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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 Linsen 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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Eine
so geschliffene Linse hat sowohl an den vorderen als auch hinteren
Umfängen
abgewinkelte Bereiche. Wenn die abgewinkelten Bereiche so wie sie
sind belassen werden, können
sie möglicherweise
einen Benutzer verletzen oder ein Grund zum Bruch oder zur Beschädigung der
Linse werden. Von daher entfernt für gewöhnlich ein Techniker die abgewinkelten
Bereiche, das heißt,
er schrägt
die Linse ab. Bei bestimmten Typen von Linsenschleifvorrichtungen
wird ein Abschrägungsschleifrad
separat von einer Schleifradwelle zum Schleifen bereitgestellt und
das Abschrägen
wird mit einer bestimmten Last durchgeführt, welche zwischen dem Abschrägungsschleifrad
und einer zu bearbeitenden Linse aufgebracht wird.
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Das
obige Abschrägen
durch einen manuellen Vorgang fordert jedoch, daß der Techniker hohe Geschicklichkeit
hat.
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Weiterhin
ist eine Linsenschleifvorrichtung, bei der eine bestimmte Last zwischen
dem Abschrägungsschleifrad
und einer zu bearbeitenden Linse aufgebracht wird, dahingehend nachteilig,
daß das Abschrägen nicht
gleichförmig
durchgeführt
werden kann. Weiterhin macht die separate Bereitstellung des Abschrägungsschleifrades
zu der Schleifradwelle zum Schleifen den Gesamtmechanismus der Vorrichtung
kompliziert, was wahrscheinlich zu einem Kostenanstieg führen wird.
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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 für
die Rahmenanpassungsbearbeitung einschließlich Linsenrand-Positionsdaten;
Vorrichtungen
zum Berechnen von Bearbeitungsdaten auf der Grundlage der durch
die Eingabevorrichtung erhaltenen Daten;
Linsenhaltewellen
zum Halten einer zu bearbeitenden Linse dazwischen;
Vorrichtungen
zum Drehen der Linsenhaltewellen;
einer Schleifscheibenwelle,
an der Schleifscheiben zur groben Schleifbearbeitung der Linsenkante
und zur Abfasungsbearbeitung koaxial angeordnet sind;
Vorrichtungen
zum Drehen der Schleifscheibenwelle um ihre Achse;
Bewegungsvorrichtungen
zum Bewegen der Schleifscheibenwelle in Richtung einer Drehachse
der Linsenhaltewellen und zum Bewegen der Schleifscheibenwelle in
einer Längsrichtung
hiervon relativ zu der zu bearbeitenden Linse, um die zu bearbeitende
Linse zu schleifen; und
Steuervorrichtungen zum Steuern der
Schleifscheibenwellen-Bewegungsvorrichtungen
auf der Grundlage der Bearbeitungsdaten beim groben und Abfasungs-Bearbeiten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts
des obigen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Linsenschleifvorrichtung
zu schaffen, welche das Abschrägen
mit einem einfachen Mechanismus durchführen kann.
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Zur
Lösung
der obigen Aufgaben wird gemäß der Erfindung
eine Linsenschleifvorrichtung geschaffen, wie sie im Anspruch 1
definiert ist.
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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. Weiterhin 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 Bewe gungsvorrichtung 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 310R für den rechten
Linsenschleifteil 300R und dem Servomotor 310L für den linken
Linsenschleifteil 300L verbunden sind, erfassen das Drehmoment
der Servomotoren 310R 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 300R 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
Kommunikationsleitungen 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 Grob schleifräder 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 Drehmo mentes 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
entsprechenden 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 vertikale 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 Abschrä gungsdaten
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 300R 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.