CN1249703A - 组装镜片成形结构的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种组装一个镜片成形结构并且形成一个镜片的方法和装置。本发明包括一个支撑一垫圈20的筒夹150、一个将一前模具40插入到所述垫圈20的孔30内的机械手160,和一个将后模具50插入到所述垫圈20的孔30内的活塞134。所述机械手160或活塞134在所述垫圈20的孔30内移动其相应的模具40、50以相对于彼此轴向定位所述模具40、50。本发明进一步包括一根针25,它将液体通入所述垫圈20的孔30内,以促进所述模具40、50相对于彼此的轴向移动。本发明进一步包括一根针250,它将一种镜片成形液体注射到介于前后模具40、50间的所述垫圈20的孔30内,该液体固化并形成镜片。
Description
本发明包括镜片的铸塑成形装置和方法及其所用的垫圈。本发明还包括一种固化这种铸塑后镜片的方法,以及一种将固化后的镜片与形成该镜片的模具分开的装置和方法。
眼镜必须与个人的要求以及个人的形态和心理特征相适应。用于眼镜的眼科镜片是由透明材料制成的,通常是玻璃或塑料,其尺寸和形状能产生理想的效果,也就是说,将到达人眼睛的光聚集而使得能看清楚。
镜片采用轮廓分明的几何形状,这种形状决定了它们的光学特性。每一个镜片的形状的特征在于三个特性:(1)其两个表面的曲率;(2)其中心和边缘的厚度;(3)其直径。镜片的两个表面可采用不同的几何形状,包括:球面形;圆柱形;复曲面形;平面形;非球面形(通常是椭圆形);和渐进形的。例如镜片的表面沿其不同的轴可具有恒定的半径,所以该表面是对称的,被称之为球面形。这种球面镜片表面借鉴球的一部分的形状,在所述球中,所有的经线都具有相同的曲率半径。所述球面既可以是凹的也可以是凸的。
另一方面,镜片表面可以有两个轴,每一个具有不同的曲率半径,所以该镜片的表面是非对称的。一个散光表面就是这种非对称表面的一个例子,其特征在于其两个主要经线相互具有不同的曲率半径。曲率半径最大的被称之为“轴线”,另一具有较小半径的经线被称之为“正交轴线”。散光镜片表面主要包括一个圆柱表面和一个复曲面表面。一个平面和非球形表面的例子是在本领域采用的其它镜片表面。
对于圆柱形表面来说,沿轴的主要经线具有无限大的曲率半径,例如是平的或直的经线,其正交轴具有一个与圆柱体的圆周半径相同的曲率半径。这样,一个凹形的圆柱表面的形状在其表面互补地接收一个圆柱形,而一个凸表面类似于这种圆柱形的外表面。
复曲面类似于一个环形的侧表面,例如,象一个轮胎的内胎一样形形。这样,一个环形表面类似于一个圆柱表面,但是其长轴是弯曲的而不是如圆柱表面那样是直的。在复曲面表面上的正交轴或经线具有比所述轴的半径小的曲率半径。如球面和圆柱表面一样,复曲面表面可以是凸的,具有一个环面的外表面形状,或者可替换地,可以是凹的具有一个环面的内表面形状。
一个散光表面被用于视觉上散光的人,其角膜是椭圆形的而不是圆形的。散光角膜拉长部分的取向因人而易。例如,一个人可具有5度的一个轴,而另一个人具有30度的轴,而另一个人还具有不同取向的轴。所述镜片表面的轴的取向必须与角膜拉长部分的取向一致。
不同的镜片表面可被结合起来使用。通常,镜片的前表面是球面形而后表面是球面形、圆柱形或复曲面形。另一方面,所述前表面可以是一个平面。镜片表面的最佳组合是由光学特性、计划的用途和镜片的外观来决定的。
除了形状外,厚度也是镜片的一个很重要的特性。用于形成镜片的玻璃或塑料是确定所述厚度的一个因素。今天,因为塑料重量轻、密度小、折射率低和抗碰撞性,所以许多镜片是由塑料制成的。用来制造镜片的塑料的例子包括甲基丙烯酸甲酯(一种热塑性树脂,其商标“Plexiglas”或“Perspex”是熟知的)和时髦的二元醇碳酸酯,它也被称之为CR39。
CR39是现今所用的最流行的一种镜片材料,因为在眼光学器件中使用的所有镜片类型均可由这种材料制成。CR39是一种聚酯基的石油衍生物,可聚合的热固性树脂家族。在生产中,首先从CR39中获得单体。这种单体是一种具有甘油的粘度的透明液体,在冷藏的条件下呈液态,但在室温下几个月就固化。为了形成一个镜片,这种液态单体被放置并容纳在由两个模具和一个垫圈限定的一个容积内。一旦所述单体位于该容积内,则该单体就被固化而形成呈所述模具形状的硬化聚合物镜片。
用来形成聚合物镜片的玻璃模具在CR39镜片的制造过程中是重要的。不仅所述的模具按照所需要的光学特征使得镜片形成了正确的形状,而且所形成的镜片的表面质量取决于这些模具的精度,因为所述镜片表面是这些模具内表面的精确复制。所以,这些模具的表面被制备成具有极高的精度,并且在制造后被热韧化以经受住聚合反应过程中的变形。
一个使镜片形成两焦点或三焦点部分的增加放大率(power)的前模具也可以用于形成镜片。这种增加放大率模具包括一个部分的弧线,这是切入模具凹面一半的一个凹陷,以在所述镜片的前表面上形成所述的增加厚度部分。这一部分弧线为远距离部分产生一个凸表面,并且为所述的增加厚度部分带有一个较陡的凸面。
如上所述,液态单体被置于由两个模具和一个垫圈限定的一个容积内以形成一个镜片。如图1中的剖面所示,现有技术中的垫圈称为T型垫圈G,这种垫圈带有一个孔B和两个端部,每一端互补地接收一个相应的模具M。由于每一T型垫圈G在所述模具M之间设定了一个预定的轴向分隔距离,所以需要不同的T型垫圈G形成不同放大率的镜片。即,一个T型垫圈G使得所述模具更进一步分开以形成一个与用来形成一个小放大率镜片的另一个T型垫圈G比较起来放大率较大的镜片。所以,生产者必须保留单独一个T型垫圈G用于一个+2镜片,另一个用于一个-3镜片,又一个用于一个-4镜片,等等。
本领域的技术人员将会理解,在一个T型垫圈G内形成一个散光表面需要所述垫圈的端部与模具M的内表面具有相同的形状。例如,如果后模具M形成一个凹的复曲面表面,则T型垫圈G的一端必须具有一个互补的凸面设计,以在不发生泄漏的条件下接收所述模具M。而且,对于采用那个模具形状的每一种镜片厚度都必须有一个不同的T型垫圈。
在制造所述镜片时采用两种制造工艺:直接聚合反应和半成品镜片的聚合反应。对于直接聚合反应工艺来说,要将上模具移开,且将一个喷嘴导引到所述模具腔体内以用单体充填该容积。然后,操作者放置所述上模具使其与所述T型垫圈对准,以便多余的单体被挤出且气泡被排除。由两个磨光的模具和所述垫圈确定的容积当固化后形成了所述镜片的形状。这一现有技术系统的缺点包括加工固化,合成混乱和浪费单体。而且一些气泡仍滞留在所述容积内,这可能破坏所形成的镜片。所以,这种生产工艺劳动强度大,因此经常在具有便宜的劳力的地区进行。
当所述顶模具被固定在所述T型垫圈上后为了固化所述单体,将充填后的垫圈组件储存在搁物架中,并且放入一个炉中14-16小时以经受提供正确的聚合度的所控制的温度周期。当完成这种漫长的固化过程后,将所述垫圈组件移开且将镜片从所述模具之间取出来。采用这种直接聚合反应生产工艺制成的镜片需要一些修整工作,例如边缘去毛刺、退火消除铸塑应力、外观检测以去除会具有缺陷的镜片以及用焦距测量仪检测镜片放大率。一旦所述镜片被修整后,将其打包发运给零售商或者装在消费者的眼镜上。
所述的第二种工艺,即半成品镜片聚合反应生产一个称为“半成品”的镜片。不象直接聚合反应镜片那样,一个半成品镜片有一个凹形的未精加工侧,当所述的固化工艺完成后的表面这一侧。这样,不是用很少的精加工操作来形成要被装到眼镜内的镜片,而是该半成品镜片仅有一个由模具形成的精加工表面,而另一表面当该镜片已被固化后再被机械精加工。所以,这种半成品镜片是分阶段制造的,其中一个表面由模具完成而另一个表面固化后被机械加工完成。由模具形成的镜片表面通常是所述前球形表面,有或没有增加放大率。
半成品镜片的未精加工侧通常采用特殊的车床或电机(generator)以与玻璃镜片相同的方式进行表面加工,但是采用其它的研磨料。聚合镜片被安装在一个圆形夹持器上,其表面由金刚石研磨轮加工。其曲率是由该金刚石研磨轮与所述镜片的相对位置和角度来控制的。然后用适当的表面加工工具对这一表面进行磨光和最后的研磨。采用金属工具进行磨光和研磨,每一表面形状都具有各自的工具。因此,需要大量的工具来表面加工镜片的全部区域。这种半成品镜片通常放置在支撑台内且当需要时再加工,例如,当有特定要求的消费者定购所述镜片时。
对于很大放大率的镜片,例如无晶状体镜片或具有很大圆柱放大率的镜片,要采用半成品镜片而不是直接聚合反应镜片。这种大放大率镜片不能由直接聚合反应制成,因为在镜片中心和边缘厚度之间的不同造成巨大的应力,这一应力会将带有T型垫圈的玻璃模具断裂。
制造半成品镜片的另一个原因是不同的消费者所需要的大量不能批量生产的镜片。例如,一个质量要求可能需要在其前表面增加一定的放大率而后表面是以一个或多个不同取向设置的散光后表面。即,增加放大率部分必须被取向为其平顶是水平的,但是当角膜的加长部分因人而异时其散光表面是变化的。本领域的技术人员将会理解,对于一个具体的增加放大率和一个给定的不同取向的散光后表面存在许多变更。无止尽变化的镜片的批量生产是行不通的,所以,通常零售商购买一个半成品镜片而在卖之前立即加工其散光表面。
本发明克服了现有技术的缺点并对镜片的成形工艺进行了改进。具体地说,本发明包括一个能够形成镜片的所有厚度和几何形状的垫圈,不象现有技术中的T型垫圈那样被限定为形成一个特定的镜片。本发明也包括一种采用自动化生产工艺形成镜片的装置和方法。此外,本发明包括一种为现有技术生产工艺所需时间的几分之一时间内固化所形成的镜片的方法。进一步,本发明还包括一种将固化后的镜片与用来形成和修整所述镜片的模具分开的装置和方法。
本发明的垫圈被设计为以致前模具和后模具中的任何一个或两个可移动地设置在其孔内。至少一个所述模具在所孔内相对于另一个模具可轴向移动到这两个模具之间具有一个所需的轴向间隔距离的位置。每一个不同的所需轴向间隔距离对应于一个不同的镜片放大率。不象现有技术中的T型垫圈那样,本发明的垫圈能够接收具有不同表面(即球面或散光)的各种模具来制造所需的镜片表面。由于单独一个垫圈被用来形成镜片的多种放大率和不同的镜片表面,所以本发明的这种垫圈被称之为“万能垫圈”。
所以,本领域的技术人员意识到,现有技术中的T型垫圈在一个设定的间隔距离放置并保持所述模具,因为单体容积在被固化时收缩约10%-15%,所以这就产生了一个问题。因为采用T型垫圈时模具保持静止不动,故这种收缩在镜片内造成内部应力,所以有时需要进行退火。比较起来,本发明的垫圈由于在固化期间单体容积收缩时允许模具的一些轴向移动,所以就减少了应力。这样,用本发明垫圈制造的镜片通常不需要进行退火。
本发明的铸塑方法包括相对于另一模具可转动并可轴向移动地定位所述模具中的至少一个模具,以便在它们之间可形成正确放大率的一个镜片。即,不是依赖垫圈的设计来设定所述镜片的尺寸,本发明采用自动化技术,包括具有精确公差的现代化运动控制装置,以在所述垫圈内相互间合适的轴向间隔距离定位所述这些模具。本发明还包括将所述模具相对于彼此转动到合适方位的自动化技术,例如,复曲面后表面模具被转动到合适地与所述增加放大率对准。
然后,将单体注射到由所述两个模具和垫圈的孔限定的容积内以形成所需的镜片。单体是通过一根针注射的,而不是浇注到所述垫圈中且当将后模具置于该垫圈上时挤出多余部分的。本发明的充填方法大大减少了浪费的单体数量并减少了在镜片内形成气泡的机会。
采用本发明的镜片的生产是更加经济和有效的,因为大大减少了镜片生产所需要的镜片模具设备的数量,以及大大减少了以前在形成所述镜片时所需的手工劳动量(如果没有排除的话)。
进一步,采用本发明生产的镜片比现有技术改进了许多。由半成品的镜片经切割和磨削后的机械精加工表面的质量比直接由玻璃模具生产的质量低。本领域的技术人员将会理解,技工在形成前后玻璃模具时花费很长的时间来切割、研磨精加工所述模具使其尽可能地完美,相反,由电机(generator)切割的一个镜片表面可能精度差。
所以,本发明允许使用单独一个为一特定质量要求设计的万能垫圈来立即生产任何轴向取向的定制产品。不象现有技术那样,不再需要镜片的切割或镜片电机(generator)。即,一旦利用本发明固化一个镜片,该镜片就是一个完工的镜片,不象现有技术中的半成品镜片那样。所以本发明比现有技术更快更便宜。
本发明也大大减少了固化所述单体需要的时间。如上面所述的那样,根据镜片的设计现有技术中的固化要用14个小时或更多。本发明只有一个步骤的工序,这就是使用本发明的万能垫圈。事实上,镜片可在约1分钟内固化。
本发明的另一方面是将固化过的镜片与模具分开的方法和装置,包括将如二氧化碳气体这样的流体导引至所述镜片和一个模具的界面。该气体的温度低于刚被固化过的模具—镜片—模具夹心结构的温度,引起元件的收缩。形成镜片的聚合物和玻璃模具具有引起不同收缩率的不同的热膨胀系数。这种不同的收缩有助于破碎所述模具表面和镜片相应表面之间的粘接。本发明在这方面优于现有技术,现有技术中通常需要物理地将这些元件拉开。
本发明允许镜片快速生产以适应特定的质量要求。用该速度生产镜片与现有技术相比极大地减少了操作时间(无论镜片的放大率和表面形状如何)。例如现有技术系统允许批发商约在一小时内销售镜片,但这仅仅是在镜片是一种标准普通镜片的情况下所需的时间。也就是说,如果质量要求一个复曲面镜片且带有增加放大率,则一小时是不够的。在这种情况下,现有技术要求批发商采用一个其前表面带有增加厚度的半成品镜片,用一个电机(generator)将镜片后表面切割成所需的复曲面。本领域的技术人员将会理解,使用电机(generator)是费时间的,因而这就是一个上述1小时情况的一个例外。相比起来,本发明允许在少于30分钟的时间内形成并固化一个镜片,这比零售商生产限定数量的镜片的速度快,比由一个半成品镜片形成其它的镜片的时间快几天。
此外,本发明为医生在他们的办公室仅需病人等待一很短的时间就制造出他们处方要求的镜片提供了一个机会。本发明制造镜片的给定速度和短的固化时间从商业观点考虑是精明的,它能够为病人/顾客提供一次作业购物。这样,病人可以对眼睛进行检查,等待约30分钟就能带着与所检查后开出的处方匹配的眼镜离开。
图1是现有技术T型垫圈的横截面图。
图2是本发明阶梯型垫圈的横截面图。
图3是本发明直壁型垫圈的横截面图,表示在该垫圈中的一些孔。
图4是模具和一垫圈的分解横截面图,其中前模具限定了一个确定其边缘的环形环。
图5是本发明的透视图,表示出一个组装台、机械手和灌注台。
图6是设置在外壳外的组装台的顶视平面图。
图7是所述组装台活塞提起后的侧横截面视图。
图8是图7的一个活塞落下后的侧横截面视图,并且表示出一摄影机。
图9本发明使用的径向夹紧装置的透视图。
图10是和本发明一起使用的机械手的侧视图。
图11是所述系统的顶视平面图,表示移动到一个灌注台的所述机械手,且该机械手从所述组装台拾起所述垫圈和径向夹紧装置并移动到另一灌注台。
图12是所述灌注台的正视图。
图13是当镜片成形组件首先到达时沿图12中的线13-13截取的灌注台的侧横截面视图。
图14是当灌注开始时图13所示的灌注台的侧横截面视图,其中针被插入到所述垫圈中,线性致动器已经将后模具移动到与前模具相距正确的轴向分开距离。
图15是UV固化装置的示意性局部简要横截面图,该UV固化装置固化在所述组装台和灌注台成形的镜片。
图16表示本发明用于将模具与固化过的镜片分离开的分离装置的局部示意透视图。
图17A是组装工具的横截面图,表示所述垫圈对准而将所述后模具安装到其孔中。
图17B是图17A的一个横截面图,其中,利用所述组装台上述后模具被插入到所述垫圈中。
在下面一些实施例中进一步详细描述本发明,这些实施例只是用于解释说明的目的,这仅仅是因为许多的改进和变形对于本领域技术人员来说是很显然的。如在说明书和权利要求书中所用的那样,根据其上下文,“一”可以表示一个或多个。现在参考附图来描述最佳实施例,其中类似的标记号表示整个图中类似的件。
参见图2-17B,本发明包括镜片铸塑方法及所用的垫圈。本发明还包括一种固化该铸塑镜片的方法,以及一种将上述固化过的镜片与铸塑该镜片的元件分开的装置和方法。
本发明的垫圈
本发明的垫圈20可被用来形成各种不同放大率的镜片,不象现有技术中的垫圈那样,对形成的每一种不同的镜片都需要不同设计的垫圈。参见图2和3,本发明的垫圈20具有第一端22和相对的第二端24、一个将该第一端22连接到该第二端24的本体部分以及一个纵向或轴向延伸轴L。该垫圈20具有一个外表面26并限定了一个轴向延伸穿过其相对两端22、24之间的垫圈20的孔30。该孔30形成了限定垫圈20的纵轴L的一个内表面32。
垫圈20的外表面26优选为圆形或环形的(如图9的透视图所示),所以垫圈20的优选实施例实质上是管形的。虽然也可以采用其他的形状(例如,椭圆形横截面、多边形横截面或其他非圆形状),对于其在本领域的验收、制造条件和易于自动化方面来说,圆形横截面实施例是优选的。
在垫圈20的孔30中安装上述前模具40和后模具50。在图4中可以更好地看到,前模具40有一个前表面42、一个相对的后表面44和限定它的边缘46。边缘46的尺寸使其互补地装入上述孔30的至少一部分内,以便该边缘46和垫圈20的内表面32之间形成一个基本上防泄漏的密封。
同样地,后模具50也有一个前表面52、一个相对的后表面54和一个限定它的边缘56。边缘56的尺寸使其互补地装入上述孔30的至少一部分内,以便该边缘56和垫圈20的内表面32之间也形成一个基本上防泄漏的密封。由于上述垫圈20的优选实施例如图9所示其横截面是圆形的,所以模具40、50最好也是圆形的并具有一直径。如图2和3所示,当将前模具40和后模具50都装入垫圈20的孔30中时,这些元件的组合被称作一个镜片成形组件10、一个镜片成形结构或一个镜片铸塑单元。
当将模具40和50置于上述垫圈20内时,就形成了由前模具40的后表面44和后模具50的前表面52以及垫圈20的内表面32限定的空间。即,模具40和50在孔30内被置于相互之间间隔开的位置,以便在它们之间形成一个空间。被称之为腔体31的这一空间最好具有合适的尺寸以便当注入该腔体31一种镜片成形液体并在其中被固化时形成一个理想的镜片。该腔体31也如图4中剖视图所示。
上述镜片成形液体优选为一种单体。该优选的单体是由位于Monroeville,Georgia的P.P.G制造的,销售时商标名称为CR424。本领域的技术人员可以理解,本发明能够使用本领域中已知的其它镜片成形液体。
本发明也包括将上述单体注入腔体31中的一种装置。优选的注射装置包括一个下面详细讨论的注射针。本发明也包括一个在垫圈20的外表面26和腔体30之间提供流体连通的装置。优选的提供装置包括一个与孔30连通的通气针,这样允许腔体31中的空气与外表面26的外部之间的流体交流,以便于注射上述单体和模具40、50的轴向移动。
前模具40或后模具50在孔30中相对于另一模具轴向移动至许多前后模具轴向间隔距离中的一个所需要距离。对于每一个轴向间隔距离来说所述的空间是不同的,因而在所述腔体31中形成的镜片的尺寸对于每一轴向间隔距离来说也是不同的。如下面详细地描述的那样,本发明的灌注台使用一计算机辅助系统(或如计算机或微固化器这样的控制器)、机械手和线性致动器或伺服电动机将后模具50准确地放置于所述孔30内相对于前模具40的一个预定位置。因为自动化包括具有紧密配合公差的现代化运动控制装置,所以本发明生产的镜片的质量比现有技术系统生产的镜片质量高。
参见图2,垫圈20的孔30形成邻接其第一端22的第一直径,该直径沿所述孔30的长度部分减小。所述第一直径的尺寸互补地安装前模具40的边缘46。孔30还形成一个与垫圈20的第二端24邻接的恒定不变的第二直径,该第二直径沿孔30的的长度部分延伸,其中第二直径的尺寸互补地安装后模具50的边缘56。
过渡部分34存在于第一直径和第二直径之间的孔30内。过渡部分34包括一个插入台阶36即隆起,用来在孔30内的一个固定的已知位置放置所述前模具40。过渡台阶36在第一直径和第二直径接合处的垫圈20的内表面32内形成。前模具40可滑动地沿着垫圈20的内表面32安装,直到其与过渡部分34的台阶36接合为止。邻接边缘46的前模具40的后表面44部分成形为互补地与过渡部分34配合以与此形成一个基本上防泄漏的密封。即,过渡部分34具有一种环形几何形状,而前模具40具有相应的互补地与该过渡部分34部分配合以形成密封的环形边46,这一密封大体上防止置于腔体31内的单体的泄漏。过渡部分34的角度可为从相对于内表面32的直角到从该直角偏移20度或更多,最好是偏移10度。过渡部分34和前模具40的边缘46可替换地可以具有其它的配合形状,以便在它们之间形成防泄漏的密封。
在这一实施例中,后模具50沿孔30的至少一部分可轴向移动,以便置于与前模具40有一个理想的轴向间隔距离的位置,所述前模具被平稳地放置于所述过渡部分34内。由于本发明的垫圈20被设计用于自动化技术,所以沿着过渡部分34和垫圈20的第二端24之间的孔30的内表面32的第二直径是恒定的。后模具50的直径大体上与该第二直径相同,以便后模具50能被插入该孔30中,并沿该孔轴向滑动到一个距离前模具40理想的轴向间隔位置。如上面所讨论的那样,当将前模具40和后模具50全都设置于垫圈20的孔30内时,有模具40、50和垫圈20内表面32限定的腔体31可以盛装如液态单体这样的液体而不泄漏。
在一个未示出的具有过渡部分的垫圈变形中,所述孔的第一直径可保持恒定从所述垫圈的第一端向内移动,然后突然扩大以形成一个邻接过渡部分的轴向延伸间隙。该间隙的尺寸互补地将前模具的边缘安装接收于其中。这一实施例同样将前模具定位在邻接过渡部分的位置。即,当将前模具沿轴向插入孔内时,它迅速卡在该间隙中的一个位置而稳定且可拆卸地保持与所述过渡部分邻接。
图3所示的本发明的另一实施例包括一个没有过渡部分或台阶的垫圈20。代之以第一直径和第二直径是相同的,所以孔30沿其整个长度具有一恒定的直径。这样,类似于在过渡部分垫圈实施例中的后模具50的可滑动定位,前模具40和/或后模具50被可移动地定位于这一直壁垫圈内。本领域的技术人员将会意识到,一个模具可保留在一固定位置,而另一个模具在孔30内轴向移动,类似于带过渡部分的实施例。可替换地,模具40、50二者可被单独移动,相互之间既可同时移动又可不同时移动。垫圈20的该优选实施例也具有一个邻接其第二端24的键槽28,以保证垫圈20在镜片成形过程中正确对准。
将带过渡部分垫圈和直壁垫圈实施例进行比较,带过渡部分垫圈的缺点是尽管基本上没有泄漏穿过所述前模具40,但少量的所述液态单体可在该过渡部分34和前模具40之间渗入和蔓延。这样,当已固化过的镜片从垫圈20取出时,会沿其外周边没有将它清洗干净,这就需要后固化加工来去除泄漏到前模具40和过渡部分34接合部分中的镜片材料。而且,一些单体会被留在邻接过渡部分34的孔30中,在所述垫圈20能被重新使用之前必须将其清洗且排除掉。这样,就需要额外的时间和经费来重新利用这种带过渡部分的垫圈装置,因为为了重新使用,就要加工固化这种已固化过的镜片和/或清洗垫圈20和前模具40。另一有关的缺点是带过渡部分34的垫圈的使用次数或寿命会由于对其进行的清洗而潜在地缩短。然而,在自动化系统中,这种带过渡部分垫圈装置简单易行,因为前模具40在一个已知位置,而后模具50相对于这一固定位置轴向被移动一个理想的轴向间隔距离。
尽管对于直壁实施例来说自动化是更为复杂的,但是,由于对前模具和垫圈清洗成本的显著减少,使用这种垫圈从长远观点来看还是比较便宜的。这样,这种直壁型实施例会具有较长的使用寿命。
再看图2和3,按照本发明的每一垫圈20最好进一步包括一个,更好两个在其外表面26和内表面32之间的垫圈20的本体部分20中形成的口38、39。这些口38、39与孔30特别是在前模具40的后表面44和后模具50的前表面52及垫圈20的内表面32之间形成的腔体31是流体连通的。每一口38、39适合于将针的一部分安装于其中,以便该针与腔体31是流体连通的,而不致被插入到孔30本身中去。该注射针被设置成与一个口(注射口38)流体连通,且通气针与另一口(通气口39)流体连通。即,一个口38将单体加入到腔体31中,另一口39当由进入的单体取代时将在腔体31内的空气排出。通气口39在垫圈20外与腔体31之间也提供了流体连通,以允许通过相对于彼此轴向移动所述模具40、50来使空气根据所述模具40、50的相对轴向移动而进入所述空间或现存的空间被排除。优选地,与以一个较陡的角度相反,针沿着基本平行于垫圈20的纵轴L的方向穿过垫圈20进入相应口38、39中。这一小角度或与纵轴L平行对准减少了针尖能够接触模具40、50其中之一的机会。可是,所述较陡的角度可以是垂直于纵轴L,且垫圈20仍正常作用。
当腔体31相对小时,例如前模具40的后表面44非常靠近后模具50的前表面52时,这些口38、39是有益的。在这种情况下,将针尖插入孔30中会接触两个模具40、50的一个或两个表面44、52。这种接触会潜在地损坏模具的一个表面或移动一个模具,因而镜片不会有正确的尺寸,或者将单体注入该腔体时发生泄漏。
也设想仅有一个穿过垫圈20的孔(未示出)来将腔体中的空气排出。即,腔体31直接与外面的空气流通,而不是通过口39和针。
本发明垫圈的另一方面是垫圈的材料。在目前这一优选实施例中,理想的特性是垫圈材料与镜片成形液体是化学兼容的以避免抑制该液体的聚合作用。垫圈材料不应当包括例如“UV”稳定剂和防氧化剂这样的自由基抑制剂。一种UV稳定剂能浸入所述单体,因为该单体总是象一种溶剂一样作用,以将这种附加物从所述垫圈材料中提取出且局部地混入所述单体,引起镜片的边缘在固化后仍保持轻微潮湿。这种潮湿会是一个问题,因为它潜在地导致所述单体粘附到所述垫圈20和模具40、50上,这就需要在重新使用之前进行清洗,增加了操作成本。所以,理想的垫圈是与光学单体相容的聚合物弹性体,在固化过程中,这种垫圈将不抑制镜片单体。垫圈材料还有一方面是它相对软,例如由硬度计测定在40-70之间。另一有关方面是所述垫圈是否具有长久的稳定性。
在本发明的优选实施例中,合适的垫圈材料是包括由美国得克萨斯州休斯敦的Shell oil公司销售的包括KRATONG、苯乙烯—乙烯—丙烯(丁烯)嵌段共聚物的热塑性橡胶。这种橡胶包括那些由伊利诺州Cary的GLS公司以商标名DYNAFLEXG2703、2711和2712销售的橡胶。这些橡胶具有约43-62的肖氏A级硬度,约0.9g/cc的比重,延伸系数300%,伸长度约从355-470,抗拉强度约680-1000psi,抗撕裂强度约113-127。另一种打算采用的垫圈材料包括一种PVC成分。然而,本发明的垫圈材料不局限于一种单一材料。事实上,理想的垫圈材料可根据用于成形镜片的具体单体化合物而变化。即,一定的垫圈材料可优选一种特定的镜片成形液体,而不同类型的垫圈材料选用另一种镜片材料。其它设想采用的材料包括弹性的PVC、硅、乙烯-乙酸乙烯酯或它们的混合物。
当所述通气针232或注射针252已从垫圈20中取出后,本发明还最好包括一种密封该垫圈20的装置。优选地,这种密封装置包括由PVC、硅、KRATONG、乙烯-乙酸乙烯酯或它们的混合物形成的垫圈20。即,垫圈是自密封的,因而这种化合物可防止针拔下之后的泄漏。
其他的密封装置设想包括例如当拔下针后将针孔物理堵塞。可替换地,密封装置可以包括留在垫圈中的针以防止液体从中泄漏,但这一实施例是不理想的,因为要受到延伸出垫圈20的针的一部分在操作上的限制,和经常地在灌注台替换所述针的工艺方面的限制。密封装置的又一实施例是固化泄漏进针孔中的单体,例如通过迅速使与针的引出端支承架邻接的单体显露在UV光、热或其他固化源下。代替在针孔固化的单体而作为密封装置,施加于垫圈20的热本身可替换地密封该针孔。
图4表示出所述模具的一个可替换实施例,其前模具40有一限定边缘46并邻接后表面44的环形环60。该环形环60增加了与后模具50的前表面52邻接的腔体31的面积,这样,如果将针大体上垂直于纵轴L插入,就容许与口38、39或针尖更好的流通。在成形镜片过程中形成的凸起在完成固化后的工序中将被去除。本领域的技术人员将会理解,可替换地或另外在后模具50的前表面52上包括一个环形环。
镜片的铸塑方法和装置
概述地讲,镜片成形组件10首先在组装台110被加工,然后在灌注台200加工,这大概在图5中表示出来并总起来表示为100。框架104支撑着这些平台110、200。在一优选实施例中,模具40、50可转动地相互对准并置于在组装台110上的垫圈20的孔30中。在灌注台200,模具40、50在孔30内轴向移动并相互隔开一段所需的距离(例如,一种适当的间隔距离生产一种所需厚度的镜片)。镜片成形液也是在灌注台200被注射到在两个模具40、50和所述孔30之间形成的腔体31中。根据与直壁型垫圈不同的采用过渡部分的垫圈实施例来讨论本发明的方法。
组装台
现在参见图5-8,组装台110包括一个支撑垫圈20的装置,以便模具40、50被插入到孔30中。该组装台110最好具有三个定位筒夹:前模具定位筒夹120,后模具/垫圈定位筒夹130和夹具定位筒夹150。这些筒夹被设置在沿轨道114滑动的板112上。一个如气动或电动气缸这样的驱动气缸116将所述滑动板112沿着在一个装料位置和一个组装位置之间的轨道114移动。在所述如图6所示的装料位置,滑动板112被置于外壳102的周边外,而在图5所示的组装位置,板112位于外壳102的周边内。
该外壳102最好由玻璃或透明塑料制成,作为一个挡板并遮盖灌注台200和机械手160(下面将被详细讨论)以保证操作者避免与所述元件相干扰。所述外壳也是考虑到安全方面而被采用的,例如保护操作者不被机械手无意接触等。
在该优选实施例中,前模具40被储存在靠近组装台110设置的一个储存台上(未示出)。垫圈20被存放在也与组装台110靠近的另一位置,或者存放在与前模具40相同的储存台。所述垫圈20最好每一个都具有一个设置在其相应孔30内的一个后模具50。如下面将要详细地讨论的那样,当完成固化工序并且当固化过的镜片与所述两个模具40、50分开后,所述后模具50最好被放置在相应垫圈20的孔30中。本领域的技术人员将会理解,垫圈20和模具40、50可以不同的组合方式来被储存。例如,模具40、50和垫圈20全部作为单独元件储存,或者前模具40被放置在垫圈20中,而后模具50被单独地储存,或者两个模具40、50都放置并储存在垫圈20的孔30内。
为了开始进行该优选实施例的加工生产,操作者例如通过键盘将要被成形的镜片的参数(例如,包括附加放大率的命令)输入计算机辅助系统(未示出),该计算机辅助系统也包括一个储存辅助系统和一个运行计算机程序的硬盘。用来在本发明中驱动电子元件的电源装置(未示出),如计算机辅助系统最好是120V的交流电源。
在计算机程序中使用的算法决定用来形成所需镜片的合适的前模具和后模具,然后计算机辅助系统提供一个要使用合适模具的输出指示。前模具40通常是球面形的,后模具50通常是球面形或散光的,例如,复曲面的或圆柱形的。对于附加放大率,前模具40也可适合于被形成双光眼镜或三光眼镜。
在本发明的一个实施例中,计算机辅助系统在其监控器上显示出使用的合适模具的输出指示。另一实施例此外在储存合适模具的特定位置上的储存台上照射一束光(未示出)。指示光帮助操作者确定合适的模具以减少操作者无意中拾起不正确的模具来制造镜片的概率。
将镜片成形组件10的元件传送到组装台110的滑动板112的一个装置是人工移动这些元件的操作者。本发明也能使用一种自动化装置(未示出)来将镜片成形组件10的元件移动到组装台110的板112上。在这一自动化系统中,计算机辅助系统操纵一用电子装置控制的臂(未示出)来将合适的模具40、50和一垫圈20传送到组装台110的板112上。一旦模具40、50和垫圈20被传送到板112之后,板112然后就沿轨道114从所述装料台滑动到外壳102周边内的组装位置。
组装台110的前模具定位筒夹120有一个适于安装前模具40的直立环形凸缘122。其他前模具支撑装置包括一个真空支撑物(未示出)、弹簧夹(未示出)和类似物。所述前模具定位筒夹120可带有一束光(未示出)来指示出一个前模具被放置在该筒夹中或带有一个联锁装置来阻止该工序继续进行直到将一个前模具放置在该筒夹120上为止。
当将其放置在前模具定位筒夹120上时,球面形前模具40的旋转取向不会出现问题。然而,对于适合于形成一个附加厚度的镜片的前模具或一种非对称模具来说,取向是重要的。在一个优选实施例中,前模具定位筒夹120被标注有一系列平行标志线(未示出)。操作者对准形成所述平顶的顶部的直线以便该直线与这些标志线对准或平行。这样,具有附加放大率的前模具能被放置在两个位置其中之一上,这两个位置相互偏移180°,并且都平行于所述标志线。对于渐进的附加放大率前模具(其中在所述前模具上或非对称前模具上没有可识别的标志),该模具可被蚀刻或划出一条线来对准。在允许工序继续进行之前,可使用一种电子眼(未示出)或类似物来验证合适的定位。可替换地,采用图象系统的自动操纵装置能正确地将所述前模具定位在所述前模具定位筒夹120上。
正确定位附加放大率模具的一个原因是在将镜片成形液体充填到腔体31期间其平顶部分是垂直取向的,以防止将气泡留在其中。如果例如在充填期间所述平顶是水平取向时,气泡很可能留在腔体31中。此外,前模具40正确地相对于一个散光后模具50定位是重要的,以保证该附加厚度在形成的镜片中正确地取向。
前模具定位筒夹120优选地具有许多气孔124或凹通气口,这些通气口将游离的空气从一个游离空气供应源(未示出)导引至前模具40的后表面44。所述游离空气保证在前模具40被放入垫圈20的孔30中之前将灰尘和其他杂质去除掉,所说的灰尘和其它杂质如下面讨论的那样产生。
后模具/垫圈定位筒夹130有一个适合于在其上支撑垫圈20的第二端24的垫圈支撑凸缘132,该凸缘132是最靠近置于所述孔30内的后模具50的垫圈20的一端。正如前模具40的情况一样,操作者或可替换地一种自动操纵系统将其中带有后模具50的垫圈20置于筒夹130上。支撑垫圈20和后模具50的其他装置(未示出)包括每一元件单独的筒夹、真空筒夹、加紧装置或类似物。
如上述讨论的那样,在将后模具50置于所述储存台之前,最好将该后模具50放置在垫圈20的孔30中。使后模具50置于垫圈20的孔30内的一个预定方位是重要的。前模具和后模具40、50相互间不必一开始就位于一个正确的相对方位,代之以位于已知的位置,以后从该位置转动一个模具而正确地与另一个模具对准。
当将垫圈20放置在所述组装台110上时,该垫圈20的转动位置是重要的,以便后模具50将在后模具/垫圈定位筒夹130上位于一个已知的转动方位。而且垫圈20的位置也是重要的,因为它可以在其中带有口38、39,而注射针和通气针被插入到口38、39中。所以,如图2和3所示,垫圈20的优选实施例带有一个与其第二端24邻接的键槽28或其他保证垫圈20被正确地对准在支撑凸缘132上的装置。在一个实施例中,如果垫圈20的键槽28没被合适地对准,则一个联锁装置(未示出)阻止镜片成形工序继续进行。例如,所述滑动板112将不从装料位置向组装位置移动,直到垫圈20被合适地定位在后模具/垫圈定位筒夹130上而满足所述联锁装置的条件为止。该联锁装置也可提供一个直观指示,例如,在组装台110上的警告灯或在计算机辅助系统控制器上的一个信息。
组装台110也包括一个将前模具40插入垫圈20的孔30中的装置,该装置最好是一个可移动臂。其它的前模具插入装置(未示出)的预想到的实施例包括人工地移动并插入所述前模具40。使用滑动装置、气动装置、线性马达、门式自动操作装置和类似物。
本实施例中采用的可移动臂拾起置于前模具定位筒夹120上的前模具40,并沿轴向将该前模具40推到垫圈20的孔30中,穿过其第一端直到前模具40的后表面54接触到过渡部分34的插入台阶36为止。如上所讨论的在对垫圈的描述中,过渡部分34用于将前模具40定位在一个固定的已知位置并在前模具40和该台阶36之间形成一种基本上防泄漏的密封。一旦将前模具合适地定位在垫圈20的孔30中时,可移动臂与该被插入的模具脱离开并移动到一个边缘的位置,或者可替换地,该可移动臂保持与前模具40配合来将垫圈20支撑在后模具/垫圈定位台阶130上。
在一个优选实施例中,该可移动臂是如在图5和图10中所示的机械手160,它具有一个可拆卸地与前模具40的前表面42配合的气动夹具162。机械手160在市场上从MITSWBISHIELECTRONIC是可买到的,其商标为“MOVEMASTER RV-M2”。计算机辅助系统导引并控制机械手160的操作过程。机械手160也可包括一个内部计算机,这一内部计算机与所述计算机辅助系统连系起来控制机械手160的移动。
如在图10中可更好地看到的那样,机械手160本体被置于外壳102的周边内。肩部164将该机械手160的本体连接到其上臂上,该上臂由一个肘状物166连接到前臂167上。气动夹具162被连接到在腕关节168处的机械手160的前臂167上。由于在底板上的旋转中心处的水平转动和由机器人肩部164、肘状物166和腕关节168的运动产生垂直提升,该机械手160有一个全范围的运动。置于机器人的气动夹具162和腕关节168之间并连接到它们的腕关节工具板169为气动夹具162提供了充分的旋转运动。机械手160提供了5°自由度(不包括手)和一个大的位置存储器,并被DC伺服马达(未示出)驱动,而且包括内部给定路线的气动线(未示出)。
当将前模具40移动到垫圈20的孔30中时,且当所述前模具40被放置在前模具定位筒夹120上时,无论其最初方位如何,本发明所设想的一个实施例需要机械手160将前模具40定位在一个理想的方位,即,当必要时机械手160扭转前模40使其以一个相对于垫圈20预定的方位合适地置于孔30内。然而,该前模具40将需要借助一种由机械手160可探测的装置来作标记,所以该机械手160有一个基准点。
组装台110也最好包括一个将后模具50插入到垫圈20的孔30中的装置。该后模具插入装置作为后模具/垫圈定位筒夹130的一部分,也最好包括一个将后模具50从垫圈20的孔30中取出来的装置。这样,该后模具插入装置既可将后模具50插入到孔30中又可将该后模具50从孔30中取出来。
所述后模具插入装置最好包括一个适合于可拆卸地啮合所述后模具50的一部分(例如其后表面54)并将该后模具50从垫圈20的孔30中取出来或将该后模具插入到其中的可移动活塞134。更具体地,该后模具插入装置包括一个适合于可拆卸地啮合所述后模具50的后表面54的模具支撑板136以及一个与模具支撑板136相连接用于移动该模具支撑板的装置,用于后模具50的该可移动模具支撑板136由后模具/垫圈定位筒夹130的支撑凸缘132来限定。
所述模具支撑板136在图7所示的一个插入位置(在该位置模具支撑板136大体上与支撑凸缘132在相同的高度)和一个收回位置之间是可移动的。在图8所示的收回位置,模具支撑板136被移动或收回到一个支撑框架138,该支撑框架138包括许多直立的在支撑凸缘132和一个气缸安装板140之间延伸的支撑杆139。当完全在所述收起位置上时,所述模具支撑板136被置于邻接该气缸安置板140的位置。“T”型活塞134的一部分(其在气缸142内移动)被固定地连接在所述模具支撑板136上。尽管可使用其他的驱动装置(如一种电螺线管),但是“T”型活塞134优选地是靠压缩空气控制的,并且响应穿过一适当空气口施加于气缸142上的正空气压力而移动。即,根据穿过第一口144而施加的加压空气,活塞134在缸体142内向上移动,并且根据通过第二口146施加的加压空气,活塞134向下移动。所述模具支撑板136相应地与连接的活塞134一起移动。
当将后模具50和垫圈20装在后模具/垫圈定位筒夹130上时,后模具50与模具支撑板136相邻接。在所述模具支撑板136中设置了许多真空口148,该真空口148与一个真空源(未示出)相连。当模具支撑板136处于插入位置时,该真空口148通过所述真空源的作用与后模具50的后表面54连通并在其上面形成一个吸力。当模具支撑板136向所述收起位置移动时,该吸力足以从孔30内将后模具50吸起并分离出来。即,通过真空源的作用和后模具支撑板136向所述收回位置同时进行的移动,所述后模具50从孔30中被抽出。在该优选实施例中,后模具50从所述垫圈20被收起的时间大致与机械手160将前模具40从所述前模具定位筒夹120中移出并将其通过垫圈20的第一端22插入的时间是相同的。
本发明也包括一个相对于垫圈20的长轴L转动所述垫圈支撑装置的装置。一个散光模具表面在不同的轴具有不同的半径。本领域的技术人员将会理解,后模具50相对于前模具40的方位是关键的,尤其是对于设计用来形成一个具有附加厚度的多焦点镜片的前模具来说更是如此。这样,就会需要进行相对于前模具40调节后模具50的旋转位置,当使用一种旋转装置后模具50处于被收起位置时,这种情况会出现。
所述旋转这种包括上述的计算机辅助系统,如果必要的话,该系统导引一个支撑凸缘132或模具支撑板136将上述垫圈20或上述后模具50分别旋转或扭转一个所需的度数。然后加压空气将活塞134和模具支撑板136移动返回到上述插入位置,以便后模具50在它已被旋转后的方位被重新插入上述垫圈20的孔30中。这样,当重新插入时,后模具50将在一个相对于前模具40理想的旋转方位上,这就提供了一个散光后模具50相对于上述前模具40的合适的取向。目前最好是旋转支撑凸缘132和连接的垫圈20以及前模具40,而不是旋转安装后模具50的模具支撑板136。
本发明最好还进一步包括一个确定后模具50的一个选择尺寸,特别是后模具50的高度的装置。本发明这一优选实施例在这样的前提下操作,即,前模具的尺寸被保持在一个规定的容差内,因为用来形成上述前模具的研磨技术,这是相当精确的。可是,当将模具水平放置时,对于后模具50,特别是对于其中心厚度或高度来说,这个前提就不够精确。也就是说,从用于制造相同类型镜片的后模具50的后表面54到后模具50的前表面52的顶部的高度在不同的后模具中会稍微不同。在形成镜片时后模具之间的容差是变化最大的,事实上,可大于5%(0.05)MM,在所述优选实施例中,这一容差是需要保证形成所述镜片的所需精度的最小容差。这样,本发明采用了一种确定装置。
为了确定后模具50的高度,在一个实施例中,所述确定装置包括一个当在所述收起位置时光学地接收至少一部分后模具50的外形轮廓图象的装置;一个数字化该后模具50图象的装置,以及一个由后模具50的数字化图象形成信息(例如形成有关后模具50的高度和厚度的信息)的装置。该形成装置产生一个信号,该信号与所述计算机辅助系统连通并被储存在其存储辅助系统中。
一摄象机149,优选的光学接收装置,设置用来当模具支撑板136被移动到所述收起位置时观测所述后模具。CCD或类似摄象机149记录后模具50的图象,所述数字化装置和形成装置用于确定该后模具50的高度。所述摄象机149也能使用增益控制,一种自动化虹彩和类似物来确保后模具50的图象被适当地接收。
所述数字化装置可以是一个框架夹具(fram grabber,未示出),该装置也被称为一个收集板。该数字化装置的其他该想到的实施例是数字化摄象机以替代模拟摄象机和框架夹具,一个扫描线性传感器,以及类似装置。所述形成装置和数字化装置可被整体形成为同一元件。
在另一实施例中,模具40、50可被预先测量并标记代表其测量结果的条形码.操作者扫描该条形码,在将后模具50放置到后模具/垫圈定位筒夹130上之前,该条形码向计算机辅助系统传输该后模具50的尺寸。所述条形码可带有印色置于一个模具表面上(例如,在后模具50的正面52),以便该条形码图象传送到固化过的镜片上,这有助于跟踪所述镜片。在条形码被用于另外的镜片之前,该条形码则将被重新置于该模具表面上。被传送到所述镜片的条形码将被定位,当在镜片用于眼镜时将被切去。后模具50的后表面54本身也被蚀刻一个标记,该标记与要被重新印刷到前表面52上的条形码中的信息一致。
由于在这一实施例中,计算机辅助系统事先不知道许多后模具50中的哪一个被用于一个给定的镜片放大率,所以,将需要计算机辅助系统储存并使用包括各种具体模具的不同特性的巨大的查询目录。如果系统使用例如1000个模具,它将仅仅用摄象机149观测每一个后模具50或者从一个条形码得到信息。这样,在这一实施例中每一个后模具50的高度被确定出,以后利用这一确定的高度来计算模具40、50之间的理想的轴向间隔距离,并获得具有正确厚度的镜片。即,后模具50这一确定出的高度,被用来计算模具40、50在垫圈20的孔30中轴向移动的距离。
继续进行所述组装过程,后模具50被重新插入而被设置于邻接垫圈20的第二端24的位置,与被插入到一个计算出的理想轴向间隔距离的情况相反。不必给由两个模具40、50和孔30之间形成空间31开孔,因为后模具50被插入孔30中的距离短。如下面将要详细地描述的那样,灌注台200最好包括一个沿轴向在孔30内将后模具50移动到与前模具40相距一理想间隔距离的装置。这样,在组装台110所述前后模具40、50之间的轴向距离是不重要的。
然而,在另一个实施例中,打算利用后模具插入装置将所述后模具50插入到孔30内与前模具40相距一理想的轴向间隔距离的位置。尽管不需要,但是在这一可替换的实施例中进行调节期间,使用一根针或其它装置给腔体31开孔是所希望的,以保证当相互向彼此移动时,模具40、50不会不对准孔30的内表面32。
组装台110的最后一个筒夹是夹持定位筒夹150。将模具40、50固定在孔30内的一个装置被储存在该夹持定位筒夹150上。所述夹持定位筒夹150在其内有一个其尺寸能安装垫圈20的环形凹槽。该镜片成形组件10的固定装置可任选地加在这一位置。所述固定装置可被用来在垫圈20的孔30内相对彼此静止不动地夹持每一模具。这样当模具40、50在灌注台200被轴向移动而相互间分开一段理想的距离后,固定装置就牢固地夹持模具40、50,以便它们的相对位置不变。所以,在这一优选实施例中的固定装置在夹持定位筒夹150上绕垫圈20的外表面26设置,并充分地被紧固在该灌注台200上。
参见图9,所述固定装置的优选实施例是一个径向夹具152,该夹具152通过限定并紧固垫圈20的外表面26来保持模具40、50的位置。该优选的径向夹具152有一带部分156和一个紧固该带的偏心夹具158。紧固后的带将垫圈20的本体部分向内压以保证模具40、50不改变它们的相对位置,并加强垫圈20与模具40、50形成的密封。可是,当固化过程中,单体收缩时,垫圈20与模具40、50间的摩擦力没有妨碍一个模具(如带凸阶垫圈实施例中的后模具50)向另一模具滑动。径向夹152的另一个优点是它也能提供一个如凸轮或其它凸起物这样的手柄件154,当处理该镜片成形组件10时,便于机械手160或操作者的抓取。
当在灌注台110对准这些元件时,机械手160将在其孔30内带有两个模具40、50的垫圈20从所述后模具/垫圈定位筒夹130移动到夹持定位筒夹150。如果必要时,在将镜片成形组件10插入在夹持定位筒夹150上的径向夹具152中之前,所述机械手160也扭转该垫圈20。如果例如当后模具50在所述的收回位置时扭转所述垫圈20,那么机械手160旋转该垫圈20同时将其移动到所述夹持定位筒夹150,以便该垫圈20位于预定的方位。由于发生了这一旋转,所以垫圈20的口38、39位于正确的位置,而将在灌注台200上的注射针252和通气针232插入,当被置于所述灌注台200上时,所述平顶将基本上直立取向以防止汇集气泡。如果该平顶没有合适地取向,则由于在其边缘的表面张力而存在的高能量区域,就具有沿其边缘收集气泡的趋向。
而且,所述径向夹具152可以包括许多从其穿过的小孔(未示出),其中,一个小孔对准垫圈20一个相应的口38、39。所述注射针252穿过一个口而所述通气针232穿过另一口,以便这两根针232、252与垫圈20的相应的口38、39连通。
本发明另一个实施例没有使用固定装置。然而垫圈应当更厚一些,模具应当在所述垫圈内配合得更紧密以保证不会发生泄漏。基于所使用的自动化生产工艺技术,这种可替换的实施例现在是不太理想的。
B.灌注台
当在组装台110组装垫圈20、模具40、50和径向夹具152后所述机械手160将所形成的镜片组件移动到图11所示的所述灌注台200。在组装台110操作的机械手160以剖视图(phantom)表示。移动到另一灌注台200的机械手也以剖视图(phantom)表示。
现在参看图12-14,灌注台200最好包括一个支撑所述镜片成形结构10的装置和一个将后模具50轴向移动到相距前模具40一段所需距离的装置,所述距离是前模具40和后模具50之间许多轴向间隔距离中的其中之一(例如,在带台阶垫圈实施例中移动所述后模具50)。如果使用直壁垫圈而不是带台阶垫圈,则可替换地可以移动所述前模具40。
灌注台200有一个支撑顶部托架212和底部托架214的直立支撑板210。该顶部托架212支撑通气组件230,底部托架214支撑灌注组件250。
所述轴向移动装置优选地包括一个圆柱活塞220,该活塞具有一个端部,它适合于配合在孔30内滑动的模具。产生一定输出功率的一个线性驱动器222或伺服马达被设置在所述框架的基部,且包括一个一块滑板(未示出)在其上面通过或移动的滚球螺杆(未示出)。一个机械地将所述线性驱动器222与活塞220偶合的装置,特别是一个偶合器224,将该线性驱动器222的输出量转化为活塞220的运动。活塞220相对于前模具40轴向移动设置在垫圈20的孔30内的后模具50。图13表示在沿垫圈20的孔30推动后模具之前的后模具50,图14表示已向着前模具40推动后模具50的情况下的圆柱活塞220,所以在前后模具之间存在一个所需的间隔距离,并且腔体31具有所需的尺寸。使用电动或气动源操作所述线性驱动器222。
在一个实施例中,与拉后模具50相反,活塞220进一步向着前模具40将后模具50推进到孔30中。即,当在组装台110组装时所述前模具40和后模具50之间的间隔是这样的,即推进动作是活塞220施加在后模具50上形成所述镜片的唯一动作。然而,与真空源(未示出)连接的一真空管(未示出)可延伸穿过所述活塞220,以便在后模具50的后表面54施加一个真空力或吸力来推进或抽拉所述后模具50。该真空管也能保证当活塞220推进后模具50时该活塞牢固地与后模具50接合以便该模具不倾斜,这种倾斜会引起镜片被不合适地形成或注射后的单体穿过该后模具50泄漏。
灌注台200也包括一个在前后模具40、50间的孔30或腔体31与垫圈20的外表面外之间提供流体连通的装置。此外,灌注台200还包括一个将所需数量的镜片成形液注射到腔体31内的装置。这种提供装置也被称之为通气组件230,而注射装置被称之为灌注组件250。通气组件230和灌注组件250在结构和操作方面是类似的。
通气组件230包括一根带有底端234和尖端236的通气针232,该针适合于刺穿垫圈20的一部分。通气针232的尖端236与其底端234是流体连通的,以允许如空气这样的流体从它们之间流过。
通气组件230也包括一个在第一位置和第二位置之间移动该通气针232的装置。在如图14所示的第一位置,通气针232的尖端236与腔体31是流体连通的,在图13所示的第二位置尖端236与垫圈20和其孔30间隔开。所述移动装置最好是一驱动注射活塞244的气缸240,该活塞与偶合器体246接触。一个注射支撑体242夹持着所述通气针232并且固定地被连接到偶合器体246上。这样,所述注射支撑体242和通气针232相应注射活塞244而移动。当通气针232在第二位置时,可选择地用一个保护盖(未示出)盖住该通气针232的尖端。
所述注射装置或灌注装置250包括一个带插入端254的注射针252,一个适合于与供应的镜片成形液体流体连通的接收端256和一条在它们之间延伸的通道,所述插入端254穿过要与腔体31流体连通的垫圈20的一部分。所述通道允许镜片成形液体从所述接收端256穿过该通道流出插入端254而进入腔体31。
所述灌注组件也包括一个在图14所示的插入位置和拉出位置间传送注射针252的装置,在所述插入位置注射针252的插入端254与腔体31流体连通。在图13所示的拉出位置,插入端254与垫圈20分开。灌注组件的所述传送装置类似于通气组件230,包括一个气缸260、一个注射活塞262、一个偶合器体264和一个注射支撑体266。注射针252与和一根灌注管流体连通的灌注导管(未示出)相连。当注射针252在拔出位置时,可选择地用一个保护盖(未示出)盖住该注射针252的尖端。
如上所述,机械手160将镜片成形装置10移动到灌注台200,并且将其置于该灌注台200的支撑装置上。通气针232被移动到所述第一位置,在此针232被插入所述垫圈20中而经过垫圈20的一个口39与腔体31连通。这样,通气针232就允许空气从腔体31中逃逸,使得当通过轴向移动装置的活塞220将一个模具相对于另一个模具滑动时,在它们之间存在大气压力。
计算机辅助系统在所述前模具40所在的坐标系作标记,所述前模具40在垫圈20内邻接台阶36。被连接于所述线性驱动器222上的圆柱活塞220滑动所述后模具50,以得到要形成的所需镜片的正确厚度。如上面讨论得那样,该计算机辅助系统已经由组装台110上的摄像机149记录的图象、条形码数据或其它装置定出后模具50的实际高度。这样,计算机辅助系统导引该后模具50向着前模具40被推进一段预定的距离,以形成具有所需厚度的镜片,其中,所述计算机辅助系统利用在这一工艺过程中预先确定的具体后模具50的高度。如果需要更高的精度,计算机辅助系统能够调节轴向间隔距离以考虑收缩问题(约容积的10%-15%)的轴向间隔距离,所述的收缩是当固化单体时会产生的。当轴向移动后模具50后,前模具和后模具40、50相对于彼此处于正确的旋转方位,并且互相分隔开一段所需的距离。
工序的下一步是将镜片成形液体(即液态单体)注射到腔体31中。所述通气针232已经与腔体31相连,最好是在其最高点与腔体31连通,且注射针252被插入到与所述腔体31连通的另一个孔38中。然后,单体通过该注射针252被供应到腔体31中。无论前后模具40、50的间距和要被注射的单体的数量如何,本发明允许腔体31的有效通气和灌注。
如图13和14所示,垫圈20被设置成注射口38位于通气口39的下方,以便当将单体注射到腔体31中时可能形成的任何气泡会有效地被排出。然而,所采用的充填或注射速度要足够慢以便不会有气泡形成。
灌注台200包括一个检测由注射装置加注的单体液面的装置。该检测装置最好包括一个与通气针232流体连通的装置,以便既在针232的尖端236局部地又在腔体31中形成一个负压,所述检测装置还包括一个与通气针232流体连通的装置,以检测在该腔体容积内的压力。通气针232通过第一管路248与一个真空源(未示出)相连,该管路248通过针232中的孔从尖端236抽出约半英寸空气,由此将尖端236或腔体31中的压力降低到小于大气压的一个压力,例如,抽吸成微真空。为了易于描述,第一管路248被表示为比在优选的设计中离针232的底端234更近。检测真空度的第二管路(未示出)与一个真空传感器(未示出)相连。
当液态单体填满腔体31并接触到通气针232时(该通气针232置于腔体31中最高的位置),真空传感器检测到压力增加,例如,真空度降低,这将使得计算机辅助系统切断所述单体的灌注。本领域技术人员将会理解,浪费的单体数量仅是几个微克,例如需要填充针232的一小部分的量。比较起来,在现有技术系统中浪费的单体的量较大。
所用的真空度可以稍低于大气压。由于真空的主要目的是起一个充填传感器的作用,而不是帮助充填,所以不需要较低的压力。也就是说,如果在腔体31中存在真空将会是有益的,因为在充填过程中进一步减少形成气泡的机会,但这一优点与将腔体31与大气连通比较起来是不重要的。
本领域的技术人员将会理解可以使用其它的传感器来检测何时垫圈20充满单体,例如采用电子眼(未示出)、其它光学传感器(未示出)或类似装置。
实施充填工艺过程的一种可替换的方法是由计算机辅助系统来计算被注射到腔体31中的单体体积,并且一旦所计算的体积已被增加就停止充填腔体31。所以,在这一可替换的充填方法中传感器的使用是可选择的。而且也估计在将模具40、50向着彼此轴向移动之前,预定量的单体要被注射,以便当模具40、50在理想的轴向间距的情况下该腔体31将被完全充满。
通气针和注射针232、252插入垫圈20的位置可以改变。在一个优选实施例中,针232、252轴向移动穿过垫圈20的一部分直到相应的针尖与口38、39流体连通。所述口也与腔体31流体连通。这种设计对一个可替换的实施例来说是优选的,在这一实施例中,相应的针232,252垂直于外表面26穿过垫圈20,以便针尖实际上插入腔体31。在形成一个小厚度镜片时,如果前模具40和后模具50沿轴向分开一段小距离的话,插入通气针232或者注射针252的一部分在这一实施例中会引起一些问题。具有如图4所示的环形环60的模具可被用于这种小间距的情况。
在完成充填后,将针232、252收回,垫圈20被密封装置(最好是通过垫圈自密封材料)密封。然后所述固定装置的径向夹具152可被紧固将在孔30内的模具40、50固定在彼此相距所需距离的位置。本领域的技术人员将会理解,当轴向移动装置将后模具50置于一个相对于前模具40正确的位置后并且在注射所述单体之前,可替换地紧固所述径向夹具152。
本发明可以使用多个灌注台200和组装台110。例如,一个实施例使用同时操作的两个组装台和两个灌注台。单独一个机械手安装一个镜片成形组件而另一镜片成形组件在所述灌注台被注射单体。然后,所述机械手将新组装后的镜片成形结构传送到另一灌注台进行灌注,再移开已被注射单体的这一镜片成形组件,然后组装下一个镜片成形组件。这一过程可继续重复进行。另一设想的实施例有四个台和两个机械手,其中一个机械手用来将镜片成形组件组装并放置在灌注台,另一个用来将其从灌注台卸下。本领域的技术人员可以理解,可采用具有不同数量的机械手和灌注台的其它变化的实施例。
固化方法
机械手160将注射有单体的镜片成形组件10从所述灌注台200移走,并将其传送给操纵者或其它自动化系统来固化所述单体。本发明的固化方法包括将单体暴露在一种紫外线(“UV”)下一段所需的时间,这一时间段比现有技术中的短得多。在该优选的实施例中所述的UV线曝光是唯一的步骤。可替换地,当将单体曝光于UV光下时,该单体然后被加热一段预定的时间,例如在红外(“IR”)炉中加热一段预定的时间。如果在所述UV步骤中没有被充分固化的话,那么该第二加热步骤将所述单体固化以形成硬化的聚合镜片。
在UV光下的所需曝光时间在20秒钟和30分钟之间,更好是在30秒和2分钟之间,最好在45秒和1分半钟之间。所述的曝光工序是通过将单体置于许多UV光源之间进行的,最好是一个邻接于垫圈20的每一端的光源,以便所述UV光穿过所述玻璃模具而到达进入腔体31内的单体。该UV光源312的强度最好是约1.2-1.3×10-2瓦/每平方厘米,波长为350毫微米。
通过例如使用图15所示的固化台300可使镜片成形组件10的曝光过程自动化。操纵者将夹具152的手柄件154连接到一个可移动圆柱杆310上,该圆柱杆向上移动所述夹具152和镜片成形组件10。在顶部位置,两个模具40、50中的每一个都曝光于一个UV光源312下,以便该UV光源穿过这些模具而与所述单体相互作用。计算机辅助系统或其它自动化装置或人工操作装置给所述UV光源通电一段预定的时间,在该时间后降低可移动圆柱杆310,以便操纵者能够取出该夹具152和镜片成形组件10。
因为这种独特的垫圈设计,所以本发明的固化方法比较快且不太复杂,又比现有技术的工艺效率高。这种固化方法完全地固化所述单体并且减少了在该固化后单体中的应力,以便这种固化后的镜片比使用现有技术工艺固化过的镜片更结实。因为当固化后单体体积收缩约10-15%时,后模具50沿垫圈20的孔30滑动,所以应力也被减小。比较起来,在现有技术中的T型垫圈的模具,无论由于收缩引起的应力如何都保持静止不动。
分离装置和方法
当所述液态单体已被固化后,已固化的镜片必须与垫圈20和模具40、50分离开。由于所述垫圈20是柔性能变形的,所以当将径向夹具152移开后两个模具40、50和夹在它们之间的镜片能够容易地从该垫圈20中滑出。然而,由于由表面张力在镜片和与其接触的模具之间形成坚固的粘接,所以从镜片上将模具40、50分离下来就更加困难。这样本发明还包括一种将模具40、50从新形成的镜片上分离下来的装置和方法。
参看图16,本发明的分离装置400包括一个支撑镜片和所述模具的装置和一个将一种流体导引至所述镜片或模具中的至少一个的一部分上的装置。本领域的技术人员将会理解,该模具和镜片由于它们由不同的材料制成,所以具有不同的热膨胀系数。这种流体最好是一种气体,其温度低于刚从例如UV光或IR炉这样的热源移开的所述模具和镜片的温度。这种气体的温度通常低于周围的温度而所述镜片和模具的温度高于周围温度。
可使用的气体包括加压的空气、氧气、氮气、更优选的是二氧化碳(“CO2”)。由所述导引装置导引的气体冷却这种较热的模具—镜片—模具夹心结构410,使得这种玻璃模具与固化过的单体收缩。由于被冷却的所述玻璃和共聚物镜片的热膨胀系数不同,所以在这两种材料之间存在不同的收缩率。这种不同的收缩率有助于破碎模具40、50和镜片的相应表面之间的表面粘接。本领域的技术人员将会理解,气体和模具—镜片—模具夹心结构410之间的温差越大,冷却就越快,镜片就从模具40、50上更有效地分离下来。
所述导引装置包括一个与高于大气压的压力下的气体供应源418连接的喷嘴412。该喷嘴412有一个与气源418流体连通的入口414和一个将该气体导引至镜片和模具上,尤其是导引到镜片和一个模具的界面上的出口416。作为一个实施例,每一喷嘴412可具有约3mm的内径,并且在出口416处减小到大约3/10(0.3)mm。这样一个喷嘴412允许从该喷嘴流出的流体增加到一个很高的速度。这种导引装置包括一个喷嘴412,更优选地包括两个喷嘴,最好是四个喷嘴,这四个喷嘴绕模具—镜片—模具夹心结构410的边缘每隔约90°设置一个。图16表示带有四个喷嘴412的实施例。
所述支撑装置包括一个水平设置件420,该件420具有一个适合于在其上面支撑所述镜片和模具的上表面422和一个相对着的下表面424。优选的支撑装置也具有一个旋转R轴。本发明进一步包括使所述导引装置的支撑装置或喷嘴412中选出的一个相对于另一个移动的装置。本领域的技术人员将会理解,喷嘴412能够相对于模具—镜片—模具夹心结构410旋转,喷嘴412和这种夹心结构410能沿不同的方向转动,或者喷嘴412和夹心结构410都能以不同的速度沿相同的方向转动,以便在它们之间存在相对运动。也设想在所述导引装置和支撑装置之间不存在相对运动。
然而,在这一优选实施例中,支撑装置绕其旋转方向R的轴转动,而喷嘴412保持静止不动,以便模具—镜片—模具夹心结构410相对于所述喷嘴412旋转。用于转动件420的装置最好包括一个产生转动输出功率的马达430和一个具有相对端的部分432。该部分432的一端与马达430连接,另一端与件420的下表面424的一部分相连,以便马达430的输出绕转动方向R的轴旋转件420。马达430可以是电动的、加压空气驱动的或由本领域已知的其它装置来驱动。
参看图16,每一喷嘴412的出口416最好设置在相对于其它出口412不同的高度上,因为无论镜片的厚度如何,一个喷嘴412的至少一个出口416应当被导引至所述镜片和一个邻接模具的界面上。也就是说,每一喷嘴412将气体导引至模具—镜片—模具夹心结构410边缘上不同的高度来冷却这些材料。组合起来的这种旋转装置形成模具—镜片—模具夹心结构410和喷嘴412之间的相对旋转运动。将气体导引至镜片和模具的界面上是有帮助的,因为当所述气体离开喷嘴412的出口416后,根据如气体速度、喷嘴设计和喷嘴412的出口416与模具—镜片—模具夹心结构410之间的间隔距离这样的因素,该气体膨胀且铺展开而覆盖大约1mm或更多的垂直高度。
当这种优选的高速CO2气体从喷嘴412被导引至镜片和模具40、50中的一个的界面上时,一些气体分子到达它们之间的界面。相信当到达模具—镜片—模具夹心结构410一些CO2气体变成了“干冰”,并且在渗入所述镜片和一个模具之间存在的空间之后膨胀。这种膨胀迫使邻接的镜片和模具相互离开,有助于破碎这些元件的紧密接触。所述渗入的CO2又额外在其界面冷却镜片和模具以加速它们之间不同的收缩。而且,出现的分离越多,CO2能渗入的越深以继续这种膨胀和冷却。本发明的这种装置和方法能够使得模具和镜片在不需要任何施加于这些元件的外部物理或机械剪切力的情况下分离开。
然而,本发明也可以包括一个物理地弯曲从所述镜片或模具中选出的之一的装置。这种优选的弯曲装置包括至少两个啮合件(未示出)和一个用来相对于彼此移动这些啮合件的装置,所述每一个啮合件具有一个适合于可拆卸地啮合所述镜片的分离部分的接触表面,以便这些相应的接触表面使得镜片弯曲。这种接触表面可以成形为钝齿形、辊花表面、或其它防止所述啮合件和镜片边缘之间滑动的形状。
所述的移动装置包括至少一个产生一输出量的驱动器,一个机械地将每一个线性驱动器与相应的啮合件结合的装置,和一个使所述驱动器通电的装置。该驱动器的输出转化为这种结合的啮合件的运动。这样,这一啮合件的接触表面向内挤压在所述塑料镜片上使其变形而与玻璃模具分开,借此引起轻微的物理变形以破坏它们之间的表面张力粘接。镜片的相对边缘可被置于或者贴着一个静止不动的啮合件或者贴着另一个与单独驱动器结合的啮合件,其中两个驱动器向着彼此移动它们各自的啮合件。与使用冷却气体分离所述元件比较起来物理地使得所述镜片变形是不太理想的。
将所述镜片与模具分离的另一方法是操作者将这些元件浸没在像肥皂样的水中。这种替换的方法使得能够同时清洗和分离所述镜片和模具。
当模具40、50已经与固化过的镜片分开后,模具40、50和垫圈20可被重新使用或报废。如果这些元件要被重新使用,则操作者将后模具50以相对于垫圈20一个预定的转动方位而放置于垫圈20的孔30内。操作者可使用一个如图17A和17B所示的组装定位装置500,以帮助将后模具50插入孔30内且减少对后模具50的实际操作。
如果垫圈20合格的话它可被再一次使用来制造另一个镜片。可是,垫圈20的寿命比玻璃模具的寿命短许多。如果所述垫圈20需要大范围的清洗或者已被损坏,就将其报废并且进行研磨以重新利用。
所述组装定位装置500具有一个适合于水平支撑后模具50的后侧的中心部分510。围绕着该组装定位装置500的中心部分510的是一个适合于配合垫圈20的第二端24的弹性承载接收件512。这样,中心部分510固定后模具50,并且垫圈20被向下推靠在所述弹性承载接收件512上,以便后模具50被接收在垫圈20的孔30内。
后模具50例如由饰刻在其一个表面的一条线作标记,所述表面是当形成镜片时不与单体接触的表面,例如所述后表面54。操作者将后模具50对准在相对于所述对准装置一个所需的转动方位上。为了在组装台110上定位,复曲面后镜片(toric back lens)相对于垫圈20的旋转方位必须是在一个已知的位置。然后操作者将垫圈20置于组装定位装置500的上方并且可转动地确定在该垫圈20上的一个标记的方位使其与在后模具50上的饰刻线对准。在这一优选实施例中,当垫圈20在所需的旋转方位时,该垫圈20将仅被所述组装定位装置接收,这样有助于保证所述垫圈20和后模具50彼此相对于在理想的旋转方位。所述键槽28可被用来保证垫圈20合适地与弹性承载接收件512对准。图17A表示合适地对准的元件。
图17B表示操作者已将垫圈20向下推在所述组装定位装置500上以便所述后模具50被接收进孔30的一部分中。当操作者开始向下推时,垫圈20克服弹簧力移动并且将所述后模具50接收进其孔30中。当后模具50被轴向接收进孔30内一段预定的距离时,垫圈20的移动被所述接收件512停止,该接收件512不能被进一步压缩。所以,后模具50被置于孔30内一段所需的距离。
虽然后模具50在孔30内的轴向位置不是关键的,但组装装置还是保证后模具50每一次都始终如一地被置于相同的距离,而不是随着不同的操作者发生变化。这通过例如确保后模具50不会发生插入孔30内太多以致于不能阻止所述模具支撑板136的操作的情况而改进本发明的操作,所述支撑板136将后模具50移动到在组装台110的所述收起位置。本领域的技术人员将会理解,这一过程可被自动化以便一个机械手或类似物实施这一过程,将后模具50以一个已知的旋转方位放置于垫圈20的孔30内。
从操作的观点出发,将后模具50储存在垫圈20内也是比较容易的。由于用于形成镜片的模具的表面44、52是一个灵敏的表面,污染物,如人们手指上的污染物也能毁坏它。但是接触模具40、50的不用来形成镜片形状的其它表面42、54是不成问题的。对于后模具50来说,其取向为对着垫圈20的内部的前表面52是灵敏表面,而后表面54被操作是不会出现问题的。由于易于将后模具50置于孔30内,所以灵敏侧被垫圈20保护,并且通过前模具40的前表面42操作前模具40,例如机械手160接触其前表面42。
然后,将前模具40和垫圈/后模具20、50移动到靠近组装台110的合适的储存区域以形成另外的镜片。例如,操作者将这些元件置于一根移动带上。可被储存在一个转运工具内的前模具40被置于一根带上,而垫圈/后模具20、50置于另一根带上。如果必要的话,传感器检测到达所述带端部的所述模具并且停止相应带的移动。然后,在该带端部的另一操作者将这些元件置于正确的储存位置,以便可重复进行本发明的工艺过程。
尽管已参照具体的实施例对本发明进行了详细的描述,但应指出这些细节不是对本发明保护范围的限定,本发明的保护范围是包括在其附加的权利要求中。
Claims (40)
1、一种组装一个镜片成形结构的装置,该结构具有一个前模具、一个后模具和一个具有对置端部、一个外表面和一个长轴并限定了一轴向延伸孔的垫圈,该装置包括:
a、支撑上述垫圈以便所述前模具或后模具中的至少一个插入到该垫圈孔中的装置;
b、将所述前模具插入到垫圈孔中的装置;
c、将所述后模具插入到垫圈孔中的装置;
d、在所述垫圈的孔内在前模具或后模具中选择出的一个模具相对于另一个模作轴向移动的装置,使得在这两个模具之间具有所需的轴向间隔距离。
2、如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述后模具插入装置进一步包括将后模具从所述垫圈的孔内移开的装置,以便该后模具插入装置可以将后模具插入到所述孔中并将其从所述孔内移开。
3、如权利要求2所述的装置,其特征在于,进一步包括相对于所述垫圈的长轴旋转垫圈支撑装置或后模具插入装置中选出的一个的装置,其中,当后模具插入装置将后模具从垫圈的孔内移出后,该旋转装置转动垫圈支撑装置或后模具插入装置中选出的一个装置,以便当后模具插入装置将所述后模具重新插入所述孔内时,所述垫圈处于不同的旋转方位。
4、一种如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述后模具插入装置包括:
a、一个当将垫圈置于垫圈支撑装置上时适合于可拆卸地啮合所述后模具一部分的模具支撑板;
b、一个连接到所述模具支撑板上用来在一个插入位置和一个收回位置之间移动所述模具支撑板的装置,其中,在所述插入位置所述模具支撑板邻接所述垫圈支撑装置的一部分,在所述收回位置所述模具支撑板与所述垫圈支撑装置分开。
5、如权利要4所述的装置,其特征在于,进一步包括相对于所述垫圈的长轴旋转垫圈支撑装置或后模具插入装置中选出的一个的装置,其中当后模具插入装置将后模具从垫圈的孔内移出后,该旋转装置转动垫圈支撑装置或后模具插入装置中选出的一个装置,以便当后模具插入装置将所述后模具重新插入所述孔内时,所述垫圈处于不同的旋转方位。
6、如权利要求4所述的装置,进一步包括确定所述后模具一个选择出的尺寸的装置。
7、如权利要求6所述的装置,其特征在于,该确定装置包括:
a、一个当在所述收回位置时用来光学接收后模具轮廓的至少一部分图象的装置;
b、一个将所述后模具图象数字化的装置;
c、一个由所述后模具的数字化图象创建数据的装置,包括有关该后模具高度的数据,其中这种创建装置产生包含该数据的信号。
8、如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述轴向移动装置包括:
a、一个当将所述模具置于所述垫圈的孔内时,适合于可拆卸地啮合从这两个模具中选出的一个模具的活塞;
b、一个产生一输出量的驱动器;
c、一个机械地将所述驱动器与所述活塞的一部分偶合的装置,以便将该驱动器的输出量转化为该活塞的移动;
d、一个为所述驱动器供应能量的装置。
9、如权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括将所述模具固定在所述孔内使其相互之间有一个所需的间隔距离的装置。
10、如权利要求9所述的装置,其特征在于,该固定装置包括一个径向夹具。
11、如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述前模具插入装置是一个适合于可拆卸地啮合所述前模具一部分的机械手,该机械手将所述前模具插入到所述垫圈孔内一个预定的轴向位置,然后与所述的插入的前模具分开。
12、如权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括在所述垫圈的外表面和介于前后模具间的孔之间提供流体连通的装置,以促进所述模具在所述垫圈的孔内相对于彼此的轴向移动。
13、如权利要求12所述的装置,其特征在于,所述提供装置包括:
a、具有一底端和一尖端适合于穿过所述垫圈的一部分与其孔连通的一根通气针,其中所述底端与所述尖端流体连通以允许流体从它们之间流过;
b、将所述通气针在第一位置和第二位置之间移动的装置,在所述第一位置,通气针的尖端与垫圈的孔流体连通,在所述第二位置,所述尖端与垫圈和其孔分开。
14、如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述垫圈支撑装置进一步包括表明由此支撑的垫圈合适对准的装置。
15、如权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括将一种镜片成形液体注射入介于前后模具间的垫圈的孔中的装置。
16、如权利要求15所述的装置,其特征在于,该注射装置包括:
a、一根具有一插入端、一接收端和穿过它们的一通道的注射针,所述插入端穿过所述垫圈的一部分而与介于前后模具间的垫圈的孔连通,所述接收端适合于与供应的镜片成形液体流体连通,穿过所述通道允许所述镜片成形液体经过接收端穿过所述通道而从所述插入端出来与所述孔连通;
b、在一个插入位置和一个收回位置之间传送所述注射针的装置,在所述插入位置,所述注射针的插入端与垫圈孔流体连通,在所述收回位置所述插入端与垫圈和其孔分开。
17、一种组装一个镜片成形结构的装置,该结构具有一个前模具、一个后模具和一个具有对置端部、一个长轴并在它们的端部限定了一轴向延伸孔的垫圈,该装置包括:
a、支撑上述垫圈以便所述前模具和后模具可插入到该垫圈孔中的装置;
b、将所述前模具插入到垫圈孔中的装置;
c、将所述后模具插入到垫圈孔中的装置;
d、相对于垫圈的长轴旋转所述前模具、后模具或垫圈中选出的一个的装置,以便当将这两个模具插入所述垫圈的孔内时,它们相对于彼此处于许多选择的旋转方位中的其中一个方位。
18、一种组装一个镜片成形结构的装置,该结构具有一个前模具、一个后模具和一个限定了一轴向延伸孔的垫圈,该装置包括:
a、一个支撑所述镜片成形结构的垫圈支撑物;
b、一个适合于可拆卸地啮合所述前模具的一部分并将所述前模具插入到所述垫圈孔内的机械手;
c、一个适合于可拆卸地啮合所述后模具的一部分并将该后模具插入到所述垫圈孔内的可移动活塞,其中所述机械手或活塞中的至少一个在所述垫圈的孔内将相应的啮合前模具或后模具相对于另一个模具轴向移动到许多轴向分离位置中的一个所需位置,其中在垫圈孔内所述模具之间的间隔距离对于每一个所需的轴向分离位置是不同的。
19、一种组装一个镜片成形结构的方法,该结构具有一个前模具、一个后模具和一个具有对置端部、一个外表面和一个长轴并限定了一轴向延伸孔的垫圈,该方法包括:
a、支撑上述垫圈以便所述前模具或后模具可插入到该垫圈孔中;
b、将所述后模具插入到所述垫圈的孔中;
c、将所述前模具插入到所述垫圈的孔中;
d、在所述垫圈的孔内在前模具或后模具中选择出的一个模具相对于另一个模轴向移动,使得在这两个模具之间具有许多轴向间隔距离中的其中一个所需的距离。
20、如权利要求19所述的方法,在所述的轴向移动步骤之前进一步包括下列步骤:
a、将后模具从所述垫圈孔内移出;
b、绕所述垫圈的长轴从所述后模具或垫圈中选出的其中一个相对于另一个旋转;
c、将所述后模具重新插入所述孔内,以便所述前后模具相对于彼此处于一个所选出的旋转方位。
21、如权利要求20所述的方法,其特征在于,在所述移出步骤之后进一步包括确定所述后模具高度的步骤。
22、如权利要求21所述的方法,其特征在于,所述的确定步骤包括:
a、光学接收所述后模具的一个图象以形成一个输出量;
b、将该输出量传送给一个控制器;
c、由所述光学接收到的图象计算所述后模具的高度。
23、如权利要求20所述的方法,其特征在于,所述移出步骤包括:
a、将一个模具支撑板定位于邻接与后模具相邻的所述垫圈的一端,该模具支撑板适合于可拆卸地啮合所述后模具的一部分;
b、重新将所述模具支撑板定位于一个收回位置。
24、如权利要求20所述的方法,其特征在于,进一步包括在所述垫圈的外表面和介于前后模具间的孔之间提供流体连通的步骤,以促进所述模具相对于彼此的轴向移动。
25、一种组装一个镜片成形结构的方法,该结构具有一个前模具、一个后模具和一个具有对置端部、一个长轴并在它们的端部限定了一轴向延伸孔的垫圈,该方法包括:
a、支撑所述垫圈以便所述前模具和后模具可插入到该垫圈的孔中;
b、将所述前模具置于所述垫圈的孔内;
c、绕所述垫圈的长轴相对于彼此旋转所述后模具或垫圈中选出的一个,所述垫圈的孔中设置有所述前模具;
d、将所述后模具插入到所述垫圈的孔中,使得前后模具在所述孔内相对于彼此在一个选出的转动方位上。
26、一种采用一结构形成一个镜片的装置,该结构包括一个前模具、一个后模具和具有一个相对端部并且限定了一个轴向延伸孔的垫圈,其中所述前后模具被设置在所述孔内并在其中彼此分开,该装置包括:
a、支撑所述结构的装置;
b、在所述垫圈的孔内在前模具或后模具中选择出的一个模具相对于另一个模轴向移动的装置,使得在这两个模具之间具有许多轴向间隔距离中的其中一个所需的距离;
c、在所述垫圈的外表面和介于前模具和后模具间的孔之间提供流体连通的装置,以促进所述模具相对于彼此的轴向移动;
d、将所需量的镜片成形液注入介于前模具和后模具间的垫圈孔中的装置。
27、如权利要求26所述的装置,其特征在于,所述轴向移动装置包括:
a、一个当将所述模具置于所述垫圈的孔内时适合于啮合从这两个模具中选出的一个模具的活塞;
b、一个产生一输出量的驱动器;
c、一个机械地将所述驱动器与所述活塞偶合的装置,以便将该驱动器的输出量转化为该活塞的移动;
d、一个为所述驱动器供应能量的装置。
28、如权利要求26所述的装置,其特征在于,进一步包括将所述模具固定在所述孔内使其相互之间有一个所需的间隔距离的装置。
29、如权利要求28所述的装置,其特征在于,所述的固定装置包括一个径向夹具。
30、如权利要求26所述的装置,其特征在于,所述提供装置包括:
a、具有一底端和一尖端适合于穿过所述垫圈的一部分与其孔连通的一根通气针,其中所述底端与所述尖端流体连通以允许流体从它们之间流过;
b、将所述通气针在第一位置和第二位置之间移动的装置,在所述第一位置,通气针的尖端与垫圈的孔流体连通,在所述第二位置,所述尖端与垫圈和其孔分开。
31、如权利要求30所述的装置,其特征在于,进一步包括检测由所述注射装置注入到在所述结构内形成的容积内的镜片成形液体水平面的装置。
32、如权利要求31所述的装置,其特征在于,所述检测装置包括:
a、一个与所述通气针流体连通以在所述通气针的一部分中形成一个低于大气压的气压的装置;
b、一个与所述通气针流体连通以检测所述通气针内压力的装置,其中当所述容积内充满所述镜片成形液体时,该压力传感器检测的压力增加,以便所述镜片成形液体与所述通气针的尖端连通。
33、如权利要求26所述的装置,其特征在于,所述注射装置包括:
a、一根具有一插入端、一接收端和穿过它们的一通道的注射针,所述插入端穿过所述垫圈的一部分而与介于前后模具间的垫圈的孔连通,所述接收端适合于与供应的镜片成形液体流体连通,所述通道允许所述镜片成形液体经过接收端穿过所述通道而从所述插入端出来与所述孔连通;
b、在一个插入位置和一个收回位置之间传送所述注射针的装置,在所述插入位置,所述注射针的插入端与垫圈孔流体连通,在所述收回位置所述插入端与垫圈和其孔分开。
34、一种形成一个镜片的装置,包括:
a、支撑一个镜片成形结构的装置,该结构具有一个限定一轴向延伸孔的垫圈、一个前模具和一个后模具,其中所述前模具和后模具被设置在所述孔内并在其中彼此分开;
b、在所述垫圈的孔内在前模具或后模具中选择出的一个模具相对于另一个模轴向移动的装置,使得在这两个模具之间具有许多轴向间隔距离中的其中一个所需的距离。
c、在所述垫圈的外表面和介于前模具和后模具间的孔之间提供流体连通的装置,以促进所述模具相对于彼此的轴向移动;
d、将所需量的镜片成形液注入介于前模具和后模具间的垫圈孔中装置。
35、一种组装一个镜片成形结构的装置,该结构具有一个前模具、一个后模具和一个具有对置端部、一个长轴并限定了一轴向延伸孔的垫圈,该装置包括:
a、支撑所述镜片成形结构的装置;
b、当将所述模具置于所述垫圈的孔内时,移动所述前模具和后模具中选出的一个模具的装置,该移动装置将该选出的模具移动到许多轴向位置中的一个所需位置上,其中在所述垫圈孔内这两个模具之间的分隔距离对于每一个所需轴向位置来说是不同的。
36、一种组装一个镜片成形结构的装置,该结构具有一个前模具、一个后模具和一个具有对置端部、一个长轴并限定了一轴向延伸孔的垫圈,该装置包括:
a、一个所述镜片成形结构的支撑物;
b、一个当将所述模具置于所述垫圈的孔内时适合于可拆卸地啮合从所述前模具和后模具中选出的一个模具的活塞;
c、产生一个输出量的一驱动器;
d、一个将所述驱动器连接到所述活塞的一部分上的机械接头,以便该驱动器的输出量被转化为所述活塞的移动,所述活塞将所述可拆卸地啮合的模具移动到许多轴向位置中的一个所需位置,其中在所述垫圈孔内这两个模具之间的分隔距离对于每一个所需轴向位置来说是不同的;
e、为所述驱动器供应能量的装置。
37、一种组装一个镜片成形结构的方法,该结构具有一个前模具、一个后模具和一个具有对置端部、一个外表面并限定了一轴向延伸孔的垫圈,该方法包括:
a、将所述后模具插入到所述垫圈的孔中;
b、将所述前模具插入到所述垫圈的孔中;
c、当所述模具已插入到所述垫圈孔内后,将所需数量的镜片成形液体注射到介于所述前模具和后模具间的垫圈的孔中。
38、如权利要求37所述的方法,其特征在于,进一步包括在所述垫圈的孔内相对于另一个模具轴向移动所述前模具或后模具中选择出的一个模具的步骤,使得在这两个模具之间具有许多轴向间隔距离中的其中一个所需的距离。
39、如权利要求38所述的方法,其特征在于,在所述注射步骤之前,进行所述的轴向移动步骤。
40、如权利要求37所述的方法,其特征在于,进一步包括在所述垫圈的外表面和介于所述前后模具间的孔之间提供流体连通的步骤,以促进所述的注射步骤。
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