CN101065224A - 镜片钻孔设备及方法 - Google Patents

Abstract

用于在镜片保持系统所支撑的镜片上钻孔的钻孔装置，包括：底座；枢转钻孔器支承臂，从而枢转钻孔器支承臂适于从缩回位置枢转到伸开位置上，在缩回位置上，钻孔器被枢转而离开工作区，在伸出位置上，钻孔器被定位成垂直于镜片表面的适当角度以便作用于镜片。在枢转钻孔器支承臂上安装电动机以便驱动安装在支承臂上远离电动机的钻孔器。当在伸开位置上执行钻孔工序时，钻孔器基本上固定不动。在推荐实施例中，钻孔装置是拴紧在修边机上的可互换标准组件，以便提供在业界最新型的具有钻孔能力的非模式化修边器。

Description

镜片钻孔设备及方法

技术领域

所公开的本发明涉及一种加工无框眼镜镜片坯件的系统及方法。具体而言，本发明提供一种用于在无边镜框型弧形眼镜镜片上钻成预定孔眼的系统及方法，从而可以把钻孔系统及工序合并到镜片修边机中。

背景技术

合乎处方要求的眼镜镜片是弧形的，从而光线可以正确地聚焦于患者眼睛的视网膜上，以改善患者视力。此种镜片是由具有某些合意性能的玻璃或塑料的镜片“坯件”所形成，以便对患者有正确的疗效。镜片坯件通常是圆形的，且比起组装在镜框中的较小的成品镜片来，其基本上尺寸较大，例如直径为4英寸，厚度厚达半英寸。所以，必须对镜片坯件修边，以便装配在患者选用的眼镜框里。

眼科实验室技师根据执业眼镜商、验光师或眼科医师所开的处方准备镜片。各项规格包括患者的整个处方，其中含有：1)成品镜片必须具有的总功效；2)假如需要的话(例如对多焦点镜片而言)则包含任何片段的强度和尺寸；3)任何柱面曲度的功效和定向；以及4)光心以及可能需要的任何感应棱镜(inducted prism)所在位置。对于无框镜框而言，技师还必须为无框镜片钻削安装孔。

以镜片坯件准备眼镜镜片的工序，要求很细心、很准确。特别重要的是，如上所述，在修边之前为坯件定向时要精密、准确，从而达到恰当的曲度、光心以及形状。假如坯件未对准，镜片就不会符合处方要求的规格。还有特别重要的一点是，钻孔工序要精确，并适合于不同尺寸的孔眼，以便安装在目标框架上。假如坯件准备不当，就会浪费技师的时间和材料。

需要有一种钻孔系统和方法，以便精确而有效地在无框的所修边镜面上钻削闭锁式孔眼、窄缝或凹口。

发明内容

本发明提供一种用于对镜片保持系统所支撑的镜片钻孔的镜片钻孔装置，该系统包括底座、枢转钻孔器支承臂，从而枢转钻孔器支承臂适于从缩回位置枢转到伸出位置上，在缩回位置上，钻孔器被枢转而离开工作区，在伸出位置上，钻孔器被定位而作用于镜片。安装电动机用于使钻孔器支承臂枢转，以便驱动安装在枢转钻孔器支承臂上远离该电动机的钻孔器。在伸出位置上执行钻孔工序时，钻孔器基本上是固定不动的。

在推荐实施例中，镜片钻孔装置是一件选择性地安装在镜片加工设备(即修边器)上的可互换标准件，而该设备适应于修整镜片的圆周边缘。该可互换标准件可以是一件拴紧在镜片修边器上的螺栓固定式组件。

本发明还提供一种包括修边器和钻孔装置的镜片加工设备。该设备包括设备主体以及至少一根在设备主体上转动和平移的镜片转动轴。驱动装置顺着线性方向和旋转方向驱动该至少一根镜片转动轴。镜片被布置在镜片转动轴上的镜片保持系统所支撑。还提供一种用于对镜片保持系统所支撑的镜片钻孔眼或其他特征的镜片钻孔装置。钻孔装置包括底座，以及适于从缩回位置枢转到伸出位置上的枢转钻孔器支承臂，在该缩回位置上，钻孔器被枢转而离开工作区域，在该伸出位置上，钻孔器被定位而作用于镜片。在枢转钻孔器支承臂上安装电动机，以便驱动安装在枢转钻孔器支承臂上远离所述电动机的钻孔器。

参照下述附图，本发明的这些及其他性能会得以清楚显示。

附图说明

图1是概略视图，显示具有钻孔能力的修边器，其带有装在壳体里的修边器及钻孔器系统，该系统带有把镜片坯件传送给机器并把该坯件从可选用真空装置传来的相关传送器；

图2是本发明的钻孔装置透视图，图中所示钻孔器处于缩回位置上；

图3是本发明的钻孔装置透视图，图中所示钻孔器处于伸出位置上；

图4a是处于伸出位置上的钻孔装置的透视图，图中省略了某个硬件，以便把支承臂所用的旋转驱动系统暴露出来；

图4b是对符合本发明的旋转驱动装置的一部分加以放大的局部视图；

图5是显示处于缩回位置上的钻孔装置的透视图；

图6是从与图5所示相同的角度看上去的透视图，显示处于伸出位置上并省略了某个硬件以便把支承臂所用旋转驱动系统暴露出来的钻孔装置；

图7是显示本发明的钻孔装置所用主要部件的分解视图；

图8是显示安装在修边机之内的本发明的钻孔装置的透视图；

图9a至9f显示本发明的钻孔装置所执行的钻孔操作的不同阶段；

图10是详细列举了针对有不同可能的镜片形体及位置而采用的切削路径的图表；

图11显示本发明所用钻铣刀的推荐实施例。

具体实施方式

下面，参看附图进一步详细说明本发明。

图1是概略视图，显示非模式化的具有钻孔能力的修边器，其带有装在壳体12里的修边器及钻孔器系统，该系统带有把镜片坯件传送给机器并把该坯件从真空装置16传来的相关传送器14，该真空装置用于在修边和钻孔工序中防止灰尘和碎屑。还为图1所示系统配置了放在可调节枢纽(hinge)上以便采取多位置视角的显示器18(例如15英寸的彩色全平液晶显示器)。有了显示器18，对于被钻孔镜片的钻孔布置就被显示以便观察和/或调节。模块设计使壳体12里的电子器件和切削电动机与切削室隔离开。

在一个推荐实施例中，自动修边系统被设计为带有自动加载的专用选取及放置组件以供每个修边器所用。在这方面，修边器独特的后负载性能可让该组件的前部完全可及，以便进行维护和排除故障。选取及放置组件包含着最新技术；该臂利用气杯(pneumatic cup)从料盘中拾取镜片并放置在修边器/钻孔器结合体上。一旦镜片完工，该组件就自己倒转，在重复下一周期之前卸下镜片并将其重新放置在传送器14的料盘上。修边器/钻孔器系统是多功能的，能够通过料盘堆积机或传送系统14而满足既定实验室对负载/卸载的偏好。

在推荐实施例中，视窗(Windows^)式的(Windows-like)格式便于利用，且基于个人电脑的软件积累把可靠而又精确的数据供给用户使用。另外，本发明的系统被设计为可存储允许添加并编辑镜框信息的修边器驻留数据库(edger-resident database)。本发明的系统优选地是为缺乏经验的操作者们提供用于维护功能的“帮助”屏幕以及操作指示。

就本发明的数据库性能而言，修边器/钻孔器结合体能够在内部数据库中存储与钻孔器数据有关的信息(形体的类型、位置、尺寸，等等)。用这种信息能够为了修边而迅速找出有关镜片的钻孔器信息。

该信息可用多种方式从数据库中找出。

首先，当从第三方软件包中下载工作信息之后，修边器就会利用镜框厂商的名字、镜框样式的名字以及镜框对应的眼睛尺寸而形成独特的解答，以便从数据库中找到钻孔器信息所在的位置。这种信息被找出并自动添加到工作中。操作者用不着为了把镜片钻成带有正确的特征而进一步输入有关钻孔器的信息。

可选的是，操作者可以手动搜索内部的钻孔器数据库，以便为所要做的钻孔加工找到相关信息。搜索数据库是利用镜框厂商的名字以及镜框样式的名字/镜框对应的眼睛尺寸而进行的。

操作者还可选择经由输入端(例如键盘19)而把新的钻孔器记录添加到数据库中。这些记录从内部被存储在它们所进入的修边器/钻孔器系统中。可以把数据库备份在软盘上，接着再把该数据库引入另一个修边器中，从而很容易地把数据库从一个修边器传递给另一个修边器。

在修边器与钻孔器结合体所在的壳体12之内，容纳了模块化钻孔系统。尽管本发明的修边器被独特地设计为安装了一个独立的模块化钻孔系统，但下述说明将集中讨论钻孔装置。

参看图2和图3，图中所示模块化的用螺栓固定的钻孔装置20处于缩回位置上(见图2)与伸出位置(见图3)上，某些盖子及壳体在图中去除了，也未显示电线。当要进行钻孔工序时，使枢转钻孔装置选择性地进入修边器的工作区域，为本系统添加了通用性。同样的，钻孔装置能够枢转而离开工作区域，以便减少或消除对于修边加工的任何干扰。

钻孔装置经由钻孔器底座22而被安装在修边器(未显示)上，该底座有从平板22d处朝上延伸的三面壁22a至22c。钻孔器30经由枢转钻孔器支承臂40而安装在底座22上，该支承臂则经由适当的轴承系统(见图7)而安装在背壁22b上。有了这种安排，钻孔器30就被可卸除地布置在钻孔器支承臂40的远末端上，并远离电动机32，因而在必要时可对钻孔器30进行适当的维修。

经由钻孔器底座，钻孔系统20被螺栓固定在或是安装在专业人员熟知的修边机(例如National Optronics model 7E型非模式化修边器)上。所安装的钻孔系统被安装成从缩回位置枢转到伸出位置上，在缩回位置上，钻孔器30被枢转而离开工作区域(见图2)，在伸出位置上，钻孔器30被定位而作用于镜片(见图3)。钻孔器电动机32也安装在钻孔器支承臂40上，并经由齿形啮合带或其他适宜的传动系统34(例如齿轮传动系统或链条传动系统)而驱动钻孔器30。典型的情况是以约1.8万至2万转/分钟的速率使钻孔器被驱动。专业人员都了解，电动机32的远离位置增加了钻孔装置的通用性和可维修性，因为这样可让卡盘(chuck)和钻孔器得到维修和替换，而不会碰到电动机或钻孔器的其他部件。

图4a、4b所示的转动装置被配置成使钻孔器支承臂40从缩回位置枢转到伸出位置上。该转动装置最好包括固定在底座22的背壁22b上的齿轮电动机50和固定在钻孔器支承臂40上的蜗杆52。电动机50驱动小齿轮51，该小齿轮则驱动蜗杆52，结果，由电动机50所传递的转矩使钻孔器支承臂40从缩回位置(见图2)枢转到伸出位置(见图3)上。配置合适的限位开关以便控制支承臂40的枢转移动；具体而言，支承臂40的移动使限位开关在由缩回位置与伸出位置所限定的两个极端位置上启动(见图5、图6及图7)，从而使电动机50断电。

钻孔装置的其他结构显示于图5和图6中，其中，图5显示处于缩回位置上的钻孔装置20，图6则显示卸除转动装置所用盖子的处于伸出位置上的钻孔装置20。如前所述，转动装置包括经由小齿轮51和蜗杆52而驱动支承臂40的电动机50。

在推荐实施例中，限位开关56、58被安装在窗口22b’附近的背壁22b上，以便限制转动装置所提供的传动转矩。当电动机50把支承臂从伸出位置(见图6)驱动到缩回位置(见图5)上时，开动指(actuating finger)66启动限位开关68(见图7)而使电动机50断电。做为选择，当电动机50把支承臂从缩回位置(见图5)驱动到伸出位置(见图6)上时，开动指68启动限位开关58(见图6和图7)而使电动机50断电。

尽管未显示钻孔装置所用的电连接件，但专业人员都明白，要经由图2、3、4a及6所示元件70而为钻孔装置配置各种各样的电压电源和控制信号。

图7是分解视图，显示钻孔装置20所用主要部件；且图8是透视图，显示安装在修边机之内的钻孔装置20。要注意，在钻孔装置20从图5所示缩回位置枢转到图8所示伸出位置上之前，修边器(沿图8中箭头“R”所指方向)行进到偏离位置上。接着，修边器回到图8所示的工作位置上，从而修边器和/或钻孔器能够对镜片100执行加工。当钻孔工序完成后，修边器再次行进到偏离位置上，从而使钻孔器能被枢转到缩回位置上(见图2和图5)。有了这种安排，当钻孔器不使用时处于工作区域之外。显然，尽管钻孔装置具有枢转而进入及离开修边器工作区域的多功能，但仍可以保持图1所示紧凑的安排。

在推荐实施例中，当钻孔器30在图3所示伸出位置上执行钻孔工序时，它基本上是固定不动的。由于钻孔器固定不动，钻孔工序所用的控制程序及算法主要是经由修边器所限定的镜片保持系统(见图8)的移动而被控制。下文将详细说明所钻的孔眼、窄缝以及凹口所用的专门算法。

本发明的钻孔装置使用可执行综合侧铣(combination side mill)和环形掏槽(circular cut)的单一台钻铣刀(drill mills)，其有能力切削不同尺寸的孔眼、窄缝以及/或者凹口。其所用算法可让单一尺寸的钻铣刀切削各种尺寸的这些特征。

一般而言，当把钻铣刀安装在修边器上时，其相对于镜片的转动轴成10°角度的朝向，因此，当钻铣刀及镜片接合或缩回时，就要求尺寸与倾斜支架(bevel carriage)之间协调移动。这种协调移动防止处于10°角度的钻铣刀把所钻的孔眼做任何放大。如专业人员所知，钻铣刀可以相对于镜片处于不同角度上，或者可把系统设计成使钻铣刀具有可调节的冲角。

大于钻铣刀的孔眼、窄缝或凹口采用两道操作(pass)切削的。在切削操作之前，修边器会确保系统中的轴间隙(axis backlash)已经缓减。参看图9a至9f，下述各个步骤详细说明了如何在镜片100上钻成大于钻铣刀的孔眼。显然，当镜片100被修边器移动且转动时，钻孔器还保持固定不动。图9a至9f仅仅显示修边器的支撑部分以及被钻孔的镜片100的一部分。图9a至9f还显示被钻孔的镜片100在移动时钻铣刀200相对于镜片100所处的位置。

首先，孔眼的顶部(以钻铣刀200来看)在钻铣刀下方被转动一段4度(grads)的距离，该距离足以缓减齿轮箱间隙。当然，专业人员对于每台特定机器的规格和误差都会足够充分地了解，以便确定恰当的预钻转动而缓减齿轮箱间隙。

接着，修边器把镜片100朝上转动，从而使将被切削的孔眼的顶部处于恰当的切削位置上。所有的钻孔都采用朝上的轴向移动而进行，以防止轴齿轮箱间隙造成的任何不利影响。

钻铣刀接着与镜片接触(图9a)，对所要扩大的已钻成的孔眼准备第一次操作。

如图9b所示，钻铣刀跟随路径而切削镜片100的孔眼内侧边缘。在这个切削阶段，轴将仅仅沿着朝上的方向移动。钻铣刀200大致的路径(以镜片100来看)在图9b中以箭头“A”表示。

当图9c所表示的步骤进行之后，修边器使钻铣刀200从镜片100上缩回，使轴及镜片100转动，从而使孔眼顶部(以钻铣刀200来看)在钻铣刀200下方(逆时针)转动一段4度的距离。这样就再次使任何轴齿轮箱间隙减小。

接着，轴被朝上(顺时针)转动，因此处在与孔眼顶部先前所处被切削的恰当位置完全相同的位置(即图9a和9b所示相当于时针位于12点钟位置处)上。

在准备切削第二道而且是最后一道操作时，钻铣刀200再次在相当于时针位于12点钟处与镜片接触。

钻铣刀200接着跟随箭头“B”所示路径而在镜片100的孔眼中切削外侧边缘。在此切削运动期间，轴将仅仅沿着朝上的方向移动，从而不会遇到轴向间隙。钻铣刀大致的路径(以镜片上来看)在图9e中以箭头“B”表示，该路径直至抵达图9f中相当于时针位于6点钟位置处。

钻铣刀200从孔眼中缩回，且这个孔眼特征的钻削就完成了。

钻孔装置还以相似于切削大于钻铣刀200的孔眼的方式，切削窄缝以及凹口。在切削窄缝以及/或者凹口期间，镜片的转动轴总是处于同样方向上，这样有助于缓减齿轮箱里间隙的影响。

图10的图表详细列举了针对有不同可能的镜片特征及位置而采用的切削路径的图表。实线表示第一道操作的切削路径，且虚线表示第二道操作切削路径。在特定位置上采用这些路径，会保证在切削期间，仅仅要求转动轴顺着一个方向转动。

参看图10，下述步骤大体说明了切削窄缝及凹口时的一般过程。所钻削特征的顶部(以钻铣刀来看)还是在钻铣刀200下方被转动一段4度的距离(比足以减小任何间隙所需的更大)。接着，轴使镜片朝上转动，从而使该特征顶部处于恰当的切削位置上。所有的钻孔都是采取朝上的轴运动(upward axis mation)进行的，以防止轴齿轮箱间隙造成的任何不利影响。

接着，钻铣刀200与镜片接触，准备在所钻钻削特征上进行第一道操作。钻铣刀200跟一随路径以便在镜片上对该特征进行第一道操作(如图10中实线所示)。在此切削期间，轴还是仅仅顺着朝上的方向移动。修边器使钻铣刀从镜片上缩回，且使轴转动，从而所钻钻削特征的顶部(以钻铣刀来看)在钻铣刀下方被转动一段4度的距离。这样再次减小任何轴齿轮箱间隙。

轴接着被朝上转动，处在与该特征顶部先前所处被切削的恰当位置完全相同的位置上，即图10中实线与虚线会合处。钻铣刀与镜片接触，准备切削第二道而且是最后一道操作型。钻铣刀接着跟随路径以便在镜片中切削该特征的第二操作(图10中虚线所示)。在此切削运动期间，轴将仅仅沿着朝上的方向移动，从而不会(或基本上不会)遇到轴向间隙。钻铣刀从镜片上缩回。于是，这个窄缝或凹口的特征就钻成了。

图11显示本本发明所用Kyocera Corporation供货的钻铣刀200的推荐实施例。对于1英寸(25.4毫米)的钻铣刀而言，切削直径约为1毫米，有效槽长为10毫米。图11所示钻铣刀包括右螺旋，该右旋切削，侧切削为30°的螺旋角。钻铣刀上凹槽及顶尖的几何形状应当优化，以便切削制作眼睛镜片通常所用的热固塑料及热塑性聚合物。

从上述说明中显而易见，本发明的整个系统在业界是最新型的具有钻孔能力的非模式化修边器。钻孔器的角度被设计成垂直地切削镜片的前部表面。此种技术提供优秀的镜框配合以及美观悦人的产品。在推荐实施例中，该系统可在每副镜片上切削成多达6种形体，孔眼直径或窄缝宽度为1至5毫米。修边器能在所有镜片材料上迅速地钻成精确、清洁又无刀疵的孔眼，而不要求变换钻铣刀。

尽管已参照推荐实施例显示并说明了本发明，但专业人员都明白，只要不背离随附的权利要求书所阐明的本发明的宗旨及范围，就可以对本发明的形式及细节做各种修改。

Claims (20)

1.一种对镜片保持系统所支撑的镜片钻孔的镜片钻孔装置，所述钻孔装置包括：

底座；

钻孔器；

枢转钻孔器支承臂，所述枢转钻孔器支承臂适于从缩回位置枢转到伸开位置上，在缩回位置上，所述钻孔器被枢转而离开工作区，在伸出位置上，所述钻孔器被定位而作用于所述镜片；

安装在所述枢转钻孔器支承臂上的电动机；

安装在所述枢转钻孔器支承臂上的所述钻孔器远离所述电动机；

当在所述伸开位置上执行钻孔工序时，所述钻孔器基本上固定不动。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述镜片钻孔装置是选择性地安装在镜片加工设备上的可互换标准组件，该设备适于研磨所述镜片的表面。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述可互换标准组件是用螺栓固定在镜片修边器上的螺栓固定式组件。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括用于使所述钻孔器支承臂在缩回位置与伸开位置之间枢转的驱动装置。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述驱动装置包括安装在所述底座与所述钻孔器支承臂之间的蜗杆及小齿轮系统。

6.如权利要求1所述的装置，还包括把转矩从所述电动机向所述钻孔器传递的驱动系统。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述驱动系统包括把转矩从所述电动机向所述钻孔器传递的齿形啮合带。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括内部数据库，适于把有关钻孔器的信息存储在该内部数据库中。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括电脑控制的钻削程序，该程序中用于创建镜片上所钻特征的参数来自内部数据库或第三方软件包之一。

10.一种镜片加工设备，包括：

设备主体；

至少一根配置为在所述设备中转动及平移的镜片转动轴；

轴转动驱动装置，用于驱动所述至少一根镜片转动轴；

布置在所述至少一根镜片转动轴上以便支撑镜片的镜片保持系统；

用于在所述镜片保持系统所支撑的镜片上钻孔的镜片钻孔装置，所述钻孔装置包括：

底座；

钻孔器；

枢转钻孔器支撑臂，所述枢转钻孔器支撑臂适于从缩回位置枢转到伸开位置上，在缩回位置上，所述钻孔器被枢转而离开工作区，在伸出位置上，所述钻孔器被定位而作用于所述镜片；

安装在所述枢转钻孔器支承臂上的电动机；

安装在所述枢转钻孔器支承臂上的所述钻孔器远离所述电动机；其中，当所述钻孔器处于所述伸开位置上时，基本上固定不动。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于：所述镜片钻孔装置是选择性地安装在镜片加工设备上的可互换标准组件，该设备适于研磨所述镜片的表面。

12.如权利要求10所述的设备，还包括布置在所述钻孔器上的钻铣刀，所述钻铣刀的朝向在钻孔操作期间基本上垂直于镜片的表面。

13.如权利要求10所述的设备，其特征在于：所述镜片加工设备是用于切削所述镜片的边缘的镜片修边器。

14.一种用于在镜片上钻削特征的方法，所述方法包括下列步骤：

把镜片设置在适于绕轴转动所述镜片并适于沿着相对于所述轴的至少一个方向平移所述镜片的安装结构上；

把钻孔装置设置在相对于所述镜片的固定位置上；

转动安装在所述钻孔装置上的钻铣刀；

调节所述镜片相对于所述钻孔装置的位置，以便使所述镜片与所述钻铣刀接触而在所述镜片上执行钻孔工序；

在所述镜片上执行从第一位置到第二位置的第一切削；

把所述钻铣刀从处于所述第二位置上的所述镜片上缩回；

使所述镜片在第一位置上再度接触所述钻铣刀，以便在所述镜片上执行第二切削。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括在执行所述第一切削步骤之前把所述镜片转动预定的量以补偿轴齿轮箱间隙的步骤。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括在执行所述第二切削步骤之前把所述镜片转动预定的量以补偿轴齿轮箱间隙的步骤。

17.如权利要求14所述的方法，其特征在于：所述执行所述第一切削的步骤包括在第一切削期间沿朝上的方向移动镜片，以便减少轴齿轮箱间隙。

18.如权利要求14所述的方法，其特征在于：所述执行所述第二切削的步骤包括在第二切削期间沿朝上的方向移动镜片，以便减少轴齿轮箱间隙。

19.如权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括把所述钻孔装置的支承臂从远离所述镜片的缩回位置枢转到执行所述钻孔工序的工作区域中的伸开位置上的步骤。

20.如权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括从第三方软件包、内部数据库和操作者手动输入中的一种获取工作信息的步骤；所述钻孔装置使用该工作信息以便在所述镜片上形成需要的钻削特征。

Images