DE60015611T2 - Vorrichtung zur automatischen herstellung von opthalmischen linsen - Google Patents

Vorrichtung zur automatischen herstellung von opthalmischen linsen Download PDF

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Description

  • 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.
  • Hintergrund der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • In den beigefügten Zeichnungen ist:
  • 1 eine schematische Draufsicht auf die verschiedenen Komponenten der optischen Gießvorrichtung;
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer typischen Form zum Gießen einer optischen Linse;
  • 3 ein Aufriß im Querschnitt längs der Linie 3-3 aus 2;
  • 4 eine perspektivische Ansicht einer Linsengießform bei der Entnahme aus einer Stufenfördereinrichtung mittels einer Ansaugrückführungsvorrichtung;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht der Gußform bei einem Transport zu einer photooptischen Abtastungsbühne;
  • 6 ist ein Aufriß von der Seite der Gußform auf der Bühne, wenn sie zur geeigneten Orientierung gedreht und abgetastet wird;
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht der richtig orientierten Gußform, wenn sie zu einer Kardanmontagevorrichtung mittels einer dreiklauigen Vorrichtung transportiert wird;
  • 8 eine perspektivische Ansicht einer typischen optischen Vorform;
  • 9 eine Draufsicht der optischen Vorform mit im Verhältnis zu einer Orientierungskerbe graphisch markierten optischen Zonen;
  • 10 eine perspektivische Ansicht der Vorform bei der Entnahme aus einer zweiten Stufenfördereinrichtung mittels einer Ansaugrückführungsvorrichtung;
  • 11 eine perspektivische Ansicht der Vorform beim Transport zu einer drehbaren Bühne;
  • 12 eine perspektivische Ansicht der sich auf dem Drehtisch für eine richtige Orientierung drehenden Vorform neben einem zurückziehbaren optischen System und einem Stroboskoplicht;
  • 13 eine perspektivische Ansicht einer typischen Vorformgreifvorrichtung;
  • 14 ein teilweise aufgebrochener Aufriß der Vorformgreifvorrichtung, zur Darstellung der inneren Komponenten;
  • 15 eine perspektivische Explosionsansicht einiger Teile einer typischen Vorformgreifvorrichtung von unten;
  • 16 eine perspektivische Ansicht eines Roboterschwenkarms, der primär zum Transport von Vorformgreifvorrichtungen zu verschiedenen Plätzen während des Gießprozesses verwendet wird;
  • 17 eine perspektivische Ansicht des Vorformgreifers, der zur Versorgung der in geeigneter Weise orientierten Vorform mittels des Roboterarms bereitgestellt ist;
  • 18 eine teilweise aufgebrochene Ansicht im Aufriß der Vorformgreifvorrichtung beim Kontaktieren und Ansaugen der Vorform über den Roboterarm;
  • 19 eine Ansicht im Aufriß des Roboterarms beim Zurückziehen der Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung mittels zur Befestigung der Anordnung aktivierter Klemmstäbe;
  • 20 eine Ansicht im Aufriß des Roboterarms beim Freigeben der und Zurückziehen von der Vorformgreifvorrichtung;
  • 21 eine Ansicht im Aufriß der Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung, die mit einer Dreigleitklauenvorrichtung ergriffen ist, wobei die Klemmstäbe gelöst sind;
  • 22 eine perspektivische Ansicht der Klauenvorrichtung beim Transport der Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung zu einer Stufeform/Kardanmontagevorrichtung;
  • 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;
  • 24 eine perspektivische Ansicht der Kardanmontagevorrichtung, wobei die Drehachsen der Ringe zur kardanischen Aufhängung veranschaulicht sind;
  • 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;
  • 26 eine Explosionsansicht der Komponenten der Kardanmontagevorrichtung aus 24;
  • 27 ein Aufriß im Querschnitt eines typischen Fingers in einer Klemmposition;
  • 28 ein Aufriß im Querschnitt des Fingers aus 27 in einer nicht-klemmenden Position bei der Drehung der unteren Platte;
  • 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;
  • 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;
  • 31 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht typischer vervollständigter Formanordnungen, die zur Vereinfachung der Aushärtung an UV-Lampen vorbei gerastert werden;
  • 32 eine perspektivische Ansicht eines Roboterarms bei der Entnahme der Vorformgreifvorrichtung/Vorformanordnung und Form aus der Transportmontagevorrichtung nach einer Abschlußaushärtung;
  • 33 eine perspektivische Ansicht des Roboterarms beim Transport der Form/Vorform zu einer Fördereinrichtung beim Halten der Vorformgreifvorrichtung;
  • 34 eine perspektivische Ansicht des Roboterarms beim Zurückführen der Vorformgreifvorrichtung zur Vorformbühne, wie in 17;
  • 35 eine perspektivische Ansicht einer typischen Balganordnung bei einer Einwirkung auf die Form/Vorform in der Kühlkammer;
  • 36 eine perspektivische Ansicht der gekühlten Form/Vorformanordnung beim Austritt aus der Kammer und beim Transport zu einer Entladefördervorrichtung mittels einer Dreigleitklauenvorrichtung;
  • 37 eine perspektivische Ansicht der abgekühlten, aus der Form entnommenen Vorform;
  • 38 ein Aufriß im Querschnitt der Vorform, wobei die ausgehärtete harzige Beschichtung gezeigt ist; und
  • 39 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform, bei der die Formtragemontagevorrichtung auf einem Rasterteller zyklisch gedreht wird.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur automatisierten Herstellung von ophthalmischen Verbundlinsen, umfassend: (a) eine Einrichtung zur Bildung und zum Rücken von vollständigen Gußformanordnungen, wobei die Anordnungen im wesentlich bestehen aus (1) einer Gußform; (2) einer optischen Vorform; (3) einer Einrichtung zum Halten der Vorform in einer gewünschten Winkelorientierung und in einem gewünschten Abstand relativ zur Gußform; (b) eine Einrichtung zum Einführen von zu härtendem Harz in den Raum zwischen der Vorform und der Gußform; (c) eine Einrichtung zum Rücken der vollständigen Gußformanordnungen durch eine Aushärtekammer mit einer Einrichtung zur Aushärtung des Harzes als eine Schicht auf der Vorform; und (d) Einrichtung zum Entnehmen der Vorform und der ausgehärteten Harzschicht aus der Gußform.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Bildung und zum Rücken der vollständigen Gußformanordnungen eine Teilscheibe ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung zur Aushärtung eine Einrichtung zur Bereitstellung von ultravioletter Strahlung ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Einrichtung zur Erwärmung zusätzlich zur Einrichtung zur Bereitstellung von ultravioletter Strahlung vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche zusätzlich eine Einrichtung zur Kühlung der Vorform, des Harzes und der Gußform umfaßt, um die Vorform und das Harz von der Gußform zu trennen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Einrichtung zur erneuten Durchführung der Gußform durch die Vorrichtung nach der Trennung vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein einzelner Mechanismus zum Halten der Gußform und Vorform in den der Vorschrift für die zu formende ophthalmische Linse entsprechenden Positionen vorgesehen ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei eine Einrichtung zur Ausrichtung der Gußform vor einer Anordnung im einzelnen Mechanismus vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei eine Einrichtung zur Ausrichtung der Vorform vor einer Anordnung in der einzelnen Anordnung vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Vorform in einer Station nach der Station, bei der die Vorform in dem einzelnen Mechanismus angeordnet wird, in dem einzelnen Mechanismus angeordnet wird.
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