DE69105336T2

DE69105336T2 - Verfahren und Gerät zum Schleifen von Linsen.

Info

Publication number: DE69105336T2
Application number: DE69105336T
Authority: DE
Inventors: Stephen Kulan
Original assignee: Coburn Optical Industries Inc
Current assignee: Gerber Coburn Optical Inc
Priority date: 1990-04-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2011-03-19
Also published as: KR910018131A; EP0453094A3; FI911876A0; ATE114528T1; DE69105336D1; AU7379191A; BR9101549A; CA2039289A1; FI911876A; ZA912459B; EP0453094B1; JPH04226856A; EP0453094A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von ophthalmischen Linsen, insbesondere von sphärischen und sphärozylindrischen Linsen, und ganz besonders die Herstellung von ophthalmischen Linsen mit Basiskurven, die optische Kräfte im Bereich von 0 bis wenigstens 20 Dioptrin bereitstellen.
Die traditionelle Technik zur Herstellung ophthalmischer Linsen beinhaltet wiederholte Schleifpassagen, die gewöhnlich als Hin- und Herbewegung bekannt sind, über einen Linsenrohling mit einem Schneidwerkzeug, welches gewöhnlich ein kreisförmiges schalenförmiges Diamantwerkzeug ist. Die Hin- und Herbewegungen werden fortgesetzt, bis der Rohling zu der gewünschten Oberflächenkrümmung geformt ist und die gewünschte Linsenzentrumsdicke aufweist. Die optischen Kräfte im Bereich der Krümmungen, die mit konventionellen Linsenschleifmaschinen verfügbar sind, im sphärischen Meridian liegt im Bereich von 3 bis 20 Dioptrin. Es ist wünschenswert, diesen Bereich runter bis 0 Dioptrin auszudehnen, das heisst, Linsen ohne Krümmung im sphärischen Meridian herzustellen. Die Ausdehnung des Bereiches von Schleifmaschinen war Gegenstand früherer Vorschläge. Beispielsweise beschreibt die US-A-4 535 566 ein mechanisches System, worin die Position der Schleifscheibe variiert werden kann, um den Bereich des Systems auszudehnen. Grundlage dieses Vorschlages ist es, ein Kurvengetriebe zur radialen Reposition des Diamantwerkzeugs zu verwenden, wenn es über die Linsenrohlingsoberfläche hin und her bewegt wird. Die Änderung in der Bewegungsradiuslänge während der Hin- und Herbewegung simuliert einen einzelnen Krümmungsradius. Die in der US-A-4 535 566 beschriebenen Operationen erfordern eine vorgeschriebene Nockenlaufbahn (oder Schablone) für jede spezifische Basiskurve, welche gewünscht ist herzustellen.Die US-A-4 535 566 behält den gleichen Kopfwinkel bei, das heisst der Kopfwinkel, bei welchem der Kopf des Werkzeugs tangential zu der Kurve angesetzt ist, welche während der Bewegung ausgeschnitten wird mittels einer komplexen Vier-Schienen-Verbindung, welche entsprechend der gewünschten Vorschrift eingestellt werden muss, bevor der Linsenherstellungsprozess beginnt. Somit stellt gemäss diesem Vorschlag der Stand der Technik eine Linsenschleifmaschine bereit, welche, während sie einen ausgedehnten Bereich aufweist, nur einstellbar ist, um ausgewählte Kurven innerhalb dieses Bereiches zu produzieren und einen erfahrenen Fachmann erfordert, um die Vorrichtung für eine bestimmte Kraft einzusetzen.
Ziel vorliegender Erfindung ist es, eine Linsenschleifmaschine und ein Verfahren zur Herstellung von Linsen bereitzustellen, welche mit begrenzter Aufmerksamkeit des Fachmanns und unter Einsatz relativ unerfahrener Fachleute betrieben werden kann, so dass keine komplex zusammengestellten Verfahrensweisen durch Einsatz zahlreicher Kontrollverfahren erforderlich sind. Es ist ein weiteres Ziel, eine Vorrichtung mit einem ausgedehnten Bereich bereitzustellen, welche durch relativ maßvolle Modifikationen bereits bekannter Vorrichtungen hergestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen einer Linse bereit, mit den gewünschten Basis- und Querkrümmungen mittels eines kreisförmigen schalenförmigen Diamantwerkzeugs, welches um eine Achse rotiert und wiederholt über einen Linsenrohling hin und her bewegt wird, um Material zu entfernen, so dass die geforderte Oberfläche erhalten wird, wobei das Werkzeug so positioniert ist, dass die gewünschte Kombination von Basis- und Querkrümmungen auf dem Rohling hergestellt wird, wobei das Verfahren das Positionieren des Diamantwerkzeugs mittels eines Querschlittens und eines Basisschlittens umfasst, welche beide während der Herstellung der Oberfläche frei in der Bewegung sind, weiterhin das Hin- und Herbewegen des rotierenden Werkzeugs über den Linsenrohling und Einstellung des Querschlittens und des Basisschlittens während der Hin- und Herbewegung, wobei der Kopfwinkel des Werkzeugs während der Bewegung variiert wird derart, dass bei jeder Position in der Bewegung der augenblickliche Kopfwinkel einen Wert aufweist, bei dem die gewünschte produzierte Querkrümmung über der Bewegung konstant ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Linse, umfassend eine Grundfläche, einen Werkzeugsunterstützungsmechanismus und einen Mechanismus zum Tragen einer Linse, wobei beide Mechanismen auf der Grundfläche angeordnet sind, wobei der Werkzeugsunterstützungsmechanismus ein Diamantwerkzeug, einen Basisschlitten und einen Querschlitten umfasst, auf denen das Werkzeug angeordnet ist sowie Mittel zum Rotieren des Werkzeugs, wobei der Werkzeugsunterstützungsmechanismus angepasst ist, um das Werkzeug über den Linsenrohling hin und her zu bewegen, um eine Linse mit den gewünschten Basis- und Querkrümmungen herzustellen, sowie Mittel zur Justierung des Querschlittens und des Basisschlittens während der Bewegung, wobei ein Kopfwinkel des Werkzeugs während der Bewegung variiert wird, Sensormittel zur Wahrnehmung des augenblicklichen Bewegungswinkels während der Hin- und Herbewegung und Weiterverarbeitungsmittel zur Bereitstellung eines Signals aus dem Sensormittel, welches für den augenblicklichen Bewegungswinkel repräsentativ ist, um ein zweites Signal bereitzustellen, welches auf jede erforderliche Einstellung zum Kopfwinkel bezogen ist, wobei die Mittel zur Justierung entsprechend dem zweiten Signal betätigt werden, derart dass bei jeder Position während der Bewegung der augenblickliche Kopfwinkel einen Wert aufweist, bei dem die gewünschte hergestellte Querkrümmung über der Bewegung konstant ist.
Beim Betreiben einer konventionellen Linsenschleifmaschine wird der Kopfwinkel während der Hin- und Herbewegung durch Verriegelung des Querschlittens fixiert. Der Kopfwinkel wurde vorher ausgewählt und die Einstellung des Querschlittens schon vor der Verriegelung vorgenommen. Der Basisschlitten wird dann so positioniert, dass die Werkzeugkante der Radius der vorgeschriebenen Basiskurve entfernt von der Achse, über welche das Werkzeug hin und her bewegt wird, ist. Der Linsenrohling wird dann zum Werkzeug hin bewegt, so dass die fertiggestellte Linse eine vorgeschriebene Linsendicke aufweist, wenn die Hin- und Herbewegung vervollständigt ist. Die Linse und das Werkzeug sind einander gegenübergestellt, wenn die Hin- und Herbewegungsaktion fortschreitet, so dass eine konstante Menge an Material bei jeder Hin- und Herbewegung entfernt wird.
Im Verfahren gemäss vorliegender Erfindung wird ein weiterer Freiheitsgrad bereitgestellt, welcher einen ausgedehnten Kurvenbereich, der hergestellt werden soll, ermöglicht. Dies wird erreicht durch Feststellen weder des Querschlittens noch des Basisschlittens in einer fixierten Position während der Formgebung des Linsenrohlings. Der Querschlitten wird einfach bei einem anfänglichen Kopfwinkel positioniert, und der Basisschlitten bei einer anfänglichen Distanz von der Bewegungsachse. Die Position des Basisschlittens, wenn die Vorrichtung in dem nach dem Stand der Technik möglichen Bereich betrieben wird, wird bei einer von der Bewegungsdrehachse entfernten Distanz fixiert, die gleich dem Basiskurvenradius ist. Wird im Bereich von 0 bis 3 Dioptrin gearbeitet, wird der Basisschlitten bei einem bekannten Bezugsradius (welcher am Linsenzentrum gemessen wird) von der Bewegungsdrehachse positioniert, beispielsweise 170 mm, und dieser Bezugsradius kann ausgedehnt oder verkürzt werden um einen bestimmten Bereich, wenn der Basisschlitten von dem Linsenzentrum weg oder zu ihm hin bewegt wird, so dass die gewünschte Basiskurve hergestellt wird. Im Falle eines Referenzradius von 170 mm kann die Position des Basisschlittens um 6 mm nach oben auf 176 mm für eine 80 mm Durchmesser-Linse geändert werden.
Was die Position des Querschlittens betrifft, so ist festzustellen, dass, wenn dieser so positioniert wird, dass das Diamantwerkzeug sich beim Linsenzentrum befindet, das Werkzeug bei einem gewünschten Basisradius von der Bewegungsdrehachse sich befindet, und dass der tatsächliche Kopfwinkel des Diamantwerkzeuges bei dem erforderlichen Winkel ist, um die gewünschte Querkrümmung herzustellen, und der Bewegungswinkel wird 0 sein.
Wenn das Werkzeug sich vom Linsenzentrum entfernt, und der Bewegungswinkel ansteigt, muss der Basisschlitten, um das Werkzeug in der korrekten Herstellungsposition beizubehalten, ausgezogen werden, um dem Werkzeug zu ermöglichen, sich entlang der Strecke der gewünschten Basiskurve zu bewegen. Der Kopfwinkel des Diamantwerkzeugs muss so eingestellt werden, dass er bei jedem einzelnen Punkt in der Bewegung einen konstanten Wert aufweist, der dem Kopfwinkel gleich ist, wenn der Bewegungswinkel 0 war. Daraus resultiert, dass der Werkzeugwinkel effektiv der Winkel ist, welcher sich aus der geforderten Querkurve, die hergestellt wird, ergibt. Um die obengenannten Operationen durchzuführen, ist es daher erforderlich, den Bewegungswinkel während der Hin- und Herbewegung konstant abzutasten und die Positionen des Basis- und des Querschlittens in Bezug auf die Position des Werkzeugs in seiner Bewegung einzustellen, um so das Werkzeug bei dem gewünschten effektiven Kopfwinkel beizubehalten, um die geforderte Querkurve herzustellen, und die gewünschte Distanz von der Bewegungsdrehachse, um die geforderte Basiskurve zu produzieren. Die Vorrichtung muss daher mit Mitteln ausgestattet sein, um den Bewegungswinkel zu bestimmen und der Basisschlitten muss so angeordnet sein, dass er bei einer konstant sich ändernden Distanz von der Bewegungsdrehachse positioniert werden kann.
Eine Ausführungsform gemäss vorliegender Erfindung wird nun exemplarisch unter Bezugnahme auf die beigefügten Beispiele beschrieben, worin:
Figur 1 einen Aufriss einer bekannten Form einer Linsenherstellungsmaschine zeigt;
Figur 2a eine schematische Ansicht eines Linsenherstellungsgerätes gemäss vorliegender Erfindung ist;
Figur 2b eine schematische Frontansicht eines Linsenherstellungsgerätes gemäss vorliegender Erfindung ist;
Figur 3a eine schematische Ansicht ist, die zeigt, wie die gewünschte Querkurve mittels des Diamantwerkzeugs des Gerätes gemäss Figur 2 ausgeschnitten wird;
Figur 3b eine schematische Ansicht ist, die den Weg des Diamantwerkzeugs des Geräts gemäss Figur 2 zeigt, um die gewünschte Basiskurve herzustellen;
Figur 4 eine schematische Ansicht der Beziehung in der Betriebsweise des Gerätes gemäss Figur 2 zwischen dem korrigierten Kopfwinkel β, welcher über der Bewegung konstant gehalten ist, βo, dem Kopfwinkel, um einen Referenzbasiskurvenradius herzustellen, β', die Einstellung zu βo, um die Einstellung beim Kopfwinkel β zu erreichen, und β'', der Kopfwinkel, mit dem die gewünschte Kurve gemacht wird; und
Figur 5 ein Fliessbild darstellt, welches die von der Vorrichtung gemäss Figur 2 durchgeführten Operationen während jeder Hin- und Herbewegung aufzeigt, um den Kopfwinkel beizubehalten, der erforderlich ist, um die gewünschte Querkurve herzustellen, und die Position des Basisschlittens beizubehalten, um die gewünschte Basiskurve zu erreichen.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst eine bekannte Vorrichtung 10 zur Herstellung einer Linsenkurve eine Grundfläche 12, auf welcher ein Werkzeugsunterstützungsmechanismus 14 und ein Linsenunterstützungsmechanismus 16 angeordnet sind. Der Werkzeugunterstützungsmechanismus ist dem in der US-A-2 806 327 und US-A-3 289 355 beschriebenen ähnlich, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hierin eingeschlossen sind. Grundsätzlich umfasst der Werkzeugsunterstützungsmechanismus 14 eine Platte 18, welche auf der Grundfläche 12 drehbar angeordnet ist, für die Drehung um eine vertikale Achse 20. Eine Werkzeugunterstützung ist auf einer horizontalen Fläche auf der Platte 18 gleitbar angeordnet, die einen Basiskurvenschlitten 22 und einen Querkurvenschlitten 24, der auf dem Basiskurvenschlitten drehbar angeordnet ist zur Rotation um eine vertikale Achse 26, die durch einen Stift (nicht gezeigt) definiert ist. Der Basiskurvenschlitten 22 kann horizontal relativ zur Platte 18 in einer nach vorn und zurück Richtung hin und weg vom Linsenunterstützungsmechanismus eingestellt werden. Der Querkurvenschlitten 24 kann relativ zum Basiskurvenschlitten 22 über die Achse 26 eingestellt werden.
Auf dem Querkurvenschlitten 24 ist ein Trägerblock 32 angeordnet, welcher angepasst ist, um horizontal relativ zum Querkurvenschlitten 24 in einer zur Vor- und Zurückrichtung senkrechten Richtung zu gleiten. Dies wird erreicht durch Anordnung des Trägerblocks 32 mittels einer Schwalbenschwanzspur 34 und durch Bereitstellung eines konventionellen Justierungsmittels.
Ein Achsengehäuse 38, welches im Trägerblock 32 angeordnet ist, trägt rotierend einen Schaft 40 an einem Ende, an dem das Diamantschleifwerkzeug 42 getragen wird. Das gegenüberliegende Ende des Schafts wird durch einen Riemenantrieb 44 durch den Motor 46 angetrieben, welcher über dem Trägerblick 32 ruht.
Das Werkzeug 42 ist schalenfärmig und weist eine gekrümmte Schnittkante 45 auf. Die gekrümmte Kante 45 ist abgerundet hinsichtlich des Querschnitts, so dass ein Krümmungszentrum von der Ebene der gekrümmten Kante definiert wird. Die Anordnung des Trägerblocks und des Achsengehäuses ist derart, dass die vertikale Achse 26 durch das Krümmungszentrum während jeder Schleifbewegung des Werkzeugs gekreuzt wird. Die Achse 26 definiert also eine Werkzeugbezugsachse. Die Schleifbewegung des Werkzeugs wird durch Oszillieren des Werkzeugunterstützungsmechanismus 14 um die vertikale Achse 20 bewirkt, nachdem das Werkzeug 42 über geeignete Justiermittel des Basiskurvenschlittens 22, des Querkurvenschlittens 24 und des Trägerblocks 32 richtig positioniert worden ist.
Der Linsenunterstützungsmechanismus 16 umfaßt einen Trägerblock 50, auf welchem eine Reitstock-Gruppe 52 gleitbar angeordnet ist. Der Reitstock 52 umfaßt ein Gehäuse 53, welches in einer horizontalen Vor- und Zurück-Richtung mit konventionellen Mitteln wechselweise hin- und herbewegt werden kann. Eine Achse 56 ist im Reitstock angeordnet zur wechselseitigen Bewegung relativ zum Gehäuse 53 in der Vorund Zurück-Richtung. Die Stirnseite der Achse 56 trägt einen Linsenhalter in Form einer konventionellen Klemme 58. Die Klemme umfaßt einen Ring mit einem darin angeordneten Linsenrohling, derart, dass die sogenannte "Stirnkurve" der Linse gegen eine Stirn-Oberfläche des Ringes anstößt. Diese Oberfläche definiert eine vertikale Linsenbezugsebene 68, die senkrecht zu der Vor- und Zurück-Bewegungsrichtung der Achse 56 und parallel zur Werkzeugbezugsachse 26 disponiert ist.
Die Betreibung dieses Gerätes, um eine bestimmte Basis- und Querkurve herzustellen, wird nun beschrieben. Der Querschlitten 24 wird in eine Position bewegt, bei welcher der Kopf des Diamantwerkzeuges bei dem Kopfwinkel ist, der erforderlich ist, um die gewünschte Querkurve herzustellen. Der Querschlitten 24 wird dann in dieser Position festgestellt. Der Basisschlitten 22 wird dann zu einer Position derart bewegt, dass die Werkzeugkante der Radius der gewünschten vorgeschriebenen Kurve von der Bewegungsachse entfernt ist und der Basisschlitten wird dann in dieser Position festgestellt. Die Reiterstockgruppe 52, welche den Linsenrohling trägt, auf welchem die Kurven hergestellt werden sollen, wird dann in eine Position bewegt, derart, dass der Linsenrohling zu der gewünschten Lindenzentrumsdicke reduziert wird, wenn die Kurvenherstellung vervollständigt ist. Der Reiterstockschlitten wird dann in der Position festgesetzt und die erste Hin- und Herbewegung wird begonnen. Während jeder Hin- und Herbewegung sind die relativen axialen Positionen der Linse und des Diamentwerkzeugs so eingestellt, dass das Diamantwerkzeug den Rohling kontaktiert, um eine weitere Schicht auf der Oberfläche bei jeder Hin- und Herbewegung zu entfernen, bis die gewünschte Linsendicke erreicht ist. Die Linse kann dann für weitere Behandlungen entfernt werden, die erforderlich sind, um sie in ihre endgültige Form zur Einfüllung in Rahmen zu geben, welche wenigstens den Feinschliff, Polieren und Umrandung umfassen, aber auch das Einfärben und Beschichten mit solchen Beschichtungen wie Abrasions-resistente und antireflektorische Beschichtungen umfaßt.
Aus den Figuren 2 und 3 ergibt sich folgendes: Um mit der Vorrichtung zu ermöglichen, nicht nur Linsen mit Kurven entsprechend einer optischen Kraft im Bereich von 3 bis 30 Dioptrin, sondern auch Linsen mit Kurven entsprechend einer optischen Kraft im Bereich von 0 bis 3 Dioptrin herzustellen, sind zwei Merkmale zusätzlich zu den konventionell bei einer Linsenschleifmaschine verfügbaren, die vorgeschlagen ist, um Linsen mit Kurven entsprechend einer optischen Kraft von 3 bis 20 Dioptrin herzustellen, erforderlich. Der hydraulische Zylinder, der den Querschlitten positioniert, muß es ermöglichen, die größere Strecke, die erforderlich ist, um den zusätzlichen Bereich an optischer Kraft, der erreicht werden soll, zu ermöglichen, zu akkumulieren und die Schlitten-tragenden Oberflächen müssen ausgedehnt sein, um die zusätzliche Strecke des Zylinders zu akkumulieren. Bestehende Vorrichtungen sind möglich, deren Design einfach modifiziert werden kann, beispielsweise die Vorrichtung, die von Coburn Optical Inc. under dem Handelsnamen "Coburn Model 2112 Generator" verkauft wird. Die Anzahl an Veränderungen und zusätzlichen Ausstattungen, die erforderlich sind, hängt von der Aufbauweise des ursprünglichen Modells ab, beispielsweise würde eine handbetriebene Vorrichtung nicht nur die Modifizierung der Schlittenträgeroberfläche, sondern auch den Zusatz von Bewegungskraft mit assoziierten Servomechanismen, Encodern und Bewegungskontrollkarten mit deren assoziierter Mikroprozessor-Ausstattung erfordern. Es ist wesentlich, dass ein Encoder am Bewegungsmechanismus vorhanden ist, damit der Bewegungswinkel gemessen werden kann, d.h. der Winkel, den der Basisschlitten mit der Maschinenzentrumslinie bildet. Letztere ist die Linie, die den Punkt, über den die Basislinie (die Drehbewegung) gedreht wird, und das Linsenzentrum verbindet. Diese Messung wird dann, wie in dem Fliessbild gemäss Fig. 5 gezeigt, als Input für den Mikroprozessor verwendet, so dass die erforderlichen Einstellungen für den Querschlitten und, falls erforderlich, für den Basisschlitten, berechnet werden können, um den Kopfwinkel bei einem Wert beizubehalten, um den effektiven Kopfwinkel zu ergeben, bei welchem die erforderliche Querkrümmung hergestellt werden wird.
Die Umwandlung des aus dem Encoder erhaltenen Signals zu einem Signal, um die mechanische Einstellung der Position sowohl des Basisschlittens als auch des Querschlittens zu kontrollieren, und die Verwendung dieses Signals wird in einer auf dem Gebiet der Servo-kontrollierten Bewegungsmechanik bewanderten Fachmann wohlbekannten Art durchgeführt.
Die in der schematischen Ansicht gemäss Fig. 2 gezeigten Teile sind jene, deren Bewegung während des Betriebs der Vorrichtung kontrolliert werden. Die Vorrichtung hat eine Basis 71, auf welcher eine Bewegungsplattform 72 angeordnet ist, auf welcher umgekehrt ein Basisschlitten 73 angeordnet ist, auf dem der Querschlitten 74, der ein Diamantwerkzeug 75, das durch den Motor 76 angetrieben wird, angeordnet ist. Ein Linsenrohling- Unterstützungsmechanismus 77 ist auf die Basis 71 montiert und die Position des Linsenrohlings 80 kann entlang der Achse A-A in Richtung zum Diamantwerkzeug 75 eingestellt werden. Die Achse B-B ist die Bewegungsachse, über die sich die Bewegungsplattform 72 dreht, wenn sie durch einen hydraulischen Zylinder (nicht gezeigt) angetrieben wird, so dass der Drehpunkt 78 bei einer gleichen Distanz zu einem gewünschten Basiskurvenradius von der Achse B-B ist. Der Schlitten 74 kann um den Drehpunkt 78 gedreht werden, durch den eine vertikale Linie C-C verläuft, welche auch die Schnittkante 79 des Diamantwerkzeugs passiert. Das Diamantwerkzeug ist dann bei einem Kopfwinkel bezüglich der auszuschneidenden Kurve. Der Kopf des Diamantwerkzeugs ist von kreisförmiger Schalenform, so dass bei jedem Kopfwinkel, der von 0 verschieden ist, als Ergebnis resultiert, dass der Kreis effektiv als eine Ellipse projiziert wird, wenn man es von vorne betrachtet. Ein Teil dieser Ellipse bedingt das Schleifen durch den Linsenrohling. Fig. 3 zeigt, wie sich die Ellipse einem Kreis mit dem gewünschten Radius mit dem sogenannten elliptischen Irrtum, der an den Enden erscheint, nähert. In Fig. 3a bedeutet die Linie 100 die gewünschte Querkurve, die Linie 102 eine Ellipse, welche sich dem durch die Linie 104 repräsentierten Kreis nähert, jedoch einen elliptischen Irrtum 106 aufweist. Der Linsenrohling 80 wird entlang seines Unterstützungsmechanismus 77 in eine Position bewegt, so dass am Ende der erforderlichen Anzahl von Hin- und Herbewegungen über die Linsenoberfläche die Linse eine ausgewählte Linsendicke sowie die gewünschte Oberflächenform aufweist.
Figur 3(b) zeigt den auf der Bewegungsplattform 72 angeordneten Basisschlitten 73 bei der Ausgangsposition der Hin- und Herbewegung. Der Winkel der Achse dieser beiden Komponenten, der duch die Bewegungsachse und den Drehpunkt 78 verläuft, mit der Achse, die durch das Linsenszentrum verläuft, ist der Bewegungswinkel. Die Bewegung über die Bewegungsachse verläuft von dieser Startposition zu der umgekehrten Position auf der anderen Seite der Achse A-A.
Figur 4 zeigt die Beziehung zwischen dem nicht eingestellten Kopfwinkel bei Stelle A und dem justierten Kopfwinkel bei Stelle B, welcher erreicht wird durch eine spezifische Bewegung des Querschlittens zu einem speziellen Punkt in der Bewegung, d.h. der tatsächliche Zeitwert des Bewegungswinkels alpha. Der Bewegungswinkel alpha beträgt in dieser Figur einen Wert von 48º. Die Linie 108 zeigt den Bezugsradius von 170,0 mm, und die Linie 110 die gewünschte Basiskurve. Die Linie 112 ist die Richtung, die zu dem gewünschten Krümmungszentrum führt.
Um eine Linse mit einer Basiskurve mit einer optischen Kraft von weniger als 3 Dioptrin herzustellen, wird das Diamantwerkzeug zu seiner anfänglichen Position, d.h. einem Bewegungswinkel von 48º eingestellt. Der Basisschlitten wird so gesetzt, dass der Radius der Hin- und Herbewegung 170 mm wäre. Der Querschlitten wird dann in eine Position gebracht, dass der Kopfwinkel des Werkzeugs gleich dem unter Verwendung des Bezugsradius von 170,0 mm und einem Bewegungswinkel von 0º berechneten Wert entspricht. Dieser Wert ist für jede gewünschte Basiskurve konstant. Das Diamantwerkzeug wird dann in die Position gemäss A gebracht. Um das Diamantwerkzeug in die korrekte Position zur Herstellung der gewünschten Basiskurve, wie dargestellt, zu bringen, muß der Basisschlitten in Position B ausgedehnt werden und das Diamantwerkzeug durch eine Kopfwinkel-Einstellung β' rotiert werden, so dass der Winkel β'' gleich der obengenannten Konstante für die gewünschte Basiskurve ist. Dann gilt:
β' + βo = β
β ist dann der korrigierte Kopfwinkel.
Wenn sich der Bewegungswinkel vergrößert, wird der Basisschlitten zurückgezogen, bis er das Linsenzentrum erreicht, wonach er ausgestreckt wird. Die Kopfwinkeleinstellung, die erforderlich ist, um die effektiven Kopfwinkelkonstante beizubehalten, wird sich auf 0 verringern, sowie das Linsenzentrum erreicht ist, denn bei diesem Punkt ist keine Korrektur für βo erforderlich. Nach dem Linsenzentrum wird der Basisschlitten ausgefahren und die Kopfwinkel-Einstellung vergrößert sich.
Wie im Fliessbild gemäss Fig. 5 dargestellt, wird nun die wiederholte Sequenz der Operationen detailliert beschrieben. Während der Bewegung über den Linsenrohling, ausgehend von der Startposition bis zum Ende der Bewegung, wird der Winkel der Bewegung, d.h. der Winkel, zu dem die Bewegungsplattform 71 gedreht wird, mittels eines rotierenden Encoders wahrgenommen. Das Signal aus dem Encoder wird verarbeitet und die Einstellung des Querschlittens, die erforderlich ist, um den Kopfwinkel bei einem konstanten Wert beizubehalten, bestimmt. Anschließend wird der Radius des Basisschlittens bestimmt, und das Signal weitergegeben, so dass der Basisschlitten positioniert werden kann, um so die Bewegung entlang der gewünschten Basiskurve aufrechtzuerhalten. Das Verfahren wird dann wiederholt, bis die Hin- und Herbewegung vollständig ist, und wenn die Bewegung vollständig ist, wird der Abstand zwischen dem Linsenrohling und dem Weg des Werkzeuges durch einen vorbestimmten Anteil verringert und der nächste Bewegungsvorgang begonnen, um weiteres Material zu entfernen und die Linsendicke zu reduzieren. Der für diese Bestimmungen verwendete Mikroprozessor und die erforderliche elektromechanische Ausstattung, um die nötigen Einstellungen vorzunehmen, sind konventionell bekannt.
Dieses Verfahren zum Betreiben eines Gerätes zur Herstellung von Linsen erlaubt die Ausdehnung des Bereiches des Gerätes unter 3 Dioptrin. Die Vorrichtung kann natürlich auch im Bereich zwischen 3 und 20 Dioptrin betrieben werden, und wenn in diesem Bereich gearbeitet wird, ändert sich die Position des Basisschlittens während der Herstellung der Linsenkrümmung nicht.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Linse mit den gewünschten Basis- und Querkrümmungen mittels eines kreisförmigen schalenförmigen Diamantwerkzeugs, welches um eine Achse rotiert und wiederholt über einen Linsenrohling hin- und herbewegt wird, um Material zu entfernen, so daß die geforderte Oberfläche erhalten wird, wobei das Werkzeug so positioniert ist, daß die gewünschte Kombination von Basis- und Querkrümmungen auf dem Rohling hergestellt wird, wobei das Verfahren das Positionieren des Diamantwerkzeugs mittels eines Quer- und eines Basisschlittens umfaßt, welche beide während der Herstellung der Oberfläche frei in der Bewegung sind, weiterhin das Hin- und Herbewegen des rotierenden Werkzeugs über den Linsenrohling und Einstellung des Querschlittens und des Basisschlittens während der Hin- und Herbewegung, wobei der Kopfwinkel des Werkzeugs während der Bewegung derart variiert wird, daß bei jeder Position in der Bewegung der augenblickliche Kopfwinkel einen Wert aufweist, bei dem die gewünschte produzierte Querkrümmung über der Bewegung konstant ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der Wert des augenblicklichen Kopfwinkels einen effektiven Kopfwinkel, welcher bei einem vorgeschriebenen Bewegungsradius und einem Bewegungswinkel von null Graden berechnet ist, darstellt

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin während der Hin- und Herbewegung ein augenblicklicher Bewegungswinkel mittels eines Sensors wahrgenommen wird und ein Signal aus dem Sensor, das repräsentativ für den augenblicklichen Bewegungswinkel ist, weiterverarbeitet wird, um ein zweites Signal bereitzustellen, welches auf jede erforderliche Einstellung zum Kopfwinkel bezogen ist und wobei das zweite Signal verwendet wird, um den Querschlitten und den Basisschlitten zu justieren.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, worin das zweite Signal zunächst zur Einstellung des Querschlittens zu einem gewünschten Kopfwinkel und dann zur Einstellung des Basisschlittens zu einem gewünschten Radius verwendet wird.

5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, worin die geforderte Oberfläche einer optischen Kraft von 0 bis 20 Dioptrin entspricht.

6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, worin die geforderte Oberfläche einer optischen Kraft von 0 bis 3 Dioptrin entspricht.

7. Eine Vorrichtung zum Herstellen einer Linse, umfassend eine Grundfläche, einen Werkzeugunterstützungsmechanismus und einen Mechanismus zum Tragen der Linse, wobei beide Mechanismen auf der Grundfläche angeordnet sind, wobei der Werkzeugunterstützungsmechanismus ein Diamantwerkzeug, einen Basisschlitten und einen Querschlitten umfaßt, auf dem das Werkzeug angeordnet ist, sowie Mittel zum Rotieren des Werkzeugs, wobei der Werkzeugunterstützungsmechanismus angepaßt ist, um das Werkzeug über den Linsenrohling hinund her zu bewegen, um eine Linse mit den gewünschten Basis- und Querkrümmungen herzustellen, sowie Mittel zur Justierung des Quer- und des Basisschlittens während der Bewegung, wobei ein Kopfwinkel des Werkzeugs während der Bewegung variiert wird, Sensormittel zur Wahrnehmung des augenblicklichen Bewegungswinkels während der Hin- und Herbewegung und Weiterverarbeitungsmittel zur Bereitstellung eines Signals aus dem Sensormittel, welches für den augenblicklichen Bewegungswinkel repräsentativ ist, um ein zweites Signal bereitzustellen, welches auf jede erforderliche Einstellung zum Kopfwinkel bezogen ist, wobei die Mittel zur Justierung entsprechend dem zweiten Signal betätigt werden, derart, daß bei jeder Position während der Bewegung der augenblickliche Kopfwinkel einen Wert aufweist, bei dem die gewünschte hergestellte Querkrümmung über der Bewegung konstant ist.

8. Eine Vorrichtung zum Herstellen einer Linse gemäß Anspruch 7, worin die Mittel zur Justierung ein erstes Justiermittel zur Einstellung des Querschlittens zu einem gewünschten Kopfwinkel und ein zweites Justiermittel zur Einstellung des Basisschlittens zu einem gewünschten Radius umfaßt, wobei das erste und das zweite Justiermittel der Reihe nach entsprechend dem zweiten Signal betätigt werden.

9. Eine Vorrichtung zum Herstellen einer Linse gemäß Anspruch 7 oder 8, worin die vorrichtung angepaßt ist, um Linsen mit einer optischen Kraft im Bereich von 0 bis 20 Dioptrin herzustellen.