DE4214395A1 - Einrichtung zur bestimmung der kontur von glaeserringen von brillenfassungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung der Kontur von Gläserringen von Brillenfas­ sungen, mit einer Einspannvorrichtung für die Brillen­ fassung, einer Meßeinheit, die wenigstens ein Meßele­ ment, das relativ zum jeweiligen Gläserring, dessen Kontur erfaßt werden soll, drehbar ist, und das dem jeweils dem Meßelement gegenüberliegenden Kontur- "Punkt" folgend aus einer Bezugsposition ausgelenkt wird, und eine Positions-Sensoreinheit aufweist, die die Auslenkung des Meßelements ermittelt, und mit einer Auswerte- und Steuereinheit, die aus dem Ausgangssignal der Positions-Sensoreinheit und der Relativverdrehung zwischen Meßelement und Gläserring dessen Kontur be­ rechnet.

Einrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sind allgemein bekannt und werden beispielsweise von der WECO Wernicke & Co. GmbH, D-4000 Düsseldorf unter der Bezeichnung Kombo Tracer oder Form Tracer angebo­ ten. Auf diese bekannten Einrichtungen zur Bestimmung der Kontur der Gläserringe von Brillenfassungen wird im übrigen zur Erläuterung aller in der vorliegenden An­ meldung nicht näher erläuterten Einzelheiten ausdrück­ lich Bezug genommen.

Die bekannten Einrichtungen zur Bestimmung der Kontur der Gläserringe von Brillenfassungen weisen als Meßele­ ment einen Tastfinger auf, der an dem Gläserring oder an der äußeren Begrenzung der Fassung anliegt, und der durch eine Vorspanneinheit in Richtung auf den Gläser­ ring bzw. die Fassung vorgespannt ist. Ein Positions­ sensor erfaßt die Lage des Tastfingers in Abhängigkeit von der Relativdrehung zwischen Gläserring und Tastfin­ ger. Bei den meisten bekannten Einrichtungen wird die Fassung gedreht, und der Tastfinger lediglich in einer Richtung verschoben, so daß der Positionssensor in der Regel ein eindimensionaler Wegsensor ist. Aus dem Aus­ gangssignal des Positionssensors ermittelt eine Auswer­ te- und Steuereinheit die Kontur des jeweiligen Gläser­ rings.

Je nach Ausführung kann die Auswerte- und Steuereinheit einen Ausgangsanschluß aufweisen, der beispielsweise die Verbindung mit einer Schleifmaschine für Brillen­ gläser oder einer Einrichtung zur Herstellung von Form­ scheiben für Formscheiben-gesteuerte Schleifmaschinen erlaubt.

Die bekannten Einrichtungen zur Bestimmung der Kontur der Gläserringe von Brillenfassungen weisen folgenden Nachteil auf:

Die Anlage des Tastfingers an dem Gläserring bzw. der Fassung erfolgt durch eine Vorspanneinrichtung, die bei vielen bekannten Ausführungen eine einfache Federein­ richtung ist. Da andererseits Brillenfassungen mit den unterschiedlichsten Gläserring-Formen - nur exempla­ risch sei auf weitgehend runde und andererseits nahezu rechteckige Gläserring-Formen verwiesen - vermessen werden sollen, muß die Vorspannkraft so groß gewählt werden, daß auch bei sehr kleinen Krümmungsradien des Gläserrings die Anlage des Tastfingers an der Brillen­ fassung erhalten bleibt.

Dennoch ist bei den bekannten Einrichtungen zur Bestim­ mung der Form von Gläserringen die Abtastgeschwindig­ keit, d. h. die Geschwindigkeit der Relativdrehung zwi­ schen Tastfinger und Brillenfassung auf vergleichsweise kleine Werte begrenzt, da bei höheren Werten ein "Springen des Tastfinger" nicht ausgeschlossen werden kann. Zudem können "filigrane" Fassungen durch die ver­ gleichsweise großen Anlagekräfte verformt und beschä­ digt werden.

Deshalb ist in der deutschen Patentanmeldung P 40 41 912.6, zu der die vorliegende Anmeldung eine Zusatz­ anmeldung ist, vorgeschlagen worden, einen Kraftsensor vorzusehen, der die Kraft erfaßt, mit der der Tastfin­ ger an dem Gläserring bzw. der Fassung anliegt. Das Ausgangssignal dieses Kraftsensors liegt an der Auswer­ te- und Steuereinheit an, die die Bewegung des Tastfin­ gers entsprechend diesem Ausgangssignal derart steuert, daß die Anlage-Kraft innerhalb eines bestimmten Be­ reichs liegt, dessen untere Grenze so gewählt ist, daß ein "Abheben" des Tastfingers von der Fassung mit Sicherheit vermieden wird, und dessen obere Grenze so bestimmt ist, daß die Fassung nicht verformt und be­ schädigt wird.

Aber auch bei der in dieser älteren Patentanmeldung beschriebenen Einrichtung zur Bestimmung der Kontur von Gläserringen liegt das Meßelement, d. h. der Tastfinger für die Bestimmung der Kontur des Gläserrings in der Ebene des Gläserrings an weiterhin am Gläserring. Damit kann es bei bestimmten Fassungstypen vorkommen, daß der Tastfinger einmal auf dem Nutengrund, insbesondere bei Biegungen des Gläserrings mit kleinem Krümmungsradius jedoch auf dem Außenrand des Gläserrings aufliegt, so daß die Position des Nutengrundes nicht exakt ermittelt wird.

Aber auch bei einem rein optischen Meßverfahren für die Kontur, beispielsweise bei einem Verfahren, bei dem die Kontur des Gläserrings über den "Schatten" des Gläser­ rings ermittelt wird, ist es schwierig, die genaue Kontur nicht nur der äußeren Begrenzung des Gläser­ rings, sondern auch des Nutengrundes zu erfassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung zur Bestimmung der Kontur der Gläserringe von Brillenfassungen anzugeben, die bei einem schnellen und beschädigungsfreien Abtastvorgang des Gläserrings eine exakte Ermittlung der Kontur des Gläserrings und insbe­ sondere des Nutengrundes erlaubt.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird eine gattungsgemäße Einrichtung zur Bestimmung der Kontur von Gläserringen von Brillen­ fassungen derart weitergebildet, daß das Meßelement einen berührungslosen Abstandssensor aufweist, der den Abstand zwischen dem Meßelement und dem jeweils dem Meßelement gegenüberliegenden Kontur-Punkt des Gläser­ rings - bevorzugt einem Kontur-Punkt auf dem Grund der für das Einsetzen des Glases vorgesehenen Nut - erfaßt, und dessen Ausgangssignal an der Auswerte- und Steuer­ einheit anliegt, die das Meßelement derart aus der Bezugsposition auslenkt, daß der Abstand zwischen Meß­ element und Gläserring während der Relativverdrehung einen vorgegebenen Wert hat.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung kann die Ab­ tastung der Fassung mit einer wesentlich höheren Ge­ schwindigkeit als bei herkömmlichen Einrichtungen zur Bestimmung der Kontur der Gläserringe von Brillenfas­ sungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 er­ folgen, da für die Bestimmung der Kontur keine Berüh­ rung der Fassung erforderlich ist.

Als Abstandssensoren können im Prinzip beliebige Senso­ ren, wie beispielsweise induktive Sensoren verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verwendung von optischen Sensoren, wie beispielsweise von nach dem Triangulationsprinzip oder dem Fokussierungsprinzip arbeitenden Sensoren (Anspruch 2).

Durch den erfindungsgemäßen Grundgedanken, die Kontur des Gläserringes weiterhin aus dem Ausgangssignal der Positions-Sensoreinheit zu bestimmen, und den Abstands­ sensor nur zur Konstanthaltung des Abstandes zwischen dem Meßelement und dem Gläserring und insbesondere dessen Nutengrundes einzusetzen, sind die Anforderungen an den Abstandssensor wesentlich geringer als an einen absolut messenden Abstandssensor. Insbesondere kann die Genauigkeit der Kontur-Bestimmung trotz geringem Auf­ wand größer als bei einer "direkten optischen Kontur­ messung" sein.

Da darüberhinaus der Abstandssensor nur einen geringen Meßbereich haben muß, und der Wert des vorgegebenen Ab­ standes klein gewählt werden kann, kann der optische Sensor so klein ausgeführt werden, daß es ohne weiteres möglich ist, den Abstand des Meßelements zum Grund auch schmaler Nuten zu erfassen.

Eine besonders einfache Ausbildung des erfindungsgemäß vorgesehenen Abstandssensors erhält man durch die im Anspruch 3 angegebenen Weiterbildung, gemäß der der Abstandssensor lediglich den Abstand zwischen Gläser­ ring und Meßelement in einer Ebene, nämlich der Ebene des Gläserrings (xy-Ebene) erfaßt, also der "Höhenver­ lauf" des Gläserrings (zunächst) nicht berücksichtigt wird.

Zur Erfassung des Höhenverlaufs des Gläserrings in Richtung senkrecht zur Ebene des Gläserrings (z-Rich­ tung) kann gemäß Anspruch 4 ein Folgesensor vorgesehen sein, dessen Ausgangssignal zur Regelung der Verschie­ bung des Meßelements in z-Richtung an der Auswerte- und Steuereinheit anliegt.

Der Folgesensor kann ebenfalls ein optischer Sensor sein. Darüberhinaus ist es jedoch möglich, als Folge­ sensor einen taktilen bzw. berührenden Sensor zu ver­ wenden, da die Ortsänderungen längs der z-Achse wesent­ lich kleiner als in der Ebene des Gläserrings sind.

Hierzu weist der Folgesensor einen Kontaktfinger, der an dem Gläserring schleifend anliegt (Anspruch 5). Der Tastfinger kann dabei entlang der z-Achse "schwimmend" gelagert sein und ein Positionssensor die Verschiebung des Tastfingers erfaßen.

Bevorzugt ist es jedoch, wenn zusätzlich ein Kraft­ sensor vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal an der Auswerte- und Steuereinheit anliegt, die die Bewegung des Meßelements in z-Richtung derart steuert, daß die Anlagekraft einen vorgebbaren Wert nicht überschreitet, so daß das Risiko einer Beschädigung weiter minimiert wird. Zur näheren Ausbildung wird auf die Hauptanmel­ dung P 40 41 912.6 verwiesen.

Zum Antrieb des Meßelements in der Ebene des Gläser­ rings sowie senkrecht zu dieser Ebene können Stell­ motoren und insbesondere Schrittmotoren oder Tauch­ spulen verwendet werden.

Als Positionssensoren können nahezu beliebige Sensoren, beispielsweise optische Sensoren verwendet werden. Einen besonders einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung erhält man jedoch, wenn gemäß Anspruch 8 als Positionssensoren Sensoren verwendet werden, die mechanisch mit der Lagerung des Meßelements verbunden sind.

Eine weitere Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit wird dadurch erzielt, daß zwei oder mehr unabhängige Meßele­ mente vorgesehen sind (Anspruch 9), von denen jedes nur einen bestimmten Winkelbereich des Gläserrings bzw. der Fassung abtasten muß, und die ihren jeweiligen Winkel­ bereich gleichzeitig abtasten. Eine derartige gleich­ zeitige Abtastung unterschiedlicher Winkelbereiche durch mehrere Meßelemente ist insbesondere durch die erfindungsgemäße berührungsfreie Abtastung möglich.

Die erfindungsgemäße Einrichtung erlaubt es darüberhin­ aus, gemäß Anspruch 10 die Anzahl der die Abtastge­ nauigkeit bestimmenden Meßpunkte der jeweiligen Form des Gläserrings anzupassen.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla­ risch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten er­ findungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Ein­ richtung, und

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Einrichtung zur Bestimmung der Kontur von Gläserringen von Brillenfas­ sungen. Die Einrichtung weist eine nur schematisch dargestellte Einspannvorrichtung 1 für einen Gläserring 2 einer Brillenfassung auf, die die Drehung des Gläser­ rings 2 um eine Bezugsposition 0 erlaubt. Die Bezugs­ position 0 stimmt mit der Ruhelage eines Meßelements 3 überein, das in x- und z-Richtung verschiebbar ist.

Das Meßelement 3 hat - wie insbesondere Fig. 2 zeigt - die Form eines Fingers und trägt an seinem vorderen Ende einen optischen Abstandssensor 4, der nach dem Fokussierungsprinip arbeitet, sowie einen Kontaktfinger 5, der an dem Gläserring 2 schleifend anliegt.

Das Fokussierungsprinzip wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert:

Der Abstandssensor 4 weist eine Lichtquelle 41 auf, deren Licht ein Objektiv 42 auf den Grund 6 einer Nut im Gläserring 2 fokussiert. Das reflektierte Licht trifft nach Umlenkung durch einen Lichtteiler 43 auf eine Lichtwaage 44 auf, die beispielsweise aus zwei Fotodioden besteht. Die Ausgangssignale der beiden Fotodioden der Lichtwaage 44 sind nur dann gleich, wenn der Abstand s zwischen dem Meßelement 3 und dem Nuten­ grund 6 gleich einem vorgegebenen Abstand ist, der geeignet gewählt werden und insbesondere sehr klein sein kann.

Die Differenz der Ausgangssignale der beiden Fotodioden dient nach geeigneter Aufbereitung - die genaue techni­ sche Ausbildung ist beispielsweise aus der CD-Technik bekannt - als Ansteuersignal für einen nicht darge­ stellten Servoverstärker einer Auswerte- und Steuerein­ heit, der einen ebenfalls nicht dargestellten Stell­ motor für die Verschiebung des Meßelements 3 längs der x-Achse ansteuert. Anstelle eines Stellmotors kann selbstverständlich auch ein anderes geeignetes Positi­ ons-Einstellsystem, wie z. B. ein elektromagnetisches Tauchspulensystem verwendet werden.

Zur Steuerung der Verschiebung des Meßelements 3 in z-Richtung ist ein beispielsweise als DMS-Streifen ausge­ bildeter Kraftsensor 7 vorgesehen, der die Anlagekraft der schleifenden Anlage des Kontaktfingers 5 an dem Gläserring 2 erfaßt, und dessen Ausgangssignal an der Auswerte- und Steuereinheit anliegt, die die Bewegung des Meßelements 3 in z-Richtung derart steuert, daß die Anlagekraft einen vorgebbaren Wert nicht überschreitet. Die Verschiebung des Meßelements in z-Richtung kann wiederum beispielsweise über einen Stellmotor oder ein Tauchspulsystem erfolgen.

Die Verschiebung des Meßelements 3 in x- und z-Richtung erfassen Positionssensoren 81 und 82, die mechanisch mit der Lagerung des Meßelements 3 verbunden sind. Die Ausgangssignale der Positionssensoren 81 und 82 sind an die Auswerte- und Steuereinheit angelegt, die aus die­ sen Ausgangssignalen und der Relativverdrehung zwischen Meßelement 3 und Gläserring 2 dessen Kontur berechnet.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels beschrieben worden. Innerhalb des allgemeinen Erfindungsgedankens sind selbstverständlich die ver­ schiedensten Modifikationen möglich:

So kann anstelle eines nach dem Fokussierungsprinzip arbeitenden Abstandssensors auch ein nach dem Triangu­ lationsprinzip arbeitender Abstandssensor verwendet werden. Selbstverständlich können aber auch andere berührungsfreie Abstandssensoren verwendet werden, die insbesondere auch geeignet sein können, Abstände nicht nur in einer Ebene, sondern in zwei zueinander senk­ rechten Richtungen gleichzeitig zu ermitteln, so daß auf einen taktilen Sensor zur Bestimmung der "z-Kontur" des Gläserrings verzichtet werden kann.

Ferner ist es auch möglich, die Brillenfassung fest anzuordnen, und das Meßelement zu drehen.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Bestimmung der Kontur von Gläser­ ringen von Brillenfassungen, mit

• - einer Einspannvorrichtung für die Brillenfassung,
• - einer Meßeinheit, die wenigstens ein Meßelement, das relativ zum jeweiligen Gläserring, dessen Kon­ tur erfaßt werden soll, drehbar ist, und das dem jeweils dem Meßelement gegenüberliegenden Kontur­ "Punkt" folgend aus einer Bezugsposition ausgelenkt wird, und eine Positions-Sensoreinheit aufweist, die die Auslenkung des Meßelements ermittelt, und
• - einer Auswerte- und Steuereinheit, die aus dem Ausgangssignal der Positions-Sensoreinheit und der Relativverdrehung zwischen Meßelement und Gläser­ ring dessen Kontur berechnet,

dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement einen berüh­ rungslosen Abstandssensor aufweist, der den Abstand zwischen dem Meßelement und dem jeweils dem Meßelement gegenüberliegenden Kontur-Punkt des Gläserrings erfaßt, und dessen Ausgangssignal an der Auswerte- und Steuer­ einheit anliegt, die das Meßelement derart aus der Bezugsposition auslenkt, daß der Abstand zwischen Meß­ element und Gläserring während der Relativverdrehung einen vorgegebenen Wert hat.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslose Ab­ standssensor ein optischer Sensor ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslose Ab­ standssensor lediglich den Abstand in der Ebene des Gläserrings erfaßt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des Verlaufs des Gläserrings in Richtung senkrecht zur Ebene des Gläserrings (z-Richtung) ein Folgesensor vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal zur Regelung der Verschie­ bung des Meßelements in z-Richtung an der Auswerte- und Steuereinheit anliegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Folgesensor einen Kon­ taktfinger aufweist, der an dem Gläserring schleifend anliegt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Kraftsensor vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal an der Auswerte- und Steuereinheit anliegt, die die Bewegung des Meßele­ ments in z-Richtung derart steuert, daß die Anlagekraft einen vorgebbaren Wert nicht überschreitet.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Meßelements in der Ebene des Gläserrings sowie senkrecht zu dieser Ebene Stellmotoren oder Tauchspulen vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionssensoren me­ chanisch mit der Lagerung des Meßelements verbunden sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei voneinander unabhängige Meßelemente vorgesehen sind, von denen jedes einen bestimmten Winkelbereich des Gläserrings bzw. der Fassung abtastet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der die Abtast­ genauigkeit bestimmenden Meßpunkte der jeweiligen Form des Gläserrings anpassbar ist.