CN1056556C - 光学透镜模具的制造方法和模具 - Google Patents

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Abstract

本发明的方法为：在成型壳(10A，10B)周围建立一个封闭套(14)，封闭套(14)与成型壳(10A，10B)共同构成需要的模腔(15)。根据本发明，封闭套(14)是由热缩性聚合材料制成的。通过一个加热过程使封闭套(14)包在成型壳(10A，10B)上。本发明的方法特别应用于生产眼用透镜的模具。

Description

光学透镜模具的制造方法和模具
本发明一般来说涉及一种模具的制造方法，这种模具用于制造热固型聚合材料构成的光学透镜。
它特别适用用于制造生产眼用透镜的模子，但这不是它的唯一用途。
一般来说，这种模具是由两块成型壳构成。它们各自相对的内表面构成要制造的光学透镜表面的阴模。
由于模子成型壳之间的距离需要调整，并且要保持由它们确定的模腔的密封性。在它们的周边之间必须有一个环形的封闭元件。它必须允许成型壳随注入的热固性材料的收缩移动。
目前这个封闭元件的最常用形式为一个相对较厚的接头，成型壳封闭在里面。
尽管其功效令人满意，但是接头的制造过程有许多不便。主要是接头需要事先制造好。而制造接头需要较大的注入式压力机，这需要较大的投资。另外，为了适应不同的使用条件，必须准备一系列不同的接头，以适应不同的几何条件。这使得接头必须有较多的库存。导致费用浩大。
另外，这样的接头只在一个方向上顶住成型壳，它本身不能保证将成型壳夹持在一定的相对位置上。
为了在另一个方向上固定成型壳，一般设置一个夹子，从外面夹住成型壳。
整个装置的安装十分复杂。
最后，接头本身具有较高的刚度，使得使用起来不方便。它本身对重复使用构成困难。
为了消除这些不便，人们早就提出要实现一种能够根据需要在临使用前才构成的封闭元件。它是在两个成型壳放在相互对应的位置后绕两个成型壳构成的环形元件。
更确切地说，人们早就提出将带子绕在成型壳周围以构成这个封闭件。
例如，法国专利No 873261设计了一种纸带子，法国专利No1018486设计的是一种橡胶带子。
在这两种情况中，只需要储存一卷所选择的带子，而不需要其他的库存。
在使用中只要根据需要的长度剪下一段带子就行了。
但是为了将两个成型壳牢固可靠地固定在相对位置上，需要将封闭套牢固地连接在它所包容的成型壳上。
法国专利No973216提出采用粘接方法。
但是在此后，要将成型的透镜脱模时，必须将成型壳和封闭套分开，而这样的粘接给这个工序带来困难。
另外，成型壳和封闭套分离后，会在成型壳和成型的透镜上留下胶。这样至少需要将成型壳上的胶去除。这就需要一个专门的清洗工序。
法国专利No1018486研制的连接过程是将封闭套箍在成型壳上。这种方法的代价是导致成型壳的安装和其后的拆开过程变的很复杂。
最近，在公布代号为No55-105519的日本专利申请中，建议用胶带制造封闭套。
这种方法除了具有前面说过的在将封闭套和成型壳分离之后必须清除成型壳上剩余胶的问题之外还有一个问题：如果胶带的宽度小于成型壳的总体高度，这将使封闭套对成型壳的固定能力有限，限制了固定功效；如果胶带的宽度大于成型壳的总体高度，由于清洁的原因，超出成型壳的部分胶带，即从一个或(和)另一个成型壳伸出的胶带必须去除。
否则，胶带的超出部分很容易粘上灰尘之类的脏物。
本发明的总体目标是设计一个装置以避免上述问题。
更确切地说，它首先涉及一种构造生产光学透镜模具的方法。该方法如下：在两成型壳周围套上一个筒形的封闭套，以构成需要的模腔。一般来说，封闭套的特征为：它是由热缩性聚合材料制成，通过加热，封闭套收缩，包住成型壳。本发明还涉及用这种方法构成的模具，以及用这种模具成型的光学透镜。
简单地说，根据本发明设计的封闭套是由热缩性聚合材料制成的。它可以是现场成型，即将带子绕在模具的成型壳上构成封闭套，也可以是预成型的，即封闭套为一段管子。
无论何种方式，在收缩之后，封闭套上位于成型壳之间的部分成为凹槽，凹的程度随制造方法不同可能有大小，但是足以在一个方向上顶住成型壳。同时在它们的两个端部形成翻边。翻边扣在成型壳的外表面上，从另一个方向顶住成型壳。
由于封闭套紧紧包住成型壳，使成型壳的相对位置得到保证，同时模具具有所希望的刚度。这使得按本发明制造的模具可以承受在制成到其后的光学透镜成型过程之间所需要进行的一切操作。
另外，将成型壳从这样的模具中拆下也很方便。不需任何特殊的工具，也不会在外壳上留下任何痕迹。
本发明的特征和优越性可以通过参照附图对下面的实施例的描述中看到。附图中
——图1为本发明的模具制造过程中一个阶段的示意轴测图；
——图2为图1上II-II的剖面图(对应图1中的制造阶段)；
——图3为图2中箭头III的俯视图(对应稍后的制造阶段)；
——图4为按本发明的方法制造的模具的轴测图；
——图5为模具按图4中V-V平面的剖面图；
——图6为与图1类似的轴测图，显示本发明的另一个实例；
——图7为与图3类似的平面图，显示本发明的另一个实例；
——图8为与图2类似的轴向剖面图，显示本发明的另一个实例；
——图9为图8中箭头IX向的俯视图，显示这个实例的制造方法的一个阶段；
——图10与图8类似，为轴向剖面图，显示按实例制造的模具。
作为一个例子，图1到图5为按本发明制造的模具10，它用于制造凹透镜(扩散)，透镜未画出。
如大家熟知，模具10主要由两个成型壳10A，10B组成，它们各自大体上是等厚度的，并具有相同的圆周形周边。
这两个成型壳10A，10B同轴放置，一个在另一个上边。它们的内表面11A，11B分别对应着要制造光学透镜的相应外表面。
例如，成型壳10A，10B通常为玻璃的，其外表面12A，12B大体上为球面。
而它们的侧边13A，13B为圆柱形。
如大家熟知，我们在成型壳10A，10B外边设置一个封闭套14，它与成型壳共同构成了所需的模腔15。另外它还将成型壳10A，10B固定在相对位置上。
根据本发明，封闭套的材料为热缩性聚合物，通过一个加热过程，使封闭套14箍在成型壳10A，10B上。
例如，热缩性聚合物可以是聚氯乙烯或者是一种聚脂如聚丁烯-对苯甲酸脂。
材料的选择应保证不会通过例如迁移的方式与要成型的热固性材料发生反应。
根据图1到图5所示实例的形式，我们将带子16绕在成型壳10A，10B的外周边13A，13B上构成封闭套14。
带子16的厚度，也就是它所构成的封闭套的厚度，可以在20到200微米之间。
实际上，这个厚度取决于所用的热缩性聚合材料。它应使最后得到的模具10具有所需要的刚度。
根据以后要提到的理由，带子16的宽度，也就是封闭套14的高度H1应大于成型壳10A，10B的总体高度H2，H2是在成型壳的外圆处测量的两个成型壳的外表面的距离。以使在初始状态，封闭套14轴向超出至少一个成型壳10A，10B。
实际上，在介绍的实例中，封闭套14在初始状态时在成型壳10A，10B处均轴向伸出，即分别在成型壳10A的外表面12A和成型壳10B的外表面12B的周边处突出。
当然，在封闭套14形成时，至少暂时应保证成型壳10A，10B的相对位置。
例如在图2中用虚线示意的那样，我们用夹持机构18A，18B将成型壳10A，10B固定在相对位置上，在实际上是将它们固定在各自的位置上。夹持机构是以可以放松的方式作用在外表面12A，12B的中心的。
例如夹持机构18A，18B可以是吸盘。
将带子16绕在成型壳10A，10B的外周边13A，13B上之后，我们将带子16的一端固定在另一端上，使得模腔15封闭。
例如，我们可以用一个热的刀子(未显示)将带子16的两端焊住。焊缝垂直于成型壳10A，10B的外周边13A，13B。
随后，使成型的封闭套14收缩以包在成型壳10A，10B上的加热过程可以由如图3所示的方法来实现。即利用沿组合体17周向分布，并径向对着组合体17的多个风管20向它吹热流体(在实际中是空气)。
加热过程之后，封闭套14收缩了。
结果封闭套14在位于两个成型壳10A，10B之间的区域形成一个凹槽21。凹的程度可能大也可能小。类似地，在两个端部构成翻边22A，22B。翻边弯向成形壳10A，10B的外表面12A，12B。
这样，成型壳10A，10B的内表面11A，11B和外表面12A，12B都被封闭套14夹住。
考虑到总体刚度，成型壳10A，10B的厚度可以相对小一些，例如大约2毫米。
在所介绍的适用于凹透镜的例子中，透镜的周边相对较厚。因此成型壳10A，10B在周边上的距离相对较大。这使得封闭套14上的凹槽区21的横断面成圆弧状，相对凹下较小。
但是它(凹下的程度)足够了。
在后面描述的生产凸透镜的例子中，它(凹下的程度)如需要可以较大一些。
为了在模腔15中注入成型材料，只需如通常一样，在封闭套14的凹槽区21开一个小孔。
随后，这个孔可以用胶带封起来。
无论如何，试验表明，按本发明的方法制造的模具10的封闭套14的密封性足以将成型材料保持在模腔中。即使是在模具10制造完一段时间之后再进行填充成型材料，密封性仍能保持。
一般来说，成型材料的聚合过程是通过加热或辐射(例如紫外线辐射)实现的。
为了脱模，即将成型壳10A，10B相互分开，只要将封闭套14撕开即可。
封闭套14在成型壳10A，10B和成型的光学透镜上均不会留下任何痕迹。
以上的所有过程均可由手工完成。
它们也可以在机器上机械化完成。
在图6所示的另一个实例中，封闭套14是预制的套管的一段，它被滑动地套在成型壳10A，10B上。
换句话说，封闭套14是根据需要的长度从套管上切下的一段。
在图7所示的实例中，加热过程由单一的喷管20完成。
由成型壳10A，10B及封闭套14构成的组合体的轴线与喷管20垂直，并被带动绕改轴线转动如图7中箭头F1所示的那样。
图8到图10为本发明应用中的另一个实例。用于制造凸透镜，即聚焦镜。
在这种情况下，成型壳10A，10B在外周边处相对接近。
在这种情况下，最好在加热工序之前用预成型的方法使封闭套14在成型壳10A，10B之间形成一个凹槽21’。
在图中的例子中，封闭套14上凹槽21’的横截面为U形。
如图9所示，可以用两个半圆热刀24将封闭套夹紧以构成凹槽21’。热刀24有半圆形刀口25。它们按图9中箭头的方向相向移动。
如图10，在封闭套14收缩在成型壳10A，10B上构成在成型壳10A，10B之间的凹槽21之后，凹槽21可以进行足够的变形，以保证在较小的距离下，对成型壳的夹持。
值得注意，这个收缩区21在成型壳10A，10B之间构成一个外部空间，它可以在两个成型壳边缘距离较近的情况下，通过插入一个薄片方便地将完成透镜成形之后的成型壳10A，10B相互拆开。
当然，本发明并不限于介绍的几个实例，它包括所有的变化和(或)不同部分的相互组合。
特别是用带子构成封闭套时，如果需要，带子可以绕上不止一圈。

Claims (11)

1.制造用于生产光学透镜的模具的方法，即在两个成型壳(10A，10B)的外周边建立一个环形的封闭套(14)，以构成一个所需的模腔，其特征在于：封闭套(14)的材料为热缩性聚合材料，并通过加热使得封闭套(14)收缩包在成型壳(10A，10B)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在初始状态，封闭套(14)在轴向至少超出成型壳(10A，10B)中的一个。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在初始状态，封闭套(14)在轴向超出两个成型壳(10A，10B)。
4.根据权利要求1至3中任意一条所述的方法，其特征为：在加热过程之前有一成形过程，使封闭套(14)上形成一个位于成型壳(10A，10B)之间的收缩区(21′)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征为：封闭套(14)的收缩区(21′)的横向截面为U形。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征为：在制造封闭套(14)的过程中，成型壳(10A，10B)由夹持工具(18A，18B)保持在相对的位置上，夹持工具以可以放松的形式作用在成型壳(10A，10B)外表面(12A，12B)的中心部位。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征为：在现场将带子(16)绕在成型壳(10A，10B)的外周边(13A，13B)上，以构成封闭壳(14)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征为：将带子(16)绕在成型壳(10A，10B)的外周边(13A，13B)上之后，将带子的两端固定在一起。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征为：用一段管子作为封闭套(14)。
10.生产光学透镜的模具，它由两个成型壳(10A，10B)和一个将它们连接起来的封闭套(14)构成，它们构成模腔，其特征为：由热缩性聚合材料构成的封闭套收缩包在成型壳上。
11.根据权利要求10所述的模具，其特征为：封闭套(14)上有一个位于成型壳(10A，10B)之间的收缩区(21)及位于两端的翻边(22A，22B)，翻边扣在成型壳(10A，10B)的外表面(12A，12B)上。
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