DE19749428A1 - Bearbeitungsvorrichtung für die 3D-Bearbeitung von optischen Glasrohlingen - Google Patents

Description

Der Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur 3D- Bearbeitung von optischen Glasrohlingen, insbesondere von Brillenglasrohlingen, und im speziellen von deren Rändern.

Ein Brillenglasrohling muß immer nach der Vorlage einer Fassung und unter der Berücksichtigung der optischen Daten des Kunden bearbeitet werden. Deshalb müssen alle fertigungstechnisch relevanten Geometrien der Fassung erfaßt werden, die dann im weiteren für die Erzeugung von Fertigungsdaten als Basis dienen.

Für das Vermessen der Fassungsgeometrie werden bisher weltweit nur taktile Fassungstracer (DE 41 07 894 A1) eingesetzt, die den räumlichen Verlauf des Fassungsnutgrundes vermessen können, aber nicht die Fassungsnutform und -orientierung. Weitere spezielle 3D- Geometriedaten der Fassung, wie z. B. die Orientierung von Bohrstiften und die verschiedensten Fassungsrandformen, die für eine Brillenglasrohlingsbearbeitung von Relevanz sind, werden ebenfalls nicht von den bisher eingesetzten taktilen Fassungstracern erfaßt und können somit auch fertigungstechnisch nicht rationell in einer zentralen Bearbeitungswerkstätte umgesetzt werden. Auch bestimmte Bearbeitungsvorgaben vom Augenoptiker, für die der Fassungstracer keine grundlegenden Daten zur Verfügung stellen kann, wie z. B. eine beliebige Definition von Brillenglasrandformen für randlose Brillen bzw. Halbrandbrillen, Gravuren im Brillenglas, sowie spezielle Bohr- und Kerbgeometrien können aus dem Grund hierfür fehlender Endgeräte (CAD/CAM-System) beim Augenoptiker als auch der ebenfalls fehlenden Bearbeitungsmaschinen weltweit nicht unterstützt werden.

Die neuesten im augenoptischen Markt angebotenen taktilen Fassungstracer erfassen nur den räumlichen Verlauf des Fassungsnutgrundes, gemäß der DE 41 07 849 A1.

Die Fassungsnutgrunddaten werden von der Brillenfassung beim Augenoptiker ermittelt und von dort aus über Datennetze in sogenannte Einschleifzentren verschickt. Die Einschleifzentren sorgen dann für die fertigungstechnische Umsetzung, indem sie hierfür Randschleifmaschinen einsetzten, deren Schleifscheibenachse parallel/senkrecht relativ zur Werkstückhalteachse verschiebbar ist, gemäß der DE 40 09 942 C2.

Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß zwar der Verlauf des Nutgrundes ermittelbar, jedoch nicht der räumliche Verlauf der Nutform erfaßbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der das Brillenglas besser an die Fassung, insbesondere an die Nut anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Mit "optischen" Fassungstracern wird es in naher Zukunft möglich sein, die Geometriedaten, wie Fassungsnutform, evt. auch die Orientierung von Bohrstiften an Fassungsbauteilen zu ermitteln. Denkbar ist, daß der Augenoptiker mit Hilfe eines entsprechenden 3D-CAD/CAM Systems das 3D- Geometriemodell einer Fassung (optischer Fassungstracer) mit dem 3D-Geometriemodell eines Brillenglasrohlings unter der Berücksichtigung von optischen Werten des Kunden (Brillenglaszentriersystem) verknüpft und damit die grundlegenden 3D-Bearbeitungsdaten für den Brillenglasrohling erzeugt. Beliebige Randformen, Gravuren, Bohr- und Kerbgeometrien für den zu bearbeitende Brillenglasrohling wird der Augenoptiker dann ebenfalls mit einem 3D-CAD/CAM definieren können, die dann als 3D- Bearbeitungsdaten über Datennetze in ein Bearbeitungszentrum verschickt werden. Fig. 1 zeigt dieses zukünftige Anwenderszenario schematisch.

Der Augenoptiker benutzt hierfür Systemkomponenten wie Fassungstracer, Brillenglaszentrier- und CAD/CAM-System und übermittelt über Datennetze die 3D- Bearbeitungsinformationen in die zentralen "Werkstätten", in denen dann eine Bearbeitungsmaschine diese Daten fertigungstechnisch umsetzt.

Die erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine hat den wesentlichen Vorteil, daß eine 3D-Fassungsnutform in eine hochqualitative Facette umgesetzt werden kann, bei der keine Nacharbeit mehr notwendig wird. Außerdem können wahlweise die verschiedensten Bearbeitungstechnologien aus der Flächen- und Randbearbeitung wie das Fräsen, Schleifen, Polieren, Bohren, Rillen, Kerben eingesetzt werden.

Der Vorteil einer solchen Erfindung ist eine universell einsetzbare und hochintegrative Maschine für alle möglichen Bearbeitungstechnologien von optischen Gläsern, die mit Hilfe von Endgeräten beim Augenoptiker "zentral" angeboten werden können, so daß die heute noch aufwendigen spezialarbeiten und Werkzeuge des Augenoptikers entfallen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten oder in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Verbindung der Systemkomponenten bei einem Augenoptiker mit einem Einschleifzentrum;

Fig. 2 der räumliche Verlauf eines Nutgrundes;

Fig. 3 ein in eine Fassung eingesetztes Brillenglas, bei dem der Rand in herkömmlicher Weise hergestellt wurde;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Schleifvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 5 ein Spannungsbild eines wie in Fig. 3 eingesetzten Brillenglases;

Fig. 6 ein in eine Fassung eingesetztes Brillenglas, dessen Rand mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt wurde;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines räumlichen Nutverlaufes;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Anordnung der Schliefscheibe bezüglich des Glasrohlings;

Fig. 9 unterschiedliche Nutformen mit eingesetzten, dazu passenden Facetten;

Fig. 10 und 11 schematische Darstellungen für das Bohren eines Brillenglases;

Fig. 12 eine schematische Darstellung für das Halten des Brillenglasrohlings;

Fig. 13 bis 16 Achskonfigurationen für die 3D- Orientierungseinheit; und

Fig. 17 eine weitere Variante einer Orientierungseinheit.

Im folgenden werden einige konkrete Beispiele aufgeführt, die eine 3D-Bearbeitung eines Brillenglasrohlings 1 aufzeigen und welche Voraussetzungen eine 3D- Bearbeitungsmaschine 2 hierfür erfüllen muß.

Taktile Fassungstracer erfassen den Fassungsnutgrund 3, deren räumlicher Verlauf in Fig. 2 dargestellt ist.

Mit den räumlichen Koordinatendaten "Fassungsnutgrund" wird auf einer achsparallelen Bearbeitungsmaschine 4 eine, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, die in Fig. 3 dargestellte Facette 5 erzeugt, die zwar in ihrer Facettenspitze 6 mit dem Fassungsnutgrund 3 übereinstimmt, nicht aber in ihrer Orientierung mit der Fassungsnut 15. Es können lediglich räumliche Verschiebungen dz des Nutgrundes 3 erfaßt werden. In diesem Fall kommt es zu einer nicht flächigen und damit nicht spannungsarmen Auflage der Facette 5 in der Fassungsnut 15. Diese nicht korrekte Ausrichtung der Facette 5 ruft unerwünschte Spannungen zwischen dem Fassungsrand 7 und dem Brillenglas 8 hervor, was die Wahrscheinlichkeit des Glasbruches erhöht. Fig. 5 zeigt anschaulich ein Spannungsbild zwischen dem Fassungsrand 7 und dem Brillenglas 8.

Die in Fig. 6 dargestellte Facettenausprägung entspricht der tatsächlichen Fassungsnutorientierung und bildet die für eine spannungsfreie Verbindung zwischen Brillenglas 8 und Fassungsrand 7 eine notwendige Voraussetzung.

Um eine solche hoch qualitative Facette 5 fertigungstechnisch zu erzeugen, muß der Brillenglasrohling 1 für jedes Winkelinkrement des Fassungsnutverlaufes eine der Fassungsnutorientierung 10 (Fig. 7) entsprechende Ausrichtung (Winkel α) (Fig. 8) zur Schleifscheibennut 11 erhalten. In Fig. 8 ist dargestellt, wie diese Anforderung mit der bisher eingesetzten Achskonfiguration gelöst wird. Die Aufhängung der Achse 12 des Brillenglases 8 bzw. die der Achse 13 der Schleifscheibe 14 ist neu konzipiert, um einen relativen Winkel (α) zwischen Brillenglasrohling 1 und Schleifscheibennut 11 zu gewährleisten. Die Fig. 8 zeigt die Orientierung des Brillenglasrohlings 1 zur Schleifscheibe 14 mit Nut 11.

Eine neue Aufhängung der Achse 13 der Schleifscheibe 14, die eine schnelle und präzise Winkelbewegung ausführt, ist gleichermaßen denkbar, wie eine verstellbare Aufhängung der Achse 12 des Brillenglasrohlings 1. Jedoch muß der problemlose Antrieb der Schleifscheibe 14 auch bei verwinklig stellbarer Achsaufhängung gewährleistet sein.

Welche Möglichkeiten an neuartigen Achskonfigurationen noch bestehen um die Anforderung einer hoch qualitativen Facette zu erfüllen, werden später noch vertieft.

Der Vorteil dieser neuen Achskonfigurationen ist, daß das Facettieren qualitativer umgesetzt werden kann als bisher, so daß die manchmal noch auftretenden und aufwendigen Nacharbeiten der Facetten 5 für alle Glas/Fassungskombinationen nicht mehr nötig sein werden.

Ebenso ist mit der hier vorgestellten neuen Maschinenkonfiguration eine Vielzahl von völlig neuen Formen von Glasrändern möglich, die mit den verschiedensten Bearbeitungswerkzeugen realisiert werden können. Z. B. erfordert das Rillen von Brillengläsern statt der Schleifscheibe 14 mit Nut 11 eine mit Ringausprägung.

Aufgrund von Verbiegungen des Fassungsrandes 7 bei der Randformung der Fassung besitzt die Fassungsnut 15 auch von der Ursprungsform, was heutzutage meist eine V-Nut ist, abweichende Formen, was beispielhaft in Fig. 9 dargestellt ist. Wird die bisherige Schleifscheibe 14 bzw. ein Schleifscheibenpaket mit der vorgegebenen Ausprägung 11, durch welche eine bestimmte Nutform vorgegeben ist, durch eine Freiformschleifscheibe 16 mit einer Dicke ab z. B. 1 mm ersetzt, dann können beliebig vorgegebene Facettenformen bzw. Rillen am Glasrand angeschliffen bzw. in den Glasrand eingeschliffen werden. Auch hier ist eine Winkelverstellung der Achsen 12 und 13 von Vorteil gegenüber der herkömmlichen Schleifscheibe 14. Der Vorteil der Freiformschleifscheibe 16 ist zum einen die sehr große Flexibilität der erzeugbaren Formen, zum anderen, daß die Daten des optischen Fassungstracers 17 exakt umgesetzt werden können. Es kann jede Nutform 15, auch sich in der Form ändernde Nuten, nachgebildet werden. Die Nuten können ebene oder räumlich gekrümmte Nutflächen aufweisen.

Die Freiformschleifscheibe 16 kann ebenfalls für das Erzeugen von Rillen und für das Anfasen spitzer bzw. scharfer Brillenglaskanten genutzt werden, sowie für Gravuren auf der Glasoberfläche. Für Kunststoffgläser ist denkbar, daß ein Schneidwerkzeug an Stelle der Freiformschleifscheibe 16 eingesetzt wird. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine weitere Qualitätssteigerung in der zur Fassungsnut 15 komplementären Facettenbildung. Auf jeden Fall ist gewährleistet, daß die Facette 5 flächig (Anlagefläche 18) an der Nutoberfläche der Fassungsnut 15 anliegt.

In Fig. 11 wird ein weiteres Beispiel einer 3D- Bearbeitung, nämlich das Bohren mittels eines Bohrers 19, aufgezeigt. Der Brillenglasrohling 1 erhält eine bestimmte Ausrichtung vor dem Auge 20. Die Bohrstifte 21 einer randlosen Brille bzw. Halbrandbrille erhalten hierbei eine bestimmte 3D-Orientierung zum Brillenglas 22. Die hierfür erforderlichen Bohrungen 49 müssen dann fertigungstechnisch umgesetzt werden, wobei die Orientierung des Brillenglasrohlings 1 zum Bearbeitungswerkzeug Bohrer 19 exakt einzuhalten ist, siehe Fig. 10 und 11.

In der Flächenbearbeitung müssen die kundenspezifischen Daten, die mittels entsprechender Instrumente 23 beim Optiker 24 ermittelt werden, wie z. B. Zylinder (cycl.), Prismen (pris.), etc. in den Brillenglasrohling gefräst werden. Es wird vorgeschlagen, daß diese Daten vom Optiker 24 mittels eines Datenübertragungsgerätes 25 in ein externes Einschleifzentrum 26 übertragen werden. Bis heute wird ein Glasrohlingshalter 27 eingesetzt, der schon eine bestimmte und feste Orientierung dem Glasrohling 1 zum Werkstückhalter 28 vorgibt und der dann in die Bearbeitungsmaschine eingespannt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Werkstückaufnahmeeinheit gemäß Fig. 12 kann der Glasrohling 1 zuerst ohne Berücksichtigung von Kundendaten auf einen Werkstückhalter 29 fixiert werden. Erst später wird dieser Werkstückhalter 29 mit dem Drehteller 30 der Maschine 2 nach den kundenspezifischen Daten (Cycl., Pris., etc.) ausgerichtet. Der Vorteil dieser Lösung ist, daß die bisherige Vorgehensweise mit einem neuen Blocksystem vereinfacht werden kann.

Nachdem der Brillenglasrohling 1 seine kundenspezifischen Daten (Cycl., Pris., etc.) erhalten hat, folgt meist auf separaten Poliermaschinen eine Oberflächenvergütung um die Rillen und Riefen (Mattigkeit) der bearbeiteten Seite zu beseitigen. Die der Erfindung zugrunde liegende neue Werkstückaufnahmeeinheit 28 kann auch hierfür eingesetzt werden. In diesem Fall könnte in einer einzigen Maschine gleichzeitig der Fräs-, Schleif- und Polierprozeß ausgeführt werden, ohne den Glasrohling 1 vom Werkstückhalter 29 zu lösen. Dies würde die bisherige industrielle Vorgehensweise in der Bearbeitung von Brillenglasrohlingen 1 wesentlich vereinfachen.

Die erfindungsgemäße 3D-Bearbeitungsmaschine 2 für optische Glasrohlinge 1, insbesondere für Brillenglasrohlinge, kann zum einen die 3D-Nutdaten eines Fassungsrandes 7 fertigungstechnisch in eine hochqualitative Facette 5 umsetzen, zum anderen vermag sie wahlweise die verschiedensten Bearbeitungsschritte wie Flächenbearbeitung (Fräsen), Schleifen, Polieren, Bohren, Rillen, Kerben, in einer Maschine zu integrieren. Dies wird dadurch erreicht, daß eine universelle Werkstückaufnahmeeinheit 28 zur Verfügung steht, die zum einen eine beliebige 3D- Ausrichtung des Brillenglasrohlings 1 sicherstellt und dabei den hohen Kräfte bei den verschiedensten Bearbeitungsvorgängen standhält.

Die Bearbeitungsmaschine 2 der hier zugrunde liegenden Erfindung besitzt eine oder mehrere Werkstückaufnahmeeinheiten 28 und eine oder mehrere Bearbeitungswerkzeuge, die jeweils von einer CNC- Steuereinheit gesteuert werden.

Die Werkstückaufnahmeeinheit 28 besteht aus drei Komponenten, einer Werkstückhalterung 29 (Glasrohlinghalter), einem Drehteller 30 und einer 3D- Orientierungseinheit 31.

Die Werkstückhalterung 29 (Glasrohlinghalter) hat zur Aufgabe den Glasrohling 1 fest mit einem Halter zu verbinden und das Glasbruchrisiko für die verschiedene Bearbeitungsfälle zu minimieren.

Die Werkstückhalterung, die in Fig. 12 dargestellt ist, ist am Drehteller 30 derart befestigt, daß sie einerseits leicht lösbar ist, was für die automatische Bestückung von Vorteil ist, und daß sie dennoch sicher am Drehteller 30 hält und die auftretenden Kräfte und Momente übertragen kann. Sie weist einen Werkstückhalter 29 oder ein Halteteil auf, in welchem ein zentrales Blockstück 32 und ein dieses umgebendes Ringstück 33 befestigt ist. Sowohl das Blockstück 32 als auch das Ringstück 33 können, wie in der Fig. 12 dargestellt, gleichzeitig vorhanden sein, es kann aber auch in bestimmten Anwendungsfällen auch nur eines der beiden vorhanden sein. Außerdem kann das Blockstück 32 und/oder das Ringstück 33 versenkbar im Halteteil 29 angeordnet sein, so daß es aus- und einfahrbar ist, was z. B. beim Bohren von Vorteil ist, da dann der Glasrohling 1 zusätzlich noch unterstützt werden kann. Für die automatische Bestückung ist es von Vorteil, wenn die Drehachse 12 des Drehtellers 30 und somit auch des Halteteils 29 vertikal steht.

Dabei können sowohl das Blockstück 32 als auch das Halteteil 33 über unterschiedliche Art und Weise mit dem Glasrohling 1 verbunden sein. Vier Verbindungsvarianten, die nachfolgend erläutert werden, können diese Forderung erfüllen und die auftretenden Kräfte und Momente bei der Bearbeitung des Glasrohlings 1 aufnehmen und abstützen.

Die 1. Variante ist eine klemmende Fixierung, bei der der Glasrohling 1 mit einem Spannring mechanisch fixiert wird, der in am Glasrohling 1 vorgesehene Nuten eingreift. Eine Grundvoraussetzung hierfür ist also, daß der Glasrohling 1 eine umlaufende Nut mit einer bestimmten Nuttiefe enthält, in die der Spannring eingreifen kann (nicht dargestellt). Der Spannring kann in segmentierter oder durchgehender Form aufgebaut sein. Der segmentierte Spannring kann später wesentlich einfacher (bessere Automatisierungsmöglichkeit) vom Glasrohling 1 gelöst werden. Insbesondere bei Kunststoffspannringen können diese z. B. bei der Bearbeitung des Glasrandes, was nach der Flächenbearbeitung und dem eventuellen Bohren erfolgt, mit dem Glas weggeschliffen oder weggeschnitten werden. Der Spannring wäre dann verloren.

Eine weitere klemmende Verbindung ist die magnetische Verbindung mittels eines Elektromagneten 34 und/oder eines Permanentmagneten 35, wobei der Glasrohling 1 an beiden Seiten ergriffen wird.

Bei der 2. Variante wird der Glasrohling 1 mittels einer Haftverbindung z. B. mittels Klebepads 36 mit dem Blockstück 32 und/oder mit dem Ringstück 33 verbunden. Es sind aber auch Metallverbindungen sowie Kunststoffverbindungen oder das Kleben mit Wachs mögliche Haftverbindungsarten. Diese Variante ist gut geeignet, Torsions- und Scherkräfte aufzunehmen, die gerade bei der Randbearbeitung des Brillenglasrohlings 1 zum Blockmittelpunkt auftreten. Eine solche Verbindung kann insbesondere im Bereich des Blockmittelpunktes den Rohling 1 bei der Flächenbearbeitung gegen Bruch schützen (z. B. bei sehr kleinen Dioptriezahlen). Kritisch bei dieser Variante ist der Bearbeitungsfall "Bohren". Hier liegen die auszuführenden Bohrungen zumeist im Außenrandbereich des Glases, welche hohe Momente im Bezug zum Blockmittelpunkt erzeugen. Es besteht in diesem Fall ein hohes Glasbruchrisiko, so daß eine ringförmige Unterstützung erforderlich ist.

Die 3. Variante ist eine Vakuumhalterung des Glasrohlings 1 mittels einer Saugvorrichtung, die ebenfalls automatisiert werden kann.

Schließlich kann der Glasrohling, wenn er z. B. am Blockstück 32 fixiert ist, vom Ringstück 33 noch unterstützt werden. Diese 4. Variante dient zur zusätzlichen Abstützung, indem der Glasrohling 1 lediglich am Gegenstück anliegt.

Bohrungen, die bei der 1. bzw. 2. Variante innerhalb des Ringblocks 1 ausgeführt werden, erzeugen kaum kritische Momente die zu Glasbruch führen könnten. Eine Flächenbearbeitung wäre bei diesen beiden Varianten ebenfalls denkbar.

Der Drehteller 30 hat die Aufgabe, die Werkstückhalterung 29 und mit ihr den Glasrohling 1 in eine gesteuerte Rotation mit definierten Winkelgeschwindigkeitswerten zu versetzten bzw. eine definierte und feste Winkelstellung der Werkstückhalterung 29 zur Orientierungsebene der 3D- Orientierungseinheit 31 vorzugeben.

Die Symmetrieachse der Werkstückhalterung 29 muß dabei mit der Drehachse des Drehtellers 30 in ihrer Orientierung und Lage exakt in Übereinstimmung gebracht und fixiert werden. Der Drehteller 30 wird über eine CNC-Steuereinheit angesteuert. Der Drehteller 30 wird fest mit der orientierungsebene der 3D-Orientierungseinheit 31 verbunden. Sinnvoll ist auch hier, die Drehachse des Drehtellers 30 durch die Orientierungsebenenmittelpunktsachse verlaufen zu lassen.

Die 3D-Orientierungseinheit 31 hat die Aufgabe, ihre Orientierungsebene und den mit ihr verbundenen Orientierungsvektor in definierte Raumrichtungen auszurichten. Die Achsen der 3D-Orientierungseinheit 31 werden über eine CNC-Steuereinheit angesteuert. Denkbar sind vier Lösungsvarianten für eine Achskonfiguration der 3D-Orientierungseinheit 31, die in Fig. 13 bis 16 dargestellt sind.

Die 1. Variante ist schon ein von der Literatur her bekanntes Hexapodsystem 37, das die Anforderung einer präzisen und schnellen Orientierung erfüllt, trotz einer enorm hohen Krafteinwirkung auf die Achskonfiguration (Fig. 13).

Die 2. Variante ist eine Kardanvorrichtung 38, deren Prinzip in Fig. 14 dargestellt ist. Zwei Drehachsen 39 und 40 ermöglichen eine beliebige Ausrichtung des Orientierungsvektors 46 der Orientierungsebene 41. Die Orientierungsebene 41 ist mittels der Drehachse 40 mit einem Zwischenrahmen 42 fest verbunden. Dieser Zwischenrahmen 42 ist wiederum über die Drehachse 39 mit einem Grundrahmen 43 verbunden. Vorteil dieser Variante gegenüber dem Hexapod 37 ist die einfache Ansteuerung der Achskonfiguration, um eine gewünschte Orientierung der Orientierungsebene 41 zu gewährleisten. Nachteilig gegenüber dem Hexapod 37 ist eine nicht stabile Achskonfiguration, um den hohen Kraftschlüssen bei der Bearbeitung entgegenzuwirken.

Die 3. Variante ist eine Kippvorrichtung. Hier gibt es zwei Alternativen:

• a) Die Orientierungsebene 41 wird mittels einer Drehachse 44, die orthogonal zur Mittelachse der Orientierungseinheit 31 liegt, um einen bestimmten Winkel gekippt (Fig. 15);
• b) Die Alternative a) wird um eine weitere Drehachse 45 erweitert (Fig. 16), die in der Mittelachse der Orientierungseinheit 31 liegt. Mit dieser Konfiguration kann der Orientierungsvektor 46 der Orientierungsebene 41 in jeden Flächennormalenvektor einer halbseitigen Kugeloberfläche übergeführt werden. Dieser Orientierungsraum wird von der 1. und 2. Variante ebenfalls erreicht.

Die Varianten 2 und 3 stellen nur eine 3D-Orientierung des Orientierungsvektors 46 der Orientierungsebene 41 sicher.

Um eine Relativbewegung des Brillenglasrohlings in x, y und z-Richtung zum Bearbeitungswerkzeug zu gewährleisten, müssen zusätzlich lineare Verfahrachsen in x, y und z-Richtung den Startpunkt des Orientierungsvektors 46 in jede beliebige Position zum Bearbeitungswerkzeug verfahren. Die linearen Verfahrachsen sind entweder der Orientierungseinheit 31 oder dem Bearbeitungswerkzeug zuzuordnen.

Die Achskonfiguration des Hexapod 37 gewährleistet das Verfahren des Startpunktes des Orientierungsvektors 46 in jede beliebige Position in einem eng umgrenzten Arbeitsraum. Diese Achskonfiguration könnte somit ohne zusätzliche lineare Verfahreinheiten auskommen.

Eine weitere Variante der Orientierungseinheit 31 zeigt die Fig. 17, in der die Werkstückaufnahmeeinheit 28 für den Glasrohling 1 um eine zur Achse 12 orthogonale Achse 47 mittels eines Schlittens 48 verschwenkbar bzw. drehbar ist. Eine winklige Verstellung der Achsen 12 und 13 wird auf diese Weise ebenfalls erreicht.

Claims (32)

1. Vorrichtung zum Bearbeiten von optischen Glasrohlingen (1), mit einer oder mehreren Werkstückaufnahmeeinheiten (28) mit Werkstückhalter (29) und einer oder mehreren Bearbeitungswerkzeugen (14, 16) die jeweils in ihren Achsen (12 und 13) von CNC-Steuerdaten aus einer CAD/CAM-Einheit gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (12) des Werkstückhalters (29) und die Achse (13) des Bearbeitungswerkzeuges (14, 16) winklig zueinander verstellbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahmeeinheit (28) eine 3D- Orientierungseinheit (31), eine Dreheinheit (30), sowie einen Werkstückhalter (29), auf dem der Glasrohling (1) fixiert ist, aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter (29) und somit auch der Glasrohling (1) in linearen Verfahrachsen für die x, y und z-Richtung relativ zum Bearbeitungswerkzeug (14, 16) bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Bearbeitungswerkzeuge wahlweise Flächenbearbeitungswerkzeuge für das Fräsen, Polieren, Läppen und Schleifen, Randbearbeitungswerkzeuge (14, 16) für das Facettieren (Schleifscheibe (14) mit Nut), Rillen, Kerben und Fasen, sowie ein Bearbeitungswerkzeug (19) für das Bohren einsetzbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die CAD/CAM-Einheit die grundlegenden CNC-Steuerdaten für die Ansteuerung der Achsen der Bearbeitungsmaschine (4) erzeugt, die ein Augenoptiker (24) in seinem Betrieb einsetzt und dieser die Steuerdaten über vorhandene Daten- oder Kommunikationsnetze (25) an die Bearbeitungsmaschine (4) übermittelt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Augenoptiker (24) eingesetzte CAD/CAM-Einheit die mit einem Fassungstracer (17) ermittelten Geometriedaten einer Fassung für die Erzeugung von CNC-Steuerdaten verwendet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Augenoptiker (24) eingesetzte CAD/CAM-Einheit die mit einem Brillenglaszentriersystem ermittelten optischen Daten für die Erzeugung von CNC-Steuerdaten verwendet.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Augenoptiker (24) mit der CAD/CAM-Einheit beliebige Randformen für den Glasrohling (1) definieren kann und aus denen ebenfalls CNC-Steuerdaten für die Bearbeitungsmaschine (4) erzeugt werden.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Augenoptiker (24) mit der CAD/CAM-Einheit beliebige Gravuren für den Glasrohling (1) definieren kann und aus denen ebenfalls CNC-Steuerdaten für die Bearbeitungsmaschine (4) erzeugt werden.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungseinheit (31) dem Werkstückhalter (29) eine Orientierung im Raum vorgibt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungseinheit (31) ein Hexapodsystem (37) ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungseinheit (31) eine Kardanvorrichtung (38) ist, bei der über zwei Drehachsen (39 und 40) der Orientierungsvektor (46) der Orientierungsebene (41) eine definierte Ausrichtung erhält.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungseinheit (31) eine Kippvorrichtung ist, bei der mit einer Drehachse (44) der Orientierungsvektor (46) der Orientierungsebene (41) eine definierte Ausrichtung erhält.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungseinheit (31) eine Kippvorrichtung ist, bei der mit zwei Drehachsen (44 und 45) der Orientierungsvektor (46) der Orientierungsebene (41) eine definierte Ausrichtung erhält.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinheit als Drehteller (30) den Werkstückhalter (29) in eine Rotation mit definierten Winkelgeschwindigkeitswerten versetzt.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinheit (30) dem Werkstückhalter (29) eine fest definierte Winkelstellung vorgibt.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter (29) über einen Spannring im Randbereich des Glasrohlings (1) den Glasrohling (1) an der erhabenen Seite fixiert.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter (29) über eine ringförmige Haftverbindung im Randbereich des Glasrohlings (1) den Glasrohling (1) an der erhabenen Seite fixiert.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter (29) über eine Haftverbindung im Blockmittelpunktsbereich des Glasrohlings (1) den Glasrohling (1) an der erhabenen Seite fixiert.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter (29) über eine Haftverbindung im Blockmittelpunktsbereich und einem Spannring im Randbereich des Glasrohlings (1) den Glasrohling (1) an der erhabenen Seite fixiert.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter (1) über eine Haftverbindung im Blockmittelpunktsbereich und einer ringförmigen Haftverbindung im Randbereich des Glasrohlings (1) den Glasrohling (1) an der erhabenen Seite fixiert.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftverbindung über ein dünnschichtiges Klebepad (36) realisiert wird, daß sowohl zwischen dem Werkstückhalter (29) und dem Brillenglasrohling (1) seine beidseitige Haftwirkung entfaltet.

23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftverbindung über eine Metallegierung realisiert wird, die sowohl zwischen dem Werkstückhalter (29) und dem Brillenglasrohling (1) seine beidseitige Haftwirkung entfaltet.

24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftverbindung über einen Wachswerkstoff realisiert wird, der sowohl zwischen dem Werkstückhalter (29) und dem Brillenglasrohling (1) seine beidseitige Haftwirkung entfaltet.

25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftverbindung über einen Vakuumsauger realisiert wird, der fest mit dem Werkstückhalter (29) verbunden ist und seine Haftwirkung am Brillenglasrohling (1) entfaltet.

26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring als ein segmentierter Spannring ausgelegt ist und in eine Ringnut des Glasrohling (1) mit seinen Pratzen/Klauen eingreift und durch eine automatische Durchmesserverringerung den Glasrohling (1) fest einspannt.

27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pratzen/Klauen des segmentierten Spannringes an den Verbindungsstellen zum Glas (1) mit einer Kunststoffschicht, z. B. Gummi überzogen sind.

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pratzen/Klauen des segmentierten Spannringes an den Verbindungsstellen zum Glas (1) mit einer erneuerbaren Klebeschicht, z. B. in Form eines Klebepads (36), überzogen sind.

29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug eine Freiformschleifscheibe (16) ist.

30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug ein Schneidwerkzeug, insbesondere mit definierter Schneide, z. B. zur Bearbeitung von Kunststoffglasrohlingen ist.

31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasrohling (1) durch Haftung, Klemmung, Ansaugen und/oder durch Anlage mit der Werkstückaufnahmeeinheit (28) verbunden ist.

32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Glasrohlings (1) mit der Werkstückaufnahmeeinheit (28) durch Kleben, mittels eines Magneten (34, 35), durch plastisches Einbetten o. dgl. erfolgt.