CN1921982A - 用于粘结光学透镜的装置及方法 - Google Patents

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CN1921982A CN 200580005343 CN200580005343A CN1921982A CN 1921982 A CN1921982 A CN 1921982A CN 200580005343 CN200580005343 CN 200580005343 CN 200580005343 A CN200580005343 A CN 200580005343A CN 1921982 A CN1921982 A CN 1921982A
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Abstract

定心装置(13)被配置成环绕其上设有透镜毛坯(1)的装料台(11),以将透镜毛坯(1)的几何中心设定成与装料台(11)的中心相一致。定心装置(13)包括按压透镜毛坯(1)的周边表面的三个夹销(31)。当定心操作结束时,其上设有透镜毛坯(1)的装料台(11)被移动装置(12)从中心位置(H1)向上推至粘结位置(H2),并且透镜毛坯(1)在凹面侧的周边部分被推动而抵靠住夹销(31)的锁定部(31A)的下表面。当将预定量的蜡(4)滴到透镜毛坯(1)上后,透镜保持单元(2)被向下移动预定量并被推动而抵住透镜毛坯(1)上的蜡,以使蜡薄薄地散布开来并使蜡凝固。因此,透镜毛坯(1)和透镜保持单元(2)相互粘结。

Description

用于粘结光学透镜的装置及方法
技术领域
本发明有关一种用于粘结(blocking)光学透镜的装置及方法。
背景技术
传统地,当由具有未加工的凸面的圆形透镜基体制造眼镜片时,通过由数控磨床(举例而言,由LOH制造的通用抛光设备TORO-X2SL)将透镜基体的凸面切削或研磨成预定的表面形状,以具有稍大于包括研磨余量(lapping stock)或抛光余量(polishing stock)的加工尺寸,并接着由抛光设备将所述凸面抛光成预定的曲面来进行制造。
根据美国专利第5,421,770号,在切削或抛光透镜基体中,透镜基体通过粘合到非抛光表面的透镜保持单元而连接到抛光设备。
根据本发明,在以下说明中,透镜基体将被称作透镜毛坯,以及透镜保持工具将被称作透镜保持单元。通过粘合剂将透镜毛坯固定到透镜保持单元将被称作粘结操作或粘结。执行这种粘结操作或粘结的装置将被称作粘结装置。举例而言,已知的为由LOH所制造的称作定位粘结器(layoutblocker)的装置用作粘结装置。
就粘结透镜毛坯而言,在日本专利公开出版物第2003-334748中所披露的粘结装置中,如图13中所示,透镜毛坯1通过粘结环(blocking ring)3被配置在透镜保持单元2上。熔化的粘合剂4被灌注到三个构件(即,透镜毛坯1、透镜保持单元2以及粘结环3)所包围的空间内并被冷却而凝固,以便通过透镜保持单元2粘结透镜毛坯1。通常将具有低熔点的合金或蜡用作粘合剂。
在这个粘结装置中,对应于透镜毛坯1的类型来配备不同类型的透镜保持单元2和粘结环3。在粘结操作中,对应于所采用的透镜毛坯1的透镜保持单元2和粘结环3被选定并用于使粘合剂4的中央具有预定厚度。在图13中,参考符号5表示工作台;以及6表示用于将粘结环3固定到工作台5的固定装置。
当透镜毛坯1被透镜保持单元2粘结时,透镜毛坯1的中心必须精确地与透镜保持单元2的中心相一致。就这个目的而言,在日本专利公开出版物第09-290340号、第11-325828号及类似公开物中所披露的定心装置及类似装置中,透镜毛坯1被夹紧并相对于透镜保持单元2置于中心处。
日本专利公开出版物第09-290340号中所披露的定心装置为根据透镜的周边表面机械地将透镜置于中心的装置。在粘结操作期间,环绕透镜的环状构件进行枢转以推动三个杠杆式构件的保持部分抵靠住透镜的周边表面,从而将透镜置于中心。
日本专利公开出版物第11-325828号涉及一种测量方法及设备,对于具有凹面的光学元件,举例而言,凹透镜或凹面镜,通过所述测量方法及设备可以获得凹面的中心位置以及光学元件的外部形状的中心位置。根据这个设备,光学表面的凹面的边缘部分被切削以形成平面。所述平面所围成的圆上的至少三点的坐标由微分干涉显微镜以及测量活动工作台的移动量的距离测量装置来测量。从所测量的坐标计算出所述圆的中心位置,并且所计算出的中心位置被确定为凹面的中心位置。
发明内容
本发明所解决的问题
日本专利公开出版物第09-290340号中所记载的定心装置需要大量元件,举例而言,具有导向部和凸轮面的圆柱形构件、环状构件、三个辊子、三个杠杆构件、偏置装置、保持部释放装置以及类似元件。因此,这个定心装置的结构变得复杂而造成高制造成本。因此,这个定心装置是不实用的。
日本专利公开出版物第11-325828号中所记载的光学元件测量设备由在正交方向上移动活动工作台的X-活动工作台以及Y-活动工作台构成,光学元件被放置在所述活动工作台上。X-活动工作台及Y-活动工作台的移动量由距离测量装置来测量。由算术运算单元对从所述距离测量装置传送的对应于各活动工作台的移动量的信号进行计算以获得光学元件的中心位置及偏心方向。因此,设备本身是较昂贵的。因此,要寻求对便宜的定心装置的开发。
在定心期间,由于透镜粘结的准确性直接影响透镜的加工精度,所以需要高准确性。因为要使用大量类型的透镜毛坯1,然而,传统地,粘结操作由操作者手动执行。因此,无法获得高准确性,并且会增加操作者的负担。此外,非常难于很准确地控制粘合剂4的供应量。更具体地,当对准透镜毛坯1和透镜保持单元2时,操作者通过目测来对准它们以使粘结环3的直径与毛坯的直径之间的差值变得在整个周边始终相等,或者操作者调节透镜毛坯1的移动以使CCD照相机用图像感测到的透镜毛坯1的周边与显示透镜毛坯1的相同监视器上所显示的参考线相一致,从而确保粘结准确性。这个位置调整操作根据操作者而变化,从而导致较差的准确性并造成误差。此外,所述操作对操作者造成较重的负担,并因此而耗费时间。
在粘结透镜毛坯1中,当透镜毛坯1以其面朝上的粘结靶面放置在工作台或类似物上时,要粘结的光学表面的高度根据透镜毛坯1的外围边缘的厚度而变化。因此,需要与透镜毛坯1的外围边缘的厚度相匹配的粘结环3。结果,增加了粘结环3的类型数量,并且粘结环3的储存及管理会造成麻烦。
传统地,预先将透镜毛坯1放置在粘结环3上。在透镜毛坯1与透镜保持单元2之间设定预定间隙。粘合剂4被灌注到所述间隙内并被冷却而凝固。如果位于中心处的间隙过窄,则粘合剂4不容易到达中心,因此而造成折光本领的误差。相反地,如果所述间隙过宽,则不可避免地增加蜡4的使用量。因此会增加热收缩的影响,并且透镜的折光本领变得不稳定。因此,必须非常准确地控制粘合剂4的使用量和厚度。粘合剂4本身的熔融温度为大约50℃至80℃。当将粘合剂4灌注到所述间隙内时,如果粘合剂4被透镜保持单元2或透镜毛坯1夺去热量并冷却而凝固,则它将无法覆盖透镜保持单元2的整个粘结面,并且无法获得足够的粘合强度。
如果粘合剂4在其供应操作还未结束之前就开始凝固,则粘合剂4中会产生气泡。在这种情况下,粘合剂4同样无法覆盖透镜保持单元2的整个粘结面,并且无法获得足够的粘合强度。
在将粘合剂4供应到透镜毛坯与透镜保持单元之间的间隙内的操作中,通常由操作者按下按钮来将粘合剂4灌注到所述间隙内。操作者在他或她视觉上确认所灌注的粘合剂4已达到预定量后停止供应粘合剂。这会增加操作者的负担。此外,供应量并不稳定。如果供应量过大,则粘合剂4会从透镜毛坯1与透镜保持单元2之间的间隙溢出并附着到透镜毛坯1的周边表面或凹面。如果供应量过小,则无法获得足够的粘结力。依此方式会出现各种问题。
为了解决如上所述的传统问题提出本发明,并且将提供一种用于粘结光学透镜的装置作为本发明的一个目的,所述装置不需要粘结环,并且可以将具有不同厚度的周边部分的平滑的光学透镜可靠地移动到预定的粘结位置处。
本发明的另一个目的是提供一种用于粘结光学透镜的装置,从而由简单的定心装置可靠地将光学透镜置于中心。
本发明的又一个目的是提供一种用于粘结光学透镜的装置及方法,从而可以控制粘合剂的供应量和厚度非常精确地与光学透镜的尺寸、形状及类似特征相匹配。
问题的解决方式
为了获得上述目的,根据第一发明,提供一种用于粘结光学透镜的装置,所述装置包括通过粘合剂固定有光学透镜的透镜保持工具,所述装置包括:装料台,光学透镜以其面朝上的凹面放置在所述装料台上;定心装置,所述定心装置使光学透镜的几何中心与所述装料台的中心相一致;将粘合剂滴到光学透镜的凹面上的滴下装置;以及移动装置,所述移动装置将光学透镜移动到所述透镜保持工具的粘结位置处。
根据第二发明,提供一种用于粘结光学透镜的方法,所述方法将熔化的粘合剂置于光学透镜和透镜保持工具之间并使熔化的粘合剂凝固以将光学透镜固定到所述透镜保持工具,所述方法包括的步骤为:将粘合剂滴到光学透镜的凹面上;推动所述透镜保持工具抵住光学透镜上的粘合剂以使粘合剂散布开来,以使所述透镜保持工具和光学工具保持预定间隙;以及冷却粘合剂而使其凝固,以使所述透镜保持工具与光学透镜粘合成一体。
本发明的效果
第一发明包括将光学透镜移动到粘结位置的移动装置。因此,具有为不同厚度的外围边缘的各种类型的光学透镜可以可靠地移动到粘结位置并被所述透镜保持工具粘结。
此外,所述滴下装置可以非常精确地控制粘合剂的供应量。因此,粘合剂不会从凹面溢出,并且不需要采用粘结环。
根据第二发明,当所述滴下装置将粘合剂滴到所述透镜凹面上时,可以准确地控制粘合剂的滴下量。可以预先根据光学透镜及透镜保持工具以及类似装置计算并确定粘合剂的滴下量。
当准确地控制光学透镜和所述透镜保持工具在相对靠近彼此的方向上的移动量时,可以在所述透镜保持工具的粘结面与所述透镜凹面之间设定预定间隙。
在将粘合剂滴到光学透镜的凹面上之后,所滴下的粘合剂通过所述透镜保持工具受压并散布成预定厚度。粘合剂中将不会形成气泡,并且可以获得高粘合强度。粘合剂将不会溢出到所述透镜凹面外而污染光学透镜或装置。粘合剂将不会变得短到不足以粘结光学透镜。因此,不需要使用环绕所述透镜保持工具的粘结环,从而可以减少元件数量。
附图说明
图1为显示透镜毛坯被透镜保持单元粘结的状态的图式;
图2为根据本发明的粘结装置的主要部分的外观透视图;
图3为粘结装置的定心部分的透视图;
图4为定心部分的截面图;
图5为显示透镜毛坯被锁定在粘结位置处的状态的图式;
图6为显示滴下装置的图式;
图7为显示齿轮泵的内部的图式;
图8为显示蜡的滴下量与供应到步进电动机的脉冲数量之间的关系的曲线图;
图9为用于说明用于透镜毛坯的粘结操作的图式;
图10为用于说明用于透镜毛坯的粘结操作的图式;
图11为用于说明用于透镜毛坯的粘结操作的图式;
图12为用于说明用于透镜毛坯的粘结操作的图式;以及
图13为显示使用粘结环来粘结透镜毛坯的传统情况的截面图。
具体实施方式
根据图式中所示的实施例详细说明本发明。
参看图1,参考符号1表示透镜毛坯;2表示用作透镜保持工具的透镜保持单元;4表示将透镜毛坯1一体地粘合到透镜保持单元2的粘合剂;以及6表示保护膜。
透镜毛坯1为塑料半加工透镜并由二甘醇-碳酸二烯丙酯基树脂(diethylene-grycol-bisallyl-carbonate-based resin)(折射率=1.50)、氨基甲酸乙酯基树脂、环硫基树脂(折射率=1.55至1.75)或类似材料(举例而言)制成。透镜毛坯1的凹面1a由具有预定的曲率半径的光学表面形成,并用作被透镜保持单元2粘结的粘结靶面。凸面1b为由抛光机进行抛光的抛光靶面,在根据本发明的粘结装置粘结透镜毛坯1的粘结靶面1a之后,所述粘结靶面被精加工成预定的光学表面。当根据透镜毛坯1的尺寸对它们进行分类时,它们具有四种类型的直径LDb,举例而言,80mm、75mm、70mm以及65mm。
粘结透镜毛坯1的透镜保持单元2由具有小于透镜毛坯1的直径LDb的最大直径YDh的A1盘2A以及在盘2A的背面中央一体地凸出的由SUS303所制成的环形凸出部2B构成。盘2A的前表面2a为用于粘结透镜毛坯1的粘结面,并且由具有曲率半径Ch的凸面形成,其中曲率半径Ch大体上等于或接近透镜毛坯1的凹面1a的曲率半径R。通过阳极处理在前表面2a的整个表面上形成薄氧化膜。在这个实施例中,粘结面2a通过利用阳极处理所形成的氧化膜的微孔被涂上颜色。盘2A的背面2b形成当将透镜保持单元2安装到抛光装置或切削装置时作为参考的参考面。凸出部2B形成与抛光装置或切削装置的卡盘相配合的配合部。
这种透镜保持单元2被配备成对应于透镜毛坯1的类型的多种类型,举例而言,如表格1中所示。更具体地,就透镜保持单元2的类型而言,可采用四个不同的直径YDh(80mm、75mm、70mm以及65mm),并且可采用五个不同的粘结表面2a曲率半径Ch(R162、R105、R76、R61以及R55),从而提供由不同直径YDh以及不同的粘结表面2a曲率半径Ch的组合所组成的总共16种类型。在粘结操作中,在所述透镜保持单元2中选择性地使用具有相等或近似于透镜毛坯1的凹面1a的曲率半径R和直径LDb的曲率半径Ch和直径YDh的一个透镜保持单元。当依此方式选出对应于透镜毛坯1的透镜保持单元2以使透镜保持单元2的粘结面2a的形状与透镜毛坯1的凹面1a的形状实质上相一致时,凹面1a与粘结面2a之间的间隙可以设定成在整个表面上大体恒定。因此,可以供应适当量的粘合剂4并缩短粘合剂4的冷却时间。
                           表格1
           透镜保持单元的直径(mm)
  曲率半径mm(预设颜色)   φ80   φ75   φ70   φ65
  R162(绿色)   ○   ○   ○   ○
  R105(蓝色)   ○   ○   ○   ○
  R76(红色)   ○   ○   ○   ○
  R61(橙色)   ×   ○   ○   ○
  R55(白色)   ×   ×   ×   ○
注释:○=预先设置,×=未预先设置
将蜡或低熔点合金(举例而言,具有47℃的熔点的Bi、Pb、Sn、Cd或者In合金)用作粘合剂4。这个实施例将举例说明使用高粘性蜡(具有70℃至80℃的适当使用温度)的情况。蜡4为主要由聚乙烯蜡制成的化合物并包含作为主要成分的碳氢化合物(CnH2n)。蜡4的物理性质包括57℃的软化点、300℃的闪燃点、0.92g/cm2的密度(25℃)以及300mPa·s的粘度(100℃)。蜡4不溶于水。
当通过透镜保持单元2粘结透镜毛坯1时,其通常通过保护膜6而被粘结。保护膜6用于防止透镜毛坯1的凹面1a在抛光期间受损并易于移除蜡4。举例而言,具有包括表层、中间层以及粘结层的三层结构的膜被用作保护膜6。当保护膜6为三层结构时,表层及中间层由聚乙烯制成,而粘结层由聚烯烃制成。表层、中间层以及粘结层的厚度分别约为10μm、85μm以及25μm。就保护膜6的物理性质而言,保护膜6在室温下为膜状固体并具有110℃至130℃的熔点以及0.9至1.0的比重。
保护膜6的另一个实例可以具有包括由聚已烯制成的基层以及由聚烯烃制成的粘结层的两层结构。就这个保护膜6的物理性质而言,保护膜6在室温下为膜状固体,并且具有110℃至130℃的熔点以及0.9至1.0的比重。
参看图2,参考符号10所表示的粘结装置为由透镜保持单元2粘结透镜毛坯1的装置。粘结装置10包括其上放置透镜毛坯1的装料台(loading table)11、在粘结操作期间将透镜毛坯1从中心位置H1移动到粘结位置H2(图5)的移动装置12(图4)、将透镜毛坯1置于中心的定心装置13、将蜡4滴到透镜毛坯1上的滴下装置14、粘结期间在透镜毛坯1与透镜保持单元2之间设定预定间隙的间隙设定装置15、控制整个粘结装置的控制器(图中未示)以及类似装置。
参看图4,装料台11被连接到可垂直移动的支撑轴17的上部端面。垫片19通过O型环18被放置在装料台11的上表面上。采用垫片19使得在定心期间易于移动透镜毛坯1。装料台11被连接到支撑轴17以通过摆动装置20能够在所有方向上摆动(旋转),使得装料台11可以应付各种类型的透镜毛坯1。因此,即使透镜毛坯1具有大致的棱形形状,并且其周边部分的厚度在圆周方向上会变化,当装料台11通过摆动装置20相对于水平面倾斜以使透镜毛坯1在凹面1a侧的外围边缘紧靠三个销(在下文中称作夹销)31(稍后说明)的锁定部31A的下表面时,透镜毛坯1的凹面1a也可以保持水平。摆动装置20进一步包括绕着支撑轴17配列的多个可拉伸的螺旋弹簧21。可拉伸的螺旋弹簧21向下偏置装料台11。
将透镜毛坯1从中心位置H1移动到粘结位置H2的移动装置12由具有速度控制器24的气缸形成,其中所述速度控制器通过托架23连接到滑板22的下表面并面朝上。移动装置12通过可拉伸的操作杆26垂直移动支撑轴17。
滑板22具有插入孔25,移动装置12延伸过所述插入孔。滑板22通过驱动装置(例如气缸(图中未示))在中心位置H1(图4)下方的一位置与蜡4的滴下位置H3(图2)下方的一位置之间往复移动。
粘结装置10的中心位置H1为定心装置13将透镜毛坯1置于中心的位置。中心位置H1为装料台11的上表面上的一位置,在图2中,所述位置位于滴下装置14的右侧以及间隙设定装置15的前面。粘结位置H2为中心位置H1上方的一位置。在粘结位置H2处,透镜毛坯1在凹面1a侧的外围边缘11a(图5)被夹销31的锁定部31A锁定。粘结位置H2被设定在中心位置H1上方,以便使得无论采用具有不同厚度的周边部分的各种类型的透镜毛坯1中的哪一种类型,透镜毛坯1在凹面1a侧的外围边缘11a在粘结期间均可以位于预定高度处。滴下位置H3为滴下装置14将蜡4滴到透镜毛坯1的凹面1a上的位置。滴下位置H3在粘结位置H2的左侧并与粘结位置H2具有相同高度。
参看图3和图4,定心装置13为将透镜毛坯1置于中心以将透镜毛坯1的几何中心设定成与装料台11的中心相一致的机构。定心装置13包括绕着装料台11配置的三个夹紧构件30以及从各夹紧构件30上凸出的三个夹销31。夹紧构件30的近端在轴向上由从夹紧基座33的上表面上凸出的固定轴34支承,以在夹紧基座33的径向(箭头B和D的方向)上枢转。夹销31从各夹紧构件30的末端凸出。固定轴34在圆周方向上从夹紧基座33上等距离地凸出。
所有的夹销31具有相同的长度,并且锁定部31A从各夹销31的上端部上一体地凸出,如图5中所示。各锁定部31A形成直径大于对应的夹销31的盘。锁定部31A的下表面形成接收透镜毛坯1在凹面1a侧的外围边缘11a的表面以限定透镜毛坯1向上移动的限度。锁定部31A的下表面的高度对应于透镜保持单元2粘结透镜毛坯1的粘结位置H2
夹紧基座33形成具有上部开口端及下部开口端的圆柱体形状,并且水平地固定在从滑板22的上表面上凸出的多个支柱35上。旋转基座36通过轴承37以可旋转方式安装在夹紧基座33内。旋转基座36具有形成气缸并使支撑轴17延伸过的通孔38。当定心装置13将透镜毛坯1置于中心时,旋转基座36通过气缸39往复地枢转过预定角度。
直接连接式气缸被用作气缸39。气缸39的杆40的线性往复运动被转换成弧形运动。所述弧形运动经由轴41传输到旋转基座36。
三个移动轴44在圆周方向上从旋转基座36的上表面上等距离地凸出。各移动轴44滑动地延伸过对应的夹紧构件30的中心处所形成的延伸孔43并向上凸出。在将透镜毛坯1置于中心期间,当旋转基座36通过气缸在图3中的箭头A的方向(逆时针)上枢转时,透镜毛坯1通过夹销30被置于中心处。更具体地,当旋转基座36在箭头A的方向上枢转时,移动轴44在一方向上于对应的延伸孔43内移动以与固定轴34相分离,并且使夹紧构件30在箭头B的方向上绕着作为枢转中心的固定轴34枢转。因此,夹销31也在相同的方向上进行枢转。当夹紧构件30枢转过预定角度时,夹销31紧靠装料台11上的透镜毛坯1的周边表面1c以按压透镜毛坯1。当透镜毛坯1的几何中心偏心于装料台11的中心时,透镜毛坯1通过三个夹销31在与偏心方向相反的方向上移动并被置于中心处,使得透镜毛坯1的几何中心与装料台11的中心相一致。
当透镜毛坯1的定心操作结束时,气缸39的驱动操作被转换成使旋转基座36在箭头C的方向上枢转。当旋转基座36在箭头C的方向上旋转时,各夹紧构件30在打开方向(箭头D的方向)上枢转过相同的角度并回到原始位置处,使得所有的夹销31与透镜毛坯1相分离。
此外,三个定位块50设置在夹紧基座33的上表面上,以将各定位块50定位在其前面及后面的相邻的夹紧构件30之间,并且实质垂直于其后面的夹紧构件30。各定位块50形成反转的L形以具有臂部50A和腿部50B。臂部50A延伸到旋转基座36之上以平行于所述旋转基座并与其相对。腿部50B通过螺栓固定到夹紧基座33的上表面。
置于旋转基座36与各定位块50的臂部50A之间的轴承51(图3)被连接到各夹紧构件30的末端。定心期间,轴承51在旋转基座36上滚动,以使对应的夹紧构件30在图3中的箭头B和D的方向上的枢转平滑。当透镜毛坯1与装料台11一起向上移动并被推动而抵住夹销31的锁定部31A时,轴承51被推动而抵住定位块50的臂部50A的下表面以防止夹紧构件30悬空。
参看图6,将蜡4滴到透镜毛坯1的凹面1a上的滴下装置14包括储存蜡4的容器61、将蜡4滴到透镜毛坯1上的喷嘴62、将容器61连接到喷嘴62的管子63、以每批具有预定量的批量形式从容器61间歇地供应蜡4的泵64、驱动泵64的步进电动机65、打开/关闭喷嘴62的滴下阀66、分别加热容器61和管子63的加热器67和68、具有操纵滴下阀66的速度控制器的气缸69以及类似装置。
容器61的容积为10.56升(440mm宽度×240mm深度×100mm高度)。容器61的加热器67为100V及300W。管子63的加热器68为100V及17W。喷嘴62具有直径为3mm的开口。由SMC制造的针式气缸(pin cylinder)(CDJPL10-5D-97LS)被用作打开/关闭喷嘴62的滴下阀66。
当固态的蜡4被充填至容器61内时,其被加热器67加热并熔化。容器61中的温度由温度控制器控制。所述温度控制器以定时开关所预设的时间自动启动/关闭。加热器67要耗费两个小时来通过加热到70℃使容器61内的固态蜡4熔化。当使用定时器预先熔化蜡4时,在操作开始时可以开始对透镜毛坯1的粘结操作而无需等待蜡4熔化。
使可以使用熔料的滴下装置14的温度为0℃至120℃,并且蜡4的熔融温度适于为68℃至72℃。两个温度优选地保持固定值。当通过泵64从排出口70每次以固定量间歇地供应容器61内的已熔化的蜡4时,蜡经由管子63被引导至喷嘴62。
如图7中所示,使用互相啮合的两个齿轮71a和71b的已知齿轮泵被用作泵64。这种齿轮泵64是适当的,这是因为其可以以每批具有预定量的批量形式平稳且可靠地供应具有粘性的蜡4。通过改变要供应给步进电动机65的驱动信号的数量来准确地控制由齿轮泵64供应的蜡4的量。
图8为显示要供应给步进电动机65的脉冲数量与蜡4的滴下量之间的关系的曲线图。如图8清楚呈现,蜡4的滴下量相对于脉冲数量表现出非常高的线性度。
为了控制作为实现滴下装置14的一个显著要素的蜡4的滴下量,不需要图13中所示的传统粘结环(blocking ring)3。如果无法准确控制滴下量,则当滴下量过大时,蜡4会从透镜毛坯1的凹面1a溢出。当滴下量过小时,粘结的夹持力会减小。根据本发明,根据透镜毛坯1来控制滴下阀66的打开/关闭时间,使得可以非常精确地控制蜡4的滴下量。因此不会出现较低的粘结夹持力的问题,并且可以对应各种类型的透镜毛坯1来滴下最佳量的蜡4。
再次参看图2和图4,垂直移动透镜保持单元2以在透镜保持单元2与透镜毛坯1之间设定预定间隙的间隙设定装置15包括保持透镜保持单元2的保持臂80、支承保持臂80以垂直移动的滚珠螺杆81、使滚珠螺杆81旋转的步进电动机(图中未示出)以及类似装置,并且所述间隙设定装置被配置在定心装置13的后面。保持臂80的末端向前伸出以定位在粘结位置H2之上,并且其下表面处设有以可拆卸方式保持透镜保持单元2的真空卡盘(图中未示)。真空卡盘的中心与装料台11的中心相一致。在透镜毛坯1的粘结期间,当保持臂80通过滚珠螺杆81的旋转向下移动时,透镜保持单元2被推动而抵靠住已滴到透镜毛坯1上的蜡4。因此,蜡4薄薄地散布到透镜保持单元2的粘结面2a的整个表面,从而通过透镜保持单元2能够粘结透镜毛坯1。
通过根据作为参考高度(粘结位置H2的高度)的夹销31的锁定部31A的下表面供应到步进电动机的脉冲数量来准确控制透镜保持单元2在粘结期间向下移动的量,其中透镜毛坯1在凹面1a侧的外围边缘11a紧靠所述夹销31。因此,在透镜毛坯1与透镜保持单元2之间设定预定间隙d(图5),换句话说,设定蜡4的端部厚度。更具体地,从蜡4在散布后的端部厚度Te、透镜毛坯1的凹面1a的曲率半径R、透镜毛坯1的直径LDb、透镜保持单元2的周边部分的厚度YH(在图1和图5中,为盘2A从背面2b至表面2a的周边部分的厚度)、透镜保持单元2的直径YDh以及透镜保持单元2的凸面2a的曲率半径Ch中的至少一个计算出间隙d以及蜡4的滴下量Q。
在本发明中,就透镜保持单元2与透镜毛坯1之间在粘结期间的位置关系而言,参数“透镜保持单元的周边部分的厚度YH+蜡的端部厚度Te”受到限定并设定成7mm。透镜保持单元2的外围边缘的厚度YH被设定成4mm,从而使蜡4的端部厚度Te被设定成3mm。通过下述公式从根据管理指令数据的已知伺服器(图中未示)的要求所发送的各参数值计算特定数据。
当为了将蜡4的端部厚度Te设定成预定值而向下移动透镜保持单元2以将蜡4压在透镜毛坯1上时,透镜毛坯1在凹面侧的外围边缘11a与透镜保持单元2在粘结面2a侧的外围边缘22a(图5)之间的垂直方向上的间隙d由下述公式(1)来计算:
d = - R 2 - LDb 2 4 + R 2 - YDh 2 4 · · · ( 1 )
其中R为透镜毛坯1的凹面1a的曲率半径,LDb为透镜毛坯1的直径,以及YDh为透镜保持单元2的直径。
透镜保持单元2在粘结面2a侧的外围边缘22a在垂直方向上的坐标位置被定位在以预定值YH(周边部分的厚度)位于透镜保持单元2的参考面2b下方的一坐标位置处。因此,在粘结期间,透镜保持单元2的向下移动量被控制成使蜡4的端部厚度Te获得一预定值(在这个实施例中为3mm)。更具体地,向下移动透镜保持单元2,以使透镜保持单元2的参考面2b停在比粘结位置H2的高度(透镜毛坯1在凹面侧的外围边缘11a所紧靠的夹销31的锁定部31A的下表面的高度)高YH+d的一位置处。
要滴到透镜毛坯1上的蜡4的滴下量Q由下述公式(2)来计算:
Q = πTeD h 2 + π [ - 1 3 ( R - R 2 - Dh 2 ) 3 + R ( R - R 2 - D h 2 ) 2 ]
- π [ - 1 3 ( Ch - Ch 2 - D h 2 ) 3 + Ch ( Ch - Ch 2 - Dh 2 ) 2 ] · · · ( 2 )
其中Te为蜡4的端部厚度,Ch为透镜保持单元2的粘结面2a的曲率半径,以及2Dh为散布后的蜡4直径。
要滴到透镜毛坯1上的蜡4的滴下量Q还可以由下述公式(3)来计算:
Q = π ( Tc + R 2 - D h 2 - Ch 2 - D h 2 ) Dh 2
+ π [ - 1 3 ( R - R 2 - D h 2 ) 3 + R ( R - R 2 - Dh 2 ) 2 ]
- π [ - 1 3 ( Ch - Ch 2 - D h 2 ) 3 + Ch ( Ch - Ch 2 - Dh 2 ) 2 ] · · · ( 3 )
其中Tc为蜡4在散布后的中央厚度。
当计算蜡4的滴下量Q时,控制器将对应于其的预定数量的脉冲发送到用于控制齿轮泵64的旋转量的步进电动机65。
Windows 200在其中作为OS运行的个人电脑被用作粘结装置10的控制器。根据通信方法,I/O板和电动机控制器通过ArcNet通信板相连以控制定心装置13、滴下装置14以及间隙设定装置15。
参看图3和图9至图12主要说明通过具有上述结构的粘结装置10对透镜毛坯1的粘结操作。
首先,通过O型环18将垫片19放置在装料台11上(图3)。透镜毛坯1以其面朝上的凹面1a放置在垫片19上(图9)。
对应于透镜毛坯1的透镜保持单元2以其粘结面2a面朝下连接到保持臂80末端的下表面(图4)。
定心装置13将透镜毛坯1置于中心。在定心操作中,气缸39被驱动以驱动旋转基座36在图3中的箭头A的方向上通过预定角度,以使各夹紧构件30在箭头B所标示的闭合方向上枢转。因此,各夹销31朝着旋转基座36的中央移动以按压透镜毛坯1的周边表面1c,以便使透镜毛坯1在与偏心方向相反的方向上移动,从而使透镜毛坯1的几何中心与装料台11的中心相一致(图4)。
当用于透镜毛坯1的定心操作结束时,透镜毛坯1通过移动装置12(图4)从中心位置H1移动至粘结位置H2。更具体地,当移动装置12被驱动时,操纵杆26伸出以向上推支撑轴17和装料台11。透镜毛坯1继而沿着夹销31从中心位置H1向上移动到粘结位置H2(图10),并且凹面1a侧的外围边缘11a被推动而抵住夹销31的锁定部31A的下表面。因此,使透镜毛坯1固定在粘结位置H2处。
随后,滑板22(图4)通过驱动装置(例如气缸)朝着图4中的左侧移动,以使透镜毛坯1从粘结位置H2移动到滴下位置H3(图2)。当透镜毛坯1移动到滴下位置H3并停止时,滴下装置14将预定量的蜡4滴到透镜毛坯1的凹面1a的中央。
以如图6中所示的下述方式使蜡4滴下。步进电动机65被驱动以将齿轮泵64驱动预定周期,以将预定量的蜡4从容器61推出到管子63。通过推动压力将停留在管子63末端中的蜡4以预定量从喷嘴62滴到透镜毛坯1的凹面1a上。此时,同时操作滴下阀66与齿轮泵64以打开/关闭喷嘴62。
当由滴下装置14所进行的蜡4的滴下操作结束时,滑板22移动以使透镜毛坯1从滴下位置H3再次返回粘结位置H2。当透镜毛坯1返回到粘结位置H2时,启动间隙设定装置15以使保持透镜保持单元2的保持臂向下移动预定量(图11),以推动透镜保持单元2的粘结面2a抵住已滴在透镜毛坯1上的蜡4。因此,蜡4会散布到整个粘结面2a上,从而具有预定厚度(图12)。在这种状态下,蜡4被自然冷却一预定时间周期或者被迫使凝固,以使透镜毛坯1被透镜保持单元2粘结。
其后,各夹紧构件30在旋转基座36的直径方向上向外枢转以使各夹销31与透镜毛坯1相分离。保持臂80向上移动以返回至初始高度,并且装料台11向下移动以返回至初始的中心位置H1,从而结束粘结装置10对透镜毛坯1的粘结操作。被透镜保持单元2粘结的透镜毛坯1已被放置在装料台11上。
依此方式,根据本发明,蜡4的滴下量Q适当地受到控制,并且透镜保持单元2的向下移动量受到控制,使得透镜毛坯1的凹面1a与透镜保持单元2之间形成预定间隙d。蜡4的滴下量Q将不会过大或过小,使得蜡4通过透镜保持单元2可以散布成预定厚度。
根据本发明,在粘结期间,透镜毛坯1从中心位置H1向上移动并继而移动到粘结位置H2。无论采用具有不同厚度的周边部分的各种类型的透镜毛坯1中的哪一种类型均可以可靠地将其凹面1a置于粘结位置H2处。
根据本发明,定心装置13为具有少量元件的简单配置,从而使其可以以低成本制造出来。
根据本发明,装料台11由摆动装置20摆动支承。甚至当采用具有厚度在圆周方向上变化的周边部分的透镜毛坯时,其凹面1a也可以保持在水平状态下。在滴蜡4期间,蜡4将不会从凹面1a溢出,从而可以可靠地粘结透镜毛坯1。
根据本发明,因为可以非常精确地控制蜡4的滴下量,所以蜡4将不会从透镜毛坯3的凹面1a溢出。因此,不需要图13中所示的传统粘结环3,从而可以减少粘结所需的元件数量。
在上述的实施例中采用聚乙烯基蜡。任何其它的蜡(举例而言,烷烃基蜡、微晶基蜡、费托蜡(Fischer-Tropsh-based wax)或者脂肪及油基人造蜡)均可以用作本发明的粘合剂,只要其在室温下为固体并在加热时熔化成具有相对较低的粘度的液体即可。不仅是蜡,而且还可以采用低熔点合金。
本发明不限于上述的实施例,但可以作各种变更和修改。
工业适用性
尽管已说明了将本发明用于粘结塑料眼镜片(plastic spectacle lens)的一种情况,然而本发明不限于此,而可以应用于各种类型的光学透镜。

Claims (11)

1.一种用于粘结光学透镜的装置,所述装置包括通过粘合剂固定有光学透镜的透镜保持工具,其特征在于,包括:
装料台,光学透镜以其凹面面朝上放置在所述装料台上;
定心装置,所述定心装置使光学透镜的几何中心与所述装料台的中心相一致;
将粘合剂滴到光学透镜的凹面上的滴下装置;以及
移动装置,所述移动装置将光学透镜移动到所述透镜保持工具的粘结位置处。
2.根据权利要求1所述的用于粘结光学透镜的装置,其特征在于,
所述定心装置包括多个销,所述销在所述装料台的径向和圆周方向上移动并按压光学透镜的周边表面,
所述销中的每一个的上端包括锁定部,所述锁定部用于锁定光学透镜在凹面侧的外围边缘。
3.根据权利要求1所述的用于粘结光学透镜的装置,其特征在于,所述定心装置包括:
环绕所述装料台的夹紧基座;
以可旋转方式安装在所述夹紧基座内的旋转基座;
使所述旋转基座枢转的驱动装置;
在所述夹紧基座上凸出的多个固定轴;
分别由所述固定轴以可枢转方式支承的多个夹紧构件;
多个移动轴,所述移动轴在所述旋转基座上凸出并延伸过所述夹紧构件中的各延伸孔,并且使所述夹紧构件在光学透镜的定心期间分别朝着所述装料台枢转;以及
多个销,所述销分别在所述夹紧构件上凸出并在定心期间按压光学透镜的周边表面。
4.根据权利要求2所述的用于粘结光学透镜的装置,其特征在于,
所述装料台由支承装置以摆动方式支承,以及
所述移动装置向上移动所述装料台以沿着所述销向上移动光学透镜,从而将光学透镜移动到粘结位置。
5.根据权利要求1所述的用于粘结光学透镜的装置,其特征在于,进一步包括间隙设定装置,所述间隙设定装置在彼此相对靠近的方向上移动所述透镜保持工具和光学透镜以在其间设定预定间隙,以使粘合剂散布开来。
6.根据权利要求5所述的用于粘结光学透镜的装置,其特征在于,从粘合剂在散布后的外围边缘部分的厚度、所述透镜保持工具的直径、粘结面的曲率半径、光学透镜的直径、凹面的曲率半径以及所述透镜保持工具与光学透镜之间的间隙中的至少一个计算出由所述滴下装置滴到光学透镜上的粘合剂的滴下量。
7.根据权利要求5所述的用于粘结光学透镜的装置,其特征在于,所述透镜保持工具的粘结面的周边部分与光学透镜在凹面侧的周边部分之间的垂直方向上的间隙d由下述公式来计算:
d = - R 2 - LDb 2 4 + R 2 - YDh 2 4
其中R为光学透镜的凹面的曲率半径,LDb为光学透镜的直径,以及YDh为所述透镜保持工具的直径。
8.根据权利要求5所述的用于粘结光学透镜的装置,其特征在于,粘合剂的滴下量Q由下述公式来计算:
Q = πTeDh 2 + π [ - 1 3 ( R - R 2 - Dh 2 ) 3 + R ( R - R 2 - Dh 2 ) 2 ]
- π [ - 1 3 ( Ch - Ch 2 - Dh 2 ) 3 + Ch ( Ch - Ch 2 - Dh 2 ) 2 ]
其中Te为粘合剂在散布后的周边部分的厚度,Ch为所述透镜保持工具的粘结面的曲率半径,R为光学透镜的凹面的曲率半径,以及2Dh为粘合剂在散布后的直径。
9.根据权利要求5所述的用于粘结光学透镜的装置,其特征在于,粘合剂的滴下量由下述公式来计算:
Q = π ( Tc + R 2 - Dh 2 - Ch 2 - Dh 2 ) Dh 2
+ π [ - 1 3 ( R - R 2 - Dh 2 ) 3 + R ( R - R 2 - D h 2 ) 2 ]
- π [ - 1 3 ( Ch - Ch 2 - Dh 2 ) 3 + Ch ( Ch - Ch 2 - D h 2 ) 2 ]
其中Tc为粘合剂在散布后的中央厚度,2Dh为粘合剂在散布后的直径,Ch为所述透镜保持工具的粘结面的曲率半径,以及R为光学透镜的凹面的曲率半径。
10.根据权利要求1所述的用于粘结光学透镜的装置,其特征在于,所述滴下装置包括供应粘合剂的齿轮泵、间歇地驱动所述齿轮泵的驱动装置、以及将所述齿轮泵所供应的粘合剂滴到光学透镜的凹面上的滴下装置。
11.一种用于粘结光学透镜的方法,所述方法将熔化的粘合剂置于光学透镜和透镜保持工具之间并使熔化的粘合剂凝固以将光学透镜固定到所述透镜保持工具,其特征在于,所包括的步骤为:
将粘合剂滴到光学透镜的凹面上;
推动所述透镜保持工具抵靠住光学透镜上的粘合剂以使粘合剂散布开来,以使所述透镜保持工具和光学工具保持预定间隙;以及
冷却粘合剂而使其凝固,以使所述透镜保持工具与光学透镜粘合成一体。
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