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Markiervorrichtung für Linsenprüfgeräte
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Die Erfindung betrifft eine Markiervorrichtung für ein Linsenprüfgerät
zum Messen der Kugel- und der Zylinderbrechkraft usw. eines Brillenglases oder einer
Haftschale.
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Insbesondere betrifft die Erfindung eine automatische Markiervorrichtung,
die bei Verwendung mit einem automatischen Linsenprüfgerät zum automatischen Messen
der Brechkräfte eines optischen Elements, beispielsweise eines Brillenglases, zum
automatischen Markieren durch Berechnen der Lage des optischen Mittelpunktes des
Brillenglases auf Grund der gemessenen Prismenbrechkraft geeignet ist.
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In den letzten Jahren ist ein sogenanntes "automatisches Linsenprüfgerät"
entwickelt und praktisch verwendet worden, mit dem die Kugelbrechkraft, die Zylinderbrechkraft
und die Richtung der Zylinderachse sowie die Prismenbrechkraft eines Brillenglases
oder dergleichen automatisch gemessen werden können. Dieses automatische Linsenprüfgerät
hat zwar den Vorteil, daß damit die Brechkräfte des Brillenglases oder dergleichen
automatisch gemessen werden können, doch unterscheidet sich in seinem derzeitigen
Entwicklungsstand das Markieren des optischen Mittelpunktes und der Richtung der
Achse der Zylinderbrechkraft der zu prüfenden Linse nicht sehr von dem entsprechenden
Vorgang in einem bekannten teleskop- oder projektorartigen Linsenprüfgerät,
in
dem die Betrachtungen und Messungen von einer in das Okular blickenden Bedienungsperson
vorgenommen werden.
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In dem üblichen Linsenprüfgerät muß zum Markieren des optischen Mittelpunktes
und der Zylinderachse der zu prüfenden Linse zunächst die optische Achse der Linse
mit der des Linsenprüfgeräts in Übereinstimmung gebracht werden.
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Dazu muß eine den optischen Mittelpunkt der Linse bezeichnende Marke
auf einen Bildschirm projiziert werden. In manchen anderen bekannten Linsenprüfgeräten
wird die Übereinstimmung der optischen Achsen der Linse und des Linsenprüfgeräts
durch eine Anzeigelampe angezeigt. In beiden Fällen wird zur Herstellung der Übereinstimmung
viel Zeit benötigt und besteht stets die Gefahr einer Abweichung. In dem üblichen
Linsenprüfgerät kann die Markierung nicht genauer vorgenommen werden, und seine
Verwendung kann zu Fehlern bei der Bearbeitung und Justierung der Brille führen.
Bei der Prüfung einer astigmatischen Linse muß diese gedreht werden, weil ihre Zylinderachse
in die Richtung gebracht werden muß, in der die drei Schreibstifte der Markiervorrichtung
angeordnet sind. Das Drehen der Linse und das Ausrichten der Zylinderachse ist nicht
nur zeitraubend, sondern kann auch zu Fehlern führen, so daß beim Justieren und
Bearbeiten des Brillenglases Schwierigkeiten auftreten. Eine zu prüfende prismatische
Linse besitzt im allgemeinen eine vorherbestimmte Prismenbrechkraft und ihr optischer
Mittelpunkt weicht in einer vorherbestimmten Basisrichtung von dem geometrischen
Mittelpunkt der Linse ab. Bei einer derartigen prismatischen Linse befindet sich
daher der zu markierende Punkt nicht am optischen, sondern am geometrischen Mittelpunkt.
Aus diesem Grunde muß in dem üblichen Linsenprüfgerät die zu messende Linse so ausgerichtet
werden, daß im Gesichtsfeld ein den optischen Mittelpunkt der Linse umgebendes,
kranzförmiges Bild beobachtet werden kann, das vom Mittelpunkt des Gesichtsfeldes
um eine Strecke abweicht, die einer vorherbestimmten Prismenbrechkraft in einer
vorherbestimmten Prismenbasisrichtung entspricht. In diesem
Fall
ist im Gebrauch des üblichen automatischen Linsenprüfgeräts zum Ausrichten der prismatischen
Linse eine Koordinatentransformation erforderlich, bei deren Durchführung Bedienungsfehler
aber nur schwer vermieden werden können.
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Ferner ist die Bedienungsperson des automatischen. Linsenprüfgeräts
gezwungen, die Linse zu ihrem Ausrichten nach rechts und nach links und nach oben
und unten zu bewegen, bis das Ergebnis der Transformation auf einer Sichtanzeige
dargestellt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die vorstehend
beschriebenen Nachteile des automatischen Linsenprüfgeräts zu vermeiden und eine
automatische Markiervorrichtung zu schaffen, mit welcher der optische Mittelpunkt
und die Zylinder achse einer zu prüfenden Linse dadurch markiert werden, daß ein
Markierstift oder eine Linsenauflage zum optischen Mittelpunkt der Linse und bei
einer astigmatischen Linse zu deren Zylinderachse bewegt wird, die auf Grund der
Prismenbrechkraft, der Basisrichtung und den Brechungseigenschaften der Linse berechnet
wird, die mit dem Linsenprüfgerät bestimmt worden sind.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer
automatischen Markiervorrichtung, mit welcher nach Voreinstellung einer vorherbestimmten
Prismenbrechkraft und einer vorherbestimmten Basisrichtung der geometrische Mittelpunkt
automatisch markiert werden kann, selbst wenn die zu prüfende Linse eine prismatische
Linse ist und sich in einer beliebigen Stellung befindet, indem die Differenz zwischen
den gemessenen und den voreingestellten Prismenablenkungsbeträgen der Linse berechnet
wird.
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Gemäß der Erfindung ist ein Linsenprüfgerät zum automatischen Messen
der Kugelbrechkraft, der Zylinderbrechkraft, der Richtung der Zylinderachse und
der Prismenbrechkraft einer zu prüfenden Linse mit einer Markiereinrichtung versehen,
die zum Markieren des optischen oder geometrischen Mittelpunktes der Linse dient
und die folgende Teile aufweist: Eine Markiereinrichtung mit einem Linsenauflager
und
einer Markiereinheit, die relativ zueinander beweglich sind; einen Meßwertgeber
zum Erfassen von die Prismenbrechkraft, die Kugelbrechkraft, die Zylinderbrechkraft
und die Richtung der Zylinder achse betreffenden Informationen von der Meßeinrichtung
des Linsenprüfgeräts; eine Verarbeitungseinrichtung zum Bestimmen der Lage des optischen
oder des geometrischen Mittelpunktes der Linse auf Grund der von dem Meßwertgeber
erfaßten Informationen; einen Steuersignalgeber zum Umwandeln der Ausgangs signale
der Verarbeitungseinrichtung in Steuersignale zur Steuerung der Bewegung der Markiereinrichtung
oder des Linsenauflagers und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Bewegung der
Markiereinrichtung oder des Linsenauflagers auf Grund der Steuersignale. Daher ist
es zum Unterschied von dem Stand der Technik beim Gebrauch des Linsenprüfgerätes
gemäß der Erfindung nicht notwendig, die Linse selbst zu bewegen, damit der zu markierende
optische Mittelpunkt auf die optische Achse des Linsenprüfgeräts, d. h., an die
Position des Markierstifts, gelangt. Zum Markieren einer zu prüfenden Linse, die
sich in einer beliebigen Stellung befindet, kann man auf Grund der Information,
die durch arithmetische Verarbeitung der von dem Linsenprüfgerät gemessenen Brechungseigenschaften
der zu prüfenden Linse erhalten worden ist, die Markiereinheit oder das Linsenauflager
zu dem zu markierenden optischen Mittelpunkt bewegen, so daß zum Unterschied vom
Stand der Technik beim Markieren des optischen Mittelpunktes und der Richtung der
Zylinder achse keine Fehler infolge der Bewegung der zu prüfenden Linse auftreten.
Bei der Prüfung einer prismatischen Linse kann man die Lage des zu markierenden
geometrischen Mittelpunktes auf Grund der Brechungseigenschaften der Linse an einer
beliebigen Stelle und der voreingestellten Prismenablenkungsbeträge berechnen und
wird auch das Markieren selbst vereinfacht, weil die Markiereinheit oder das Linsenauflager
bewegt wird.
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Das Grundprinzip des Erfindungsgegenstandes und Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In diesen zeigt Figur 1 ein optisches Schema zur Erläuterung des Grundprinzips des
Erfindungsgegenstandes, Figur 2 ein in der Ebene P in Figur 1 liegendes Koordinatensystem,
Figur 3 ein optisches Schema zur Erläuterung der Prismenbrechkraft, Figur 4 eine
Vorderansicht der zu prüfenden Linse und eine Darstellung der Beziehungen zwischen
dem optischen Mittelpunkt, dem geometrischen Mittelpunkt und dem Meßpunkt, Figur
5 ein Schema zur Erläuterung der gemäß der Erfindung durchzuführenden Berechnungen,
Figur 6 schaubildlich und im Schaltschema eine erste Ausführungsform, Figur 7 schematisch
die Lage des zu markierenden Punktes in der Ausführungsform gemäß der Figur 6, Figur
8 schaubildlich und im Schaltschema eine zweite Ausführungsform, Figur 9 schaubildlich
eine Markiereinheit, Figur 10 schaubildlich eine zweite Markiereinheit, Figur 11
schaubildlich eine dritte Markiereinheit, Figur 12 schaubildlich eine vierte Markiereinheit,
Figur 13 die Schreibeinrichtung im Schnitt längs der Linie XII-XII in Figur 11,
Figur 14 schaubildlich eine fünfte Markiereinheit und Figur 15 schaubildlich eine
sechste Markiereinheit.
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Nachstehend soll an Hand der Zeichnungen zunächst das Grundprinzip
des Erfindungsgegenstandes erläutert werden.
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Wenn gemäß der Figur 1 (a) die optische Achse R einer zu prüfenden
Linse N mit der optischen Achse der Meßoptik eines Linsenprüfgeräts übereinstimmt,
liegt der Brennpunkt der Linse auf der optischen Achse auf dem Punkt P. Wenn die
optische Achse der Linse nicht mit der optischen Achse L
des Linsenprüfgeräts
übereinstimmt, d. h., der optische Mittelpunkt der Linse N nicht auf der Achse L
liegt, dann liegt der Brennpunkt P der Linse N in einem der Brennweite der Linse
N entsprechenden Abstand von dem optischen Mittelpunkt der Linse N in einer Ebene
P, die zu der optischen Achse des Linsenprüfgeräts normal ist; dies ist in der Figur
1 (b) dargestellt. Wenn der Ursprung 0 eines in der Ebene P liegenden, rechtwinkligen
Koordinatensystems auf der optischen Achse L liegt, wie dies in der Figur 2 gezeigt
ist, hat der Brennpunkt P in Bezug auf den Ursprung O die Koordinaten P und Py,
die als Prismenablenkungsbeträge x bezeichnet werden können. Wenn man bei der Messung
dieser Prismenablenkungsbeträge mit dem Linsenprüfgerät den in der Ebene P liegenden
Ursprung O als Meßpunkt verwendet und die Prismenbrechkräfte Px (entsprechend dem
Zustand "Basis einwärts" für ein rechtes Auge) und-P (entsprechend dem Zuy stand
"Basis abwärts") erhält, dann liegt der optische Mittelpunkt der zu prüfenden Linse
an dem Punkt mit den Koordinaten (-P P ). Die Prismenbrechkraft beträgt Diopxl y
trie, wenn ein auf ein bestimmtes optisches System fallender, zur optischen Achse
paralleler Lichtstrahl im Abstand von 1 m von diesem optischen System gegenüber
seinem Eintrittspunkt um 1 cm abgelenkt ist. Die Prismenbrechkraft ist daher ein
Maß der durch das optische System bewirkten Ablenkung des Lichtstrahls. Der zu markierende
optische Mittelpunkt der Linse liegt in einem bestimmten geometrischen Abstand von
dem Meßpunkt der Linse. Bei einer Linse, die nur eine Kugelbrechkraft besitzt, sind
im allgemeinen die durch die nachstehenden Gleichungen angegebenen Beziehungen vorhanden.
Dabei wird der geometrische Abstand des Meßpunktes Ol auf der zu prüfenden Linse
von deren optischem Mittelpunkt H durch die der x-Koordinate h und die Y-Koordinate
h x y angegeben und werden für die Linse N die Brechkraft mit D, die Prismenbrechkraft
in der Richtung der X-Achse mit Px und die Prismenbrechkraft in der Richtung der
y-Achse mit
Py angegeben. Dies ist in der Figur 3 dargestellt:
P D Hx; P = D h (1) x x' y y Auf-Grund der Gleichungen (1) kann man die geometrischen
Abstände hx und hy durch folgende Gleichungen berechnen:
Wenn man daher die Abstände h und h von dem optischen x y Mittelpunkt der zu prüfenden
Linse in dem Linsenprüfgerät mit den Gleichungen (2) aus den Meßwerten für die Kugelbrechkraft
und die Prismenbrechkraft an einem beliebigen Punkt der Linse berechnet und ein
Punkt markiert wird, der in Bezug zu dem auf der optischen Achse des Linsenprüfgeräts
liegenden Meßpunkt die Koordinaten h und h hat, dann ist x y dieser Punkt der optische
Mittelpunkt der zu prüfenden Linse. Wenn dagegen der geometrische Mittelpunkt G
einer prismatischen Linse N markiert werden soll, wie dies in der Figur 4 gezeigt
ist, dann ist zu berücksichtigen, daß der geometrische Mittelpunkt G in Bezug auf
den optischen Mittelpunkt 0 die Koordinaten (Prismenablenkungsbeträge) P und Py
x hat. Wenn eine zu prüfende Linse N bei Messung an einem beliebigen Meßpunkt M
die Prismenablenkungsbeträge P und P ermittelt werden, kann man die Lage des zu
markierenden geometrischen Mittelpunktes auf Grund der Gleichungen (2) mit folgenden
Gleichungen berechnen:
(Darin ist mit D die Brechkraft der zu prüfenden Linse bezeichnet.) Wenn das Meßergebnis
nicht durch die rechtwinkligen Koordinaten Px und Py angegeben wird (im allgemeinen
wird die Richtung der Basis mit "Basis einwärts", "Basis auswärts", "Basis aufwärts"
oder "Basis abwärts" angegeben), sondern in Polarkoordinaten mit der Abstandsgröße
P und dem Basiswinkel e, kann man die vorstehend erläuterte Methode anwenden, nachdem
man
die Polarkoordinaten nach nachstehenden Gleichungen in rechtwinklige Koordinaten
transformiert hat: Px = P cos @ 8 Py = P sin @ e (4) Vorstehend wurde
eine Berechnungsmethode erläutert, bei der als Brechkraft der zu prüfenden Linse
nur die Kugelbrechkraft angegeben wird oder der Wert D als Annäherungswert für die
Brechkraft der Linse angegeben wird, wenn die Zylinderbrechkraft viel kleiner ist
als die Kugelbrechkraft.
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Eine genaue Markierung kann man gewährleisten, wenn man folgende Berechnung
auf Grund der mit dem automatischen Linsenprüfgerät gemessenen Kugelbrechkraft,
Zylinderbrechkraft und Achsenrichtung und auf Grund der reinen Prismenablenkungsbeträge
durchführt, die mit den mit dem Linsenprüfgerät gemessenen Prismenablenkungsbeträgen
nicht in Beziehung stehen: Wenn mit Hilfe des automatischen Linsenprüfgeräts folgende
Brecheigenschaften einer zu prüfenden Linse bestimmt worden sind: Kugelbrechkraft
S Zylinderbrechkraft C Richtung der Zylinderachse e Horizontaler Prismenablenkungsbetrag
Px Vertikaler Prismenablenkungsbetrag Py kann man gemäß der Figur 5 die Lage des
optischen Mittelpunktes der Linse durch folgende Gleichungen berechnen:
Nachstehend werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Eine erste
Ausführungsform der Markiervorrichtung
gemäß der Erfindung ist
in der Figur 6 dargestellt und besitzt eine Markiereinheit A mit einer Schreibeinrichtung
1, die aus einer Schreibspitze 6 und einem Elektromagneten 19 besteht und von einem
y-Achsenarm 2 getragen und von einem y-Achsenmotor 16 in der Richtung der y-Achse
bewegt wird. Der y-Achsenarm 2 wird von einem x-Achsenarm- 3 getragen und längs
desselben von einem x-Achsenmotor 17 bewegt. Eine zu prüfende Linse ist mit 4, ein
Linsenauflager mit 5 und die optische Achse einer Meßeinrichtung mit 7 bezeichnet.
Ein Meßwertgeber 8 eines automatischen Linsenprüfgeräts dient zur Sichtanzeige und
Ausgabe der Zylindrizität, des Astigmatismus, der astigmatischen Axialität und der
Prismenbrechkraft der zu prüfenden Linse.
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Es sei nun angenommen, daß bei der Durchführung der Messungen der
optische Mittelpunkt der Linse 4 gegenüber der optischen Achse 7 des automatischen
Linsenprüfgeräts versetzt ist und daß der Prozessor 8 über 804, 802 und 801 Ausgangs
signale abgibt, welche die Richtung a der Brennlinie, die Brechkraft D der Linse
in Dioptrien, die Prismenbrechkraft P bzw. die Prismenbrechkraft Py darstellen,
und an x einen Programmzähler 20 ein Signal, welches das Ende dieser Messungen anzeigt.
Dieser zur Steuerung der Arbeitsvorgangsfolge dienende Programmzähler 20 gibt auf
Grund des Empfanges des das Ende der Messungen anzeigenden Signals ein Signal an
einen Rückführungssteuerkreis 13 ab, der den Markiermechanismus P zu der Meßachse
zurückführt. Der Markiermechanismus P ist vorher von der Meßachse zurückgezogen
worden, damit er das Meßlicht nicht blockiert. Die Rückzugsstellung des Markiermechanismus
P wird durch zwei nicht gezeigte Schalter für die x- bzw. die y-Achse bestimmt.
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Wenn nun in einem Register 12 vorgewählte Impulsanzahlen gespeichert
sind, die der Bewegung zu der Meßachse in Form von Antriebs impulsen für die impulsgetasteten
Motoren 16 und 17 entsprechen, liest der Rückführungssteuerkreis 13 auf Grund des
Ausgangssignals des Programmzählers 20 aus
dem Register 12 diese
Impulsanzahlen ab und gibt der Rückführungssteuerkreis 13 an die Treiber 14 und
15 Impulse in entsprechender Anzahl für die Bewegung der Schreibeinrichtung 1 zu
der Meßachse ab. Man kann die Schaltung vereinfachen, indem man die Schreibeinrichtung
1 nicht erst zu der Meßachse, sondern direkt in die Markierposition bewegt.
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Nach Durchführung der soeben beschriebenen Operationen wird der Programmzähler
20 um einen Schritt fortgeschaltet. Dadurch werden Selektoren 21 und 22 derart gesteuert,
daß Rechenschaltungen 9 und 10 ihre Ausgangssignale an Impulsgeber 23 und 24 abgeben
können. Die Rechenschaltung 9 berechnet auf Grund des Prismenablenkungsbetrages
in der Richtung der y-Achse und der Prismenbrechkraft der Linse nach der Gleichung
(1) die y-Koordinate h . Die andere y Rechenschaltung 10 berechnet die x-Koordinate
h . Die x Rechenschaltungen 9 und 10 bestehen aus je einer Multipliziereinrichtung
und je einer Subtrahiereinrichtung.
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Die Rechenschaltungen 9 und 10 geben ihre Ausgangssignale über die
Selektoren 21 und 22 an Impulsgeber 23 und 24 ab, die an die Treiber 14 und 15 Impulse
abgeben, deren-Anzahlen den berechneten Koordinaten hx und h entsprechen, y so daß
die Schreibeinrichtung 1 zu dem optischen Mittelpunkt der zu prüfenden Linse bewegt
wird. Durch das Ausgangssignal des Programmzählers 20 werden die Elektromagneten
18 und 19 derart angesteuert, daß der optische.Mittelpunkt der Linse 4 markiert
wird. Nach der Durchführung dieser Vorgänge wird der Programmzähler 20 zum nächsten
Schritt geschaltet, in dem die Selektoren 21 und 22 derart gesteuert werden, daß
das Ausgangssignal der Rechenschaltung 11 an die Impulsgeber 23 und 24 abgegeben
wird. Die Rechenschaltung zerlegt die von dem automatischen Linsenprüfgerät 8 abgegebene
Richtung der Brennlinie in ihre Vektorkomponenten in den Richtungen der x- und der
y-Achse.
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Im allgemeinen erfolgt das Markieren der zu prüfenden Linse 4 gemäß
der Figur 7. Dort ist mit Ag der optische
Mittelpunkt der Linse
bezeichnet und die Punkte A1 und A2 geben die Richtung der Zylinder achse an. Der
Abstand r (Ag - A1) kann frei gewählt werden und beträgt gewöhnlich etwa 10 bis
20 mm. Infolgedessen transformiert die Rechenschaltung 11 nach den bekannten Gleichungen
(4) die Polarkoordinaten in rechtwinklige Koordinaten. Da der Abstand r 10 bis 20
mm beträgt, genügt das Aufstellen einer Tabelle, nach der die dem Wert e entsprechenden
Werte Ax und Ay in einen Festspeicher oder dergleichen eingeschrieben werden.
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Dann berechnet die Rechenschaltung 11 in der vorstehend angegebenen
Weise die Koordinaten Ax, Ay des Punktes A1 und gibt sie entsprechende Signale an
die Impulsgeber 23 und 24 ab. Nach dem Punkt A1 wird der Punkt A2 markiert. Dazu
wird die Schreibeinrichtung 1 längs der x- und der y-Achse in der Gegenrichtung
über Strecken bewegt, die doppelt so groß sind wie die Strecken zur Bewegung vom
Punkt Ag zum Punkt A1. Die vorstehend beschriebene Arbeitsvorgangsfolge wird von
dem Programmzähler 20 gesteuert.
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In der Figur 8 ist eine zweite Ausführungsform der Markiervorrichtung
für das Linsenprüfgerät dargestellt.
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In dieser Ausführungsform erfolgt das Markieren auf Grund einer genaueren
Berechnung der Koordinaten h und hy. In x y der Figur 8 sind Blöcke, die mit in
der Figur 6 gezeigten Blöcken funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszahlen versehen.(Dagegen
sind in der Figur 8 Leitungen zur Übertragung von Markierungsinformationen durch
ausgezogene Linien und die Leitungen zur Steuerung der den Blöcken entsprechenden
Funktionselemente durch gestrichelte Linien dargestellt.) Über eine Eingabetastatur
25 können die Prismenablenkungsbeträge einer zu prüfenden prismatischen Linse eingegeben
werden, und zwar entweder in rechtwinkligen Koordinaten der horizontale und der
vertikale Prismenablenkungsbetrag Px, Py oder in Polarkoordinaten der kombinierte
Prismenablenkungsbetrag P und der Basiswinkel e.
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Von der Eingabetastatur 25 wird das Signal P an ein Subtrahierglied
28 angelegt, das die Differenz (P P P y) zwischen dem Eingangssignal Px und dem
von dem Prozessor 8 des automatischen Linsenprüfgeräts abgegebenen gemessenen Prismenablenkungsbetrag
P berechnet. Das Signal Py wird x ebenfalls an ein Subtrahierglied 27 angelegt,
das die Differenz (P - Py) zwischen dem Eingangssignal P und dem von dem Prozessor
8 des automatischen Linsenprüfgerätes abgegebenen, gemessenen Prismenablenkungsbetrag
Py berechnet.
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Wenn über die Tastatur 25 die Werte P und e eingegeben werden, gehen
diese zu einer Koordinatentransformiereinrichtung 26, welche die Polarkoordinaten
P, @ e in in die rechtwinkligen Koordinaten PX und Py transformiert und diese
an die Subtrahierglieder 27 und 28 abgibt. Dort werden dann dieselben Subtraktionen
durchgeführt, wie im Falle der Eingabe von Px, Py mittels der Eingabetastatur 25.
Bei der Eingabe der Prismenablenkungsbeträge über die Tastatur 25 werden die Selektoren
29 und 30 angesteuert, die jetzt den Subtrahiergliedern 27 und 28 die in diesen
errechneten Differenzen entnehmen und dem Meßwertgeber 8 des automatischen Linsenprüfgeräts
das Signal Px entnehmen. Die Selektoren 29 und 30 werden durch die Steuersignale
S1 und gesteuert, die über gestrichelt angedeutete Leitungen übertragen werden und
angeben, ob über die Tastatur 25 Information eingegeben worden ist oder nicht. Die
Rechenschaltungen 9' und 10' berechnen die Werte h und h ähnlich wie es in x y der
Figur 6 dargestellt ist und erhalten gemäß der Figur 8 die von dem Meßwertgeber
8 des automatischen Linsenprüfgeräts abgegebenen Eingangssignale S, C, e, P und
Py oder x die von den Selektoren 29 und 30 abgegebenen Werte <-P P P und <Py
- P ). Diese Berechnungen erfolgen auf Grund der.
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y Gleichungen (5). Die erhaltenen Ausgangssignale werden an die Selektoren
21 und 22 abgegeben. Die darauffolgenden Vorgänge werden wie gemäß der Figur 6 durchgeführt.
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In der Figur 9 ist ausführlich gezeigt, daß in der in den Figuren
6 und 8 dargestellten Markiereinheit A die x-Achsenschienen 62 und 62' in Tragplatten
61 und 61' montiert sind und daß auf diesen Schienen ein x-Achsenschlitten 63 verschiebbar
gelagert ist. Mit dem x-Achsenschlitten 63 kämmt ein Zahnrad 70, das mit dem impulsgetasteten
x-Achsenmotor 17 verbunden ist, der auf der Tragplatte 61 montiert ist. Die (von
dem Zahnrad 71 verdeckten) y-Achsenschienen 65 und 65' sind zwischen dem x-Achsenschlitten
63 und einer Schienenhalteplatte 64 montiert. Das Zahnrad 71 kämmt mit einem y-Achsenschlitten
66, der auf den Schienen 65 und 65' verschiebbar gelagert ist. Dieses Zahnrad 71
ist mit dem impulsgetasteten y-Achsenmotor 16 verbunden, der an dem x-Achsenschlitten
63 befestigt ist. An dem y-Achsenschlitten 66 ist eine Schreibeinrichtung 67 angebracht,
in der ein Elektromagnet 19 eingebaut ist, der die Schreibspitze 6 zum Markieren
abwärtsschiebt. Diese Schreibspitze 6 ist ähnlich ausgebildet wie in einem X-Y-Schreiber.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der Markiereinheit A mit der vorstehend beschriebenen
Ausbildung beschrieben. Die Impulsgeber 23 und 24 gemäß den Figuren 6 und 8 geben
ihre- Ausgangs signale an den impulsgetasteten x-Achsenmotor 17 und den impulsgetasteten
y-Achsenmotor 16 ab, die sich um Winkel drehen, die den Anzahlen der Impulse entsprechen.
Der impulsgetastete Motor 17 dreht das Zahnrad 70, das den x-Achsenschlitten 63
in der Richtung der x-Achse längs der Schienen 62 und 62' bewegt. Der impulsgetastete
Motor 16 dreht das Zahnrad 71, das den y-Achsenschlitten 66 in der Richtung der
y-Achse längs der Schienen 65 und 65' bewegt. Beim Empfang des Befehlssignals zum
Markieren gibt der Programmzähler 20 einen Befehl an den Treiber 18 für den Elektromagneten
19 ab, so daß dieser angesteuert wird und zum Markieren der zu prüfenden Linse 4
die Schreibspitze 6 abwärtsschiebt.
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In der in der Figur 9 dargestellten Ausführungsform sind der x- und
der y-Achsenmotor übliche impulsgetastete Motoren. Diese impulsgetasteten Drehmotoren
können jedoch
durch sogenannte impulsgetastete Linearmotoren ersetzt
werden, in der die elektrische Energie direkt in schuberzeugende mechanische Energie
umgewandelt wird. Derartige Motoren erhält man, wenn man die Primär- und die Sekundärseite
der Drehmotoren und den dazwischen befindlichen Luftspalt axial verlängert. Im Falle
dieser Abänderung können die Zahnräder 70 und 71 gemäß der Figur 9 entfallen und
die Schienen 62 und 65 und der Antriebsmotor zu einer Baueinheit vereinigt werden,
so daß die Markiereinheit A einfacher aufgebaut werden kann. Gemäß der Figur 10
sind an den Tragplatten 61 und 61' eine Schiene 62' und eine Schiene 202 befestigt,
welche einen Primärelektromagneten 203 eines impulsgetasteten Linearmotors trägt.
Auf den Schienen 62 und 202 ist ein x-Achsenschlitten 201 verschiebbar gelagert.
Der Sekundärelektromagnet 204-des impulsgetasteten Linearmotors ist in den x-Achsenschlitten
201 eingebaut. Dieser trägt einen Ausleger 201 a, der seinerseits den Primärelektromagneten
des impulsgetasteten y-Achsen-Linearmotors trägt und an beiden Enden mit Rippen
208a und 208b ausgebildet ist. Der Sekundärelektromagnet des impulsgetasteten y-Achsen-Linearantriebsmotors
ist in einen y-Achsenschlitten 206 eingebaut, der auf dem Auslager 201a verschiebbar
gelagert ist. Unter dem y-Achsenschlitten 206 ist die Schreibeinrichtung 67 angeordnet,
die ebenso ausgebildet ist wie in der Ausführungsform gemäß der Figur 9.
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In der in der Figur 11 gezeigten Ausführungsform der Markiereinheit
A sind der impulsgesteuerte x-Achsenmotor 17 und der impulsgesteuerte y-Achsenmotor
16 an der Tragplatte 72 befestigt. An der Welle des impulsgetasteten Motors 17 ist
eine Scheibe 74 und an der Welle des impulsgetasteten Motors 16 eine Scheibe 74'
befestigt. Zwischen den Tragplatten 72 und 73 ist eine x-Achsenschiene 75 montiert,
auf der ein x-Achsentisch 76 verschiebbar gelagert ist.
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Zwischen dem x-Achsenschlitten 75 und einem zweiten x-Achsenschlitten
77 sind y-Achsenschienen 78 und 78' montiert, auf denen ein y-Achsenschlitten 79
verschiebbar gelagert ist. An dem y-Achsenschlitten 79 ist eine Schreibeinrichtung
67 befestigt, die der Schreibeinrichtung 67 in der Figur 9 ähnelt. Der zweite x-Achsenschlitten
77 ist verschiebbar auf einer Schiene 75' gelagert, die parallel zu der Schiene
75 zwischen den Tragplatten 72 und 73 montiert ist, und kann daher zusammen mit
dem Schlitten 76 in der Richtung der x-Achse bewegt werden. Zwischen den Tragplatten
72 und 73 sind parallel zu der Schiene 75 zwei Schienen 80 und 80' montiert, auf
denen ein Spannschlitten 81 verschiebbar gelagert ist. Eine Feder 82 ist an ihrem
einen Ende mit dem Spannschlitten 81 und an ihrem anderen Ende mit der Tragplatte
72 verbunden, so daß die Feder 82 den Spannschlitten 81 längs der x-Achse stets
in einer Richtung zu bewegen trachtet. An der einen Seite 76a des x-Achsenschlittens
76 ist das eine Ende eines Zugdrahtes 83 befestigt. Dieser Draht ist um Losscheiben
84 und 85 herumgeführt, die in der Tragplatte 72 gelagert sind, ferner um die vorgenannte
Scheibe 74 und um Losscheiben 86, 87 und 88, die in den Tragplatten 72 und 73 gelagert
sind, und ist mit dem anderen Ende unter der erforderlichen Zugspannung an der anderen
Seite 76b des x-Achsenschlittens 76 befestigt.
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Ferner ist ein Zugdraht 89 an der einen Seite 79a des y-Achsenschlittens
befestigt und um eine in dem zweiten x-Achsenschlitten 77 gelagerte Losscheibe 90,
eine in dem x-Achsenschlitten 76 gelagerte Losscheibe 91, in der Tragplatte 72 gelagerte
Losscheiben 92 und 93, die untere Losscheibe 94a von zwei koaxialen, aber unabhängig
voneinander drehbaren Losscheiben 94a und 94b, die in dem Spannschlitten 81 drehbar
gelagert sind; die äußere Losscheibe 95a von zwei koaxialen, aber unabhängig voneinander
drehbaren Losscheiben 95a und 95b, die in der Tragplatte 72 drehbar gelagert sind,
eine in der Tragplatte 72 drehbar gelagerte Losscheibe 96, die vorgenannte Scheibe
74', eine in der
Tragplatte 72 gelagerte Losscheibe 97, die vorgenannten
Losscheiben 95b und 94b, in der Tragplatte 72 gelagerte Losscheiben 98 und 99 und
eine in dem x-Achsenschlitten 76 gelagerte Los scheibe herumgeführt und schließlich
unter der erforderlichen Zugspannung an der anderen Seite 79b des y-Achsenschlittens
79 befestigt. Ein weiterer Zugdraht ist mit'seinem einen Ende an der einen Seite
des x-Achsenschlittens 76 befestigt und um die in der Tragplatte 72 gelagerte Losscheibe
102 und die in dem Spannschlitten 81 gelagerte Losscheibe 103 herumgeführt und mit
seinem anderen Ende an einem vorstehenden Zapfen 104 befestigt, der an der Tragplatte
73 angebracht ist. Nachstehend wird die Wirkungsweise der in der Figur 11 dargestellten
Ausführungsform beschrieben.
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Auf Grund des Ausgangssignals des Impulsgebers 23 oder 24 in Figur
6 oder 8 werden Steuerimpulse an die Treiber 14 und 15 für den x-Achsenmotor 17
und den y-Achsenmotor 16 abgegeben.
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Die Drehung des x-Achsenmotors 17 wird auf den x-Achsen-Zugdraht 83
übertragen, der sich jetzt auf seinem vorstehend angegebenen Weg bewegt und daher
den x-Achsenschlitten 76 längs der Schiene 75 bewegt. Ferner bewegt der sich drehende
y-Achsenmotor 16 über den y-Achsen-Zugdraht 89 den y-Achsenschlitten 79 längs der
Schienen 78 und 78'. Dabei verhindert der Spannschlitten 81 während einer Bewegung
des x-Achsenschlittens, daß dieser den y-Achsenschlitten bewegt. In der angegebenen
Weise wird mittels der impulsgetasteten Motoren 16 und 17 die Schreibeinrichtung
67 in die erforderliche Stellung bewegt. Danach wird die zu prüfende Linse 4 ähnlich
wie gemäß der Figur 9 markiert.
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Anhand der Figur 12 wird nun eine Ausführungsform beschrieben, in
der zur Herstellung einer vorherbestimmten Markierposition nicht der Markierstift,
sondern das Linsenauflager längs der x- und der y-Achse bewegt wird. Zwischen Tragplatten
110a und 110b sind zwei x-Achsenschienen 112a und 112b montiert, auf denen ein x-Achsenschlitten
111 verschiebbar gelagert ist. Auf der Tragplatte 110a ist ein impulsgetasteter
x-Achsenmotor 17 montiert, dessen Zahnrad 113
mit dem x-Achsenschlitten
111 kämmt. Mit dem x-Achsenschlitten 111 sind y-Achsenschienen 114a und 114b verbunden,
auf denen ein y-Achsenschlitten 116 verschiebbar gelagert ist. Auf dem x-Achsenschlitten
111 ist der y-Achsenmotor 16 montiert, dessen Zahnrad 115 mit dem y-Achsenschlitten
116 kämmt. Dieser trägt ein Linsenauflager 117, auf das die zu prüfende Linse 4
gelegt wird. Zum Verschieben und Halten der Linse 4 auf dem Linsenauflager 117 dient
ein Linsenhaltering 120 eines Linsenhalters 119, der aus elastischem Werkstoff besteht
und an dem vorspringenden Wandteil 118 des x-Achsenschlittens angebracht ist. Der
Körper des Linsenprüfgeräts ist mit einem Zapfen 122 versehen, auf dem ein Markierarm
123 drehbar gelagert ist. Wenn kein Markiervorgang durchgeführt werden soll, wird
der Markierarm 123 von der optischen Achse weggedreht, damit er die Messungen an
der zu prüfenden Linse nicht behindert. Vor der Durchführung eines Markiervorganges
wird der Markierarm 123 gedreht, bis die Abflachung 127 eines von dem Arm getragenen
Zapfens 126 an der gekrümmten Seite 125 des Zapfens 122 angreift. Jetzt befindet
sich der Markierstift in seiner Bezugsstellung.
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Der Zapfen 126 ist in dem Zapfen 122 drehbar gelagert und enthält
einen impulsgetasteten Motor 128 zum Drehen des Zapfens 126. An dem Zapfen 126 ist
ein Arm 124 befestigt, auf dem eine Scheibe 129 gelagert ist, die mit dem Motor
128 verbunden ist, sowie eine Scheibe 131.
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Um die Scheiben 129 und 131 ist ein Riemen herumgeführt. Mit der
Scheibe 131 ist eine Schreibeinrichtung starr verbunden, die drei Markierstifte
133a, 133b und 133c besitzt und sich mit der Scheibe 131 dreht. Einer dieser Markierstifte
133b ist in der Figur 13 im Schnitt längs der Linie XII-XII gezeigt. In der Schreibeinrichtung
132 ist der Elektromagnet 19 eingebaut. Unter dem Elektromagneten 19 ist in dem
Achszapfen 139 der Scheibe 131 ein Gleitarm 135 verschiebbar gelagert, den eine
Feder 136 abstützt. Der Gleitarm 135 besitzt einen Flansch 135a, der in
dem
Schlitz 131a des Achszapfens 139 geführt ist. Im unteren Teil des Gleitarms 135
ist ein Behälter 137 ausgebildet, der Markierfarbe enthält, die zum Markieren der
Linse 4 mittels einer Schreibspitze 138 dient.
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Nachstehend wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Markiervorrichtung
beschrieben. Der impulsgetastete x-Achsenmotor 17 und der impulsgetastete y-Achsenmotor
16, die in den Figuren 6 und 8 gezeigt sind, drehen unter Steuerung durch von den
Impulsgebern 23 und 24 abgegebene Impulssignale die Zahnräder 113 und 115 entsprechend
den von den Rechenschaltungen 9 und 10 (oder 9' und 10' in Figur 8) durchgeführten
Berechnungen. Infolgedessen werden der x-Achsenschlitten 111 und der y-Achsenschlitten
116 längs der x- bzw. y-Achse bewegt, so daß der optische Mittelpunkt der zu prüfenden
Linse oder bei einer prismatischen Linse deren geometrischer Mittelpunkt bestimmt
werden kann.
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Zur Angabe der Richtung der Zylinderachse gibt der Prozessor 8 des
Linsenprüfgeräts an den impulsgetasteten Motor 128 ein Signal ab, das dem Winkel
# der der Zylinderachse entspricht, so daß die Markierstifteinheit 132 um den Winkel
# gedreht wird.
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Ferner wird der Arm 124 gedreht, bis die gekrümmte Seite 125 des Zapfens
122 und die Abflachung des drehbaren Zapfens 126 einander berühren. Auf Grund eines
an den Elektromagneten 19 abgegebenen Markierbefehls erzeugt ein mit dem Elektromagneten
19 gleichpoliger Magnet 134, der in dem Gleitarm 135 angeordnet ist, eine Abstoßungskraft,
so daß der Gleitarm 135 abwärtsgeschoben und mittels des Schreibstifts 138 die Linse
4 markiert wird. Da in der Ausführungsform gemäß der Figur 12 die Linse selbst längs
der x- und der y-Achse bewegt wird, werden die Prismenablenkungsbeträge der Linse
während der Bewegung derselben gemessen. Infolgedessen kann man einen Regelkreis
aufbauen, indem die Meßwerte zu den Treibern zurückgeführt werden, so daß eine genauere
Positionierung möglich wird.
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Für die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
wurde
erläutert, wie der Markiermechanismus von dem y-Achsenantrieb in einem rechtwinkligen
Koordinatensystem bewegt wird. In der Figur 14 ist nun ein Markiermechanismus dargestellt,
der in einem Polarkoordinatensystem bewegt wird und mit einem Drehmotor versehen
ist dessen Drehachse gegenüber der zu prüfenden Linse versetzt und an dessen Welle
ein Arm befestigt ist, die mit einer längs dieses Arms bewegbaren Schreibeinrichtung
versehen ist, so daß die Linse an einer Stelle markiert wird, der durch den Drehwinkel
g des Motors und den Radialabstand 2 der Schreibeinrichtung von der Drehachse des
Motors bestimmt wird. In der Figur 14 sind mit Blöcken gemäß der Figur 6 funktionsgleiche
Blöcke mit denselben Bezugsziffern versehen. Der Unterschied zwischen den-Figuren
6 und 14 besteht darin, daß zwischen den Selektoren 21 und 22 g- 2 ~ Umsetzer 301
und 302 geschaltet sind, die die von den Rechenschaltungen über die Selektoren 23
und 24 abgegebenen Koordinaten hx, h in einen Drehwinkel y des den Arm 305 drehenden,
impulsgetasteten Motors 303 und in eine Verschiebung 2 der Schreibeinrichtung 307
auf dem Arm 305 umsetzen, ferner, daß der Treiber 15 anstelle des x-Achsenmotors
17 den Motor 303 zum Drehen des Arms 305 steuert und daß der Treiber 14 anstelle
des y-Achsenmotors 16 einen impulsgetasteten Linearmotor 304 zum Verschieben der
Schreibeinrichtung steuert. In der vorliegenden Ausführungsform wird zum Verschieben
der Schreibeinrichtung ein impulsgetasteter Linearmotor verwendet, wie er anhand
der Figur 10 beschrieben wurde. Man kann aber auch einen anderen Mechanismus verwenden.
Die Ausführungsform gemäß der Figur 14 arbeitet im wesentlichen ebenso wie die Ausführungsform
gemäß der Figur 6. Die Ausgangssignale des Meßwertgebers 8 werden in den Rechenschaltungen
9, 10 und il verarbeitet, deren Ausgangssignale über die Selektoren 21 und 22 abgegeben
werden.
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Die von den Selektoren 21 und 22 abgegebenen Signale für das x-y-Koordinatensystem
werden von den gv/ - Umsetzern 301 und 302 in die Signale g und 2 umgesetzt, auf
Grund
deren die Treiber 14 und 15 den Motor 303 zum Drehen des Arms 305 und den Linearmotor
304 zum Verschieben der Schreibeinrichtung steuern. Dadurch wird die Schreibeinrichtung
in die Markierstellung bewegt. Zum Markieren wird dann durch das Ausgangssignal
des Programmzählers 20 der Elektromagnet 19 angesteuert.
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In der Figur 15 ist eine andere Ausführungsform eines Armdreh- und
Markiermechanismus gezeigt. Hier wird eine zu prüfende Linse mit Hilfe von zwei
Dreharmen und einer Markiereinheit markiert, die an der Kreuzung dieser beiden Arme
montiert ist. Gemäß Figur 15 ist auf der Welle 410 eines ersten impulsgetasteten
Armdrehmotors 404 ein erster Arm 406 montiert, in dem ein Schlitz 408 ausgebildet
ist. Auf der Welle 411 eines zweiten Armdrehmotors 405 ist ein zweiter Arm 407 montiert,
der mit einem Schlitz 409 ausgebildet ist. An der Kreuzung der beiden Schlitze 408
und 409 ist in diesen eine Achse 412 verschiebbar gelagert, die unterhalb der Arme
406 und 408 eine Schreibeinrichtung 67 trägt. In der Figur 15 sind Blöcke, die mit
Blöcken gemäß der Figur 6 funktionsgleich sind, mit denselben Bezu gsziffern bezeichnet.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Gemäß
der Figur 14 werden die Ausgangssignale der Rechenschaltungen 9,10 und 11 über die
Selektoren 20 und 21 an einen ersten Drehwinkei-Umsetzer 402 und an einen zweiten
Drehwinkel-Umsetzer 403 abgegeben. In diesen Umsetzern werden die in den Rechenschaltungen
errechneten Werte in Drehwinkel umgesetzt, die dann von den Impulsgebern 23 und
24 in Impuls signale umgesetzt werden, die zu den Treibern 14 und 15 gelangen. Diese
steuern den ersten impulsgetasteten Armdrehmotor 404 und den zweiten impulsgetasteten
Armdrehmotor 405 derart, daß der erste und der zweite Dreharm 406 und 407 um die
erforderlichen Winkel gedreht werden. Infolgedessen wird die Achse 412 in den Schlitzen
in die Markierstellung verschoben.
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Danach wird zum Markieren der zu prüfenden Linse der Elektromagnet.l9
in der Schreibeinrichtung 67 durch das Markiersignal angesteuert.
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Die Erfindung ist auf Einzelheiten der dargestellten und vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt, die im Rahmen des Erfindungsgedankens
abgeändert werden können.