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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Brillenlinsen-Schleifvorrichtung
zum Schleifen des Umfangs einer Brillenlinse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Solch eine Vorrichtung ist zum Beispiel durch Dokument EP-A-0510462
offenbart.
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Eine
Brillenlinsen-Schleifvorrichtung ist bekannt, welche den Umfang
einer Brillenlinse schleift, so dass die Brillenlinse in einen Brillenrahmen
passt. Bei diesem Typ der Vorrichtung wird eine zu bearbeitende
Linse auf einer Linsendrehwelle mittels einer Einspannvorrichtung,
wie eine Saugschale, die an einer vorderen Oberfläche der
Linse befestigt ist, befestigt, während eine hintere Oberfläche der
Linse von einer Linsenhalterung einer weiteren Linsendrehwelle gedrückt wird,
wodurch die Linse unter Verwendung der zwei Linsendrehwellen zur
Bearbeitung eingeklemmt oder eingespannt wird.
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Im
Allgemeinen wird ein Abfasungsvorgang nach der Umfangsbearbeitung
durchgeführt,
um scharfe Kantenbereiche von den Umfangskanten der Linse zu entfernen.
Herkömmlicherweise
wird dieser Abfasungsvorgang manuell durchgeführt, wobei ein so genannter
Handschleifer mit einer konischen Schleifscheibe verwendet wird,
nachdem die Linse, die einem Feinbearbeitungsvorgang unterzogen
werden soll, von der Schleifvorrichtung entnommen wurde. Jedoch
erfordert dieser Vorgang handwerkliches Geschick und ist nicht leicht
durchzuführen.
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Dementsprechend
schlägt
der Anmelder bzw. Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung eine
Vorrichtung vor, die es ermöglicht,
den Abfasungsvorgang effizient mit einer einfachen An ordnung durchzuführen, wie
in der japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 254000/1997 und US-Patent Nr. 5,803,793 offenbart. Die Vorrichtung umfasst
eine Schleifscheiben-Drehwelle, auf welcher eine Abfasungsschleifscheibe
und andere Bearbeitungsschleifscheiben koaxial angeordnet sind.
Die Vorrichtung steuert die relative Bewegung der Schleifscheiben-Drehwelle
in Bezug auf die Linsendrehwelle sowie die axiale Bewegung der Schleifscheiben-Drehwelle
auf der Grundlage der Abfasungsbearbeitungsdaten, um somit den Abfasungsvorgang
der vorderen und hinteren Oberflächen
der Linse durchzuführen,
ohne die Linse, die dem Feinbearbeitungsvorgang unterworfen ist,
von der Linsendrehwelle abzunehmen.
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Die
Abfasungsbearbeitungsdaten werden erhalten durch Messen der Kantenpositionen
der vorderen und hinteren Oberflächen
der Linse auf der Grundlage der Radiusvektordaten des Brillenrahmens
und auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Messung.
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Wenn
jedoch die zu bearbeitende Linse von den Linsendrehwellen eingeklemmt
wird, wird die Linse abgelenkt (verformt), abhängig von der Form ihrer vorderen
Oberflächenseite.
Im Allgemeinen, wenn die Krümmung
der vorderen Oberfläche
der Linse schwach ist in Bezug auf die Form der Linsenaufnahmefläche einer
Einspannvorrichtung (im Falle einer Minuslinse), wird die Linse
in Richtung zu ihrer hinteren Oberflächenseite aufgrund einer Druckkraft der
Linsenhalterung verformt. Im Gegensatz dazu wird in einem Fall,
wenn die Krümmung
der vorderen Oberfläche
der Linse stark ist (im Falle einer Pluslinse), die Linse in Richtung
zu ihrer vorderen Oberflächenseite
verformt. Im Falle einer unbearbeiteten Linse wird die Belastung
dieser Verformung auf die gesamte Linse aufgebracht und ist deshalb
klein. Wenn jedoch die Linse durch das Grobschleifen verkleinert
ist, wird die Verformung größer, da
der Bereich zum Aufnehmen der Belastung verringert ist. Je kleiner
die Linse, das heißt
je kleiner die Linsendicke wird, desto größer ist die Verformung. Die
Differenz des Verformungsbetrages vor und nach dem Grobschleifen
kann maximal ca. 0,2 mm erreichen. Aus diesem Grund gibt es Fälle, wenn
der Abfasungsvorgang auf der Grundlage der vor dem Grobschleifen gemessenen
Linsenformdaten durchgeführt
wird, in denen der tatsächliche
Betrag der Abfasung von einem beabsichtigten Abfasungsbetrag abweicht,
und die Abfasung wird sichtlich nicht einheitlich sein.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In
Anbetracht der oben beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung vorzusehen, die es ermöglicht,
den Abfasungsvorgang (die Bearbeitung der Kanteneckbereiche) mit
hoher Genauigkeit durchzuführen.
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Die
vorliegende Erfindung sieht in Anspruch 1 das Folgende vor:
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Eine
Brillenlinsen-Schleifvorrichtung zum Schleifen eines Umfangs einer
Linse, umfassend:
ein Linsenhaltesystem, welches eine Linse
hält, während es
die Linse einklemmt;
ein Dateneingabesystem, welches Formdaten
eines Brillenrahmens, in welchen die Linse eingepasst wird, und
Layoutdaten der Linse in Bezug auf den Brillenrahmen eingibt;
ein
Kantenpositionsdaten-Berechnungssystem, welches auf der Grundlage
der vom Dateneingabesystem eingegebenen Daten Kantenpositionsdaten
der Linse nach dem Layout erhält;
ein
erstes Messsystem, welches eine Kantenposition der Linse, welche
von dem Linsenhaltesystem gehalten wird, vor Bearbeitung auf der
Grundlage der durch das Kantenpositionsdaten-Berechnungssystem erhaltenen Kantenpositionsdaten
misst;
ein zweites Messsystem, welches eine Kantenposition
der Linse nach dem Grobschleifen auf der Grundlage der Kantenpositionsdaten
misst;
ein Abfasungsbearbeitungsdaten-Berechnungssystem, welches
Abfasungsbearbeitungsdaten zum Bearbeiten eines Eckbereichs einer
Kante der Linse nach der Feinbearbeitung auf der Grundlage eines Ergebnisses
der Messung durch das zweite Messsystem erhält;
ein Abfasungsbearbeitungssystem
mit einer Fasenschleifscheibe, welche den Eckbereich der Kante der Linse
nach der Feinbearbeitung bearbeitet; und
ein Abfasungsverfahren-Steuersystem,
welches das Abfasungsbearbeitungssystem auf der Grundlage der von
dem Abfasungsbearbeitungsdaten-Berechnungssystem erhaltenen Abfasungsbearbeitungsdaten
regelt und steuert.
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf den Gegenstand der Japanischen
Patentanmeldung Hei 10-120914 (eingereicht am 30. April 1998), welche
in ihrer Gesamtheit ausdrücklich
durch Verweis hierin aufgenommen wird.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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In
den beigefügten
Zeichnungen:
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1 ist ein Diagramm, das
einen Bearbeitungsabschnitt einer Brillenlinsen-Schleifvorrichtung darstellt;
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2 ist ein Diagramm, das
die Anordnung der Schleifscheiben zeigt;
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3 ist ein Diagramm, das
einen Linsendicke-Messabschnitt
darstellt;
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4 ist ein schematisches
Blockdiagramm, das ein Steuer- und
Regelsystem der Vorrichtung darstellt;
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5 ist ein Flussdiagramm
eines Bearbeitungsvorgangs;
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6 ist ein Flussdiagramm
eines Verfahrens zum Berechnen einer Ortskurve des Abfasungsvorgangs;
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7 ist ein Diagramm, das
die Berechnung einer Ortskurve in einer zweiten Messung darstellt;
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8 ist ein Diagramm, das
die Berechnung eines Korrekturwinkels σ eines Rückflächen-Neigungswinkels ρ in einer
Feinschleifscheibe darstellt;
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9 ist ein Diagramm, das
die Berechnung einer Kantenposition P3 nach einem Feinschleifvorgang
zeigt;
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10(a) und 10(b) sind Diagramme einer Veränderung
in der Konfiguration aufgrund einer Umfangslängenkorrektur und der Berechnung
eines Korrekturbetrages w in der Richtung einer Bezugslinie L3;
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11 ist ein Diagramm, das
die Berechnung der Kantenposition nach einem Feinschleifvorgang
zeigt, in dem Fall, wenn eine Umfangslängenkorrektur durchgeführt wird;
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12 ist ein Diagramm, das
die Berechnung der Ortskurve des Abfasungsvorgangs zeigt;
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13 ist ein Diagramm, das
die Berechnung eines Werts einer Fasenbodenposition in einer radialen
Richtung der Linse zeigt; und
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14 ist eine Seitenansicht
zur Erläuterung
eines Rückflächen-Neigungswinkels ρ einer Feinschleifscheibe.
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Beschreibung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Bezugnehmend
auf die beigefügten
Zeichnungen wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung beschrieben. 1 ist
ein Diagramm eines Bearbeitungsabschnitts einer Brillenlinsen-Schleifvorrichtung.
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Eine
Nebenbasis 2 mit einem Linseneinspann-Oberteil 100 und
Linsenschleifteilen 300R und 300L sind auf einer
Hauptbasis 1 befestigt. Zusätzlich ist ein Linsendicke-Messabschnitt 400 auf
der weiter weg gelegenen Seite in der Mitte der Nebenbasis 2 installiert.
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Ein
Befestigungsblock 101, der einen Teil des Linseneinspann-Oberteils 100 bildet,
ist an der Mitte der Nebenbasis 2 befestigt, und ein Gleichstrommotor 103 zum
vertikalen Bewegen einer Spannfutterwellenhalterung 120 ist
oben am Befestigungsblock 101 angebracht. Der Gleichstrommotor 103 dreht
eine sich vertikal erstreckende Zuführspindel, und diese Drehung
veranlasst die Spannfutterwellenhalterung 120, sich vertikal
zu bewegen, während
sie von einer Führungsschiene
geführt
wird, die am Befestigungsblock 101 befestigt ist. Ein Pulsmotor 130 zum
Drehen einer Spannfutterwelle 121 ist oben an der Spannfutterwellenhalterung 120 befestigt.
Eine Linsenhalterung 124 ist an einem unteren Ende der
Spannfutterwelle 121 befestigt (siehe 2).
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Eine
Spannfutterwelle 152, die einen Teil eines Linseneinspann-Unterteils 150 bildet,
wird drehbar von einer Halterung 151 gehalten, die an der Hauptbasis 1 befestigt
ist, und Drehung wird auf diese durch einen Pulsmotor 156 übertragen.
Eine Schalenaufnahme 159 zum Befestigen einer an einer zu
bearbeitenden Linse befestigten Schale ist an einem oberen Ende
der Spannfutterwelle 152 befestigt (siehe 2).
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Die
Linsenschleifteile 300R und 300L sind beidseitig
symmetrisch und ein Gehäuse 305 zum drehbaren
Halten einer Drehwelle mit einer Gruppe von Schleifscheiben 30 bis 33 (oder 30 und 34 bis 36),
wie die in 2 gezeigten,
ist am vorderen Bereich jeder Wellenstützbasis 301 befestigt.
Die linke und die rechte Gruppe der Schleifscheiben werden jeweils
durch Servomotoren 310R und 310L gedreht, die
an den jeweiligen Wellenstützbasen 301 befestigt sind.
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Wie
in 2 gezeigt, sind die
Grobschleifscheibe 30 und die Feinschleifscheibe 31 mit
einer Fasennut an der Drehwelle des Linsenschleifteils 300L befestigt.
Ferner ist die konische Abfasungsschleifscheibe 32 für eine vordere
Oberfläche
koaxial an einer oberen Endfläche
der Feinschleifscheibe 31 befestigt, während die konische Abfasungsschleifscheibe 33 für eine hintere
Oberfläche
koaxial an einer unteren Endfläche
der Grobschleifscheibe 30 befestigt ist. Die Grobschleifscheibe 30,
die Spiegel-und-Polier-Schleifscheibe 34 mit einer Fasennut, die
konische Abfasungsschleifscheibe 35 zum Spiegelpolieren
der vorderen Oberfläche
und die konische Abfasungsschleifscheibe 36 zum Spiegelpolieren
der hinteren Oberfläche
sind koaxial an der Drehwelle des Linsenschleifteils 300R befestigt.
Diese Gruppen von Schleifscheiben verwenden Schleifscheiben, deren
Durchmesser relativ klein sind, ca. 60 mm oder ähnlich, um so die Bearbeitungsgenauigkeit
zu verbessern und die Haltbarkeit der Schleifscheiben sicher zu
stellen. Es sei angemerkt, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Neigungswinkel
(der Neigungswinkel in Bezug auf die horizontale Ebene) der Abfasungsschleifscheiben 33 und 36 für die hintere
Oberfläche
auf 35 Grad festgelegt sind, während die
Neigungswinkel der Abfasungsschleifscheiben 32 und 35 für die vordere
Oberfläche
auf 45 Grad festgelegt sind.
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Die
Linsenschleifteile 300R und 300L sind jeweils
in der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung beweglich,
und ihre Bewegungsmechanismen sind wie folgt angeordnet: Das Linsenschleifteil 300R ist
an einer horizontalen Gleitbasis 210 befestigt, und die
horizontale Gleitbasis 210 ist horizontal beweglich entlang
zweier Führungsschienen 211,
die an einer vertikalen Gleitbasis 201 befestigt sind.
Die vertikale Gleitbasis 201 ist vertikal beweglich entlang zweier
Führungsschienen 202,
die an der Vorderfläche
der Nebenbasis 2 befestigt sind. Ein Mutterblock 206 ist
an der vertikalen Gleitbasis 201 befestigt, und die vertikale
Gleitbasis 201 bewegt sich vertikal zusammen mit dem Mutterblock 206,
wenn eine Kugelumlaufspindel 205, die mit einer Drehwelle
eines Pulsmotors 204R verbunden ist, gedreht wird. Der Mechanismus
zum horizontalen Bewegen der horizontalen Gleitbasis 210 ist
in gleicher Weise wie der vertikale Bewegungsmechanismus angeordnet
und wird durch die Drehung eines Pulsmotors 214R betätigt.
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Der
Mechanismus zum Bewegen des Linsenschleifteils 300L ist
bilateral symmetrisch zum Bewegungsmechanismus für das Linsenschleifteil 300R,
und er wird vertikal von einem Pulsmotor 204L und horizontal
von einem Pulsmotor 214L bewegt (in 1 nicht gezeigt).
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Es
sei angemerkt, dass bezüglich
Einzelheiten des obigen Aufbaus auf die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 254000/1997 und das US-Patent Nr. 5,803,793 Bezug genommen wird,
die von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung eingereicht wurden
bzw. auf diese übertragen
wurden.
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3 erläutert den Linsendicke-Messabschnitt 400 (1). Der Linsendicke-Messabschnitt 400 umfasst
einen Messarm 527 mit zwei Fühlern 523 und 524,
einen Drehmechanismus wie einen Gleichstrommotor (nicht gezeigt)
zum Drehen des Messarms 527, eine Sensorplatte 510 und
Photorelais 504 und 505 zum Erfassen der Drehung
des Messarms 527, um somit die Steuerung der Drehung des
Gleichstrommotors zu ermöglichen,
eine Erfassungsein richtung wie ein Potenziometer 506 zum
Erfassen des Betrags der Drehung des Messarms 527, um somit
die Formen der vorderen und hinteren Oberflächen der Linse zu erhalten.
Die Konfiguration des Linsendicke-Messabschnitts 400 ist
im Wesentlichen die gleiche wie die in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
Nr. Hei. 3-20603 und dem US-Patent 5,333,412 Offenbarte, die von
der Anmelderin der vorliegenden Erfindung eingereicht wurden bzw.
auf diese übertragen
wurden, auf welche bezüglich
Einzelheiten des Linsendicke-Messabschnitts 400 verwiesen
wird. Ein Unterschied zu dem in der japanischen Veröffentlichung
3-20603 Offenbarten ist, dass der Linsendicke-Messabschnitt 400 aus 3 so gesteuert wird, dass
er sich in einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung
(angezeigt durch Pfeile in 3)
in Bezug auf die Linsenschleifvorrichtung bewegt, durch eine Vorwärts-Rückwärts-Bewegungseinrichtung 630 auf
der Grundlage von Radiusvektordaten. Die Linsendicke wird so gemessen,
dass der Messarm 527 von seiner untersten Ausgangsposition nach
oben gedreht wird und die Fühler 523 und 524 jeweils
in Kontakt mit den vorderen und hinteren Refraktionsoberflächen der
Linse gebracht werden. Deshalb ist es bevorzugt, dass die Drehwelle
des Messarms 527 mit einer Schraubenfeder oder dergleichen
ausgestattet ist, welche die nach unten gerichtete Belastung des
Messarms 527 ausgleicht.
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Zusätzlich wird
die Linsendickemessung (Kantendickemessung) in der folgenden Weise durchgeführt. Der
Messarm 527 wird gedreht, d. h. angehoben, so dass der
Fühler 523 in
Kontakt mit der vorderen Refraktionsoberfläche der Linse gebracht wird.
Während
der Fühler 523 in
Kontakt mit der vorderen Refraktionsoberfläche der Linse gehalten wird, wird
die Linse gedreht sowie der Linsendicke-Messabschnitt 400 gesteuert,
um sich mittels der Vorwärts-Rückwärts-Bewegungseinrichtung 630 vorwärts oder
rückwärts zu bewegen,
so dass die Form der vorderen Refraktionsoberfläche der Linse (an der zu bildenden
Kante der Linse) erhalten wird. Dann wird die Form der hinteren
Refrak tionsoberfläche
der Linse (an der zu bildenden Kante der Linse) in ähnlicher
Weise erhalten durch Drehen der Linse und durch Bewegen des Linsendicke-Messabschnitts 400,
während
der Fühler 524 in
Kontakt mit der hinteren Refraktionsoberfläche der Linse gehalten bleibt.
Die Fühler 523 und 524 können gleichzeitig
mit der jeweiligen hinteren und vorderen Refraktionsoberfläche in Kontakt
gebracht werden, um somit beide Formen der Oberflächen gleichzeitig
zu erhalten.
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Steuer- und Regelsystem
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4 ist ein Blockdiagramm
eines allgemeinen Aufbaus eines Steuer- und Regelsystems der Linsenschleifvorrichtung.
Bezugszeichen 600 bezeichnet eine Steuereinheit, welche
die gesamte Vorrichtung steuert. Die Anzeigeeinheit 10 und
die Eingabeeinheit 11 haben verschiedene Betätigungsschalter,
und Photosensoren zum Erfassen der anfänglichen Drehposition der Linseneinspannwellen und
der anfänglichen
Position der Linsenschleifteile 300R und 300L sind
mit der Steuereinheit 600 verbunden. Die Motoren zum Bewegen
oder Drehen der jeweiligen Teile sind mit der Steuereinheit 600 über Treiber 620 bis 628 verbunden.
Die Treiber 622 und 625, die jeweils mit dem Servomotor 310R für das rechte
Linsenschleifteil 300R und dem Servomotor 310L für das linke
Linsenschleifteil 300L verbunden sind, erfassen das Drehmoment
der Servomotoren 310R und 310L während der
Bearbeitung und melden das erfasste Drehmoment zurück zur Steuereinheit 600.
Die Steuereinheit 600 verwendet die Drehmomentinformation,
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 dazu dient, Daten zu übertragen
und zu empfangen. Eine Brillenrahmenform-Messvorrichtung 650 (siehe
US-Patent 5,333,412), ein Hauptrechner 651 zum Verarbeiten der
Linsenbearbeitungsdaten, ein Strichcodeleser 652 usw. können mit
dem Schnittstellenschaltkreis 601 verbunden sein. Ein Hauptprogrammspeicher 602 speichert
ein Programm zum Betreiben der Linsenschleifvorrichtung. Ein Datenspeicher 603 speichert
Daten, die durch den Schnittstellenschaltkreis 601 geliefert
werden, Linsendicke-Messdaten und andere Daten.
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Als
nächstes
wird der Bearbeitungsvorgang beschrieben (siehe Flussdiagramm aus 5). Die Form des Brillenrahmens
oder der Schablone wird von der Linsenrahmenform-Messvorrichtung 650 gemessen
und die gemessenen Daten werden eingegeben. Wenn die Linsenform
auf der Grundlage der Brillenrahmendaten auf der Anzeigeeinheit 10 dargestellt
wird, werden Layoutdaten wie der PD-Wert (Pupillenabstand) des Brillenträgers und
die Höhe
des optischen Zentrums durch die Schalterbetätigung der Eingabeeinheit 11 in
Bezug auf die Linsenform eingegeben. Zusätzlich werden Bearbeitungsbedingungen wie
das Linsenmaterial und der Bearbeitungsmodus (Abschrägvorgang,
Glättvorgang,
Spiegel-Poliervorgang)
eingegeben. Wenn ein Abfasungsvorgang durchgeführt wird, wird ein Befehl zum
Abfasen durch einen Schalter 11g eingegeben. Im Abfasungsbefehl kann
ein Abfasungsverhältnis
(die Kantendicke wird durch ein Verhältnis über den gesamten Umfang geteilt)
und der Abweichungsbetrag im voraus als Parameter festgelegt werden.
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Nachfolgend
wird ein Fall beschrieben, bei dem ein Abschrägvorgang und ein Abfasungsvorgang
durchgeführt
werden.
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Der
Bediener befestigt die Schale an der vorderen Oberfläche der
zu bearbeitenden Linse und platziert die Linse auf der Schalenaufnahme 159,
die auf der Einspannwelle 152 vorgesehen ist. Wenn die Vorbereitung
für den
Vorgang beendet ist, wird ein START-Schalter 11i gedrückt, um
den Betrieb der Vorrichtung zu starten.
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In
Antwort auf ein Startsignal senkt die Steuereinheit 600 die
Einspannwelle 121, um die zu bearbeitende Linse einzuspannen,
und führt
dann eine Linsenmessung vor dem Grobschleifvorgang durch, indem
die Vorwärts-Rückwärts-Bewegungseinrichtung 630 und
der Linsendicke-Messabschnitt 400 gemäß den Radiusvektordaten nach
dem Layout angetrieben und gesteuert werden. Wenn ein Befehl zum Abfasen
durch den Schalter 11g eingegeben wurde, wird die Linsenmessung
vor dem Grobschleifvorgang durchgeführt, um zu überprüfen, ob die zu bearbeitende
Linse einen ausreichenden Durchmesser (Größe) hat oder nicht.
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Der
Grobschleifvorgang wird durchgeführt, wenn
durch die Linsenmessung bestätigt
wird, dass die Linse einen ausreichenden Durchmesser aufweist (wenn
der Linsendurchmesser unzureichend ist, zeigt die Anzeigeeinheit 10 dies
an). Für
den Grobschleifvorgang werden die linke und die rechte Grobschleifscheibe 30 vertikal
auf ein Niveau bewegt, auf welchem die zu bearbeitende Linse gehalten
wird, und dann gleiten die Linsenschleifteile 300R und 300L in
Richtung zur Linse. Die linke und die rechte Grobschleifscheibe 30 schleifen
die Linse allmählich
von zwei Richtungen, während
sie gedreht werden. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausmaß der Bewegung
der rechten und der linken Grobschleifscheibe 30 in Richtung
zur Linse unabhängig
voneinander auf der Grundlage der Grobschleifvorgangsdaten gesteuert
(welche berechnet werden durch Übriglassen
einer Feinbearbeitungstoleranz in der Normalrichtung in Bezug auf
die Radiusvektordaten an der Position des Scheitelpunktes der Fase),
die aus den Radiusvektordaten erhalten werden.
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Nachdem
der Grobschleifvorgang vollendet ist, wird die Drehung der Schleifscheiben
gestoppt. Wenn die Linsenschleifteile 300R und 300L zu
ihren ursprünglichen
Positionen zurückgekehrt
sind, geht der Vorgang weiter zur Linsenmessung nach dem Grobschleifvorgang.
Die Linsenmessung nach dem Grobschleifvorgang wird durchgeführt, um
die Ortskurve der Fase (den Fasenver lauf) und die Ortskurve des
Abfasungsvorgangs (den Abfasungsvorgangverlauf) zu berechnen.
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Ein
Verfahren der Linsenmessung nach dem Grobschleifvorgang und die
Berechnung der Ortskurve der Fase und der Ortskurve des Abfasungsvorgangs
wird beschrieben (siehe Flussdiagramm in 6).
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Linsenmessung
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Bei
der Linsenmessung nach dem Grobschleifvorgang werden die Formen
der vorderen und hinteren Oberflächen
der Linse jeweils zweimal gemessen, gemäß den verschiedenen Messortskurven auf
der Grundlage der Radiusvektordaten nach dem Layout.
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In
der ersten Messung der Linsenform wird die Messung gemäß der Ortskurve
(dem Verlauf) der Position des Scheitelpunktes der Fase (in der
Beschreibung wird dies als die Referenzform bezeichnet), der in
der Linse ausgebildet werden soll, durchgeführt. Diese Messortskurve (der
Messverlauf) kann aus den zweidimensionalen Bearbeitungsdaten auf der
Grundlage der Radiusvektordaten nach dem Layout erhalten werden.
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Die
zweite Messung wird gemäß der Form (der
Ortskurve oder dem Verlauf) des Fasenbodens (der Bereich, wo sich
die Fasenneigung und die Fasenschulter schneiden) durchgeführt. Diese Messortskurve
wird in diesem Fall wie folgt erhalten.
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Wie
in 7 gezeigt, wird,
wenn ein Punkt a am Scheitelpunkt der Fase (Referenzform) zu bearbeiten
ist, die Linie, die das Rotationszentrum der Linse und das der Schleifscheibe
verbindet, als eine Achse L1 bezeichnet, die Linie, die den Bearbeitungspunkt
a und das Rotationszentrum der Schleifscheibe verbindet, als Normale
L2 bezeichnet, die Linie, die den Bearbei tungspunkt a und das Rotationszentrum
der Linse verbindet, als Bezugslinie L3 bezeichnet, und das Folgende
wird definiert:
δ =
Höhe der
Fase (des Liniensegments ac) in der Richtung der Bezugslinie L3,
θ = Winkel
zwischen der Normalen L2 und der Bezugslinie L3,
γ = Referenzhöhe der Fase
(das Liniensegment ab, und bereits bekannt aus der Form der Fasennut),
und
τ =
Winkel aus Normaler L2 und der Achse L1.
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Die
Position des Bearbeitungspunktes a kann durch eine Bearbeitungskorrekturberechnung erhalten
werden (im Grunde identisch zu dem im US-Patent Nr. 5,347,762 Beschriebenen),
welche die Achse-zu-Achse-Entfernung zwischen dem Linsenrotationszentrum
und dem Schleifscheibenrotationszentrum während eines Vorgangs berechnet,
aus Informationen, die auf den Radiusvektorwinkel und die Länge der
Linse auf der Grundlage der Rahmenformdaten und der Layoutdaten
schließen
lassen, und in Übereinstimmung
mit dem Radiusvektorwinkel (dem Linsendrehwinkel während eines
Vorgangs). Wenn die Position des Bearbeitungspunktes a einmal erhalten
ist, sind θ und τ bekannt.
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Unter
der Annahme, dass der von den Liniensegmenten ab und bc von Δabc aus 7 gebildete Winkel ungefähr rechtwinklig
ist, gilt das Folgende: δ = γ/cosθ
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Durch
Subtrahieren der Fasenhöhe δ von der
Referenzform in der Richtung der Bezugslinie L3 kann die Entfernung
des Fasenbodens am Bearbeitungspunkt a erhalten werden. Wenn die
Entfernung an allen Stellen gemäß dem Radiusvektorwinkel
berechnet wird, kann die Messortskurve in der zweiten Messung erhalten
werden.
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Berechnung der Ortskurve
der Fase
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Wenn
die Linsenform einmal gemessen ist, ist es möglich, dreidimensionale Daten über die
Ortskurve der Abschrägungskrümmung zu
erhalten (dreidimensionale Daten über den Verlauf der Abschrägungskrümmung),
welche auf die Linsenkante angewandt werden sollen, auf der Grundlage
von Informationen, die auf die Linsenform schließen lassen, und in Übereinstimmung
mit einem vorbestimmten Programm. Für diese Berechnung wurden verschiedene Verfahren
vorgeschlagen, wie diejenigen, dass eine Krümmung von vorderer zu hinterer
Oberflächenkrümmung bestimmt
wird, die Kantendicke dividiert wird, und dass diese zwei Verfahren
kombiniert durchgeführt
werden (die Bewegung oder die Auswahl kann in Antwort auf einen
Eingabevorgang durch den Optiker durchgeführt werden). Für Einzelheiten
zu dieser Berechnung kann auf das allgemein übertragene US-Patent 5,347,762
usw. verwiesen werden.
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Berechnung der Ortskurve
des Abfasungsvorgangs
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Die
Berechnung der Ortskurve des Abfasungsvorgangs wird durchgeführt, indem
die Ortskurve der Kantenposition (der Kantenpositionsverlauf) nach
dem Feinschleifvorgang und auf der Grundlage dieser Ortskurve der
Kantenposition bestimmt wird. In einem Fall, in dem eine Abfasung
für die
hintere Refraktionsoberfläche
der Linse bzw. die vordere Refraktionsoberfläche der Linse vorgesehen ist,
werden die Ortskurven der Kantenposition an den jeweiligen Oberflächen bestimmt,
aber hier wird als ein Beispiel die hintere Linsenoberfläche beschrieben.
Die Kantenortskurve (der Kantenverlauf) nach dem Abfasungsvorgang
(Feinschleifvorgang) wird aus der Kantenpositionsinformation und
den Daten der Ortskurve der Abschrägungskrümmung berechnet, welche durch
zwei Linsenformmessungen erhalten werden. In dieser Berechnung wird
eine Abweichung der Kantenposition in Bezug auf den Neigungswinkel
der Feinschleifscheibe korrigiert, um so eine Kantenschulter zu
bilden.
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Als
erstes wird ein Korrekturwinkel für die Neigung der hinteren
Oberfläche
der Linse in Bezug auf den Neigungswinkel der hinteren Oberfläche ρ (dieser
Wert ist vorher bekannt und wird im Hauptprogrammspeicher 602 gespeichert)
der Feinschleifscheibe (wie in 14 gezeigt)
berechnet. Wenn eine Linse mit dem Neigungswinkel der hinteren Oberfläche ρ der Feinschleifscheibe
bearbeitet wird, wird der Neigungswinkel der Linsenfasenschulter
in der Richtung der Normalen L2 ohne Änderung zum Neigungswinkel ρ. Um jedoch
die Kantenortskurve in der Richtung der Bezugslinie L3 zu erhalten,
muss ein Korrekturwinkel für
die Schnittform in der Richtung der Bezugslinie L3 berücksichtigt
werden. Aus 8 wird der
Korrekturwinkel σ für diesen
Zweck erhalten als: σ = arctan(tanρ/cosθ)
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Dieser
Korrekturwinkel σ wird
für jede
Stelle gemäß dem Radiusvektorwinkel
erhalten.
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Als
nächstes
wird, wie in 9 gezeigt,
die Schnittform in der Richtung der Bezugslinie L3 gemäß dem Korrekturwinkel σ der Neigung
der hinteren Oberfläche
berücksichtigt,
und die Kantenposition P3 der hinteren Oberfläche der Linse nach dem Abschrägungsvorgang
wird erhalten. In 9 bezeichnet
P1 die Kantenposition, die in der ersten Messung der Linsenkantenposition
erhalten wird, und P2 bezeichnet die in der zweiten Messung erhaltene
Kantenposition. In diesem Fall wird h in 9 aus dem Ergebnis der Messung der Linsenkantenposition
erhalten, und ε aus
dem Ergebnis der zweiten Messung (das Messergebnis am Fasenboden)
und dem Abschrägungsberechnungsergebnis.
Wenn die hintere Oberfläche
ungefähr
als eine gerade Linie betrachtet wird, werden deshalb ein Korrekturbetrag μ in der Richtung
der optischen Achse der Linse und ein Korrekturbetrag ξ in der radialen
Richtung der Linse wie folgt definiert:
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Beispiel 1
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Wenn
die Korrekturbeträge
für jede
Stelle gemäß dem Radiusvektorwinkel
erhalten werden, wird die Information über die Kantenortskurve auf
der Seite der hinteren Oberfläche
nach dem Abschrägungsvorgang
erhalten.
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Wie
im US-Patent Nr. 5,347,762 beschrieben, ist es, wenn eine Linse,
die einem Abschrägungsvorgang
unterzogen wurde, in einem Brillenrahmen befestigt werden soll,
vorteilhaft, die Position des Scheitelpunktes der Fase zu korrigieren,
so das die Krümmungsortskurve
(der Krümmungsverlauf) des
Brillenrahmens in der Umfangslänge
im Wesentlichen mit der Ortskurve der Abschrägungskrümmung übereinstimmt. Bei der Korrektur
(nachfolgend als Umfangslängenkorrektur
bezeichnet) wird die Umfangslänge
der Ortskurve der Abschrägungskrümmung ungefähr erhalten
durch Berechnung der Abstände
zwischen den Abschrägungskrümmungs-Ortskurvendaten,
erhalten in der Abschrägungsberechnung
auf der Grundlage der Daten, und Aufsummieren der Entfernungen.
Der Korrekturbetrag kann von der so erhaltenen Umfangslänge und der
Umfangslänge
der Brillenrahmenform, die in ähnlicher
Weise aus der Radiusvektorinformation der Rahmenform erhalten wird,
erhalten werden. Die Berechnung der Kantenortskurve nach dem Abschrägvorgang
in dem Fall, wenn die Umfangslängenkorrektur
durchgeführt
wird, wird beschrieben. Im Obigen werden alle Korrekturberechnungen
auf der Bezugslinie L3 durchgeführt.
Die Formänderung
aufgrund der Umfangslängenkorrektur
tritt in der Richtung der Achse L1 auf (siehe 10(a)). Betrachtungen werden angestellt
in Bezug auf den Ersatz der Formänderung
aufgrund der Umfangslängenkorrektur
mit derjenigen in der Bezugslinie L3. Es sei angenommen, dass, wie in 10(b) gezeigt, ein Punkt
b des Fasenbodens vor der Umfangslängenkorrektur in der Richtung
der Achse L1 um einen Umfangslängenkorrekturbetrag λ korrigiert
wird, und ein Punkt c wird ebenfalls in der Richtung der Achse L1
am Punkt b korrigiert. In diesem Fall kann ein Korrekturbetrag ω in der
Richtung der Bezugslinie L3 ungefähr erhalten werden durch:
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Beispiel 2
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Um
die Kantenortskurve nach dem Abschrägungsvorgang aufgrund der Umfangslängekorrektur zu
erhalten, werden die Schnittform, gezeigt in 11 und in der Richtung der Bezugslinie
L3, in der gleichen Weise wie oben beschrieben berücksichtigt.
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Unter
der Annahme, dass die Kantenposition P3 als Ergebnis der Umfangslängenkorrektur
zu P4 verschoben wird, wenn der Korrekturbetrag in der radialen
Richtung der Linse durch κ angezeigt
ist und derjenige in der Richtung der optischen Achse der Linse
mit η angezeigt
ist, sind diese Korrekturbeträge wie
folgt:
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Beispiel 3
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In
dem Fall, wenn die Umfangslängenkorrektur
durchgeführt
wird, sind deshalb die Korrekturbeträge der Kantenposition nach
dem abschließenden Abschrägungsvorgang
wie folgt definiert:
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Beispiel 4
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Wenn
die Korrekturbeträge
für jede
Stelle gemäß dem Radiusvektorwinkel
erhalten sind, werden Informationen über die Kantenortskurve auf
der Seite der hinteren Oberfläche
der Linse in dem Fall, wenn die Umfangslängenkorrektur durchgeführt wurde,
erhalten.
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Als
nächstes
wird die Berechnung der Ortskurve des Abfasungsvorgangs, die während des
Abfasungsvorgangs durchgeführt
wird, um die Fasenform visuell zu vereinheitlichen, unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Auch wenn
die Kantenortskurve wie oben beschrieben erhalten wird und ein fester
Abfasungsbetrag von dem Kantenende (P4) in der Abschrägungsrichtung
festgelegt ist (eine Abweichung mit einem festen Betrag wird angewandt),
wird die Länge
der Fasenneigung nach dem Abfasen (nachfolgend wird die Länge als
Fasenbreite bezeichnet) verändert
durch den Einfluss der hinteren Oberflächenkrümmung, mit dem Ergebnis, dass
man sehen kann, dass die Fase nicht einheitlich ausgeführt ist.
Um die Fasenbreite visuell zu vereinheitlichen in dem Fall, wenn
ein feststehender Abfasungsbetrag bestimmt wurde, wird deshalb die
Ortskurve des Abfasungsvorgangs erhalten, so dass die Länge der
Neigung nach dem Abfasen einheitlich ist, ungeachtet des Radiusvektorwinkels.
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In 12 bezeichnet g eine Abweichungskomponente
des Abfasungsbetrages, j bezeichnet einen Abweichungsbetrag nach
der Korrektur, f bezeichnet einen Korrekturwinkel des Neigungswinkels F
der Fasenschleifscheibe (ein vorab bekannter Wert und in diesem
Ausführungsbeispiel
35 Grad) in der Richtung der Bezugslinie L3, und e bezeichnet eine Fasenbreite
in dem Fall, wenn die hintere Oberfläche der Linse flach ist. Die
Fasenbreite wird gleich groß zur
Fasenbreite d aufgrund der hinteren Oberflächenkrümmung. In einem Verfahren zur
Vereinheitlichung der Fasenbreite wird ein Abweichungskorrekturbetrag
k erhalten, um die Fasenbreite zu erhalten, die gleich der ist in
dem Fall, wenn die hintere Oberfläche der Linse flach ist. Um
das Verfahren durchzuführen,
wird als erstes der Korrekturwinkel f erhalten. In der gleichen
Weise wie beim Korrekturwinkel σ in 8 wird der Korrekturwinkel
erhalten durch: f = arctan(tanF/cosθ).
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Aus
der Figur wird der Abweichungskorrekturbetrag k erhalten wie folgt:
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Beispiel 5
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Dieses
Verfahren basiert auf der Annäherungsgleichung.
Wenn die Abweichungskomponente g stark vergrößert wird, wird deshalb der
Fehler größer. Vom
Gesichtspunkt der visuellen Vereinheitlichung ist es, wenn die Abweichungskomponente
g größer als
1 mm ist, bevorzugt, den Abweichungskorrekturbetrag k zu erhalten,
während
g eingestellt wird um 1 zu sein (g = 1). Wenn der Korrekturwinkel σ ausreichend
klein ist, kann der Abweichungskorrekturbetrag wie folgt definiert
sein:
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Beispiel 6
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(bei
der Korrektur insbesondere auf der Seite der vorderen Oberfläche der
Linse ist der Einfluss sehr gering).
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Aus
dem Obigen ist zu sehen, dass die Position eines Abfasungsbearbeitungspunktes
Q in der Richtung der optischen Achse in Bezug auf die Kantenposition
P4, gezeigt in 12, durch
eine Addition von g + k erhalten werden kann. Für die Position des Abfasungsbearbeitungspunktes
Q in der radialen Richtung der Linse in Bezug auf die Kantenposition P4,
kann ein Korrekturbetrag m erhalten werden durch: m
= j·tanσ.
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Die
somit erhaltene Position des Abfasungsbearbeitungspunktes Q ist
eine Information, die ohne Berücksichtigung
der Position des Fasenbodens erhalten wird. Im Falle eines Abschrägungsvorgangs muss
der Abfasungsvorgang so durchgeführt
werden, dass er die Fase nicht beeinträchtigt. Um dies zu erfüllen, wird ein
Vorgang durchgeführt,
bei dem die Position des Fasenbodens erhalten wird, die Position mit
dem Abfasungsbearbeitungspunkt verglichen wird und, wenn der Abfasungsbearbeitungspunkt
Q in der Richtung der optischen Achse auf der Innenseite in Bezug
auf die Position des Fasenbodens ist, die Fasenbodenposition für den Abfasungsbearbeitungspunkt
ersetzt wird.
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Wie
in 13 gezeigt, kann
der Wert der Fasenbodenposition in der radialen Richtung der Linse durch
Subtrahieren t = δ + ω von der
Referenzform erhalten werden (diese ist gleich zu jener, die erhalten
wird durch Subtrahieren von ω von
der Ortskurve der zweiten Messung). Dieser Wert der Fasenbodenposition
in der Richtung der optischen Achse der Linse wird erhalten durch
Verwendung von q und q',
erhalten durch Aufsplitten des Scheitelpunktes der Fase. q und q' werden erhalten
aus der Form der Fasennut der Feinschleifscheibe.
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Auf
diese Weise werden der Abfasungsbearbeitungspunkt Q und die Position
des Fasenbodens für
den gesamten Umfang gemäß dem Radiusvektorwinkel
erhalten, und die Ortskurve des Abfasungsvorgangs, in welcher der
Abfasungsvorgang die Fase nicht beeinträchtigt, kann erhalten werden.
Die Ortskurve des Abfasungsvorgangs auf der Seite der vorderen Oberfläche der
Linse kann durch dasselbe Verfahren erhalten werden. Auch in einem
Glättvorgang, in
dem kein Abschrägvorgang
durchgeführt
wird, kann die Ortskurve des Abfasungsvorgangs nach einem grundsätzlich gleichen
Prinzip erhalten werden.
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Wenn
die Daten der Abschrägungsortskurve und
die Daten der Ortskurve des Abfasungsvorgangs wie oben beschrieben
erhalten werden, werden der Abschrägvorgang und der Abfasungsvorgang
automatisch nacheinander durchgeführt. Die Steuereinheit 600 führt den
Abschrägvorgang
durch, indem die Höhe
der Fasennut der Feinschleifscheibe 31 und ihre Bewegung
in der Richtung zur Linse auf der Grundlage der Abschrägbearbeitungsdaten,
die im Datenspeicher 603 gespeichert sind, gesteuert wird. Da
die Abschrägbearbeitungsdaten,
die in dem Verfahren verwendet werden, aus dem Ergebnis der Linsenmessung
nach dem Grobschleifvorgang erhalten werden, wird die Fase an einer
genauen Position ausgebildet.
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Wenn
der Abschrägvorgang
abgeschlossen ist, geht die Bearbeitung weiter zum Abfasungsvorgang.
Die Steuereinheit 600 führt
den Abfasungsvorgang durch, indem die Bewegung der Fasenschleifscheibe 32 für die vordere
Oberfläche
und der Fasenschleifscheibe 33 für die hintere Oberfläche in der vertikalen
Richtung und in der Richtung zur Linse auf der Grundlage der Abfasungsbearbeitungsdaten,
die im Datenspeicher 603 gespeichert sind, gesteuert wird.
Da die Abfasungsbearbeitungsdaten aus der Kantenposition, erhalten
durch Messen der Form der tatsächlichen
Linse, die einem Grobschleifvorgang unterworfen wurde, bestimmt
wurden, so dass die Verformung größer ist, kann das Abfasen für sowohl die
vordere als auch die hintere Oberfläche mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
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Wie
oben beschrieben, kann der Kanteneckbereich mit hoher Genauigkeit
bearbeitet werden, ohne durch die Form der Linse und ihre Stärke beeinträchtigt zu
werden, da die Ortskurve der Abfasung (Bearbeitungsdaten eines Kanteneckbereichs)
auf der Grundlage der Linsenmessdaten, erhalten nach dem Grobschleifvorgang,
erhalten wird. Zusätzlich kann
die Bearbeitung so durchgeführt
werden, dass die Fasenposition genau sichergestellt werden kann.