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Das
Gebiet der Erfindung ist die Herstellung von Linsen durch Formen
und Tauchbeschichtung. Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung verwenden ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Mehrfachhohlraum-Spritzgießen von
Brillengläsern
aus Polykarbonat, integriert über eine
volle Automatisierung mit einer Tauchhartbeschichtung, um reine,
hartbeschichtete, geformte Gläser
herzustellen, die vollständig
innerhalb einer fortlaufenden Reinraumluft-Umhüllung, die die Gläser umgibt,
ohne irgendeinen menschlichen Bediener darin, hergestellt werden,
noch irgendein Schneiden oder Trimmen der geformten, gepaarten Gläser oder
ein Eingusskanalsystem vor einer Hartbeschichtung erfordern, noch
die Verwendung von Reinigungsvorschriften vor einer Tauchbeschichtung verwenden.
Eine Erweiterung dieser Reinraum-Umhüllung und Handhabung mittels
Roboter kann optional eine automatische Begutachtung in dem laufenden
Produktionsablauf der optischen Brechkraft und der kosmetischen
Qualität
der Linse liefern und/oder kann optional eine Vakuumbeschichtung
eines antireflektiven Dünnfilms
in dem fortlaufenden Produktionsablauf vorsehen, bevor die geformten
und hartbeschichteten Polykarbonatgläser die fortlaufende Reinraumluft-Umhüllung verlassen
und/oder eine manuelle Handhabung erfahren.
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Das
die Sicht korrigierende Kunststoffbrillenglas entsprechend eines
Brillenrezepts (nachfolgend abgekürzt als „Rx-Glas"), das einen Brechungsindex größer als
Glas (1,53) oder peroxid-quervernetztes Allyl-Diglycol-Karbonat
(bekannt als „CR-39") (1,49–1,5) besitzt,
ist bekannt. Solche Gläser,
die thermisch härtend
gegossen oder spritzgegossen werden können, sind sehr erwünscht, da
sie der Träger
der Brillengläser
dünner
(aufgrund einer größeren Lichtbeugungskraft
des Kunststoffes mit hohem Brechungsindex) und leichter (niedrigeres,
spezifisches Gewicht, insbesondere in dem Fall von Polykarbonat
gegenüber
CR-39) empfindet. Als eine Folge kann der myoptische ("kurzsichtige") Brillen träger das
kosmetisch nicht erwünschte
Aussehen von Gläsern
nach dem Stand der Technik vermeiden. Ein geringeres Gewicht bedeutet
einen höheren
Komfort.
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Innerhalb
des Marktes dieser „dünnen & leichten" Kunststoff-Rx-Gläser mit
höherem
Brechungsindex richtet sich nahezu das gesamte Wachstum in den vergangenen
Jahren auf thermoplastische, spritzgegossene Gläser vom Rx-Typ, noch genauer
ausgeführt
aus Polykarbonat (Brechungsindex = 1,586). Obwohl auch andere Arten von
Thermokunststoffen mit hohem Brechungsindex berücksichtigt werden, ist derzeit
Polykarbonat am stärksten
kommerziell etabliert. Nachfolgend wird „Polykarbonat" so verwendet, dass
es andere, thermoplastische Substitute mit einer optischen Güte umfasst,
wie dies für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich wird.
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Der
Hauptgrund, warum sich Marktanteile zu Rx-Gläsern aus Polykarbonat hin verschieben,
wird dahingehend angegeben, dass es die wesentlich geringeren Herstellungskosten
von Rx-Gläsern
aus Polykarbonat unter einem höheren
Produktionsvolumen sind. Dies basiert auf den hohen Niveaus einer
Automatisierung, die mit Polykarbonat erreichbar ist, allerdings
ist dies nicht mit arbeitsintensiveren Gießvorgängen unter thermischer Härtung erreichbar.
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Dies
wird im Markt durch die Preisgestaltung der Gläserhersteller wiedergegeben,
wo die gegossenen, hartbeschichteten Rx-Gläser mit hohem Brechungsindex
weit davon entfernt sind, dass sie im Preis konkurrierend mit entsprechenden
Verordnungen von über
einen Mehrfachhohlraum spritzgegossenen, hartbeschichteten Polykarbonat-Rx-Gläsern sind
(insbesondere Finished Single Vision („FSV") Typen, die höhere Einheit-Verkaufsvolumina
pro Rx haben). Die gegossene FSV mit hohem Brechungsindex kann typischerweise
50–100%
höher im
Preis sein. Dies sind die Gründe,
warum ein weiteres Niveau einer Reduktion der Herstellungskosten,
trotz eines noch größeren Niveaus
einer Automatisierung und einer verbesserten Kapitaleffektivität (= niedrigeres
Breakeven-Volumen,
das Kapitalerfordernisse für neue
Herstellungspositionen auf dem Gebiet erfordert), strategisch für das zukünftige Wachstum
von Rx-Gläsern
aus Polykarbonat entscheidend sein wird.
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Verfahren
zum Herstellen geformter Gläser sind
in der US-A-4,828,769; der US-A-4,900,242;
der US-A-4,664,854; der US-A-4,836,960, der GB-A-2050928 und der
US-A-4,364,878 dargestellt. Diese
Patente setzen eine bestimmte Form einer Spritzdruck- Formungsvorgangssequenz
mit einer Mehrzahl von Formhohlräumen
und unter Einsatz verschiedener Mittel zum Erreichen einer Hohlraum-Hohlraum-Balance
dazwischen ein.
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Die
US-A-4,008,031 stellt eine Vorrichtung für ein Spritzdruck-Formen von
Rx-Gläsern unter Verwendung
desjenigen, was eine Zwei-Hohlraum-Form zu sein scheint, ein. Unter
180 Grad gegenüberliegend
zu dem Eingusseinlass 23 ist eine Aufhängungseinrichtung 20 zur
Verwendung in den darauf folgenden Tauchbeschichtungsvorgängen vorhanden.
Zwei angeformte Auswurflaschen bzw. -fahnen 16 sind an
Positionen von 10:30–1:00
Uhr, in Bezug auf die Einguss/Tropfen-Markierung bei 6:00 Uhr angeordnet.
Normalerweise würde
diese Stelle den entgegengesetzten Effekt eines Propagierens eines
Beschichtungsausflusses, entlang der vorderen und hinteren Fläche des
geformten Glases während eines
Herausziehens aus der Tauchbeschichtung, haben, allerdings hat,
in dem Fall von Weber, dieser die Aufhängungslasche und die Auswurflaschen
an einem umfangsmäßigen Flansch 12 angeordnet,
der nach hinten von sowohl der vorderen als auch der hinteren Glaskante
gesetzt ist, so dass der Beschichtungsablauf dann diesem Flansch
von oben nach unten jedes einzeln gehaltenen Glases (vorausgesetzt, dass
das Glas nicht von einer Seite zu der anderen Seite schwingt) folgen
könnte.
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Die
US-A-5,093,049 stellt ein Spritzkompressionsformen eines Rx-Glases
in einer Zwei-Hohlraum-Form dar, wobei die Hohlräume durch einen Kalteingusskanal
und Anspritzrest verbunden sind, wobei der Anspritzrest dazu geeignet
ist, mechanisch zu einem vorgegebenen Zeitpunkt in dem Zyklus abgeschnitten
zu werden, um einen Rückfluss
zu verhindern. Das Patent sagt nichts über irgendwelche Auswurfeinrichtungen
aus, um diese zwei Gläser bzw.
Linsen zu entformen, und es sind keine Auswurflaschen oder -stifte
dargestellt. Wenn der Vorwärtslauf
der bewegbaren Kerne, die die Kompression erzielen, durch feste
Anschläge
begrenzt ist, können sie
nicht dazu verwendet werden, nach vorne hinter die Unterteilungslinie
zu laufen, wenn einmal die Form offen ist, um einen Auswurf zu unterstützen. In diesem
Fall müsste
ein Bediener per Hand den kalten Anspritzrest ergreifen und die
zwei Gläser,
die daran befestigt sind, aus der Form gelöst herauszuziehen. Keine Aufhängungslasche
ist dargestellt oder erwähnt.
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Eine
Tauchbeschichtung von Rx-Gläsern
ist in der US-A-4,443,159 und der US-A-3,956,540 beschrieben.
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Die
GB-A-2159441 lehrt auch eine fortlaufende Tauch-Produktion von kratzbeständigen Flüssigkeitsbeschichtungen
auf optischen Kunststoffformlingen. Unter den optischen Kunststoffformlingen,
die vorgesehen sind, befinden sich Brillengläser, und 2 stellt
einen Formling dar mit „lug
10 for clamping purposes is formed thereon and diametrically opposite
this lugged end ist a dripoff lug 11, so that excessive scratch-resistant
coating composition can drip oft without forming a ridge when coated
an dried". Diese
diametral gegenüberliegende
Aufhängungslasche
und Abtropflasche würde
unvermeidbar Beschichtungsabläufe
haben, die von den zwei Verbindungen der Beschichtungslaschen, an
deren Schultern, ausgehen. Allerdings finden diese Ausläufe an einer
sehr schlechten Stelle des Umfangs statt, da die Beschichtungsausläufe direkt
durch die zentrale, kritischste Zone der Sehoptiken hindurch gehen
werden (siehe 2D). Als eine Folge würden die
Gläser,
die hergestellt sind, nicht als Brillengläser verwendbar sein, sondern
würden
im Gegensatz dazu nur zur Verwendung als gewöhnliche, schützende-abdeckende
Gläser
geeignet sein, wie beispielsweise Uhrengläser, Skalen und Spiegel, wobei für keines
davon erforderlich ist, dass es eine hohe Qualität einer Bildübertragung
haben muss, die Brillengläser
für eine
Sehkorrektur haben müssen.
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Techniken
nach dem Stand der Technik, die das Reinigen der Gläser zwischen
den Stufen eines Formens und einer Tauchbeschichtung erfordern, sind,
aufgrund der Schwierigkeit und der Kosten, die Reinigungsvorgänge auszuführen, nachteilig.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Paar durch ein thermoplastisches Spritzdruckgießen gebildeter
Kunststoffbrillengläser geschaffen,
gebildet innerhalb eines Formsatzes, der eine Unterteilungslinie
zum Öffnen
zwischen einer A-Seite
und einer B-Seite des Formsatzes besitzt, wobei die gepaarten Brillengläser die
Elemente aufweisen: zwei thermoplastische, spritzgegossene Brillengläser, die
zu einem Paar verbunden sind, wobei jedes Brillenglas einen äußeren Umfang
besitzt, der eine Brillenglaskante bildet, die mit Kontur zum Freigeben
aus einem Brillenglas-Formhohlraum versehen ist, wobei der äußere Umfang
vier 90 Grad Quadranten aufweist, die entsprechend einer Uhr-Fläche gebildet
sind; und einen Kalteingusskanal, der einen Einguss besitzt, der
sich zwischen einem linken Brillenglas und einem rechten Brillenglas
in jedem Paar verbindet, wobei der Kalteingusskanal gebildet wird, nachdem
geschmolzener Thermoplast von dem Einguss in einer Flüssigkeitsverbindung
mit dem linken Brillenglas und dem rechten Brillenglas unterbrochen ist
und dann abgekühlt
ist, um verfestigt die Brillengläser
zu einem Paar miteinander zu verbinden, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kalteingusskanal in dem rechtsseitigen Quadranten einer
Uhr bei 1:30–4:30
des linken Brillenglases und in dem linksseitigen Quadranten einer
Uhr bei 7:30–10:30
des rechten Brillenglases angeordnet ist und dass eine integral
geformte Aufhängungslasche
im Wesentlichen äquidistant
zwischen dem rechten Brillenglas und dem linken Brillenglas der
gepaarten Brillengläser
angeordnet ist, wobei die Aufhängungslasche
einen Schaft besitzt, der im Wesentlichen vertikal aus dem Kaiteingusskanal
heraus ansteigt, die gepaarten Brillengläser miteinander verbindend,
und einen Kopf besitzt, der an dem Schaft an einem Punkt oberhalb einer
höchsten
Brillenglaskante angeordnet ist, wenn die gepaarten Brillengläser vertikal
in einer Eintauch-Position gehalten sind, wobei der Kopf so geformt
ist, um geometrisch mit Robotereinrichtungen zum Ergreifen, in Benutzung,
des Kopfs zu passen, um dadurch zu verhindern, dass eine Flüssigkeits-Tauchhartbeschichtung
die Robotereinrichtung berührt,
wodurch die entformten Brillengläser
leicht, ohne Schneiden oder Trimmen, tauchbeschichtet werden.
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Die
vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen
eines Paars Brillengläser
durch thermoplastisches Spritzdruckgießen nach Anspruch 1, das die
Schritte aufweist:
- a) Bilden mindestens eines
geformten Paars von Brillengläsern
innerhalb gepaarter Formhohlräume
mit variablem Volumen, die eine Hohlraumhöhe besitzen, die durch erweiterbare,
elastische Elemente in dem Spritzdruckgießsatz bestimmt ist, wobei die
Formhohlräume
optisch polierte Teile bildende Oberflächen auf gegenüberliegenden, gepaarten,
ersten konvexen Seiteneinsätzen
und zweiten konkaven Seiteneinsätzen
haben, wobei die Formhohlräume
entlang eines Seitenquadranten des Brillenglases und in einer Flüssigkeitsverbindung
mit einer Spritzgießquelle
aus geschmolzenem Thermoplast mit Kantenöffnungen versehen sind, angeordnet
im Wesentlichen äquidistant zwischen
den Formhohlräumen,
um eine Unterteilungslinie eines Kalteingusses und eines Kalteingusskanals
zu bilden, wenn zugelassen wird, dass sich der Kalteinguss und der
Kalteingusskanal, die eine mechanische Retention an einer Seite
der Unterteilungslinie haben, abkühlen,
wobei sich mindestens
eine Aufhängungslasche pro
Paar geschmolzener Brillengläser
von dem Kalteinguss und dem Kalteingusskanal erstreckt, und wobei
die geformten, gepaarten Brillengläserkanten eine abgefaste Fläche haben,
die für
eine saubere Freigabe von Bohrungen der Formhohlräume geeignet
ist;
- b) Kühlen
der geformten, gepaarten Brillengläser, bis der Thermoplast formstabil
ist;
- c) Auswerfen der geformten, gepaarten Brillengläser durch:
(i)
Verringern von Formklemmkräften,
die entlang der Unterteilungslinie ausgeübt sind, bis die Formklemmkräfte geringer
als eine Kraft sind, die durch die elastischen Elemente ausgeübt wird, um
so die elastischen Elemente zu erweitern, um dadurch die geformten,
gepaarten Brillengläser von
den optisch polierten Teile bildenden Oberflächen der konvexen Einsätze der
ersten Seite zu trennen und einen Freigaberaum zu erzeugen, bevor
sich die Unterteilungslinie, gebildet zwischen der ersten Seite
und der zweiten Seite, trennt,
(ii) Ziehen der geformten, gepaarten
Brillengläser aus
den optisch polierten Teile bildenden Oberflächen der konkaven Einsätze der
zweiten Seite heraus, wenn die Unterteilungslinie beginnt, sich zu
trennen, während
mechanisch die geformten, gepaarten Brillengläser auf der ersten Seite zurückgehalten
werden,
(iii) Abstreifen der geformten, gepaarten Brillengläser von
der mechanischen Retention der ersten Seite, wenn der Formsatz entlang
der Unterteilungslinie vollständig
offen ist, nur nachdem ein Werkzeug mit einem Armende eines Herausnahmeroboters
an Ort und Stelle ist, um die geformten, gepaarten Brillengläser aufzunehmen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wird die Produktivität
durch Ändern
der „Einheit
einer Übertragung", die für individuelle
Rx-Gläser
des Stands der Technik zu gepaarten, zusammengeformten Rx-Gläsern gehandhabt
werden soll, die von der Form kam, bereit, um mittels Roboter mit
der angeformten Aufhängungslasche,
die ein spezielles Design besitzt, gehandhabt zu werden. Ein Kunststoff „Flash" an den Kanten der
Unterteilungslinie der gepaarten, geformten Gläser wird minimiert, um so Abläufe von
der Tauchbeschichtung, die von einem solchen „Flash" ausgehen, zu verhindern und/oder irgendein
Beschneiden des Flash vor einem Tauchbeschichten zu beseitigen,
da ein solches Ab schneiden bzw. Trimmen Kontaminierungen in Form
von in der Luft schwebenden Kunststoffteilchen erzeugt.
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Das
bevorzugte Verfahren ermöglicht,
dass Gläser
sauber entformt werden können,
wobei die Auswurfvorgänge
minimale (oder keine) Kontaminierungen durch in der Luft schwebende
Metall- oder Kunststoffteilchen hervorrufen.
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Die
Erfindung wird besser anhand der nachfolgenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
davon verstanden werden, die nur anhand eines Beispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben wird, wobei:
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1, 1A und 1B stellen eine Form mit zwei Hohlräumen zur
Verwendung bei der Herstellung von Gläsern gemäß der vorliegenden Erfindung dar,
wobei 1 ein Schnitt entlang der Linie B-B der 1A ist, 1A eine
Ansicht entlang der Linie C-C der 1 ist und 1B ein Schnitt entlang der Linie A-A der 1A ist;
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2, 2A, 2C und 2D stellen verschiedene
Anordnungen dar, die nicht innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden
Erfindung fallen;
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3 stellt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar;
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3A zeigt
eine detaillierte Ansicht eines Teils der Anordnung der 3;
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3B stellt
eine Greifvorrichtung für
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar; und
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3C und 3D stellen
dar, wie eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung durch eine Greifvorrichtung ergriffen
werden kann.
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Das
Verfahren, das nachfolgend beschrieben ist, ermöglicht ein Auswerfen von spritzdruck-gegossenen
Mehrfachhohlraum-Rx-Gläsern
in geformten Paaren, jedes mit einer Aufhängungslasche, während eine
Reinheit sowohl der entformten, gepaarten Linsen bzw. Gläser als
auch der optisch polierten Formflächen des Formsatzes, frei von
Metall- oder Kunststoffteilchen, bewahrt wird.
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1, 1A und 1B stellen einen vereinfachten Zweifach-Hohlraum-Linsen-Formsatz dar, wobei
die Spritzform-Maschinendüsenspitze
(nicht dargestellt) in eine Kalteinlaufbuchse 9 und ein
Kaltangusssystem 15, das zwischen den zwei Formhohlräumen zentriert
ist, einspritzt. Eine optionale, allerdings bevorzugte, Ausführungsform,
zum Formen von zwei oder mehr Paaren von Rx-Linsen bzw. -Gläsern während eines
Zyklus eines einzelnen Formsatzes würde, anstelle eines Anguss-Kanalsystems, eine
Mehrzahl von beheizten Anguss-Kanaldüsenspitzen anstelle einer einzelnen
Spritzgieß- Maschinendüsenspitze,
die in die Kalteinlaufbuchse 9 und das Kaltangusssystem 15 einspritzt,
einsetzen; eine solche Vorrichtung mit beheiztem Eingusskanal für eine Vier-Hohlraum-Form ist
in der US-A-4,828,769 dargestellt. Ein anderes System mit beheiztem
Eingusskanal für
ein optisches, thermoplastisches Formen ist in der US-A-4,965,028
dargestellt. Eine kalte Vertiefung 40 ist vorzugsweise
in den Kaltanspritzkanal und das Kaltanguss-Kanalsystem eingebaut,
um „kalte
Schlacke" abzufangen,
bevor sie die Linsenform-Hohlräume
erreicht.
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Eine
leichte Hinternscheidung 41 oder ein negativer Neigungswinkel
an der kalten Vertiefung 40 wird eine positive, mechanische
Rückhaltekraft
erzielen, die später
bei den Auswurfschritten hilfreich ist.
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Vorzugsweise
setzt der Formsatz Formhohlräume
mit „variablem
Volumen" ein, wobei
die anfängliche
Höhendimension
des Hohlraums größer ist, bevor
das Einspritzen beginnt, als die Dickendimension der fertig gestellten,
geformten Linse bzw. des Glases. Eine solche Formsatz-Vorrichtung
mit einem Formhohlraum mit „variablem
Volumen" verwendet typischerweise
eine Spritzdruckform-Vorgangssequenz, um das Rx-Brillenglas zu formen,
wobei die Druckkraft die eingespritzte Schmelze manchmal herausquetscht,
wenn das Einspritzen beginnt, so dass diese Höhendimension des Hohlraums
verringert wird. Eine bevorzugte Anordnung ist in der US-A-4,828,769
dargestellt.
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Es
ist durch die Anmelder herausgefunden worden, dass die Verwendung
von hydraulischen Zylindern für
das elastische Element 13 der US-A-4828709 innerhalb der
Polykarbonat-Rx-Linsen-Formen nachteilig ist, da solche Formsätze bei sehr
heißen
Temperaturen (120°C–150°C) (240°F–295°F) laufen,
was bewirkt, dass Dichtungen eine Leckage aufweisen und Öle die Teilformungsflächen kontaminieren.
Die Verwendung herkömmlicher Formfedern
vom Wendel-Typ als elastisches Element zeigt nicht dieses Problem.
Allerdings besitzen sie Flash-Probleme während des Füllens der Form. Um zu beseitigen,
dass die Unterteilungslinie ein „Flash" zeigt, muss die Federkraft, die die
Unterteilungslinie geschlossen hält,
die Kraft des Schmelzendrucks übersteigen,
der auf den projizierten Bereich, der durch die Schmelze benetzt
ist, ausgeübt
wird, und der innerhalb der letzten 0,1–0,5 mm des Kompressionshubs
liegt, wenn typischerweise ein solches „Flashing" bzw. „Heraustreten" auftreten kann. Ein „Flash" entlang der Unterteilungslinie
(Kunststoff läuft
aus dem Formsatz entlang der Unterteilungslinie heraus, wo sich
die Seite A und die Seite B des Formsatzes verbindet) muss auch
beseitigt oder minimiert werden, da dies ansonsten vor einer Tauchbeschichtung
entfernt werden muss (und demzufolge teilchenförmiges Material erzeugt), oder
es kann Abflüsse
bei der Flüssigkeitstauchbeschichtung
hervorrufen. Die Verwendung von extrem steifen, herkömmlichen
Formfedern vom Wendel-Typ mit einer hohen Auslenkungskraft als elastisches
Element, um das Problem zu lösen,
ruft ein zusätzliches
Problem während
der Einspritzphase des Formzyklus hervor, da, sobald die Klemmkraft
in Vorbereitung einer Öffnung
der Form freigegeben wird, diese hohen Federkräfte als ein Katapult für die Linsen
bzw. Gläser
wirken, und der Kaltangusskanal wird durch ein frühzeitiges
Drücken
der Unterteilungslinien-Formflächen nach
vorne hervorrufen, bevor der Auswurfmechanismus der Spritzgießmaschine
betätigt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung setzt vorzugsweise eine neuartige Kombination
von zwei unterschiedlichen Typen von Formfedern innerhalb des Formsatzes
ein, um diesen „elastischen
Elementen" eine „2 Stufen" Arbeitsweise zu
geben. Wie in 1 dargestellt ist (dargestellt
in einer geteilten Querschnittsansicht, wenn die Feder nicht komprimiert
ist, beispielsweise beim Freigeben der Formklemmkräfte, die durch
die Spritzgießmaschine
während
einer Auswurfphase des Zyklus ausgeübt werden), wird eine herkömmliche
Stahlformfeder 25 vom Wendel-Typ (Coil-Typ), die große Kompressionshublängen, allerdings
eine moderate Ablenkkraft besitzt, in Kombination mit einem Stapel
aus Belleville-Federunterlegscheiben 26 mit
sehr hoher Ablenkkraft, an Ort und Stelle durch eine Bundschraube 29 gehalten,
um zwei unterschiedliche Niveaus von Formfederkräften während zehn unterschiedlicher
Phasen der Hublänge
zu erhalten. Wenn entweder die anfängliche Öffnung der Form oder die Endschließbewegungen
in dem Bereich von 0,0 bis 0,5 mm liegen, dominiert der Stapel der
Belleville-Federunterlegscheiben 26 mit hoher Ablenkungskraft;
von da an bringen nur die Formfedern 25 vom Wendel-Typ eine Federkraft
auf, was einen kontrollierbaren Öffnungshub
der Form ergibt. Zusammen bestimmen sie die Höhendimension des Hohlraums
mit variablem Volumen bei jedem Formzyklus, um die Kompressionshublänge 21,
bis zu einer maximalen Dimension, die durch die Bundschraube 29 bestimmt
ist, zu erzeugen. In einer solchen optionalen, allerdings bevorzugten,
Ausführungsform
der Erfindung ist die Folge des Einspritz-Kompressionsvorgangs so,
wie dies in der US-A-4,828,796 dargestellt ist, die zeigt, wie die Rx-Gläser entformt
und ausgeworfen werden.
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Die
2-Stufen-Federlast-Kombination ist eine verbesserte Form einer Betriebsweise
eines „elastischen
Elements" innerhalb
irgendeiner solchen Spritzdruck-Gießform mit variablem Volumen,
bei der die Hohlraumhöhe
durch den Grad einer Verlängerung
von Federn bestimmt wird.
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Der
Vorgang eines Formens unter Verwendung des vorstehenden Werkzeugs
besitzt die folgenden Schritte:
- a.) Vorvergrößern des
Formhohlraums durch im Wesentlichen Schließens eines Umfangs des Formhohlraums
an der Unterteilungslinie, um so zu verhindern, dass geschmolzener
Thermokunststoff heraustritt, und zwar in einer ersten Position
des Formsatzes, gebildet durch Aufbringen einer Klemmkraft gleich
zu einer ersten Federkraft, so dass eine erste Hohlraumhöhe gleich
zu der Summe der gewünschten
Kompressionshublänge
plus einer Enddicke des geformten Gegenstands bestimmt wird, bevor
das Einspritzen beginnt;
- b.) Teilweises Füllen
des Formhohlraums, nachdem das Einspritzen begonnen hat, durch schrittweises
Verringern der Hohlraumhöhe
in einer zweiten Position des Formsatzes, gebildet durch Erhöhen der
Klemmkraft, die so aufgebracht wird, um die erste Federkraft zu übersteigen,
allerdings geringer ist als die zweite Federkraft;
- c.) Vollständiges
Füllen
des Formhohlraums, nachdem das Einspritzen beendet ist, durch weiterhin
schrittweises Verringern der Hohlraumhöhe, um eine dritte Position
des Formsatzes, gebildet durch Erhöhen einer Klemmkraft, die so
aufgebracht ist, um die zweite Federkraft zu übersteigen, zu erreichen;
- d.) Kühlen
des geformten Gegenstands innerhalb des Formhohlraums, nachdem das
Einspritzen beendet ist, durch Beibehalten der Hohlraumhöhe im Wesentlichen
an der dritten Position des Formsatzes, gebildet durch Beibehalten
der Klemmkraft, die so aufgebracht ist, um die zweite Federkraft
zu übersteigen,
bis ein maximaler Querschnitt unterhalb einer Glasübergangstemperatur-Charakteristik
des Thermokunststoffes liegt;
- e.) Auswerfen des geformten Gegenstands durch Freigeben der
Klemmkraft und Öffnen
des Formsatzes entlang der Unterteilungslinie.
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Wenn
Brillengläser
hergestellt werden, sollte, wenn der Thermokunststoff mit optischer
Güte auf zumindest
die Glasübergangstemperatur
(für Polykarbonat
ist dies gleich zu 147°C
(296°F))
in gerade dem dicksten Querschnitt abgekühlt ist, das sich ergebende,
geformte Glas formstabil sein (die Kunststoffmoleküle werden
einen Memory-Effekt ha ben). Da die Formungs-Produktivität durch
schnellere Wärmeübertragungsraten
zwischen der sich abkühlenden
Schmelze und den Formeinsätzen
erhöht
wird, kann es vorteilhaft sein, hoch leitfähige, auf Kupfer basierende
Legierungen einzusetzen, mit einer hartelektroplattierten Chrom-
oder Nickelfläche
auf optisch polierten, teil-formenden Oberflächen, als Materialien zum Aufbau
der Formeinsätze,
wie dies in der US-A-4,793,953 und der US-A-5,376,317 dargestellt ist.
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Der
erste Schritt beim Entformen und Auswerfen der gepaarten Linse beginnt
mit einem Freisetzen der Klemmkräfte,
die durch die Spritzgießmaschine
aufgebracht sind, um dadurch das elastische Element, das die kombinierten
Federn aufweist, wie sie vorstehend beschrieben sind, zu entspannen
und auszudehnen. Siehe 1B, die rechtsseitige, geteilte
Ansicht, die die geformte Linse 16 darstellt, wie sie bereits
von der optischen polierten, Teile bildenden Oberfläche des
Kerneinsatzes 14 der Seite B getrennt worden ist, was einen
Freigaberaum 17 zwischen der Oberfläche der konkaven Linse und
der Oberfläche
des konvexen Einsatzes, auf dem sie gebildet wurde, erzeugt. Dieser
Freigaberaum 17 entspricht im Wesentlichen der Dimension
der Kompressionshublänge 21,
wenn die Formsatz-Feder durch Freisetzen der Formklemmkräfte, die
durch die Spritzgießmaschine
während
jedes Beginns der Einspritzphase des Zyklus ausgeübt ist,
ausgedehnt und entspannt wird. Gleichzeitig nutzt die schräg gestellte Hülsenfläche 19,
die die Linsenkante bildet, eine thermische Schrumpfung der geformten
Linse, um beim Trennen der Oberflächen der Formhohlraumbohrung
(Hülse 20)
zu unterstützen.
Es ist wichtig, dass dort, wo eine Schräge von Null in der Bohrung eingesetzt,
die die Linsenkante bildet, wie dies in Polykarbonat-Rx-Linsen bzw.
-Gläsern
von heute üblich ist,
die nach Verfahren gemäß dem Stand
der Technik hergestellt sind, verwendet wird, diese Linsen fest auf
dem Formeinsatz 14 der Seite B durch ein Teilvakuum gehalten
werden könnten,
das die Linsen zurückzieht,
wenn die federbelastete Unterteilungslinie der Formplatte 28 der
Seite B nach vorne gelangt (relativ zu dem Formeinsatz der Seite
B). Die Anmelder haben solche Beispiele gesehen, bei denen noch
heiße
Eingusseinlässe
gebogen sind, oder noch schlechter, abgerissen sind, was die Linse
bzw. das Glas an dem Einsatz auf der Seite B tief innerhalb der Bohrung
stecken lässt,
was die Möglichkeit
verhindert, die Linsen zurück
in die Bohrung hineinzuziehen.
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In 1B ist
die Unterteilungslinie (C-C Querschnittsebene) noch nicht vollständig geöffnet, sogar
obwohl sich die bewegbare Auflageplatte nach hinten bewegt hat (unter Vergleichen
der Formsatz-Höhe
gemessen zwischen der A-Klemmplatte 25 und der B-Klemmplatte 23 gegenüber der
linksseitigen, geteilten Ansicht, die den vollständig geklemmten Zustand darstellt).
Mit oder ohne einem optionalen Ausblasen von Luft werden, wenn die
Unterteilungslinie beginnt, sich zu öffnen, die geformten, gepaarten
Linsen bereits von der Seite B weggeführt werden und werden von der
optisch polierten, einen Teil bildenden Oberflächen der konkaven Einsätze 13 der
Seite A weggezogen, da der kalte Anspritzrest (18) und
der Kaltangusskanal 15 der geformten, gepaarten Linsen,
noch fest an dem Auswurfmechanismus befestigt ist (der bis jetzt
noch nicht als eine Folge dieses kontrollierten Schrägstellungswinkels
an der kalten Vertiefung 40 des Anspritzrests betätigt ist),
der die geformten, gepaarten Linsen 16 auf der Seite B „ergreift". (Auch kann ein
absichtliches Einstellen der Kühlmitteltemperaturen
an der Kühleinrichtung
an der Seite B gegenüber
solchen an der Seite A eine stärkere
Schrumpfung an der Seite B der geformten Linsen hervorrufen, was
demzufolge Rückhaltekräfte an der
Seite A der Linse verringert.)
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Wenn
die Öffnung
der Form der Spritzgießmaschine
fortfährt,
nachdem der maximale, nach vorne gerichtete Weg der Platte 28 der
federbelasteten Seite B erreicht ist (eingestellt durch die Bundschraube 29),
dann öffnet
sich die Unterteilungslinie. Wenn die Seiten A & B nicht länger zusammengehalten werden,
werden Abstreifkräfte
automatisch durch diese Formöffnungsbewegung
aufgebracht, die das Teilvakuum übersteigen
werden, das zwischen der konvexen Oberfläche der geformten Linse und
der entsprechenden, konkaven Oberfläche des Formeinsatzes, auf
der sie gebildet wurde, existieren kann, da die geformte, gepaarte
Linse noch durch mechanische Rückhaltekräfte 41 auf
der Seite B der bewegbaren Auflageplatte des Formsatzes gehalten
werden. Solange wie diese Rückhaltekräfte der
Seite B die Kraft übersteigt,
die die Linsen auf dem Einsetzen der Seite A halten möchte, ohne
die kohäsive
Festigkeit des Kunststoffes in dem Kaltangusskanal und der Eingießöffnung zu übersteigen,
wird ein Ziehen der Linse von der Seite A weg mechanisch positiv sein,
wenn sich die Unterteilungslinie ausreichend während der Formöffnung öffnet.
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Als
nächstes
werden, wie in 1 dargestellt ist, die gepaarten,
geformten Linsen 16 und das verbindende, kalte Angusssystem,
umfassend eine mechanische Retention 41, von der Seite
B durch herkömmliche
Auswurfstifte 4 abgestreift, die durch Bewegungen des hydraulischen
Auswurfzylinders (nicht dargestellt), der in die Formsatz- Auswurfplatten 24 gezogen
ist, an denen die Auswurfstifte 4 mechanisch eingebaut
sind, angetrieben. Ein Abstreifen der Linsen von der Seite B wird
auch mechanisch positiv sein. Dieser Schritt wird nur dann vorgenommen, wenn
der Formsatz vollständig
entlang der Unterteilungslinie geöffnet ist, und der Zeitpunkt
dieser Auswurfeinrichtungsbewegung wird nur dann eingeleitet, nachdem
sich das Ende eines Arms eines Werkzeugs eines Herausnahmeroboters
an Ort und Stelle befindet, um die geformten, gepaarten Linsen aufzunehmen,
während
sie von der mechanischen Retention abgestreift werden. Dieser Zeitpunkt
wird zwischen einer programmierbaren Steuerung der Spritzgießmaschine
und dem Herausnahmeroboter koordiniert, teilweise so, dass bestätigt wird,
dass diese Übergabe
vorgenommen worden ist. Viele Marken und Typen von Herausnahmerobotern
existieren für Kunststoff-Spritzgießmaschinen.
Ein Seiten-Zugangs-Typ ist gegenüber
dem üblicheren „up and out" gradlinigen Typ
bevorzugt, da der Raum oberhalb der Formauflageplatten vorzugsweise
dort ist, wo nach unten weisende HEPA Filter angeordnet werden,
und da eine Reinraumumhüllung
kleiner und kompakter dann sein wird, wenn ein Seiteneintritts-Typ
verwendet wird. Typische Hersteller von Herausnahmeroboter mit Seiteneintritt
umfassen Ranger Automation, Shrewsbury, MA, Conakry Martin of Agawam,
MA, und Automated Assemblies, Clinton, MA.
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In
einer optionalen, dargestellt bevorzugten, Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird gefilterte Druckluft entsprechend der vorstehend
beschriebenen „Luftblas" Folge der Schritte
eingesetzt, um eine zusätzliche
Antriebskraft zum Trennen der geformten Linse von den optisch polierten,
Teile bildenden Oberflächen
zu erreichen, an denen sie durch das natürliche Vakuum aufgrund einer
thermischen Schrumpfung gehalten werden, während die Form geschlossen
ist und die Klemmkraft maximiert ist. Wie 1B zeigt,
wird gefilterte Druckluft (zur Reinheit der Teile formenden Formflächen ebenso wie
geformter Linsenoberflächen)
durch die Luftleitung (10) der Seite A und die Luftleitung
(11) der Seite B in den Freiraumspalt 12 eingeführt, der
zwischen dem äußeren Umfang
jedes Hohlraumeinsatzes gebildet ist. (Hohlraumeinsatz 13 der
Seite A und Kemeinsatz 14 der Seite B und die Bohrung der
umfangsmäßig umgebenden
Hülse 20)
Luftventile (nicht dargestellt) regeln die Luftströmung und
den Druck innerhalb der Luftleitungen (10) und (11),
um ein Blasen von Luft in der Auswurfsequenz zu erzielen, die in
Kombination mit herkömmlichen
Auswurfstiften 4 zusammenarbeiten, die durch Bewegungen
des hydraulischen Auswurfzylinders (nicht dargestellt) der Spritzgießmaschine,
eingebaut in die Form satz-Auswurfplatten 24, angetrieben
werden, an denen die Auswurfstifte 4 mechanisch eingebaut
sind.
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In
einer optionalen, allerdings bevorzugten, Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung führt, gerade
bevor die Unterteilungslinie geöffnet
ist, gefilterte Druckluft durch diesen als „Belüftungsspalt" dimensionierten Durchgangsweg-Spalt
bzw. Zwischenraum 12 hindurch (für eine Polykarbonat-Linse wird
ein Spalt bzw. Zwischenraum von 0,25 mm (0,001 Inch) noch nicht „Flash"), so dass die Kräfte oder
die Luft beginnen, auf die Seite B der bewegbaren Auflageplatte
(Kern-Seite) um den Umfang des konvexen Einsatzes herum aufgebracht
zu werden, und arbeiten nach innen zu der Mitte der Linse hin, um
so eine saubere Trennung der das konvexe Teil bildenden Oberflächen des
Einsatzes der Seite B zu erzielen. Gleichzeitig nutzt die schräg gestellte
Oberfläche 19 der
Linsenkante eine thermische Schrumpfung der geformten Linse, um
beim Trennen der Oberfläche
der Formhohlraumbohrung (Hülse 20)
zu unterstützen.
Um bei der Trennung der gepaarten Linsen von der stationären Auflageplatte
(Seite A) der Form zu unterstützen,
bevor die Unterteilungslinie geöffnet
ist, kann, in einer optionalen, allerdings bevorzugten, Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine zweite Stufe eines Luftausblasens
eingeleitet werden, bei der ähnlich
gefilterte Luft um den Umfang des konkaven, optisch polierten Formeinsatzrands
der Seite A eintritt und zu jeder Linsenmitte geführt wird,
um das Teilvakuum, gebildet während des
Formens, aufzuheben. Zu dieser Zeit wird eine wesentliche Dichtung
noch durch die sehr kleine Kantendichtungsüberlappung 42 der
Linsenvorderseite auf dem Umfang des Linsen-Formhohlraums beibehalten.
Da diese sehr kleine Überlappung 42 der
Dichtung fehlt, werden Luftausblaskräfte im Wesentlichen geschwächt und
können
ineffektiv sein, da die Luft den Weg des geringsten Widerstands
fließen wird
und an der Linsenmitte im Bypass vorbeiführen wird, was eine bestimmte
Teilvakuumkraft belässt, die
die geformte Linse an ihrem Ort während der nächsten Stufe eines Auswurfs
hatten möchte,
was ein mechanisches Abstreifen der Linse von den Oberflächen des
konkaven Einsatzes durch den Klemmöffnungshub der Spritzgießmaschine
ist, während
die gepaarten Linsen noch fest auf der Auswurfvorrichtung gehalten
werden, die sich entlang der Seite B des Formsatzes bewegt.
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Jede
tauchbeschichtete Polykarbonat-Linse ist selbst kanten-beschnitten
und ist durch einen Glanzfilm hartbeschichtet, bei dem leicht zu
sehen ist, dass er „Tropfmarkierungen" („Dripmark") bildet, die aus
einem Fluss der Flüssigkeit
der Tauchbeschichtung und der Schwerkraft auf sowohl die vordere
als auch die hintere Oberfläche
resultiert. Für die
Zwecke der Bezeichnung der Stelle irgendeiner Tropfmarkierung auf
der Linse wird sie wahlweise als die 6 Uhr Position bezeichnet.
Durch Prüfen
der Linsenkanten-Seitenwand, beginnend an der Tropfmarkierung und
umfangsmäßig entlang
des gesamten Wegs herumgehend, kann man sehen, wenn irgendwelche
Auswurfeinrichtungslaschen verwendet wurden, und falls dies der
Fall ist, sie vor oder nach der Tauchbeschichtung abgeschnitten
wurden.
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Unter
Betrachten von Linsen, die von dem derzeitigen Markt herangezogen
wurden, zeigen Linsen-Proben typischerweise eine oder mehrere Auswurfeinrichtungslaschen,
meistens 180 Grad gegenüberliegend
des Eingusseinlasses.
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Seither
wurde eine Tauchbeschichtung von Linsen mit Auswurfeinrichtungslaschen
als nicht akzeptierbar angesehen, da während des Tauchbeschichtungsvorgangs
flüssige
Beschichtung auf der oberen Hälfte
der Linse nach unten durch die Schwerkraft von der Spitze der Auswurfeinrichtungslasche über die
Linsenkante laufen würde,
und dieser Flüssigkeitsstrom
aus Beschichtungsmaterial würde dann
vertikal nach unten von der Umfangsstelle der Auswurteinrichtungslasche
entlang der vorderen oder hinteren optischen Fläche der Linse fließen. Dieser „Beschichtungsflusslauf" erzeugt eine nicht gleichförmige Lichtbeugung
(= aberriertes Bild, das dann gesehen wird, wenn durch eine angesammelte, dickere
Beschichtung gesehen wird), was ein Aussondern der hergestellten
Linse verursacht. Wenn bei einem Versuch, dieses Problem zu vermeiden, eine
oder mehrere Auswurflasche(n) von der geformten Polykarbonat-Linse
vor einer Tauchbeschichtung abgeschnitten wurde, trug dies nicht
nur zu den variablen Kosten bei (mehr Harz, das pro Linse verwendet
ist, höhere
Arbeitskosten für
die Handhabung und Trimmvorgänge),
sondern dies verringert auch direkt die Oberflächenreinheit der neu geformten
Linse. Dabei ist keine Art und Weise vorhanden, sauber verfestigten
Polykarbonat-Kunststoff abzuschneiden, ohne unvermeidbar feine,
in der Luft schwebende Teilchen („Polykarbonatstaub") zu erzeugen, die
sich unmittelbar auf der vorderen und hinteren optischen Fläche der
Polykarbonat-Linse wieder niederschlagen, da elektrostatische Anziehungskräfte sie
an die Polykarbonat-Oberflächenschicht
mit hoher, dielektrischer Konstanten anziehen und anhaften wird.
Die Verwendung von Gebläseeinrichtungen
mit ionisierter Luft kann diese elektrostatische Anziehungskraft
minimieren, allerdings zeigten tatsächliche Tests von neu entformten
Linsen mit Feldmessern 5-30 Kilovolt einer statischen Ladung, die
nur sehr lang sam abnahm (in Minuten, nicht Sekunden), und zwar aufgrund
der ausgezeichneten, elektrischen Isolationseigenschaften von Polykarbonat.
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Gerade
wenn keine Auswurfeinrichtungslaschen vor einer Beschichtung abgeschnitten
werden, werden, wenn die Linse von dem Gießsystem entfernt werden muss,
so dass sie über
eine angeformte Aufhängungseinrichtungslasche
auf einem Linsenhaltergestell aufgehängt werden können (2), oder
wenn ein geformtes Paar der Linsen den Kaltangusskanal so geschnitten
haben muss, dass er über eine
angeformte Aufhängungseinrichtungslasche
in das Linsenhaltergestell eingesetzt werden kann (2A),
dann diese Entformungs- und/oder Eingusskanal-Schneidvorgänge auch
einen feinen Polykarbonatstaub als schwebstoffartige Oberflächen-Kontaminierungsbestandteile
erzeugen. Dieser Vorgang erfordert auch eine manuelle Handhabung durch
einen Bediener zwischen Formungs- und Tauchbeschichtungsschritten.
Als eine Folge müssen Polykarbonat-Linsen
nach dem Stand der Technik nach einem Trimmen und Befestigen an
Linsenhaltergestellen gereinigt werden, um irgendwelche löslichen
Oberflächen-Kontaminierungsbestandteile
und unlösliche
teilchenförmige
Verschmutzungen zu entfernen.
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Wie
die 1A und 3 zeigen, werden die geformten,
gepaarten Linsen der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung keine Aufhängungseinrichtungslaschen 1 in
dem oberen Quadranten 6 mit 90 Grad (zwischen 10:30 und
1:30 Uhr) haben, wobei sie innerhalb rechter und/oder linker Seitenquadranten 5 (zwischen
1:30 und 4:30 Uhr oder zwischen 7:30 und 10:30 Uhr) mit einem Eingusskanal
versehen werden. Wenn sie eine (optionale) Abtropflasche (nicht
dargestellt) verwenden, werden sie in einem unteren Quadranten 7 (zwischen 4:30
Uhr und 7:30 Uhr) angeordnet werden.
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2 stellt
ein vereinfachtes Gießformen
mit einer 2-Hohlraum-Linse nach dem Stand der Technik mit einem
kalten Anspritzrest und einem Eingusskanal 32 dar. Es ist
anzumerken, dass jede Linse eine Vielzahl von Auswurfeinrichtungslaschen
und den Eingusseinlässen
besitzt, wobei jede davon in einem gesonderten Vorgang nach einem
Entformen vor einer Tauchbeschichtung, unter Verwendung einer angeformten „T" förmigen Aufhängungseinrichtungslasche 34,
abgeschnitten werden muss, 33. Das Patent nach dem Stand
der Technik, das am nächsten
diese 2 anpasst, ist (US-A-4,008,031), das sich nur
dahingehend unterscheidet, dass die T-förmige Aufhängungseinrichtungslasche 20 direkt
gegenüberliegend des
Eingusseinlasses 25 angeordnet ist, mit einer Auswurfeinrichtungslasche 16 an
jeder Seite der Lasche 20.
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2A stellt
ein vereinfachtes 4-Hohlraum-Linsenformen mit einem kalten Angussrest 18' und einem Anspitzkanal 35,
der in 2 Paare jeder der Linsen führt, wobei jeder einen Einlaufkanal 15' besitzt, dar.
Sogar dann, wenn der nächste
Stand der Technik (US-A-4,878,969)
in 2 Paaren, wie dies dargestellt ist, anstelle von 4 einzelnen
Linsen, aufgebaut werden würde,
und gerade wenn ein angeformtes Merkmal zum Ergreifen und Befestigen
auf dem Eingusskanal für
jedes Paar hinzugefügt
werden würde,
ist noch keine Art und Weise vorhanden, um diese Linsen im Tauchverfahren
zu beschichten, da sie entformt werden, ohne mindestens 2 Schnitte
33, um das 4-Hohlraum-Gießteil
in die 2 Paare zu trennen.
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Unter
Bezugnahme wiederum auf die US-A-4,878,969 ist anzumerken, dass 9B Abtropflaschen 99 in der Position
von 6:00 Uhr der geformten Linsen besitzt, dass allerdings gerade
dann, wenn dabei eine Möglichkeit
vorhanden ist, diese zwei geformten Paare zu trennen, wie dies dargestellt
ist, ohne ein Schneiden nach Verfestigen des Kunststoffes, die kleine,
kalte Vertiefung 31 weder hoch genug angeordnet ist, um
frei von der linken Kante zu sein, um so als eine Greifeinrichtung
oder eine Aufhängungseinrichtungslasche
für eine
Tauchbeschichtung zu dienen, noch kann der feste Anspritzrest 19 des
Kaltangusskanals ohne einen Schneidvorgang getrennt werden, was
Kontaminierungsbestandteile in Form von Kunststoffstaub erzeugen
würde.
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In 2C nun
ist eine typische, einzelne Linse nach dem Stand der Technik mit
einer Lasche 34 an einer Position bei 12:00 Uhr dargestellt.
Falls eine Eintauch-Hublänge
für eine
Tauchbeschichtung nicht extrem genau ist und die Linse nicht bis
zu der oberen Linsenkante eingetaucht wird, sondern weiter, teilweise
entlang des Schafts der Lasche, dann wird die Flüssigkeit durch Schwerkraft
zurück
entlang dieses Schafts laufen, was Laufnasen (38) hervorruft, die
zurück
auf den optischen Flächen
der Linse fließen.
Dies wird minimiert, allerdings nicht vollständig durch Verringern der Laschendicke
und zum Einstellen der Lasche 34 einen bestimmten Abstand
von jeder Fläche
zurück,
wie dies in der US-A-4,008,031 dargestellt ist, beseitigt.
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In 2D nun
ist eine einzelne Linse der GB-A-2159441 mit einer Lasche 34 mit
der vollen Dicke der Linse, an einer Position 12:00 Uhr, dargestellt.
Es wird auch auf 2 der GB-A-2159441 Bezug genommen,
von der diese Linse herangezogen ist, und eine Linse F mit einer
Lasche bzw. Öse 10 und
einer Abtropflasche 11 darstellt. Falls die Eintauch-Hublänge bei
einer Tauchbeschichtung nicht extrem genau ist (was mit einem Eintauchen
der Linsen mittels einer endlosen Fördereinrichtung unmöglich ist),
wird die Linse unvermeidbar teilweise hoch entlang des Schafts der
Lasche eingetaucht und die Flüssigkeit
wird zurück
nach unten durch die Schwerkraft entlang dieses Schafts laufen,
was demzufolge große
Laufnasen 38 verursacht, die zurück auf die optischen Flächen der
Linse fließen.
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Es
wird nun wieder auf 1 der Anmelder Bezug genommen,
die eine schräge
Fläche 19 der Formhohlraumbohrung
darstellt, die das Detail der Seitenwand der Linsenkante bildet.
In einer optionalen, allerdings bevorzugten, Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird dieser Neigungswinkel der Oberfläche ein
positiver Wert sein, wenn er mit der vertikalen („Null-Neigung") verglichen wird.
Dieser Neigungswinkel sollte allgemein in seinem Wert direkt proportional
erhöht
werden, wenn sich die Dicke der Linsenkante erhöht. Auch ist anzumerken, dass
ein Hinzufügen
eines leichten, angeformten Rands an dem Übergang der konvexen Fläche und der
Linsenkantenseitenwand (typischerweise ist nicht mehr als 0,5 mm
pro Seite ausreichend), der als eine Kantendichtung 42 wirkt
(siehe 1B), ein Wegblasen von Druckluft
erleichtert, was optional, allerdings bevorzugt, in Verbindung mit
der vorliegenden Erfindung ist.
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Geformte
oder gegossene Rx-Linsen-Rohlinge werden in normierten Durchmessern,
abgerundet auf ganze Millimeter, vertrieben. Da alle gegossenen
oder geformten Kunststoffbrillengläser-Rohlinge darauf folgend
auf deren Umfänge
geschnitten werden, um so innerhalb eines spezifischen Brillengestells
entsprechend der Wahl des Patienten oder des Arztrezepts zu passen,
werden entsprechend alle Rx-Linsen „so ausgelegt werden", um das entsprechende
Brillengestell anzupassen. Aufgrund von verschiedenen Schönheitsfehlern
und Fehlstellen, die sich an der Kante der gegossenen Rx-Linse (wie
beispielsweise Blasen oder Leerstellen) und der gegossenen Kunststofflinse
(wie beispielsweise eine Rest-Verbindungs-Linie oder ein Gate-Blush),
oder aufgrund der Tauchhartbeschichtung (wie beispielsweise „Laufmarkierung") ansammeln können, ist
die Daumenregel diejenige, eine Abfallzone vorzusehen, die aus einem
Umfangsband mit einer Breite von 5 mm umfangsmäßig um die Linsenkante herum
besteht. Demzufolge würden,
bei einem Linsen- bzw. Brillenglas-Rohling mit einem nominalen Durchmesser
von 76 mm. nur die inneren 66 mm als verwendbar angesehen werden,
wenn 5 mm Abfallzone pro Seite abgezogen wird.
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Die
vorliegende Erfindung nutzt die Tatsache, dass die Abfallzone existiert,
um die Kante des Linsen-Produkts und Seitenwand-Details für eine verbesserte
Herstellbarkeit zu ändern.
Es wird wiederum Bezug auf die 1, 1A und 1B genommen. Genauer gesagt sehen, in einer
optionalen, allerdings bevorzugten, Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung die Anmelder eine Mehrzahl von gegeneinander austauschbaren
Hülsen 20 vor,
wobei jede davon mit unterschiedlichen, schräg gestellten Oberflächen 19 ausgewählt und
zusammen mit dem geeigneten, passenden konvexen Einsatz 14 zusammengebaut
werden können,
um jede unterschiedliche Linsen-Brechkraft zu gießen, um
so die Freigabe der geformten, gepaarten Linsen frei von festen
Metall- oder Kunststoffteilchen, die durch den Auswurfvorgang erzeugt
werden, so rein wie möglich zu
erreichen. Weder ein solcher Hülsen-Schrägsteilungswinkel
noch die Oberflächen-Geometrie
können für alle Rx-FSV-Linsenformungen optimal
sein, die einen weiten Bereich von Produkt-Geometrien einschließen müssen. Falls
ein zu steiler Schrägstellungswinkel
entlang des gesamten Wegs herunter der Bohrungs- und Hülsenflächen, die
die Linsen-Seitenwand bildet, verwendet wird, wird ein Freiraumspalt,
gebildet zwischen der Hülse
und dem Einsatz, groß genug
vorhanden sein, um einem „Flash" (Herauslaufen) zu
unterliegen, was nicht akzeptierbar ist. Genauer gesagt wird ein
Gießen
einer komplexen Matrix von FSV-Linsen mit Plus- und Minus-Brechkraft
erfordern, dass das Form-Design eine sehr stark sich unterscheidende
Linsenkantendicke aufnehmen muss. Vergrößerungslinsen mit einer Plus-Brechkraft
(zum Korrigieren einer Weitsicht) werden typischerweise eine minimale
Linsenkantendicke (2,0–0,8
mm) haben. Umgekehrt werden Verkleinerungslinsen mit einer Minus-Brechkraft
(zur Korrektur einer Myopia oder Kurzsichtigkeit) vergleichbar viel
dickere Linsenkantendicken haben (2,0–12,0 mm). Ein Neigungswinkel
von Null an den dicksten Linsenkanten würde problematisch sein. Allerdings
zeigen, da das Formungs-Werkzeug viel komplizierter wird, Patente
nach dem Stand der Technik keine solche Vorsehung, Neigungswinkel auszutauschen
oder einzustellen. In der tatsächlichen
Praxis wird, unter Messen einiger kommerziell verfügbarer Rx-Linsen,
angenommen, dass sie mit den angeführten Patenten nach dem Stand
der Technik hergestellt sind, die einen Neigungswinkel von Null
zeigen, und deshalb auf einer „idealen
Kraft" beruhen,
um mechanisch die Linse im Hinblick auf die hohen Retentionskräfte darin
herauszudrücken.
Indem dies vorgenommen wird, wird auch die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass
sowohl eine Metall-Metall-Abnutzung als auch eine Abscherung von
Metall an Kunststoff hervorgerufen werden, wobei beides Oberflächen-Kontaminierungen
mit festen Teilchen hervorruft.
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Wie
in den 1A und 1B dargestellt ist,
setzt die vorliegende Erfindung gegeneinander austauschbare Formhülsen 20 ein,
die die das Teil bildenden Oberflächen für die Seitenwandkante der Linse
werden. Durch gegeneinander Austauschen eines Satzes solcher Hülsen, die
eine bestimmte, vorgegebene, schräg gestellte Oberfläche 19 haben,
gegen einen anderen Satz, der eine unterschiedliche, vorbestimmte,
schräg
gestellte Oberfläche/einen Winkel
hat, um so die entsprechenden Einsätze der B Seite für eine spezifische,
erwünschte
FSV-Linse mit einer Minus-Brechkraft anzupassen, kann man kontrollierbar
den Neigungswinkel der sich ergebenden, geformten, gepaarten Linsen
für den
vollständigen
Bereich der FSV-Linsen erhöhen
oder verringern, wenn sie ausgeworfen werden, und zwar für die reinste
Qualität
von geformten Linsen. Je dicker die Linsenkante ist, und entsprechend
je höher
die Minus-Brechkraft ist, desto größer sollte der Neigungswinkel
angewandt werden, allerdings bevorzugt nur einen Teil des Wegs nach
unten entlang der Hülse. Zum
Beispiel kann eine Linse mit 2,00 Dioptrie eine Kantendicke von
4,2 mm haben, und sie wird sauber mit einem Schrägstellungswinkel von nur 1,9
mm freigegeben. Umgekehrt besitzt eine FSV-Linse mit –5,00 Dioptrie,
die eine nominale Kantendicke von 14,6 mm besitzt, eine saubere
Freigabe unter Verwendung einer vergrößerten, schräg gestellten
Kante von 7,2 mm.
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Nachdem
die gepaarten Linsen, wie dies vorstehend beschrieben ist, innerhalb
von Spritzdruckgießformen
mit Mehrfachhohlraum darin verfestigt sind, wird ein Entformen innerhalb
einer Reinraumumhüllung,
die vorzugsweise unter einem positiven Druck (gegenüber Umgebung)
von HEPA-Gebläseeinheiten
gehalten wird, vorgenommen. Ein Herausnahmeroboter wird benötigt, vorzugsweise
der Seitenzugangs-Typ, so dass modulare Gebläseeinrichtungen, die HEPA-gefilterte
Luft zuführen,
direkt oberhalb der Auflageplatten auf der Gießmaschine angeordnet werden,
um vorzugsweise einen positiven Luftdruck innerhalb der Reinraumumhüllung beizubehalten,
die im Wesentlichen die Form umgibt (ein absichtlicher Spalt, angeordnet
unter der Form, für
einen Luftauslass kann das nach unten gerichtete, laminare Strömungsmuster
verbessern; ähnlich
wird ein bodenseitiger Spalt für
einen gerichteten Luftauslass vorzugsweise unterhalb der Tauchbeschichtungsanlage
angeordnet).
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Dieser
Seiten-Zugangs-Herausnahmeroboter arbeitet innerhalb eines als Reinraum
umschlossenen Tunnels zwischen der umschlossenen Form und einer
umschlossenen, HEPA-gefilterten, automatisierten Tauchbeschichtungsmaschine.
Wenn die Form an der Unterteilungslinie geöffnet wird und der Arm des
Seiten-Zugangs-Herausnahmeroboters in Position bewegt wird, wird
jedes Paar der Linsen nach vorne in Griffklauen des Werkzeugs am
Ende des Arms, befestigt an dem Arm des Seiten-Zugangs-Herausnahmeroboters,
ausgeworfen. In einer optionalen, allerdings bevorzugten, Ausführungsform wird
diese Roboter-Tauchbeschichtungsmaschine mit ihrem eigenen HEPA-Filter
mit positivem Druck und mit Reinraum gefilterter Luft zwischen zwei
solchen Spritzgießmaschinen
und Mehrfachhohlraumformen angeordnet werden, wobei zwei solcher
Seiten-Zugangs-Herausnahmeroboter
gepaarte Linsen in diese eine Roboter-Tauchbeschichtungsmaschine zuführt. Diese „Doppellinien" Fertigungslinie
kann eine ökonomisch
bevorzugte Ausführungsform
gegenüber
einer einzelnen Spritzgießmaschine
und einer Form-Materialzuführung
zu einer einzelnen Beschichtungsmaschine sein, da typische Rx-Linsen-Spritzgießzyklen
relativ lang sind (1–5
Minuten, in Abhängigkeit
von der Brechkraft der Rx-Linse und der entsprechenden Gießdicke).
Mit Linsen, die einen längeren
Zyklus benötigen,
beseitigt die Doppellinien-Anordnung die Engstelle des Spritzgießschritts,
für einen
erhöhten
Kapazitätsdurchsatz
pro Einheit der Hauptausrüstungskosten.
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Die
Robotervorrichtung oder die Tauchbeschichtungsmaschine kann eine
Anzahl herkömmlicher
Formen mit einem automatisierten Transport, angetrieben durch Kettenantriebs-Fördereinrichtungen
(betrieben einzeln oder parallel, verbunden über Querstäbe, auf denen die Linsenhaltergestelle
aufgehängt
werden würden),
oder, alternativ, in einer indexierbaren obenliegenden Fördereinrichtung
oder einer Fördereinrichtung
mit sich bewegendem Träger, annehmen.
Eine optionale, allerdings bevorzugte, Ausführungsform setzt einen programmierbaren SCARA-Roboter
vom zylindrischen Typ der Art ein, die durch IBM, GMF Fanuc und
Seiko hergestellt wird. Ein solcher SCARA-Roboter sollte einen geeignet
großen
(typischerweise bis zu 270 Grad einer Drehung und mindestens 100
mm in Richtung der Z-Achse) Aktionsradius haben, um so in der Lage
zu sein, diese geformten, gepaarten Rx-Linsen von einem Übergabepunkt
irgendwo innerhalb der Reinraumumhüllung der Beschichtungsmaschine
zumindest einem Hartbeschichtungs-Tauchbehälter zu überführen, wobei eine mittels Computer
programmierbare Folge von Eintauchzeiten und Herauszieh-Geschwindigkeiten
eingesetzt werden kann, gefolgt durch eine Überführung zu einer Haltevorrichtung,
die einen Teil einer Härtungsarbeitsstation
ist, die mit Fördereinrichtungen
darin ausgestattet ist.
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3 stellt
gepaarte, gegossene Linsen mit einer Aufhängungseinrichtungslasche 1 dar,
die aus einem Schaft 3 und einem Kopf 4 besteht,
wie sie von einem Seiten-Eintritts-Herausnahmeroboter, direkt oder indirekt
zu der zweiten Robotervorrichtung übergeben, aufgenommen wird.
Es ist anzumerken, dass die unterbrochene Linie 39 das
Flüssigkeitsniveau des
Tauchbads darstellt – alles
unterhalb dieser Linie 39 wird in die Hartbeschichtungslösung eingetaucht werden.
Es ist anzumerken, dass konturierte Oberflächen eines passenden, hufeisenförmigen Kopfs
des Werkstückhalters
(Führungsschrägwinkel 50),
eine Verzahnung 52, ein Einsetzneigungswinkel 53 vorzugsweise
oberhalb des Flüssigkeitsniveaus 39 angeordnet
sind, um so nicht den auslaufseitigen Bereich zu kontaminieren,
wo eine mechanische Passung Beschichtungsstellen verschieben könnte.
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Die 3C und 3D stellen
die Greifpaare der Robotervorrichtungen zum Handhaben der Linsen
bzw. Gläser
dar. Die Vorrichtungen sind vorzugsweise mit einem Drehgelenk (nicht
dargestellt) befestigt, das für
eine rotationsmäßige Bewegung 70 um
die Achse 69 geeignet ist. Die gepaarten Greifklauen (43
links und 60 rechts) können
sich zusammen, 68, bewegen, um, entsprechend der Programmsteuerung,
zu greifen oder zu lösen. 3C zeigt,
dass die Klauen im Wesentlichen spiegelbildlich der Kopfoberflächenkonturen
geschnitten sind, allerdings mit zusätzlichen Freiräumen (63 vertikal und 62 horizontal),
die für
nicht präzise "Übergaben" des Roboters vorgesehen sind, wenn
die gepaarten, gegossenen Linsen von einer Arbeitsstation oder von einem
Arbeitsschritt zu einem anderen überführt werden.
Solche Freiräume
schaffen eine Toleranz für leichte
Fehlausrichtungen oder positionsmäßige Fehler, sind allerdings
dennoch für
eine vollständige Aufnahme
oder Übergabe
geeignet.
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Die
Greiforientierung, wie sie in 3C dargestellt
ist, ist so, wie der SCARA-Roboter
die gepaarten, gegossenen Linsen während des Absenk- und Anhebvorgangs
des Tauchbeschichtungsschritts halten würden, wonach dann die nassen
Linsen in einen der mehreren Werkstück-Halterarme platziert werden
können,
die eine im Wesentlichen passende, spiegelförmig bearbeitete „Vertiefung" („Nest") der 3B haben,
die einen Konuswinkel 50' besitzt, und
die Schaft-Platzierungsaussparung 57 und die Schaft-Rückhaltestufe 58, mit
dem Schaft-Freiraum 56. Ein solcher Werkstückhalter
wird dann verwendet, um automatisch die nasse Linse durch Trocknungs-
und Härtungsschritte
zu führen.
Mittel für
einen solchen automatischen Transport können herkömmliche Fördereinrichtungen sein, allerdings
ist in einer optionalen, allerdings bevorzugten, Ausführungsform
ein Drehindexantrieb mit vielen solchen Werkstück-Halterarmen, wie ein Karussell,
innerhalb der Härtungsarbeitstation,
befestigt.
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Die
Greiforientierung, die in 3D dargestellt
ist, ist so, wie der SCARA-Roboter die gepaarten, gegossenen Linsen
während
des Einsetzens des Kopfs in das Linsenhaltergestell oder eine ähnlichen
Trageanordnung halten würde,
wobei die Aufnahmevertiefung (nicht dargestellt) eine vorstehende Oberfläche für eine mechanische
Wechselwirkung mit der Kopf-Führungs-Fläche 52,
um zu verhindern, dass der Kopf einfach während des Transports verschoben
bzw. entfernt wird, besitzt. Das Einsetzen erfordert dann, dass
der Roboter eine Druckkraft in der axialen Richtung des Schafts
zu dem Kopf hin, ausreichend, um die Feder abzulenken, ausübt. Die Anschnittswinkelflächen 53 unterstützen bei
dieser Reibungspassung, wie dies auch die Federentlastung 51 vornimmt
(je größer die
Entlastung bzw. Ausnehmung ist, und je dünner die Schenkel sind, desto einfacher
ist die hufeisenförmige
Feder auszulenken). Das Entfernen ist der umgekehrte Vorgang des Einsetzens.
Typischerweise wird dieses Einsetzen vorgenommen, nachdem die gepaarten,
tauchbeschichteten Linsen gehärtet
worden sind (zumindest zu einem klebfreien Zustand), wobei dann
viele Paare in eine Gestellhalterung eingesetzt werden, und zwar
für einen
manuellen Transport nach Verlassen des Reinraums zu solchen anderen
ausgangsseitigen „Chargen" Bearbeitungen, wie
beispielsweise Begutachtungen (durch Personen), Angussbeseitigung
und Verpackung.
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Eine
andere optionale, allerdings bevorzugte, Ausführungsform verwendet einen
Zwischenschritt eines Anordnens des Roboters der geformten, gepaarten
Rx-Linse in einem Behälter
mit zirkulierendem, gefiltertem Alkohol für eine vorgeschriebene Verweilzeit
darin, um die folgenden Funktionen durchzuführen:
- 1.
Befreien von statischen Ladungen (Messen der Oberflächenladungen
mit einer Feldmesseinrichtung, vor einem Eintauchen, wobei die Linse
eine statische Ladung von mindestens 4–10 Elektronenvolt besitzt,
gerade nachdem sie unter einer ionisierenden Bläsereinrichtung für eine vorgeschriebene
Zeitdauer gehalten ist; nach dem Eintauchen in das Alkoholbad für mindestens
ein paar Minuten besitzt die Linse praktisch keine messbare Oberflächenladung).
- 2. Thermisches Abkühlen
(gemessen unmittelbar nach einem Entformen mit einem berührungslosen
Infrarot-Pyrometer, wobei die Polykarbonat-Rx-Linse typischerweise
eine Temperatur bis zu 121 °C
(250 °F)
hoch, oder höher,
zeigt; in Abhängigkeit
von der Verweilzeit und der Temperatur des Alkoholbads kann diese
auf 48–15 °C (120–60 °F) verringert
werden), wie dies erforderlich sein kann, und zwar in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung des Lösungsmittels
in dem flüssigen
Hartbeschichtungsbad, um ein „Lösungsmittel-Brennen° der gegossenen
Polykarbonat-Linsenflächen
zu verhindern. Es ist für Fachleute
auf dem betreffenden Fachgebiet ausreichend bekannt, dass bestimmte
Lösungsmittel, die
heutzutage im Stand der Technik für Badzusammensetzungen einer
Hartbeschichtung vorgefunden werden, übermäßig eine warme Polykarbonat-Linse
angreifen können,
was kosmetische, nicht akzeptierbare Fehler aufgrund eines übermäßigen Ätzens, ein „Frosting", eines Phänomens eines
Lösungsmittel-Brennens,
verursacht, während
dies für
dieselbe Linse bei einer niedrigeren Temperatur tolerierbar ist.
- 3. Reinigen/Spülen
mit niedriger, kinetischer Energie (lösbare, organische Oberflächenreste
und leicht gehaltene, unlösliche
Teilchen können durch
den zirkulierenden Alkohol entfernt werden).
-
Durch
Eintauchen der heißen,
gepaarten Linsen sobald als möglich
in das Alkoholbad verbleiben sie wie ursprünglich rein, während Wärme schnell
entfernt wird (Verringern der Anzahl von Paaren der Linsen, die
in der Kühlstufe
vor einer Tauchbeschichtung gehalten werden, so dass die Gerätschaft
kompakter werden kann), und die Oberflächenladung wird Null. Für diese
Eintauchzeit für
eine Dauer von mehreren Minuten ist es das Beste, mittels Roboter
die gepaarten Linsen in einen Alkoholbehälter, verbunden mit einem Deckel
aus rostfreiem Stahl (oder einem äquivalent aus Inert-Kunststoff)
anordnen zu lassen, in den so viele Mehrfachkopf anpassende „Nester" (wie sie in 3B dargestellt
sind), wie dies benötigt
wird, eingearbeitet sind – je
länger die
Eintauchzeit erwünscht
ist, desto größer muss
die Anzahl von Nestern und desto größer muss der Behälter werden.
-
Wenn
ein solches Alkoholbad für
eine Tauchbeschichtung verwendet wird, ist es möglich, wenn die gepaarte Linse
vollständig
trocken ist, bevor sie in das Flüssigkeits-Hartbeschichtungs-Tauchbad
eingetaucht wird, dass Luftschwebeteilchen auf den gereinigten,
trockenen Linsenflächen
niedergeschlagen werden, und zwar sogar kurz vor einem Eintreten
in das Flüssigkeitstauchbad.
Deshalb würde
eine optionale, allerdings bevorzugte, Ausführungsform zur Verwendung des
Alkoholbads eine voltständige
Verdampfung des Nassfilms aus Alkohol von der geformten, gepaarten
Rx-Linse vor einem Eintauchen in das Flüssigkeits-Hartbeschichtungs-Tauchbad
ermöglichen.
An Stelle davon sollten nasse Alkoholfilme auf der Linse verbleiben,
wenn sie in das Tauchbad eingetaucht wird, wo die Linsen für eine ausreichend lange
Verweilzeit gehalten werden, um so irgendeinen verbleibenden Nassfilm
aus Alkohol zu entfernen (und irgendwelche Luftschwebeteilchen,
die darin während
der Überführungszeit
von dem Alkoholbad zu dem Tauchbeschichtungsbad mitgeführt worden sind).
Ein Verlagern der Nassfilme aus Alkohol auf die Oberfläche der
Linsen mit dem Flüssigkeits-Hartbeschichtungsbad
wird durch eine Kombination einer hohen Rate einer internen Zirkulation
der Flüssigkeits-Hartbeschichtung
ebenso wie durch dieselbe einprogrammierte, mechanische Bewegung
durch den Roboterarm, der die Linsen hält, um eine Agitation und eine
Turbulenz zu erzielen, erreicht.
-
Diese
Maßnahme
eines SCARA-Eintauchens und eines Alkoholbads nimmt an, dass die Flüssigkeits-Hartbeschichtungsbad-Zusammensetzung
mindestens einen Alkohol oder mehrere Alkohole in demselben, wesentlichen
Prozentsatz enthält und
dass eine stufenweise Erhöhung
während
der Vorgänge
innerhalb eines bestimmten Prozentbereichs an Alkohol durch ein
Abziehen des nassen Films auf die geformte Linse die gewünschte Lösungsmittel-Balance-
und Abtrockungs-Charakteristika des Flüssigkeits-Hartbeschichtungs-Tauchbad nicht stören wird.
Solche auf einer Flüssigkeits-Lösungsmittel basierenden Hartbeschichtungs-Zusammensetzungen,
die für
dieses Protokoll und zur Verwendung mit dem SCARA-Roboter geeignet
sind, werden auch von einer niedrigen bis moderaten, passenden Viskosität sein (vorzugsweise < 10 Centistoke;
noch bevorzugter < 5
cs), um so eine effiziente Mischung/ein Entfernen des nassen Alkoholfilms
von der Linse innerhalb des Tauchbads ohne Mitreißen von
Luftblasen und für
ein leichtes Herausfließen
störungsfrei
nach irgendwelchen Vibrationen von den SCARA-Tauchbewegungen zu erreichen. Eine andere
Art und Weise, um störungsfreie
Beschichtungen von solchen Tauchbädern mit einer unkonventionell dünnen Viskosität (2–10 cs)
zu erhalten, ist diejenige, unkonventionell schnelle Herausziehgeschwindigkeiten
von mindestens 508 mm (20 Inch) pro Minute, vorzugsweise 12,7–127 mm
(0,5–5
Inch) pro Sekunde, noch bevorzugter von 25,4–76,2 mm (1–3 Inch) pro Sekunde (herkömmliche
Tauchbäder
mit > 10 cs verwenden
50,8–304,8
mm (2–12
Inch) pro Minute), einzusetzen und dem ersten Eintauchen mindestens ein
zweites Eintauchen folgen zu lassen. In einem solchen bevorzugten
Doppeleintauchvorgang mit schneller Herausziehgeschwindigkeit sollte
das Tauchbad relativ schnell trocknend sein (durch Auswählen von
ausgewählten
Lösungsmitteln
mit hoher Verdampfungsrate, wie beispielsweise Alkohole mit niedrigem
Molekulargewicht und Ketonen), um so Beschichtungen zu erhalten,
die frei von Beschichtungslaufnasen oder „Einsackungen" sind, während ein
relativ verdünntes
(typischerweise < 25%
Feststoffe) Tauchbad mit einem mäßigen bis
niedrigen Molekulargewicht des Hartbeschichtungs-Polymers erhalten
wird.
-
In
Abhängigkeit
von der ausgewählten
Chemie der hartbeschichtenden, quervernetzenden Flüssigkeit
wird die Arbeitsstation für
die Härtung
so aufgebaut werden, um die erwünschte
Härtungsvorschrift
zu erreichen. Zum Beispiel würde
eine einfachste Version eine lösungsmittelfreie,
UV-härtbare Hartbeschichtung
sein, wobei in einem solchen Fall die Arbeitsstation für die Härtung einfach
aus einer Batterie mit UV-Lampen des elektrodenlosen Typs (hergestellt
durch Fusion Systems, Rockville, Maryland) oder aus herkömmlichen
Quecksilber-Lichtbogenentladungs-UV-Lampen sein wird, wobei die
Gläser
mittels Roboter auf Trägern,
die von einer obenliegenden Fördereinrichtung
aufgehängt
sind, angeordnet sind, um so zu verhindern, dass die vordere und
die hintere Fläche
der gepaarten, geformten Linsen unmittelbar einer Belichtung auf
der Sichtlinie von diesen UV-Lampen für eine ausreichend lange Zeit
ausgesetzt werden, um die gewünschte
Härtung zu
bewirken. Diese Vorgehensweise kann allerdings die Verwendung eines
Alkoholbads ausschließen. Eine
andere Variante einer solchen Anordnung würde eine auf einem Lösungsmittel
basierende UV-Härtung
sein, wobei in diesem Fall eine Lösungsmittel-Trocknungsstufe der UV-Härtungslampen-Stufe (Infrarotlampen,
die eine energieeffiziente Art und Weise einer Devolatilisierung
solcher Beschichtungen darstellen, vorausgesetzt wiederum, dass
die geformten, gepaarten Rx-Linsen in einer Orientierung in Sichtlinie
dieser Reihe aus Infrarotlampen vorhanden sind), vorausgehen würde, um
sowohl die vordere als auch die hintere Linsenfläche zu trocknen. Dann können die
Prinzipien des vorstehenden Abschnitts angewandt werden.
-
Alle
kommerziell erwünschten,
wärmehärtenden
Flüssigkeits-Hartbeschichtungen
basieren auf Lösungsmittel,
so dass dadurch eine Lösungsmittel-Verdampfung/Beschichtungs-Trocknungsstufe eingesetzt
werden muss, bevor eine beschleunigte Wärmehärtung gegeben ist. Wie zuvor
erwähnt
ist, ist, wenn die Orientierung der Linse eine Belichtung entlang
der Sichtlinie für
eine Reihe von Infrarotlampen ermöglicht, dies eine energieeffziente
Art und Weise, um dies zu erreichen. Eine zusätzliche Belichtung mit Infrarot
kann, nachdem vollständig
verflüchtigt
ist, eine vollständige
Quervernetzung erzielen, oder, optional, kann eine geringere Dosierung
eine Gelatierung zu einem ausreichend harten Film erreichen, um „klebfrei" zu sein (bedeutet,
dass Luftschwebestaub nicht dauerhaft an solchen Oberflächen anhaften
wird), so dass klebfreie, hartbeschichtete Linsen sicher manuell
außerhalb
der Reinraumumhüllung
gehandhabt werden können,
ohne dass dies zu einem Ertragsverlust aufgrund von Beschichtungs-Trübungsflecken
führt.
-
Optional
könnte
ein klebfreier Zustand erwünscht
sein, um fehlerhafte, beschichtete Linsen zu regenerieren – irgendwelche
begutachteten Linsen bzw. Gläser,
die Beschichtungsfehler haben, können einfach
durch Eintauchen in ein geeignetes Lösungsmittel regeneriert werden,
um die klebfreie, gelierte Beschichtung abzustreifen, die noch nicht
vollständig quervernetzt
ist, was demzufolge den fehlerhaften Beschichtungsfilm entfernt
und ermöglicht,
dass die gepaarten, geformten Gläser
erneut durch den Reinigungs- und Tauchbeschichtungs-Ablauf geführt wird.
-
Eine
optionale, allerdings bevorzugte, Ausführungsform einer Arbeitsstation
zum Härten
kann einen Drehindextisch einsetzen, der mit mehreren Armen verbunden
ist, die entweder Greifklauen, Saugnäpfe oder freigeformte, mechanische
Nester besitzen, die so angepasst sind, um die geformten, gepaarten
Rx-Linsen aufzunehmen, die angeformte Aufhängungseinrichtungslaschen haben.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform
setzt den SCARA-Roboter ein, um präzise den Kopf der Aufhängungseinrichtungslasche
in einer im Wesentlichen mechanisch passenden Geometrie (vorzugsweise
mit einer Erfassung eines schräg
verlaufenden Neigungswinkels) eines Nests des Typs, der in 3D dargestellt
ist, und nahe dem Ende jedes dieser Arme angeordnet ist, zu platzieren.
-
Eine
weitere optionale, allerdings bevorzugte, Ausführungsform dieses speziellen
Typs einer Arbeitsstation zum Härten
würde dann
eine einstellbare Drehung des Arms ermöglichen, so dass die Position der
geformten, gepaarten Rx-Linse von einer vertikalen Orientierung „gerade
nach unten" (wobei
die geformten, gepaarten Linsen, vertikal direkt nach unten von
dem Arm, unter einem Winkel von 90 Grad, hängen) variiert werden können, und
durch Drehung des Arms kann dieser Winkel auf einen bestimmten,
minimalen Winkel von vielleicht 10 Grad, oder dergleichen, unterhalb
der horizontalen Orientierung verringert werden. (Siehe 3B,
Retentions-Stufe (58)) Diese optionale, allerdings bevorzugte,
Ausführungsform
besitzt den Vorteil, dass die Schwerkraft eingesetzt wird, um ein
gleichförmigeres
Beschichtungs-Ausflussmuster, verteilt über die gesamte Linsen-Oberfläche, zu
erzeugen. Es wird angenommen, dass dies besonders für solche
Rx-Linsen wichtig
ist, die eine starke Plus-Brechkraft haben (steile, konvexe, vordere,
gekrümmte
Flächen),
und auch für
multifokale Linsen, die ein streifenförmiges, bifokales oder trifokales
Segment („D
seg") haben. Diese
zwei Typen von Linsen sind besonders problematisch dann, wenn die
Beschichtung in einer im Wesentlichen vertikalen Orientierung getroffen
und gehärtet wird,
wobei sich dann, aufgrund der Schwerkraft, die Ungleichförmigkeit
des Ausflusses der flüssigen Hartbeschichtung
erhöht.
-
In
einer noch anderen, optionalen, allerdings bevorzugten, Ausführungsform
werden, nachdem die geformten und hartbeschichteten Linsen bis zu
einem zumindest klebfreien Zustand gehärtet sind, die Linsen dann
mittels Roboter in eine verbundene Verlängerung derselben Reinraumumhüllung überführt, die
ein automatisiertes, durch Computer unterstütztes Linsen-Inspektionssystem,
für eine
kosmetische Begutachtung, enthält.
Solche automatisierten Linsen-Inspektionsmaschinen verwenden typischerweise
eine Mustererkennungs-Computer-Software einer berührungslosen
Inspektion mittels Video- und/oder Leseabtastung
und nehmen einen Vergleich des sich ergebenden Bilds gegenüber den
Entscheidungsregeln des Computers in Bezug auf eine Akzeptanz von irgendwelchen
kosmetischen Fehlerabweichungen für ein „go" und ein „no-go" vor. Allerdings beruhen solche optischen
Inspektionssysteme mittels Computer für Kosmetiken auf einer Bilderzeugung
mit hoher Auflösung
und ein großer
Anteil aller kosmetischen Zurückweisungen
befindet sich an der Oberfläche der
hartbeschichteten Linsen („Beschichtungs-Trübungsstellen" und „Beschichtungs-Laufnasen" insbesondere). Ein
solcher Hersteller für
automatisierte Inspektionsmaschinen für Rx-FSV-Linsen ist Non-Contact
International, Maumee, Ohio.
-
Ein
solches Inspektionssystem muss beim Bereitstellen der erwünschten
Ergebnisse (d.h. Zurückweisen
schlechter Linsen und Akzeptieren von guten Linsen) nicht „gute" Linsen zurückweisen,
die nur ein leicht gehaltenes Staubteilchen haben, das lose auf
der Linsen-Oberfläche
liegt. Die Reinheit der Linsen, die in das Inspektionssystem kommen,
ist das größte Problem
bei seiner Benutzung insoweit. Arbeitsintensive und kostspielige
Mehrfachstufen-Reinigungsgeräte-Arbeitsstationen
und Abläufe sind
notwendig geworden, um geeignet eine solche Gerätschaft zu verwenden. Eine
besonders vorteilhafte Kombination der vorliegenden Erfindung in
Verbindung mit solchen Maschinen würde die sen passenden Reinraum
(so dass die Linse niemals die Reinluftumgebung der Klasse 100 verlässt) einsetzen,
der mit einem positiven Druck ohne irgendeinen Bediener innerhalb
des Luftraums arbeitet, so dass die gepaarte, klebfreie, hartbeschichtete
Linse in einem Zustand so gehalten werden kann, wenn sie die Arbeitsstation
zum Härten
direkt der Video-Begutachtungsstation verlässt. Kosmetische Beanstandungen,
die unter diesem klebfreien Zustand eingefangen sind, können dann
mittels Roboter zur Seite gelegt werden und durch ein Abstreifen
des Lösungsmittels,
erneutes Reinigen und erneute Tauchschicht regeneriert werden, wie
dies früher
erwähnt
ist.
-
Siehe
das Flussdiagramm der 4D. Eine noch
andere optionale, allerdings bevorzugte, Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung nimmt die hartbeschichtete Linse in ihrem vollständig quervernetzten
Zustand, bevor sie die Arbeitsstation zum Härten verlässt, überführt dann mittels Roboter die geformte,
vollständig
gehärtete,
hartbeschichtete, gepaarte Rx-Linse innerhalb einer angrenzenden Verlängerung
dieser angepassten Reinraumumhüllung,
die unter einem positiven Druck gehalten wird (HEPA-gefilterte Luft
mit einer typischen Reinheit der Klasse 100), wobei diese verbundene
Reinraumumhüllung
eine Vakuum-Beschichtungs-Maschine für eine antireflektive („AR") Dünnfilm-Beschichtung, die mit
mehreren Teileverriegelungen und Produkthaltern versehen ist, enthält, die
an die geformten, hartbeschichteten, gepaarten Linsen angepasst
sind.
-
Ein
Vakuum-Beschichtungssystem zum fortlaufenden Aufbringen einer antireflektiven
Beschichtung würde
typischerweise die folgenden Schritte umfassen:
- 1.
Nach der Ladestation Ziehen zumindest eines groben Vakuums vor einer Überführung zu
einer zweiten Vakuumstufe über
eine Ladeverriegelung, wo ein Endvakuum gezogen wird.
- 2. An diesem Punkt kann ein bestimmter Oberflächen-Präparations-Ablauf,
wie beispielsweise Ionisieren des Plasmas oder Elektronenkanonen-Entladung,
verwendet werden, um die oberen paar molekularen Schichten der hartbeschichteten
Rx-Linse, entweder in dieser Kammer oder in der nächsten Kammer,
die durch einen Ladeverschluss verbunden ist, zu reinigen und/oder
die Oberflächenchemie
zu modifizieren.
- 3. Wenn einmal eine solche Oberflächen-Präparation abgeschlossen ist,
bewegt die Roboter-Überführungsvorrichtung
die gepaarte Linse über
die Ladeverriegelung in die Vakuum-Niederschlagskammer, wo ein AR-Film
niedergeschlagen wird. Vorzugsweise wird ein AR-Film von einem Typ
mit hoher Auftreffenergie durch Sputtern oder durch Ionenka nonen-Unterstützung niedergeschlagen,
um so einen erwünschten
dichten und stark haftenden Beschichtungs-AR-Film auf einer oder
beiden optischen Oberfläche(n)
der hartbeschichteten, gepaarten Linse zu bilden.
-
Eine
solche kontinuierlich arbeitende AR-Beschichtungsmaschine mit automatisierter Übertragung
würde direkt
analog zu ähnlichen
Maschinen sein, die durch hunderte für eine Aluminium-Sputterbeschichtung
auf spritzgegossenen Kompakt-Disks aus Polykarbonat in einem fortlaufenden
Prozess verwendet werden. Führende
Hersteller von Vakuum-Beschichtungsgeräten, wie Leybold, Balzers und Denton
Vacuum, haben solche Maschinen für
eine integrierte Formung und Beschichtung von Kompakt-Disks (CDs)
geliefert.
-
Ein
bekannter Chargen-Prozess zur Herstellung von Linsen weist eine
Spritz//Druckformung mit Mehrfachhohlraum von Rx-Linsen und eine
Herausnahme mittels Roboter einem Teil (Kaltangusskanal) auf einem
Förderbandsystem
auf. Die Linsen werden dann per Hand geschnitten, um Angusskanäle oder Einlaufteile
oder Laschen zu entfernen und werden in ein Linsenhaltergestell
eingeladen. Diese Linsen bzw. Gläser
bilden einen unmittelbaren, fortlaufenden Lagerbestand. Die Linsen
werden dann unter Verwendung eines CFC- oder mehrstufigen, wässrigen
Trocknungsprozesses gereinigt, werden mit einem flüssigen Hartbeschichtungsmaterial
tauchbeschichtet und werden dann mittels UV oder Wärme gehärtet, um
das Beschichtungsmaterial querzuvernetzen. Im Gegensatz dazu werden,
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die Rx-Linsen Spritz-/Druck geformt mittels Mehrfachhohlraum,
vorzugsweise in Paaren, und werden dann mittels Roboter mit Greifern,
die an Aufhängungseinrichtungslaschen
angepasst sind, entfernt. Die Linsen werden dann einer Stufe eines
Eintauchens in ein Alkoholbad zum Entfernen von statischer Ladung,
einem Kühlen
und einem Reinigen unterworfen. Sie werden dann mit einem flüssigen Hartbeschichtungsmaterial
tauchbeschichtet, das dann mittels UV- oder Wärmehärtung quervernetzt wird. Optional
können
der Quervernetzung folgend die Linsen der Aufbringung einer reflektiven
Beschichtung während
des Prozessablaufes und/oder einer automatischen Begutachtung während des
Prozessablaufes unterworfen werden. Die verschiedenen Stufen in
dem Fall von Ausführungsformen
der Erfindung sind in einer einzelnen Reinraumumhüllung ausgeführt.