht werden können, dass deren Achsen parallel zur Schleif-Rotationsachse verlaufen.
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Schließlich ist eine Einrichtung zum Bohren von Brillengläsern, insbesondere für randlose Brillen, unter Verwendung eines Vorlageglases bekannt, bei der das Vorlageglas und das zu bohrende Brillenglas in Aufnahmen eingesetzt sind und über Blocker in diesen gehalten werden. Die Einrichtung besteht aus einer verfahrbaren und in X-, Y-Richtung über die gemeinsame Drehachse schwenkbaren Aufnahmeeinheit, einer mit einem Computer in Wirkverbindung stehenden Videokamera und einer Bohreinheit. Das Vorlageglas und das Brillenglas sind so in der Aufnahmeeinheit angeordnet, dass die Tangentenebenen ihrer Oberflächen mit der Achse der Aufnahmeoptik der Videokamera und der Bohrachse der Bohreinheit einen rechten Winkel bilden und die Achse der Bohrung im Brillenglas senkrecht zur Glasebene des Brillenglases ausgebildet ist. Die Aufnahme für das Vorlageglas und das Brillenglas sind über eine feste Kopplung miteinander verbunden. Die Videokamera und die Bohreinheit sind über eine feste Kopplung verbunden und in der Einrichtung vertikal verstellbar angeordnet (
EP 1 437 206 B1 ).
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Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass sich ihre technische Umsetzung als eine konstruktiv und fertigungstechnisch praktikable Lösung als verhältnismäßig schwierig heraus gestellt hat. So ist es z. B. kaum beherrschbar, die einseitig von der konvexen Glasseite her geblockten Gläser für den Bohrvorgang stabil und fest genug einzuspannen.
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Eine weitere Schwierigkeit stellt die Positionsfindung der zu bohrenden Bohrlöcher am für die Bohrung des gespiegelten Glases entsprechend gespiegelt eingespannten Vorlagenglases dar, beispielsweise zum Bohren des linken nach erfolgtem Bohren des rechten Glases. Darüber hinaus führen die unterschiedlichen Glasoberflächenwölbungen zwischen Vorlagenglas und zu bohrenden Gläsern, die je nach optischer Wirkung der zu bohrenden Gläser unterschiedlich sind, zu verhältnismäßig großen Abweichungen der Positionen der Bohrlöcher. Eine zusätzliche Fehlerquelle besteht hinsichtlich des Winkels zur horizontalen Achse der optischen Wirkung der Gläser. Sie ist durch Ungenauigkeiten in der Übereinstimmung der Positionierung der Blockung von Vorlagenglas und zu bohrenden Gläsern vom Schleifvorgang zur Blockung für den Bohrvorgang bedingt. Hier hat sich gezeigt, dass eine Ausrichtung der Brillengläser allein an ihrer geschliffenen Kontur nicht die erforderliche Positioniergenauigkeit zum Bohren erbringt.
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Unter Beachtung der Nachteile des Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Bohren und Fräsen von Brillengläsern, insbesondere für randlose Brillengläser, zu entwickeln, die ein sicheres Einspannen der Brillengläser und eine höhere Genauigkeit der Bearbeitung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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So wurde erfindungsgemäß eine Einrichtung zum Bohren und Fräsen von Brillengläsern geschaffen, bei der das Vorlagenglas und das zu bohrende Brillenglas in ein und derselben Aufnahmevorrichtung eingespannt und so in die Bohrposition geschwenkt werden, dass die einzubringende Bohrung so ausgebildet ist, dass deren Bohrachse erfindungsgemäß senkrecht zur Brillenglasebene verläuft. Dies bedeutet, das Vorlageglas und das zu bohrende Brillenglas werden so in Arbeitsposition gebracht, dass die Tangente der Wölbung des Brillenglases und die Achse der Bohreinheit und somit des Bohrwerkzeuges einen rechten Winkel bilden.
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So ist die erfindungsgemäße Einrichtung als eine kompakte Baueinheit ausgebildet, die aus einer verfahr- und schwenkbaren Aufnahmeeinheit, in der das jeweilige Vorlagenglas und die zum Vorlagenglas gehörenden zu bearbeitenden Brillengläser nacheinander Aufnahme finden, und aus einer mit der Aufnahmeeinheit im Funktionszusammenhang stehende Bohreinheit mit gekoppelter Videokamera besteht.
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Es gehört auch zur Erfindung, dass die Aufnahmeeinrichtung mit dem eingesetzten Vorlagenglas oder dem Brillenglas auf einem Kreuztisch verfahrbar, schwenkbar sowie um die optische Achse des Brillenglases drehbar ausgeführt ist, während die Bohreinheit fest mit der Videokamera gekoppelt und im Abstand zum Glas verfahrbar angeordnet ist.
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Somit sind die Voraussetzungen gegeben, dass sowohl das Vorlageglas als auch das zu bearbeitende Brillenglas derart zur Bohreinheit positioniert werden, dass die in das Brillenglas einzubringende Bohrung senkrecht zur Glasebene gebohrt werden kann, somit die Tangente der Wölbung des Brillenglases und die Achse der Bohrvorrichtung und somit die Achse der eingebrachten Bohrung einen rechten Winkel bilden. Ein wesentlicher Unterschied besteht auch zu der Lösung gemäß
EP 1 437 206 B1 , da lediglich noch eine Aufnahmeeinheit erforderlich ist. Die Problematik der möglicherweise unterschiedlichen, nicht genau genug übereinstimmenden Blockpositionierungen zwischen Vorlagenglasblockung und Bohrglasblockung wird erfindungsgemäß derart gelöst, dass eine softwaretechnische Erkennung der äußeren Form und Lage sowohl des Vorlagenglases als auch des Brillenglases es möglich macht, die Positionierung der Gläser unabhängig von der Positionierung der Blockung hinreichend genau durchzuführen.
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Die Befestigung der Vorlagenglases und des Brillenglases erfolgt in bekannter Art und Weise über so genannte Blocker, wobei die Beweglichkeit, d. h. die Schwenkbarkeit und die Verfahrbarkeit, der Baueinheit dadurch nicht beeinträchtigt wird, lediglich wird dadurch sichergestellt, dass trotz des zeitlich nacheinander erfolgenden Einspannens des Vorlagenglases und der Brillengläser der exakt gleiche mechanische Bezug zur, der optischen Erkennung, Vermessung und Auswertung dienenden, Videokamera erreicht wird.
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Die mit der Bohreinheit fest und in einem bestimmten Abstand zu dieser verbundene Videokamera projiziert das Bild des eingesetzten Vorlagenglases auf einen Monitor. Die Videokamera steht mit einem Computer in Wirkzusammenhang.
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Die zum System gehörende Bildauswertungssoftware mit integrierter Maschinenansteuerung in sechs Achsen, d. h. drei translatorischen und mit der Bohrspindel zwei rotatorischen Achsen, und einer Neigungsachse sowie ebenfalls integrierter automatischer Beleuchtungssteuerung in drei Beleuchtungsrichtungen ist in der Lage, das eingespannte Vorlagenglas mit den automatisch erkannten Bohrlöchern derart in fünf Achsen zu verfahren, dass die Videokamera senkrecht auf das jeweils erkannte und angefahrene Bohrloch sieht. Diese Position wird von der Software in allen Parametern abgespeichert, danach wird automatisch softwaregesteuert das nächste Bohrloch zur exakten Positionsbestimmung angefahren. Nach dem in dieser Art und Weise alle Befestigungsbohrungen (Bohrlöcher) und Befestigungsschlitze (Ausfräsungen) senkrecht positioniert angefahren und abgespeichert wurden, kann als nächstes Glas ein ebenfalls aufgeblocktes zu bohrendes Brillenglas eingespannt werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Aufnahme für das Vorlagenglas oder das Brillenglas in einer in der optischen Achse des Brillenglases liegenden Torsionsachse drehbar gelagert. Dadurch kann im Zusammenhang mit der X-Y-Verfahrung jede Oberflächenposition des Brillenglases senkrecht zur optischen Achse der Videokamera sowie zur Achse der Bohreinheit angefahren werden.
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Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Aufnahmeeinheit in einer parallel zur X-Achse verlaufenden Neigungsachse schwenkbar. Dadurch kann eine größere Spannkraftübertragung als bei drehbarer Lagerung auf das Brillenglas erreicht werden, so dass größere Bearbeitungskräfte, wie sie z. B. für Fräsvorgänge erforderlich sind, aufgebracht werden können.
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Gemäß einer besonderen Ausführung der Software der Erfindung ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Einrichtung auch das zweite Brillenglas einer zu fertigenden Brille, allgemein als gespiegeltes Brillenglas bezeichnet, zu bearbeiten d. h. die entsprechenden Bohrungen in das gespiegelte Brillenglas einzubringen. Dabei wird analog verfahren wie bei der Einbringung der Bohrung in das erste Brillenglas, indem die über die Videokamera erfassten und ermittelten Werte Eingang in einen Rechner finden, dort ein Soll-Ist-Abgleich erfolgt, so dass die Aufnahmeeinheit, in der nun das gespiegelte Brillenglas eingesetzt ist, derart zur Bohreinheit positioniert wird, dass in das gespiegelte Brillenglas die notwendige Bohrung eingebracht werden kann, dies in der Soll-Ist-Übereinstimmung zwischen dem Vorlagenglas und dem Brillenglas.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ein hochgenaues, bedienfehlerarmes und schnelles Bohren von randlosen Brillengläsern unter den Bedingungen des Augenoptikerhandwerks möglich, wobei weiterhin von Vorteil ist, dass auch Brillengläser, welche von der geometrischen Gestaltung des Vorlageglases abweichen, wenn dieses eine geringere Glasdicke und eine geringere Oberflächenwölbung oder eine größere Glasdicke und eine größere Glaswölbung besitzt, bearbeitet werden können. So werden im Fall abweichender Glasdicke und abweichender Oberflächenwölbung die Glasparameter durch die Software berücksichtigt, in Soll-Positions-Abweichungen umgerechnet und computergesteuert in den oben genannten fünf Achsen angefahren. Die Übereinstimmung der äußeren Form vom Vorlagenglas und Brillenglas erfolgt über übliche vorher durchgeführte Bearbeitungsvorgänge in so genannten Schleifautomaten.
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Mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.
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In der zugehörigen Zeichnung zeigen
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1 eine Gesamtansicht der Einrichtung,
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2 eine Prinzipdarstellung der Einrichtung mit den einzelnen Funktionsteilen und deren Zuordnung zueinander und
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3 eine zweite Ausführungsform der Einrichtung.
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Die 1 gibt in einer perspektivischen Ansicht die erfindungsgemäße Einrichtung wieder. In 2 ist ihr prinzipieller Aufbau dargestellt. Sie besteht aus einer Aufnahmeeinheit 1, die mit einer entsprechenden Aufnahme- und Spanneinrichtung ausgebildet ist, in der ein Vorlagenglas 2, ein Brillenglas 2' oder ein gespiegeltes Brillenglas 2'' einsetzbar und vorzugsweise über einen vorgesehenen Blocker verspannt wird. Die Aufnahmeeinheit 1 für das Vorlagenglas 2 und das Brillenglas 2' oder das gespiegelte Brillenglas 2'' ist um eine Schwenkachse 3 schwenkbar, um eine Torsionsachse 4, die durch den Mittelpunkt des Brillenglases 2, 2' verläuft, drehbar und über eine feste Kopplung mit einem Kreuztisch 5, der in den Achsen X, Y horizontal verschiebbar ist, verbunden.
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Eine zur Einrichtung gehörende Videokamera 6 und eine Bohreinheit 7 sind untereinander mittels einer festen Kopplung verbunden. Die Bohreinheit 7 und die Videokamera 6 sind dabei so in der Einrichtung gelagert, dass sie in der vertikalen Achse Z verfahrbar sind.
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Über die Videokamera 6 werden durch automatische Bildauswertung im Visierpunkt der Videokamera 6 die jeweiligen Lagen der Bohrungen des Vorlagenglases 2 nacheinander über die Mehrachsensteuerung angefahren, erfasst und abgespeichert.
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Nach dem Einspannen des Brillenglases 2' oder des gespiegelten Brillenglases 2'' werden infolge der der Software bekannten festen Kopplung zwischen der Videokamera 6 und der Bohreinheit 7 anschließend die anvisierten und gespeicherten Positionen der Bohrpunkte des Brillenglases 2' oder des gespiegelten Brillenglases 2'' angefahren, so dass bei Inbetriebsetzung der Bohreinheit 7 eine Bohrung in das Brillenglas 2' oder das gespiegelte Brillenglases 2'' eingebracht wird, die der Bohrung im Vorlagenglas 2 deckungsgleich ist.
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3 zeigt eine andere Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei der die aus 2 bekannte Torsionsachse 4 nicht vorhanden ist. Anstelle dieser Torsionsachse 4 ist die Aufnahmeeinheit 1 mit einer Neigungsachse 8 ausgestattet, die parallel zur X-Achse verläuft. Auch dadurch ist es möglich, an allen für Bohrungen notwendigen Orten des Brillenglases 2' oder des gespiegelten Brillenglases 2'' die senkrechte Bohrposition zu erreichen und alle weiteren Arbeitsschritte wie oben ausgeführt durchzuführen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufnahmeeinheit
- 2
- Vorlagenglas
- 2'
- Brillenglas
- 2''
- gespiegeltes Brillenglas
- 3
- Schwenkachse
- 4
- Torsionsachse
- 5
- Kreuztisch
- 6
- Videokamera
- 7
- Bohreinheit
- 8
- Neigungsachse
- X, Y, Z
- Koordinatenachsen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4438634 A1 [0004]
- WO 94/04957 A1 [0005]
- DE 19749631 C2 [0006]
- DE 19804428 A1 [0008]
- EP 1437206 B1 [0010, 0018]
