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Dokumentenidentifikation DE10057068A1 23.08.2001
Titel Tastendes Rückkopplungssystem
Anmelder Gerber Coburn Optical, Inc., South Windsor, Conn., US
Erfinder Estabrooks, Paul, Monson, Mass., US;
Dooley, Jonathan, Bolton, Conn., US;
Davidson, Ken, Tolland, Conn., US;
Goulet, Michael J., Hebron, Conn., US;
Murray, Jeffrey, Ellington, Conn., US
Vertreter Stenger, Watzke & Ring Patentanwälte, 40547 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 17.11.2000
DE-Aktenzeichen 10057068
Offenlegungstag 23.08.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.08.2001
IPC-Hauptklasse B23Q 1/44
IPC-Nebenklasse B24B 13/00   B24B 13/005   G02B 26/10   
Zusammenfassung Ein System zum Anreichern der Linsenbearbeitung, welches eine Fehlerkompensation erlaubt, um ein nahezu fehlerfreies Reinigen und Polieren von Linsen zu schaffen. Das System sieht eine elastische Scheibe vor, um drei Freiheitsgrade für die zu bearbeitende Linse zu erlauben. Das System verwendet auch eine Halleffekt-Leiterplatte, um eine Bewegung der elastischen Scheibe zum Feststellen von Fehlern anzuzeigen, schafft eine Rückkopplung zu einer Steuerung, so daß eine Kompensation solcher Fehler bewirkt werden kann, und so daß eine genaue Kraft gehalten werden kann. Die elastische Scheibe und das Sensorrückkopplungs-Untersystem ermöglichen nahezu fehlerfreie Linsenoberflächen.

Beschreibung[de]
Stand der Technik Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft den Bereich der dreidimensionalen Oberflächenreinigung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein eine Durchbiegung und eine Position anzeigendes Teilsystem eines Linsenbearbeitungssystems.

Stand der Technik

Gläser für die Augenheilkunde und andere Gläsertypen sind typisch aus Linsenrohlingen aus Glas oder Kunststoff hergestellt, die zwei Hauptoberflächen aufweisen, von denen eine typischerweise fertiggestellt ist und die andere der beiden nicht fertiggestellt ist. Schleif-, Reinigungs- und Polierschritte werden an der nicht fertiggestellten Oberfläche des Linsenrohlings durch eine Maschine entsprechend zu Daten, welche einer einzelnen Linsenvorschrift entsprechen, ausgeführt. Die Schleifschritte werden gewöhnlich durch Einwirken einer Kugelmühle bei Kunststofflinsen oder eines Schleifers bei Glaslinsen erreicht. Diese Schleifschritte erzeugen im wesentlichen eine Linsenoberfläche, welche sich nahezu der Form der fertigen Linse annähert. Jedoch ist die Schnittoberfläche des Linsenrohlings oftmals rauh und erfordert das konsequente Ausführen von Reinigungs- und Polierschritten am Linsenrohling, um die erforderliche optische Klarheit zu erreichen.

Die Reinigungs- und Polierschritte werden gewöhnlich durch Koppeln des Linsenrohlings mit einer schleifenden Oberfläche ausgeführt, welche eine Form aufweist, die sich nahezu an die gewünschte fertige Form der Linse, wie durch die Linsenvorschrift definiert, annähert. Die schleifende Oberfläche ist bezogen auf die, allgemein als Werkzeug oder "Läppwerkzeug" bekannt sind. Während der Bearbeitung bewegt sich der Linsenrohling über die schleifende Oberfläche des Läppwerkzeugs entlang eines entsprechend konturierten Halbkreiswegs, wobei die Linsenoberfläche gereinigt und I oder poliert wird. Der Linsenrohling wird während der Reinigungs- und Polieroperationen relativ zum Läppwerkzeug bewegt. Die kombinierte Form des Dorns und des Kissens müssen soweit als möglich der vorgegebenen Form der Linse entsprechen, weshalb unterschiedliche Linsenvorgaben das Verwenden unterschiedlicher Läppwerkzeuge erfordert.

Bekannte Linsen Reinigungs- und Poliermaschinen weisen mechanisch oszillierende Maschinen auf, um das Läppwerkzeug relativ zum Linsenrohling zu bewegen. Die oszillierenden Bewegungen sind durch die mechanische Struktur der Reinigungs- und Poliermaschine bis auf Unterschiede zwischen der idealen Bewegung zum Gleiten des Läppwerkzeugs auf dem fixierten Linsenrohling definiert, aufgenommen durch einen Vorspannmechanismus, welcher die Kraft zwischen dem Läppwerkzeug und dem Linsenrohling liefert, und durch Freigeben des Läppwerkzeugs oder des Linsenrohlings, um zumindest eine Achse als Reaktion auf die Bewegung der Reinigungs- und Poliermaschine zu schwenken.

Zusammenfassung der Erfindung

Die oben aufgezeigten Nachteile des Stands der Technik werden durch das tastende Rückkopplungssystem der Erfindung überwunden oder gemildert.

Das tastende Rückkopplungssystem der Erfindung umfaßt eine elastische Scheibe, welche drei Freiheitsgrade und ein Krümmungs-Meßuntersystem aufweist. Das Untersystem umfaßt eine Vielzahl von Bewegungs- Meßanordnungen sowie eine Vielzahl von an einem Futter montierten Magneten und eine betriebsmäßig mit der Vielzahl von Magneten verbundene Hall-Effekt- Leiterplatte. Das tastende Rückkopplungssystem ist als Zusatz eines Apparates ausgelegt, welcher Thema der U.S. Patentanmeldung Nr. 09/073,491, angemeldet am 6. Mai 1998, mit dem Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM DURCHFÜHREN VON BEARBEITUNGEN AUF EINER OBERFLÄCHE VON EINER ODER MEHREREN LINSEN übertragen auf den Übertragenden hiervon und unter Bezug vollständig hierin aufgenommen, ist.

Der Bereich der elastischen Scheibe des Rückkopplungssystems umfaßt eine Konfiguration, welche eine vorhersehbare Steifigkeit liefert, nur drei Freiheitsgerade erlaubt und eine erhöhte Lebensdauer zeigt. Das Krümmungs- Sensoruntersystem sammelt durch Messen der Magnetfeldbewegung Informationen über die Durchbiegung der elastischen Scheibe und überträgt die Informationen zurück zu einer Prozeßsteuerung, welche der Steuerung erlaubt, eine einheitliche Verteilung der Kraft bei einer gewünschten Stärke auf der Linsenoberfläche über die gesamte programmierte Bewegung zu halten. Es ist auch wichtig anzumerken, daß die tastende Rückkopplung der Maschine selbst erlaubt, Fehlausrichtungen in ihrer Struktur zu kompensieren, weil die Struktur nicht die Arbeitspararmeter diktiert, sondern bloß die veränderlichen Bauteile der Maschine hält.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es wird Bezug nun auf die Zeichnungen genommen, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen in mehreren Figuren versehen sind:

Fig. 1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Linsenmaschine, in der das tastende Rückkopplungssystem der Erfindung vorgesehen ist;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine elastische Scheibe der Erfindung;

Fig. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Bereichs der Linsenmaschine und Komponenten des tastenden Rückkopplungssystems;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des tastenden Rückkopplungssystems der Erfindung; und

Fig. 5 ist ein Steuerungsdiagramm, welches den Betrieb der Erfindung darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In der folgenden Beschreibung und in den darauf bezogenen Figuren ist direkt eine Linsenherstellmaschine offenbart. Jedoch ist es wichtig anzumerken, daß das tastende Rückkopplungssystem der Erfindung nicht auf Linsenherstellmaschinen beschränkt ist, sondern ziemlich bei jedem Maschinentyp eingerichtet werden kann, bei der eine tastende Rückkopplungsschleife gewünscht wird. Die Erfindung schafft mehrere Freiheitsgrade und die Möglichkeit, Kräfte in allen verfügbaren Freiheitsgraden zu steuern. Es sollte aufgezeigt werden, daß der durch die Steuerung gesteuerte Bereich der Erfindung, wie hierin beschrieben, eingerichtet werden kann, die Linse (Werkstück) oder das Läppwerkzeug (Werkzeug) wie gewünscht zu halten und zu bewegen.

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist die Linsenmaschine 10 schematisch gezeigt, bei der die Erfindung eingerichtet ist. Ein Rahmen 12 stellt die Basis der Linsenmaschine 10 dar und schafft eine strukturelle Halterung für alle Elemente. Am Rahmen 12 sind sechs Führungsschrauben 14 befestigt, von denen vier in der Figur sichtbar sind. Die Führungsschrauben 14 sind im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn durch individuelle Motoren 60 angetrieben, welche von dem ausgeführten Betrieb und der Richtung der Steuerung (nicht dargestellt) abhängt. Jede Führungsschraube 14 ist an einem Stößel 16 befestigt, welcher mit einem individuellen Arm 18 gelenkig verbunden ist. Die Arme 18 sind mit ihren entsprechenden anderen Enden gelenkig mit einer beweglichen Aufspannplatte 20 verbunden. (Eine bewegliche Aufspannplatte 20 wurde in der bekannten Anmeldung als "Montagebacke" bezeichnet, welche diese Anmeldung unter Bezug umfaßt. Die Bezeichnung "bewegliche Aufspannplatte" in dieser Anmeldung angenommen, da sie als mehr beschreibend erachtet wird.) Ein Linsenspannfutter und Linsen (nicht dargestellt) wurden an der beweglichen Aufspannplatte 20 an einer zentralen Stelle der beweglichen Aufspannplatte 20 und an einer Krümmung (nicht dargestellt) montiert, durch getrennte Bewegung der Führungsschrauben 14 bewegt. Neben der beweglichen Aufspannplatte 20 ist ein Läppwerkzeug 22, welches ein schleifendes Kissen (nicht dargestellt) hält. Die Linse wird durch Schleifen in gesteuerter Weise und durch das hierin in der zuvor bezeichneten Patentanmeldung beschriebene Bewegen am Läppwerkzeug 22 bearbeitet. Die Vorrichtung, wie sie in der bekannten Anmeldung gekennzeichnet ist, schafft vorzugsweise sechs Freiheitsgrade, was für die Linsenherstellung vorteilhaft ist. Jedoch ist es wichtig anzumerken, daß eine Fünf-Freiheitsgrad-Vorrichtung auch zum Herstellen von Linsen geeignet ist. Solch eine Maschine würde die Fähigkeit der Rotation um die z-Achse entfernen.

Bezugnehmend auf Fig. 2 ist eine elastische Scheibe 24 der Erfindung dargestellt. Die elastische Scheibe ist vorzugsweise aus Phosphorbronze hergestellt, welcher bei McMaster-Carr wirtschaftlich verfügbar ist und ist wirtschaftlich als Legierung 510/Federvergütungsgrad A Material bekannt. Eine bevorzugte Dicke des Materials ist durch den gewünschten, einzurichtenden Kräftebereich vorgegeben. In der hier beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung ist das Material in einem Bereich von ,015 bis ,050 mit einer bevorzugten Dicke von ,032. Die äußeren ebenen Abmessungen der elastischen Scheibe 24 sind durch die Linsenmaschine 10 vorgegeben und können von jeglicher geometrischen Form und Abmessung sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die elastische Scheibe 24 kreisförmig und hat einen Durchmesser von ungefähr 5,5 Zoll. Vorzugsweise ist der Durchmesser näherungsweise der, der beweglichen Aufspannplatte 20, an welcher sie befestigt wird.

Die elastische Scheibe 24 definiert einen äußeren Ring 26, welcher einen inneren Ring 28 trifft (welches zur Aufnahme eines Linsenfutters (nicht dargestellt) durch eine Serie von Knickelemente 30 ausgelegt ist, wobei jede von ihnen das Ergebnis des Entfernens von Material von der festen Rohscheibe ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind neun Knickelemente 30 durch Entfernen von Material von der elastischen Scheibe 24 gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Vorbild gebildet. Mehrere Befestigungsbohrungen 32 und 34 sind zum Befestigen der elastischen Scheibe 24 mit anderen Bauteilen geschaffen, wie in der folgenden Beschreibung gewürdigt wird.

Gemäß der Konfiguration der elastischen Scheibe 24 sind drei Freiheitsgrade erlaubt. Genauer ist der innere Ring 28 an einer Ebene parallel zur Ebene des äußeren Rings 26 angeordnet. Der innere Ring 28 kann auch in einem relativen Winkel zum äußeren Ring 26 angeordnet werden. Zudem wird in Fig. 2 der Blick auf eine darin als Referenz eingezeichnete x- und eine y-Achse freigegeben. Die Freiheit der Bewegung in Umfangsrichtung des Rings 28 ist mit α und β bezeichnet, wobei α die Drehung um die x-Achse und β die Drehung um die y- Achse ist. Die Bewegungen um α und β sind maximal auf ungefähr +/- 3° in Summe begrenzt, und der Stoppring begrenzt die Bewegung auf ungefähr +/- 2°, aber es ist wichtig anzumerken, daß die im tastenden Rückkopplungssystem der Erfindung eingerichtete Software die Bewegung vorzugsweise auf +/- 1° begrenzt. Es wird natürlich gewürdigt, daß irgendeine Kombination von angenommenen Bewegungen möglich ist, weshalb es drei Freiheitsgrade sind. Die maximale lineare Krümmung des inneren Rings 28 ist vorzugsweise in einem Bereich von 0,125 Zoll in einer Richtung senkrecht zur x-y-Ebene, (z)-Richtung.

Da es beim Stand der Technik gewünscht wird, daß die elastische Scheibe 24 zum Standhalten einer großen Anzahl an Zyklen geeignet ist, ist es vorteilhaft, alle Kanten des Materials zu brechen und diese zu polieren. Das Verfahren entfernt kleine Oberflächenunperfektionen, die andrerseits zu Fehlern der elastischen Scheibe führen könnten. Es wurde vorgegeben, daß das Brech- und Polierverfahren einer einzigen elastischen Scheibe erlaubt, eine gleiche Lebenserwartung wie die der Linsenmaschine 10 aufzuweisen.

Die elastische Scheibe 24 hilft durch Schaffen der Bewegungsfreiheit, wie hierin diskutiert, den gleichen Druck an einem in der Maschine 10 zum Schleifen befestigten Linsenrohling während der Linsenbearbeitung zu halten. Durch Halten gleichen Drucks wird die Wahrscheinlichkeit reduziert, daß eine Störstelle wie ein toter Punkt in der Linse oder ein ungewolltes Prisma in die Linse eingeführt werden würde. Dies ist für beide wünschenswert, die Herstellung und die Öffentlichkeit. Weniger defekte Linsen und entsprechend bessere Durchsicht werden erreicht.

Um eine Linsenmaschine für eine Herstellung einer nahezu fehlerfreien Linse mehr geeignet zu machen, wird ein Krümmungs-Meßuntersystem zur elastischen Scheibe 24 hinzugefügt. Das Krümmungs-Meßuntersystem mißt die Summe der Krümmung der elastischen Scheibe 24 an vorzugsweise drei um 120° gleich beabstandeten Stellen einzeln dargestellt in der kreisförmigen Ausgestaltung. Durch Messen solcher Krümmung und Zuführen solcher Informationen zur Steuerung (nicht dargestellt) der Linsenmaschine 10, werden die signifikanten Vorteile der Erfindung realisiert. Insbesondere erlaubt das tastende Rückkopplungssystem der Erfindung das Halten einer gleichförmigen Kraft von einer bestimmten Stärke über die Gesamtheit der Werkstückoberfläche, wobei die Oberfläche eine Linse oder irgendein anderes Produkt ist. Durch Halten einer gleichförmigen Kraft einer gewünschten Stärke über der Oberfläche des Werkstücks wird das Material folgerichtig über der gesamten Oberfläche entfernt. Bei der bekannten Linsenherstellung vermeiden solche Konsequenzen ungewollte Prismen bei der durch eine Linsenmaschine hergestellte fertigen Linse, welche mit dem tastenden Rückkopplungssystem der Erfindung ausgerüstet ist. Während es ein höherer Vorteil ist, eine befriedigende Steuerung zu haben, um eine gleichmäßige Kraft von einer gewünschten Stärke am Werkstück zu halten, ist es auch möglich, wenn gewünscht, die Gleichmäßigkeit der Kraft absichtlich zu vermeiden. Die Steuerung der Erfindung ist für wechselnde Kräfte in unterschiedlichen Bereichen und daher zum Bilden eines gewollten Prismas (Linsenart) oder anderen Ungleichförmigkeiten von Oberflächenstrukturen geeignet. Die Ungleichförmigkeit kann ein erhobener Bereich oder eine erniedrigter Bereich von Material des Werkstücks abhängig von Interessen und passender Programmierung sein. Ein anderer signifikanter Vorteil des Systems der Erfindung ist, daß sie nicht von genauer Konstruktion der Halteelemente eines Gehäuses der Vorrichtung abhängig ist. Selbst wenn insbesondere die Vorrichtung unkorrekt zusammengebaut ist (fehlende Abstandshalter, unebener Rahmen, etc.), wird das Werkstück nicht beeinflußt. Einstellungen werden durch die Steuerung vorgenommen, um seinen gleichförmigen oder programmierten ungleichförmigen Druck zu halten, und wird so ohne Rücksicht auf irgendeine Fehlausrichtung des Rahmens 12 der Maschine ausgeführt.

Das Krümmungs-Meßuntersystem kann für viele verschiedene Arten von Sensoren umfassend Wirbelstromsensoren, kapazitive Sensoren (diese müssen in einer geschützten Umgebung sein), LVDT's, Dehnungsmeßstreifen, lineare Kodierer, usw. eingerichtet sein. In der folgenden Diskussion sind jedoch Hallsensoren vorgesehen.

Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 wird die Explosionsansicht ein Verständnis der Erfindung schaffen, während Fig. 4 die zusammengesetzte Erfindung zeigt. Beginnend mit der untersten Ebene der Fig. 3 ist die bewegliche Aufspannplatte 20 dargestellt. Es wird wiederholt, daß die bewegliche Aufspannplatte 20 ein Antriebselement in der Linsenmaschine 10 ist. Direkt aufwärts neben der beweglichen Aufspannplatte 20 ist die elastische Scheibe 24, welche an der beweglichen Aufspannplatte 20 durch eine Klemme 36 fixiert befestigt ist, welche Bohrungen 32 und 34 und die Ausrichtungsbohrungen 38 und 40 in der Klemme 36 und der beweglichen Aufspannplatte 20 entsprechend verwendet. Am inneren Ring 28 ist der Futterkörper 42 durch Bohrungen 44 zu Bohrungen 34 der elastischen Scheibe 24 befestigt. Es wird gewürdigt, daß der Futterkörper 42 zur Klemme 36 gemäß der Krümmung der elastischen Scheibe 24 relativ bewegbar ist.

Der Futterkörper 42 umfaßt magnetische Arme 46 zur Aufnahme und Positionierung von magnetischen Stiftbolzen 48. Vorzugsweise sind drei magnetische Stiftbolzen 48 vorgesehen, wobei jeder mit einem Permanentmagneten (nicht dargestellt) ausgestattet ist. Wegen der Bewegung des Futterkörpers 42 werden die magnetischen Stiftbolzen 48 die Stellung um einen kleinen Grad ändern. Diese Bewegung wird durch die im folgenden besprochenen Bauteile gemessen. Bei einer alternativen Ausgestaltung sind die Magneten direkt an Magnetarmen 46 montiert, wobei die Bolzen 48 entfallen. Diese Konfiguration ist nicht dargestellt, ist aber für den Fachmann klar.

Über dem Futterkörper 42 befindet sich ein Stoppring 50, welcher fixiert an der Klemme 36 befestigt ist. Der Stoppring 50 schafft die Bewegung im Futterkörper 42 durch Herstellen eines Raums darunter (nicht dargestellt), für die gewünschte Ausdehnungsbewegung im Futterkörper 42. Die Bewegung davon ist auch durch den Stoppring 50 begrenzt. Am äußeren Durchmesser des Stopprings 50 sind Ausschnitte 52 sichtbar, welche Platz für die magnetischen Beschläge und ihren zugehörigen Magneten (nicht dargestellt) erlauben. Der Raum erlaubt Bewegung, aber er ermöglicht auch, und das ist wichtig, einen ungehinderten Weg für das Magnetfeld jedes Magneten, die Halleffekt-Leiterplatte 54 zu erreichen, welche an einer oberen Oberfläche des Stopprings 50 befestigt ist. Die Halleffekt-Leiterplatte bewirkt das Bewegen des Magnetfelds der am Futterkörper 42 montierten Magneten entlang eines stationären Felds eines Rings 56, welcher drei an ihm befestigte vorzugsweise Samarium-Kobald-Magneten aufweist und mit magnetischen Beschlägen 48 darauf ausgerichtet ist, um den Grad der Krümmung der elastischen Scheibe 24 während des Betriebs der Linsenmaschine 10 zu bestimmen. Die Krümmung wird an drei durch die Magnetarme 46 und Beschläge 48 mit ihren Magneten (nicht dargestellt) besetzten Stellen durch Messen einer Änderung der Magnetfeldwechselwirkung zwischen den bewegbaren Magneten und dem stationären Ring 56 gemessen. Es ist auch wünschenswert, ein Anfeuchterwerkstoff (nicht dargestellt) in der Nähe jedes Magneten zu umfassen. Vorzugsweise ist der Anfeuchterwerkstoff ungefähr R Zoll im Durchmesser und ungefähr S Zoll lang - Isodamp© (Marke von E.A.R specialty components) Vinyluräthan-Werkstoff.

Die Halleffekt-Leiterplatte 54 ist kommunikationsmäßig an einer Steuerung (nicht dargestellt) der Linsenmaschine 10 befestigt und erlaubt eine Verarbeitung mit der Steuerung, so daß Einstellungen gemacht werden können (ungefähr 2000 Mal pro Sekunde), um die Gleichförmigkeit der Kraft bei einer gewünschten Stärke oder die spezifisch programmierte Ungleichförmigkeit zu halten. Das tastende Rückkopplungssystem der Erfindung erlaubt der Linsenmaschine 10, eine nahezu perfekte Linse bei dem Lauf der Maschine zu machen. Das gleiche gilt für jeden Maschinentyp, bei dem Kraft gemessen wird und eine Rückkopplungsschleife verfügbar ist.

Bezugnehmend auf Fig. 5 ist ein Diagramm geliefert, welches den Fachmann mit einem angereicherten Verständnis des Steuerungsbetriebs der Erfindung versehen will. Das Steuerungsdiagramm umfaßt Informationsschleifen, welche zusammen die Vorteile der Erfindung herleiten. Die bewegliche Aufspannplatte 20 ist dargestellt, als über den Gelenkarm 18 mit der Führungsschraube 14 befestigt, welcher durch einen Motor 60 angetrieben ist (sechs solcher Arme und Motoren sind bevorzugt). Motor 60 ist mit einem Kodierer 62 verbunden, welcher die Motorbewegungen mißt, um definierte Stellungsinformationen hinsichtlich des Motors 60 zu liefern. Kodierer 60 liefert digitale Informationen an ein PID Rechnermodul 64, welches dann die gewünschte Bewegung des Motors 60 basierend auf einer Übervergütung des Sensors und dann auf einem Vergleich für Gleichheit bestimmt, so daß die genaue Kraft bekannt ist. Die gewünschte Bewegung wird auch durch eine unten diskutierte, rechnende Schleife diktiert. Die Kommunikation des PID Rechnermoduls 64 geht zu einem Digital-Analog-Wandler 66 weiter, welcher das analoge Signal zu einem Servoverstärker 68 für den Antriebsmotor 60 sendet. Die vom Kodierer 62 zum Motor 60 beschriebene Schleife x ist in der Betriebsschleife 70 verdoppelt. Bauteile der Betriebsschleife sind für jeden Motor verdoppelt, was bei der bevorzugten Ausgestaltung bedeutet, daß sechs Schleifen bevorzugt werden.

Die rechnende Schleife 72 hilft bei Vorgabe von Daten an das PID Rechnermodul 64. Die Schleife 72 erhält Eingangsdaten von drei Linien 74, 76 und 78 im digitalen Format. Jede der Linien weist ihren eigenen Analog-Digital-Wandler 80 (nur einer dargestellt) auf. Der Analog-Digital-Wandler 80 erhält Informationen vom Krümmungs-Meßuntersystem der Erfindung, ein Sensor davon ist hier als 82 dargestellt. Vorzugsweise sind drei Sensoren vorgesehen, einer für jede Linie (74, 76 und 78). Die digitale Eingabe von zum Beispiel Linie 74 wird vom Rechnermodul 84 erhalten, wo z, α und β berechnet werden, wobei das Kippen gleich oder ungleich Null ist, und wobei Θ gleich oder ungleich Null ist. Diese Information wird auch durch die Eingabe von Umlaufparametern 86 beeinflußt, welche vorprogrammiert werden. Sie wird zusätzlich durch die berechneten x und y Koordinatenmodule 88 für den nächsten erwarteten Umlauf beeinflußt. Die Berechnung von x und y im Modul 88 wird auch mit der PID-Rechnermodul 64- Information des vorhergehenden Befehls geliefert. Später wird zu jeder der bemerkten Berechnungen die berechnete Information zum Konverter 90 gefördert, welcher die gewünschten x, y, z, α, β und Θ zu Motorpositionen A, B, C, D, E und F konvertiert. Diese Information wird zum PID 64 geliefert und der Prozeß wird fortgesetzt. Alle diese Funktionen und Richtungen werden, wie oben genannt, beeinflußt, ungefähr 2000 Mal pro Sekunde.

Während bevorzugte Ausgestaltungen gezeigt und beschrieben würden, können verschiedene Modifikationen und Ersatzmittel durchgeführt werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Demgemäß soll es verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung durch Illustration und nicht durch Beschränkung beschrieben worden ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Tastendes Rückkopplungssystem umfassend:

    ein Werkstück oder Werkzeug bewegliche Aufspannplatte, welche mehrere Freiheitsgrade aufweist;

    eine Vielzahl von gelenkigen Armen mit Platten zum Steuern der Stellung der Platten;

    eine an der beweglichen Aufspannplatte befestigte elastische Scheibe, welche mehrere Freiheitsgrade aufweist;

    ein Sensor-Untersystem zum Messen der Bewegung der elastischen Scheibe; und eine mit dem Sensor-Untersystem und der Vielzahl von Armen verbundene Steuerung.
  2. 2. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspannplatte zumindest fünf Freiheitsgrade aufweist.
  3. 3. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Scheibe drei Freiheitsgrade aufweist.
  4. 4. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Vielzahl von Armen mit einem Antrieb verbunden ist.
  5. 5. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antrieb durch die Steuerung gesteuert wird.
  6. 6. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensor-Untersystem ein Halleffekt-System ist.
  7. 7. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß drei Halleffekt-Sensoren um 120° getrennt voneinander auf der Platte angeordnet sind.
  8. 8. Tastendes Rückkopplungssystem umfassend:

    eine Aufspannplatte;

    eine Vielzahl von gelenkig mit der Platte verbundenen und durch individuelle Antriebe antreibbaren Armen;

    ein mit der Platte verbundenes Sensor-Untersystem zum Bestimmen von Kräften darauf; und

    eine mit dem Sensor-Untersystem und den individuellen Antrieben verbundene Steuerung.
  9. 9. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Armen aus sechs Armen gebildet ist.
  10. 10. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Aufspannplatte sechs Freiheitsgrade aufweist.
  11. 11. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensor-Untersystem eine Vielzahl von Halleffekt- Sensoren verwendet.
  12. 12. Tastendes Rückkopplungssystem für eine Linsenmaschine umfassend:

    eine elastische Scheibe, die einen äußeren und einen inneren Ring aufweist, wobei der innere Ring relativ zum äußeren Ring drei Freiheitsgrade aufweist;

    ein Krümmungs-Meßuntersystem, welches eine Vielzahl von am inneren Ring der elastischen Scheibe montierten Magneten aufweist;

    eine Halleffekt-Sensor-Leiterplatte in magnetfeldmessender Beziehung zu der Vielzahl von Magneten;

    eine zweite Vielzahl von Magneten in magnetfeldmessender Beziehung zur Halleffekt-Sensor-Leiterplatte; und

    dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung des inneren Rings relativ zum äußeren Ring der elastischen Scheibe zurückgeführt auf die Bewegung von einer oder mehreren der Vielzahl von Magneten durch die Halleffekt-Sensor- Leiterplatte meßbar ist.
  13. 13. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring und der äußere Ring durch eine Serie von Knickelementen zwischenverbunden ist.
  14. 14. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementanzahl neun ist, und sie äquidistant im Umfang angeordnet sind.
  15. 15. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Halleffekt-Sensor-Leiterplatte an einem Stoppring montiert ist, und einen Ring, an dem die zweite Vielzahl von Magneten montiert ist.
  16. 16. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Magneten drei Magnete ist.
  17. 17. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vielzahl von Magneten gleich der Zahl der Vielzahl von Magneten ist.
  18. 18. Tastendes Rückkopplungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Halleffekt-Sensor-Leiterplatte mit einer Steuerung verbunden ist.
  19. 19. Elastische Scheibe für eine Linsenmaschine umfassend:

    einen äußeren Ring;

    einen inneren Ring; und

    eine Vielzahl von Elementen, welche den inneren Ring mit dem äußeren Ring verbinden, dadurch gekennzeichnet daß, eine Scheibe gebildet ist, wobei der innere Ring relativ zum äußeren Ring mit drei Freiheitsgraden bewegbar ist.
  20. 20. Elastische Scheibe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Scheibe Phosphorbronze umfaßt.
  21. 21. Elastische Scheibe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Scheibe eine Dicke von ungefähr ,015 bis ,050 Zoll und einen Durchmesser von ungefähr 5,5 Zoll aufweist.
  22. 22. Elastische Scheibe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Elementen Knickelementform aufweisen.
  23. 23. Linsen-Bearbeitungsmaschine umfassend:

    einen Rahmen;

    eine Vielzahl von am Rahmen montierten Antrieben;

    eine Vielzahl von gelenkigen Verbindern, welche die Vielzahl von Antrieben mit einer Linsenbewegungsplatte koppeln;

    eine an der beweglichen Aufspannplatte montierte, elastische Scheibe; und

    ein in Verbindung mit der elastischen Scheibe stehendes Krümmungs- Meßuntersystem.
  24. 24. Linsen-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Scheibe einen inneren Ring und einen äußeren Ring umfaßt, wobei der innere Ring relativ zum äußeren Ring drei Freiheitsgrade aufweist.
  25. 25. Linsen-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring und der äußere Ring durch eine Serie von Knickelementen zwischenverbunden sind.
  26. 26. Linsen-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Elemente neun im Umfang äquidistant angeordnete Elemente ist.
  27. 27. Linsen-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Krümmungs-Meßuntersystem umfaßt:

    eine Vielzahl von am inneren Ring der elastischen Scheibe montierten Magneten;

    eine Halleffekt-Sensor-Leiterplatte in magnetfeldmessender Beziehung zur Vielzahl der Magnete; und

    eine zweite Vielzahl von Magneten in einer magnetfeldmessenden Beziehung zur Halleffekt-Sensor-Leiterplatte.
  28. 28. Linsen-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vielzahl von Magneten drei Magnete sind.
  29. 29. Linsen-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Krümmungs-Meßuntersystem mit einer Steuerung verbunden ist, welche auch mit der Vielzahl von Antrieben verbunden ist.
  30. 30. Tastendes Rückkopplungssystem für eine Linsenmaschine, umfassend:

    eine bewegliche Aufspannplatte;

    ein an der Platte montiertes Läppwerkzeug oder Linsenrohling;

    ein Sensor-Untersystem zum Messen einer Kraft des Läppwerkzeugs oder Linsenrohlings; und

    eine mit dem Sensor-Untersystem verbundene Steuerung, und welche Kontrolle über die Bewegung der Aufspannplatte hat.






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