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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gegenstand der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Linsenschleifvorrichtung, welche dafür verwendet wird, eine Brillenlinse
zu schleifen, so daß sie
in einen Brillenrahmen paßt.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In einem Optikergeschäft bearbeitet
ein Optiker den Rand einer jeden Brillenlinse so, daß diese
in einen Brillenrahmen paßt,
der von einem Kunden ausgewählt
worden ist, wonach dann die bearbeiteten insen in den Rahmen eingebaut
werden. Zu diesem Zweck ist ein Optikergeschäft mit einer Linsenschleifvorrichtung
ausgestattet, um den Rand einer Brillenlinse schleifen zu können. Für gewöhnlich hat eine
Linsenschleifvorrichtung zur Verwendung in einem Optikergeschäft mehrere
Arten von Schleifscheiben zum Linsenschleifen, welche auf einer
gemeinsamen Drehwelle in bestimmten Positionen angeordnet sind und
mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden können, sowie einen Träger zum
drehbeweglichen Halten einer zu bearbeitenden Linse mittels Linsendrehwellen.
Durch Drehen der zu bearbeitenden Linse, welche durch den Träger auf
der Drehachse des Trägers
gehalten ist, wird diese in Kontakt mit der Schleifscheibe gebracht
und beschliffen.
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Die US-A-5347762 beschreibt den nächstkommenden
Stand der Technik und offenbart eine Linsenschleifvorrichtung zur
Durchführung
einer Rahmenanpassung an einer Brillenlinse, mit:
einer Eingabevorrichtung
zum Empfang von Daten, welche notwendig sind, Rahmenanpassungs-Bearbeitungsdaten
zu erzeugen;
Linsenhaltewellen zum Halten einer zu bearbeitenden
Linse dazwischen;
Vorrichtungen zum Drehen der Linsenhaltewellen;
einer
Schleifscheibenwelle, an welcher eine Schleifscheibe zur Grobbearbeitung
und eine Schleifscheibe mit einer V-förmigen
Ausnehmung zur Abfasung angeordnet sind
Vorrichtungen zum Drehen
der Schleifscheibenwelle;
einer Bewegungsvorrichtung zum Bewegen
der Schleifscheibenwelle in Richtung einer Drehachse der Linsenhaltewellen,
um die zu bearbeitende Linse zu schleifen; und
Steuervorrichtungen
zum Steuern der Schleifscheibenwellen-Bewegungsvorrichtungen auf der Grundlage
der Rahmenanpassungs-Bearbeitungsdaten.
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In den letzten Jahren wurden zusammen
mit dem Verbessern des Managements und dem Fortschritt der Kommunikationstechnik
zunehmend Bearbeitungscenter eingerichtet, in welchen Linsenbearbeitungsvorgänge einschließlich der
Abfasung durchgeführt
werden. In dem Bearbeitungscenter wird auch der Rand einer Brillenlinse,
welche zum Passen in einen Linsenrahmen noch nicht bearbeitet worden
ist, weiter abhängig
von den Anforderungen von einem Optikergeschäft bearbeitet.
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Das Bearbeitungscenter muß in der
Lage sein, eine große
Anzahl von Linsen mit hoher Präzision
in kurzer Zeit zu bearbeiten. Die herkömmlichen Linsenschleifvorrichtungen sind
jedoch in ihrer mechanischen Festigkeit nicht genügend und
machen lange Bearbeitungszeiten notwendig.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts der obigen Ausführungen
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Linsenschleifvorrichtung
zu schaffen, welche eine große Anzahl
von Linsen mit hoher Präzision
in kurzer Zeit bearbeiten kann.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine
Linsenschleifvorrichtung mit hoher Haltbarkeit zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung
eine Linsenschleifvorrichtung zur Durchführung einer Rahmenanpassung
an einer Brillenlinse geschaffen, mit:
einer Eingabevorrichtung
zum Empfang von Daten, welche notwendig sind, Rahmenanpassungs-Bearbeitungsdaten
zu erzeugen;
Linsenhaltewellen zum Halten einer zu bearbeitenden
Linse dazwischen;
Vorrichtungen zum Drehen der Linsenhaltewellen;
einer
Mehrzahl von Schleifscheibenwellen, wobei an jeder von diesen eine
Schleifscheibe zur Grobbearbeitung und eine Schleifscheibe mit einer
V-förmigen Ausnehmung
zur Abfasung angeordnet ist;
Vorrichtungen zum Drehen einer
jeden aus der Mehrzahl von Schleifscheibenwellen;
ersten Bewegungsvorrichtungen
zum Bewegen der Mehrzahl von Schleifscheibenwellen in Richtung einer
Drehachse der Linsenhaltewellen, um die zu bearbeitende Linse zu
schleifen; und
Steuervorrichtungen zum voneinander unabhängigen und
gleichzeitigen Steuern der Schleifscheibenwellen-Bewegungsvorrichtungen
auf der Grundlage der Rahmenanpassungs-Bearbeitungsdaten
wobei
die Mehrzahl von Schleifscheibenwellen zwei Schleifscheibenwellen
beträgt
und wobei die Schleifscheibenwellen-Drehvorrichtungen die beiden Schleifscheibenwellen
in einander entgegengesetzte Richtungen drehen, so daß Drehbelastungen
auf die zu bearbeitende Linse in einander entgegengesetzten Richtungen
aufgebracht werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine perspektivische Darstellung des Gesamtaufbaues einer Linsenschleifvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
die Anordnung der Schleifscheiben, welche in der Vorrichtung von 1 verwendet werden;
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3 ist
eine Seitenansicht, welche ein oberes Linseneinspannteil 100 und
ein unteres Linseneinspannteil 150;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Mechanismus zum Bewegen eines
Linsenschleifteiles 300R;
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5 ist
eine seitliche Schnittdarstellung des Linsenschleifteiles 300R;
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6 zeigt
die Beziehung zwischen den Drehrichtungen der Schleifscheiben und
einer zu bearbeitenden Linse und den auf die zu bearbeitende Linse
ausgeübten
Rotationsbelastungen;
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7 zeigt
die Arbeitsweise eines Linsendicken-Meßabschnittes 400;
und
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8 ist
ein Blockdiagramm, welches den allgemeinen Aufbau eines Steuersystemes
der Vorrichtung von 1 zeigt.
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BBESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine Linsenschleifvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beigefügte Zeichnung
beschrieben.
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Aufbau der
gesamten Vorrichtung
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In 1 bezeichnet
Bezugszeichen 1 eine Hauptbasis und Bezugszeichen 2 eine
Unterbasis, welche mit der Hauptbasis 1 befestigt ist.
Ein oberes Linseneinspannteil 100 und ein unteres Linseneinspannteil 150 halten
eine zu bearbeitenden Linse mittels ihrer jeweiligen Spannwellen
während
der Bearbeitung. Ein Linsendicken-Meßabschnitt 400 ist
unterhalb des oberen Linseneinspannteiles 100 in der Tiefe
der Unterbasis 2 aufgenommen.
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Die Bezugszeichen 300R und 300L bezeichnen
jeweils rechte und linke Linsenschleifteile, welche jeweils Schleifscheiben
zum Linsenschleifen auf ihren Drehwellen haben. Jedes der Linsenschleifteile 300R und 300L wird
durch einen Bewegungsmechanismus (wird später beschrieben) so gehalten,
daß es
in vertikalen und horizontalen Richtungen bezüglich der Unterbasis 2 beweglich
ist. Wie in 2 gezeigt,
sind ein Grobschleifrad 30 für Kunststoffe und ein Endbearbeitungs-Schleifrad 31 auf
der Drehwelle des Linsenschleifteiles 300L angeordnet.
Weiterhin ist ein Schleifrad 32 zur Abschrägung einer
vorderen Oberfläche
mit einer konischen Oberfläche
koaxial an der oberen Endoberfläche
des Endbearbeitungs-Schleifrades 31 angeordnet, während ein Schleifrad 33 zur
Abschrägung
einer rückwärtigen Oberfläche mit
einer konischen Oberfläche
koaxial an der unteren Endoberfläche
des Grobschleifrades 30 angeordnet ist. Demgegenüber ist
ein Hochglanz-Schleifrad 34 auf der Drehwelle des Linsenschleifteiles 300R angeordnet.
Ein Grobschleifrad 30 für
Kunststoffe, welche das gleiche wie im Linsenschleifteil
300L ist,
ein Schleifrad 35 zum Hochglanz-Abschrägen einer vorderen Oberfläche mit
einer konischen Oberfläche
und ein Schleifrad 36 zum Hochglanz-Abschrägen einer
rückwärtigen Oberfläche mit
einer konischen Oberfläche
sind koaxial an der Drehwelle des Linsenschleifteiles 300R angeordnet.
Die Durchmesser dieser Schleifräder
sind relativ gering, beispielsweise ungefähr 60 mm.
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Eine Anzeigeeinheit 10 zur
Anzeige von Bearbeitungsdaten und anderen Informationen und eine Eingabeeinheit 11,
welche es einem Benutzer ermöglicht,
Daten oder einen Befehl in die Linsenschleifvorrichtung einzugeben,
sind in einer vorderen Oberfläche
eines Gehäuses
der Vorrichtung angeordnet. Bezugszeichen 12 bezeichnet
eine verschließbare
Tür.
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Aufbau der
wesentlichen Teile
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<Linseneinspannteil>
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3 zeigt
das obere Linseneinspannteil 100 und das untere Linseneinspannteil 150.
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(1) Oberes Linseneinspannteil
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Ein Befestigungsblock 101 ist
an der Unterbasis 2 befestigt. Ein Gleichstrommotor 103 ist
auf der Oberseite des Befestigungsblockes 101 mittels einer
Befestigungsplatte 102 angeordnet und ein Treibrad 104 ist
an der Drehwelle des Gleichstrommotores 103 angeordnet.
Eine Stellspindel 105 ist drehbeweglich über ein
Lager 106 im Befestigungsblock 101 gehalten und
ein Treibrad 107 ist am oberen Ende der Stellspindel 105 angeordnet.
Ein Synchronriemen 108 ist in Eingriff mit den beiden Treibrädern 104 und 107.
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Eine Einspannwelle 121 wird über Lager 122 und 123 drehbeweglich
von einem Einspannwellenhalter 120 gehalten. Eine Mutter 124,
die in Schraubeingriff mit der Stellspindel 105 ist, ist
mit dem Einspannwellenhalter 120 verbunden. Witerhin weist
der Einspannwellenhalter 120 eine Führungsausnehmung entlang einer
sich vertikal erstreckenden Führungsschiene 109 auf,
die an dem Befestigungsblock 101 befestigt ist. Die Drehkraft
vom Gleichstrommotor 103 wird auf die Stellspindel 105 über das
Treibrad 104, den Synchronriemen 108 und das Treibrad 107 übertragen.
Wenn die Stellspindel 105 gedreht wird, bewirkt die Mutter 124,
welche in Schraubeingriff mit der Stellspindel 105 ist,
daß der Einspannwellenhalter 120 sich
unter Führung
durch die Führungsschiene 109 vertikal
bewegt. Ein Mikroschalter 110, der am Befestigungsblock 101 angebracht
ist, erkennt eine Referenzposition, wenn der Einspannwellenhalter 120 angehoben
wird.
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Ein Schrittmotor 130 zum
Drehen der Einspannwelle 121 ist am oberen Abschnitt des
Einspannwellenhalters 120 angeordnet. Die Drehkraft vom
Schrittmotor 130 wird über
ein Zahnrad 131, welches an dessen Drehwelle angeordnet
ist, und ein Zwischenzahnrad 132 auf ein Zahnrad 133 übertragen,
welches an der Einspannwelle 121 angeordnet ist, um die
Einspannwelle 121 zu drehen.
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Bezugszeichen 135 bezeichnet
einen Fotosensor und Bezugszeichen 136 bezeichnet eine Lichtabschirmplatte,
die an der Einspannwelle 121 angeordnet ist. Der Fotosensor 135 erkennt
eine Dreh-Referenzposition der Einspannwelle 121.
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(2) Unteres Linseneinspannteil
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Eine untere Einspannwelle 152 wird über Lager 153 und 154 von
einem Einspannwellenhalter 151 drehbeweglich gehalten und
der Einspannwellenhalter 151 ist mit der Hauptbasis 1 verbunden.
Ein Zahnrad 155 ist am unteren Ende der Einspannwelle 152 befestigt.
Die Drehkraft eines Schrittmotors 156 wird auf die Einspannwelle 151 über eine
nicht gezeigte Zahnradanordnung übertragen,
welche ähnlich
zu ihrem Gegenstück
am oberen Einspannteil ist, um die Einspannwelle 152 zu
drehen.
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Bezugszeichen 157 bezeichnet
einen Fotosensor und Bezugszeichen 158 bezeichnet eine Lichtabschirmplatte,
welche an dem Zahnrad 155 angeordnet ist. Der Fotosensor 157 erkennt
eine Drehreferenzposition der unteren Einspannwelle 152.
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<Bewegungsmechanismus für den Linsenschleifteil>
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4 zeigt
einen Mechanismus zum Bewegen des rechten Linsenschleifteiles 300R.
(Da ein Bewegungsmechanismus für
den linken Linsenschleifteil 300L symmetrisch zum rechten
Linsenschleifteil 300R ist, wird dieser nicht beschrieben.) Eine
vertikale Gleitbasis ist vertikal entlang zweier Führungsschienen 202 beweglich,
welche an der vorderen Oberfläche
der Unterbasis 2 angeordnet sind. Ein vertikaler Bewegungsmechanismus
für eine vertikale
Gleitbasis 201 weist folgenden Aufbau auf: Ein klammerförmiger Spindelhalter 203 ist
an der rechten seitlichen Oberfläche
der Unterbasis 2 befestigt. Ein Schrittmotor 204R ist
an der Oberfläche
des Spindelhalters 203 befestigt und eine Spindel 205, welche
vom Spindelhalter 203 drehbeweglich gehalten ist, ist mit
der Abtriebswelle des Schrittmotors 204R verbunden. Ein
Mutternblock 206 weist eine Mutter auf, welche in Gewindeeingriff
mit der Spindel 205 ist, und ist mit der seitlichen Oberfläche der
vertikalen Gleitbasis 201 verbunden. Wenn der Schrittmotor 204R die
Spindel 205 dreht, wird die vertikale Gleitbasis 201 entsprechend
in vertikaler Richtung unter Führung
durch die Führungsschienen 202 bewegt.
Eine Feder 207 ist zwischen der Unterbasis 2 und
der vertikalen Gleitbasis 201 angeordnet. Mit anderen Worten,
die Feder 207 spannt die vertikale Gleitbasis 201 nach
oben, um die nach unten gerichtete Gewichtslast der vertikalen Gleitbasis 201 aufzuheben,
so daß deren
Vertikalbewegung erleichtert wird.
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Ein Fotosensor 208R ist
an dem Spindelhalter 203 befestigt und eine Lichtabschirmplatte 209 ist an
dem Mutternblock 206 befestigt. Der Fotosensor 208R bestimmt
eine Referenzposition der vertikalen Bewegung der vertikalen Gleitbasis
201, indem er die Position der Lichtabschirmplatte 209 erkennt.
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Das Linsenschleifteil 300R ist
an einer horizontalen Gleitbasis 210 befestigt. Die horizontale Gleitbasis 210 ist
in horizontaler Richtung entlang zweier Führungsschienen 211 gleitbeweglich,
welche an der vorderen Oberfläche
der vertikalen Gleitbasis 201 befestigt sind. Ein Mechanismus
zum Bewegen der horizontalen Gleitbasis 210 ist im wesentlichen der
gleiche wie der oben beschriebene Bewegungsmechanismus für die vertikale
Gleitbasis 201. Ein klammernförmiger Spindelhalter 212 ist
an der Bodenfläche
der vertikalen Gleitbasis 201 befestigt und hält drehbeweglich
eine Spindel 213. Ein Schrittmotor 214R ist an
der seitlichen Oberfläche
des Spindelhalters 212 befestigt und die Spindel 213 ist
mit der Abtriebswelle des Schrittmotors 214R verbunden. Die
Spindel 213 ist in Schraubeingriff mit einem Mutternblock 215,
der mit der Bodenoberfläche
der horizontalen Gleitbasis 210 verbunden ist. Wenn der Schrittmotor 214R die
Spindel 213 dreht, wird die horizontale Gleitbasis 210,
welche mit dem Mutternblock 215 verbunden ist, entsprechend
in einer horizontalen Richtung entlang der Führungsschienen 211 bewegt.
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An dem Spindelhalter 212 ist
ein Fotosensor 216R befestigt und eine Lichtabschirmplatte 217 ist an
dem Mutternblock 215 befestigt. Der Fotosensor 216R bestimmt
eine Referenzposition der horizontalen Bewegung der horizontalen
Gleitbasis 210 durch Erkennung der Position der Lichtabschirmplatte 215.
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<Linsenschleifteil>
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5 ist
eine seitliche Schnittdarstellung, welche den Aufbau des rechten
Linsenschleifteiles 300R zeigt.
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Eine Wellenstützbasis 301 ist an
der horizontalen Gleitbasis 210 befestigt. Ein Gehäuse 305 ist am
vorderen Abschnitt der Wellenstützbasis 301 befestigt
und hält
drehbeweglich eine sich vertikal erstreckende Drehwelle 304 über Lager 302 und 303. Eine
Gruppe von Schleifrädern
einschließlich
des Grobschleifrades 30 ist am unteren Abschnitt der Drehwelle 304 befestigt.
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Ein Servomotor 310R zum
Drehen der Schleifräder
ist an der oberen Oberfläche
der Wellenstützbasis 301 mittels
einer Befestigungsplatte 311 angeordnet. Ein Treibrad 312 ist
an der Abtriebswelle des Servomotors 310R angeordnet und über einen Riemen 313 mit
einem weiteren Treibrad 306 verbunden, welches am oberen
Ende der Drehwelle 304 angeordnet ist. Mit diesem Aufbau
werden die Schleifräder,
welche an der Drehwelle 304 angeordnet sind, in Drehung
versetzt, wenn der Servomotor 310R dreht.
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Da der linke Linsenschleifteil 300L symmetrisch
zum rechten Linsenschleifteil 300R ist, wird sein Aufbau
nicht beschrieben.
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Unter der Antriebssteuerung der Schrittmotoren
der oben beschriebenen Bewegungsmechanismen wird jeder der rechten
und linken Linsenschleifteile 300R und 300L vertikal
und horizontal gegenüber
einer zu bearbeitenden Linse bewegt, welche durch die oberen und
unteren Einspannwellen 121 und 152 gehalten wird.
Diese Bewegungen der rechten und linken Schleifteile 300R und 300L bringen ausgewählte Schleifräder in Kontakt
mit der zu bearbeitenden Linse, so daß die ausgewählten Schleifräder die
zu bearbeitenden Linse schleifbearbeiten. Da die Linsenschleifvorrichtung
die beiden Gruppen von Schleifrädern
jeweils an den beiden Drehwellen hiervon aufweist, kann sie die
zu bearbeitende Linse aus zwei Richtungen zur gleichen Zeit bearbeiten
(Details des Schleifvorganges werden nachfolgend beschrieben). Es
sei festzuhalten, daß in
dieser Ausführungsform
die Drehachsen der Einspannwellen 121 und 152 des
oberen Linseneinspannteiles 100 und des unteren Linseneinspannteiles 150 so
angeordnet sind, daß sie
auf einer geraden Linie liegen, welche die Mittelpunkte der beiden
entsprechenden Wellen 304 der Linsenschleifteile 300R und 300L verbindet (vergleiche 6).
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<Linsendicken-Meßabschnitt>
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7 zeigt
den Linsendicken-Meßabschnitt 400.
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Der Linsendicken-Meßabschnitt
400 beinhaltet
einen Meßarm
527 mit
zwei drehbaren Tastern
523 und
524, einen Drehmechanismus,
beispielsweise einen (nicht gezeigten) Gleichstrommotor zur Drehung
des Meßarmes
527,
eine Sensorplatte
510 und Fotoschalter
504 und
505 zur
Erkennung der Drehung des Meßarmes
527,
wodurch eine Steuerung der Drehung des Gleichstrommotors möglich ist,
einen Erkennungsmechanismus, beispielsweise ein Potentiometer
506 zur
Erkennung des Drehbetrages des Meßarmes
527, um somit
die Formen der vorderen und hinteren Oberflächen der zu bearbeitenden Linse
zu erhalten. Der Aufbau des Linsendicken-Meßabschnittes
400 entspricht
im wesentlichen demjenigen, wie er in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. Hei. 3-20603 und der
US-PS
5333412 offenbart ist, welche durch die vorliegende Anmelderin
eingereicht oder dieser übertragen
wurden und auf welche bezüglich
Details des Linsendicken-Meßabschnittes
400 hier
Bezug genommen wird. Der Linsendicken-Meßabschnitt
400 gemäß
7 wird so gesteuert, daß er sich
von vorne nach hinten (durch die Pfeile in
7 dargestellt) relativ zu der Linsenschleifvorrichtung mittels
einer nach vorne und hinten wirkenden Bewegungsvorrichtung
401 auf
der Grundlage von Meßdaten
einer Linsenform-Meßvorrichtung
bewegen kann. Die Linsendicke wird so gemessen, daß der Meßarm
527 von seiner
unteren Ausgangsposition nach oben gedreht wird und die Taster
523 bzw.
524 in Kontakt mit den vorderen und hinteren brechenden Oberflächen der Linse
gebracht werden. Von daher ist es bevorzugt, daß die Drehwelle des Meßarmes
527 mit
einer Schraubenfeder oder dergleichen ausgestattet ist, welche eine
nach unten gerichtete Last des Meßarmes
527 aufhebt.
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Die Linsendicken-(Randdicken-)Messung wird
auf folgende Weise durchgeführt.
Zunächst
wird der Linsendicken-Meßabschnitt
400 durch
die nach vorne und hinten wirkende Bewegungsvorrichtung nach vorne
oder hinten bewegt und der Meßarm
527 wird
gedreht, das heißt
angehoben. Die Form der vorderen Brechungsoberfläche der Linse wird erhalten
durch Drehen der Linse, während
der Taster
523 mit der vorderen Brechungsoberfläche der
Linse (Abschrägungsboden
(oder Abschrägungsscheitel))
in Kontakt gehalten wird. Sodann wird die Form der rückwärtigen Brechungsoberfläche der
Linse dadurch erhalten, daß die
Linse gedreht wird, während der
Taster
527 mit der rückwärtigen Brechungsoberfläche der
Linse in Kontakt gehalten wird (dieser Vorgang ist im wesentlichen
der gleiche, wie er in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. Hei. 3-20603 und der
US-PS
5333412 gemäß obigem
Zitat offenbart ist).
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<Steuersystem>
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8 ist
ein Blockdiagramm und zeigt den allgemeinen Aufbau eines Steuersystems
für die
Linsenschleifvorrichtung.
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Bezugszeichen 600 bezeichnet
eine Steuereinheit, welche die gesamte Vorrichtung steuert. Die Anzeigeeinheit 10,
die Eingabeeinheit 11, der Mikroschalter 110 und
Fotosensoren sind mit der Steuereinheit 600 verbunden.
Die Motoren zum Bewegen oder Drehen der entsprechenden Teile sind
mit der Steuereinheit 600 über Treiber 620 bis 628 verbunden.
Die Treiber 622 und 625, welche jeweils mit dem Servomotor 310 für den rechten
Linsenschleifteil 300 und dem Servomotor 310L für den linken
Linsenschleifteil 300L verbunden sind, erfassen das Drehmoment
der Servomotoren 310 und 310L während der
Bearbeitung und koppeln das erkannte Drehmoment auf die Steuereinheit 600 zurück. Die
Steuereinheit 600 verwendet die Drehmomentinformationen,
um die Bewegung der Linsenschleifteile 300 und 300L sowie
die Drehung der Linse zu steuern.
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Bezugszeichen 601 bezeichnet
einen Schnittstellenschaltkreis, der zum Übertragen und Empfangen von
Daten dient. Eine Linsenrahmenform-Meßvorrichtung 650,
ein Host-Computer 651 zur Handhabung von Linsenbearbeitungsdaten,
ein Strichcode-Scanner 652 etc. können mit dem Schnittstellenschaltkreis 601 verbunden
sein. Ein Hauptprogrammspeicher 602 speichert ein Programm
zum Betrieb der Linsenschleifvorrichtung. Ein Datenspeicher 603 speichert
Daten, welche über
den Schnittstellenschaltkreis 601 zugeführt werden, Linsendicken-Meßdaten und
andere Daten.
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Arbeitsweise
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Die Arbeitsweise der Linsenschleifvorrichtung
mit dem oben beschriebenen Aufbau wird nachfolgend beschrieben.
Die nachfolgende Beschreibung richtet sich auf den Fall, wo verschiedene
Arten von Daten einschließlich
der Daten (dreidimensionale Formgebungsdaten an einer Linsenrahmenform und
einer Schablone) der Linsenform-Meßvorrichtung
650 (vergleiche
z. B.
US-PS 5228242 ),
wie sie in jedem Optikergeschäft
vorhanden ist, Layout-Daten (ein Abstand zwischen geometrischen
Mittelpunkten der beiden Linsenrahmenabschnitte, ein Pupillenabstand
etc.), eine Linsenart und Linsenstärkendaten und andere Daten über öffentliche
Kommu nikationsleitungen dem Host-Computer
651 übertragen
werden, der in einem Bearbeitungscenter vorhanden ist, wobei dann
eine Linse durch die Linsenschleifvorrichtung gemäß der Ausführungsform
bearbeitet wird. Es sei angenommen, daß die zu bearbeitende Linse
eine Kunststofflinse ist und daß die
Linse zunächst
abgefast und dann abgeschrägt
wird.
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Daten, welche dem Host-Computer 651 übertragen
wurden, werden über
den Schnittstellenschaltkreis 601 in die Steuereinheit 600 eingegeben und
dann in den Datenspeicher 603 übertragen und dort gespeichert.
Zur gleichen Zeit zeigt die Steuereinheit 600 die empfangenen
Daten in der Anzeigeeinheit 10 an. Eine Bedienungsperson
führt eine
bestimmte Behandlung an der zu bearbeitenden Linse durch und ordnet
sie auf der Einspannwelle 152 an. Nach Abschluß der Bearbeitungsvorbereitungen drückt die
Bedienungsperson einen Startschalter an der Eingabeeinheit 11, um
die Bearbeitung zu beginnen. In Antwort auf ein sich ergebendes
Startsignal führt
die Linsenschleifvorrichtung automatisch eine Linsenranddickenmessung,
eine Grobbearbeitung, eine Abfasungsbearbeitung und eine Abschrägung durch,
wie nachfolgend in dieser Reihenfolge beschrieben wird.
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(1) Linsenranddickenmessung
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Bei Empfang des Startsignales betreibt
die Steuereinheit
600 den Gleichstrommotor
103,
um den Einspannwellenhalter
120 abzusenken, wodurch die
zu bearbeitende Linse mittels der Einspannwellen
121 und
152 gehalten
wird. Danach erzeugt die Steuereinheit
600 Bearbeitungsdaten,
welche die Lage der optischen Achse der Linse als Ursprung haben, auf
der Grundlage der Layoutdaten, der Linsenrahmenformdaten und anderen
Daten. Randinformationen der Abfasungsoberseite oder -unterseite
(bevorzugt der Abfasungsunterseite) werden während der Randdickenmessung
der zu bearbeitenden Linse erhalten. Während der Randdickenmessung
werden die Motoren
130 und
156 angetrieben, um
die zu bearbeitenden Linse zu drehen, welche von den Einspannwellen
121 und
152 gehalten
ist. Die Motoren
130 und
156 werden synchron zueinander
unter Steuerung der Steuereinheit
600 angetrieben. Die Steuereinheit
600 erzeugt
Daten hinsichtlich Abfasung-Bearbeitungsdaten,
welche an der Linse durchzuführen
sind abhängig
von einem gegebenen Programm und auf der Grundlage der Meßdaten (Randinformationen),
welche von dem Linsenmeßabschnitt
400 erhalten
wurden. Was die Berechnung der Abfasungsbearbeitungsdaten betrifft,
so werden mehrere Verfahren vorgeschlagen, einschließlich eines
Verfahrens zur Berechnung einer Kurve von vorderen und hinteren
Oberflächenkurven,
eines Verfahrens zum Unterteilen der Randdicke und eine Kombination
dieser Verfahren. Was Details der Berechnung der Abfasungsbearbeitungsdaten
betrifft, sei beispielsweise Bezug genommen auf die
US-PS 5347762 , welche von der vorliegenden
Anmelderin eingereicht wurde. Die so erhaltenen Abfasungsbearbeitungsdaten
werden im Datenspeicher
603 gespeichert.
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(2) Grobbearbeitung
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Danach führt die Steuereinheit 600 die
Grobbearbeitung auf der Grundlage der Linsenbearbeitungsdaten durch.
Genauer gesagt, die Steuereinheit 600 treibt die Servomotoren 310R und 310L,
um die Schleifräder
zu drehen. Wie in 6 gezeigt,
drehen die Schleifräder
des linken Linsenschleifteiles 300L gegen Uhrzeigersinn
(durch den Pfeil A in 6 dargestellt),
während
die Schleifräder
des rechten Linsenschleifteiles 300R im Uhrzeigersinn drehen (durch
den Pfeil B dargestellt). Weiterhin betreibt die Steuereinheit 600 die
Schrittmotoren 204R und 204L, um die rechten und
linken vertikalen Gleitbasen 201 abzusenken, so daß die beiden
rechten und linken Grobschleifräder 30 auf
gleiche Höhe
wie die zu bearbeitende Linse unter Steuerung der Schrittanzahl
der an die Schrittmotoren 204R und 204L angelegten
Schritte zu liegen kommen. Sodann treibt die Steuereinheit 600 die
Schrittmotoren 214R und 214L, um die Linsenschleifteile 300R und 300L in Richtung
der zu bearbeitenden Linse horizontal zu bewegen.
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Die rechten und linken Grobschleifräder 30 werden
unter Drehung in Richtung der zu bearbeitenden Linse bewegt, wodurch
die zu bearbeitende Linse allmählich
von zwei Richtungen her beschliffen wird. Die Bewegungsbeträge der rechten
und linken Grobschleifräder 30 werden
unabhängig
voneinander auf der Grundlage der Linsenrahmenformdaten gesteuert.
Mit anderen Worten, die Bewegung der beiden Grobschleifräder 30 in
Richtung der zu bearbeitenden Linse wird auf der Grundlage der Linsenrahmenformdaten
von denjenigen Richtungen gesteuert, in denen die beiden Grobschleifräder 30 vorhanden
sind (definiert bezüglich
der Referenzrichtung der zu bearbeitenden Linse, wie sie von den Haltewellen 121 und 152 gehalten
ist). Da in dieser Ausführungsform
der Mittelpunkt (die Drehachse) der Haltewellen 121 und 152 und
die Mittelpunkte (Drehachsen) der Drehwellen 304 der beiden
Grobschleifräder 30 auf
der gleichen gemeinsamen Linie liegen, werden die rechten und linken
Grobschleifräder 30 auf
der Grundlage der beiden Formdaten bewegt, welche voneinander um
180° abweichen.
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Die Steuereinheit 600 überwacht
das Drehmoment (das heißt
den Motorlaststrom) eines jeden der beiden Servomotoren 310R und 310L über die Treiber 622 und 625.
Wenn die Steuereinheit 600 aufgrund der obigen Überwachung
festgestellt hat, daß ein
bestimmter Drehmomentbetrag an jedem der beiden Servomotoren 310R und 310L anliegt,
oder wenn sie beurteilt hat, daß die
Schleifoberflächen
der beiden rechten und linken Grobschleifräder 30 ihre Bearbeitungspositionen
erreicht haben, treibt die Steuereinheit 600 synchron die
Schrittmotoren 130 und 156 für die Einspannwellen 121 und 152,
so daß die
Drehung der Linse begonnen wird, während sie von diesen Einspannwellen
gehalten wird (in Richtung des Pfeiles C in 6).
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Dieser Schleifvorgang wird so durchgeführt, daß ein Wert,
der durch Subtraktion des Radius des Schleifrades 30 vom Abstand
zwischen dem Drehmittelpunkt eines jeden Schleifrades 30 und
dem Linsenbearbeitungsmittelpunkt (das heißt dem Mittelpunkt der Einspannwellen 121 und 152)
erhalten wurde mit einem Rahmenformwert (plus einem Abfasungsbearbeitungsrand)
entsprechend einem Drehwinkel der zu bearbeitenden Linse übereinstimmt. Dieser
Schleifvorgang basiert auf den Drehwinkeldaten der Linse (welche
von der Anzahl von Impulsen erhalten werden, welche den Schrittmotoren 130 und 156 zugeführt werden).
Während
des Verlaufs dieses kontinuierlichen Schleifvorganges stoppt die
Steuereinheit 600, wenn die Steuereinheit 600 aufgrund
der Überwachung
des Drehmomentes der Servomotoren 310R und 310L beurteilt
hat, daß das
Drehmoment eines der Motoren einen gegebenen oberen Grenzwert erreicht
hat, den Antrieb der Schrittmotoren 130 und 156 für die Einspannwellen 121 und 152,
so daß die
Drehung der zu bearbeitenden Linse unterbrochen wird und auch die
Bewegung des Grobschleifrades 30 in Richtung der Linse,
für welches
das Drehmoment den gegebenen oberen Grenzwert erreicht hat, angehalten
wird (oder bewirkt wird, daß das Grobschleifrad 30 etwas
zurückgezogen
wird). Diese Maßnahme
kann das Ausüben
einer überhohen
Last auf die zu bearbeitende Linse verhindern und Fehler, beispielsweise
einen Linsenbruch vermeiden. Wenn die Bewegung des Grobschleifrades 30 in
Richtung der Linse unterbrochen ist, nimmt das Drehmoment des Servomotors 310R oder 310L,
welche das Grobschleifrad 30 drehen, ab. Wenn das Drehmoment
auf einen bestimmten, einen das Drehmoment anhebenden Wert erlaubenden
Wert abgenommen hat, erlaubt die Steuereinheit 600 eine
neue Bewegung des Grobschleifrades 30 in Richtung der zu
bearbeitenden Linse und dreht die Linse wieder, so daß der Schleifvorgang
erneut begonnen wird.
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Wie oben beschrieben, führt die
Linsenschleifvorrichtung die Grobbearbeitung der zu bearbeitenden
Linse unter Verwendung der beiden Wellen durch, welche an den beiden
ent sprechenden Richtungen angeordnet sind, welche voneinander um
180° beabstandet
sind, was auf der Grundlage der Rahmenformdaten erfolgt, während die
Bewegung der rechten und linken Grobschleifräder 30 in Richtung
der Linse (Rechts/Links-Richtung) und die Drehung der Linse mit
der Überwachung
des Drehmomentes an jedem der Servomotoren 310R und 310L gesteuert
wird. Auf diese Weise wird die Grobbearbeitung abgeschlossen, wobei
die zu bearbeitende Linse 0,5 bis 1,5 Umdrehungen abhängig von der
Linsenranddicke und dem zu abzuschleifenden Betrag durchführt. Dieser
Grobschleifvorgang kann in kürzerer
Zeit als ein Grobschleifvorgang von Einrichtung unter Verwendung
einer Welle durchgeführt werden.
Da weiterhin gemäß 6 die rechten und linken
Grobschleifräder 30 in
einander entgegengesetzte Richtungen drehen, heben sich die Richtungen
der auf die zu bearbeitende Linse einwirkenden Drehbelastungen gegenseitig
auf (in 6 übt das linke
Grobschleifrad 30, welches in Richtung des Pfeiles A dreht,
auf die Linse eine Drehbelastung in Richtung des Pfeiles D aus und
das rechte Grobschleifrad 30, welches in Richtung des Pfeiles
B dreht, übt
eine Drehbelastung in Richtung des Pfeiles E aus). Im Ergebnis wird
die Steifigkeit der Vorrichtung gegenüber einer Linsentorsion erhöht, wodurch es
möglich
wird, eine hochgenaue Bearbeitung zu realisieren. Da weiterhin die
oberen und unteren Einspannwellen 121 und 152 zum
Halten der zu bearbeitenden Linse synchron durch die unabhängigen Motoren 130 und 156 gedreht
werden, kann eine Torsionsbelastung der Linse gegenüber dem
Fall verringert werden, in welchem ein Drehmechanismus mit zwei
Einspannwellen durch einen einzelnen Motor gedreht wird. Dies trägt auch
zu einer Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit bei.
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(3) Abfasungsbearbeitung
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Nach Abschluß der Grobbearbeitung beginnt automatisch
die Abfasungsbearbeitung. Die Steuereinheit 600 treibt
die Bewegungsmechanismen für die
Linsenschleifteile 300R und
300L, um die beiden Grobschleifräder 30 außer Eingriff
mit der Linse zu bringen. Der Linsenschleifteil 300R wird
in seine Ausgangsposition zurückbewegt
und die Drehung der Schleifräder
wird angehalten. Demgegenüber
wird der linke Linsenschleifteil 300L auf der Grundlage von
Abfasungsbearbeitungsdaten bewegt, welche in dem Datenspeicher 603 abgespeichert
sind, so daß die
V-Ausnehmung des Endbearbeitungs-Schleifrades 31 auf eine
Höhe entsprechend
der beabsichtigten Abfasungsform der Linse gesetzt wird. (Alternativ hierzu
kann zunächst
der erste Linsenschleifteil 300L auch in seine Ausgangslage
zurückgebracht
werden und dann kann er in Richtung der Linse bewegt werden). Danach
wird eine Abfasungsbearbeitung so durchgeführt, daß sie auf den Abfasungsbearbeitungsdaten
basiert, wobei der Motor 214L so antriebsgesteuert wird,
daß er
das Endbearbeitungs-Schleifrad 31 in Rechts/Links-Richtung
(auf die Linse zu) bewegt und der Motor 204L wird so antriebsgesteuert,
daß er
das Endbearbeitungs-Schleifrad 31 vertikal bewegt. Während dieses
Vorganges überwacht
die Steuereinheit 600 das Drehmoment am Servomotor 310L auf
gleiche Weise wie bei der Grobbearbeitung. Wenn die Steuereinheit 600 aufgrund
der Überwachung
des Drehmomentes beurteilt, daß das
Drehmoment des Servomotors 310L einen gegebenen oberen
Grenzwert erreicht hat, wird die Bewegung des Endbearbeitungs-Schleifrades 31 und
die Drehung der Linse unterbrochen. Wenn die Steuereinheit 600 beurteilt,
daß das
Drehmoment des Servomotors 310L auf einen gegebenen, das Drehmoment
wieder anhebenden erlaubenden Wert abgesunken ist, werden die Bewegungen
des Endbearbeitungs-Schleifrades und die Drehung der Linse wieder
aufgenommen. Auf diese Weise erfolgt die Abfasungsbearbeitung an
der gesamten Umfangskante der zu bearbeitenden Linse.
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(4) Abschrägung
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Beim Abschrägungsvorgang berechnet die Steuereinheit 600 unter
Berücksichtigung
eines gegebenen Abschrägungsbetrages (beispielsweise
0,3 mm) Abschrägungsdaten
(für die
vorderen und hinteren Oberflächen)
unter Verwendung von Kurvendaten der vorderen Oberflächen und
der hinteren Oberflächen,
welche auf der Grundlage von Meßdaten des
Linsenmeßabschnittes 400 erzeugt
wurden (Kurven, welche durch Substitution der Meßdaten in allgemeine Formeln
einer sphärischen
Oberfläche
und durch Auflösung
der sich ergebenden simultanen Gleichungen erhalten wurden), sowie
Longitudinalliniendaten, welche auf der Grundlage der Layoutdaten
erzeugt wurden, der Linsenrahmenformdaten und anderen Daten (wie
oben beschrieben; in der vorliegenden Ausführungsform ist der Punkt der
optischen Linsenachse als Urspungspunkt verwendet). (Alternativ
hierzu kann eine Tabelle erstellt werden, welche den Abtragungsbetrag
beim Abschrägen
mit der Kurve und dem Abstand vom Bearbeitungsmittelpunkt korreliert).
Zur Durchführung
des Abschrägungsvorganges
werden die vertikale und horizontale Bewegung des Schleifrades 32 zur
Abschrägung der
vorderen Oberfläche
und des Schleifrades 33 zur Abschrägung der hinteren Oberfläche auf
der Grundlage der Abschrägungsdaten
gesteuert. Was die Kurvendaten der vorderen und hinteren Oberfläche einer asphärischen
Linse betrifft, so ist es bevorzugt, Kurven für entsprechende Longitudinallinien
zu berechnen. Es kann jedoch auch eine astigmatische Linse mit niedriger
Dioptriezahl als sphärische
Oberfläche betrachtet
werden.
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Zunächst führt die Linsenschleifvorrichtung einen
Abschrägungsvorgang
an der vorderen Oberfläche
durch. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 600 bewegt
das Schleifrad 32 zur Abschrägung der vorderen Oberfläche des
linken Linsenschleifteiles 300L in vertikaler Richtung,
so daß das
Schleifrad 32 an der Abschrägungswelle der vorderen Oberflächenschulter
der zu bearbeitenden Linse angeordnet wird und bewegt unter Drehung
das Schleifrad 32 zur Abschrägung der vorderen Oberfläche in Richtung der
Linse auf der Grundlage der Abschrägungsdaten. Sodann dreht die
Steuereinheit 600 die zu bearbeitende Linse und steuert
die ver tikale und horizontale Bewegung des Abschrägungs-Schleifrades 32 auf der
Grundlage der Abschrägungsdaten
für die
vordere Oberfläche,
so daß der
gesamte Umfang der Linse abgeschrägt wird. Da das Abschrägungs-Schleifrad 32 einen
relativ kleinen Durchmesser hat, kann es die meisten Linsen ohne
Kontakt mit irgendwelchen anderen Abschnitten mit Ausnahme der abzuschrägenden Abschnitte
abschrägen.
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Nach Abschluß des Abschrägungsvorganges
an der vorderen Oberfläche
wird das Schleifrad 33 zum Abschrägen der hinteren Oberfläche in eine Abschrägungshöhe der hinteren
Oberflächenschulter der
zu bearbeitenden Linse gebracht und ein Abschrägungsvorgang wird auf der Grundlage
der Abschrägungsdaten
für die
hintere Oberfläche
auf gleiche Weise wie oben beschrieben durchgeführt.
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Da das Abschrägungsschleifrad auf der gleichen
Welle (Drehachse) wie die anderen Schleifräder angeordnet ist, wie sie
in dieser Ausführungsform verwendet
werden, kann die Abschrägung
wirksam ohne die Notwendigkeit eines komplizierten Abschrägungsmechanismus
durchgeführt
werden.
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Die voranstehende Beschreibung ist
auf den Fall einer normalen Abfasungsbearbeitung mit dem Endbearbeitungs-Schleifrad 31 gerichtet.
Wenn Hochglanzbearbeitung durchgeführt wird, werden das Hochglanz-Schleifrad 34 und
die Hochglanz-Abschrägungsschleifräder 35 und 36 des
rechten Linsenschleifteiles 300 verwendet.
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Was die an den beiden Drehachsen
angeordneten Schleifräder
betrifft, so können
verschiedene Kombinationen abweichend von derjenigen der obigen
Ausführungsform
verwendet werden. Beispielsweise können zur Bearbeitung einer
Glaslinse Schleifräder
für Glas
anstelle der Grobschleifräder 30 für Kunststoff
verwendet werden. Alternativ können Schleifräder für Glas den
oben beschriebenen Schleifradkombinationen an den beiden Drehwellen hinzugefügt werden.
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Obgleich in der obigen Ausführungsform
die Abfasungsbearbeitung mit dem Endbearbeitungs-Schleifrad 31 durchgeführt wird,
welches an einer Welle angeordnet ist, kann ein weiteres Endbearbeitungs-Schleifrad 31 auch
an dem rechten Linsenschleifteil 300R angeordnet werden,
um die Abfasungsbearbeitung aus zwei Richtungen mit den beiden Wellen
auf gleiche Weise wie bei der Grobbearbeitung durchzuführen. Auf
diese Weise kann die Abfasungsbearbeitungszeit, das heißt die Gesamtbearbeitungszeit
verkürzt
werden. Weiterhin können
Abschrägungsschleifräder der
gleichen Formgebung an rechten und linken Seiten vorgesehen werden
und die Abschrägungsvorgänge an der
Seite der hinteren Oberfläche
und der Seite der vorderen Oberfläche der Linse können zur
gleichen Zeit durchgeführt
werden.
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Zusätzlich kann, obgleich der Abschrägungsbetrag
vorab in der obigen Ausführungsform auf
einen gegebenen Wert gesetzt wird, in der Eingabeeinheit 11 ein
Schlüsselwert
verwendet werden, um den Abschrägungsbetrag
zu spezifizieren. In diesem Fall ist es effektiver, eine Abschrägungs-Simulationsfunktion
einer Simulationsfunktion einer virtuellen Abfasungsform bestimmter
Abfasungsbearbeitungsdaten basierend auf Linsenranddicken-Meßdaten hinzu
zu addieren (vergleiche ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. Hei. 3-20603); diese Funktion ist in einer Vorrichtung bereitgestellt,
welche die Spezifikation einer Kurve und einer Position der Abfasungsform
erlaubt.