專利名稱：采用圓坯制造鏡片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造鏡片更通常地稱為眼鏡片的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于制造鏡片以及由塑性材料制成的其它形體的圓坯。
背景技術(shù)：
在任何加工過程中，基本加工元件是切割工具和工件保持夾具，在塑料眼鏡片的成型加工中，工件保持特別重要，因為在受到外力作用時，鏡片很容易變形。
因此，工件保持方法必須基本地·精確定位工件，·在加工過程中防止工件的任何移動，以及·防止由于切割和夾鉗力在工件上產(chǎn)生的任何應(yīng)變。
眾所周知，為了將眼鏡片的重量減輕到最小，需要優(yōu)化其厚度。在該優(yōu)化過程中，正透鏡中心的厚度，與必須與給定鏡片框架相配的鏡片邊緣所保持的厚度相比有所減小。在負(fù)透鏡的情況下，其中心的厚度減小到最低值，與邊緣無關(guān)，以確保鏡片的機(jī)械穩(wěn)定性。
該所謂的厚度優(yōu)化帶來如下問題·在表面加工過程中，鏡片的邊緣被切割。因此，眼鏡片的外徑不適于夾鉗。
·由于鏡片框架的形狀和大小各異，加工后的每個鏡片不再為圓形。為了進(jìn)一步加工，需要專門的安裝裝置和制造方法，而且還需要多種不同的加工工具。
·當(dāng)對坯件進(jìn)行加工時，由于厚度的優(yōu)化和所采用的塑性材料，每個鏡片的剛度減小。
為了減輕這些問題，例如，DE-A1-40 03 002描述了一種制造眼鏡片的粘合方法(blocking method)。用蠟、低熔點(diǎn)合金或者其它可除去的粘結(jié)劑將塊(block)或手柄粘合于鏡片表面。塊提供了將鏡片準(zhǔn)確固定于切割機(jī)械中的基準(zhǔn)。然后采用足夠的壓力將其夾鉗，以便抵抗由加工所引起的任何切割力。
這種類型的工件保持具有如下缺點(diǎn)·難以根據(jù)鏡片的光學(xué)性質(zhì)精確地放置塊。
·光學(xué)表面必須涂覆一層膜，以保護(hù)其不接觸粘結(jié)劑(輔助操作)。
·粘結(jié)劑材料的固化過程(收縮)會導(dǎo)致鏡片的變形。
·每次僅僅可對塊的一側(cè)進(jìn)行加工。
·以后必須從鏡片除去塊和保護(hù)膜(后續(xù)處理)。
其它方法提議將鏡片的外徑(外周)直接徑向夾鉗于擠壓鏡片坯的夾具裝置中。在這種類型的系統(tǒng)中，鏡片自身必須提供用于精確固定于切割機(jī)器中的基準(zhǔn)。
這種類型的工件保持具有如下缺點(diǎn)·來自夾鉗塊的壓力(抵抗切割力所需)導(dǎo)致工件的變形，由此影響其光學(xué)性質(zhì)。
·正常鏡片坯不特別適合于精確的基準(zhǔn)。通常，它們不是完全的圓形，也不具備一些可用于分度(indexing)的特征。
·由于鏡片坯具有多種不同的大小和形狀，直接徑向夾鉗不會導(dǎo)致其自身很好地自動操作(自動化工具必須對多種不同大小和形狀的鏡片坯進(jìn)行操作)。
·帶正透鏡的邊緣非常薄，其難以定位、夾鉗以及提供用于加工的間隙。
為了彌補(bǔ)這些缺陷，US-A1-2003/0022610描述了一種采用模制圓坯來制造眼鏡片的方法，所述模制圓坯的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于待制造的眼鏡片的直徑。將每個坯件在其外徑上夾鉗，并在第一側(cè)優(yōu)選在凸出的前側(cè)進(jìn)行加工，。然后，例如使用激光大致沿著其確定的外部輪廓，將半成品鏡片從鏡片坯件中切割下來。然后將切下的部分與作為用于后續(xù)加工操作的環(huán)形固定或夾嵌部分的剩余邊緣部分軸向偏置地連接。
這種類型的工件保持具有如下缺點(diǎn)·切割半成品鏡片并相對于邊緣部分控制軸向移動隨后焊接兩個組成元件，需要精細(xì)昂貴的帶有激光裝置的專用儀器。由于這種額外操作，生產(chǎn)過程也變得非常昂貴。
·兩個組成元件的雙重切割和焊接導(dǎo)致制成的鏡片處于相當(dāng)大的永久熱張力下。然而，采用的許多塑性材料對熱張力都十分脆弱，并在一段時間后發(fā)生反應(yīng)，在邊緣區(qū)域顯示為裂紋源。這是不能接受的，并構(gòu)成了該工藝的極大缺點(diǎn)。
·另一個不足之處在于，在切割制成的鏡片時，工件的邊緣部分作為廢料丟棄。由于在眼鏡片的生產(chǎn)中需要非常貴的塑性材料，材料開支很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種在工件保持夾具中制造眼鏡片的方法，該工件保持夾具適于防止任何由于切割和夾鉗力對工件造成的應(yīng)變。本發(fā)明的另一目的是降低生產(chǎn)成本。而且，鏡片坯能夠可重復(fù)制造并可精確地根據(jù)鏡片的光學(xué)性質(zhì)放置。無須另外的操作，例如涂覆。工作夾具允許一次對鏡片兩側(cè)進(jìn)行加工。
在權(quán)利要求1和權(quán)利要求20中敘述了本發(fā)明的主要特征。特定情形形成了權(quán)利要求2到19以及權(quán)利要求21到30的主題。權(quán)利要求31涉及圓坯的應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明，制造鏡片的工藝與現(xiàn)有技術(shù)的不同在于，塑料形成的部件(圓坯)由兩種不同的材料組成，一種是中央的高質(zhì)量的材料，一種是邊緣區(qū)域的價格比較便宜的材料。因此通過由較便宜的材料制成的外層塑料環(huán)，來形成上述直徑的增加。
在下文中出于語言簡化的原因，塑料制成的部件是指[塑料]圓坯。它們可以是坯件(兩側(cè)都沒有光學(xué)性質(zhì))，或者是半成品部件(一側(cè)具有光學(xué)性質(zhì))。塑料圓坯可以是其邊緣沒有突出的結(jié)構(gòu)的坯件，它們也可包括從表面突出的成型邊緣。
但是，在任何情況下，圓坯都由兩種不同的塑性材料制成，由此其內(nèi)部中央?yún)^(qū)域由適于制成鏡片的高質(zhì)量的透明塑料構(gòu)成。該內(nèi)部中央?yún)^(qū)域此后稱為鏡片元件。該鏡片元件被由較便宜的塑性材料制成的塑料環(huán)所包圍，該塑料環(huán)此后稱為環(huán)形夾具。
環(huán)形夾具與鏡片元件牢固連接，從而一起構(gòu)成塑料圓坯。環(huán)形夾具用作手柄，用于在眼鏡片的生產(chǎn)過程中安裝并存放圓坯。因此，在制造過程中還可提供優(yōu)化的厚度，而無需處理邊緣區(qū)域中的上述問題。僅僅在所有重要的生產(chǎn)步驟結(jié)束時，與已加工的工件的鏡片元件的狹窄區(qū)域一道，對環(huán)形夾具進(jìn)行拆卸。
有利地，廢料主要由較便宜的材料組成，并且由于可利用的模件具有與粘合工藝中(blocking-on-procedure)常用的直徑相同的直徑，可利用的模件可用于生產(chǎn)鏡片元件。然而，也可提供其它直徑。非切割成型工序包括如下工序鑄造、注塑成型、沖壓、粘接以及焊接。切割成型意味著包括如下過程銑、車削、磨削、細(xì)磨、拋光以及雕刻。在制造塑料圓坯的情況下，首先優(yōu)選用非切割成型工藝，如鑄造或注塑成型生產(chǎn)鏡片元件。盡可能地采用與其它生產(chǎn)過程相關(guān)地可利用的預(yù)先制造的模件。
接著，生產(chǎn)環(huán)形夾具并在該工序中或其后將其與鏡片元件連接。這些加工步驟有如下多種可能的選擇1.將鏡片元件放入其直徑明確地大于鏡片元件的合適的模件中，環(huán)形夾具環(huán)繞其澆鑄。為此，考慮澆鑄步驟，其中采用流體硬化塑料，或者采用注塑成型，其中塑性材料在供熱下增塑，并在壓力下圍繞鏡片元件注塑。由于這些過程，可省略隨后對兩個元件的連接，因為在生產(chǎn)過程中環(huán)形夾具已經(jīng)緊密地固定到鏡片元件上。
2.采用多個步驟中的一個作為單獨(dú)元件制造環(huán)形夾具，所述多個步驟例如鑄造、注塑成型、從由中空圓柱或類似物中切割。隨后將以這種方式制成的環(huán)形夾具連接到鏡片元件上。同樣，進(jìn)行該過程也有多種可能的選擇，例如粘接、激光焊接、超聲波焊接等。在鏡片元件的邊緣區(qū)域中的任何可能由此產(chǎn)生的變化都是不重要的，因為當(dāng)在后面將環(huán)形夾具從已加工的鏡片上切割下來時，在高質(zhì)量的材料中進(jìn)行切割，并且接頭區(qū)域被丟棄。如果鏡片元件的高質(zhì)量材料的一小部分也被切去，也僅是微不足道的少量材料。
關(guān)于鏡片元件和夾具的成型以及下列對塑料圓坯進(jìn)行的操作，同樣有多種方案。
方案I對于鏡片的非切割成型來說，兩個表面的設(shè)計存在下列可能的選擇兩個共面的平面，一個平面和一個粗略預(yù)成型的面，兩個粗略預(yù)成型的面，以及一個平面或者一個粗略預(yù)成型的面與具有光學(xué)性質(zhì)的第二面的結(jié)合。在這種情況下，鏡片元件的邊緣還包括具有鑄造的標(biāo)識，通過其限定已加工的鏡片一側(cè)的軸線。
在通過機(jī)械加工獲得第二鏡片表面之前，如果圓坯的鏡片元件已經(jīng)包括了具有光學(xué)性質(zhì)的預(yù)先成型的表面，以將兩個表面的效果加入到已加工的鏡片所需的光學(xué)性質(zhì)的方式來計算其形狀。因此，可極大的減少制造一側(cè)具有光學(xué)性質(zhì)的鏡片元件所需模件的數(shù)量。這使得插入作為鏡片的第二側(cè)的較大的屈光度的跳躍。同樣的優(yōu)點(diǎn)也能通過工序IIA和IIB的方案來實現(xiàn)(見下文)。
環(huán)形夾具的形狀類似一個淺的中空圓柱，并與鏡片元件等高。兩個部件都彼此連接并構(gòu)成塑料圓坯。
在下列包括對厚度進(jìn)行優(yōu)化的操作步驟過程中，將圓坯的外邊緣固定，并通過切割工序(銑削、車削、磨削、拋光)對鏡片體進(jìn)行加工。以如下方式使用加工工具，即，圓坯的外環(huán)形區(qū)域保持幾乎未發(fā)生變化的厚度。為此，加工工具從中央開始并沿著待制造的鏡片的輪廓繼續(xù)，并在工件(正在加工的塑料圓坯)的邊緣區(qū)域又反向移動動，從而使上述外環(huán)形區(qū)域被加工。然而，機(jī)械加工也可從邊緣區(qū)域開始并向中央移動。
在整個生產(chǎn)過程中，該環(huán)形區(qū)域可用于安裝和存放工件。由于該環(huán)形區(qū)域，還確保了所制造的鏡片的機(jī)械穩(wěn)定性，考慮到由工具所產(chǎn)生的較高的工作壓力，這是非常有利的。由于環(huán)形區(qū)域的支撐作用，不會發(fā)生由切割力所造成的鏡片元件的不允許的變形。
由于塑料圓坯較大的直徑，以及控制加工工具的專用模式，在機(jī)械加工期間可以避免對厚度的優(yōu)化過程中不適當(dāng)?shù)厍懈罟ぜ耐鈭A周，從而不可能在外周邊緣上安裝。
在所有的加工步驟結(jié)束時，即，在涂覆和標(biāo)識之后，實際鏡片從工件的中央切割下來。將工件的環(huán)形區(qū)域和形成的邊緣分別安裝于銑床的工件心軸上，并采用小直徑的立銑刀切割鏡片的內(nèi)部輪廓。也可采用其它工序來進(jìn)行切割，例如，可采用射流(waterjet)或激光進(jìn)行切割。
斷面邊緣的輪廓可(具有加工余量)完全或大致地與鏡片框架的形狀一致，盡管其它輪廓也是可以的，例如圓形。為了使鏡片元件與環(huán)形夾具之間的連接部分在任何情況下都能從鏡片體上切下，在鏡片元件的邊緣區(qū)域進(jìn)行切割。
由于環(huán)形夾具由另一種塑料制成，邊緣區(qū)域的切割材料和產(chǎn)生的廢料片主要由較便宜的材料組成，并且僅僅有很小部分是高質(zhì)量的鏡片材料。考慮到材料的成本，結(jié)果基本上是經(jīng)濟(jì)的。進(jìn)一步的節(jié)約來自獲得的加工工具，因為絕大多數(shù)制造者手邊的鑄模都可用于生產(chǎn)該鏡片元件。
方案II總是如下方式制造鏡片元件，即平面或者粗略預(yù)成型面與已經(jīng)具備了光學(xué)性質(zhì)的第二面結(jié)合。也在鏡片元件上提供標(biāo)識，用于限定通過鑄造工藝完成的鏡片一側(cè)的軸線。這里，環(huán)形夾具是環(huán)形的，從而使橫截面為矩形或者梯形形狀。然而，也可設(shè)想其它橫截面形狀。兩個部件(鏡片元件和環(huán)形夾具)彼此連接，并且它們一起以如下方式構(gòu)成了包括成型邊緣的圓坯，即，環(huán)形夾具超過具有光學(xué)性質(zhì)的表面的鏡片元件的那一側(cè)而突出。因而它在那里構(gòu)成了成型邊緣。由于塑料圓坯的這一側(cè)不需要再進(jìn)行任何加工，突出的部分或成型邊緣將不會妨礙進(jìn)一步的加工。塑料圓坯的另一側(cè)(平面或粗略預(yù)成型)可逐漸達(dá)到邊緣區(qū)域而沒有任何阻礙，因為安裝是通過塑料圓坯另一側(cè)的成型邊緣進(jìn)行。
如果鏡片元件的凹面后側(cè)具備光學(xué)性質(zhì)，并且成型邊緣在那里突出，則可考慮方案IIA。相反，如果鏡片元件的凸面前側(cè)具有光學(xué)性質(zhì)，并且成型邊緣在那里突出，則可考慮方案IIB。
在下列包括厚度優(yōu)化的加工步驟中，塑料圓坯的外部分(外周)借助成型邊緣而安裝，并且對鏡片的仍缺乏光學(xué)性質(zhì)的那一側(cè)進(jìn)行加工。為此，采用加工工具進(jìn)行切割工序(銑、車削、磨削、拋光)特別容易操作，因為它們的移動沒有任何可能由工件設(shè)計所引起的限制。因此，移動加工工具(如果合理)超出工件的邊緣也是可能的，而且在技術(shù)上是有利的。
在切割工序中，基本上保持該成型邊緣，并且在所有加工步驟中都可用于安裝和存放工件。所制造的鏡片的穩(wěn)定性還可通過成型邊緣來實現(xiàn)，考慮到由加工工具造成的高加工壓力，這又是一個大的優(yōu)點(diǎn)。由于成型邊緣的支撐作用，防止了由切割力所造成的鏡片元件的不可允許的變形。
塑料圓坯的較大直徑以及可利用的成型邊緣，確保了在機(jī)械加工過程中，工件的外周僅以在厚度優(yōu)化之內(nèi)的極微小的程度失去高度。足夠的材料將保留在邊緣區(qū)域，用于安裝在外周或者成型邊緣。
如方案I中已經(jīng)提到的那樣，在所有的加工步驟結(jié)束時，將實際鏡片體從工件的中央切割下來?？色@得節(jié)省材料和加工工具的成本的相同優(yōu)點(diǎn)。
常規(guī)的鑄造和注塑成型機(jī)器和加工工具可用于執(zhí)行根據(jù)方案I和方案II的工序。同樣可獲得將鏡片元件與環(huán)形夾具連接所需的技術(shù)。同樣地，也可采用常規(guī)加工機(jī)器和工具來切割和拋光工件。
CNC-控制的機(jī)器和合適的專用加工工具對于按照方案I和方案II進(jìn)行切割和拋光是有益的。至于方案IIB，可采用更簡單的加工機(jī)器。


通過權(quán)利要求書的措詞和參照下列附圖對實施例的描述，將清楚地了解本發(fā)明的進(jìn)一步的特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1a-1c示出了不同的塑料圓坯；圖2a-2c示出了圖1a-1c中的圓坯及其進(jìn)一步的加工；圖3a-3b示出了圓坯的其它實施例；圖4a-4b示出了圖3a-3b中的圓坯及其進(jìn)一步的加工；圖5a-5b示出了圓坯的進(jìn)一步的實施例；圖6a-6b示出了圖5a-5b中的圓坯及其進(jìn)一步的加工；圖7示出了圓坯的另一個實施例；圖8a-8c示出了圖7中的圓坯及其進(jìn)一步的加工；以及圖9a-9b顯示本發(fā)明的又一實施例。
具體實施例方式
圖1a-1c示出了塑料圓坯1的由非切割成型工序制造的三個不同的實施例。圖2a-2c示意性地示出了制造過程。
圖1a涉及具有鏡片元件2的圓坯1，該鏡片元件2由平面圓柱構(gòu)成，其前側(cè)和后側(cè)分別包括平面5。該鏡片元件2由具有較高折射率的高質(zhì)量的透明塑性材料制成，所述塑性材料適于制造眼鏡片，因此較昂貴。鏡片元件2通過例如鑄造、注塑成型及沖壓等的非切割成型工序制造。
環(huán)形夾具3具有平面的中空圓柱的形狀，其橫截面形成矩形。其高度與鏡片元件的高度相對應(yīng)。它由具有與鏡片元件2的性能相匹配的性能的較便宜的塑料組成，從而這些組成元件的連接不存在問題。盡管環(huán)形夾具3可通過非切割成型制造，也可將其從預(yù)鑄的中空圓柱塑料管中切割，從而可以連續(xù)地大批量生產(chǎn)這種環(huán)形夾具3。
然后，將已加工的環(huán)形夾具3與鏡片元件2連接，由此形成圓坯1。對于這種結(jié)合，粘結(jié)工藝可考慮采用例如通過紫外光或加入的硬化劑而硬化的液態(tài)塑料。然而，也可設(shè)想焊接工序，其中例如通過激光或超聲波技術(shù)提供所需的熱量。也可采用其它焊接工序。
此外，可以將鏡片元件2放入模件中，并通過鑄造或者注塑成型工藝圍繞鏡片元件2模制環(huán)形夾具3。由于在這種情況下環(huán)形夾具3的材料為液體，尤其是液態(tài)塑料或者加熱的熱塑性材料，該鑄造工藝將實現(xiàn)在鏡片元件2與環(huán)形夾具3之間的堅固的粘合。
圖1b涉及一種具有鏡片元件2的圓坯1，所述鏡片元件2的一側(cè)已經(jīng)通過非切割成型預(yù)成型為凹面4。凹面4可以粗略預(yù)成型，也可以是已經(jīng)形成鏡片的凹陷后側(cè)的具有光學(xué)性質(zhì)的表面。塑料圓坯1的另一側(cè)由平面5構(gòu)成。環(huán)形夾具3的制造、材料的選擇以及生產(chǎn)工藝都與參照圖1a所說明的相同。
圖1c顯示了具有鏡片元件2的圓坯1，所述鏡片元件2的兩側(cè)都已經(jīng)分別通過非切割成型工藝預(yù)成型為凹面4和凸面6。這些面可以粗略預(yù)成型，也可以是兩個面中的一個(優(yōu)選為凹面)已經(jīng)具有光學(xué)性質(zhì)，因而成為鏡片的已加工的側(cè)。環(huán)形夾具3的制造、材料的選擇以及生產(chǎn)工藝都與參考圖1a的上述說明相同。
圖2a示例性示出了按照圖1b形成的圓坯1如何放入固定在加工工具(未顯示)的工件心軸8上的安裝工具7中。具有光學(xué)性質(zhì)的凹面4通過常規(guī)的銑、車削、磨削、拋光工藝來制造，其中環(huán)形夾具3僅僅被輕微地切割。鏡片元件2的凹面4是眼鏡片12的已加工的后側(cè)。
由于名稱塑料圓坯1嚴(yán)格來說僅僅適用于未加工的組成元件，預(yù)先加工的塑料圓坯1此后也稱為術(shù)語工件9。
根據(jù)圖2b，工件9被翻轉(zhuǎn)180°，并再次插入相同的安裝工具7中。具有光學(xué)性質(zhì)的凹面4現(xiàn)在指向被再次固定于加工工具的工件心軸8上的安裝工具7。通過上面提到的切割工序，制造具有光學(xué)性質(zhì)的凸面11，由此使鏡片元件2的該區(qū)域成為眼鏡片12的已加工的前側(cè)。
通過適當(dāng)?shù)夭僮骷庸すぞ?，對環(huán)形區(qū)域10進(jìn)行預(yù)加工，以便在隨后的加工步驟中用于安裝和存放。其主要由環(huán)形夾具3的較便宜的材料構(gòu)成。該環(huán)形區(qū)域10在薄的邊緣區(qū)域還作為工件9的支撐。
可僅僅通過在工件9的邊緣區(qū)域中向上移動加工工具來制造環(huán)形區(qū)域10，由此防止工具切入工件9的外周，同樣防止切入安裝工具7的外周。如果加工工具繼續(xù)沿著凸面11的輪廓運(yùn)行，則有可能發(fā)生這種情形。
環(huán)形區(qū)域10主要由環(huán)形夾具3的較便宜的材料構(gòu)成并且僅僅小部分由鏡片元件2的高質(zhì)量的材料構(gòu)成。
此后，沿著由剖視圖中的兩條剖面線13所標(biāo)識的輪廓將實際鏡片12從環(huán)形區(qū)域10上分離。該輪廓地與提供的鏡片框架精確地對應(yīng)或者與其具有尺寸公差地對應(yīng)，從而使眼鏡商能夠調(diào)節(jié)它。
在圖2c中，可以看出鏡片12和環(huán)形區(qū)域10已經(jīng)沿著根據(jù)剖面線13所限定的輪廓彼此分離，所述輪廓由鏡片框架的形狀給出。
鏡片12完全由高質(zhì)量的材料構(gòu)成，而廢棄部分18主要由環(huán)形夾具3的較便宜的材料構(gòu)成，僅僅小部分由鏡片元件12的窄邊緣區(qū)域15構(gòu)成。這導(dǎo)致大量的材料節(jié)省。
由于對于鏡片12從工件9的分離，切割完全在鏡片元件2的材料中進(jìn)行，所以接縫14位于鏡片元件2與廢棄部分18的環(huán)形夾具3之間。因此，這種干擾區(qū)不會影響眼鏡片12。
該工序的方案I的優(yōu)點(diǎn)在于，兩側(cè)都能被加工，因此眼鏡片12可根據(jù)指示制成任何形狀。存儲的花費(fèi)也相對低，因為很少具有已加工的表面的塑料圓坯1需要存儲。此外，由于邊緣區(qū)域的材料更便宜，材料成本很低，并且進(jìn)一步的節(jié)省來自于可使用可得到的成型工具這一事實。
在圖3a和圖3b中，示出了通過非切割成型制造的圓坯1的兩個不同的實施例。圖4a和圖4b示意性示出了制造工序。
其中，圖3示出了由非切割成型制成的具有成型邊緣的塑料圓坯的兩個不同的實施例。在方案IIA中，凹面4無論如何必須已經(jīng)具有光學(xué)性質(zhì)，因為在機(jī)械加工中它是不能再達(dá)到的。
圖3a示出了具有由環(huán)形夾具3形成的成型邊緣16的塑料圓坯1。該成型邊緣16超出鏡片元件2而明顯突出，這在切割工序中具有與生產(chǎn)相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。對于鏡片元件2的一側(cè)，必須預(yù)先形成具有光學(xué)性質(zhì)的凹面4，因為如上所述，由于突出形成的邊緣16，在機(jī)械加工時凹面4是不能自由到達(dá)的。
該凹面4已經(jīng)是鏡片12的已加工的后側(cè)。鏡片元件2的另一側(cè)包括平面5?？梢钥闯?，由環(huán)形夾具3形成的成型邊緣16和其頂側(cè)17一起相對于平面5略微向下移位。還構(gòu)思了其它實施例，其中頂側(cè)17和平面5位于同一平面。
環(huán)形夾具3的制造、材料的選擇以及生產(chǎn)工藝都與參照圖1a的已有的說明相同。
圖3b示出了具有成型邊緣16的塑料圓坯1，其中鏡片元件2的兩側(cè)都已經(jīng)通過非切割成型預(yù)先處理分別形成凹面4和凸面6。
凸面6粗略預(yù)成型的面，其仍需要機(jī)械加工。然而，凹面4必須無論如何具有通過非切割成型而形成的光學(xué)性質(zhì)。這是必須的，因為由于突出形成的邊緣16，凹面4不能再進(jìn)行機(jī)械加工。
參照圖3b，由環(huán)形夾具3形成的成型邊緣16的頂側(cè)17也相對于凸面6略微向下移位。然而，也可設(shè)想其它的實施例。
環(huán)形夾具3的制造、材料的選擇以及生產(chǎn)工藝都與上述參考圖1a-1c的相同。
圖4a顯示了工件9，其由按照圖3b的最初成型的塑料圓坯1通過機(jī)械加工而形成。將工件9插入到連接到加工工具(未顯示)的工件心軸8上的安裝工具7中。凸面6通過如銑、車削、磨削、拋光的常規(guī)工序制造成具有光學(xué)性質(zhì)，成型邊緣16由僅僅略微切割的環(huán)形夾具3而形成。鏡片元件2的凸面6包括鏡片12的已加工的前例。因此鏡片12的兩個表面都具有光學(xué)性質(zhì)。
此后，將實際鏡片12從成型邊緣16沿著由剖視圖4a中的兩條剖面線13所標(biāo)識的輪廓分離。該輪廓地與提供的鏡片框架精確地對應(yīng)或者與其具有尺寸公差地對應(yīng)，從而使眼鏡商能夠調(diào)節(jié)它。
圖4b中可以看出鏡片12已經(jīng)沿著根據(jù)剖面邊界13所限定的輪廓從工件9分離，所述輪廓由鏡片框架的形狀給出。
鏡片12完全由高質(zhì)量的材料構(gòu)成，而廢棄部分18由鏡片元件12的窄邊緣區(qū)域15和環(huán)形夾具3構(gòu)成，因此廢棄部分18主要由環(huán)形夾具3的較便宜的材料構(gòu)成，僅僅小部分由構(gòu)成鏡片元件12的材料構(gòu)成。這樣導(dǎo)致大量的材料支出的節(jié)省。
由于對于鏡片12從工件9的切割分離，切割完全在鏡片元件2的材料中進(jìn)行，所以接縫14位于鏡片元件2與廢棄部分18的環(huán)形夾具3或成型邊緣16之間。這種干擾區(qū)不會影響眼鏡片12。
該工序的方案IIA的優(yōu)點(diǎn)在于，在加工時凸面6非常容易接近，由此節(jié)省了生產(chǎn)成本。除了由于邊緣區(qū)域由便宜的材料制成而節(jié)約材料成本之外，其它節(jié)省來自于可將成型工具與加工工具聯(lián)用這一事實。
在圖5a和圖5b中，示例性示出了通過非切割成型制造的圓坯1的兩個不同的實施例。圖6a和圖6b示意性示出了生產(chǎn)程序。
其中，圖5顯示了由非切割成型制成的具有成型邊緣16的塑料圓坯的兩種不同實施例。在該方案IIB中，凸面6必須已經(jīng)具有光學(xué)性質(zhì)，因為在機(jī)械加工中它是不能再被自由接近的。
圖5a顯示了具有由環(huán)形夾具3形成的環(huán)繞鏡片元件2的成型邊緣16的塑料圓坯1。鏡片元件2的一側(cè)具有凸面6，而另一側(cè)由平面5形成。
參照圖5a，考慮到生產(chǎn)相關(guān)的原因(更少的切割碎屑)，成型邊緣16的頂側(cè)17相對于平面5略微向下移位。
還構(gòu)思了其它實施例，其中頂側(cè)17和平面5位于同一平面。成型邊緣16在凸面6一側(cè)超過鏡片元件2而明顯突出，這也在切割工序中帶來好處。
如上所述，通過非切割成型預(yù)成型的鏡片元件2已經(jīng)在一側(cè)具有凸面6，在這種情況下所述凸面6必須具有光學(xué)性質(zhì)，因為由于突出的成型邊緣16，不能再自由接近來對其進(jìn)行機(jī)械加工。因此，該凸面6已經(jīng)呈現(xiàn)了鏡片12的已加工的前側(cè)。關(guān)于環(huán)形夾具3的制造、材料以及生產(chǎn)工藝的選擇，參考圖1a-1c的上述陳述在此同樣適用。
圖5b還示出了具有成型邊緣16的塑料圓坯1，其中兩側(cè)都已經(jīng)通過非切割成型進(jìn)行了預(yù)加工，分別產(chǎn)生一個凹面4和一個凸面6。
參照圖5b，出于與生產(chǎn)相關(guān)的原因，由環(huán)形夾具3形成的成型邊緣16的頂側(cè)17再次相對于凹面4略微向下移位。然而，也可構(gòu)想其它的實施例。成型邊緣16在凸面一側(cè)超過鏡片元件2而明顯突出，這也為切割工序帶來生產(chǎn)上的好處。
凹面4是粗略預(yù)成型的面，其仍需要機(jī)械加工。然而，由于突出的成型邊緣16，已經(jīng)不能自由接近來對其進(jìn)行加工了，因此由非切割成型形成的凸面6無論如何必須是已經(jīng)具有光學(xué)性質(zhì)的。同樣，對于環(huán)形夾具3的制造、材料以及生產(chǎn)工藝的選擇，同樣適用參照圖1a-1c的上述描述。
圖6a示出了工件9，其由按照圖5的初始成型的圓坯1通過對凹面4進(jìn)行機(jī)械加工而形成。將工件9放入與加工機(jī)器(未顯示)的工件心軸8連接的安裝工具7中。
通過例如銑、車削、磨削、拋光的傳統(tǒng)工藝將凹面4制造為具有光學(xué)性質(zhì)，成型邊緣16由僅僅略微切割的環(huán)形夾具3形成。鏡片元件2的凹面4呈現(xiàn)鏡片12的已加工的后側(cè)，因此所述鏡片的兩個表面都具有光學(xué)性質(zhì)。
此后，將實際鏡片12從工件9上沿著由圖6a和6b中所示的兩條剖面線13所標(biāo)識的輪廓分離。該輪廓與給定的鏡片框架精確地相對應(yīng)或者與其具有尺寸公差地相對應(yīng)，從而眼鏡商能夠調(diào)節(jié)它。
圖6b顯示了已經(jīng)通過沿著根據(jù)剖面邊界13的輪廓切割而與工件9分離的鏡片12，剖面邊界13的輪廓由鏡片框架的形狀確定。
鏡片12完全由高質(zhì)量的材料構(gòu)成，而廢棄部分18分別由鏡片元件2的很窄的邊緣區(qū)域15和環(huán)形夾具3或者成型邊緣16構(gòu)成。由于這個原因，廢棄部分18主要由環(huán)形夾具3的便宜材料構(gòu)成，并且僅僅小部分由鏡片元件2的材料構(gòu)成，由此節(jié)約大量的材料費(fèi)用。
由于用于將鏡片12從工件9分離的切割完全在鏡片元件2的材料中進(jìn)行，接縫14位于鏡片元件與廢棄部分18中的環(huán)形夾具3之間，從而該干擾區(qū)不會影響鏡片12。
根據(jù)方案IIB的工序的優(yōu)點(diǎn)在于，凹面4對于機(jī)械加工非常容易接近，從而導(dǎo)致生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)和更低的材料成本(邊緣區(qū)域由便宜材料制成)。其它節(jié)省來自于加工工具，如可采用可獲得的成型工具。
圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的圓坯1的另一個實施例，其包括鏡片元件2和帶有凹槽32的環(huán)形夾具3，所述凹槽32形成底部附近的凸緣34，該凸緣支撐被插入環(huán)形夾具30中的鏡片元件2。環(huán)形夾具通過粘結(jié)劑與鏡片元件2的外徑(外周)26粘結(jié)，并由適于在鏡片制造過程中易于加工而不會損傷工具或者污染切屑的低成本的塑性材料制成。
凸緣34的功能在于簡化裝配過程，設(shè)定鏡片元件2相對于環(huán)形夾具30的主體的高度。如果凸緣34不存在，則所述高度不得不通過某些夾具來設(shè)定。將凸緣34放入環(huán)形夾具30中消除了對單獨(dú)的夾具的需要。
如圖7中所示，環(huán)形夾具可設(shè)有徑向肋36和其間的空間37。，這些肋36旨在節(jié)省材料的體積，而不會犧牲組成元件的在加工和拋光過程中的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。采用注塑成型工藝，可以以低的成本制造環(huán)形夾具30。
環(huán)形夾具30的底部在其外徑16處具有一個設(shè)計用于允許圓坯1被夾鉗并夾緊于各種工作站中的卡圈38。卡圈38以(給定基準(zhǔn)A的)平的環(huán)形抵接邊緣39為邊界，所述抵接邊緣39允許將圓坯1穩(wěn)定并準(zhǔn)確地安放于工作站的支撐或安裝工具7中。在優(yōu)選實施例中，所述抵接邊緣與同圓坯1的軸L共軸的卡圈38的(給定基準(zhǔn)B的)外徑35垂直。
在進(jìn)一步的實施例中，環(huán)形夾具30和/或卡圈38包括兩個或更多徑向相對的構(gòu)件(未顯示)，用于(給定基準(zhǔn))的機(jī)械對準(zhǔn)，所述構(gòu)件以這樣的間距彼此分隔，該間距間隔至少一個構(gòu)件的尺寸。這將增加對準(zhǔn)的精確性和可靠性。
在第一步驟—如圖8a中所示—將鏡片元件2插入到環(huán)形夾具30中。位于鏡片2和環(huán)30之間的接縫14由粘結(jié)劑填充，該裝配不需要精度。鏡片元件2不需要特別好的特征或者圓形外徑。在固化之后，鏡片元件2假定為環(huán)形夾具30的精確基準(zhǔn)A、B。
將圓坯1加載于切割機(jī)器中，同時定位環(huán)形夾具基準(zhǔn)，并將圓坯1徑向或者軸向夾鉗于環(huán)30的外徑16上。夾鉗力不傳遞到鏡片元件2上，也就是說，沒有應(yīng)力產(chǎn)生。然后對第一表面11進(jìn)行加工。
在對第一表面加工后(參見圖8b)，由于切割工具的尺寸，將消耗一部分環(huán)形夾具30。然而，保留了足夠的環(huán)30，以在后續(xù)操作中支撐鏡片元件2。接著，翻轉(zhuǎn)工件9，采用相同的基準(zhǔn)A、B重新固定，并如前面那樣夾持。如圖8c中所示地對第二側(cè)進(jìn)行加工。
在對鏡片的第二表面進(jìn)行切割之后，大部分環(huán)形夾具30被消耗。取決于框架的幾何形狀和鏡片，小部分的環(huán)30被完全切割。然而，仍保留足夠的環(huán)30，以防止由于夾鉗力或工具的作用力對鏡片元件2產(chǎn)生的應(yīng)變。
可選擇的是，環(huán)形夾具30可包括精確的基準(zhǔn)A、B作為其設(shè)計的一部分，或者可將其安裝于本身具有精確的基準(zhǔn)C并可重復(fù)使用的剛性平板架(pallet)40上(參見圖9a、9b)?？刹捎脵C(jī)械方法(未示出)將環(huán)形夾具30安裝于剛性平板架40上，并利用平板架的基準(zhǔn)C來切割前、后光學(xué)表面。
上面描述的工件保持方法具有如下優(yōu)點(diǎn)·用于準(zhǔn)確夾持的精確基準(zhǔn)特征；·允許參照同一基準(zhǔn)系對鏡片的兩側(cè)(凸面和凹面)進(jìn)行加工—無需重新安裝；·環(huán)形夾具30吸收來自機(jī)器的夾頭系統(tǒng)的夾鉗力，從而防止鏡片的變形；·允許對薄邊緣和非圓形鏡片形狀進(jìn)行切割；·由于兩個表面都采用由環(huán)形夾具30，特別是卡圈38提供的基準(zhǔn)進(jìn)行加工，在粘合步驟不需要精確；·由粘合(收縮)導(dǎo)致的變形可以忽略，因為變形圍繞鏡片元件2的外徑是均勻的，不是在鏡片表面上；·在鏡片元件2上無需表面保護(hù)；
·環(huán)形夾具30的外徑可比成塊的(blocking)鏡片更容易夾持，有利于自動化以及下游工序，例如標(biāo)識、清洗、涂覆、固化以及檢查；·環(huán)形夾具30可作為加工工藝的一部分被切割，從而允許更薄的的邊緣幾何形狀和非圓形形狀；·在從切割機(jī)器上移開之后，基準(zhǔn)仍作為鏡片系統(tǒng)(圓坯1)的一部分，這有利于下游工序。
除上面的項目之外，還有一個優(yōu)點(diǎn)是光學(xué)材料的浪費(fèi)方面。由于具有外徑夾頭，鏡片坯1的最初尺寸必須大于已加工的鏡片的尺寸，以提供足夠的夾頭間隙。鏡片1 2既不能始終沿著邊緣切割，也不能切割到最小的邊緣厚度而不干擾夾頭。
對于生產(chǎn)相同尺寸的已加工的鏡片來說，環(huán)形夾具的使用可減小坯件直徑和厚度。這轉(zhuǎn)化為較高成本的光學(xué)鏡片材料的更小的浪費(fèi)。
根據(jù)權(quán)利要求書、說明書和/附圖的所有和任何特征和優(yōu)點(diǎn)—包括設(shè)計的細(xì)節(jié)、空間布置和工藝步驟—本身以及其最多樣化的組合都具有發(fā)明的重要性。
附圖標(biāo)記列表1 塑料圓坯2 鏡片元件3 環(huán)形夾具/手柄4 凹面5 平面6 凸面7 安裝工具8 工件心軸9 工件10 環(huán)形區(qū)域11 凸面12 眼鏡片13 剖面線
14 接縫15 窄邊緣區(qū)域35、16 成型邊緣/外周17 頂側(cè)18 廢棄部分26 外徑/外周30 環(huán)形夾具/手柄40、32 凹槽34 凸緣35 外徑36 肋37 空間45、38 卡圈39 抵接邊緣40 平板架
權(quán)利要求
1.用于制造鏡片和由塑性材料制成的其它光學(xué)形體的方法，該方法采用由非切割成型工藝制成的并之后通過機(jī)械生產(chǎn)步驟進(jìn)一步進(jìn)行加工的塑料模件部分，其中，塑料模件部分為塑料圓坯(1)，其包括彼此牢固連接的兩種不同的塑性材料，其中一個內(nèi)部鏡片元件(2)由高質(zhì)量的材料構(gòu)成，并被由更便宜的材料制成的環(huán)形夾具(3)同心地環(huán)繞，所述鏡片元件(2)的兩個表面都可以具有任意的幾何形狀，其中在機(jī)械加工過程中，環(huán)形夾具(3)可用于安裝和存放，此外，為了穩(wěn)定工件(9)，在整個機(jī)械加工過程中環(huán)形夾具(3)被部分地保留，僅僅在其結(jié)束時被切割。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在非切割成型過程中，使鏡片元件(2)獲得與通過常規(guī)的粘合方法從塑料模件部分獲得的尺寸和幾何形狀相同的尺寸和幾何形狀，通過圍繞塑料圓坯(1)放置的環(huán)形夾具(3)產(chǎn)生塑料圓坯(1)的直徑的所需擴(kuò)大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，首先鏡片元件(2)由高質(zhì)量的材料制造，然后圍繞其鑄造或注塑成型低價格材料的環(huán)形夾具(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的方法，其特征在于，采用液態(tài)塑料粘結(jié)或者制造所述環(huán)形夾具(3)，所述液態(tài)塑料通過硬化劑或紫外光硬化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的方法，其特征在于，環(huán)形夾具(3)由熱塑性塑料制成，對該熱塑性塑料進(jìn)行加熱以用于處理，并圍繞鏡片元件(2)注塑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過鑄造、通過注塑成型或者通過從中空圓柱切割，將環(huán)形夾具(3)作為獨(dú)立元件制造，然后將其連接到鏡片元件(2)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將粘結(jié)方法用于連接鏡片元件(2)和環(huán)形夾具(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過激光或通過超聲方法進(jìn)行的焊接用于連接鏡片元件(2)和環(huán)形夾具(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的方法，其特征在于，在鏡片(12)的制造過程中，進(jìn)行厚度的優(yōu)化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的方法，其特征在于，通過在環(huán)形夾具(3)外的機(jī)械加工，形成環(huán)形區(qū)域(10)的基本部分，其在后續(xù)生產(chǎn)步驟中被保持并用于安裝、存放及穩(wěn)定工件(9)，環(huán)形區(qū)域(10)主要由環(huán)形夾具(3)的較便宜的材料構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生兩個平面(5)作為鏡片元件(2)的表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的方法，其特征在于，通過使用非切割成型工藝，為鏡片元件(2)分別提供平面(5)和將形成為凹面(4)或凸面(6)的預(yù)成型面，它們既可以粗略預(yù)成型，也可以已經(jīng)具有光學(xué)性質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的方法，其特征在于，在鏡片元件(2)的生產(chǎn)過程中，通過非切割成型形成兩個預(yù)成型的面，它們既可以粗略預(yù)成型，也可以已經(jīng)具有光學(xué)性質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的方法，其特征在于，鏡片元件(2)的一側(cè)已經(jīng)設(shè)有具有光學(xué)性質(zhì)的凹面或者凸面，并且環(huán)形夾具(3)超過鏡片元件(2)的表面而明顯突出，以便形成在后續(xù)生產(chǎn)步驟中被保留并用于安裝、存放以及穩(wěn)定工件(9)的成型邊緣(16)，該成型邊緣(16)由環(huán)形夾具(3)的較便宜的材料構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，成型邊緣(16)從鏡片元件(2)的凹面(4)突出，并且其中凹面(4)通過非切割成型制造，以便使其已經(jīng)具有光學(xué)性質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，成型邊緣(16)從鏡片元件(2)的凸面(6)突出，并且使凸面(6)已經(jīng)具有光學(xué)性質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到16中任一項所述的方法，其特征在于，在機(jī)械加工后，對工件(9)進(jìn)行涂覆，并且標(biāo)識它們的光軸，在該光軸處將鏡片(2)從相應(yīng)的工件(9)切割下來，所述切割專門在鏡片元件(2)的高質(zhì)量的材料中進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到17中任一項所述的方法，其特征在于，機(jī)械加工工具、射流或者激光用于將鏡片(12)從工件(9)上切割下來。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到18中任一項所述的方法，其特征在于，通過從工件(9)切割，鏡片(12)獲得外部輪廓，該外部輪廓準(zhǔn)確地適配于鏡片框架或者具有加工余量地與其相配。
20.一種圓坯，其用于制造鏡片和由塑性材料制成的其它形體，所述圓坯包括由高質(zhì)量的光學(xué)材料制成的鏡片元件，所述高質(zhì)量的光學(xué)材料采用機(jī)械生產(chǎn)步驟加工，其中，鏡片元件(2)被由成本低的材料制成的環(huán)形夾具(3)環(huán)繞，其中由兩種不同的塑性材料制成的鏡片元件(2)和環(huán)形夾具(3)彼此牢固連接，其中環(huán)形夾具(3)在加工機(jī)器的安裝工具(7)中可安裝，并與鏡片元件(2)一起可加工。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的圓坯，其特征在于，環(huán)形夾具(3)具有用于收納鏡片元件(2)的凹槽(32)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圓坯，其特征在于，所述凹槽(32)設(shè)有用于支撐鏡片元件(2)的凸緣(24)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20到22中任一項所述的圓坯，其特征在于，環(huán)形夾具(3)具有肋(36)、腹板或者類似物，它們之間具有間隔(37)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圓坯，其特征在于，沿徑向布置肋(36)。
25.根據(jù)權(quán)利要求20到24中任一項所述的圓坯，其特征在于，環(huán)形夾具(3)的外周(16)設(shè)有卡圈(38)。
26.根據(jù)權(quán)利要求20到25中任一項所述的圓坯，其特征在于，環(huán)形夾具(3)與鏡片元件(2)同心。
27.根據(jù)權(quán)利要求20到26中任一項所述的圓坯，其特征在于，環(huán)形夾具(3)是注塑成型件。
28.根據(jù)權(quán)利要求20到27中任一項的圓坯，其特征在于，例如通過粘結(jié)劑將環(huán)形夾具(3)粘結(jié)到鏡片元件(2)上。
29.根據(jù)權(quán)利要求20到28中任一項所述的圓坯，其特征在于，環(huán)形夾具(3)包括至少一個用于機(jī)械對準(zhǔn)的構(gòu)件。
30.根據(jù)權(quán)利要求20到29中任一項所述的圓坯，其特征在于，環(huán)形夾具(3)是手柄。
31.根據(jù)權(quán)利要求20到30中任一項所述的圓坯，其用于制造鏡片和由塑性材料制成的其它形體。
全文摘要
為了制造鏡片以及由塑性材料制成的其它光學(xué)形體，采用塑料模件，其通過非切割成型而形成，然后通過機(jī)械加工步驟進(jìn)一步加工。所述塑料模件為由彼此牢固連接的兩種不同的塑性材料構(gòu)成的圓坯(1)。因此，由高質(zhì)量材料構(gòu)成的內(nèi)部鏡片元件(2)被由價格低的材料制成的環(huán)形夾具(3)同心地環(huán)繞。鏡片元件(2)的每個表面可具有任何幾何特征。在機(jī)械加工過程中，環(huán)形夾具(3)用于安裝、存放以及穩(wěn)定工件(9)。由于這些原因，在整個機(jī)械加工過程中環(huán)形夾具被部分保留，并僅僅在結(jié)束時被切割。
文檔編號G02C7/02GK1946543SQ200480024234
公開日2007年4月11日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月23日
發(fā)明者羅蘭·曼德勒, 瓦爾特·丹哈特, 丹·里亞爾, 馬克·席爾瓦 申請人:埃西勒國際通用光學(xué)公司