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Die
vorliegende Erfindung betrifft zur automatisierten Herstellung ophtalmischer
Linsen geeignete Vorrichtungen. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wurde eine Vorrichtung entwickelt, die die Herstellung von Linsen
in einer automatisierten, kontinuierlichen Weise zuläßt, wobei
die engen erforderlichen Toleranzen eingehalten werden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Mit
der weiter fortschreitenden Zunahme der Verkaufszahlen bei ophtalmischen
Linsen wird die kontinuierliche automatisierte Herstellung derartiger Linsen
unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zunehmend bedeutungsvoll.
Jedoch hat die erhöhte Wirtschaftlichkeit
kaum eine Wirkung, wenn die spezielle, geforderte Präskription
nicht kopiert wird. Gemäß einem
Verfahren zur Herstellung ophtalmischer Linsen werden Linsen mit
zwei oder mehr Schichten hergestellt, wobei jede Schicht eine Gruppe
optischer Eigenschaften aufweist.
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Verfahren
zur Herstellung derartiger Linsen wurden in mehreren Patenten des
Standes der Technik beschrieben. Beispielsweise wird im US Patent 5,288,221
von Stoerr et al. eine Vorrichtung zur Herstellung ophtalmischer
Linsen beschrieben, bei der zwischen einer optischen Vorform (die
einen Teil der endgültigen
Linse bildet) und einer optischen Form angeordnetes Harz mit Hilfe
ultravioletter Strahlung ausgehärtet
wird. Jedoch wird darin keine Beschreibung einer Vorrichtung offenbart,
bei der die Struktur des Patents von Stoerr et al. in einem automatisierten kontinuierlichen
Prozeß verwendet
wird. Ähnliche Prozesse
und Vorrichtungen zur Herstellung dieser An von Linse werden auch
in den US Patenten 5,702,819 von Gupta et al. und 5,316,702 von
Blum et al. gezeigt. In der EP-A-183 384 und der EP-A-318 164 werden
Vorrichtungen zur Herstellung von Linsen beschrieben. Jedoch werden
in diesen keine Vorrichtungen für
eine kontinuierliche, automatisierte Herstellung bereitgestellt.
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Erfindungsgemäß wird eine
Vorrichtung zur kontinuierlichen, automatisierten Herstellung ophtalmischer
Verbundlinsen bereitgestellt, die die Herstellung einer Vielzahl
von Kombinationen von Präskriptionen
bzw. Verschreibungen zuläßt, während eine minimale
Zahl von Teilen und Arbeitsschritten verwendet wird. Dies wird mit
einer Vorrichtung gemäß An spruch
1 erreicht. Weitere Ausführungsformen sind
in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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In
den beigefügten
Zeichnungen ist:
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1 eine
schematische Draufsicht auf die verschiedenen Komponenten der optischen
Gießvorrichtung;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer typischen Form zum Gießen einer
optischen Linse;
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3 ein
Aufriß im
Querschnitt längs
der Linie 3-3 aus 2;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer Linsengießform bei der Entnahme aus
einer Stufenfördereinrichtung
mittels einer Ansaugrückführungsvorrichtung;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht der Gußform bei einem Transport zu
einer photooptischen Abtastungsbühne;
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6 ist
ein Aufriß von
der Seite der Gußform
auf der Bühne,
wenn sie zur geeigneten Orientierung gedreht und abgetastet wird;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht der richtig orientierten Gußform, wenn
sie zu einer Kardanmontagevorrichtung mittels einer dreiklauigen Vorrichtung
transportiert wird;
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8 eine
perspektivische Ansicht einer typischen optischen Vorform;
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9 eine
Draufsicht der optischen Vorform mit im Verhältnis zu einer Orientierungskerbe
graphisch markierten optischen Zonen;
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10 eine
perspektivische Ansicht der Vorform bei der Entnahme aus einer zweiten
Stufenfördereinrichtung
mittels einer Ansaugrückführungsvorrichtung;
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11 eine
perspektivische Ansicht der Vorform beim Transport zu einer drehbaren
Bühne;
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12 eine
perspektivische Ansicht der sich auf dem Drehtisch für eine richtige
Orientierung drehenden Vorform neben einem zurückziehbaren optischen System
und einem Stroboskoplicht;
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13 eine
perspektivische Ansicht einer typischen Vorformgreifvorrichtung;
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14 ein
teilweise aufgebrochener Aufriß der
Vorformgreifvorrichtung, zur Darstellung der inneren Komponenten;
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15 eine
perspektivische Explosionsansicht einiger Teile einer typischen
Vorformgreifvorrichtung von unten;
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16 eine
perspektivische Ansicht eines Roboterschwenkarms, der primär zum Transport
von Vorformgreifvorrichtungen zu verschiedenen Plätzen während des
Gießprozesses
verwendet wird;
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17 eine
perspektivische Ansicht des Vorformgreifers, der zur Versorgung
der in geeigneter Weise orientierten Vorform mittels des Roboterarms
bereitgestellt ist;
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18 eine
teilweise aufgebrochene Ansicht im Aufriß der Vorformgreifvorrichtung
beim Kontaktieren und Ansaugen der Vorform über den Roboterarm;
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19 eine
Ansicht im Aufriß des
Roboterarms beim Zurückziehen
der Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung mittels zur Befestigung
der Anordnung aktivierter Klemmstäbe;
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20 eine
Ansicht im Aufriß des
Roboterarms beim Freigeben der und Zurückziehen von der Vorformgreifvorrichtung;
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21 eine
Ansicht im Aufriß der
Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung, die mit einer Dreigleitklauenvorrichtung
ergriffen ist, wobei die Klemmstäbe
gelöst
sind;
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22 eine
perspektivische Ansicht der Klauenvorrichtung beim Transport der
Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung zu einer Stufeform/Kardanmontagevorrichtung;
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23 eine
teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht der Form/Kardanmontagevorrichtung
mit geschwenkten Fingern beim Absenken der Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung
zur richtigen kardanischen Aufhängung
der Form im Verhältnis
zur Vorform und zur Initiierung der Wirkung eines Servomechanismus
zur Einstellung der Entfernung zwischen der Form und der Vorform,
nachdem das Harz in der Form angeordnet wurde;
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24 eine
perspektivische Ansicht der Kardanmontagevorrichtung, wobei die
Drehachsen der Ringe zur kardanischen Aufhängung veranschaulicht sind;
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25 eine
Draufsicht der Unterseite der Kardanmontagevorrichtung aus 24,
wobei die mit Federn versehene drehbare untere Platte gezeigt ist,
die zum Schwenken der aufrechten Finger verwendet wird;
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26 eine
Explosionsansicht der Komponenten der Kardanmontagevorrichtung aus 24;
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27 ein
Aufriß im
Querschnitt eines typischen Fingers in einer Klemmposition;
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28 ein
Aufriß im
Querschnitt des Fingers aus 27 in
einer nicht-klemmenden Position bei der Drehung der unteren Platte;
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29 eine
perspektivische Ansicht der Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung,
die nach einer Kontaktierung des Servomechanismus nach oben zurückgezogen
ist, wodurch Harz über
eine zurückziehbare
Versorgungsröhre
in die Form fließen kann;
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30 eine
perspektivische Explosionsansicht der Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung, die
neben der Form angeordnet ist, wobei die Beziehung zwischen der
Kardanmontagevorrichtung, dem Drehteller und dem zurückziehbaren
Fingerklemmenbetätigungselement
gezeigt ist;
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31 eine
teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht typischer vervollständigter
Formanordnungen, die zur Vereinfachung der Aushärtung an UV-Lampen vorbei gerastert
werden;
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32 eine
perspektivische Ansicht eines Roboterarms bei der Entnahme der Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung
und Form aus der Transportmontagevorrichtung nach einer Abschlußaushärtung;
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33 eine
perspektivische Ansicht des Roboterarms beim Transport der Form/Vorform
zu einer Fördereinrichtung
beim Halten der Vorformgreifvorrichtung;
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34 eine
perspektivische Ansicht des Roboterarms beim Zurückführen der Vorformgreifvorrichtung
zur Vorformbühne,
wie in 17;
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35 eine
perspektivische Ansicht einer typischen Balganordnung bei einer
Einwirkung auf die Form/Vorform in der Kühlkammer;
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36 eine
perspektivische Ansicht der gekühlten
Form/Vorformanordnung beim Austritt aus der Kammer und beim Transport
zu einer Entladefördervorrichtung
mittels einer Dreigleitklauenvorrichtung;
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37 eine
perspektivische Ansicht der abgekühlten, aus der Form entnommenen
Vorform;
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38 ein
Aufriß im
Querschnitt der Vorform, wobei die ausgehärtete harzige Beschichtung gezeigt
ist; und
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39 eine
perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform, bei der die Formtragemontagevorrichtung
auf einem Rasterteller zyklisch gedreht wird.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird eine aus einer Formhälfte
oder Form bzw. Gußform, einer
aushärtbaren
Harzverbindung mit optischer Qualität und einer optischen Vorform
bestehende Anordnung so bereitgestellt, daß die Harzverbindung dazwischen
angeordnet ist und in Kontakt mit der Vorform und der Form gelangt.
Mit einem weiteren Teil der Vorrich tung wird das Aushärten des
Harzes zur Ausbildung einer Verbundlinse sichergestellt, die einen
ausgehärteten,
mit der Vorform verbundenen Kunststoff umfaßt.
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Für den Zweck
dieser Erfindung hat der Ausdruck „optische Vorform" oder „Vorform" die Bedeutung eines
geformten, optisch transparenten Artikels, der zur Brechung von
Licht und zur Verwendung bei der Herstellung eines Brillenglases
geeignet ist. Die Vorform kann aus jedem beliebigen Material hergestellt
sein, das als eine Komponente eines Brillenglases eingesetzt werden
kann. Beispielhafte Materialien umfassen ohne Beschränkung Polykarbonate, wie
beispielsweise Bisphenol-A-Polykarbonat, Allyldiglykolkarbonate,
Allyl-ester, Acrylester, Acrylate, Methacrylate, Styrene, Polyester
und dergleichen und Kombinationen daraus.
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Für die Erfindung
nützliche
Formen können aus
jedem beliebigen zur Herstellung von Formen für die Brillenglasproduktion
verwendeten Material hergestellt sein. Im allgemeinen können die
Formen aus Glas, Kunststoff oder dergleichen hergestellt sein und
vorzugsweise werden Glasformen verwendet.
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Beim
verwendeten Harz kann es sich um jedes beliebige Harz handeln, das
eines oder mehrere mono- oder polyfunktionale Monomere enthält, die zum
Gießen
einer Oberfläche
auf eine optische Vorform geeignet sind. Geeignete mono- und polyfunktionale
Polymere umfassen ohne Einschränkung
die im US Patent 5,470,892 offenbarten, das vollumfänglich durch
Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Zusätzliche geeignete Monomere
umfassen ohne Beschränkung
Allyl und Bis(allyl)karbonate, Acrylsäure, multifunktionale Acrylate
und Methacrylate, Styrene, Styrenderivate, verschiedene Ester von
Maleinsäuren
und Itakonsäuren,
Methacryl- und Acryl-Anhydride und dergleichen und Kombinationen daraus.
Das Harz enthält
vorzugsweise einen geeigneten Initiator einschließlich von
und ohne Beschränkung
auf einen Ultraviolett-Initiator, einen thermischen Initiator oder
Kombinationen daraus.
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Gemäß verschiedener
Ausführungsformen können eine
oder mehrere präskriptive
oder nichtpräskriptive
Schichten auf die Vorform gegossen werden. Vorzugsweise werden eine
oder mehrere präskriptive
Schichten gegossen. Der Ausdruck präskriptive Schicht bezieht sich
auf eine Schicht, mit der zumindest eine Brechkraft hinzugefügt wird.
Bei der hinzugefügten
Brechkraft kann es sich um einen Teil oder insgesamt um die Fern-,
Nah-, Mittel-, oder Zylinderbrechkraft oder Kombinationen daraus
bei der vervollständigten
herzustellenden Linse handeln. Vorzugsweise wird ein Teil der Fernbrechkraft
gegossen. Noch bevorzugter bildet die gegossene Schicht eine progressive
Oberfläche.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden alle zur Formung und Aushärtung einer ophtalmischen Linse
notwendigen Teile als eine einzelne Anordnung auf der horizontalen
Oberfläche
einer Rastervorrichtung und im allgemeinen an deren Umfang miteinander
verbunden. Am Umfang sind eine Mehrzahl von Positionen vorgesehen,
so daß sich
dann, wenn eine oder mehrere Anordnungen vervollständigt werden,
andere in einem anderen Teil der Vorrichtung befinden, in dem die
Aushärtung
des Harzes stattfindet. Das Aushärten
wird im allgemeinen mittels ultravioletter Strahlung erzielt.
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Zusätzlich sind
am Umfang der Rastervorrichtung Bereiche zur Entnahme der ausgehärteten Linsen
aus der Rastervorrichtung und zum Transport dieser zu einer Vorrichtung
vorgesehen, an der die Vorform zusammen mit einer Beschichtung aus
dem neu aufgebrachten Harz zur Endbearbeitung von der Form getrennt
wird. Die Form wird zum Beginn der Rastervorrichtung zurückgeführt, wo
sie zur Wiederholung des Prozesses in eine neue Anordnung integriert
wird.
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Die
Form wird im Verhältnis
zur Vorform basierend auf einer Anzahl von Faktoren einschließlich des
gewünschten
Betrags der Entfernung zwischen der Vorform und der Form bei der
Aushärtung
des Harzes, der seitlichen Verschiebung des primären Referenzpunktes der Form
zum Abgleich mit dem primären
Referenzpunkt an der Vorform zur Minimierung der Linsendicke, der
Neigung der Form im Verhältnis
zur Vorform zur Anpassung der Randdicke und des Ausgleichs und der
Drehung der Vorform im Verhältnis
zur Form zur Berücksichtigung
der Zylinderachse im Hinblick auf Präskriptionen bzw. Vorschriften
bezüglich
des Astigmatismus positioniert. Die Winkelorientierung der Form
im Verhältnis
zur Vorform kann so bestimmt werden, daß die Gußschicht einen spezifischen
Pupillenbrennpunkt oder eine Zylindervorschrift eines Linsenträgers gewährleistet.
Des weiteren kann die geometrische Orientierung der Form im Verhältnis zur
Vorform eingestellt werden, um z.B. ein Prisma hinzuzufügen oder
eine individuell hergerichtete unvollständige Linse zur Verwendung
in einem Rahmen mit einer anderen Größe herzustellen.
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Es
werden Mittel zur Einrichtung der richtigen Orientierung der Form
im Hinblick auf die beschriebene Linsenvorschrift, Mittel zur Einrichtung der
richtigen Orientierung der Vorform und ihres Verhältnisses
zur Form im Hinblick auf die Linsenvorschrift und Mittel zur Einrichtung
des Abstands zwischen den zwei nächstgelegenen
Punkten an der Vorform und der Form, d.h. der minimalen Dicke der hinzugefügten Harzschicht,
vorgesehen.
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Während verschiedene
Mittel zur Einstellung dieser verschiedenen Parameter vorgesehen
werden können,
muß ein
Mechanismus vorgesehen werden, mit dem sichergestellt werden kann,
daß während des
Formungsprozesses des Linsenmaterials jedes Teil in seiner Position
gehalten wird. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dies mit Hilfe einer neuartigen Kardanmontagevorrichtung
zur Beibehaltung der Position der Glasform und eines Verriegelungsmechanismus
erreicht, der direkt oder indirekt auf die restlichen Teile der
Formanordnung wirkt, um sie während
des Aushärteprozesses
positioniert zu halten.
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Mit
Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 ist
eine Gesamtansicht einer Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Ein Rasterteller 100 ist vorgesehen,
auf dem vollständige
Formanordnungen 200 ausgebildet werden, Harz zum Aushärten in
der vervollständigten
Formanordnung 200 angeordnet und die vollständige Formanordnung
zur Aushärtung durch
einen Ofen geführt
wird. Während
es sich bei dem dargestellten Rasterteller 100 um ein bevorzugtes
Mittel zum Rücken
der Formanordnungen 200 handelt, können im allgemeinen Dreh-Raster-Teller und
lineare Rastertische verwendet werden.
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Ultraviolette
Strahlung wird in eine Aushärtekammer 110 zugeführt und
Wärme kann
in das System mittels eines nicht in Einzelheiten gezeigten, geeigneten
Mechanismus 111 injiziert werden. Die ultraviolette Bestrahlung
kann in einer einzelnen Stufe durchgeführt werden oder kann zwei Stufen
umfassen, wobei 2 Stufen bevorzugt werden, bei welchen auf eine
niedrige Strahlungsintensität
eine hohe Strahlungsintensität
folgt. Das Mittel zur Injektion von Wärme vom Mechanismus 111 in
die Kammer 110 umfaßt
Leitungen 112, von welchem vier angegeben sind. Die Kammer 110 ist
auch mit einem Ultraviolett-Aushärtemittel
versehen. Alternativ kann es zweckmäßig sein, Wärme aus der Kammer 110 über die
Leitungen zur Kühlung
der Kammer auf eine bestimmte Gradzahl unter die Umgebungstemperatur abzuführen.
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Nach
dem Abschluß des
Aushärteschritts des
Arbeitsvorgangs bewirkt ein fortgesetztes Vorrücken des Rastertellers 100 in
der mit dem Pfeil B gekennzeichneten Richtung das Plazieren einer
vervollständigten,
nunmehr gehärtetes
Harz umfassenden Formanordnung 201 unter einem Roboterarm 210, mit
dem die Kardanmontagevorrichtung 300 vom Rest der vervollständigten
Anordnung außer
Eingriff gebracht wird. Die Form und die daran angefügte Verbundlinse
(nachfolgend gezeigt) werden auf einer Fördereinrichtung 220 angeordnet,
die die Teile durch eine Kühlvorrichtung
und einen progressiven Kühltunnel 221 führt. Nach
dem Durchgang durch den Kühltunnel
werden die nunmehr abgekühlte Form
und die beschichtete Vorform mittels einer Klauenvorrichtung 222 zu
einer Versorgungsfördereinrichtung 223 bewegt.
Die nunmehr beschichtete Vorform wird zur weiteren Bearbeitung aus
der Form entnommen, während
die Form durch die Vorrichtung zurückgeführt wird. Bei einer alternativen
Ausführungsform
können
die Form und die daran angefügte Linse
auf dem Rasterteller verbleiben, da die Kühlvorrichtung und der Kühltunnel
in den Teller integriert sind.
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Die
Glasformen 400 werden aus der Versorgungsfördereinrichtung
bzw. vom Rasterteller (durch nicht gezeigte Mittel) entnommen und
auf einem Stufenförderband 401 angeordnet,
um den Prozeß unter Verwendung
der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zu wiederholen. Wenn sich das Stufenförderband 401 in der
mit dem Pfeil A gekennzeichneten Richtung bewegt, wird eine Glasform 402 unter
einer Saugvorrichtung 413 angeordnet, mit der die Glasform 402 angehoben
und auf einem Drehtisch 404 angeordnet wird, wo sie optisch
abgetastet und für
eine geeignete Orientierung gemäß der Vorschrift
für die
herzustellende Verbundlinse gedreht wird. Obwohl hier und an anderer
Stelle in der Vorrichtung eine Saugvorrichtung gezeigt ist, können andere
im Stand der Technik gut bekannte Transportmittel, wie beispielsweise
ein Roboterarm, zur Bewegung und Positionierung der Glasform verwendet werden.
Die Glasform 402 wird dann zum Rasterteller 100 befördert und
in einer leeren Kardanmontagevorrichtung 301 angeordnet,
die, wie verständlich
ist, von der Position, an der sie von anderen Teilen der vervollständigten
Formanordnung getrennt wurde, wegbewegt wurde. Es ist ferner verständlich,
daß das Stufenfließband 401 und
der Teller 100 vorzugsweise gerastert sind und nicht kontinuierlich
bewegt werden, so daß verschiedene
Teile der Vorrichtung zur selben Zeit so orientiert sind, daß bei jedem
Rasterschritt mehr als ein Arbeitsvorgang möglich ist.
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Zusätzlich zum
Stufenförderband 401 kann ein
zweites Stufenförderband 501 vorgesehen
werden, mit dem Vorformen 500 in Richtung C befördert und
unter eine Saugvorrichtung 503 vorgerückt werden. Die Vorform wird
von dieser Saugvorrichtung zum Vorform-Drehtisch 504 getragen,
der unter Einsatz eines Kerben-Detektionssystem, umfassend ein Stroposkop
und eine Kamera 505, die Vorform passend so orientiert,
daß sie
sich in der gewünschten Po sition
relativ zur Form befindet, der sie in der vervollständigten
Formanordnung 200 zugeordnet ist. Alternativ kann die Vorform
an einer Saugvorrichtung auf dem Rasterteller angeordnet sein, an
der sie, wie beschrieben, einer Kerbendetektion unterzogen wird. Desweiteren
kann anstelle des Stroposkops und der Kamera eine Tastsonde (nicht
dargestellt) oder ein anderes bekanntes Ortungs- oder Detektionsmittel zur
Erfüllung
dieser Funktion verwendet werden. Ein Vorformgreifer wird in Zuordnung
zur Vorform 500 angeordnet und ergreift diese sicher. Der
bevorzugte Greifer ist der dargestellte Ansauggreifer. Jedoch können auch
andere Arten von Greifern, wie beispielsweise ein 3-Finger- oder
Diaphragmengreifer verwendet werden.
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Ein
Roboterarm (wovon nur ein Teil bei 231 gezeigt ist) bewegt
den Greifer mit der durch Ansaugen daran befestigten Vorform zu
einer Position über der
Kardan-Montagevorrichtung 301. Unter Verwendung eines in 1 nicht
gezeigten Mittels, wird der Vorformgreifer 230 mit der
daran befestigten Vorform 500 mittels eines Servomotors
in die Kardananordnung 301 abgesenkt, bis der sich am weitesten
erstreckende Teil der Vorform die Form berührt, wobei ein Signal erzeugt
wird. Ein (nicht gezeigter) Servomechanismus wird, wie im folgenden
erläutert
wird, zur Übersetzung
dieses Signals verwendet. Zusätzlich
werden zu diesem Zeitpunkt die Kardanringe in geeigneter Form positioniert.
Der Greifer und die Vorform werden dann aus der Kardanmontagevorrichtung
angehoben und es wird eine ausreichende Menge an Harz zur Bereitstellung
der gewünschten,
zu gießenden
Schicht mittels einer geeigneten Einrichtung in die Form gegeben.
Wie dargestellt ist, wird ein rückziehbarer
Auslaß 120 verwendet,
um das Harz aus dem Harzreservoir 121 in die Form zu geben, wobei
die Form und die Vorform mit einem Abstand voneinander getrennt
sind, der größer ist
als der, der für
die gewünschte
Menge an Harz benötigt
wird. Der Vorformgreifer und die Vorform werden dann in die Kardan-Montagevorrichtung 301 abgesenkt,
wobei die Vorform 500 um eine vorbestimmte Anzahl von Mikrometern,
im allgemeinen ungefähr
50 bis ungefähr
100 μm,
von der Glasform 400 entfernt ist. Mittels eines nachfolgend
beschriebenen Mechanismus wird die Kardan-Montagevorrichtung 301 dann
am Vorformgreifer 230 arretiert, so daß die vollständige, oben
beschriebene, bearbeitete Formanordnung 200 gebildet wird.
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Um
ein besseres Verständnis
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung und insbesondere der
Form zu liefern, wird auf zusätzliche
Figuren Bezug genommen. Bei der Formanordnung kann es sich um eine
Form ohne einen Ring oder Halter, eine horizontal in einen Ring
geklebte Form, eine mit einer vorbestimmten Neigung in einen Ring
geklebte Form oder eine me chanisch im Ring montierte Form handeln.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Form mechanisch horizontal im Ring oder Halter montiert.
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In
den 2 bis 7 sind die Glasform 400 und
einige der Positionen dieser Form gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt. Die Form umfaßt einen
Halter 402 und ein konkaves Glas 403, in dem die
Harzformung ausgeführt
wird. Das konkave Glas 403 wird im Halter 402 unter
Verwendung von bei 405 und 415 gezeigten Rändern gehalten.
Die Form 400 weist auch Schultern 406, 407 auf,
die es zulassen, daß sie
in einer leeren Kardan-Montagevorrichtung 301 angeordnet
und gehalten werden kann. Die Öffnung 408 wird
dazu verwendet, die Form 400 am Fotodrehtisch 404 entsprechend
der Vorschrift zu orientieren, die die Form im auf die Vorform aufgebrachten Harz
bilden soll. Das Bewegen einer Form 402 vom Stufenförderband 401 unter
Verwendung der Saugvorrichtung 423 ist in 4 gezeigt.
Wie in 5 gezeigt ist, wird diese, von der Saugvorrichtung 423 getragene
Form 402 sukzessive, wie mit den Bezugszeichen 402a, 402b gezeigt
ist, in eine Position über dem
Drehtisch 404 bewegt. Vom Abtastmittel 410, das
in Verbindung mit der Öffnung 408 in
der Glasform arbeitet, um eine korrekte Ausrichtung der Form zu
ermöglichen,
werden geeignete Signale geliefert. Die Ausrichtung wird durch Drehen
der Form, wie mit den kreisförmigen
Pfeilen E in 6 gezeigt ist, und durch Neigen
oder Kombinationen daraus erzielt. Die nunmehr ausgerichtete Form 400 wird
mit dem dreiarmigen Greifer 420 angehoben, der sich in
die Position 420a in 7 über und
ausgerichtet mit einer leeren Kardananordnung 301 bewegt.
Andere Arten von Greifern, wie beispielsweise Diaphragmen- und Vakuumgreifer,
können
ersatzweise verwendet werden.
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Die
Vorform 500, die, wie gezeigt ist, den männlichen
Teil der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendeten Form bildet, und die zum Transport und zur Orientierung
derselben für
das endgültige
Einfügen
in die vervollständigte
Formanordnung verwendete Vorrichtung sind in den 1 bis 12 gezeigt.
Die Orientierung kann durch „Markieren" der Vorform mit
einer optisch detektierbaren Kerbe am Rand, einer mechanisch abtastbaren
Erhebung oder einer optisch detektierbaren, gedruckten Markierung
oder Farbmarkierung am Rand erreicht werden. 8 ist eine
perspektivische Ansicht einer typischen optischen Vorform 500,
während 9 eine
Draufsicht auf dasselbe Element mit grafisch markierten, optischen
Zonen 505, 506 und 507 ist. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
gewährleistet
eine Kerbe 508 die Orientierung der Vorform 500,
wie in der nachfolgend beschriebenen 12 gezeigt
ist. Eine Vorform 500 wird aus dem Vorform-Stufenförderband 501 und
insbesondere aus der Vertiefung 510 aufgenommen.
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Die
mit der Ansaugrückführungsvorrichtung 511 angehobene
Vorform 500 wird von der Position 512a zur Position 512b bewegt,
wie in 11 gezeigt ist. Die Vorform
wird dann auf den Vorformdrehtisch 504 abgesenkt und die
Ansaugrückführungsvorrichtung 511 wird
von der Vorform 500 getrennt. Wie oben beschrieben, wird
die Vorform alternativ auf dem Rastertisch angeordnet und auf diesem
einer Kerbendetektion unterzogen.
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Das
Stroboskop und die Kamera 505 werden, wie in 12 gezeigt
ist, vorwärts
bewegt, wobei das Stroboskop-Licht durch das Prisma 513 zur Kontrolle
der Drehung der Vorform 500, die durch die kreisförmigen Pfeile
F gezeigt ist, zur Wirkung kommt, bis die richtige Orientierung
der Vorform 500 basierend auf der Kerbe 508 erreicht
ist. Wie zuvor angegeben, kann ein anderes Ortungs- oder Detektionsmittel
als das Stroboskop und die Kamera zur Kontrollierung der Drehung
der Vorform verwendet werden. Zur Arretierung der positionierten
Vorform 500, ohne sie zu beschädigen, und um auch über ein Mittel
zur Vervollständigung
des Zusammenbaus der vollständigen
Formanordnung 200 zu verfügen, wird ein Greifmittel,
wie beispielsweise der in 13 bis 15 gezeigte
Vorformgreifer 230, bereitgestellt. Der Greifer 230 ist
in seiner bevorzugten Form als Vakuumgreifer gezeigt. Wie in 14 am
besten zu sehen ist, umfaßt
das Innere des Vorformgreifers eine Kammer 235. Eine abgeschrägte Schraube 237 wird
durch die Wirkung eines Federelements 240, das auf eine
gerändelte
Mutter 241 wirkt, in einem abgeschrägten Teil 238 der
Kammer 235 positioniert gehalten. Ein O-Ring 275, der am Boden des
Vorformgreifers 230 angeordnet ist, kann zur Anlage an der
im Vorformdrehtisch 504 gehaltenen Vorform 500 abgesenkt
werden.
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Eine
Ansicht des Aufbaus des Vorformgreifers 230 ist in 15 einschließlich eines
oberen Abschnitts 260 mit einer Öffnung 261, welche
die abgeschrägte
Schraube 237 durchquert, gezeigt. Die Schraube ist dann
durch die Feder 240 geführt
und mittels eines Innengewindes 242 mit der gerändelten Mutter 241 verbunden.
Die innere Kammer 235 ist zur luftdichten Verschließung um
den unteren Teil des Abschnitts 260 vorgesehen und umfaßt den Rand 262.
Eine Dichtung 263, die mittels der Platte 264 gegen
diesen Rand gehalten wird, wird mit Schrauben 265, die
sich in mit Gewinden versehene, im Rand 262 ausgebildete
Abschnitte 266 erstrecken, in Position gehalten. Ein Dichtungsring 270 ist zur
Sicherstellung der Luftdichtigkeit der Düse 271 vorgesehen,
die mit einer Übergangspassung
in die mit einem Ge winde versehene Fassung 272 der Platte 264 eingepaßt ist.
Der vordere Teil 273 der Düse 271 ist mit einer
Schulter 274 zur Aufnahme des O-Rings 275 versehen,
wobei der letztere den tatsächlichen
Kontakt mit der Vorform 500 bildet. Alternativ kann der
Greifer Unterdruckbälge
zur Kontaktierung der Vorform umfassen.
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Wenn
der Vorformgreifer 230 vollständig montiert ist, befinden
sich die zurückziehbaren
Beine 280 eines Greifelements 281, das an einem
Mittel zur horizontalen und vertikalen Bewegung des Vorformgreifers,
wie beispielsweise einem Roboterarm 282 befestigt ist,
in Kontakt mit der am oberen Abschnitt 260 des Vorformgreifers
ausgebildeten Schulter 283. Wie in 16 veranschaulicht
ist, wird das Greifelement 281 zuerst abwärts bewegt,
damit die Beine in Berührung
mit dem Vorformgreifer 230 gelangen, werden die Beine dann
zurückgezogen
und das Greifelement 281 aufwärts bewegt (wie durch den Doppelpfeil
gezeigt ist). Der Vorformgreifer 230 wird dann mit dem
Roboterarm über
die korrekt orientierte, im Vorformdrehtisch 504 gehaltene
Vorform 500 geschwenkt, wie in 17 gezeigt
ist. Der Vorformgreifer 230 wird dann mittels des Roboterarms
abwärts
bewegt, wie in 18 gezeigt ist, bis der O-Ring 275 in
Kontakt mit der Vorform 500 kommt. Ein Stab 290 im
Roboterarm 282 drückt
die gerändelte
Mutter 241 gegen die Feder 240, so daß die abgeschrägte Schraube 237 von
der Abschrägung 238 wegbewegt
wird und ein Unterdruck erzeugt wird, wodurch die Vorform 500 zum
O-Ring 275 gezogen wird. Der Stab 290 wird dann
zurückgezogen,
wodurch sich die Feder 240 in Richtung der gerändelten Mutter 241 bewegen
kann und die Öffnung
durch die Bewegung der abgeschrägten
Schraube 237 verschlossen wird. In der Kammer 235 wird
durch das Halten der Vorform 500 am O-Ring 275 der
Unterdruck aufrechterhalten. Die gesamte Anordnung wird dann aufwärts bewegt,
wie in 20 gezeigt ist, wobei die einziehbaren
Beine 280 gegen die Schulter 283 anliegend gehalten
werden, wodurch der Vorformgreifer 230 mit der daran befestigten
Vorform aufwärts
bewegt wird. Der Roboterarm wird aus dem Weg gebracht und eine Greifvorrichtung,
wie beispielsweise die 3-Klauenvorrichtung 291 ergreift
den Vorformgreifer 230 mit der daran befestigten Vorform 500,
wie in 21 gezeigt ist. Diese Anordnung
wird, wie in 22 gezeigt ist, von einer Position
A über den
Vorformtisch zu einer Position B über der leeren Kardan-Montagevorrichtung 301 bewegt.
Der Greifer wird mittels der 3-Klauenvorrichtung 291 in
Richtung der leeren Kardan-Montagevorrichtung
abgesenkt, wie in 23 gezeigt ist, wobei die Abwärtsbewegung
angehalten wird, wenn der Scheitel der Vorform 500 gerade
die Glasform 500 berührt.
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Die
leere Kardan-Montagevorrichtung 301 ist am besten in den 24 bis 28 zu
sehen. Sie umfaßt
eine Bühne 310 auf
der drei identische Fußsockel 311 montiert
sind. Identische Beine 312 werden schwenkbar in jedem Fußsockel
mittels eines Bolzens 313 gehalten, der eine Bewegung der
Beine in eine Position zuläßt, wie
sie in 27 gezeigt ist, in der sich
die Beine 312 im wesentlichen aufrecht befinden, oder in
eine Position, wie sie in 28 gezeigt
ist, in der der obere Teil der Beine aus der Mitte der leeren Kardan-Montagevorrichtung 301 wegbewegt
ist. Der obere Teil jedes Beins ist mit einer Gummiisolierung 314 oder
einer ähnlichen
Vorrichtung überzogen,
die eine ausreichende Reibung aufweist, um ein anderes metallisches
Teil in Position zu halten. Wie in 27 und 28 gezeigt
ist, erstreckt sich ein Teil 323 jedes Beins durch die
Platte 310 und in einen geschützten Schlitz 326.
Das längliche
Element 325 ist mittels einer Feder 322 an einem
fest montierten Stab 320 befestigt. Die länglichen
Elemente 325 bewegen sich in in der Platte 327 ausgebildeten
Schlitzen 321. Die länglichen
Elemente 325 werden von der Oberseite eingeschraubt, wie
durch die gerändelten
Knöpfe 328 gezeigt
ist. Es ist verständlich,
daß aufgrund
der Positionierung der Elemente 325, der Federn 322 und
der Stäbe 320 die normale
Position der Beine 312 aufrecht ist, wie in 27 gezeigt
wird.
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Die
Platte 327 ist mit drei Öffnungen 330 versehen.
Ein drehbares Element 331 ist unter dem Rasterteller 100 und
unter dem Punkt, an dem die vollständigen Formanordnungen hergestellt
werden, montiert. Drei Bolzen 332 sind auf der Oberseite
des drehbaren Elements 331 montiert. Die Bolzen 332 sind
durch die im Rasterteller 100 gebildeten Schlitze 333 geführt und
in den Öffnungen 330 befestigt.
Die Platte 310 ist fest am Rasterteller 100 mittels
Schrauben 335 befestigt, die durch Unterlegscheiben 336 hindurchgehen
und in mit Gewinde versehene Öffnungen 337 geschraubt
sind.
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An
dem Punkt, an dem die Vorform in der Kardan-Montagevorrichtung angeordnet
werden soll, wird das drehbare Element 331 in die durch
die Pfeile G gezeigte Richtung bewegt, so daß die Schlitze 326 längs der
Elemente 323 entgegen der Wirkung der Federn 322 gepreßt werden,
so daß die
Beine 312, wovon die Elemente 323 einen Teil bilden,
nach außen
in die in 28 gezeigte Position geschwenkt werden.
Damit wird ein freies Spiel des Vorformgreifers 230 gewährleistet.
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An
der Platte 310 sind zwei zusätzliche Fußsockel 600 befestigt.
Die Achsen 601 und 602 durchqueren die Fußsockel 600 und
sind fest am äußeren Ring 603 eines
an der Kardanmon tagevorrichtung hergestellten Kardan-Rahmens befestigt.
Jeder Fußsockel 600 umfaßt einen
Bremsmechanismus, der im Stand der Technik gut bekannt ist, um eine
Drehung des äußeren Rings
des Kardan-Rahmens an einem zweckmäßigen Punkt anzuhalten und
ihn dort positioniert zu halten. Der innere Kardanring 610 ist
um Achsen 611 schwenkbar, die durch den äußeren Ring 603 und
den inneren Ring 610 hindurchgehen. Auf dem inneren Ring 610 sind
Federelemente 612 vorgesehen, um die Drehbewegung des inneren
Rings am geeigneten Punkt anzuhalten. Die Kardanmontagevorrichtung
mit der positionierten Form wird zur in 30 gezeigten
Position vorgerückt,
an der sich der Vorformgreifer 230, wie zuvor beschrieben
wurde, direkt über
ihr befindet. Die Klauenvorrichtung 291 gibt diese nun
frei, so daß sie
aufgrund der Schwerkraft herabfällt
oder mittels eines (nicht gezeigten) Servomotors zu einem Punkt
bewegt wird, an dem der Scheitel der Vorform die Glasform 400 berührt, wie
in 23 gezeigt ist. Die Klauenvorrichtung 291 kann mit
einer Meßeinrichtung,
wie beispielsweise einer Lastdose, einem Gegengewicht, für den Rückkoppelungsstrom
eines Antriebsmotors oder eine (nicht gezeigte) optische Deformation
versehen sein, womit die an die Form am Berührungspunkt angelegte Kraft gemessen
wird. Die Klauenvorrichtung 291 wird mit einem elektrischen
Rückkopplungsmechanismus (nicht
gezeigt) angehoben, wenn der von der Meßvorrichtung gelesene Wert
einen kritischen Wert erreicht. Dieser Wert wird so gewählt, daß eine gewünschte vorbestimmte
Lücke,
wie beispielsweise ein Spalt von 75 μm, zwischen der Vorform und
der Glasform für
alle Vorformen bestehen bleibt. Der Wert ist so eingestellt, daß die Deformierung
der Vorform aufgrund dieser Kraft weniger als 0 beträgt. Damit
wird ein (nicht gezeigter) Servomechanismus so betätigt, daß bei einer
erneuten Absenkung des Greifers der gewünschte Abstand zwischen der
Vorform 500 und der Glasform 400 bestehen bleibt.
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Zusätzlich wird
durch die Berührung
zwischen der Vorform 500 und der Form 400 eine
Drehung der Kardanringe zur Sicherstellung der korrekten Orientierung
der Form 400 bewirkt. Der Vorformgreifer mit der daran
befestigten Vorform wird dann angehoben, wie in 29 gezeigt
ist, und das harzige Linsenmaterial 125 kann vom zurückziehbaren Auslaß 120 in
die Glasform fließen.
Vor dem Gießen wird
das Harz vorzugsweise im allgemeinen auf eine Temperatur über der
Temperatur Tg des gehärteten Harzes und bevorzugterweise
auf mehr als ungefähr 40°C erwärmt. Jede
Art einer Erwärmung
kann verwendet werden. Die Beine der Kardananordnung befinden sich
zu diesem Zeitpunkt in der in 28 gezeigten
Position. Der Greifer wird wiederum, wie in 30 gezeigt
ist, bis zu einem Punkt abgesenkt, an dem der gewünschte Abstand
zwischen der Vorform und der Glasform verbleibt. Das Element 331 dreht sich
nun in die mit den Pfeilen H gezeigte Richtung, so daß die Platte 327 mittels
der Federn 322 in ihre ursprüngliche Position zurückgebracht
wird, wodurch die Beine 312 nach innen bewegt werden und
die in 27 gezeigte Position annehmen,
in der sie fest gegen den Vorformgreifer 230 anliegen und
der Abstand zwischen der Vorform 500 und Glasform 400 aufrecht
erhalten wird.
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An
diesem Punkt ist die Formanordnung 200 vervollständigt und
wird in die Aushärtekammer 110 gerückt, in
der Ultraviolettstrahler 130 auf diese wirken, so daß das in
den Formen angeordnete Harz gehärtet
wird. Mittels jedes beliebigen herkömmlichen Mittels, wie beispielsweise
mit heißer
Luft, Infrarotheizvorrichtungen oder dergleichen kann Wärme in die
Kammer zugeführt
werden. Die Kammer 110 kann mit einem (nicht gezeigten)
Isolationsmaterial umschlossen sein, so daß die Kammer innerhalb eines
gewünschten
Temperaturbereichs erwärmt
oder abgekühlt
werden kann. Die gesamte Kammer kann in zwei oder mehr temperaturgeregelte
Zonen unterteilt sein, wovon jede separat gesteuert sein kann. Das
Rücken
wird vorgesetzt, bis eine vervollständigte Anordnung die Position 201 erreicht,
wie in 32 gezeigt ist. Es können Mittel,
wie beispielsweise ein Roboterarm 210 vorgesehen sein,
um den Vorformgreifer/die Vorformanordnung und die Form aus dem Rasterteller 100 zu
heben. Das ausgehärtete
Harz haftet am Glas und somit wird die Form zusammen mit den anderen
Teilen entnommen. Mit dem Roboterarm wird die Anordnung über das
Förderband 220 bewegt,
wo der Unterdruck in der Kammer 235 gelöst wird, so daß eine Trennung
des Vorformgreifers 230 und der Vorform 500 erfolgen
kann. Die Greifvorrichtung wird festgehalten und in eine Position
zur Verwendung beim Greifen einer weiteren Vorform über dem
Vorformdrehtisch zurückbewegt.
Alternativ kann der Vorformgreifer / die Vorformanordnung auf dem Rasterteller
bleiben, wobei der Greifer die Vorform freigibt und die Greifvorrichtung
in eine Position zum Greifen einer weiteren Vorform zurückgebracht
wird.
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Die
verbundene Vorform und Form bleiben auf der Fördereinrichtung 220 oder
auf dem Rasterteller, wo sie von Umgebungstemperatur auf eine Temperatur
von ungefähr –20°C abgekühlt werden. Vorzugsweise
wird gekühlte
Luft auf die kombinierten Elemente mittels eines Balgelements 750 gerichtet, wobei
gekühlte
Luft durch eine Kammer 751 mit Einlaß- und Auslaßleitungen 752 und 753 zurückgeführt wird.
Andere Kühlmittel,
wie beispielsweise ein Eintauchen in eine Kühlflüssigkeit, das Blasen von gekühltem, oder
vollständig
oder teilweise flüssigem Gas
kann ersatzweise verwendet werden. Aufgrund der differentiellen
Kühlrate
des gegossenen Harzes und der Form werden die beiden voneinander
getrennt. Am Ende der För dereinrichtung
bzw. des Drehtellers werden sie von einem Greifer aufgenommen, wie
beispielsweise der in 36 gezeigten 3-Klauenvorrichtung,
und zu einer Entnahmefördereinrichtung
bewegt. Die gekühlte
Vorform mit der daran befestigten, gegossenen Schicht wird beispielsweise
mittels eines Ansaugelementes aus der Form entnommen, wobei diese,
wie in 37 gezeigt ist, getrennt werden.
Die Form kann zum Stufenförderband 401 zurückgebracht
werden oder zum Reinigen und Aufbewahren entfernt werden, wobei
die Linse aus dem System für
eine weitere Verarbeitung entnommen wird. Wie in 38 zu
erkennen ist, weist die Vorform 500 nun eine Harzschicht 760 auf.
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In 39 ist
eine alternative Ausführungsform
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der sich
die Formen auf einem Rasterteller 800 bewegen, der im Inneren
eines Rastertellers 100 eingerichtet ist. Formen werden
entlang des Rastertellers 800 in eine Position neben der
leeren Kardan-Montagevorrichtung 301 in der Position J,
wie bei der ersten Ausführungsform,
bewegt. Der Rasterteller 100 dreht sich weiter, wie bei
der ersten Ausführungsform,
und die Vorform 500 und der Vorformgreifer 230 werden
in der Kardanmontagevorrichtung angeordnet, in der an der Station
K die Glasform positioniert wurde. Beim weiteren Rücken wird
der Vorformgreifer durch die Bewegung der Arme 312 an der Station
L positioniert gehalten und die Verarbeitung wird dann wie bei der
zuvor beschriebenen Ausführungsform
fortgesetzt.
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Eine
Vorrichtung zur automatischen Herstellung von Verbundlinsen einschließlich eines
einzelnen Mechanismus, der eine feste Arretierung in der korrekten
Position beim Aushärten
aller Teile der Form und zugeordneter Teile zuläßt, wurde offenbart. Die Erfindung
ist nicht als durch die spezielle angegebene Beschreibung beschränkt zu betrachten,
sondern ist nur durch die beigefügten
Ansprüche
begrenzt.