CN105873747A - 用于加工透镜的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工透镜的工艺，该工艺包括以下步骤：通过抽吸保持力保持半成品(20)，该抽吸保持力在半成品(20)的整个面加工周期期间起作用；在半成品(20)的待加工表面(20b)上进行表面加工周期；和在所述表面(20b)的表面加工周期中，根据施加在半成品(20)上的机械应力的水平来致动压力保持力。

Description

用于加工透镜的工艺
技术领域
本发明涉及一种用于加工透镜的工艺，特别地，但不限于表面切割坯料以产生透镜的工艺。
背景技术
透镜由透光层构成，其可以被着色也可以不被着色，最后在前后两个端面得到两个完全抛光的光学表面。取决于希望获得的特定的光学效果，这样的表面可以具有从完美的球形到更复杂的结构变化的任何形状。
在透镜加工中，除了单一表面的制造精度，也有必要使这些表面在轴向和角度上彼此完美对齐。否则，该透镜无法提供其设计的光学效果。
用于制造透镜的装置能够从原料或半成品材料块(即仅完成前面或凸面的，也称为半成品)获得具有特定的预定光学特性的透镜。
取决于具体的加工和希望得到的结果，这样的装置最初进行切割步骤，例如通过按照预先计算的三维轮廓磨削或车削光学表面。然后进行加工表面的抛光和涂层的步骤。
为了能够进行第二表面的加工，有必要将半成品牢固地保持在精确的位置，从而能够在两个表面间保持精确对齐。
在现有技术中，为了将所述半成品保持在适当的位置，使用基准块，所述基准块以精确的角度和轴向位置预先被施加到已加工表面(通常为前表面)。
这样的基准块在第二表面的切割步骤期间起到保持系统的抓取界面的作用，并进一步向半成品提供足够的强度以抵消由切割操作所施加的应力。此外，由于该块组成的基准点，能够得到加工的所需精度。
在提供所描述优点的同时，使用基准块作为保持系统的抓取界面导致一些缺陷。
通常通过使用树脂或胶来进行将块施加到已加工的表面上的步骤，因此需要长的时间以允许粘合材料的定型和冷却。可替代地，通过铅基的低熔点合金来施加该块。
类似地，当加工结束时，从透镜中除去块的步骤中也需要大量的工艺时间。因此，存在加工工艺的持续时间的整体延长。
此外，利用粘合材料或铅导致废料的产生和涉及日常透镜加工的工人的健康问题，因为粘合剂材料和铅本身可能的毒性。
因此，申请人已经认识到设计用于加工半成品的工艺的重要性，该工艺不需要使用待施加到半成品的已加工表面的基准块。
已经存在试图避免使用这样的块的技术方案，例如在文献WO98/43778中描述的方法。这样的方法预见到通过施加到已加工或前表面上的真空产生系统来在相背表面的整个加工步骤中保持半成品。它也预见到加工半成品的周边表面。在周表面的加工期间，保持系统仅使用压力系统，而预先不致动抽吸系统。
US 5,454,748描述了一种用于加工透镜的面与周表面的工艺。
根据申请人，在后表面，即与前表面相背的表面的加工过程中，抽吸系统的使用似乎能够可靠地抵消半成品的后表面在整个加工周期期间承受的机械应力。一般的，半成品承受倾向使其旋转的切向应力，从而使其对不齐，和/或承受倾向于使其横向移动的径向应力。
申请人已经观察到，在后表面的表面加工期间，半成品经受的机械应力根据特定加工步骤(粗切削或机械加工、精加工和抛光切割)以及具体刀具的工作位置而变化。
特别是，申请人已经发现，相对于精加工和抛光步骤，在粗切削步骤中机械应力较大。更具体地，在粗切削步骤中，当切削刀具作用接近半成品的后表面的边缘时的应力较大，而当所述刀具接近半成品的后表面中心施加其作用时的应力较小。
申请人还已经发现，机械应力还根据为产生后表面随时间移除材料的量而变化。
因此，申请人已经注意到，为了在短时间内除去大量材料，在后表面的表面加工步骤期间，用于将半成品保持在适当位置的抽吸力的单独作用可能不足以在整个加工周期期间确保其保持在位置上。
特别地，在高应力的情况下，例如当在粗切削步骤中，刀具接近半成品的后表面的边缘作用时，这样的边缘甚至有可能从抽吸系统剥离。因此本发明的基本问题是如何避免上述缺点，特别是通过设计一种用于加工透镜的工艺，在不使用基准块的情况下在整个加工周期期间能够确保定位的精度，并且保持半成品的可靠性。
发明内容
因此，本发明涉及一种根据权利要求1的用于加工透镜的工艺。用于加工透镜的工艺的优选特征在从属权利要求中给出。
更具体地说，本发明涉及一种用于加工透镜的工艺，包括以下步骤：
-通过抽吸保持力保持半成品，所述抽吸保持力在半成品的整个面加工周期期间起作用；
-在半成品的待加工表面上完成加工周期；及
-在所述表面上的表面加工周期中，根据施加在半成品上的机械应力的水平来致动压力保持力。
由于除了抽吸力还选择性地使用压力保持力，能够在不需要基准块的情况下对待处理表面进行加工。
根据本发明加工的透镜工艺确实保证了半成品在整个表面加工周期的可靠保持。
可以根据需要通过组合下面的附加细节进一步改进加工透镜工艺的实施例。
优选地，根据加工刀具在表面加工周期中相对于待加工表面的瞬时相对位置来致动压力保持力。鉴于机械应力根据上述刀具的瞬时位置而变化，通过基于瞬时表面加工位置来致动和解除压力保持力，能够抵消高的机械应力同时确保完全进入待处理表面。
更优选地，当加工刀具靠近待加工表面的外边缘时，压力保持力持续被致动。
事实上，在这样的位置，机械应力较高，根据本发明需要结合抽吸动作和压力动作，以确保在没有基准块的情况下半成品的可靠保持。
在本发明的优选实施例中，当加工刀具接近待加工表面的中心部时，压力保持力不被致动。
事实上，在这样的位置，机械应力较低，使得即使只有吸力的作用就能够可靠地保持该半成品。因此，能够完全自由进入待处理表面，而不妨碍其加工。
优选地，待加工表面的中心部分具有等于坯件的约5％-10％半径的径向延伸。
优选地，表面加工周期包括第一步骤和随后的步骤，在第一步骤中通过同时施加抽吸保持力和压力保持力来保持半成品，且在随后的步骤中通过仅施加抽吸保持力来保持半成品。
特别地，对于生产透镜来说，有利的是实施保持力同时作用的第一步骤，该保持力抵消相对半成品在第一表面加工步骤中受到的、发生在边缘附近的高应力；以及实施仅抽吸力起作用的随后的步骤，从而使得加工刀具能够接近半成品的其余表面部分。
优选的是，抽吸保持力作用在半成品的与待加工表面相背的第一表面上。
以这种方式，抽吸保持动作不妨碍待处理表面的加工。
优选地，压力保持力作用在半成品的第二表面上。
半成品的第二表面是优选的待加工表面。以这种方式，通过将其自身效果叠加到在同一方向上作用的那些抽吸力上，压力保持力是特别有效的。可替代地，半成品的第二表面是半成品的周界表面。在这种情况下，压力保持力不以任何方式阻碍刀具接近待加工表面。
在本发明的优选实施例中，抽吸保持步骤包括当半成品的第一前表面抵靠被布置在第一旋转轴中的抽吸室时，致动抽吸组。这样的实施例是特别有利的，因为它预见合适的抽吸装置直接实施在旋转轴形式的透镜支撑件内部，导致体积的大量节省。
优选地，致动压力保持力的步骤包括将与第一旋转轴平行的第二旋转轴置于与半成品的待加工表面接触的操作位置，且在待加工表面上施加压力。
根据该有利实施方式，合适的压力保持装置被预见，其被制成第二旋转轴的形式，其通过与待加工表面直接接触而作用，因此在同一方向上施加作为抽吸力的力。
在本发明的具体实施方案中，在通过抽吸保持力保持的步骤之前是使可变形支撑元件适应半成品的第一面的形状的步骤。
因此为半成品的前表面形成最佳的支撑面，它的形状与第一表面的形状完全一致。在整个加工周期期间半成品中的机械应力的均匀分布也被实现了。
适应可变形支撑元件的步骤优选地包括使半成品的第一表面抵靠支撑元件，以便使这种支撑元件的形状与第一表面的形状相匹配；以这样的匹配形状将支撑元件锁定在位。
以这种方式，支撑元件能够保持初始设定的形状，该形状匹配第一表面，从而提供均匀地分布在整个表面上的反推力。
本发明进一步的特点和优势从参考附图作出的一些优选实施例的以下详细描述中将变得更显而易见。如果必须从特定组合中得到特别优势中受益的话，在单个构造中的不同的特征可根据前面的描述以所需方式结合。
附图说明
在附图中，
图1是根据本发明用于实现加工透镜的工艺的半成品的保持组的第一实施例的第一操作构造的示意图；
图2是图1中的保持组处于第二操作构造的示意图；
图3是根据本发明用于实现加工透镜的工艺的半成品的保持组的第二实施例的示意图。
具体实施方式
在以下的说明中，为了说明附图，相同的附图标记将被用于表示具有相同功能的结构元件。参考附图，根据本发明用于实现加工透镜的工艺的半成品的保持组被示出，且它整体被标识为10。
深入所示示例实施例的细节，半成品20是一块将成为透镜的半成品材料。
这种半成品20包括一个已加工的第一表面20a，被称为前或凸表面，和至少一个第二表面，例如与前表面20a相背的后表面20b，和/或周边侧表面20c。
后表面20b通常将被表面加工。
保持组10包括抽吸保持装置10a。这样的装置优选包括第一旋转轴或后心轴11，该第一旋转轴或后心轴11在其将与前表面20a接触的端部处以抽吸室12终结。抽吸室12被连接到抽吸组(未示出)用于产生真空，并且包括垫圈13或其它类型的密封元件，一旦这种密封元件被靠到前表面20a上，其能够进行液密联接。
保持组10还包括压力保持装置10b。这种装置优选包括第二旋转轴或前心轴14，该第二旋转轴或前心轴14被布置成平行于第一旋转轴11，适于在后表面20b上施加压力。
第二旋转轴14能够在图1中示出的第一操作位置和在图2中示出的第二操作位置之间移动，其中在第一操作位置中第二旋转轴14与后表面20b接触，从而能够直接在该表面20b上施加压力，在第二操作位置中第二旋转轴14远离后表面20b，因此使表面20b的加工刀具，例如切削刀具30(诸如压板车刀或铣刀)自由进入。单纯作为示例，图中示出压板车刀。
在图1中，在由切削刀具30执行的第一周边粗加工步骤结束时，第二旋转轴14示出为靠在半成品20的附属物20d上。
通过致动器(未示出)来控制旋转轴14在第一和第二操作位置之间的运动和施加在待加工表面20b上的压力，致动器例如是气动或液压型。
在未示出的替代实施例中，压力保持装置例如在半成品20的周边表面20c上施加径向压力，因此包含在第一操作位置和第二操作位置之间移动的元件，元件在第一操作位置中接触周边表面20c并在其上施加径向压力，元件在第二操作位置中不接触周边表面20c。
根据图3中示出的优选但非限制性实施例，保持组10还包括在抽吸室12中的可变形支撑元件16，优选为自锁类型。
有利地，可变形支撑元件16包括多个同心环16a，通过弹性装置16b(例如多个弹簧)的插入靠在抽吸室12的基部12a上。同心环16a在其适于抵靠透镜20的自由端处以圆形垫圈16c终止。为了清楚说明起见，在图3中附图标记16a和16b仅与上述同心环和弹性装置中的一些相关联。
由于上面描述的结构，支撑元件16能够适应它的形状以形成半成品20的前表面20a的支撑表面，其形状与前表面20a的形状完全匹配。
特别地，当最初半成品20被装载到保持组10上时，半成品20仍然具有厚度和由此产生的强度，其足以抵消弹性装置16b的动作，不会使这些弹性装置16b的力导致半成品20断裂。
通过使半成品20的前表面20a抵靠同心环16a的自由端，同心环16a的轴向位置由这样的前表面20a的具体形状确定。
一旦已经达到匹配前表面20a的形状，通过锁定装置17(例如，机械或液压型)的动作将多个同心环16a锁定在位。
以这种方式，即使透镜的厚度发生了显着缩小，支撑元件16也能够保持初始设定的形状，还提供了均匀地分布在整个前表面20a上的反推力。
可选的实施例预见到使用流体或半流体型的可变形支撑元件16作为弹簧支撑元件的替代。
在下文将参考作为非限制性实例的产生透镜的工艺，来说明根据本发明加工透镜的工艺。这种用于加工透镜的工艺包括以下步骤。
一旦待制成透镜的半成品20被装载到保持组10，抽吸保持装置10a被致动，在整个加工周期期间保持它可操作。以这种方式，在整个加工周期期间通过抽吸保持力保持半成品20。
此后，加工周期开始，在生产透镜的具体情况下，其包括首先粗加工或粗表面切割半成品20的待加工表面20b，从靠近边缘的机加工开始，随后过渡到该表面20b的中心部分的机加工。
在靠近待加工表面20b的边缘的粗加工步骤中，除了抽吸保持装置10a，压力保持装置10b也被致动。
在所示实施例的具体情况中，当半成品20的前表面20a靠在布置在第一旋转轴11中的抽吸室12时，保持装置的抽吸组10a被致动。此后，压力保持装置10b的致动器被启动，以便使第二旋转轴14进入它的工作位置与半成品20的待处理表面20b接触，将它放置于在待加工表面20b上施加压力的条件中。
因此，能够执行对待加工表面20b的靠近半成品20的边缘的粗机加工操作，因为抽吸保持和压力保持动作结合也允许透镜在这样的操作中所经受的较高的机械应力被抵消。
一旦待加工表面20b的靠近半成品20的边缘的粗糙加工操作已经结束，压力保持装置10b被停止，以便自由进入待加工表面20b的中心部。
一旦第二旋转轴14已被带入其远离待加工表面20b的工作位置，半成品20实际上可以保持较高的前进速度，因此使在周期时间方面的损失最小。
实际上，有利的是，切削刀具30现在运行接近半成品20的中心，伴随只能够抵消真空保持力的低切削力。
因此，能够结束靠近半成品20的中心的粗切削操作。
在这样的构造中，也能够通过相关刀具进行表面20b的精加工和抛光的切削步骤。这样的操作确实也产生了可通过抽吸保持装置10a的作用抵消的低应力。
在图3中所示的优选实施例中，在致动抽吸保持装置10a的步骤之前，存在使可变形支撑元件16适应半成品20的前表面20a的形状的步骤。该步骤包括使半成品20的前表面20a抵靠支撑元件16，以便使支撑元件具有适应和匹配前表面20a的形状的构造，并且在该构造中锁定支撑元件16的位置。
从已经做出的描述中，本发明的用于加工透镜的工艺的特征是清楚的，其相对优点也是明显的。
特别是，根据本发明加工透镜的工艺在整个加工周期期间完全能够同时确保定位的精度和半成品保持的可靠性，而且由于不使用基准块，这种方式避免了所有由使用基准块所导致的弊端。
在不脱离本发明教导的前提下，上述实施例的进一步变型是可能的。
特别是，描述了用于生产透镜的工艺作为非限制性实施例。然而，根据本发明的工艺可以用于加工透镜的、必须有效地保持半成品以便能够同时进行加工的任何工艺。
此外，抽吸保持力和压力保持力的致动步骤的顺序不限于仅作为实例所描述的顺序。相反，发明构思还包括如下加工工艺，预见具有低应力的仅仅抽吸保持力操作的第一加工步骤，和具有高应力的压力保持力也附加地进行操作的第二加工步骤，或这些的步骤的任意组合。
最后，显而易见的是，用于加工透镜的工艺可以进行许多改进和变形，所有这些都被本发明所涵盖；而且，所有的细节可以用技术上等效的元件来代替。在实践中，所使用的材料，以及尺寸，根据技术要求可以是任意的。

Claims (12)

1.一种用于加工透镜的工艺，包括以下步骤：
-通过抽吸保持力保持半成品(20)，所述抽吸保持力在半成品(20)的整个表面加工周期期间起作用；
-在半成品(20)的待加工表面(20b)上进行表面加工周期；和
-在所述表面(20b)的表面加工周期中，根据施加在半成品(20)上的机械应力的水平来致动压力保持力。
2.根据权利要求1所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，根据加工刀具(30)在表面加工周期中所处的瞬时位置来致动压力保持力。
3.根据权利要求2所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，当加工刀具(30)靠近待加工表面(20b)的外边缘时，所述压力保持力持续被致动。
4.根据权利要求2或3所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，当加工刀具(30)靠近待加工表面(20b)的中心部时，所述压力保持力不被致动。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，所述表面加工周期包括第一步骤和随后的步骤，在所述第一步骤中通过同时施加抽吸保持力和压力保持力来保持半成品(20)，在随后的步骤中通过仅施加抽吸保持力来保持半成品(20)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，抽吸保持力作用在半成品(20)的与待加工表面(20b)相背的第一表面(20a)上。
7.根据权利要求6所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，所述通过抽吸保持力保持的步骤包括当半成品(20)的第一面(20a)抵靠布置在第一旋转轴(11)中的抽吸室(12)时致动抽吸组。
8.根据权利要求6或7所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，在所述通过抽吸保持力保持的步骤之前，所述工艺包括使可变形支撑元件(16)适应半成品(20)的第一表面(20a)的形状的步骤。
9.根据权利要求8所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，所述可变形支撑件(16)的适应步骤包括：
-使半成品(20)的第一表面(20a)抵靠所述可变形支撑元件(16)，以便使所述可变形支撑元件(16)具有与所述第一表面(20a)的形状相匹配的形状；及
-以这样的匹配的形状将支撑元件(16)锁定在位。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，所述压力保持力作用在半成品(20)的第二表面(20b，20c)上。
11.根据权利要求10所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，所述半成品(20)的第二表面是待加工表面(20b)。
12.根据权利要求10或11所述的用于加工透镜的工艺，其特征在于，致动压力保持力的步骤包括将与第一旋转轴(11)平行的第二旋转轴(14)置于与半成品(20)的待加工表面(20b)接触的操作位置，并在所述待加工表面(20b)上施加压力。
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