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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung jeglicher
geeigneter Oberflächen auf
einem Gegenstand oder Werkstück
unter Verwendung eines Prozessors einer numerischen Steuerung, hier
genannt NC-Prozessor. Spezieller betrifft sie ein Verfahren zur
Erzeugung jeglicher vorgewählter
spezieller Oberflächen,
einschließlich
torischer Oberflächen
usw. mit hoher Geschwindigkeit oder hoher Effizienz auf jeglichem
Werkstück
wie beispielsweise einer Kunststofflinse oder ähnlichem, hier im folgenden,
wenn darauf Bezug genommen wird, als "Hochgeschwindigkeits-Kurven-Erzeugungsverfahren" bezeichnet.
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Es
wurden verschiedene optische Linsen konventionell zusammengebaut
und in unterschiedlichsten Arten von optischen Vorrichtungen, Informationsverarbeitungsvorrichtungen
usw., verwendet. Die gebräuchlichste
der Linsen hat die symmetrisch asphärische oder nicht-sphärische Oberfläche, die hergestellt
wird durch Polieren oder Läppen
der Oberflächen
des geschnittenen oder geformten Glasrohlings unter Verwendung von
Läpp- oder
Hon-Maschinen zur Endform. Hierzu wurden viele Arten spezieller
Läpp-Maschinen
entwickelt, um die symmetrische, asphärische Oberfläche auf
der Linse zu erzeugen. Bei den meisten Läpp-Maschinen nach dem Stand
der Technik wurden nichtsdestotrotz vorgesehen, jegliche auf der
Linse verbliebenen rauhen Oberflächen
zu entfernen, um das Finish der Oberfläche zu verbessern. Das Läppen des
Werkstücks
ist ein langsamer Vorgang aufgrund der langsamen Umdrehungsgeschwindigkeit
des Werkstücks.
Dies bedeutet, daß die
Läppmaschine
nach dem Stand der Technik den Finish- bzw. Endbearbeitungsvorgang vornehmen,
jedoch selten die gewünschte
Krümmung
der Oberflächen
auf den Linsen erzeugen können.
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Konventionell
sind viele Verfahren bekannt, mit denen die asymmetrische, asphärische Oberfläche mit
hoher Geschwindig keit oder hoher Effizienz auf dem Werkstück erzeugt
werden kann unter Verwendung eines Prozessors einer numerischen
Steuerung (NC). Ein Beispiel für
das Verfahren zur Formgebung der asymmetrischen, asphärischen
Oberfläche
auf dem Werkstück
ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 309602/1999
offenbart, die als nächstkommender
Stand der Technik angesehen wird, bei der ein Z-Achsentisch mit
einem Spindelstock darauf während
eines Bearbeitungsvorgangs gegenüber
einer Bewegung (zurück-)gehalten ist.
Ein Werkstück,
das in einem Futter auf einer Werkstückspindel montiert ist, wird über einen
Spindelmotor angetrieben, um sich auf einer Achse der Werkstückspindel
zu drehen, während
ein Schlitten mit einem darauf befindlichen Schneidwerkzeug unter
NC-Steuerung in einer Z-Achsenrichtung herein- und herausbewegt. Überdies
bewegt sich ein den Schlitten darauf tragender X-Achsentisch in
der Z-Achsenrichtung hin und her. Daher können der Schlitten und der
X-Achsentisch sich in synchroner Beziehung nicht nur miteinander
hin- und herbewegen, sondern auch bei Drehung des Werkstücks.
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Ein
anderer NC-Prozessor mit auf der Platine befindlichem Linearmotor, über den
der Schlitten sich in Y-Achsenrichtung hin- und herbewegen kann,
ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2002-126907
offenbart. Mit dem wie vorher angegebenen NC-Prozessor nach dem
Stand der Technik, zwingt der Linearmotor den auf einem Dreherunterbau
liegenden Schlitten dazu, sich in einer Z-Achsenrichtung herein
und heraus zu bewegen und ermöglicht
es, das Werkstück
mit hoher Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung zu schneiden.
Hierzu umfaßt
der NC-Prozessor nach dem Stand der Technik einen Gleitblock, auf
dem eine Führungsschiene vorgesehen
ist, die mit dem Dreherunterbau derart verbunden ist, daß sie sich
in der Z-Achsenrichtung, senkrecht zu einer X-Achsenrichtung, erstreckt,
einen Schlitten mit einem Schneidwerkzeug, um sich entlang der Führungsschiene
mit hoher Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung rückwärts und
vorwärts
zu bewegen und eine Antriebseinrichtung, um den Schlitten dazu zu
zwingen, sich entlang der linearen Führungsschiene herein und heraus
zu bewegen, wobei die Antriebseinrichtung zusammengesetzt ist aus
Magnetwicklungen und Feldmagneten, die sich relativ zu den Magnetwicklungen
bewegen können,
wobei entweder die Magnetwicklungen oder die Feldmagnete in dem
Schlitten installiert sind und die/der jeweils andere(n) in dem
Schlittenblock. Es ist die Kombination aus einer linearen Skalierung
und einem Sensor vorgesehen, um einen Betrag der Bewegung des Schlittens
relativ zu der linearen Führungsschiene
aufzuzeichnen.
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Ein
Vorausbestimmungs-Lernsteuerungssystem für eine Lernsteuerung zum Steuern
des NC-Prozessors ist überdies
bekannt und beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegung
Nr. 141004/1995 offenbart. Dort ist das lernende Steuerungssystem
offenbart, das m Eingänge
hat, bei denen Zielbefehlsvektoren und Ausgangssignalvektoren und
Zustandsvektoren gesteuerten Objekts in Echtzeit eingegeben werden,
derart, daß Ausgangssignalvektoren
eines gesteuerten Objekts erhältlich sind,
die wiedergegeben sind durch eine Raumzustandsrepräsentation,
um Zielbefehlsvektoren desselben Muster zu folgen, die mit einer
Periode L wiederholt werden und p Ausgangssignale, wo die Steuerungseingangssignalvektoren
ausgegeben werden an das gesteuerte Objekt. Das oben erwähnte Vorausbestimmungs-Lernsteuerungssystem
weist Mittel auf zum Erhalt eines Abweichungsvektors aus der Kombination
des Zielbefehlsvektors und des Ausgangssignalvektors, Mittel zum
Speichern einer Konstantmatrix für
die lernende Steuerung und Mittel zum Bestimmen eines Steuerungseingangssignalvektors
in Echtzeit, um eine vorgewählte
Entwicklungsfunktion zumindest zu erhalten.
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Ein
anderes Verfahren zum Ausbilden der asymmetrischen, asphärischen
Oberfläche
auf dem Werkstück
ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2003-94201
offenbart. Mit dem gerade zuvor zitierten Verfahren zum Ausbilden
der asymmetrischen, asphärischen
Oberfläche,
wird ein Schneidwerkzeug dazu gezwungen, sich relativ in das mit
Hilfe eines drehenden Spindelkopfes gedrehten Werkstück zu bewegen, um
dabei eine gewünschte
Oberfläche
auf dem Werkstück
zu erzeugen. Gleichzeitig wird das Werkstück in synchronisierter Beziehung
zu dem bearbeiteten Ort in einer radialen Richtung der drehenden
Spindel innerhalb einer Ebene, senkrecht zu deren Rotationsachse,
bewegt, während
das Schneidwerkzeug auch in Abhängigkeit
von dem bearbeiteten Ort bewegt wird, wodurch die Erzeugung der
asymmetrischen, asphärischen
Oberfläche
auf dem Werkstück
durchgeführt wird.
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Bei
der Erzeugung jeglicher gekrümmter Oberfläche auf
dem Werkstück,
sind die meisten Schleif- oder Läppvorgänge immer
sehr zeitaufwendig in Bezug auf die Erstellung jeglicher gewünschter Oberfläche auf
dem Werkstück
und daher verbleibt es eine Hauptaufgabe, jegliche spezielle Oberfläche auf
dem Werkstück
in kurzer Zeit herzustellen. Um dem beizukommen, wurden Bearbeitungsvorgänge entwickelt
unter Verwendung des zuvor angegebenen NC-Prozessors, um die asymmetrische,
asphärische
Oberfläche
in kurzer Zeit auf dem Werkstück
zu erzeugen. Mit den Bearbeitungsvorgängen nach dem Stand der Technik,
bei denen der NC-Prozessor verwendet wird, konnten nichtsdestotrotz
weitgehende Einschnitte bei den für den Bearbeitungsvorgang erforderlichen
Stunden nicht erzielt werden, da die Werkstückspindel gegenüber einer
Hin- und Herbewegung in der Z-Achsenrichtung während des Schneidvorgangs auf
dem Werkstück
zurückgehalten
wurde.
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Bei
den zuvor erwähnten
herkömmlichen Vorgängen zur
Ausbildung der gewünschten
gekrümmten
Oberflächen
auf dem Werkstück,
sind die Umdrehungen der Werkstückspindel
bestimmt und konstant gehalten auf der Basis der höchsten Beschleunigung
bei der Hin- und Herbewegung des Schneidwerkzeugs, das mit Hilfe
der Y-Achsen Antriebseinrichtung dazu gezwungen wird, sich hinein und
heraus zu bewegen. Es ist ein prinzipielles technisches Konzept
bei dem herkömmlichen
Erzeugungsverfahren für
die gewünschte
Oberfläche,
die Umdrehungen der Werkstückspindel,
auf der das Werkstück
gehalten ist, fortwährend
konstant zu halten. Gemäß den meisten
Erzeugungsverfahren für die
gewünschte
Oberfläche auf
dem Werkstück
nach dem Stand der Technik ist zu sagen, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Werkstückspindel
bei einer vorbestimmten UPM während
des Schneidvorgangs an dem Werkstück gehalten ist, die angesichts der
Beschleunigung der Y-Achsen Hin- und Herbewegung des Schlittens
bestimmt wird, an den das Schneidwerkzeug geklemmt ist. Dies war
ein Hauptfaktor für
die wesentliche Zykluszeit, die erforderlich ist zur Ausbildung
der gewünschten
Oberfläche
auf dem Werkstück.
Das Moment des Schlittens in X-Achsenrichtung ist kleiner im zentralen
Bereich als im Rand- bzw. Umfangsbereich des Werkstücks und außerdem ist
die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel basierend auf dem
Umfang des Werkstücks
eingestellt, ohne eine Steuerung zur Durchführung einer Änderung.
Den Schlitten mit Spitzenbeschleunigung in Y-Achsenrichtung bewegen zu lassen, wurde
daher nur im Randbereich des Werkstücks realisierbar und daher
konnte kein Erzeugungsverfahren für die gekrümmte Oberfläche auf dem Werkstück nach
dem Stand der Technik dieser mit höchster Beschleunigungsleistung
durchgeführt werden.
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Bei
dem Vorgang des Erzeugens jeglicher gekrümmter Oberfläche auf
dem Werkstück,
einschließlich
einer dünnen
Linse, wie beispielsweise Brillengläsern usw. war es so, daß typischer
Weise, je größer der
Betrag der Bewegung des Schlittens in der Y-Achsenrichtung ist,
desto größer die
Zeit war, in der jegliche Oberfläche
des Werkstücks
zu der gekrümmten
Oberfläche
durch einen umfangsmäßigen Rand
des Werkstücks
war und kleiner wird, wenn der Schneidvorgang von dem Umfangsrand
in Richtung des Zentrums des Werkstücks wegführt. Der Vorgang des Erzeugens
der gekrümmten
Oberfläche
auf dem Werkstück
wie beispielsweise einer Linse usw., geht weg von dem Umfangsrandbereich
mit größerem Durchmesser
in Richtung des zentralen Bereichs mit kleinerem Durchmesser des
Werkstücks. Die
Bewegung des Schlittens in der X-Achsenrichtung führt zu einer
Verschiebung des Bereichs, wo die gewünschte Krümmung der Oberfläche auf
dem Werkstück
von radial außen
nach innen durchgeführt wird.
Mit den Verfahren nach dem Stand der Technik zur Erzeugung jeglicher
gekrümmter
Oberfläche
auf dem Werkstück,
wird überdies
die Umlauffrequenz der Werkstückspindel
derart ausgewählt,
daß die
Beschleunigung in der Y-Achsenrichtung des Schlittens beim Umfangsrand
des Werkstücks
nicht größer ist als
die Spitzenbeschleunigung, die bestimmt würde unter den Bedingungen des
Maschinenaufbaus und der -leistung. Die Werkstückspindel wird mit der vorgewählten Anzahl
an Umdrehungen angetrieben, die während des Erzeugungsverfahrens
für die
gekrümmte
Oberfläche
auf dem Werkstück
konstant gehalten ist. Der Grund dafür, die Umlauffrequenz der Werkstückspindel
während
des Erzeugungsverfahrens konstant zu halten, besteht darin, daß das Verfahren
nach dem Stand der Technik zur Erzeugung der gekrümmten Oberfläche auf
dem Werkstück,
mit der Lernsteuerung arbeitet, die eine Zeitlänge als Zeitspanne für die Lernsteuerung
annimmt, was erfordert, daß die
Zeitspanne für
eine Umdrehung (360°)
der Werkstückspindel
konstant gehalten wird. Beim Herstellen beispielsweise der dünnen Linse
wie beispielsweise Brillengläsern
derart, daß der Schneidvorgang,
von dem Umfangsrand weg, zum Zentrum des Werkstücks hin fortschreitet, wird
unter Anwendung des Erzeugungsverfahrens nach dem Stand der Technik
für die
gekrümmte
Oberfläche,
das auf dem wie zuvor angegebenen Grundbetriebprinzip basiert, während die
Umlauffrequenz der Werkstückspindel
oder die Zeitspanne bzw. Länge
pro eine Umdrehung der Werkstückspindel
während
des Erzeugungsvorgangs für
die gekrümmte
Oberfläche
durchgehend konstant gehalten ist, wird der Betrag der Bewegung
in der Y-Achsen(Richtung) des Schlittens, auf den das Schneidwerkzeug
montiert ist, kleiner bei Fortschreiten des Schneidvorgangs von
dem Umfangsrand weg, hin zum Zentrum der Linse. Dadurch würde die
Beschleunigung in der Y-Achsen(Richtung)
geringer werden bei fortschreitendem Schneidvorgang, von dem Umfangsrand
weg, hin in Richtung des Zentrums der Linse.
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Bei
der Kurvenerzeugungsvorrichtung, bei der ein vorderster Dreher mit
einem Schlitten sich auf einem X-Achsentisch befindet, ist der Schlitten
andererseits so konstruiert, daß es
sich in der Y-Achsenrichtung mit hoher Geschwindigkeit und hoher
Beschleunigung während
des Kurvenerzeugungsvorgangs an dem Werkstück bewegt. Mit dem Erzeugungsverfahren
nach dem Stand der Technik für
die gekrümmte
Oberfläche,
bei dem die Y-Achsenbeschleunigung des Schlittens geringer wird
bei Fortschreiten des Schneidvorgangs, von dem Rand weg, in Richtung
des Zentrums des Werkstücks,
kann demgemäß gesagt
werden, daß der
Schlitten nicht dazu dienen kann, die hohe Leistung in der Y-Achsenbewegung
des Schlittens zu erfüllen.
Dadurch stellt sich bei dem Verfahren zur Erzeugung der gekrümmten Oberfläche auf
dem Werkstück
immer noch das Hauptproblem, wie die höchste Y-Achsenbeschleunigungsleistung
des Schlittens erzielt werden kann, um den Zeitzyklus zu verkürzen, den
die Kurvenerzeugung auf dem Werkstück bedarf.
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Daher
hat die vorliegende Erfindung zum Hauptziel, daß soeben beschriebene Hauptproblem zu
lösen und
ein Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren vorzusehen, daß eine für sie erforderliche
Bearbeitungszeit verkürzt,
um jegliche vorgewählte
gekrümmte
Oberfläche
an einem Werkstück
zu erzeugen und dabei eine Zykluszeit zu beschneiden zwecks Verbesserung
der Arbeitseffizienz bei der Herstellung der gekrümmten Oberfläche an dem
Werkstück.
Spezieller, sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung
einer gekrümmten
Oberfläche
auf einem Werkstück
vor, bei dem eine Antriebseinrichtung, mit der ein Schlitten mit
einem darauf befindlichen Werkzeug, dazu gezwungen wird, sich herein
und heraus zu bewegen, nicht gesteuert wird unter Verwendung eines
herkömmlichen Impulsbefehls
in Verbindung mit einem Zeittakt, der abgegeben wird unter der Bedingung,
daß die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel konstant gehalten
ist, sondern anstelle dessen unter Zuhilfenahme eines Impulsbefehls
unter Ausnutzung der Winkelperiode des Rotationswinkels der Werkstückspindel,
die mit einer Umlauffrequenz gedreht wird, die gesteuert wird, um
die Beschleunigung des Schlittens bei Hin- und Herbewegung so konstant
wie möglich
auf einer Beschleunigung zu halten, die als Spitzenbeschleunigung
vorgewählt
wird oder jegliche Beschleunigung, die so hoch wie möglich, unterhalb der Spitzenbeschleunigung
liegt. Mit dem soeben zuvor erwähnten
Kurvenerzeugungsverfahren, wird die Umlauffrequenz der Werkstückspindel
derart gesteuert, daß die
Beschleunigung, vorzugsweise die Spitzenbeschleunigung des Schlittens
während
der Durchführung
des Schneidvorgangs bei oder nahe dem Zentrum des Werkstücks so konstant
wie möglich
gehalten ist, während
sie verringert wird, wenn der Schneidvorgang beim Umfangsrand des
Werkstücks
stattfindet. Dadurch wird die Werkstückspindel mit inkrementaler
Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben, wenn der Schneidvorgang von
dem Umfangsrand weg, hin zu dem Zentrum des Werkstücks, stattfindet.
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Ein
weiteres, anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
vorzusehen, das gut geeignet ist, um verschiedenste gewünschte Krümmungen
zu schneiden, einschließlich
einer konkaven Linsenoberfläche,
konvexen Linsenoberfläche,
torischen Linsenoberfläche,
progressive multivokale Linsenoberfläche oder ähnliches auf bzw. an einem
Werkstück, wie
beispielsweise auf einem Kunststofflinsenrohling usw.. Das Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
nach der vorliegenden Erfindung ist dazu vorgesehen, daß bei ihm
die Z-Achsenbewegung
der Werkstücksspindel
und die Y-Achsenbewegung des Schlittens synchronisiert sind mit
der Drehung der Werkstückspindel,
auf der ein Werkstück
in Form einer Plastiklinse ist, wodurch die Auslenkung bzw. der
Hub des Schlittens in Y-Achsenrichtung um einen Betrag der Z-Achsenbewegung der
Werkstückspindel
verkürzt
wird, was dabei hilft, den Schlitten kleiner zu gestalten, was das
Trägheitsmoment
des Schlittens geringer werden lässt,
so daß der
Schlitten eine Hin- und Herbewegung mit hoher Geschwindigkeit und
hoher Beschleunigung ausführen
kann und dabei hilft, präzise
eine vorgewählte,
gewünschte Kurvenoberfläche auf
dem Werkstück
in sehr kurzer Zeit zu erzeugen, indem eine hohe Ansprechleistung des
Linearmotors am besten ausgenützt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit einem Verfahren zur Erzeugung mit hoher Geschwindigkeit,
eine gekrümmte
Oberfläche
auf/an einem Werkstück
unter Verwendung eines Prozessors einer numerischen Steuerung (NC),
umfassend eine Werkstückspindel,
um daran ein Werkstück
zu halten, wobei die Werkstückspindel
zum Zwecke der Drehung an einem Spindelstock gelagert ist, einen Z-Achsentisch,
der es der Werkstückspindel
erlaubt, sich in einer Z-Achsenrichtung hin- und herzubewegen, einen X-Achsentisch,
der gegenüber
der Werkstückspindel
derart angeordnet ist, daß ihm
eine Hin- und Herbewegung in einer X-Achsenrichtung, senkrecht zu
der Z-Achsenrichtung,
erlaubt wird, einen Dreherunterbau, der an dem X-Achsentisch befestigt ist,
einen Schlitten, dem eine Bewegung rückwärts und vorwärts über den
Dreherunterbau in einer Y-Achsenrichtung, parallel zu der Z-Achsenrichtung, erlaubt
wird, ein Schneidwerkzeug, das an dem Schlitten montiert ist und
eine Antriebseinrichtung, die den Schlitten in Y-Achsenrichtung
hin- und herzwingt; wobei eine Beschleunigung des Schlittens bei
Hin- und Herbewegung, eingestellt ist auf eine vorbestimmte, gewünschte Beschleunigung,
eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel so variiert ist,
daß sie
die vorbestimmte, gewünschte Beschleunigung
so konstant wie möglich
hält und
Bewegungen des Schlittens in der Y-Achsenrichtung und des X-Achsentisch
in der X-Achsenrichtung synchron gemacht werden zu der variierten
Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel, wobei das Schneidwerkzeug
eine gewünschte,
gekrümmte Oberfläche auf
einer Oberfläche
des Werkstücks
erzeugt, das senkrecht zu der Y-Achsenrichtung des Schneidwerkzeugs
liegt.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung
mit hoher Geschwindigkeit eine gekrümmte Oberfläche auf einem Werkstück offenbart,
bei welchem die Antriebseinrichtung ein Linearmotor oder ein Rotationsservomotor
ist. In Bezug auf die Ansprechleistung und die Hin- und Herbewegungsgeschwindigkeit
der Antriebseinrichtung, um den Schlitten mit darauf befindlichem Schneidwerkzeug
in eine Hin- und Herbewegung zu zwingen, ist der Linearmotor wesentlich
signifikanter als der Rotationsservomotor zum Zwecke der Verkürzung des
Zeitzykluses, der erforderlich ist für die Erzeugung der Krümmung auf
dem Werkstück.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist ein Verfahren zur
Erzeugung mit hoher Geschwindigkeit eine gekrümmte Oberfläche auf einem Werkstück offenbart,
bei welchem die vorbestimmte Beschleunigung des Schlittens hin und her
auf eine Spitzenbeschleunigung eingestellt ist oder geringer bei
der dem Schlitten ermöglichten
Hin- und Herbewegung. Überdies
ist ein Verfahren zur Erzeugung mit hoher Geschwindigkeit eine gekrümmte Oberfläche auf
einem Werkstück
offenbart, bei dem die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel
variabel gestaltet ist, um sich bei jeder linearen oder jeglicher
Kurve zweiten Grades, dritten Grades, vierten Grades oder logarithmischen
Funktion zu erhöhen,
wo die Wechselrate der Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel
optimal gestaltet ist, um die Beschleunigung des Schlittens so konstant
wie möglich
bei der vorgewählten
Beschleunigung zu halten.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist ein Verfahren zur
Erzeugung mit hoher Geschwindigkeit eine gekrümmte Oberfläche auf einem Werkstück offenbart,
bei welchem der Z-Achsentisch, an dem die Werkstückspindel montiert ist, in
der Z-Achsenrichtung während
des Schneidvorgangs mit dem Schneidwerkzeug in das Werkstück bewegt
wird und die Bewegung des Z-Achsentisches an der Z-Achsenrichtung synchron zu
der variierten Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel,
der Bewegung des Schlittens in der Y-Achsenrichtung und der Bewegung
des X-Achsentisches
in der X-Achsenrichtung, gestaltet wird.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Erzeugung mit hoher Geschwindigkeit eine gekrümmte Oberfläche auf einem Werkstück offenbart,
bei welchem der Vorgang zum Schneiden der gewünschten, gekrümmten Oberfläche auf
dem Werkstück
durchgeführt
wird unter Verwendung einer vorausbestimmenden, lernenden Steuerung
und einer Lernsteuerung, wobei Winkelimpulse in wiederholten Zeitabständen verwendet
werden unter Berücksichtigung
von Pseudoinstruktionen, die wiederholt der Werkstückspindel bei
jedem Winkelzyklus zurückgeführt werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Erzeugung mit hoher Geschwindigkeit eine gekrümmte Oberfläche auf einem Werkstück offenbart,
bei welchem eine Auslenkung der Hin- und Herbewegungen des Schlittens,
an dem das Schneidwerkzeug montiert ist, in der Y-Achsenrichtung
eingestellt auf einen Wert, der ermittelt wird durch Abzug einer
Auslenkung der Werkstückspindel,
auf der das Werkstück
gehalten, in Z-Achsenrichtung, wobei das Werkstück zu der gewünschten,
gekrümmten
Oberfläche
geschnitten wird. Bei einer Alternative, bei welcher der Z-Achsentisch gegen
die Bewegung gehalten ist, wird der Betrag der Bewegung der Werkstückspindel
Null.
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Gemäß einem
weiteren, anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist ein Verfahren
zur Erzeugung mit hoher Geschwindigkeit eine gekrümmte Oberfläche auf
einem Werkstück
offenbart, bei dem die gewünschte
gekrümmte
Oberfläche
auf dem Werkstück
eine torische Oberfläche,
bei der eine Krümmung
in einem Meridian einen Radius hat, während eine andere Krümmung in
einem senkrechten Meridian einen anderen Radius hat und wobei ein Betrag
der Bewegung der Werkstückspindel,
auf der das Werkstück
gehalten, in der Z-Achsenrichtung eingestellt ist auf einen Betrag
der Bewegung, entsprechend dem Radius der Krümmung in einem Meridian, während ein
Betrag der Bewegung des Schlittens, auf dem das Schneidwerkzeug
montiert, in der Y-Achsenrichtung, eingestellt ist auf eine Differenz zwischen
einem Betrag der Bewegung, der dem Radius der Krümmung in dem senkrechten Meridian entspricht
und einen Betrag der Bewegung, der dem Radius der Krümmung in
dem einen Meridian entspricht. Als Alternative, bei welcher die
gewünschte, gekrümmte Oberfläche eine
Oberfläche
ist, die sich der torischen Oberfläche nähert, ist ein Betrag der Bewegung
der Werkstückspindel,
auf der das Werkstück
gehalten ist, in der Z-Achsenrichtung auf einen Betrag der Bewegung
eingestellt, welcher dem Radius der Krümmung in einem Meridian entspricht,
während
ein Betrag der Bewegung des Schlittens, auf dem das Schneidwerkzeug
montiert ist, in der Y-Achsenrichtung eingestellt ist auf einen
Gesamtbetrag einer Differenz zwischen einem Betrag der Bewegung, der
dem Radius der Krümmung
in dem senkrechten Meridian entspricht und einem Betrag der Bewegung, der
den Radius der Krümmung
in dem einen Meridian und seinem eigenen Abstand von der anfänglichen Stellung,
entspricht. Im Betrieb wird der Z-Achsentisch gegen die Bewegung
gehalten, wobei der Betrag der Bewegung der Werkstückspindel
in der Z-Achsenrichtung Null wird und eine Art spezifischen Punkt
bzw. Bezugspunkt, darstellt.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist ein Verfahren zur
Erzeugung mit hoher Geschwindigkeit eine gekrümmte Oberfläche auf einem Werkstück offenbart,
bei welchem das Werkstück,
auf der die gewünschte,
gekrümmte Oberfläche erzeugt
wird, ein Brillenglas ist. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist ein Verfahren zur
Erzeugung mit hoher Geschwindigkeit eine gekrümmte Oberfläche auf einem Werkstück offenbart,
bei welchem der Schlitten so eingestellt ist, daß er bei jeder einzelnen Drehung
der Werkstückspindel
viele Hin- und Herbewegungen vollführen kann. Beispielsweise vollführt der
Schlitten zwei Hin- und Herbewegungen in dem Fall, bei dem die auf
dem Werkstück
zu erzeugende, gewünschte gekrümmte Oberfläche die
torische Oberfläche
ist. Für
die Erzeugung einer Multivokallinse ist nicht bestimmt, wie oft
der Schlitten eine Hin- und Herbewegung vollführt. Anstelle dessen wird die
Frequenz bzw. Häufigkeit
der Hin- und Herbewegung des Schlittens in Abhängigkeit von der Brennweite
der Multivokallinse eingestellt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, ist ein Verfahren zur Erzeugung einer gekrümmten Oberfläche auf
einem Werkstück vorgesehen,
bei welchem der Schlitten derart ausgestaltet ist, daß er bei
einer einzelnen Umdrehung der Werkstückspindel N Hin- und Herbewegungen
vollführt.
Gemäß einem
weiteren, anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht der
Linearmotor zum Erzwingen der Bewegung des Schlittens einwärts und
auswärts,
aus einem Feldmagneten in Verbindung mit dem Schlitten oder dem
Dreherunterbau und eine Ankerwindung steht mit dem jeweils anderen
in Verbindung. Bei einem zusätzlichen
Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist der Dreherunterbau, auf dem
der Linearmotor montiert ist, mit einer linearen Skalierung versehen,
zur Aufzeichnung einer Position des Dreherunterbaus.
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Bei
dem zuvor angegebenen Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
nach der vorliegenden Erfindung, wird die Werkstückspindel derart gesteuert,
daß sie
ihre Umlauffrequenz ändert, um
die Beschleunigung bei der Hin- und Herbewegung des Schlittens so
konstant wie möglich
zu halten, wobei die Beschleunigung auf die Spitzenbeschleunigung
oder geringer eingestellt wurde, derart, daß die Hin- und Herbewegung
des Schlittens diese zuläßt. Dadurch
ist das Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach der
vorliegenden Erfindung vorteilhafter bei der bestmöglichen
Ausnutzung der Funktionen der Antriebseinrichtung, wie beispielsweise
des Linearmotors, Rotationsservomotors und Ähnlichem zur Betätigung des
Schlittens, verglichen mit den herkömmlichen Kurvenerzeugungsverfahren,
bei denen die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel
konstant fest ist, um dabei weitgehend eine Verkürzung des Zeitzyklusses zu
unterstützen,
der erforderlich ist, um das Werkstück zu schneiden und die Schneideffizienz
zu verbessern bei der Erzeugung einer Linsenoberfläche auf
dem Werkstück
wie beispielsweise einer Kunststofflinse.
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Insbesondere
bei der Erzeugung der torischen Oberfläche auf dem Werkstück unter
Verwendung des an dem Schlitten, gegenüber dem Werkstück montierten
Schneidwerkzeugs, ist die Auslenkung in Richtung der Y-Achse oder
Z-Achsen und Y- Achsenrichtungen,
senkrecht zu der Linsenoberfläche äquivalent
zu einem Betrag der Bewegung, der erforderlich ist, um der an dem
Werkstück
zu schneidenden, gekrümmten
Oberfläche
zu folgen. Es wird nun betrachtet, wenn das Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
nach der vorliegenden Erfindung dazu verwendet wird, um jede Oberfläche auf
dem Werkstück
zu einer torischen Oberfläche
auszugestalten, bei der eine Krümmung in
einem Meridian einen Radius RL hat, während eine andere Krümmung in
dem senkrechten Meridian einen Radius RS hat, der kleiner ist als
RL. Da bei dem zuvor angegebenen Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
nach der vorliegenden Erfindung der Schlitten in der Y-Achsenrichtung
bewegt wird, während
die Werkstückspindel
in der Z-Achsenrichtung in synchroner Beziehung zu der Y-Achsenbewegung
des Schlittens, bewegt wird, muß sich
der Schlitten nur um die Differenz zwischen dem Betrag der Bewegung
RB, entsprechend dem Radius RL der Krümmung in dem einen Meridian
und dem Betrag der Bewegung RC, entsprechend dem Radius RS der Krümmung in
dem senkrechten Meridian: (RB-RC), bewegen. Als Folge dessen, kann
die Y-Achsenauslenkung des Schlittens verringert werden im Vergleich
zu dem Verfahren nach dem Stand der Technik, bei dem die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Werkstückspindel
konstant gehalten ist. Dies erlaubt, daß der Linearmotor für die Antriebseinrichtung
zur Bewegung des Schlittens in der Y-Achsenrichtung um den verkürzten Betrag
der Bewegung des Schlittens vom Aufbau her kleiner gestaltet werden
kann, wodurch der Schlitten von kleinerer Konstruktion und auch
Masse sein kann. Da die Beschleunigung der beweglichen Teile im
Allgemeinen von ihrer Masse und der Leistung des Linearmotors zur
Betätigung
der beweglichen Teile abhängt,
führt eine
Ausgestaltung des beweglichen Teils oder des Schlittens, derart,
daß deren
Gewicht so klein wie möglich
ist, zu einer Vergrößerung der
Beschleunigung des Schlittens und erhöht die Spitzenbeschleunigung
des Schlittens, wodurch es möglich
ist, zunehmend den Zeitzyklus zu verringern, der für die Bearbeitung
des Werkstücks
erforderlich ist.
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Das
Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach der vorliegenden
Erfindung wird vorzugsweise gesteuert unter Verwendung des lernenden
Steuerungssystems oder des Vorausbestimmungs-Lernsteuerungssystems,
bei dem die Steuerbefehle oftmals wiederholt zurückgeführt werden, um eine Diskrepanz
zwischen dem Steuerbefehl und dem tatsächlichen Betrag der Bewegung
so nahe wie möglich
dem Nullzustand zu nähern.
Je öfter
die Steuerbefehle wiederholt werden, desto kleiner wird der Fehler
bei der endgültigen,
gekrümmten Oberfläche sein.
Dementsprechend wird die gewünschte
Krümmung
erfolgreich mit Präzision
auf der Oberfläche
des Werkstücks
erzeugt. Das heißt, daß das Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
nach der vorliegenden Erfindung vorsieht, daß die Umlauffrequenz der Werkstückspindel
verändert
wird, um die Beschleunigung des Schlittens so konstant wie möglich zu
halten, während
die Werkstückspindel über die
Funktion der Lernsteuerung gesteuert wird, um eine Differenz zwischen
einem Befehl für
eine Umlauffrequenz und einer tatsächlichen Umlauffrequenz der
Werkstückspindel
so nahe wie möglich
einem Nullzustand zu nähern,
wobei die Werkstückspindel
sich auch in Z-Achsenrichtung in synchroner Beziehung zu ihrer gesteuerten
Umlauffrequenz bewegt, während
das Schneidwerkzeug in Y-Achsenrichtung gezwungen wird und gleichzeitig bewegt
sich der Dreherunterbau in die X-Achsenrichtung, wobei die gewünschte,
gekrümmte
Oberfläche, wie
beispielsweise die torische Oberfläche, auf dem Werkstück, wie
beispielsweise dem Linsenrohling usw. erzeugt wird und weitere Steuerbefehle
werden oftmals wiederholt rückgeführt, während sich
das Schneidwerkzeug über
die dazugehörige
Oberfläche des
Werkstücks
im Rahmen eines spiralförmigen
Ortes bewegt und dabei wird die Differenz zwischen dem Steuerbefehl
und der tatsächlichen
Bewegung infinitiv klein gemacht, so daß die gewünschte, gekrümmte Oberfläche akkurat
auf dem Werkstück
mit hoher Geschwindigkeit erzeugt wird und auch der Zeitzyklus beachtlich
verkürzt
wird, der erforderlich ist für
die Erzeugung der Kurve auf dem Werkstück.
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Mit
dem zuvor erläuterten
Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach der vorliegenden
Erfindung, wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel
verändert,
um die Beschleunigung des Schlittens konstant zu halten, der über die
Antriebseinrichtung, einschließend
den Linearmotor, Rotationsservomotor usw., dazu gezwungen wird,
sich in der Y-Achsenrichtung
herein und heraus zu bewegen. Während
des Schneidvorgangs an dem Werkstück wird die Beschleunigung
des Schlittens auf eine optimale Beschleunigung eingestellt, beispielsweise
auf die Spitzenbeschleunigung, während
die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel derart inkremental
gesteuert wird bei fortschreitendem Schneidvorgang einwärts, in
Richtung des Zentrums des Werkstücks,
daß die
Beschleunigung des Schlittens so konstant wie möglich bei Spitzenbeschleunigungen
abzüglich
der Beschleunigung in der Y-Achsenrichtung des Schlittens gehalten
ist oder das Schneidwerkzeug sollte niedriger sein bzw. sich absenken,
wobei die Zykluszeit auf 30–50%
verkürzt
wird, die erforderlich ist für
das Finish der gewünschten,
gekrümmten
Oberfläche,
was dabei hilft, die Effizienz des Vorgangs beim Schneiden des Werkstücks zu verbessern.
Wenn das Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach der
vorliegenden Erfindung gebraucht wird, um einen einmaligen Oberflächenbereich
mit spezieller Oberflächenpräzision und
Oberflächenrauhigkeit
auf dem Werkstück
zu schneiden, so muß lediglich
das Programmieren der Ablaufbefehle modifiziert werden, um den eingegebenen
Betrag in Bezug auf den X-Achsentisch
zu regulieren, um die gewünschte Präzision sicherzustellen.
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Über das
Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach der vorliegenden
Erfindung wird überdies
der Betrag der Auslenkung des Schlittens mit darauf befindlichem
Schneidwerkzeug durch die Z-Achsenbewegung der Werkstückspindel,
auf der das Werkzeug gehalten ist, verkürzt und dementsprechend kann
der Schlitten, der mit Hilfe der Antriebseinrichtung, einschließend den
Linearmotor usw., zu einer Hin- und Herbewegung gezwungen wird,
vom Aufbau her klein und daher mit geringer Masse, gestaltet sein.
Dies stellt sicher, daß sich
der Schlitten mit hoher Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung
herein und heraus bewegt, während die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel verändert wird,
der Hin- und Herbewegung des Schlittens folgend. Dadurch kann der
Schlitten mit gutem Ansprechverhalten auf die hohe Geschwindigkeit
und die hohe Beschleunigung angetrieben werden und es wird dabei
sichergestellt, daß genau
die gewünschte,
gekrümmte
Oberfläche,
wie beispielsweise eine torische Oberfläche und ähnliches, auf dem Werkstück erzeugt
werden. Wenn das bewegliche Bauteil oder der Schlitten dazu gezwungen
wird, sich mit einer festen Beschleunigung zu bewegen, hängt nebendem
die Rotationskraft für
die Beschleunigung im Allgemeinen von der Masse des Schlittens ab.
Die Größe der Masse
des Schlittens trägt
daher zu den physikalischen Eigenschaften bei, einschließlich der
Steifigkeit, Dämpfung,
Masse usw. der festen Komponente bzw. des festen Bauteils, einschließlich des
Dreherunterbaus und des auf dem Dreherunterbau montierten X-Achsentischs,
der widerstandsfähig
gegenüber
einer Reaktion des Schlittens ist. Je geringer die durch die bewegliche
Komponente auferlegte Reaktionskraft ist, desto einfacher oder kleiner
ist der Aufbau für
die Krümmungserzeugungsvorrichtung
selbst. Gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht daher keine Notwendigkeit, die Krümmungserzeugungsvorrichtung
selbst mit großer
Masse zu gestalten.
-
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
graphische Wiedergabe ist, die bei der Erläuterung einer Zykluszeit hilft
zur Erzeugung einer gekrümmten
Oberfläche
auf einem Werkstück
gemäß dem Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
nach der vorliegenden Erfindung, verglichen mit der Zykluszeit bei
dem Kurvenerzeugungsverfahren nach dem Stand der Technik:
-
2 eine
schematische Draufsicht ist in Darstellung einer NC-Krümmungserzeugungsvorrichtung
zur Durchführung
des Hochgeschwindigkeits-Krümmungserzeugungsverfahrens
nach der vorliegenden Erfindung:
-
3 eine
Ansicht ist in Darstellung eines Drehers (Unterbau) in der NC-Krümmungserzeugungsvorrichtung
der 2:
-
4 eine
Draufsicht ist auf den Dreher (Unterbau) in der NC-Krümmungserzeugungsvorrichtung
der 2:
-
5 eine
Seitenansicht des Drehers (Unterbau) in der NC-Krümmungserzeugungsvorrichtung
der 2 ist, wobei jedoch ein Schneidwerkzeug entfernt
wurde:
-
6 eine
perspektivische Ansicht einer torischen Linse ist, die ein Beispiel
für das
Werkstück ist,
das jegliche gewünschte
Krümmung
an Oberflächen
hat, die über
das Hochgeschwindigkeits-Krümmungserzeugungsverfahren
nach der vorliegenden Erfindung erzeugt wird: und
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7 eine
graphische Wiedergabe unter Erläuterung
der Beziehung zwischen einer Z-Achsenbewegung
und einer Y-Rchsenbewegung bei dem Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach
der vorliegenden Erfindung ist.
-
Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zur Erzeugung mit hoher Geschwindigkeit eine gekrümmte Oberfläche auf
einem Werkstück
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird hier im folgenden detailliert erläutert unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen. Zunächst
bezugnehmend auf 2 bis 5, ist dort
eine NC-Kurvenerzeugungsvorrichtung, welche das Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung durchführt.
-
Eine
Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsvorrichtung 1 zur
Durchführung
des Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung, besteht aus einem Z-Achsentisch, der sich in Längsrichtung
einer Werkstückspindel 14 an
einem Z-Achsenunterbau 46, der auf einem Maschinenbett 2 montiert
ist, in Längsrichtung
herein und heraus bewegen kann und einen X-Achsentisch 4,
der eine Hinund Herbewegung vollführen kann in einer X-Achsenrichtung,
senkrecht zu der Z-Achsenrichtung auf einem X-Achsenunterbau 47,
der auf dem Maschinenbett 2 montiert ist. Ein Spindelstock 5 ist
auf dem Z-Achsentisch 3 getragen, und wird dazu gezwungen,
sich in der Z-Achsenrichtung herein und heraus zu bewegen durch
Betätigung
eines an dem Z-Achsenunterbau 46 angebrachten
Servomotors 6. Der Spindelstock 5 hat einen daran
angebrachten Spindelmotor 7, um die Werkstückspindel 14 drehen
zu lassen. Der Spindelkopf 5 ist auch an seiner Spitze
mit einem Futter versehen, um ein Werkstück 9 zu halten. Der
X-Achsentisch 4, der sich in der X-Achsenrichtung, senkrecht zu
der Z-Achsenrichtung des Z-Achsentisches 3,
herein und heraus bewegen kann, ist gegenüber dem von dem Futter 8 an
der Werkstückspindel 14 gehaltenen
Werkstück 9 angeordnet.
Auf dem X-Achsentisch 4 ist ein Dreher 11 entweder
direkt oder über
einen Werkzeugträger
befestigt und auch einige Werkzeugträger 43 sind montiert,
um verschiedenste Schneidwerkzeuge 44 gegenüber der
Werkstückspindel 14 zu
halten.
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Das
Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach der vorliegenden
Erfindung wird unter Verwendung der NC- Kurvenerzeugungsvorrichtung 1 durchgeführt, die
im Allgemeinen aus dem Spindelstock 5 besteht, der darauf
zum Zwecke der Drehung die Werkstückspindel 14 lagert,
an der das Werkstück 9 gehalten
ist, dem Z-Achsentisch 3, mit dem die Werkstückspindel 14 in
der Z-Achsenrichtung herein und heraus bewegt werden kann, dem X-Achsentisch 4,
der gegenüber
dem Werkstück 9 liegt,
das an der Werkstückspindel 14 derart
gehalten ist, daß es
sich in der X-Achsenrichtung, senkrecht zu der Z-Achsenrichtung,
bewegen kann, einem Dreherunterbau 16, der auf dem X-Achsentisch 4 zum
Vorsehen des Drehers 11 liegt, einem Schlitten 12,
der an seinem einen Ende ein Schneidwerkzeug 15 hat und
sich in einer Y-Achsenrichtung in Linie mit der Z-Achsenrichtung
auf dem Dreherunterbau 16 herein und heraus bewegen kann
und einer Antriebseinrichtung, einschließend einen Linearmotor 18,
Rotationsservomotor usw., um den Schlitten 12 in der Y-Achsenrichtung
herein und heraus zu bewegen.
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Bei
dem Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach der vorliegenden
Erfindung, besteht die Antriebsvorrichtung, um den Schlitten 12 mit
irgendeinem Schneidwerkzeug herein und heraus zu bewegen, insbesondere
aus dem Linearmotor 18. Das Verfahren zur Erzeugung einer
gekrümmten
Oberfläche
auf dem Werkstück,
einschließlich
einer Linse, gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt,
daß der
Schlitten 12, der sich herein und heraus bewegt, auf eine
vorgewählte
Beschleunigung eingestellt ist, die konstant auf einer vorgewählten Beschleunigung
gehalten ist, während
die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 verändert wird,
um die Beschleunigung des Schlittens 12 auf der vorgewählten Beschleunigung
konstant zu halten und wobei lineare Bewegungen des Schlittens 12 in
der Y-Achsenrichtung und des X-Achsentisches 4 in der X-Achsenrichtung
beide so gesteuert sind, daß eine
gegenseitige Synchronisierung mit der veränderten Umdrehungsgeschwindigkeit
der Werkstückspindel 14 stattfindet,
wobei eine Oberfläche 31 des
Werkstücks
oder eine Linse in dem hier diskutierten Ausführungsbeispiel, die senkrecht
zu der Bewegungsrichtung des Schneidwerkzeugs 15 in der
Y-Achse liegt, unter Verwendung des Schneidwerkzeugs 15 zu
einer gewünschten
Krümmung
der Oberfläche
hin bearbeitet wird. Die vorgewählte
Beschleunigung des Schlittens 12, der sich herein- und
herausbewegt, ist so eingestellt, daß sie nicht größer ist
als die Spitzenbeschleunigung, die erlaubt ist für die Hin- und Herbewegung
des Schlittens 12 unter Designüberlegungen. Ein Variieren
der Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 in Abhängigkeit
von der vorgewählten
Beschleunigung des Schlittens 12, ermöglicht die Erzeugung mit hoher
Geschwindigkeit oder Effizienz der gewünschten gekrümmten Oberfläche auf
dem Werkstück,
was zu einer Reduzierung des Zeitzyklusses führt, der notwendig ist zur
Bearbeitung des Werkstücks.
Je größer die
Beschleunigung des Schlittens 12 ist, desto mehr wird die
Zykluszeit verkürzt.
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Eine
Programmierung für
das zuvor angegebene Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahrens,
kann beispielsweise vorgenommen werden durch Indexieren eines X-Achsenortes
des Dreherunterbaus 16 auf der Basis sowohl einer Kurve,
welche die Zunahme der Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 zeigt
und eines Eingabebetrags pro jeweiliger Umdrehung in der X-Achse
(Richtung) des Schlittens 12 und Herausfinden eines Betrags
der Bewegung in der Y-Achse (Richtung) des Schlittens 12,
um relative Beträge
der Bewegung unter jeder Achse (Richtung) zu bestimmen.
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Mit
dem Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach der vorliegenden
Erfindung, kann überdies
der Z-Achsentisch 3 mit der darauf befindlichen Werkstückspindel 14 in
der Z-Achsenrichtung
bewegt werden, während
das Werkstück 9 mit
dem Schneidwerkzeug 15 derart bearbeitet wird, daß die Bewegung
des Z-Achsentisches synchron gemacht zu der veränderlichen Umdrehungsgeschwindigkeit
der Werkstückspindel 14,
der Y-Achsenbewegung
des Schlittens 12 und der X-Achsenbewegung des X-Achsentisches 4.
Als Folge dessen, wird die Auslenkung bei der Hin- und Herbewegung des
Schlittens 12 kürzer
gestaltet und trägt
weiter zur Reduzierung der Zykluszeit bei. Als Alternative kann über das
Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren die gewünschte Oberfläche auf
dem Werkstück 9 bei
einem derartigen Vorgang bearbeitet werden, daß wenn der Z-Achsentisch 3 gegenüber einer Bewegung
in der Z-Achse gehalten ist, die veränderliche Umdrehungsgeschwindigkeit
der Werkstückspindel 14,
die Y-Achsenbewegung des Schlittens 12 und die X-Achsenbewegung
des X-Achsentisches 4 so gesteuert sind, daß sie synchron
zueinander werden. Der Betrieb des Z-Achsentisches 3 mit der Werkstückspindel 14 ist
gehalten gegenüber
der Bewegung in der Z-Achse entsprechend einer Art spezifischen
Punkts, wo der Betrag der Bewegung der Werkstückspindel 14 in der
Z-Achsenrichtung Null wird.
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Bezugnehmend
auf 1, sind dort Zykluszeiten bei dem Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
nach der vorliegenden Erfindung dargestellt und verglichen mit der
Zykluszeit bei einem herkömmlichen
Kurvenerzeugungsverfahren. Es wird nun das Werkstück 9 betrachtet,
das eine dünne
Linse ist, die hergestellt ist mit einer torischen Oberfläche, bei
der eine Krümmung
in einem Meridian einen Radius RL hat, während eine andere Krümmung in
dem senkrechten Meridian einen Radius RS hat, der kleiner RL ist,
so gilt: RL > RS,
wie dies in 6 gezeigt ist. In 1 wird
eine Abszisse als Zykluszeit bezeichnet, während eine Ordinate die Y-Achsenbeschleunigung
darstellt. 1(A) erläutert die
Reduzierung der Zykluszeit, die erreicht wird unter Ausnutzung des
Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahrens nach der vorliegenden
Erfindung, bei dem die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 verändert wird,
um den Schlitten 12 mit einer vorgewählten Beschleunigung bewegen
zu lassen, die sich auf einer gekrümmten Bahn erhöht, beispielsweise
jeglicher Kurve von zweiter bis vierter Ordnung, wobei die Wechselrate bzw.
-geschwindigkeit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 optimal
gestaltet ist. 1(B) erläutert die
Reduzierung der Zykluszeit, die erreicht wird unter Ausnutzung des
Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahrens nach der vorliegenden
Erfindung, bei dem die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 sich linear
ohne Wechselrate verändert,
um die Beschleunigung des Schlittens 12 davon abzuhalten,
die vorgewählte
Beschleunigung zu überschreiten. 1(C) zeigt die Zykluszeit bei der herkömmlichen Kurvenerzeugung,
bei der die Werkstückspindel 14 mit
einer vorgewählten,
konstanten Umdrehungsgeschwindigkeit während des Schneidvorgangs angetrieben
wird, während
der Betrag der Bewegung des Schlittens 12 kleiner wird,
wenn der Schneidvorgang in Richtung nach innen, zum Zentrum des
Werkstücks 9 hin
fortschreitet, so daß die
Beschleunigung des Schlittens 12 verringert wird und daher
die Zykluszeit nicht verkürzt
wird, sondern im Zustand 1 verbleibt.
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Da
wie in 1 gezeigt, bei dem Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
nach der vorliegenden Erfindung die Einstellung der Beschleunigung
des Schlittens zum Standard für
die Steuerung gemacht wird, hilft dies wesentlich bei der Verkürzung der
Zykluszeit, verglichen mit der herkömmlichen Kurvenerzeugung, bei
der die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 während des
Schneidvorgangs an dem Werkstück 9 fortwährend konstant
gehalten ist. Unter den Betriebsbedingungen, bei denen die gewünschte Beschleunigung
des Schlittens 12 zuvor eingestellt ist auf die Spitzenbeschleunigung
des Schlittens 12 oder geringer, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Werkstückspindel 14 sich
beispielsweise mit einer linearen Wechselrate erhöht, um die
voreingestellte Beschleunigung des Schlittens 12 so konstant
wie möglich
zu halten, kann die Zykluszeit, die erforderlich ist, um die gewünschte Oberfläche an dem
Werkstück 9 zu
schneiden, so sein, wie sie in 1(B) gezeigt
ist, und zwar wesentlich verkürzt
um 30–40%.
In einem anderen Betriebszustand, bei dem die gewünschte Beschleunigung
des Schlittens 12 zuvor eingestellt ist auf die Spitzenbeschleunigung
des Schlittens 12 und falls die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Werkstückspindel 14 geändert wird,
um sich in Übereinstimmung
mit einer gekrümmten
Bahn zu erhöhen,
wobei die Wechselrate der Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 optimal
gestaltet wird, um die vorgewählte Beschleunigung
des Schlittens 12 so konstant wie möglich zu halten, kann alternativ
die Zykluszeit, die nötig
ist, um die gewünschte
Oberfläche
an dem Werkstück 9 zu
schneiden, wie in 1(A) gezeigt sein,
die wesentlich um 50% verkürzt
ist. Wenn sich die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 erhöht, beispielsweise
mit einer Wechselrate, welche der Kurve entspricht, bei der die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 optimal
ist, so wäre
bzgl. der Meridiane RB und senkrechten Meridiane RC, die hergestellt
werden auf dem Werkstück,
sichergestellt, daß sie
vom Beginn bis nahe dem Ende des Schneidvorgangs parallel verlaufen.
Da die Umlauffrequenz des Werkstücks 9 bei
seinem Zentrum sehr groß werden
würde,
muß nichtsdestotrotz
die Beschleunigung des Schneidwerkzeugs 15 verändert werden
unter Berücksichtigung
einer oberen Grenze für
die Umlauffrequenz der Werkstückspindel 14, wenn
das Schneidwerkzeug 15 sich von dem Umfangsrand weg, zu
dem Zentrum des Werkstücks
hin vorwärts
bewegt. Überdies
kann mit dem Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach der
vorliegenden Erfindung der Vorgang der Bearbeitung der gekrümmten Oberfläche auf
dem Werkstück 9 vollzogen
werden unter Verwendung eines Vorausbestimmungs-Lernsteuerungssystems,
das Pseudo-Instruktionen berücksichtigt,
die der Werkstückspindel 14 wiederholt
bei jedem festen periodischen Winkel oder Winkelzyklus zugeführt werden,
wobei die gewünschte
gekrümmte
Oberfläche
auf dem Werkstück 9 genau
erzeugt wird.
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Weiter
bezugnehmend auf 7, ist dort eine Differenz des
Betrags der Bewegung des Schlittens 12 zwischen einem Schneidzustand
erläutert, bei
dem die Werkstückspindel 14 gegen
die Bewegung in der Z-Achsenrichtung gehalten ist und einem anderen
Schneidzustand, bei dem die Werkstückspindel 14 in der
Z-Achse, in synchroner Beziehung zu sowohl ihrer Rotation, wie auch
der Y-Achsenbewegung des Schlittens 12 gezwungen ist. Zum
Zwecke der Vereinfachung der Erläuterung
und trotz Annahme, daß die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 konstant
gehalten ist, während die
Beschleunigung des Schlittens 12 eine Änderung mit der Werkstückspindel 14 erfährt, die
mit einer vorgewählten
Umlauffrequenz angetrieben wird, ist erkennbar, daß das Steuerungssystem,
mit dem die Werkstückspindel 14 in
die Z-Achsenrichtung
gezwungen bzw. vorwärts
gezwungen werden kann, in einem derartigen Betriebszustand anwendbar
ist, bei dem der Schlitten 12 mit einer vorgewählten Beschleunigung
eingestellt ist, während
die Werkstückspindel 14 bzgl.
der Umdrehungsgeschwindigkeit variabel gestaltet ist, die derart
variiert wird, daß die
Beschleunigung des Schlittens 12 in der Y-Achse konstant
gehalten ist.
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Das
hier diskutierte, Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren
weist das Merkmal auf, daß die
Rotation der Werkstückspindel 14 und
die Bewegungen des Schlittens 12 und des X-Achsentisches 14 in
synchroner Beziehung zueinander gebracht werden, um den Schlitten 12 und
den X-Rchsentisch 4, die sich in der Y-Achse (Richtung) bzw.
Z-Achse (Richtung) herein- und herausbewegen können, synchron zu der Rotation
und der Bewegung in der Z-Achse der Werkstückspindel zu bringen, um dabei
die Oberfläche 31 des
Werkstücks 9 senkrecht
zu der Bewegungsrichtung des Schneidwerkzeugs 15 zu einer
gewünschten,
gekrümmten Oberfläche einer
vorbestimmten Krümmung
zu schneiden. Zur Erzeugung jeglicher gekrümmter Oberfläche, einschließlich der
torischen Oberfläche und ähnlichem
auf der Oberfläche 31 des
Werkstücks 9 oder
einer Linsenoberfläche
eines Linsenrohlings unter Ausnutzung des Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahrens
nach der vorliegenden Erfindung, wird eine Auslenkung bei der Hin- und
Herbewegung des Schlittens 12 in Y-Achsenrichtung, an dem
das Schneidwerkzeug 15 befestigt ist, auf einen Wert eingestellt,
der herausgefunden wird, indem eine Auslenkung in Z-Achsenrichtung der Werkstückspindel 14 weggenommen
wird, auf der das Werkstück 9 gehalten
ist.
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7 ist
eine graphische Darstellung unter Erläuterung der Beziehung zwischen
einer Z-Achsenrichtungbewegung und einer Y-Achsenbewegung bei dem
Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach der vorliegenden
Erfindung. In 7(A) gibt die Ordinate
die Dicke einer Linse wieder, während
die Abszisse der Radius einer Linse und das Zeichen X die optische
Achse ist, die ihrer Drehachse entspricht. 7(A) erläutert den
Arbeitszustand, bei dem der Z-Achsentisch 3 gegen seine Bewegung
in der Z-Achsenrichtung gehalten ist, während 7(B) der
Arbeitszustand ist, bei dem der Z-Achsentisch 3 in der Z-Achsenrichtung
bewegt wird, um einen RB-Ort zu beschreiben. In 7(C) ist
die Kurve RO zwischen RC und RB in 7(A) mittig
liegend und in einer geraden Linie gezeigt. Schattierte Bereiche
in den 7(A) und (B) geben den Betrag
der Bewegung des Schlittens 12 in der Y-Achsenrichtung wieder, während derselbe
Bereich in 7(C) der Betrag der Bewegung
des Schlittens 12 in der Y-Achsenrichtung ist, nachdem der Z-Achsentisch,
dem RO-Ort folgend, bewegt wurde.
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Es
wird nun der Fall betrachtet, bei dem das Hochgeschwindigkeits-Kurvenerzeugungsverfahren nach
der vorliegenden Erfindung dazu verwendet wird, um irgendeine Oberfläche auf
dem Werkstück 9 in
Form einer Plastiklinse zu einer torischen Oberfläche auszubilden,
wobei eine Krümmung
RB in einem Meridian einen Radius RL hat, während eine andere Krümmung RS
in dem senkrechten Meridian einen Radius RS hat, der kleiner ist
als RL: RL > RS. Wird der
Z-Achsentisch bewegt, um die Linsenoberfläche einer Krümmung RB
in dem einen Meridian wie in 7(A) auszugestalten,
so wird der Betrag der Bewegung in der Y-Achsenrichtung des Schlittens 12, auf
dem das Schneidwerkzeug 15 montiert ist, bestimmt durch
die Differenz zwischen dem Betrag der Bewegung RC, entsprechend
dem Radius RS der Krümmung
in dem senkrechten Meridian und dem Betrag der Bewegung RB, entsprechend
dem Radius RL der Krümmung
in dem einen Meridian: (RC – RB). Dadurch
wird der Betrag der Bewegung des Schneidwerkzeugs 15, das
an dem Schlitten 12 montiert ist, bezeichnet als die Differenz
zwischen dem Betrag der Bewegung, beispielsweise RC des Schlittens 12, auf
dem das Schneidwerkzeug ist und den Betrag der Bewegung, beispielsweise
RB der Werkstückspindel 14,
auf der das Werkstück 9 montiert
ist. Dies bedeutet, daß der
Betrag der Bewegung oder (RC – RB) des
Schneidwerkzeugs 5, der erforderlich ist zur Erzeugung
der gewünschten
Linsenoberfläche
auf dem Werkstück 9,
kleiner gemacht werden kann im Vergleich zu dem Betriebszustand,
bei dem der Z-Achsentisch 3 gegenüber einer Bewegung gehalten
ist.
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Eine
der beliebtesten Anwendungen bei der Erzeugung einer vorbestimmten,
gewünschten Krümmung auf
der Oberfläche 31 des
Werkstücks 9 ist
eine Brillenlinse, auf der eine konkave Linsenoberfläche, konvexe
Linsenoberfläche,
torische Linsenoberfläche,
progressive multivokale Linsenoberfläche, zusammengesetzte Linsenoberfläche usw.
hergestellt werden unter Verwendung des Schneidwerkzeugs 15 und
die Erzeugung der gewünschten
Krümmung
der Oberfläche
kann bewerkstelligt werden durch die vorausbestimmende Lernsteuerung
und das Lernsteuerungssystem, die Instruktionen bzw. Befehle berücksichtigen,
die wiederholt zugeführt werden.
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Bei
der NC-Kurvenerzeugungsvorrichtung 1 ist der X-Achsentisch 4 gegenüber dem
Werkstück 9 so
angeordnet, daß er
senkrecht zu dem Z-Achsentisch 3 liegt und zwangsbeaufschlagt
wird unter Verwendung eines Servomotors 10, so daß er sich
in der X-Achsenrichtung herein- und herausbewegen kann. Der an dem
X-Achsentisch 4 montierte Dreher 11 besteht aus
einem Dreherunterbau 16, der an einer Schlittenbasis 13 montiert
ist, die an dem X-Achsentisch 4 unter Verwendung eines
Stifts 35 befestigt ist, wobei der Schlitten 12 auf
dem Dreherunterbau 16 liegt zwecks Hin- und Herbewegung
in der Y-Achsenrichtung,
parallel zu der Z-Achsenrichtung und der Antriebseinrichtung aus
entweder dem Linearmotor 18 oder dem Rotationsservomotor
zur Betätigung des
Schlittens 12 zum Zwecke seiner Einwärts- und Auswärtsbewegung
in der Y-Achsenrichtung.
Der Schlitten 12 ist an seinem vordersten Ende mit dem Werkzeughalter 28 versehen,
an dem das Schneidwerkzeug 15 gehalten ist. Bei dem in
den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel,
ist die Antriebseinrichtung aus dem Linearmotor 18 hergestellt,
der in den Dreher 11 eingebaut ist, der an der Schlittenbasis 13 montiert
ist, die auf dem X-Achsentisch 4 liegt. An seiner Unterseite
ist der Schlitten 12 mit einem Träger 33 versehen, der
in einen Bahnabschnitt 17 zwecks linearer Gleitbewegung
relativ zu dem Bahnabschnitt 17 passt, so daß sich der
Schlitten 12 in der Z-Achsenrichtung herein- und herausbewegen
kann.
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In
Vorbereitung der Erzeugung der gekrümmten Oberfläche, die
auf der Oberfläche 31 des Werkstücks 9 unter
Verwendung des Schneidwerkzeugs 15 geschnitten werden soll,
wird das Werkstück 9 in
dem Futter 8 am vordersten Ende der Werkstückspindel
oder einer C-Achse an dem Spindelstock 5 montiert. Das
Werkstück 9 wird
um die mittige C-Achse der Werkstückspindel 14 gedreht
bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Spindelmotors von beispielsweise
300 UPM oder mehr. Das Werkstück 9 ist
vorzugsweise aus Kunststoff oder nichtmetallischen Materialien.
Eine Betätigung
des Servomotors 6 führt
zu einer Bewegung der Werkstückspindel 14,
an der das Werkstück 9 montiert
ist, herein und heraus in der Z-Achsenrichtung
in synchroner Beziehung zu der Drehung der Werkstückspindel 14,
während
das an dem Schlitten 12 gehaltene Schneidwerkzeug 15 eine
Hin- und Herbewegung in der Z-Achsenrichtung vollführt, wenn
der Schlitten 12 dazu gezwungen wird, sich herein und heraus
zu bewegen und nimmt gleichzeitig auch eine Hin- und Herbewegung
in der X-Achsenrichtung
vor, zusammen mit dem X-Achsentisch 4. Bei der, wie zuvor
angegeben aufgebauten NC-Kurvenerzeugungsvorrichtung 1,
wiegt der Schlitten 12 weniger und der X-Achsentisch 4,
auf dem der Dreher 11 montiert ist, ist mit deutlich kleinerer
Masse ausgestaltet, so daß ihr
Trägheitsmoment
kleiner wird und eine Hin- und Herbewegung mit hoher Beschleunigung
sicherstellt wird.
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Die
NC-Kurvenerzeugungsvorrichtung 1 führt eine Erzeugung der gewünschten,
gekrümmten Oberfläche auf
dem Werkstück 9 durch,
indem sie den Servomotor 10 anhand von numerischen Daten steuert,
was wiederum den Spindelmotor 7 zum Antrieb der Werkstückspindel 14 betätigt und
auch den X-Achsentisch 4 dazu zwingt, sich herein und heraus zu
bewegen. Ein Rotationsgeber mit hoher Leistungsauflösung mißt den sich
pro Minute ändernden Rotationswinkel
konstant. Der Betrag der Bewegung des Schneidwerkzeugs 15,
der bewirkt wird durch das Hin- und Herbewegen des Schlittens 12,
der durch den Linearmotor 18 betätigt wird, erfährt auch eine
momentane Änderung über die
Minute. Ein derartiger, realer Betrag der Bewegung des Schneidwerkzeugs 15 wird
fortwährend
durch eine lineare Skalierung 21 erfaßt, die in dem Linearmotor 18 installiert
ist, dem ein Vergleich mit der gespeicherten Information in einem
numerischen Steuerungs-(NC)-System folgt. Die daraus resultierende Vergleichsinformation
wird an die Servomotoren 6, 10, den Linearmotor 18 und
den Spindelmotor 17 weitergegeben, um sie zu steuern. Auch
wird der Ort des X-Achsentisches 4 mit einem Impulsgeber
erfaßt,
um den Servomotor 10 für
den X-Achsentisch über
das NC-System zu steuern.
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Bei
der NC-Kurvenerzeugungsvorrichtung 1 hat der Dreher 11 eine
derartige Ausgestaltung, daß er
einer hohen Geschwindigkeit und hohen Beschleunigung widersteht
und auf diesem ist das Schneidwerkzeug 15 montiert, um
die Linsenoberfläche
auf dem Kunststofflinsenrohling zu erzeugen. Der Schlitten 12 ist
derart gesteuert, daß er
synchron ist zu der Drehung der Werkstückspindel 14 läuft und gleichzeitig
eine Einwärts-
und Auswärtsbewegung vollführt, synchron
zu sowohl den Hin- und Herbewegungen des Z-Achsentisches 3 wie
auch des X-Achsentisches 4.
Der Schlitten 12 wird auch gesteuert, indem er den Dateneingangssignalen
von außen
folgt, und vollführt
die Hin- und Herbewegung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung,
um dabei das Schneidwerkzeug 15 zu veranlassen, die Oberfläche 31 wie
beispielsweise eine Linsenoberfläche
und ähnliches,
auf dem Werkzeug 9 mit gewünschter, gekrümmter Oberfläche bei
hoher Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung zu schneiden.
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Der
Dreher 11 besteht aus dem Dreherunterbau, der hergestellt
ist aus einem Paar Dreherunterbauteilen 16A, 16B,
von denen jedes eine Ausnehmung 40A, 40B in Längsrichtung
hat und der Schlitten 12 liegt auf dem Dreherunterbau 16 zwecks
Hin- und Herbewegung. Bei dem Dreherunterbau 16 sind die
Dreherunterbauteile 16A, 16B Seite an Seite an der
Schlittenbasis 13 angeordnet, wobei ihre Ausnehmungen 40A, 40B in
Längsrichtung
einander gegenüberliegen.
Beim Zusammenbau des Dreherunterbaus 16 mit der Schlittenbasis 13,
liegt jedes Dreherunterbauteil 16A in Anschlag an einer
Schulter 27, die sich erhebt über die Schlittenbasis 13,
während ein
anderes Dreherunterbauteil 16B derart angeordnet ist, daß es zum
Anschlag kommt an einer seiner Längsseiten 41B,
gegen eine zugehörige
Seite 41A des Gegenstücks
oder des Dreherunterbauteils 16A und gegenüber einer
Bewegung in Richtung der Breite gehalten ist unter Verwendung eines
Seitwärtshalters 26,
der an der Schlittenbasis 13 befestigt ist.
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Nachdem
die Dreherunterbauteile 16A, 16B an der Schlittenbasis 13 befestigt
wurden und ihre Ausnehmungen 40A, 40B in Längsrichtung
einander gegenüberliegen,
wird ein Raum 42 in Längsrichtung,
in dem der Schlitten 12 zur Bewegung darin eingepaßt werden
kann, zwischen den einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 40A, 40B geöffnet. Ein
Deckel 24 wird auf den Dreherunterbauteilen 16A, 16B platziert,
um den Raum 42 von oben her zu schließen. Der Schlitten 12 ist
in dem Raum 42 im Inneren des Dreherunterbaus 16 zwecks
Hin- und Herbewegung in der Z-Achsenrichtung, aufgenommen. Der Schlitten 12 steht
von dem vorderen Ende des Raums 42 nach außen vor
und hat an seiner Spitze eine Werkzeugbefestigung 45, an
welcher der Werkzeughalter 28 montiert ist. Die Schneidwerkzeuge 15 sind
an dem Werkzeughalter 28 in austauschbarer Weise angebracht.
Als Alternative kann das Schneidwerkzeug 15 in dem Werkzeughalter 28 gehalten sein,
der direkt an dem Schlitten 12 montiert ist.
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Bei
der NC-Kurvenerzeugungsvorrichtung 1 ist der Linearmotor 18 als
Antriebseinrichtung ausgelegt, um den Schlitten 12 relativ
zu dem Dreherunterbau 16 in der Y-Achsenrichtung, die identisch
ist zu der Z-Achsenrichtung, herein und heraus zu bewegen. Der Linearmotor 18 in
dem hier diskutierten Ausführungsbeispiel, über den
der Schlitten 12 dazu gezwungen wird, sich herein- und
herauszubewegen, ist ein Linearmotor vom magnetbeweglichen Typ,
der zusammengesetzt ist aus einer Linearmotorwicklung 19,
einer an dem Dreherunterbau 16 befestigten Ankerspule und
einem Magnetstück 20 des
Linearmotors aus einem Feldmagneten, der an dem Schlitten 12 installiert
ist. Alternativ ist ersichtlich, daß der Linearmotor 18 aus
einem Linearmotor vom Typ mit beweglicher Spule hergestellt sein
kann, bei dem der Ankerspule erlaubt ist, sich zu bewegen. Auf dem Dreherunterbau 16 sind
mehr als ein Bahnabschnitt 17 befestigt, die angeordnet
sind, um die lineare Führungsbahn
vorzusehen, die in der Y-Achsenrichtung oder der Z-Achsenrichtung,
senkrecht zu der X-Achsenrichtung liegt. Der Schlitten 12 ist
an seiner Unterseite mit dem Träger 33 versehen,
der in den Bahnabschnitt 17 zwecks linearer Gleitbewegung
entlang des Bahnabschnitts 17 auf dem Dreherunterbau 16 paßt, um es
dem Schlitten 12 zu erlauben, sich mit hoher Geschwindigkeit
und hoher Beschleunigung herein und heraus zu bewegen.
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Es
ist eine Kombination aus der linearen Skalierung 21, die
sich entlang der Linearmotorwicklung 19 erstreckt und einem
Sensor 22 für
die lineare Skalierung vorgesehen, um einen Hin- und Herbewegungsbereich
oder eine Auslenkung des Schlittens 12 aufzuzeichnen. Der
Betrag der Bewegung des Schlittens 12 relativ zu dem Dreherunterbau 16 wird augenblicklich
mit dem Sensor 22 für
die lineare Skalierung herausgefunden. Information in Bezug auf den
erfaßten
Betrag der Bewegung des Schlittens 12, wird dem Steuersystem
rückgeführt, wo
die Information zu einer Sicherungssteuerung reflektiert wird bzgl.
der Bewegung des Schlittens 12 und zwar über die
Lernsteuerungsfunktion und die vorbestimmende Lernsteuerungsfunktion. Überdies
ist eine Skaleneinlage 39 zur Identifizierung des Orts
der linearen Skalierung 21 zwischen dem Dreherunterbau 16 und
der linearen Skalierung 21 angeordnet. Das Steuerungssystem
hilft dem Schneidwerkzeug 15 auf dem Schlitten 12 dabei,
in Abhängigkeit
von vorbestimmten Bearbeitungsbefehlswerten die Oberfläche des
Werkstücks 9 oder
die Oberfläche 31 des
Linsenrohlings zu der gewünschten,
gekrümmten
Oberfläche
zu schneiden. Hierzu weist das Steuerungssystem die Lernsteuerungsfunktion
oder die Vorausbestimmungs-Lernsteuerung auf, die so funktioniert,
daß sie
jegliche Differenz zwischen der Schneidinformation und dem Befehlswert
für das
Schneiden näher Null
macht, vorteilhaft für
das darauffolgende Schneidverfahren an dem Werkstück 9.
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An
dem Dreherunterbau 16 ist eine Kühlplatte 23 vorgesehen,
um die Linearmotorwicklung 19 herunterzukühlen. Wann
immer sich das Magnetstück 20 quer
zur Magnetkraft bewegt, wenn der Schlitten 12 sich herein-
und herausbewegt, erzeugt die Linearmotorwicklung 19 Wärme, was
die Temperatur erhöht.
Um eine Überhitzung
der Linearmotorwicklung 19 zu verhindern, ist der Dreherunterbau 16 mit
einer Kühlplatte 23 versehen,
um Wärme
von der Linearmotorwicklung 19 abzuführen. Ein fester Referenzblock 32 ist
an dem x-Achsentisch 3 befestigt, um die Parallelität der Dreherachse
der Schlittenbasis 13 zu der Z-Achse des Z-Achsentisches 3 einzustellen.
Eine Einstellung der Schlittenbasis 13 relativ zu dem festen
Referenzblock 32, um die Dreherachse parallel zu der Z-Achse
zu halten, kann vorgenommen werden durch Manipulation von Einstellschrauben 37,
die in Verbindung stehen mit einem Einstellblock 36, der
an der Schlittenbasis 13 angebracht ist. Überdies
ist zwischen dem Dreherunterbau 16 und dem Bahnabschnitt 17 eine
Einlage 38 vorgesehen für
eine lineare Bewegung, um den Bewegungsbereich des Schlittens 12 relativ
zu dem Dreherunterbau 16 zu messen. Stopper 29, 30 sind
an den vorderen und hinteren Enden des Dreherunterbaus 16 installiert
und zwar einer an jedem Ende, um die Auslenkung des Schlittens 12 zu
begrenzen, während Vorsprünge 34 an
dem Schlitten 12 vorgesehen sind, um mit ihrem dazugehörigen Stopper 29, 30 in
Eingriff zu gelangen und den Bewegungsbereich des Schlittens 12 zu
definieren. Leitungen, einschließlich Energieversorgungsleitungen
für die
Antriebseinrichtung, Signalverdrahtungen, Kühlmittelversorgungsleitungen
für den
Dreher, Gleitmittelversorgungsleitungen usw., sind über eine
Führungsabdeckung,
ein Umhüllungselement
oder ähnliches
geschützt, die/das
leicht zu biegen ist, wenn sich der Schlitten 12 herein-
und herausbewegt.