DE4310751A1 - Werkzeuge zum Herstellen der inneren und äußeren Kurven und Krümmungen von Kontaktlinsen sowie Verfahren zur Herstellung von Hornhautkontaktlinsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Vorrichtungen und Verfah­ ren zur Herstellung von Kunststoffkontaktlinsen und im einzel­ nen Prägezeuge und Werkzeuge zum Angleichen der Krümmung (Tori­ zität) der inneren und äußeren Kurven und Krümmungen von Kon­ taktlinsen.

Linsen zur Korrektur der Sehkraft können sphärisch sein, um den Brennpunkt des Auges für nahe und weite Entfernungen zu korrigieren, sie können aber auch zylinderförmig oder "to­ risch" sein, um einen Astigmatismus des Auges zu korrigieren.

Prägezeuge und Werkzeuge zum Formen von Kunststoff-Hornhautkon­ taktlinsen sind allgemein bekannt. Normalerweise umfaßt das Prägezeug ein aus Stahl hergestelltes Formwerkzeugelement, dessen eine Endfläche auf extrem genaue Spezifikationen ge­ schliffen und poliert ist. Zwei Formelemente, von denen eines eine konvexe Endfläche und das andere eine konkave Endfläche aufweisen, sind nebeneinander angeordnet, um einen Formhohl­ raum zu bilden, der anschließend durch Spritzgießen mit Kunst­ stoffmaterial gefüllt wird, um eine Kontaktlinse zu bilden.

Herkömmliche Prägezeuge und Werkzeuge zur Bildung von Kunst­ stoffkontaktlinsen weisen eine festgelegte Geometrie (äußere Gestalt) auf, so daß zur Variierung der Torizität verschiedene Prägezeuge und Werkzeuge verwendet werden müssen. Folglich würde man nach dem Stand der Technik unterschiedliche Formge­ bungswerkzeugelemente mit einer unterschiedlichen, permanent ausgeformten Endfläche für Linsen mit verschiedenen Stärken benötigen.

Ein Beispiel eines Formgebungswerkzeugelements aus dem Stand der Technik wird in der US-Patentspezifikation Nr. 3,871,813 von Cappeli beschrieben. Das Patent beschreibt ein spezielles Verfahren des Schleifens und somit der Bildung einer konvexen Oberfläche an der Endfläche eines Formelements.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Linsenprägezeug bzw. -werkzeug vorzusehen, das eine variable Form annehmen kann, um verschiedene Grade an Torizität vorzu­ sehen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Linse vorzusehen, bei dem die Torizität der Linse durch das Biegen einer gebogenen Form­ werkzeugoberfläche eines Prägezeugelements angeglichen wird.

Eine andere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine torische Hornhautlinse vorzusehen, die durch Spritzgießen hergestellt wird, wobei die gebogene Formoberfläche für entweder die inne­ ren oder die äußeren Kurven und Krümmungen eine veränderbare äußere Gestalt aufweist.

Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden dadurch ge­ löst, daß eine Gießform zur Bildung einer gekrümmten Ober­ fläche einer Linse vorgesehen ist, die ein Körperelement mit einer Endfläche umfaßt, wobei die gekrümmte Fläche an der Endfläche ausgebildet ist und einen ersten Krümmungsradius aufweist, und außerdem Mittel zum Biegen der Endfläche bis zu einem Ausmaß umfaßt, daß die gebogene Fläche der Endfläche einen zweiten Krümmungsradius annimmt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Formen einer Kunststoff-Meniskuslinse erste und zweite Körperelemente, die auf einer gemeinsamen Längs­ achse nebeneinanderliegen, um einen Formhohlraum zu bilden, wobei jedes Körperelement eine Endfläche mit einer gekrümmten Oberfläche umfaßt, wobei die eine gekrümmte Fläche eine kon­ kave Form und die andere Oberfläche eine konvexe Form auf­ weist, wobei jede gekrümmte Fläche einen ersten Krümmungsradi­ us aufweist, und Mittel zum Biegen zumindest einer der End­ flächen der ersten und zweiten Körperelemente bis zu einem Grad, daß die entsprechende gebogene Fläche einen zweiten Krümmungsradius annimmt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Verfah­ ren zur Herstellung einer Linse, die zumindest eine gekrümmte Fläche aufweist, wobei das Verfahren die Schritte des Bildens einer gebogenen Oberfläche an einer Endfläche eines ersten Gießformkörperelements, wobei die gebogene Oberfläche einen ersten Krümmungsradius aufweist, des Biegens der Endfläche des ersten Gießformkörperelements bis zu einem Ausmaß, daß die gekrümmte Fläche einen zweiten Krümmungsradius annimmt, des Nebeneinanderlegens einer Endfläche eines zweiten Gießformkör­ perelements neben die Endfläche des ersten Gießformkörperele­ ments zur Bildung eines Formhohlraums, des Positionierens eines Gießblocks (Außenform) um den Formhohlraum und des Ein­ spritzens von Kunststoffmaterial in den Formhohlraum umfaßt.

Weitere Aufgaben, Vorteile und herausragende Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschrei­ bung deutlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnun­ gen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung von zwei Präge­ zeugen bzw. Werkzeugen zum Herstellen der inne­ ren und äußeren Kurven und Krümmungen von Kon­ taktlinsen nach einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht entlang der Linie II-II nach Fig. 1, wobei die beiden Gießformen so bewegt worden sind, daß sie nebeneinanderlie­ gen, und die einen Gießblock zeigt, der um die Gießformen herum zum Spritzgießen positioniert worden ist,

Fig. 3 eine Schnittansicht in Querrichtung entlang der Linien III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte vertikale Schnittansicht, die der Fig. 2 ähnlich ist, und die ein nach innen gerichtetes Biegen der Gießformrippen zeigt, durch das die äußere Form der Endflächen vari­ iert wird, und

Fig. 5 eine vergrößerte schematische Darstellung der beiden Prägezeuge bzw. Werkzeuge und der sich daraus ergebenden Linsen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung zum Formen einer Kunststoff-Meniskus-Hornhautkontaktlinse im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 versehen und umfaßt ein erstes Gießform­ körperelement 12 und ein zweites Gießformkörperelement 14. Das Körperelement 12 weist eine gebogene Endfläche 16 auf, die in ihrem entspannten, nicht gedehnten Zustand eine sphärische konvexe Gestalt aufweist. Die gebogene Endfläche 16 wird an einer Außenseite einer Endwand 18 gebildet, die einstückig mit der zylinderförmigen Seitenwand 20 ausgebildet ist. Ein entge­ gengesetztes Ende 22 des Körperelements 22 ist offen und der Innenraum 24 des Körperelements 12 ist hohl. Das Körperelement 12 wird vorzugsweise aus gehärtetem Stahl hergestellt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ausgehend von einem Ende ein zylinderförmiger Absatz gebohrt, um die zylindrische Seitenwand 20 zu bilden. Die zentrale Bohrung 24 hat einen Durchmesser von etwa 0,282 Inch, und die Seitenwand hat eine Dicke von 0,074 Inch, wodurch das Körperelement 12 einen äuße­ ren Gesamtdurchmesser von 0,430 Inch erhält. Die zentrale Bohrung 24 ist an ihrem innersten Ende spitz zulaufend ausge­ legt und bildet einen Scheitelpunkt 25, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Der Scheitelpunkt ist auf der Längsachse "A" des Körper­ elements 12 zentriert.

Ein Paar von Rippen 20a und 20b werden in der Seitenwand 20 durch zwei in Längsrichtung angeordnete parallele Längs­ schlitze 26 und 28 gebildet, wie in Fig. 3 zu sehen ist. Die Schlitze 26 und 28 weisen eine Breite von etwa 0,188 Inch auf. Ein Paar von ausgerichteten Querbohrungen 30 und 32 sind je­ weils in den Rippen 20a und 20b ausgebildet. Die Bohrung 32 ist mit einem Gewinde versehen. Eine Schraube 34 weist einen mit einem Gewinde versehenen Schaftabschnitt 36 auf, der durch die Bohrung 30 hindurchgesteckt wird und mit der Bohrung 32 über das Gewinde in Eingriff kommt. Ein mit einem Kopf versehe­ ner Abschnitt 38 liegt an der Außenfläche der Rippe 20a an, wenn die Schraube 24 weit genug nach innen vorwärtsbewegt ist. Die Schraube 34 kann in die Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht werden, indem man einen Sechskantschlüssel angemesse­ ner Größe verwendet, der in eine Höhlung (Inbusschraube) paßt, die in dem Kopfteil 38 der Schraube 34 ausgebildet ist.

Das zweite Körperelement 14 gleicht dem ersten Körperelement 12 in Größe und Aufbau und weist eine gekrümmte Endfläche 40 auf, die eine sphärische konkave äußere Form aufweist. Die gebogene Endfläche 40 ist an einer Außenseite einer Endwand 42 ausgebildet, die einstückig mit einer zylindrischen Seitenwand 44 ist. Das entgegengesetzte Ende 46 des Körperelements 14 ist offen, und die zentrale Bohrung 48 ist in der gleichen Art und Weise ausgebildet wie die zentrale Bohrung 24. Ein Paar von Rippen 44a und 44b sind in der Seitenwand 44 durch ein Paar von Längsschlitzen 50 und 52 gebildet. Ein Paar von ausgerich­ teten Querbohrungen 54 und 56 sind jeweils in den Rippen 44a und 44b ausgebildet. Die Bohrung 56 ist mit einem Gewinde versehen. Eine Schraube 58 weist einen mit einem Gewinde verse­ henen Schaftabschnitt 60 auf, der durch die Bohrung 54 hin­ durchgesteckt wird und mit der Bohrung 56 über das Gewinde in Eingriff kommt. Ein mit einem Kopf versehener Abschnitt 62 der Schraube liegt an der Außenfläche der Rippe 44a an, wenn die Schraube 58 weit genug nach innen vorwärtsbewegt worden ist. Die Abmessungen der Rippen, der Bohrung, usw., des Körperele­ ments 14 sind im wesentlichen identisch zu denen beim Körper­ element 12.

Wie in der Fig. 2 zu sehen ist, ist ein meniskusförmiger Form­ hohlraum durch die konkaven und konvexen Oberflächen gebildet, wenn die beiden Gießformkörperelemente 12 und 14 auf einer gemeinsamen Längsachse "A" nebeneinanderliegen. Ein Gießblock (Außenform) 64 wird um die beiden Körperelemente herum ange­ bracht, und durch eine Einspritzöffnung 66 wird das Spritz­ gießen durchgeführt. Ohne daß eine der Schrauben 34 bzw. 58 festgedreht werden muß, sind die sich ergebenden Linsen sphä­ risch.

Um entweder eine oder beide der Flächen 16 und 40 von sphä­ risch zu torisch zu ändern, werden die Schrauben 34 bzw. 58 festgedreht, so daß die entsprechenden Rippen nach innen gebo­ gen werden. Wie in den Fig. 3 und 4 zu sehen ist, ändern die entsprechenden gebogenen Oberflächen ihre äußere Gestalt von sphärisch nach torisch, wenn sich die Schrauben nach innen bewegen. Somit kann der Betrag an Torizität entsprechend dem Biegebetrag der Rippen verändert werden. Im Hinblick auf das Körperelement 12 ist die ursprüngliche bzw. "entspannte" Lage des Körperelements mit gestrichelten Linien dargestellt. Der ursprüngliche Krümmungsradius der gebogenen Fläche 12 ist R1. Bei R1 ist die Oberfläche 16 vorzugsweise sphärisch. Wenn die Schraube 34 festgedreht wird, ändert sich der Krümmungsradius im Hinblick auf die in Fig. 3 zu sehenden X-Achse auf R2. Das Ergebnis ist eine astigmatische Oberfläche mit zwei optischen Kurven, die im 90°-Winkel zueinander ausgebildet sind. R2 ist kürzer als R1, und sein Drehzentrum, das in Fig. 5 besser zu sehen ist, ist von dem Drehzentrum von R1 näher zu dem Schei­ telpunkt der gebogenen Fläche 16 entfernt, so daß der Scheitel­ punkt der Krümmung trotz des kleineren Radius in der gleichen Lage bleibt.

In ähnlicher Weise ist R3 der Krümmungsradius der gebogenen Fläche 40, wenn sich das Körperelement 14 in seinem ursprüng­ lichen entspannten Zustand befindet. R4 ist der Krümmungsradi­ us, nachdem die Schraube 58 so festgedreht worden ist, daß sich die Rippen 44a und 44b nach innen biegen. Wie genauer in Fig. 5 zu sehen ist, ist R3 kürzer als R4, und das Drehzentrum von R4 ist weiter von dem Scheitelpunkt der gebogenen Fläche 40 entfernt.

Wie auch in Fig. 5 zu sehen ist, ist das sich nach innen Bie­ gen der Rippen 20a und 20b das Ergebnis von im wesentlichen gleich großen und entgegengesetzten Kräften F1 und F2, die durch das Festdrehen der Schraube 34 entstehen. Diese Biege­ kräfte bewirken, daß sich die Endwand 18 symmetrisch um den Drehpunkt P1 biegt, wie dies durch die Richtungspfeile angedeu­ tet ist. P1 befindet sich in der vertikalen Symmetrieebene S1, die die einstückige Struktur der Rippen 20a, 20b und der End­ wand 18 in zwei entgegengesetzte Hebel trennt, die bei S1 miteinander verbunden sind. Die sich ergebende Linse 68 hat einen Innendurchmesser bzw. eine innere gebogene Fläche mit einem Radius R5 und einen Außendurchmesser bzw. eine äußere gebogene Fläche mit einem Radius R6.

Das nach innen gerichtete Biegen der Rippen 44a und 44b ist das Ergebnis von gleich großen und entgegengesetzten Kräften F3 und F4, die durch das Festdrehen der Schraube 58 erzeugt werden. Diese Biegekräfte bewirken, daß sich die Endwand 42 symmetrisch um den Drehpunkt P2 biegt. P2 befindet sich in der vertikalen Symmetrieebene S2, die die integrale Struktur der Rippen 44a, 44b und der Endwand 42 in zwei entgegengesetzte Hebel trennt, die bei S2 miteinander verbunden sind. Die Biege­ kräfte F3 und F4 vergrößern somit den Krümmungsradius der konkaven Fläche 40 in der Richtung der X-Achse. Der Betrag an Torizität der Oberfläche 42 kann als eine Folge der Biegekraft variiert werden, um einen erwünschten optischen Effekt zu erzielen.

Im allgemeinen ist eine der äußeren und inneren Flächen sphä­ risch und die andere astigmatisch geformt. Die praktische Variationsbegrenzung bei der Krümmung erlaubt es der vorliegen­ den Erfindung, eine Linse vorzusehen, die mit einer Stärke von etwa 0 bis 6 Dioptrien versehen ist. Jede Änderung von 0,5 mm im Krümmungsradius bedeutet eine Änderung von 0,25 Dioptrien bei der Sehstärke.

Es können auch andere Spannelemente verwendet werden. So kann sich die Schraube z. B. durch Bohrungen erstrecken, die kein Gewinde aufweisen, und kann mit mit einem Gewinde versehenen Muttern in Eingriff kommen. Es können andere Einrichtungen, die mit einem Gewinde versehen sind, verwendet werden, um entweder die Rippen nach innen zu ziehen oder diese nach außen auszudehnen, wodurch ein positives und ein negatives Anglei­ chen möglich wird. Es können auch andere Rippen- und Körper­ elementstrukturen verwendet werden, solange eine Hebelstruktur zum symmetrischen Biegen der Endwand geschaffen wird, die in der gebogenen Fläche ausgebildet ist.

Es ist zwar ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zur Veran­ schaulichung der Erfindung ausgewählt worden, aber es wird den Fachleuten klar sein, daß verschiedene Änderungen und Abwand­ lungen vorgenommen werden können, ohne von dem Rahmen der Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims (14)

1. Gießform zum Bilden einer gebogenen Oberfläche einer Linse, gekennzeichnet durch ein Körperelement mit einer gebogenen Endfläche, die einen ersten Krümmungsradius aufweist, und Mittel zum Biegen der Endfläche bis zu einem Grad, daß die gebogene Endfläche einen zweiten Krümmungsradius annimmt.

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Körperelement zwei voneinander beabstandete, diame­ tral entgegengesetzte Rippen aufweist und das Biegemit­ tel erste und zweite ausgerichtete Querbohrungen umfaßt, und daß sie Mittel umfaßt, die sich durch die ersten und zweiten Bohrungen erstrecken, um die beiden Rippen zum Zwecke der Angleichung näher zusammenzuziehen.

3. Gießform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Querbohrung mit einem Gewinde versehen ist, und daß das Zugmittel ein mit einem Gewinde versehenes Verbindungselement mit einem mit einem Gewinde versehe­ nen Schaftabschnitt umfaßt, der sich durch die erste Querbohrung erstreckt und mit der zweiten Querbohrung über das Gewinde in Eingriff kommt, wobei der Kopfab­ schnitt an einer der Rippen anliegt, so daß bewirkt wird, daß sich die Rippen nach innen biegen, wenn das mit einem Gewinde versehene Verbindungselement in einer Vorwärtsrichtung gedreht wird.

4. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene Oberfläche vor dem Biegen eine sphärische konvexe Gestalt und nach dem Biegen eine torische Ge­ stalt hat.

5. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene Oberfläche vor dem Biegen eine sphärische konkave Gestalt und nach dem Biegen eine torische Geome­ trie hat.

6. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Körperelement aus gehärtetem Stahl hergestellt ist.

7. Vorrichtung zum Formen einer Kunststoff-Meniskuslinse, gekennzeichnet durch:
erste und zweite Körperelemente, die auf einer gemeinsa­ men Längsachse nebeneinanderliegen, um einen Formhohl­ raum zu bilden, wobei jedes Körperelement eine gebogene Endfläche umfaßt, wobei die eine gebogene Fläche eine konkave Form und die andere gebogene Fläche eine konvexe Form aufweist, und wobei jede gebogene Fläche einen ersten Krümmungsradius aufweist, und
durch Mittel zum Biegen zumindest einer der gebogenen Oberflächen der ersten und zweiten Körperelemente bis zu einem Grad, daß die entsprechende gebogene Fläche einen zweiten Krümmungsradius annimmt.

8. Gießform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Körperelement zwei beabstandete, diametral entge­ gengesetzte Rippen aufweist, und daß das Biegemittel erste und zweite ausgerichtete Querbohrungen umfaßt, und daß sie Mittel aufweist, die sich durch die ersten und zweiten Bohrungen erstrecken, um die beiden Rippen zum Zwecke des Einstellens näher zusammenzuziehen.

9. Gießform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Querbohrung mit einem Gewinde versehen ist, und daß das Zugmittel ein mit einem Gewinde versehenes Verbindungselement umfaßt, das einen mit einem Gewinde versehenen Schaftabschnitt aufweist, der sich durch die erste Querbohrung erstreckt und mit der zweiten Querboh­ rung über das Gewinde in Eingriff kommt, wobei der Kopf­ abschnitt an einer der Rippen anliegt, so daß bewirkt wird, daß sich die beiden Rippen nach innen biegen, wenn das mit einem Gewinde versehene Verbindungselement in eine Vorwärtsrichtung gedreht wird.

10. Gießform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogenen Oberflächen der ersten und zweiten Körper­ elemente sphärisch sind.

11. Gießform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Körperelement aus gehärtetem Stahl hergestellt ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Linse mit zumindest einer gebogenen Fläche, gekennzeichnet durch die folgen­ den Schritte:
Bilden einer gebogenen Fläche an einem Ende eines ersten Gießformkörperelements, wobei die gebogene Fläche einen ersten Krümmungsradius aufweist,
Biegen der Endfläche des ersten Gießformkörperelements bis zu einem Ausmaß, daß die gebogene Fläche einen zwei­ ten Krümmungsradius annimmt,
Anordnen einer Endfläche eines zweiten Gießformkörperele­ ments neben der gebogenen Fläche des ersten Gießformkör­ perelements zur Bildung eines Formhohlraums,
Positionieren eines Gießblocks (Außenform) um den Form­ hohlraum herum, und
Einspritzen von Kunststoffmaterial in den Formhohlraum.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche des zweiten Gießformkörperelements ge­ krümmt ist, wobei eine der gebogenen Flächen der ersten und zweiten Gießformkörperelemente vor dem Biegen eine sphärische konkave Form aufweist und die andere vor dem Biegen eine konvexe Form aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeschritt das Bilden von zwei beabstandeten, diametral entgegengesetzten Rippen in einer Seitenwand des ersten Gießformkörperelements und das Zusammen­ drücken der beiden Rippen nach innen aufeinander zu umfaßt.