DE60025847T2

DE60025847T2 - Verfahren zur automatischen herstellung von brillenlinsen

Info

Publication number: DE60025847T2
Application number: DE60025847T
Authority: DE
Inventors: Gary Roanoke MARCEAU; Dan Roanoke BOULAY; Ivan Roanoke NUNEZ; Charles Thaxton FOSTER; Eric Roanoke DOGAN; A. Joseph Salem BISHOP; Amitava Roanoke GUPTA; Steven Daleville HAMBLIN; V. Edgar Roanoke MENEZES; Venkat Troutville SEKHARIPURAM; James Troutville MERRITT; Jose Roanoke ULLOA; William Roanoke Kokonaski; Elbert Roanoke BASHAM; L. Michele Vinton ALTON; Ronald Roanoke BLUM; Ron Kok; Michael Hompus; Jack Van Nunen; Edward Van Doorn
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Current assignee: EssilorLuxottica SA
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2020-12-16
Also published as: MXPA02011728A; ATE316860T1; CA2413804A1; KR20030004436A; DE60025847D1; JP2003535360A; HK1051341A1; KR100728172B1; EP1294555B1; CN1454137A; WO2001091994A1; AU2001222699A1; CN1207139C; BR0015886A; IL153077A0; EP1294555A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ophthalmische Linsen. Insbesondere stellt die Erfindung ein effizientes automatisches Verfahren für die Herstellung von Fertiggläsern für Brillen bereit.
Allgemeiner Stand der Technik
Die Verwendung von Brillengläsern zur Korrektur von Fehlsichtigkeit ist allgemein bekannt. Die Mehrzahl der Brillengläser wird nicht in einem einzigen automatisierten Prozess hergestellt. Es werden vielmehr Linsenrohlinge hergestellt, die dann an Oberflächenbearbeitungslabore geschickt werden, wo die Linsenrohlinge geschliffen, poliert und rundiert werden. Alternativ werden einige Brillengläser, wie beispielsweise Einstärkengläser, mittels Ganzlinsenguss hergestellt. Ganzlinsengießen ist jedoch insofern ineffizient, als es die Haltung eines großen Bestandes an Formen erfordert, insbesondere in der Produktion von Mehrstärkengläsern. Des Weiteren produziert das Ganzlinsengießen Linsen von einer derzeit nicht wünschenswerten Dicke. Des Weiteren eignet sich weder das Linsenrohlings- noch das Ganzlinsengussverfahren zum Herstellen von Brillengläsern für die Massenproduktion von Linsen, die an einen bestimmten Brillenträger angepasst sind. Darum besteht Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung von Brillengläsern, das diese Nachteile überwindet.
US-Patent Nr. 5288221 offenbart ein Verfahren zum Herstellen ophthalmischer Linsen, umfassend: Herstellen mehrerer optischer Vorformlinge, wobei jeder Vorformling wenigstens eine erste Brechkraft aufweist; Her stellen mehrerer unfertiger Linsen, die einen der mehreren optischen Vorformlinge sowie wenigstens eine Schicht aufweisen, die auf den Vorformling gegossen ist, wobei die Gussschicht wenigstens eine zweite Brechkraft aufweist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-515149 offenbart das Bestimmen, ob Linsen Qualitätsstandards erfüllen, indem die Linsen inspiziert werden. Die europäische Patentanmeldung EP-A-031633 offenbart das Unterscheiden von Linsen von denen anderer Hersteller durch Markieren der Linsen. US-Patent Nr. 5451281 offenbart das Einpassen von Linsen in eine Fassung durch Rundieren der Linsen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
2 ist ein Flussdiagramm eines Abschnitts des Verfahrens von 1.
3 ist eine Draufsicht auf eine Vorrichtung, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignet.
4 ist eine beispielhafte Ansicht einer Transporteinrichtung, das sich für die Vorrichtung von 3 eignet.
5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Plattform, die in der Vorrichtung von 3 verwendet wird.
6 ist ein Flussdiagramm eines Abschnitts des Verfahrens von 1.
7 ist ein Flussdiagramm eines Abschnitts des Verfahrens von 6.
8 ist ein Flussdiagramm eines Abschnitts des Verfahrens von 1.
9 ist eine Draufsicht auf eine Maschine, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignet.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Plattform an einer Schleifstation der Maschine von 9.
11 ist eine perspektivische Ansicht einer Station der Maschine von 9.
12 ist eine schematische Draufsicht auf die Komponenten einer Gießmaschine, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignet.
13 ist eine perspektivische Ansicht einer korrekt ausgerichteten Form während ihres Transports zu einer kardanisch aufgehängten Spannvorrichtung in der Gießmaschine von 12.
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Vorformlings während seiner Herunternahme von einem Stufenförderband in der Gießmaschine von 12.
15 ist eine perspektivische Ansicht eines Vorformlings während seines Transports zu einer Drehtellerplattform der Gießmaschine von 12.
16 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorformling-Greifvorrichtung der Gießmaschine von 12.
16a ist eine teilweise durchbrochene Seitenansicht der Vorformling-Greifvorrichtung von 16.
17 ist eine auseinandergezogene Ansicht einer kardanisch aufgehängten Spannvorrichtung der Gießmaschine von 12.
Beschreibung der Erfindung und ihrer bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren für die effiziente automatisierte Massenproduktion von Brillengläsern bereit. Außerdem, und im Gegensatz zu Verfahren nach dem Stand der Technik, ermöglicht die Erfindung die automatisierte Herstellung von Linsen, die an einen bestimmten Brillenträger angepasst sind. Die erfindungsgemäßen Verfahren können dafür verwendet werden, jeden beliebigen Typ von Brillengläsern, wie beispielsweise Einstärken- und Mehrstärkengläser, herzustellen. Die Erfindung findet aber möglicherweise ihren größten Nutzen bei der Herstellung von Mehrstärkengläsern, insbesondere von Gleitsichtgläsern.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur automatischen Herstellung von Brillenlinsen bereit, das folgende Schritte beinhaltet:

a) Herstellen mehrerer optischer Vorformlinge, wobei jeder der Vorformlinge wenigstens eine erste Brechkraft aufweist;
b) Herstellen mehrerer unfertiger Linsen, wobei jede der unfertigen Linsen einen der mehreren optischen Vorformlinge sowie wenigstens eine Schicht aufweist, die auf den Vorformling gegossen ist, wobei die Gussschicht wenigstens eine zweite Brechkraft aufweist, wobei der Schritt des Herstellens mehrerer unfertiger Linsen das Bereitstellen einer Formzusammensetzung beinhaltet, durch:
α) Auswählen eines Vorformlings und einer Form;
β) Ausrichten der Form und des Vorformlings; und
γ) Anordnen des Vorformlings relativ zu der Form; und dadurch gekennzeichnet, dass Schritt γ) mittels einer Spannvorrichtung bewerkstelligt wird, die in der Lage ist, eine kardanische Aktion zu vollführen; und des Weiteren Folgendes beinhaltet:
c) Endbearbeiten jeder der mehreren unfertigen Linsen zu einer Brillenlinse durch Ausführen eines oder mehrerer der folgenden Teilschritte:
i) optisches Inspizieren der unfertigen Linse;
ii) Markieren der unfertigen Linse;
iii) Rundieren der unfertigen Linse, so dass eine fertige Linse entsteht; oder
iv) Verpacken der unfertigen Linse.

Für die Zwecke der Erfindung meint "optischer Vorformling" oder "Vorformling" einen geformten, optisch transparenten Gegenstand, der Licht zu brechen vermag und zur Verwendung in der Herstellung von Brillengläsern geeignet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht Zwischenhändler zwischen dem Hersteller und einem Besteller überflüssig. Des Weiteren wird die Notwendigkeit beseitigt, einen Bestand an nicht-rundierten, fertigen Linsen und halbfertigen Rohlingen führen zu müssen.
"Kunde" meint einen Besteller von Brillenlinsen. Als Besteller von Linsen kommen beispielsweise in Frage: Ophthalmologen, Optometriker, Optiker, Linseneinzelhändler, Brillenträger und dergleichen.
"Bestellen" meint das Übermitteln einer Menge von Bestellinformationen bezüglich der gewünschten Linse, wobei diese Menge den Linsenhersteller in die Lage versetzt, die gewünschte fertige, rundierte Linse herzustellen und zu liefern. Als Beispiele für zweckmä ßige Bestellinformationen seien genannt: a) Brillenverschreibungsinformationen, einschließlich beispielsweise Sphäre, Zylinder, Achse, Verstärkungsleistung, Einpasshöhe, Entfernungsbereich, Augenabstand und dergleichen sowie Kombinationen dieser Angaben; b) Fassungsinformationen, einschließlich beispielsweise Registrierungsdaten, Fassungstyp, Hersteller, Modellnummer und dergleichen sowie Kombinationen dieser Angaben; c) Angaben zum Brillenträger; d) Linseninformationen, einschließlich beispielsweise gewünschte Beschichtungen, Abkantungsposition und dergleichen sowie Kombinationen dieser Angaben; e) Lieferinformationen, einschließlich beispielsweise Spediteur, Zielort und dergleichen sowie Kombinationen dieser Angaben; und f) Kombinationen aus Verschreibungs-, Fassungs-, Träger-, Linsen- und Lieferinformationen.
Das Bestellen kann auf jedem zweckmäßigen Bestellweg erfolgen, einschließlich beispielsweise Telefon, Fax, Internet-Website und dergleichen sowie Kombinationen dieser Möglichkeiten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Bestellen über die Internet-Website des Linsenherstellers durch den Kunden unter Verwendung jeglicher Mittel, die in der Lage sind, mit dem Serversystem des Linsenherstellers zu kommunizieren (Webserver oder Website). Als geeignete Mittel zum Kommunizieren mit der Website seien beispielsweise ein Personalcomputer und ein Modem genannt.
Zum Zweck der Übermittlung von Fassungsregistrierungsdaten erstellt der Kunde vorzugsweise eine Registrierungsdatei, die während des Übermittlungsschrittes in die Fassungsdatenbank des Webservers des Herstellers hinaufgeladen werden kann. Alternativ, aber weniger bevorzugt, können die Registrierungsdaten dem Linsenhersteller durch einen Dritten übermittelt werden, nachdem dieser die Fassungen des Kunden erhalten hat. Bei einer anderen Ausführungsform, die ebenfalls weniger bevorzugt ist, kann der Kunde dem Linsenhersteller die Fassungen, die für die Linsen verwendet werden sollen, zur Verfügung stellen, und der Linsenhersteller erlangt die Registrierungsdaten im Verlauf der Linsenherstellung.
Wenden wir uns 1 zu, wo ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt ist. Das Verfahren beinhaltet die Herstellung eines Vorformlings (101), die Fertigung einer unfertigen Linse (102) und die Endbearbeitung der Linse (103). Die verschiedenen Vorrichtungen oder Maschinen sowie Module, welche die Maschinen beinhalten, die für die Durchführung des Verfahrens benötigt werden, sind relativ zueinander vorzugsweise so angeordnet, dass eine kontinuierliche, ununterbrochene Bewegung von Vorformlingen, unfertigen und fertigen Linsen möglich ist. Die optischen Vorformlinge, die unfertigen und die fertigen Linsen werden während des gesamten automatisierten Prozesses mit Hilfe geeigneter Transportmittel, einschließlich beispielsweise Förderbänder, Robotermittel und dergleichen und Kombinationen dieser Dinge, von Station zu Station oder von Maschine zu Maschine bewegt. Vorzugsweise wird ein Linsenträger in Verbindung mit dem Transportmittel verwendet, um den Vorformling oder die Linse zu transportieren, ohne ihn bzw. sie zu verformen oder anderweitig zu beschädigen. Geeignete Träger sind einschließlich beispielsweise Einzel- und Mehrfachlinsenschalen, Greifvorrichtungen und dergleichen und Kombinationen dieser Dinge. Außerdem können der Vorformling und die Linsen an einer Station oder einer Maschine mittels Förderbändern, Robotermitteln, Schalttischen, Greifvorrichtungen und dergleichen und Kombinationen dieser Dinge gehandhabt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein hohes Maß an Flexibilität bei der Produktion von Linsen, weil wenigstens zwei Schritte – Herstellung des Vorformlings und Fertigung der unfertigen Linse – verwendet werden, um die gewünschten Verschreibungswerte oder die gewünschte Brechkraft bereitzustellen. Indem man einen Teil der Verschreibungswerte in jedem der wenigstens zwei Schritte hinzufügen lässt, können Kombinationen auf Vorformlingen und Formen verwendet werden, um eine größere Bandbreite an verordneten Linsen herzustellen, als es in derzeitigen Linsenfertigungsverfahren möglich ist.
Des Weiteren führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer besseren Reproduzierbarkeit der fertigen Linse durch Steuern der Dicke und des Durchmessers des Vorformlings innerhalb von etwa 100 Mikron, der Genauigkeit des Vorformlings und der Form innerhalb von etwa 10 Mikron und der Oberflächenglätte des Vorformlings und der Form innerhalb von etwa 1 Mikron. Des Weiteren werden bei diesem Verfahren die optischen Vorformlinge und die Formen während des Aushärtens in einer genauen Beziehung zueinander gehalten, ohne dass flexible Teile, wie beispielsweise Dichtungselemente, erforderlich sind. Dadurch können optische Merkmale an der Form relativ zum Vorformling präzise angeordnet werden, wie beispielsweise ein Lesebereich, die Zylinderachse und dergleichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auch eine individuelle Anpassung der Linse in einem Ausmaß, das mit herkömmlichen Verfahren der Linsenfertigung nicht erreichbar ist. Beispielsweise kann ein Vorformling mit speziell gestalteten konvexen und konkaven Flächen aus einem Material mit einem ersten Brechungsindex in Verbindung mit dem Gießen eines Materials mit einem zweiten Brechungsindex verwendet werden. Aufgrund der Brechungsindexdifferenz zwischen dem Vorformling und dem Gießharz kann die fertige Linse mehrere optisch aktive Flächen enthalten, die dafür vorgesehen sind, bestimmte optische Parameter für einen Brillenträger bereitzustellen.
Schließlich ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine individuelle Anpassung von Linsen an bestimmte Verschreibungswerte, ohne dass zusätzliche Einsätze oder Formen erforderlich sind. Beispielsweise kann ein optischer Vorformling so geschnitten werden, dass die geometrischen und optischen Mitten nicht zusammenfallen, so dass unterschiedliche Augenabstände berücksichtigt werden können. Des Weiteren kann ein Vorformling während des Gießens dergestalt relativ zur Form angeordnet werden, dass ein vorgeschriebenes Prisma oder Randdickengleichgewicht eingehalten wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein Vorformling dergestalt seitlich versetzt oder relativ zu einer Form gedreht werden, dass es zu einer Fehlausrichtung von optischen Merkmalen kommt. Ein solcher Versatz bzw. eine solche Drehung ermöglicht die Minimierung eines unerwünschten Astigmatismus oder einer unerwünschten Verzerrung und/oder eine individuelle Anpassung der Kanallänge und/oder das Hinzufügen eines Prismas und/oder eine individuelle Anpassung des Einsetzpunktes. Des Weiteren kann der Vorformling relativ zu einer Form gedreht werden, um rechte und linke Gläser mittels desselben Vorformlings und derselben Form herzustellen.
Herstellung von Vorformlingen
Jeder der optischen Vorformlinge, die in den erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, hat vorzugsweise eine Vorderseite, in der Regel konvex, und eine Rückseite, in der Regel konkav, wobei wenigstens eine dieser beiden Seiten eine erste Brechkraft aufweist. Mit "Vorderseite" ist die Seite gemeint, die dem Objekt, das durch eine aufgesetzte Brille, in der der Vorformling verwendet wird, betrachtet wird, am nächsten liegt. Mit "Rückseite" ist die Seite gemeint, die dem Auge des Brillenträgers am nächsten liegt. Die erste Brechkraft kann die gesamte – oder einen Teil der – Fernsicht-, Nahsicht-, Zwischensicht- oder Zylinderwirkung oder verordneten prismatischen Wirkung, die die fertige Linse haben soll, oder eine Kombination daraus darstellen. Vorzugsweise ist die erste Brechkraft ein Teil der Fernsichtbrechkraft, die für die konkrete Linse, die aus dem Vorformling hergestellt werden soll, erwünscht ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform können zusätzlich eine oder beide Seiten des Vorformlings die ganze – oder einen Teil der – Nahsichtbrechkraft, der Zwischensichtbrechkraft, der Zylinderwirkung und Kombinationen daraus aufweisen.
Bevorzugte Vorformlinge zur Verwendung in der Erfindung sind im US-Patent Nr. 5,907,386 offenbart. Weitere Vorformlinge, die sich zur Verwendung in der Erfindung eignen, sind in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/270,390 (Anwaltsregister Nr. INT-70) offenbart, die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen wird. Die offenbarten Vorformlinge enthalten einen Teil der Fernwirkung der gewünschten Linse, und in dem Fertigungsschritt (102) der unfertigen Linse wird dem Vorformling in einer oder mehreren Schichten weitere Fernwirkung hinzugefügt, um die gewünschten verordneten End-Fernwerte zu erhalten. Der Durchschnittsfachmann erkennt, dass die Fernwirkung in einer beliebigen Vielfalt von Inkrementierungsstufen zwischen dem Vorformling und der einen oder den mehreren Schichten, die dem Vorformling hinzugefügt werden, verteilt sein kann. Vorzugsweise werden die folgenden Vorformling-Fernwirkungen und Zusatz-Fernwirkungen verwendet: etwa +2 bis etwa +5 und Zusatzwirkung von etwa 0 bis etwa +6 Dioptrien; etwa 0 bis etwa +3 Dioptrien und Zusatzwirkung von etwa 0 bis etwa +6 Dioptrien; etwa –1 bis etwa +1 Dioptrien und Zusatzwirkung von etwa –6 bis etwa +6; und –1 bis etwa –5 und Zusatzwirkung von etwa 0 bis etwa –6 Dioptrien.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Fernwirkung des Vorformlings unter den folgenden optischen Wirkungen ausgewählt wird: etwa +3,50 Dioptrien; etwa +1,50 Dioptrien; etwa 0,00 Dioptrien; oder etwa –3,00 Diopt rien. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass für diese optischen Wirkungen des Vorformlings die Rückseite des Vorformlings eine der folgenden Basiskrümmungen aufweist: etwa –2,50 Dioptrien; etwa –4,00 Dioptrien; etwa –5,50 Dioptrien; oder etwa –7,00 Dioptrien. Obgleich dem Vorformling eine beliebige Fernwirkungsinkrementierung hinzugefügt werden kann, ist es gleichermaßen bevorzugt, dass die Zusatzschicht auf die Vorderseite des konkreten Vorformlings aufgebracht wird und dass die rückseitige Krümmung so eingestellt wird, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist. Alle Werte in Tabelle 1 sind ungefähre Angaben, vor die man sich ein "ungefähr" denkt.
Tabelle 1
Besonders bevorzugt haben die in der Erfindung verwendeten Vorformlinge eine sphärische, mit Gleitsichtwirkung versehene, regressive oder asphärische Vorderseite und eine mit Gleitsichtwirkung versehene oder regressive Rückseite, wobei die progressive oder regressive Seite des Weiteren eine Zylinderwirkung haben kann. "Mit Gleitsichtwirkung versehene Seite" meint eine kontinuierliche, asphärische Fläche mit Fern- und Nahsichtbereichen und einem Bereich mit zunehmender Dioptrienwirkung, der die Fern- und Nahsichtbereiche miteinander verbindet. "Regressive Seite" meint eine kontinuierliche, asphärische Fläche mit Fern- und Nahsichtbereichen und einem Bereich mit abnehmender Dioptrienwirkung, der die Fern- und Nahsichtbereiche miteinander verbindet. Ganz besonders bevorzugt haben die in der Erfindung verwendeten Vorformlinge eine sphärische Vorderseite und eine mit Gleitsichtwirkung versehene Rückseite, die eine Zylinderwirkung aufweisen kann.
In Fällen, in denen Vorformlinge mit torischen progressiven Rückseiten verwendet werden, werden die Flächen vorzugsweise so hergestellt, dass nicht an jedem Zylinderachsengrad eine torische progressive Fläche vorhanden ist. Es wird vielmehr eine Zylinderachse innerhalb einer vorgegebenen Anzahl von Graden der vom Brillenträger benötigten Zylinderachse verwendet, bevorzugt zwischen etwa 0 und etwa 25 Grad, bevorzugt zwischen etwa 0 und etwa 20 Grad, besonders bevorzugt zwischen etwa 0 und etwa 11 Grad der benötigten Zylinderachse, die für einen Brillenträger erwünscht ist. Vorzugsweise wird die Ausrichtung der Zylinderachse aus einer Gruppe von Ausrichtungen ausgewählt, die kleiner ist als die 180 möglichen Ausrichtungen, wobei die Achse besonders bevorzugt aus einer Gruppe von etwa 20 Ausrichtungen ausgewählt wird, und ganz besonders bevorzugt befindet sich die Ausrichtung bei 9, 27, 45, 63, 81, 99, 117, 153 oder 171 Grad relativ zur Drei-Uhr-Position.
Beispielsweise kann ein Vorformling mit einer konkaven Gleitsichtfläche mit einer Zylinderachse bei 9, 27, 45, 63, 81, 99, 117, 153 oder 171 Grad relativ zur Drei-Uhr-Position auf der Fläche versehen sein, und die Nahsichtbereichsmitte befindet sich entlang der 270°-Achse, der Sechs-Uhr-Position. Beim Fertigungsschritt (102) der unfertigen Linse wird eine Fläche mit Gleitsichtwirkung auf die Vorderseite des Vorformlings gegossen, vorzugsweise unter Verwendung einer Form, die für das Gießen der Fläche geeignet ist. Der Nahsichtbereich der Form kann an jeder zweckmäßigen Position angeordnet werden, doch vorzugsweise befindet er sich an einer Position, die auf die Nahsichtpupillenposition des Brillenträgers ausgerichtet ist. In der Regel befindet sich diese Position auf einer der beiden Seiten der 270°-Achse, der Sechs-Uhr-Position, der Form, je nachdem, ob ein rechtes oder ein linkes Brillenglas hergestellt wird. Vorzugsweise liegt die Position zwischen etwa 0 und etwa 20, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 15, ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 8 und etwa 10 Grad auf einer der beiden Seiten der 270°-Achse. Der Vorformling wird vorzugsweise mit einer Markierung versehen, wie beispielsweise einer Gravurmarke oder Tinte, oder wird gekerbt, um die Stelle des Nahsichtbereichs zu bezeichnen, was die Ausrichtung des Vorformlings relativ zu einer Form in anschließenden Fertigungsschritten vereinfacht.
Der Vorformling wird relativ zu der Form, die zum Gießen der gewählten konvexen Fläche verwendet wird, so positioniert oder gedreht, dass die Zylinderachse der resultierenden Linse diejenige ist, die der Brillenträger braucht. Wenn der Brillenträger beispielsweise eine Zylinderachse von 180 Grad für das linke Auge braucht und der Vorformling eine rückseitige Zylinderwirkung aufweist, die sich an der 9°-Achse befindet, wobei sich der Nahsichtbereich bei 270 Grad befindet, so wird der Vorformling so gedreht, dass die Zylinderachse seiner Rückseite auf die 180°-Achse einer Form ausgerichtet ist, woraufhin unter Verwendung der Form eine Fläche auf den Vorformling gegossen wird.
Wenden wir uns 2 zu, wo die Teilschritte und optionalen Teilschritte des Abschnitts der Vorformlingsproduktion des Verfahrens in Form eines Flussdiagramms gezeigt sind. Die Herstellung eines Vorformling (104) kann auf eine beliebige zweckdienliche Art und Weise erfolgen, wie beispielsweise durch Gießen, Wärmeumformung oder Formen. Im Interesse der Effizienz und Qualität der hergestellten Vorformlinge und der Erreichung der bevorzugten Dicke und des bevorzugten Durchmessers des Vorformlings innerhalb von etwa 100 Mikron, einer Genauigkeit des Vorformlings von etwa 10 Mikron und einer Oberflächenglätte von etwa 1 Mikron wird mit Spritzdruckguss oder Spritzguss, bei dem Prägung in Verbindung mit Präzisionseinsätzen verwendet wird, gearbeitet. Besonders bevorzugt wird mit Spritzguss, bei dem Prägung in Verbindung mit Präzisionseinsätzen verwendet wird, gearbeitet. Geeignete Spritzgussverfahren, die Prägung verwenden, sind bekannt. Bei solchen Verfahren wird ein geeignetes Material mindestens auf seine Erweichungstemperatur erwärmt und in einen Formhohlraum eingespritzt, woraufhin der hergestellte Vorformling aus der Form ausgeworfen oder herausgenommen wird.
Für die Herstellung des Vorformlings kommen alle Materialien in Frage, die sich zur Herstellung von Brillengläsern eignen. Als Beispiele für solche Materialien seien genannt: Polycarbonate wie beispielsweise Bisphenol-A-Polycarbonate, Allyldiglykolcarbonate wie beispielsweise Diethylenglykolbisallylcarbonat (CR-39^TM), Allylester wie beispielsweise Triallylcyanurat, Triallylphosphat und Triallylcitrat, Acrylester, Acrylate, Methacrylate wie beispielsweise Methyl-, Ethyl- und Butylmethacrylate und -acrylate, Styrenmaterialien, Polyester und dergleichen sowie Kombinationen daraus. Außerdem kann der Vorformling aus einem oder mehreren der Phosphinoxide hergestellt werden, die im US-Patent Nr. 6,008,299 offenbart sind.
Vorzugsweise werden die Vorformlinge mit zugehörigen Strukturen, wie beispielsweise Nasen entlang des Umfangs des Vorformlings, ausgebildet, um das Auswerfen und die anschließende Handhabung zu erleichtern, und werden mit Markierungen oder Kerben versehen, um die Ausrichtung während der Weiterverarbeitung zu erleichtern. Die geformten Vorformlinge werden durch einen Roboter aus der Spritzgussform herausgenommen und zu einer Angussentfernungsstation transportiert, wo die Nasen unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Mittels entfernt werden, einschließlich beispielsweise mit einem erwärmten Messer, einem Laser, einem Wasserstrahl oder dergleichen und Kombinationen davon.
Der vom Anguss befreite Vorformling wird vorzugsweise mittels eines Transportmittels zu einem Inspektionsautomaten zum Zweck der optischen Inspektion und/oder kosmetischen Inspektion transportiert. Für die Inspektion des Vorformlings kann jedes geeignete Inspektionsmittel verwendet werden, wie beispielsweise das auf dem freien Markt erhältliche Pro-Laser LENSPECTOR^TM-System. Vorformlinge, die innerhalb gewünschter Toleranzen liegen und daher die Inspektion erfolgreich verlassen, können entweder zur Weiterverarbeitung ihren Weg auf der Produktionsstrecke fortsetzen oder werden vorzugsweise mit Hilfe eines Transportmittels zu einer Verpackungsstation verbracht. An dieser Station wird der Vorformling verpackt (105), indem er zur Lagerung in eine geeignete Verpackung gelegt wird, wie beispielsweise eine Polymerverpackung, die mit einem Kunststoffabdeckmaterial wärmeversiegelt wird. Der verpackte Vorformling wird dann gelagert (106), indem er in eine Lagereinheit verbracht wird. Die verpackten und eingelagerten Vorformlinge können anschließend manuell oder vorzugsweise mit einer beliebigen bekannten automatischen Einrichtung entpackt (107) werden.
Hergestellte Vorformlinge oder eingelagerte Vorformlinge, die entpackt (107) wurden, werden mit einem Transportmittel zum automatisierten Bereich verbracht, wo die Fertigung der unfertigen Linse (102) ausgeführt wird. Optional und bevorzugt wird der Vorformling auf einer oder mehreren Flächen mit einer beliebigen aus einer Vielfalt zweckmäßiger Beschichtungen beschichtet (108), bevor er zum Fertigungsschritt der unfertigen Linse (102) weitergereicht wird. Besonders bevorzugt wird die Rückseite des Vorformlings beschichtet. Als Beispiele für geeignete Beschichtungen seien einfärbbare oder nicht-einfärbbare kratzfeste Beschichtungen, Grundierungen, Photochrombeschichtungen, Polarisations beschichtungen oder eine Kombination daraus genannt. Der Durchschnittsfachmann erkennt, dass die Beschichtungsstufe erfordern kann, dass die Beschichtungen auf eine beliebige zweckdienliche Weise aufgebracht werden, einschließlich beispielsweise Aufschleudern, Tauchbeschichten oder dergleichen, wobei Aufschleudern das bevorzugte Verfahren ist. Der beschichtete Vorformling kann auf eine beliebige aus einer Vielfalt von Art und Weisen ausgehärtet werden, einschließlich beispielsweise Strahlungsaushärtung, Wärmeaushärtung, Aushärtung mit sichtbarem Licht und dergleichen und Kombinationen daraus. Ganz besonders bevorzugt wird die Rückseite des Vorformlings durch Aufschleudern mit einer kratzfesten Beschichtung versehen und anschließend ausgehärtet.
Bei einem bevorzugten Verfahren enthält die Rückseitenbeschichtungsmaschine mehrere Stationen, die eine kratzfeste Beschichtung laden, reinigen, trocknen, grundieren, aufschleudern, aushärten, beschichten und UV-aushärten. Geeignete Maschinen zum Durchführen dieser Art von Beschichtungsprozess, wie beispielsweise die ASC 500 von der Calmation, Inc. aus Simi Valley, Kalifornien, sind auf dem freien Markt erhältlich.
Die beschichteten und unbeschichteten Vorformlinge werden optional und bevorzugt vorgeschnitten (109), bevor sie in die Fertigung der unfertigen Linse eintreten. Der Vorformling kann auf eine beliebige Form vorgeschnitten werden, die in der Lage ist den Durchmesser des Vorformlings zu verringern und seine geometrische Mitte zu verlagern, um einen effektiven Durchmesser für den Vorformling auf der Basis der herzustellenden fertigen Linse zu erzeugen. "Effektiver Durchmesser" meint den kleinsten Kreis, der am Einsetzpunkt zentriert ist, der die für die Linse gewünschte Fassungsgröße umschließen kann. Das Vorschneiden gestattet letztendlich die Herstellung der fertigen Linse mit einer minimalen Dicke. Die Form, auf die der Vorformling geschnitten wird, um dies zu erreichen, rich tet sich nach der Monokularentfernung, dem Augenabstand, der Fassungsaugengröße, dem effektiven Durchmesser und der Fassungsform. Außerdem wird während des Vorscheidschrittes eine Ausrichtungsmarke in dem Vorformling zur Verwendung während des Fertigungsschrittes der unfertigen Linse eingearbeitet, wobei diese Marke im gleichen Winkel ausgerichtet ist wie die Marke oder Kerbe des ursprünglichen Vorformlings.
Eine bevorzugte Vorschneidvorrichtung zur Verwendung in diesem Verfahren ist in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/468,467 mit dem Titel "Pre-Cutter and Edger Machine" (Anwaltsregister INT-81) offenbart. 3 ist eine Draufsicht auf diese bevorzugte Vorschneidvorrichtung 5 zum Vorschneiden von Vorformlingen. Die Vorschneidvorrichtung 5 findet die geometrische Mitte des Vorformlings auf mechanische Weise; erkennt die Höhe des Vorformlings und eine Ausrichtungsmarkierung auf der Rückseite nahe dem Rand; schneidet den Vorformling konzentrisch oder exzentrisch relativ zur geometrischen Mitte auf eine gewünschte Form und/oder einen gewünschten Durchmesser; transponiert die Ausrichtungsmarkierung auf den neuen Rand; reinigt und trocknet den Vorformling; und verifiziert den neuen Durchmesser des Vorformlings. Die Vorschneidvorrichtung 5 enthält ein Transportmittel 10, wie beispielsweise einen mechanischen Arm oder einen Roboter mit einem Schwenkarm 202 und einem Greifer 203, der zwei Finger 204 enthält, wie in 4 gezeigt. Der Greifer ist vorzugsweise mindestens zweiseitig (nicht gezeigt) und vermag zwei oder mehr Linsen zu ergreifen. Das Transportmittel 10 ist über eine Halterung 205 mit dem Schwenkarm 202 verbunden. Ein Öffnungsmittel, wie beispielsweise ein Luftzylinder 206, dient dem Öffnen und Schließen des Greifers durch Verschieben der Finger 204 in einer horizontalen Ebene relativ zueinander um den Vorformling 1 herum.
Wie in 3 gezeigt, hat die Maschine 5 eine Zufuhrstation 15, eine Abtaststation 25, eine Grobschleifsta tion 35, eine Feinschleifstation 40, eine Verifizierungs- und Kerbstation 45, eine Reinigungs- und Trocknungsstation 50 und eine Ausgabestation 55. Ein Vorformling wird manuell oder vorzugsweise mittels einer Roboter- oder Transporteinrichtung auf eine Plattform an der Zufuhrstation 15 gelegt. Sensoren erzeugen ein Signal, das an einen entfernt oder lokal angeordneten Zentralprozessor 60 gesendet wird und das anzeigt, dass der Vorformling an der Zufuhrstation 15 angeordnet wurde. Nachdem der Prozessor 60 eine Meldung von den Sensoren erhalten hat, dass die Linse in die Zufuhrstation geladen wurde, wird ein Signal erzeugt, das anzeigt, dass der Vorformling für den Vorschnitt bereit ist.
Das Transportmittel 10 lädt den Vorformling auf die in 5 gezeigte Plattform. Der Vorformling wird durch einen (beispielsweise durch Luft) vertikal verschiebbaren Zylinder 730, ein Stützelement 705 und ein stationäres Stützelement 710 zwischen Polstern 715 gehalten. Der Drehtisch 30 dreht den Vorformling, bis es sich an der Abtaststation 25 befindet, wo eine Sonde die Vorderseite des Vorformlings abtastet, um seine absolute Höhe zu ermitteln, und eine zweite Sonde die Rückseite abtastet, um eine Ausrichtungsmarkierung zu finden, die sich auf dieser Fläche befindet. Der Vorformling wird dann zur Grobschleifstation 35 gedreht, wo ein Schleifrad den Umfangsrand des Vorformlings auf einen bestimmten Durchmesser oder eine bestimmte Form schleift, die aus einem Speicherbaustein in der Maschine ausgewählt oder über eine Tastatur eingegeben werden können. Nach beendetem Schleifen dreht der Drehtisch 30 den Vorformling zur Feinschleifstation 40 zum abschließenden Schleifen. Beide Schleifräder sind vorzugsweise – zusammen mit dem zu schleifenden Vorformling – in einem Behälter, wie beispielsweise einem Gehäuse, verkapselt, um Schleiftrümmer aufzufangen, die beim Schleifen entstehen, wobei diese Schleiftrümmer durch ein Austragsmittel, einschließlich beispielsweise Wasser, Luft oder dergleichen oder eine Kombination davon, ausgetragen werden können.
Der Drehtisch 30 dreht den Vorformling zur Verifizierungs- und Kerbstation 45, um den Durchmesser zu verifizieren und eine Kerbe in den Umfangsrand an der früheren Stelle der Ausrichtungsmarke zu schneiden. Der Vorformling wird dann aus der Station 45 entladen und wird zur Reinigungs- und Trocknungsstation 50 verbracht, wo der Vorformling mittels des Greifers zu einem Paar vertikal verschiebbarer Stützelemente transportiert wird, die den in 5 gezeigten Stützelementen ähneln, aber kleiner sind. Beide Seiten der Linse werden mit einem geeigneten Reinigungsmittel, wie beispielsweise Wasser, entionisiertem Wasser, Luft oder dergleichen oder Kombinationen davon, besprüht, woraufhin der Vorformling trockengeschleudert wird. Dann transportiert das Transportmittel 10 den Vorformling zur Ausgabestation 50. Der Vorformling wird nun zum Fertigungsschritt (102) der unfertigen Linse weitergeleitet.
Fertigung der unfertigen Linse
Um eine unfertige Linse mit einer bestimmten verordneten Brechkraft herzustellen, wird entweder ein geeigneter Vorformling hergestellt, oder es wird ein geeigneter Vorformling zur Verwendung aus dem Lagen entnommen, und es werden eine oder mehrere verordnete Schichten auf den Vorformling gegossen. "Verordnete Schicht" meint eine Schicht, die dem Vorformling wenigstens eine zweite Brechkraft hinzufügt. Die zweite Brechrkraft kann einen Teil der – oder die gesamte – Fernsicht-, Nahsicht-, Zwischensicht- oder Zylinderbrechkraft der herzustellenden fertigen Linse oder Kombinationen daraus darstellen. Vorzugsweise ist die zweite Brechkraft ein Teil der gewünschten Fernsichtwirkung. Besonders bevorzugt bildet die Gussschicht eine progressive Fläche, und ganz besonders bevorzugt ist die progres sive Fläche auf der Vorderseite des Vorformlings ausgebildet.
Wenden wir uns 6 zu, wo der Vorformling in den Formmontageschritt (110) eintritt. Dieser Prozessschritt kann auf eine konkrete Bestellung hin ausgeführt werden und wird vorzugsweise auf eine konkrete Bestellung hin ausgeführt, wobei ein Produktionsausführungssystem die Daten eines herzustellenden verschriebenen Brillenglases empfängt und der richtige Vorformling und die richtige Form ausgewählt werden. Der ausgewählte Vorformling und die ausgewählte Form werden in die Linsengießmaschine verbracht. Der Vorformling und die Form können relativ zueinander versetzt und gedreht werden, um die gewünschte Mittendicke herzustellen und ein optimales Randgleichgewicht zu erreichen. Verfahren zum Gießen verordneter Schichten auf einen Vorformling sind in folgenden US-Patenten Nr. 5,147,585, Nr. 5,178,800, Nr. 5,219,497, Nr. 5,316,702, Nr. 5,358,672, Nr. 5,480,600, Nr. 5,512,371, Nr. 5,531,940, Nr. 5,702,819, Nr. 5,793,465, Nr. 5,859,685, Nr. 5,861,934 und Nr. 5,907,386 sowie in den US-Patentanmeldungen mit den Seriennummern 09/178,471, 09/270,390 und 09/315,477 offenbart.
Wie in den Schritten 115–117 in 7 genauer gezeigt, wird die Form, nachdem der Vorformling und die Form aufeinander abgestimmt wurden (115), relativ zum Vorformling positioniert (116), und der Vorformling wird ausgerichtet (117). Die resultierende Position wird durch eine Anzahl von Faktoren bestimmt, einschließlich beispielsweise der gewünschten Beabstandung zwischen dem Vorformling und der Form während der Harzaushärtung, dem seitlichen Versatz des Primärbezugspunktes der Form in Abstimmung auf den Primärbezugspunkt eines außermittigen vorgeschnittenen Vorformlings zur Minimierung der Dicke des Plusglases, der Neigung der Form relativ zum Vorformling zur Berücksichtigung des Randdickengleichgewichts, der Drehung des Vorformlings relativ zur Form zur Berücksichtigung der Zylinderachse für astigmatische Verschreibungen, und der Drehung der Form und des Vorformlings zur Herstellung von rechten und linken Brillengläsern. Die Winkelausrichtung der Form relativ zum Vorformling kann so justiert werden, dass die gegossene Schicht an die Pupillenkonvergenz oder die verordneten Zylinderwerte eines bestimmten Brillenträgers angepasst ist. Des Weiteren kann die geometrische Ausrichtung der Form relativ zum Vorformling so justiert werden, dass ein Prisma hinzugefügt wird oder dass eine individuell angepasste Linse zur Verwendung in einer ganz bestimmten Fassungsgröße hergestellt wird.
Die Positionierung der Form und des Vorformlings werden mittels einer kardanischen Haltevorrichtung bewerkstelligt. Die Positionierung wird vorzugsweise so bewerkstelligt, dass man die Form unter Verwendung eines Positionierungsmittels, wie beispielsweise Saugkraft, in einer Spannvorrichtung anordnet, die zu einer kardanischen Aktion befähigt ist. Die erforderliche Verschiebung und Neigung der Form wird mittels Servomotoren bewerkstelligt.
Das Verdicken oder Verdünnen (111) der Mitte sorgt für das Randdickengleichgewicht und ermöglicht die Mittendickensteuerung der zu gießenden unfertigen Linse. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erreicht man das Randdickengleichgewicht, indem man den Vorformling an die Form drückt und die Form so neigt, dass sich der Vorformling so tief wie möglich in der Form absetzt, ohne beschädigt zu werden. Das Neigen der Form geschieht vorzugsweise um die optische Mitte der konkaven Fläche des Vorformlings herum, weil sonst die Ausrichtung der optischen Mitten des Vorformlings und der Form verloren geht. Es ist eine Entdeckung der Erfindung, dass dieses Verfahren eine ungefähr gleichmäßige Randdicke für eine progressive Gusslinse erzeugt. Des Weiteren bewerkstelligt man bei dieser Ausführungsform die Mittendickensteuerung, indem der Vorformling anschließend vertikal von der Formoberfläche um eine zuvor festgelegte Distanz zurückgezogen wird, um den Hohlraum zu bilden, in den das Harz eingefüllt wird. Der Durchschnittsfachmann erkennt, dass eine zu große Distanz die Linsendicke auf einen kosmetisch inakzeptablen Wert vergrößert, während zu wenig zu einer Gussschicht mit einer ungleichmäßigen Aushärtung führt.
Sobald die gewünschte Ausrichtung zwischen Form und Vorformling erreicht ist, wird ein Harz, d.h. ein mono- oder polyfunktionales Monomer und/oder ein Initiator und/oder Kombinationen daraus, in die Formbaugruppe (112) eingefüllt, wobei dieses Harz anschließend ausgehärtet wird, so dass die verordnete Gussschicht entsteht. Harze, die sich zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren eignen, sind beispielsweise im US-Patent Nr. 5,470,892 offenbart. Zu weiteren geeigneten Monomeren gehören einschließlich beispielsweise: Allyl- und Bis(allyl)carbonate wie beispielsweise Diethylenglykolbis(allyl)carbonat, Bisphenol-A-Diallylcarbonat und dergleichen, Acrylsäure, multifunktionale Acrylate und Methacrylate wie beispielsweise Ethylenglykoldiacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, Hexandiolmethacrylat, Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, Propylmethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat, Urethanacrylate und -methacrylate, Styren und Styrenderivate wie beispielsweise Divinylbenzen, 4-vinyl-Anisol, verschiedene Ester oder Malein- und Itaconsäuren, Methacryl- und Acrylanhydride und dergleichen und Kombinationen daraus. Solche Monomere sind auf dem freien Markt erhältlich, oder die Verfahren zu ihrer Herstellung sind bekannt.
Besonders geeignete Monomere sind jene, die sich zur Herstellung von Linsen mit hohen Brechungsindizes eignen. Als Beispiele für diese Monomere seien genannt: Bisphenol-A-Diacrylate und -Dimethacrylate, ethoxylierte Bisphenol-A-Diacrylate und -Dimethacrylate, Acrylat- und Methacrylatester von Diglycidylbisphenol A, Epoxyacrylate und -methacrylate, Acrylate und Methacrylate von Tetrabrombisphenol A, Acrylate und Methacrylate von Bisphenol S, Acrylat- und Methacrylatester von Diglycidyltetrabrombisphenol A, Acrylat- und Methacrylatester von Diglycidyltetrabrombisphenol S, Acrylat- und Methacrylatester von Tetrahydrofuran und dergleichen. Die Monomere können allein oder in Kombination mit einem oder mehreren des Folgenden verwendet werden: Epoxyacrylate und -methacrylate, ethoxylierte Phenoxyacrylate und -methacrylate, Isobornylacrylate und -methacrylate, Divinylbenzen, Benzylacrylate und -methacrylate, Polyethylenglykoldiacrylate und -dimethacrylate, N-vinylcarbazol und dergleichen. Eine bevorzugte Formulierung verwendet etwa 50 bis etwa 80 Gewichtsprozent Bisphenol-A-Diacrylat, etwa 5 bis etwa 40 Gewichtsprozent Benzylacrylat, etwa 2 bis etwa 30 Gewichtsprozent Tetrahydrofurfurylacrylat und etwa 0,5 bis etwa 50 Gewichtsprozent Dipentaerythritolpentaacrylat.
Das Harz kann auf jede zweckmäßige Weise in die Formbaugruppe eingefüllt werden. Vorzugsweise wird der Vorformling aus der Form zurückgezogen, und das Harz wird aus einem Gefäß, in dem das Harz optional und vorzugsweise auf etwa oder über etwa 40°C erwärmt wird, besonders bevorzugt etwa oder über etwa die Glasübergangstemperatur Tg des auszuhärtenden Harzes, in den Formhohlraum eingefüllt. Das Einfüllen erfolgt vorzugsweise so, dass ein sanfter blasenfreier Strom in den Formhohlraum fließt. Das Harzvolumen wird in einer Menge in den Holraum eingefüllt, die ausreicht, die gewünschte Schicht auf dem Vorformling auszubilden, wobei sich diese Menge nach dem ausgewählten Harz, den Parametern der Oberfläche, die ausgebildet werden soll, und der Größe und Form der Oberfläche, auf die das Harz gegossen wird, richtet. Die Harzmenge beträgt in der Regel etwa 2 bis etwa 20 g.
Nachdem das Harz in den Formholraum eingefüllt wurde, wird der Vorformling erneut mit der Form und dem Harz, das die Formbaugruppe bildet, in Kontakt gebracht, und das Gießharz wird auf eine beliebige geeignete Weise zu der unfertigen Linse ausgehärtet (113), beispielsweise durch Strahlungsaushärtung, Wärmeaushärtung, Aushärtung mit sichtbarem Licht und Kombinationen davon. Vorzugsweise erfolgt die Aushärtung mit UV-Strahlung, und besonders bevorzugt erfolgt eine zweistufige UV-Aushärtung, bei der die Formbaugruppe zuerst schwacher UV-Strahlung und dann starker UV-Strahlung ausgesetzt wird. Ein bevorzugtes zweistufiges UV-Aushärtungsverfahren ist in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/468,973 mit dem Titel "Methods and Compositions for the Manufacture of Ophthalmic Lenses" (Anwaltsregister Nr. INT-77) offenbart.
Für die Zwecke der Erfindung ist schwache UV-Strahlung eine UV-Strahlung mit einer Intensität von etwa 0,5 bis etwa 50, bevorzugt etwa 1 bis etwa 5 mW/cm². Starke UV-Strahlung hat eine Intensität von etwa 50 bis etwa 2000, bevorzugt 500 bis etwa 1500 mW/cm². Die Wellenlängen der Bestrahlungsvorgänge können die gleichen sein und sind vorzugsweise die gleichen. Geeignete Wellenlängen sind etwa 300 bis etwa 450, bevorzugt etwa 360 bis etwa 400 nm. Die Zeit für die Bestrahlung mit schwacher Intensität richtet sich nach dem Harz, das zum Gießen auf den Vorformling ausgewählt wurde, der Art und Menge des verwendeten Initiators, der Harzviskosität, der Art der reaktiven Gruppen, der Dicke der zu gießenden Harzschicht und der Intensität der UV-Strahlung. Im Allgemeinen liegt die Gesamtdauer der Bestrahlung mit schwacher Intensität bei etwa 5 Sekunden bis etwa 300 Sekunden, bevorzugt etwa 60 Sekunden bis etwa 120 Sekunden.
Die Bestrahlung mit schwacher Intensität erfolgt vorzugsweise in einem einzigen Schritt. Einige Linsenbaugruppen können es jedoch erfordern, dass die Bestrahlung mit schwacher Intensität in zwei oder mehr Schritten erfolgt, wobei zwischen den einzelnen Bestrahlungen mit schwacher Intensität Zeiträume von etwa 5 bis etwa 60 Sekunden Dauer liegen, in denen keine UV-Strahlung einwirkt oder in denen die UV-Strahlung blockiert wird. Vorzugsweise wechseln sich Bestrahlungszeiträume von etwa 30 bis etwa 60 Sekunden Dauer mit Zeiträumen von etwa 5 bis etwa 60 Sekunden Dauer, in denen keine UV-Strahlung einwirkt, ab. Nach Beendigung der Bestrahlung mit schwacher Intensität wird die Formbaugruppe mit UV-Strahlung von hoher Intensität unter Bedingungen bestrahlt, die ein vollständiges Durchhärten des Harzes ermöglichen. Die gleichen Faktoren, die für die Zeitdauer der Bestrahlung mit schwacher Intensität maßgebend sind, bestimmen auch die Zeitdauer der Bestrahlung mit starker Intensität. Im Allgemeinen liegt die Bestrahlungsdauer bei etwa 3 Sekunden bis etwa 60 Sekunden, bevorzugt etwa 5 Sekunden bis etwa 15 Sekunden. Die Bestrahlung mit starker Intensität kann in einem einzigen kontinuierlichen Arbeitsgang ausgeführt werden und wird vorzugsweise in einem einzigen kontinuierlichen Arbeitsgang ausgeführt. Die Bestrahlung mit starker Intensität kann aber auch mit abwechselnden Zeiträumen der UV-Einwirkung und der UV-Nichteinwirkung durchgeführt werden. Die Gesamtzeit für die UV-Bestrahlung mit schwacher und mit hoher Intensität beträgt maximal etwa 150 Sekunden, bevorzugt maximal etwa 130 Sekunden.
Die Polymerisationsschritte mit schwacher und mit hoher Intensität können bei einer Temperatur zwischen etwa 10 bis etwa 50°C und unter atmosphärischem Druck, vorzugsweise bei Umgebungstemperatur, durchgeführt werden. Besonders bevorzugt erfolgt der Polymerisationsprozess bei etwa oder über etwa 40°C, besonders bevorzugt etwa oder über etwa der Tg des auszuhärtenden Harzes. Das Erwärmen kann auf eine beliebige herkömmliche Weise erfolgen, einschließlich beispielsweise mit einem Ofen, einem Wärmezirkulator oder einer Kombination daraus. Die Polymerisation bei der bevorzugten Temperatur wird ebenfalls auf eine beliebige herkömmliche Weise erreicht, einschließlich beispielsweise dem Halten der Aushärtungskammer bei der bevorzugten Temperatur mittels Gebläseluft. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die UV-Aushärtung mit starker Intensität unter einer Atmosphäre von etwa 80 bis etwa 100 Prozent Stickstoff oder etwa 0,35 bis etwa 100 Prozent Kohlendioxid.
Die UV-Bestrahlungen mit schwacher und hoher Intensität können in jeder Weise vorgenommen werden, die eine gleichmäßige Verteilung der Strahlung durch die Formbaugruppe hindurch ermöglicht. Die in der Formbaugruppe verwendete Formhälfte kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das in der Lage ist, UV-Strahlung durchzulassen, einschließlich beispielsweise Glas oder Kunststoff.
Strahlungsquellen mit schwacher UV-Intensität sind beispielsweise Quecksilber- und Xenonlichtbogenlampen, Fluoreszenzglühlampen und dergleichen oder Kombinationen davon. Strahlungsquellen mit starker UV-Intensität sind beispielsweise Quecksilber-, Xenon- und Quecksilber-Xenon-Lichtbogenlampen, mikrowellengezündete FUSION^TM-Lampen oder dergleichen und Kombinationen davon. UV-Strahlungsquellen, die sich zur Verwendung für die Erfindung eignen, sind auf dem freien Markt erhältlich.
Die eine oder mehreren Schichten, die auf den Vorformling gegossen werden, können beliebige aus einer Vielfalt von verordneten optischen Wirkungen ausüben, einschließlich beispielsweise Fern-, Nah-, Zwischen- und Zylinderwirkung und Kombinationen davon. Des Weiteren kann der Vorformling so hergestellt werden, dass die eine oder die mehreren Flächen des Vorformlings, auf die die eine oder die mehreren Schichten gegossen werden, eine oder mehrere dieser verordneten optischen Wirkungen besitzen. Eine solche Verwendung der Vorformlingsschicht neben der Gussschicht erfordert jedoch, dass die Materialien, aus denen der Vorformling und die Gussschicht bestehen, verschiedene Brechungsindizes haben. Des Weiteren kann die Verwendung der benachbarten Vorformlingsfläche, um eine verordnete optische Wirkung bereitzustellen, durch die Tatsache eingeschränkt sein, dass eine solche Verwendung die Fläche sichtbar macht. Diese Sichtbarkeit kann wettgemacht werden, indem man die Vorformlingsfläche mit einem Material beschichtet, das einen Brechungsindex aufweist, der zwischen dem Brechungsindex der Fläche und dem Brechungsindex der Gussschicht liegt. In diesem Fall ist der Brechungsindex der Beschichtung vorzugsweise das geometrische Mittel der Indizes der Materialien, aus denen der Vorformling und die Gussschicht bestehen. Verfahren zum Versehen von Vorformlingen mit Gussschichten verschiedener Brechungsindizes sind in den US-Patenten Nr. 5,847,803, Nr. 5,861,934 und 5,907,386 offenbart.
Nach dem Aushärten wird die unfertige Linse mit einem geeigneten Entformungsmittel entformt (114). Vorzugsweise erfolgt das Entformen in der Weise, dass man die Formbaugruppe beispielsweise mit kalten Bälgen kühlt, um die unfertige Linse von der Form zu trennen.
Eine bevorzugte Maschine zum Ausführen der Schritte 110 bis 114 ist die Linsengießmaschine, die in der US-Patentanmeldung mit dem Titel "Apparatus for Automated Ophthalmic Lens Fabrication" (Anwaltsregister Nr. INT-87) offenbart ist und gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde. Wenden wir uns 12 zu, wo eine Ausführungsform der Maschine gezeigt ist, wobei ein Ringschalttisch 800 bereitgestellt ist, in dem komplette Formbaugruppen 900 hergestellt werden, Harz in die Formbaugruppe eingegossen wird und die komplette Baugruppe durch eine Aushärtungseinrichtung transportiert wird. Alternativen zum Ringschalttisch 800 zum Indexieren der Formbaugruppen sind beispielsweise Revolverringschalttische, lineare Schalttische und Kombinationen davon.
Die Aushärtungseinrichtung 810 (nicht im Detail dargestellt) ist vorzugsweise eine Aushärtungskammer, in der UV-Strahlung abgestrahlt wird. Nach Beendigung des Aushärtungsabschnitts wird durch eine fortgesetzte Indexierung des Ringschalttisches 800 in Richtung des Pfeils B bewirkt, dass eine komplette Formbaugruppe 901, nun mit einem ausgehärteten Harz, unter den Roboterarm 910 geführt wird, der eine kardanische Spannvorrichtung 1000 aus dem übrigen Teil der Vorrichtung ausklinkt. Die Form und die anhaftende Linse können auf die Transporteinrichtung 920 gelegt werden, welche die Teile durch einen Kühler und einen Kühlungstunnel 921 mit progressiver Kühlung trägt. Alternativ können der Kühler und der Tunnel ein Teil des Ringschalttisches sein. Nach dem Passieren des Kühltunnels bewegt eine Zangenvorrichtung 922 die nun gekühlte Form und Linse zu einer Zuführtransporteinrichtung 923. Die Linse wird von der Form zum Zweck der Weiterverarbeitung abgenommen, und die Form wird durch die Vorrichtung recycelt.
Die Formen 2000 werden von der Zuführtransporteinrichtung oder dem Ringschalttisch (mit Hilfe nicht gezeigter Mittel) heruntergenommen und auf ein Stufenförderband 2001 gelegt, um den Vorgang zu wiederholen. Während sich das Stufenförderband 2001 in Richtung des Pfeils A bewegt, wird eine Form, vorzugsweise eine Glasform, 2000 unter eine Saugvorrichtung 2013 gelegt, welche die Form 2000 anhebt und auf einen Photodrehtisch 2004 legt, wo sie optisch abgetastet und so gedreht wird, dass sie richtig entsprechend den verordneten optischen Werten der gewünschten Linse ausgerichtet ist. Obgleich hier und an anderer Stelle in der Vorrichtung eine Saugvorrichtung veranschaulicht ist, können auch andere dem Fachmann bekannte Mittel verwendet werden, um die Glasform zu bewegen und abzulegen. Die Form 2000 wird dann zum Ringschalttisch 800 verbracht und in eine leere kardanische Spannvorrichtung 1001 eingesetzt, die sich von der Position, wo sie von anderen Abschnitten der Formbaugruppe abgetrennt wurde, fortbewegt hat. Das Stufenförderband 2001 und der Ringtisch 800 werden nicht kontinuierlich bewegt, sondern indexiert, so dass verschiedene Abschnitte der Vorrichtung gleichzeitig aufeinander ausgerichtet sind, damit bei jedem Indexierungsschritt mehr als nur ein einziger Arbeitsschritt ausgeführt werden kann.
Zusätzlich zum Stufenförderband 2001 kann ein zweites Stufenförderband 3001 vorhanden sein, auf dem Vorformlinge 3000 in Richtung C transportiert und unter die Saugvorrichtung 3003 indexiert werden. Der Vorformling wird durch die Saugvorrichtung zum Vorformlings-Drehtisch 3004 transportiert, der mittels des Stroboskops und der Kamera 3005 den Vorformling so ausrichtet, dass er die richtige Position relativ zu der Form hat, mit der er in der kompletten Formbaugruppe 900 zusammengepasst wird. Alternativ kann der Ringschalttisch so konfiguriert sein, dass der Vorformling auf den Ringtisch gelegt und darauf ausgerichtet werden kann. In der gezeigten Ausführungsform wird der Vorformlingsgreifer 930 entsprechend dem Vorformling 3000 auf dem Drehtisch 3004 angeordnet und ergreift ihn sicher. Ein Sauggreifer ist bevorzugt, aber es können auch andere Greifer, wie beispielsweise ein Dreifingergreifer oder ein Membrangreifer, verwendet werden.
Ein Roboterarm (von dem nur ein Abschnitt dargestellt ist) bewegt den Greifer mit dem angesaugten Vorformling zu einer Position über der kardanischen Spannvorrichtung 1001. Unter Verwendung von Mitteln, die in 12 nicht gezeigt sind, wird der Vorformlingsgreifer 930 mit dem daran angebrachten Vorformling 3000 mittels eines Servomotors in die kardanische Vorrichtung 1001 abgesenkt, bis der am weitesten reichende Abschnitt des Vorformlings die Form berührt. An diesem Punkt wird ein Signal erzeugt. Die Kardanringe werden richtig positioniert, und der Greifer und der Vorformling werden aus der kardanischen Spannvorrichtung herausgehoben, woraufhin die gewünschte Menge Harz auf eine geeignete Weise in die Form abgegeben wird. Wie veranschaulicht, kann ein zurückziehbarer Auslass 820 verwendet werden, um das Harz aus dem Vorratsbehälter 821 in die Form zu gießen. Der Vorformling und der Greifer werden dann in die kardanische Spannvorrichtung 1001 abgesenkt, wobei der Vorformling 3000 um eine ausgewählte Zahl von Mikrons, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 200, vorzugsweise etwa 50 bis etwa 100 Mikron, von der Form 2000 beabstandet ist. Die kardanische Spannvorrichtung 1001 wird dann auf dem Vorformlingsgreifer 930 arretiert, um so die komplette Formbaugruppe 900 zu bilden, die wie oben beschrieben verarbeitet wird.
Die Form kann eine Form ohne einen Ring oder Halter, eine Form, die horizontal in einem Ring fixiert ist, eine Form, die in einem Ring mit einer vorgegebenen Neigung fixiert ist, oder eine Form, die mechanisch in den Ring montiert ist, sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Form mechanisch horizontal in dem Ring oder Halter montiert.
13 veranschaulicht eine Glasform 2000, die einen Halter 2002 sowie ein konkaves Glas 2003 enthält, in dem die Harzformung ausgeführt wird. Die konkave Form 2003 wird in den Halter 2002 mittels (nicht gezeigter) Wülste hineingedrückt. Die Form hat (nicht gezeigte) Schultern, mit deren Hilfe sie in einer leeren kardanischen Spannvorrichtung 1001 angeordnet und gestützt werden kann. In der Form ist eine (nicht gezeigte) Öffnung vorhanden, um die Form 2000 am Photodrehtisch 2004 korrekt entsprechend den verordneten optischen Werten auszurichten, die mit Hilfe der Form in dem Harz, das auf den Vorformling aufgebracht wird, ausgebildet werden sollen. Die Form wird schrittweise in eine Position über dem Photodrehtisch 2004 bewegt, und durch ein Sensormittel, das mit der Formöffnung zusammenwirkt, werden entsprechende Signale abgegeben, um eine richtige Ausrichtung der Form zu ermöglichen. Die Ausrichtung erfolgt durch Drehen der Form. Die ausgerichtete Form 2000 wird dann durch den Dreiarmgreifer 2020 angehoben und in eine Position 2020a in 13 bewegt, die sich über einer leeren kardanischen Vorrichtung 1001 befindet und auf diese ausgerichtet ist. Andere Greiferarten, wie beispielsweise Membran- und Unterdruckgreifer, können alternativ verwendet werden.
Der Vorformling und die Vorrichtung, die dazu dient, ihn zu transportieren und auszurichten, um ihn letztendlich in die komplette Formbaugruppe einzusetzen, werden durch Einkerben vorzugsweise des Vorformlingsrandes, durch Anordnen eines Höckers am Rand oder durch Gravieren oder Auffärben einer Randmarkierung aufeinander ausgerichtet. Der Vorformling 3000 kann mit Hilfe eines beliebigen geeigneten Mittels, wie beispielsweise einer zurückziehbaren Saugvorrichtung 3011, wie in 14 gezeigt, vom Stufenförderband 3001 abgenommen und angehoben und von der Position 3012a zur Position 3012b, wie in 15 gezeigt, bewegt werden. Der Vorformling wird dann auf den Vorformlingsdrehtisch 3004 abgesenkt, und die zurückziehbare Vorrichtung 3012 wird vom Vorformling 3000 abgetrennt.
Eine mechanische Sonde, wie beispielsweise ein Stroboskop und eine Kamera, wird nach vorn bewegt, wobei das Stroboskop durch ein Prisma hindurch wirkt, um die Drehung des Vorformlings 3000 zu steuern, bis anhand der Kerbe oder Markierung die richtige Ausrichtung erreicht ist. Um den Vorformling 3000 an seinem Platz zu arretieren, ohne ihn zu beschädigen, und um ein Mittel zum Komplettieren des Zusammenbaus der kompletten Formbaugruppe 900 bereitzustellen, kann ein Vor formlingsgreifer verwendet werden, bei dem es sich vorzugsweise um einen Unterdruckgreifer handelt. Eine Ausführungsform eines Vorformlingsgreifers ist in den 16 und 16a gezeigt, wobei der Vorformlingsgreifer in seinem Inneren eine Kammer 935 aufweist. Eine abgeschrägte Schraube 937 wird in einem Abdichtungsabschnitt 938 der Kammer 935 durch die Wirkung eines Federelements 940, das auf die Rändelmutter 941 wirkt, an ihrem Platz gehalten. Ein O-Ring 975, der im Boden des Vorformlingsgreifers 930 angeordnet ist, kann so abgesenkt werden, dass er am Vorformling 3000 anliegt, der in dem Vorformlingsdrehtisch 3004 gehalten wird.
Ein Mittel zum horizontalen und vertikalen Bewegen des Vorformlingsgreifers, wie beispielsweise ein Roboterarm, berührt die Schulter 983, die am oberen Teil 960 des Vorformlingsgreifers ausgebildet ist, und das Element wird aufwärts bewegt. Der Vorformlingsgreifer 930 wird dann über dem korrekt ausgerichteten Vorformling angeordnet, und der Greifer wird dann abwärts bewegt, bis der O-Ring 975 den Vorformling berührt. Eine Stange innerhalb des Roboterarms drückt die Rändelmutter 941 gegen die Feder 940, wodurch die abgeschrägte Schraube 937 von der Schräge 938 fort bewegt wird, und es entsteht ein Unterdruck, der den Vorformling 3000 gegen den O-Ring 975 zieht. Die Stange wird zurückgezogen, wodurch sich die Feder 940 gegen die Rändelmutter 941 bewegen kann, wobei die Öffnung durch die Bewegung der abgeschrägten Schraube 937 verschlossen wird. In der Kammer 935 wird ein Unterdruck gehalten, der den Vorformling gegen den O-Ring drückt. Die gesamte Baugruppe wird dann mit (nicht gezeigten) Einziehbeinen, die an der Schulter 983 anliegen, aufwärts bewegt, wodurch der Vorformlingsgreifer 930 mit dem daran befestigten Vorformling nach oben bewegt wird. Der Roboterarm wird aus dem Weg bewegt, und eine Greifvorrichtung, wie beispielsweise eine Dreizangenvorrichtung, ergreift den Vorformlingsgreifer 930 mit dem daran befestigten Vorformling 3000. Diese Baugruppe wird dann von einer Position über dem Vorformlingsdrehtisch zu einer Position über der kardanischen Spannvorrichtung 1001 bewegt.
Eine auseinandergezogene Ansicht der leeren kardanischen Spannvorrichtung ist in 17 veranschaulicht. Sie enthält eine Plattform 1010, auf der drei identische Sockel 1011 montiert sind. Identische Beine 1012 werden schwenkbar in jedem Sockel mittels eines Stiftes 1013 gehalten, der eine Bewegung der Beine in eine Position gestattet, wo die Beine 1012 im Wesentlichen aufrecht stehen, oder in eine Position gestattet, wo sich der obere Abschnitt der Linse von der Mitte der leeren kardanischen Spannvorrichtung fort bewegt. Der obere Abschnitt jedes Beines kann von einer (nicht gezeigten) Gummitülle oder einem ähnlichen Element bedeckt sein – und ist vorzugsweise von einer solchen Gummitülle oder einem ähnlichen Element bedeckt -, die bzw. das genügend Reibung besitzt, um ein anderes metallisches Teil an seinem Platz zu halten. Ein Abschnitt jedes Beines reicht durch eine Platte 1010 hindurch und in die geschützte Kammer 1021 hinein, wobei dieser Abschnitt durch eine Feder 1022 an einem fest montierten Pfosten 1020 befestigt ist. Verlängerte (nicht gezeigte) Elemente bewegen sich in Schlitzen 1026, die in der Platte 1027 ausgebildet sind, die zusammen mit der Platte 1010 die Kammer 1021 bildet. Diese verlängerten Elemente 1025 werden von oben her eingeschraubt.
Die Platte 1027 ist mit drei Öffnungen 1030 versehen. Ein drehbares Element ist an dem Ringschalttisch 800 unter dem Punkt montiert, wo die kompletten Formbaugruppen hergestellt werden. An dem Punkt, wo der Vorformling in die kardanische Spannvorrichtung eingesetzt werden soll, wird dieses drehbare Element in eine Richtung gedreht, in der die Elemente 1025 entgegen der Wirkung der Feder 1020 in den Schlitzen 1026 entlang bewegt werden, wodurch die Beine 1012 nach außen schwenken; wodurch Freiraum für den Vorformlingsgreifer 930 geschaffen wird.
Zwei zusätzliche Sockel 1035 sind an der Platte 1010 angebracht. Achsen 1031 und 1032 verlaufen durch die Sockel 1033 und sind fest am Außenring 1034 eines Kardanbügels, der an der kardanischen Spannvorrichtung 1000 ausgebildet ist, angebracht. Jeder Sockel 1033 enthält einen Bremsmechanismus, der im Stand der Technik allgemein bekannt ist, um die Drehbewegung des äußeren Kardanrings an einem richtigen Punkt zu arretieren und ihn an seinem Platz zu halten. Der innere Kardanbügel 1035 schwenkt auf der Achse 1036, die durch den Außenring 1034 und durch den Innenring 1035 hindurch verläuft. An dem Innenring sind Federelemente 1037 angeordnet, um die Drehbewegung des Innenrings am richtigen Punkt zu arretieren.
Die kardanische Spannvorrichtung mit der an ihrem Platz befindlichen Form wird nach vorn in die Position indexiert, wo sich der Vorformlingsgreifer 930 direkt über ihr befindet, woraufhin die Zangenvorrichtung sie freigibt, so dass sie durch Schwerkraft auf einen Punkt fällt – oder durch einen (nicht gezeigten) Servomotor an einen Punkt gebracht wird –, wo der Scheitelpunkt des Vorformlings die Glasform berührt. Die Zangenvorrichtung kann mit einer Messeinrichtung versehen sein, wie beispielsweise eine Kraftmessdose, ein Gegengewicht, der Rückkopplungsstrom eines Antriebsmotors oder eine optische Verformung (nicht gezeigt), welche die Kraft misst, die an die Form am Berührungspunkt angelegt wird. Ein (nicht gezeigter) elektrischer Rückkopplungsmechanismus hebt die Zangenvorrichtung an, wenn die Messeinrichtung einen kritischen Wert erreicht. Dieser Wert ist vorzugsweise so, dass für alle Vorformlinge ein 75 Mikron breiter Spalt zwischen dem Vorformling und der Form bleibt, und er wird so eingestellt, dass die Verformung des Vorformlings infolge der Kraft weniger als etwa 0 ist. Dies löst einen (nicht gezeig ten) Servomotor aus, so dass, wenn der Greifer erneut abgesenkt wird, der gewünschte Abstand zwischen dem Vorformling 3000 und der Form 2000 beibehalten bleibt.
Des Weiteren bewirkt das Kontaktieren des Vorformlings und der Form eine Drehbewegung der Kardanringe, um die Form korrekt auszurichten. Der Vorformlingsgreifer mit dem daran befindlichen Vorformling wird angehoben, woraufhin man das Harz aus dem zurückziehbaren Auslass 820 in die Form fließen lässt. Der Greifer wird erneut abgesenkt, und zwar bis auf den Punkt, wo der gewünschte Abstand zwischen dem Vorformling und der Form belassen wird. Das drehbare Element dreht sich nun, um zu bewirken, dass sich die Beine 1012 nach innen bewegen und eine Position einnehmen, in der sie fest am Vorformlingsgreifer 930 anliegen und der Abstand zwischen dem Vorformling und der Form beibehalten wird.
An diesem Punkt wird die Formbaugruppe 900 komplettiert und wird in die Aushärtungskammer 810 indexiert, wo UV-Strahlung auf sie einwirkt, um das Harz auszuhärten. Wärme kann auf eine beliebige zweckmäßige Weise in der Kammer erzeugt oder aus der Kammer abgezogen werden. Die Kammer ist vorzugsweise gekapselt (nicht gezeigt), so dass es möglich ist, sie thermostatisch innerhalb eines gewünschten Temperaturbereichs zu halten. Beispielsweise kann die gesamte Kammer in zwei oder mehr thermostatisch geregelte Zonen unterteilt sein, von denen jede separat geregelt wird, damit Luft eingelassen werden kann. Das Indexieren wird fortgesetzt, bis eine komplettierte Formbaugruppe die Position 901 erreicht, wo ein Mittel, wie beispielsweise ein Roboterarm 910, vorhanden ist, um die Vorformlingsgreifer-Vorformling-Baugruppe und die Form vom Ringschalttisch 800 herunterzuheben. Das ausgehärtete Harz haftet an der Form an, und die Form wird zusammen mit den übrigen Teilen entfernt. Der Roboterarm bewegt die Baugruppe über das Transportband 920, wo der Unterdruck in der Kammer 936 entlastet wird, wodurch der Vorform lingsgreifer 930 und der Vorformling 3000 sich voneinander trennen. Die Greifvorrichtung wird zurückbehalten und wird in eine Position zurückgeführt, wo sie für das Ergreifen eines weiteren Vorformlings über dem Vorformlingsdrehtisch 3004 verwendet wird.
Der Vorformlings-Form-Verbund bleibt auf der Transporteinrichtung 920, um dort getrennt zu werden, vorzugsweise durch Kühlen auf eine Temperatur von etwa –14°C, wobei durch einen Balg gekühlte Luft auf den Verbund gerichtet wird und die gekühlte Luft durch eine Kammer, die Einlass- und Auslasskanäle aufweist, recycelt wird. Es können auch andere Kühlmöglichkeiten verwendet werden, wie beispielsweise Eintauchen in eine kalte Flüssigkeit oder herangeblasene Kaltluft. Die Form und die Linse trennen sich voneinander und werden am Ende der Transporteinrichtung durch einen Greifer aufgenommen und zu einer Ausgabetransporteinrichtung bewegt. Der gekühlte Vorformling wird – beispielsweise mit einem Saugelement – aus der Form genommen, und die Form wird zum Stufenförderband zurückgeführt. Die Linse wird der Weiterverarbeitung zugeführt. Alternativ können das Kühlen und die Formtrennung auf einem entsprechend konfigurierten Ringschalttisch stattfinden, wodurch die Transporteinrichtung 920 überflüssig wird.
Die von dem Vorformling getrennte(n) Form(en) werden vorzugsweise auf eine beliebige geeignete Weise gereinigt, um sie im Prozess wiederverwenden zu können. Besonders bevorzugt werden die Formen mit Dampf gereinigt, wie in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/328,629 offenbart.
Wenden wir uns 8 zu. Bevor die Linse dem Endbearbeitungsschritt unterzogen wird, durchläuft die unfertige Linse vorzugsweise eine Anzahl von Schritten, die Beschneiden (118), Nachbrennen (119) und Beschichten (120) beinhalten. Von den unfertigen Linsen kann überschüssiges Harz abgeschnitten werden (118). Es kann jede bekannte Vorrichtung zur Durchführung des Beschneidungsschrittes verwendet werden. Vorzugsweise wird der Beschneidungsautomat von 9 verwendet, der den Gegenstand der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/468,974 mit dem Titel "Automatic Trimmer Machine" (Anwaltsregister Nr. INT-82) bildet.
9 ist eine Draufsicht auf einen Beschneidungsautomaten 50, der die geometrische Mitte der unfertigen Linse findet, den Harzgrat vom äußeren Umfangsrand der Linse auf einen gewünschten Durchmesser beschneidet, die Linse reinigt und trocknet und den Durchmesser der Linse verifiziert. Der Beschneidungsautomat 50 enthält ein Transportmittel 11, wie beispielsweise einen mechanischen Arm oder einen Roboter mit einem Schwenkarm 12. Das Transportmittel 11 ist vorzugsweise zweiseitig, wie in 10 gezeigt, oder besonders bevorzugt mehrseitig. Wie in 10 gezeigt, sind zwei Greifer 300a, 300b, die zwei Linsen ergreifen können, vorhanden. Die Greifer sind über eine Halterung 315 mit dem Schwenkarm 12 verbunden und können entlang der z-Achse verschoben werden. Jeder Greifer 300a, 300b hat zwei Finger 305, die durch Motoren 310a bzw. 310b in einer horizontalen Ebene relativ zueinander zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung verschoben werden können. Das Transportmittel 11 dient dazu, eine unfertige Linse zu laden und zu entladen und eine Optik zwischen Arbeitsstationen zu transportieren oder zu bewegen, einschließlich einer Zuführstation 13, einer Bilddarstellungsstation 16, einer Schleifstation 18, einer Reinigungs- und Trocknungsstation 17 und einer Ausgabestation 14.
Die unfertige Linse wird entweder manuell oder vorzugsweise mit einer Robotereinrichtung auf eine Plattform an der Zuführstation 13 abgelegt. (Nicht gezeigte) Sensoren in der Plattform erzeugen ein Signal für einen entfernt oder lokal angeordneten Zentralprozessor 20, das anzeigt, dass die Linse in der Zuführstation 13 abgelegt wurde. Aus mehreren verordneten Rezepten, die in einem Speicher des Prozessors 20 abgelegt sind, wird ein Rezept ausgewählt. Der Prozessor 20 erzeugt in Reaktion auf die Auswahl eines Rezepts ein Signal, das anzeigt, dass die Linse zur Verarbeitung bereit ist. Das Transportmittel 11 nimmt die Linse von der Plattform der Zuführstation 13 auf und bewegt die Optik zur Bilddarstellungsstation 16 zwischen einer Lichtquelle 505 und einem CCD-Baustein (Charge Coupled Device) 500, der ein Bild von der Linse aufnimmt, um ihre Mitte zu bestimmen, wie in 11 gezeigt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestimmt man die Mitte der Linse mittels herkömmlichem Dunkelfeldlicht, um den Rand der Linse zum leuchten zu bringen. Genauer gesagt, ist nach dem Gießen der äußere Rand der Linse aufgrund des überschüssigen Harzes bzw. des Harzgrates unregelmäßig geformt. Wenn jedoch die Linse angeleuchtet wird, so ist ein im Wesentlichen runder innerer Rand sichtbar. Der im Wesentlichen runde innere Rand dient als Bezug zur Bestimmung der Linsenmitte. Alternativ können mechanische Sonden entlang des Umfangsrandes der Linse angeordnet werden, um die Mitte mittels bekannter Techniken zu bestimmen. Nachdem die Mitte der Linse gefunden wurde, berechnet der Zentralprozessor 20 die Entfernung, die nötigt ist, um die Optik so zu bewegen, dass sie mit der Plattform konzentrisch ist.
Als nächstes bewegt das Transportmittel 11 die Linse von der Bilddarstellungsstation 16 zur Schleifstation 18, wie in 10 gezeigt. An der Schleifstation 18 wird die zu reinigende Linse zwischen Polstern 405 angeordnet und durch ein Paar vertikal verschiebbarer Stützelemente 400a, 400b an ihrem Platz gehalten. Genauer gesagt, wird während des Ladens der Linse auf die Plattform das untere Stützelement 400b mittels eines Luftzylinders 415 abgesenkt und dabei aus dem Weg bewegt und so angeordnet, dass es mit dem oberen Stützelement 400a in Kontakt steht, während es durch den Greifer 200a gehalten wird. Nachdem die Optik konzentrisch mit dem oberen Stützelement 400a positioniert wurde, wird das untere Stützelement 400b mittels des Luftzylinders 415 angehoben, bis es gleichzeitig gegen die Optik 1 und den Greifer 300a stößt, wodurch sich die Finger radial nach außen erstrecken und die Linse loslassen, die sicher zwischen dem oberen und dem unteren Stützelement 400a bzw. 400b gehalten wird. Eine Feder 410 hält das untere Stützelement 400b in Kontakt mit der Linse.
An der Schleifstation 18 wird überschüssiges Harz vom Umfangsrand der Linse mit Hilfe eines Schleifrades entfernt. Vorzugsweise wird das Schleifrad mit Hilfe horizontaler und vertikaler Motoren nahe an den Umfangsrand der Optik heranbewegt, und nach der korrekten Positionierung wird das Rad durch einen Motor angetrieben. Das Schleifrad, die Plattform 400a, 400b und die Linse 70 werden vorzugsweise in einem (nicht gezeigten) Schleiftrümmerauffanggehäuse verkapselt. Während das überschüssige Harz vom Umfangsrand der Linse entfernt wird, sprüht eine Anordnung aus Düsen, die entlang dem Umfangsrand des Gehäuses angeordnet sind, ein Fluid, beispielsweise entionisiertes Wasser, Luft und dergleichen oder eine Kombination davon, gegen die Innenwand des Gehäuses. Die Schleifpartikel oder -trümmer werden von dem Sprühwasser mitgerissen und über eine Reihe von Kanälen im Boden des Gehäuses aus dem Schleiftrümmerauffanggehäuse hinausgespült.
Nachdem das überschüssige Harz vom Umfangsrand der Linse entfernt wurde, lädt das Transportmittel 11 die Optik aus ihrer Position zwischen den vertikalen Stützelementen 400a, 400b der Schleifstation 18 herunter und bewegt die Optik zur Reinigungs- und Trocknungsstation 17. Um die Optik aus ihrer Position zwischen den vertikalen Stützelementen 400a, 400b der Schleifstation 18 fortzubewegen, werden die Finger des Greifers 300a um den Umfangsrand der Linse herumgelegt, woraufhin das untere Stützelement 400b abgesenkt wird, wodurch die Linse freigegeben wird.
An der Reinigungs- und Trocknungsstation 17 wird die Linse durch eine Plattform gehalten, die ähnlich aufgebaut ist wie die an der Schleifstation 18. Nachdem die Linse auf der Plattform an der Reinigungs- und Trocknungsstation 17 angeordnet wurde, werden beide Seiten der Optik mit einem Reinigungsfluid, wie beispielsweise entionisiertem Wasser, besprüht. Vertikale Stützelemente 400a, 400b sind exzentrisch an einer Welle montiert, die mit einer Mittelachse verbunden ist, welche durch einen Servomotor angetrieben wird. Die Zentrifugalkraft, die durch die Rotation der Optik erzeugt wird, bewirkt, dass das Reinigungsfluid von den Flächen der Linse herunterrutscht, auf die Seite des Wasser- und Luftauffanggehäuses auftrifft und in einen Kanal zur Aufnahme des abfließenden Reinigungsfluids hineinfällt.
Das Transportmittel 11 bewegt die Linse von der Reinigungs- und Trocknungsstation 17 zur Ausgabestation 14. Während die Linse zur Ausgabestation 14 bewegt wird, verifiziert der Greifer gleichzeitig den Linsendurchmesser und übermittelt die erfassten Informationen zum Prozessor 20, um zu überprüfen, ob er dem ausgewählten Rezept entspricht. Nachdem die Linse auf der Plattform an der Ausgabestation 14 abgelegt wurde und das Transportmittel 11 aus dem Weg bewegt wurde, übermittelt die Maschine Informationen an den Prozessor 20, die signalisieren, dass die Bearbeitung der Optik beendet ist. Wenn die Linse von der Plattform an der Ausgabestation 14 aufgenommen wird, wird das Signal zurückgesetzt.
Zusätzlich zum Beschneiden – oder alternativ dazu – durchlaufen die unfertigen Linsen einen Nachaushärtungsschritt (119), bei dem jede Linse erwärmt wird, um Spannungen abzubauen, die durch das Aushärten hervorgerufen wurden. Vorzugsweise wird die Linse beschnitten und noch einmal nachträglich ausgehärtet. Die Nachaushärtungserwärmung kann auf eine beliebige herkömmliche Weise erfolgen, einschließlich beispielsweise unter Verwendung von Wärme-, Infrarot- oder Mikrowellenenergie oder Kombinationen davon. Vorzugsweise wird die Linse mittels Wärmeenergie für eine Dauer von etwa 1 bis etwa 30, bevorzugt etwa 5 bis etwa 15 Minuten, bei einer Temperatur von etwa 50 bis etwa 125, bevorzugt etwa 80 bis etwa 110°C, erwärmt.
Optional und bevorzugt durchläuft die unfertige Linse im Anschluss an die Nachaushärtung noch eine Beschichtung (120) der einen oder mehreren Schichten, die auf den Vorformling aufgegossen wurden. Es kann eine beliebige aus einer Vielfalt von Beschichtungen verwendet werden, einschließlich beispielsweise Antireflexionsbeschichtungen, kratzfeste Beschichtungen, photochromische Beschichtungen, Polarisationsbeschichtungen und dergleichen und Kombinationen davon. Der Durchschnittsfachmann erkennt, dass die Beschichtungsstufe erfordern kann, dass der beschichtete Vorformling auf eine beliebige aus einer Vielfalt von Art und Weisen ausgehärtet wird, einschließlich beispielsweise Strahlungsaushärtung, Wärmeaushärtung, Aushärtung mit sichtbarem Licht und dergleichen und Kombinationen daraus.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine kratzfeste Beschichtung auf die Vorderseite der unfertigen Linse mit Hilfe einer Beschichtungsmaschine wie beispielsweise der ASC 500 aufgebracht. Bei einem solchen Prozess wird die aufgebrachte Beschichtung mittels Wärmeaushärtung ausgehärtet, wofür eine Infrarotheizeinrichtung verwendet wird, die unter Bedingungen arbeitet, die geeignet sind, die Beschichtung klebefrei zu machen. Im Allgemeinen erfolgt das Aushärten bei einer Temperatur von etwa 482°C (900°F) bis etwa 593°C (1100°F).
Die unfertige Linse wird dann vorzugsweise einer kosmetischen Inspektion und/oder einer Inspektion der optischen Wirkung unterzogen. Zum Zweck des Inspizierens wird die unfertige Linse durch ein Transportmittel zu einer automatisierten Inspektionsstation verbracht. Es kann jedes geeignete Inspektionsmittel verwendet werden, um die Linse zu inspizieren, wie beispielsweise das auf dem freien Markt erhältliche Pro-Laser LENSPECTOR^TM-System.
Die Linsen, welche die Inspektion erfolgreich bestanden haben, durchlaufen dann eine Wärmeaushärtung unter Bedingungen, die geeignet sind, die Aushärtung der Hart- oder kratzfesten Beschichtung zu vollenden. Geeignete Bedingungen sind im Allgemeinen Aushärtungstemperaturen von etwa 115 bis etwa 125°C, und die Einwirkungszeiten betragen etwa 2,5 bis etwa 3,5 Stunden. Nach der Wärmeaushärtung ist die unfertige Linse für die Linsenendbearbeitung bereit.
Endbearbeitung der Linse:
Bei der Linsenendbearbeitung (103) durchläuft die unfertige Linse eine optische Inspektion und/oder eine Markierung und/oder eine Rundierung und das Verpacken. Nachdem die Wärmeaushärtung beendet ist, werden die Linsen vorzugsweise mit Hilfe eines Transportmittels zu einer Station für optische Inspektion und Markierung transportiert. Es werden die Dicke der Linse sowie die Sphärenwirkung und/oder die Zusatzwirkung und/oder die Zylinderwirkung und/oder die Zylinderachse und/oder die Prismawirkung und/oder die Basiswirkung gemessen, um zu verifizieren, dass sie innerhalb der gewünschten Toleranzen liegen. Es können der Einsetzpunkt und/oder die Fern- und Nahwirkungslesebereiche und/oder die 0–180°-Linie markiert werden. Automatisierte Maschinen zum Messen der optischen Wirkung und zum Markieren sind von einer Reihe von Quellen auf dem freien Markt zu bezie hen, beispielsweise von der Firma Automation Robotics aus Verviers, Belgien.
Die markierten Linsen können dann weitere Beschichtungsprozesse durchlaufen, einschließlich beispielsweise zum Herstellen einer Antireflexbeschichtung, einer Einfärbung oder dergleichen. Die markierten Linsen werden unabhängig davon, ob sie beschichtet werden, zu einer Rundierungsstation verbracht, wo sie auf die Form der Fassung, in die die Linsen eingesetzt werden, rundiert werden. Das Rundieren kann mittels eines beliebigen herkömmlichen Rundierungsmittels, wie beispielsweise eines Rundierungsautomaten, erfolgen. Geeignete Rundierungsautomaten sind auf dem freien Markt erhältlich. Beim Rundieren wird vorzugsweise jegliche gewünschte Schrägung eingearbeitet.
Die rundierten Linsen werden dann zum Verpacken transportiert. Es wird vorzugsweise sowohl eine Erst- als auch eine Umverpackung verwendet. Die Erstverpackung schützt jede Linse vor Beschädigung während des Versandes und gibt die Produktspezifika an, wie beispielsweise Bestellnummer, Verschreibung, Linsenausrichtung und dergleichen. Die Erstverpackung kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, das in der Branche bekannt ist, einschließlich beispielsweise ein gefütterter Papierumschlag. Die Umverpackung kann dafür verwendet werden, ein Paar zusammengehörender Linsen aufzubewahren und zu transportieren. Die Auslieferung der fertigen Linsen an den Kunden kann unter Verwendung jedes beliebigen Auslieferungsweges erfolgen, die allgemein bekannt sind.
Produktionsausführungssystem
Der gesamte Linsenherstellungsprozess von der Bestandskontrolle über die Herstellung des Vorformlings, die Herstellung der Linse, die Registrierung bis hin zur Endbearbeitung wird vorzugsweise durch ein Produktions ausführungssystem ("PAS") gesteuert. Das Produktionsausführungssystem ist ein Planungs-, Registrierungs- und Steuerungssystem, das ein Linsenbestellsystem mit der Produktionsmaschinerie verbindet. Beispielsweise dient das System der Steuerung der Spritzgussmaschine und des Weges des Vorformlings durch die Produktions- und Lagerprozesse. Zur Systemhardware können beispielsweise Server, Netzwerkhubs, Personalcomputer, Scanner und dergleichen gehören. Für den Betrieb des Systems kann handelsübliche Software verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform empfängt das PAS eine Linsenbestellung vom ERP, wobei diese Bestellung eine Menge an Bestellinformationen bereitstellt, die für die Herstellung der gewünschten Linse geeignet sind. Das PAS weist jeder Bestellung eine Auftragsnummer zu, die dazu dient, das Produkt durch den gesamten Fertigungsprozess hindurch zu verfolgen, und die es dem PAS ermöglicht, den Produktionsmaschinen Instruktionen zu geben, die für die Fertigung der gewünschten Linse erforderlich sind. Für den Transport des Vorformlings, der unfertigen Linsen und der fertigen Linsen setzt man vorzugsweise Spediteure ein, wobei diese Spediteure über ein Identifikationsmittel, wie beispielsweise einen Strichcode, ein eingebettetes Etikett oder dergleichen, verfügen, das vom PAS verwendet wird, dem Vorformling oder der Linse eine Auftragsnummer zuzuweisen. Das Identifikationsmittel wird von einem Scanner, wie beispielsweise einem Strichcode-Lesegerät, an den zu der Produktionsmaschinerie gehörenden Lade- und Entladestationen gelesen.
Bei der Produktion der Vorformlinge plant das PAS die Produktion anhand von Bestandsmengen und prognostiziertem Bedarf. Des Weiteren speichert das PAS die Prozessdaten für jede hergestellte Partie von Vorformlingen.
Bei der Produktion der unfertigen Linsen, wofür eingelagerte Vorformlinge verwendet werden, kann das PAS dazu verwendet werden, dem Vorformlingslager zu signalisieren, den gewünschten Vorformling auszugeben und ihn der Produktionsstrecke zuzuleiten. Die Auswahl des richtigen Vorformlings zur Auftragsausführung wird anhand der Fernwirkung und/oder der Zylinderwirkung und/oder der Zusatzwirkung und/oder der Zylinderachse und/oder der Zuweisung als rechtes oder linkes Brillenglas getroffen. Das PAS wird auch dafür verwendet, die Vorformlingsvorschneidemaschine anzuweisen, den Vorformling auf den kleinsten effektiven Durchmesser zuzuschneiden.
Nach der Auswahl des Vorformlings passt das PAS den Vorformling an die richtige Form an, wofür die Fernwirkung der Form und/oder die Zusatzwirkung der Form und/oder die Zuweisung der Form für das rechte oder das linke Auge verwendet wird. Nachdem der Vorformling und die Form aufeinander abgestimmt wurden, erfolgt der Guss. Das PAS gibt der Gießmaschine anhand des ausgewählten Vorformlings und der ausgewählten Formen Anweisungen hinsichtlich des gewünschten zu verwendenden Gießharzvolumens. Des Weiteren gibt das PAS Anweisungen hinsichtlich der Rotation und Neigung des Vorformlings relativ zur Form.
Sobald die Linse gegossen ist, übermittelt das PAS den Durchmesser jeder Linse an die Beschneidungsmaschine, damit die Linse auf die gewünschte Größe beschnitten werden kann. Zum Zweck der Beschichtung der Linse übermittelt das PAS der Vorderseitenbeschichtungsmaschine den Linsendurchmesser, damit die richtige Beschichtungsmenge aufgetragen wird.
Nachdem die Herstellung der unfertigen Linse beendet ist, übermittelt das PAS an die Maschine zum optischen Inspizieren und Markieren die Zielwerte für die zu inspizierende Linse. Für jene Linsen, welche die Inspektion erfolgreich bestehen, weist das PAS die Tintenabstempelung an, deren Funktion sich danach richtet, ob die Linse für das rechte oder das linke Auge gedacht ist. Für die Linsen, auf die eine Zusatzbeschichtung, wie beispielsweise eine Antireflexionsbeschichtung, aufgebracht wird, weist das PAS eine Lasergravurmaschine an, die Linse – vorzugsweise mittels eines Lasers – zu markieren, so dass die Linse durch den Beschichtungsprozess hindurch verfolgt werden kann.
Sobald die Linse zum Rundieren bereit ist, übermittelt das PAS an die Rundierungsmaschine die gewünschte Geometrie für die Durchführung des Rundierens der Linse. Die Geometrie richtet sich nach den Fassungsregistrierungsdaten, die in der Datenbank für die Bestellung gespeichert sind. Alternativ findet das PAS die Fassung, in die das Brillenglas eingesetzt werden soll, im Fassungsbestand, so dass das Brillenglas montiert werden kann.
Beim Endbearbeitungsschritt der Erst- und Umverpackung übermittelt das PAS Verpackungsetikettierungsinformationen und einen Registrierungsstrichcode für die Verpackung. Schließlich übermittelt das PAS Versandinformationen, anhand derer die fertigen Linsen versandt und zum Kunden geliefert werden. Wenn mehrere Linsen an einen Ort zu versenden sind, so bündelt das PAS die Linsen für den Versand.

Claims

Verfahren zur automatischen Herstellung von Brillenlinsen, das folgende Schritte beinhaltet: a) Herstellen (101) mehrerer optischer Vorformlinge, wobei jeder der Vorformlinge wenigstens eine erste Brechkraft aufweist; b) Herstellen (102) mehrerer unfertiger Linsen, wobei jede der unfertigen Linsen eine der mehreren optischen Vorformlinge sowie wenigstens eine Schicht aufweist, die auf den Vorformling gegossen ist, wobei die Gussschicht wenigstens eine zweite Brechkraft aufweist, wobei der Schritt des Herstellens mehrerer unfertiger Linsen das Bereitstellen (110) einer Formzusammensetzung beinhaltet, durch: α) Auswählen (115) eines Vorformlings und einer Form; β) Ausrichten (116) der Form und des Vorformlings; und γ) Anordnen (117) des Vorformlings relativ zu der Form; und dadurch gekennzeichnet, dass Schritt γ) mittels einer Spannvorrichtung bewerkstelligt wird, die in der Lage ist, eine kardanische Aktion zu vollführen; und des Weiteren Folgendes beinhaltet: c) Endbearbeiten (103) jeder der mehreren unfertigen Linsen zu einer Brillenlinse durch Ausführen eines oder mehrerer der folgenden Teilschritte: i) optisches Inspizieren der unfertigen Linse; ii) Markieren der unfertigen Linse; iii) Rundieren der unfertigen Linse, so dass eine fertige Linse entsteht; oder iv) Verpacken der unfertigen Linse.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der hergestellten Brillenlinse um eine multifokale Linse handelt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei es sich bei der multifokalen Linse um eine Gleitsichtlinse handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich die erste Brechkraft von der zweiten Brechkraft unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der ersten Brechkraft um eine Weitsichtbrechkraft, eine Nahsichtbrechkraft, eine Zwischensichtbrechkraft, eine Zylinderkraft, eine prismatische Kraft oder um eine Kombination daraus handelt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei jeder der Vorformlinge eine sphärische Vorderseite und eine Rückseite mit Gleitsichtwirkung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Rückseite des Weiteren eine Zylinderkraft aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der zweiten Brechkraft um eine Weitsichtbrechkraft, eine Nahsichtbrechkraft, eine Zwischensichtbrech kraft, eine Zylinderbrechkraft oder um eine Kombination daraus handelt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei es sich bei der zweiten Brechkraft um eine Weitsichtbrechkraft handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gussschicht eine progressive Oberfläche bildet.