KR20030004435A - 안과용 렌즈의 자동화 제조장치 - Google Patents

안과용 렌즈의 자동화 제조장치 Download PDF

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Abstract

안과용 렌즈, 특히, 플라스틱 렌즈상에 플라스틱 코팅을 가지는 복합 렌즈를 자동 생산하기위한 장치가 기술되어 있다. 회전 배향 이후에 몰드는 짐벌 조립체(301)내에 배치되어 적절한 경사를 제공한다. 이 짐벌 조립체는 인덱싱 수단(100)에 부착된 고정대의 일부를 형성하고, 이 인덱싱 수단은 몰딩 고정대의 완전한 조립체를 위해 이동하고, 그후, 수지를 경화시키기 위해 몰딩 고정대를 챔버(110)를 통해 이동시킨다. 회전 배향 이후의 예비성형체는 몰드 위에 배치된 예비성형체 그립퍼에 의해 예비성형체와 몰드 사이에 충분한 간격이 있는 상태로 유지되어 프로세스의 경화부 동안 정확한 수지 두께를 허용한다. 고정대는 또한 경화 프로세스 전반에 걸쳐 그 배향을 유지하도록 예비성형체 그립퍼를 견고히 파지하는 부재를 구비한다.

Description

안과용 렌즈의 자동화 제조장치{Apparatus for automated ophthalmic lens fabrication}
안과용 렌즈의 판매의 지속적 성장과 함께, 이런 렌즈의 연속적인 자동화된 제조가 경제성의 관점에서 점진적으로 중요해지고 있다. 그러나, 요구되는 특정 처방을 복제할 수 없는 경우에, 이때, 개선된 경제성은 성과가 적다. 안과용 렌즈를 제조하는 한가지 방법은 각 층이 광학 특성들의 세트를 가지는 둘 이상의 층들을 가지는 렌즈를 생산하는 것이다.
몇가지 종래 기술 특허는 이런 렌즈를 형성하는 방법을 기술하고 있다. 예로서, 스토르(stoerr) 등의 미국 특허 제 5,288,221호에는 광학 예비성형체(이는 최종 렌즈의 일부를 형성함)와 광학 몰드 사이에 배치된 수지가 자외선 방사선으로 경화되는 안과용 렌즈 제조장치가 기술되어 있다. 그러나, 스토르 등의 특허의 구조를 사용하는 장치의 자동화된 연속적 프로세스에 대한 설명은 없다. 유사하게, 이 유형의 렌즈 제조 방법 및 장치가 구프타(Gupta) 등의 미국 특허 제 5,702,819호와 블럼(Blum) 등의 5,316,702호에 개시되어 있다. 그러나, 이들은 또한 연속적인 자동화된 제조를 위한 장치를 제공하고 있지 않다.
본 발명은 안과용 렌즈의 자동화된 생산에 유용한 장치에 속한다. 본 발명에 따라서, 요구되는 긴밀한 공차를 유지하면서, 자동화 및 연속식으로 렌즈를 생산할 수 있는 장치가 개발되었다.
도 1은 광학 캐스팅 기계의 다양한 구성요소의 개략 평면도.
도 2는 광학 렌즈를 캐스팅하기 위한 통상적인 몰드의 사시도.
도 3은 도 2의 3-3선을 따라 취한 단면 입면도.
도 4는 수축식 흡입 장치에 의해 스테이징 컨베이어로부터 제거될 때의 랜즈 캐스팅 몰드의 사시도.
도 5는 포토 옵틱 스캐닝 플랫폼에 전달될 때의 몰드의 사시도.
도 6은 적절한 배향을 위해 회전 및 스캔될 때의 플랫폼상의 몰드의 단면 입면도.
도 7은 3 조오 장치(jaw apparatus)에 의해 짐벌 고정대(gimbal fixture)에 전달될 때의 적절히 배향된 몰드의 사시도.
도 8은 통상적인 광학 예비성형체의 사시도.
도 9는 배향 노치에 대하여 그래픽적으로 마크된 광학 영역들을 가지는 광학 예비성형체의 평면도.
도 10은 수축식 흡입 장치에 의해 제 2 스테이징 컨베이어로부터 제거될 때의 예비성형체의 사시도.
도 11은 턴테이블 플랫폼에 전달될 때의 예비성형체의 사시도.
도 12는 수축식 광학 시스템과 스트로브광에 인접한 적절한 배향을 위해 턴 테이블상에서 회전하는 예비성형체의 사시도.
도 13은 통상적인 예비성형체 그립퍼의 사시도.
도 14는 내부 구성요소를 예시하는 예비성형체 그립퍼의 부분 절단 입면도.
도 15는 통상적인 예비성형체 그립퍼의 분해된 부품들이 도시된 하면 사시도.
도 16은 캐스팅 프로세스 동안 다양한 위치들로 예비성형체 그립퍼 장치를 전달하기 위해 주로 사용되는 로보틱 피봇 아암의 사시도.
도 17은 로보틱 아암에 의해 적절히 배향된 예비성형체에 대한 전달을 위해 스테이징된 예비성형체 그립퍼의 사시도.
도 18은 로보틱 아암을 경유하여 예비성형체를 접촉 및 흡입하는 예비성형체 그립퍼의 부분 파단 입면도.
도 19는 조립체를 고정하도록 작동된 클램핑 바아를 가지는 예비성형체 그립퍼/예비성형체 조립체를 들어올리는 수축된 로보틱 아암의 입면도.
도 20은 예비성형체 그립퍼를 풀어놓고 수축되는 로보틱 아암의 입면도.
도 21은 클램핑 바아가 해제된 활주식 3 조오 장치에 의해 파지된 예비성형체 그립퍼/예비성형체 조립체의 입면도.
도 22는 예비성형체 그립퍼/예비성형체 조립체를 스테이징된 몰드/짐벌 고정대에 전달하는 조오 장치의 사시도.
도 23은 수지가 몰드내에 배치된 이후에 몰드와 예비성형체 사이의 거리를 설정하도록 서보 메카니즘의 작용을 개시시키기 위해, 그리고, 예비성형체에 관하여 몰드를 적절히 짐벌시키도록 예비성형체 그립퍼/예비성형체 조립체를 하강시키는 핑거들이 선회된 몰드/짐벌 고정대의 부분 파단 사시도.
도 24는 짐벌 링들의 회전축을 예시하는 짐벌 고정대의 사시도.
도 25는 직립 핑거를 선회시키기 위해 사용되는, 스프링-로딩식 회전 하부판을 예시하는 도 24의 짐벌 고정대의 하면 평면도.
도 26은 도 24의 짐벌 고정대의 구성요소들의 분해 사시도.
도 27은 클램핑 위치에 있는 통상적인 핑거의 단면 입면도.
도 28은 하부판의 회전으로 인해 클램핑되지 않은 위치에 있는 도 27의 핑거의 단면 입면도.
도 29는 수축식 전달 튜브를 경유하여 몰드내로 수지를 유동하게 하는 서모 메카니즘에 접촉한 이후 수축된 예비성형체 그립퍼/예비성형체 조립체의 사시도.
도 30은 짐벌 고정대, 회전 다이얼 및 수축식 핑거 클램프 작동기의 관계를 예하는 몰드에 인접 설치된 예비성형체 그립퍼/예비성형체 조립체의 분해 사시도.
도 31은 경화를 촉진하기 위해 U.V. 광 위로 인덱스된 통상적인 완전한 몰드 조립체의 부분 파단 사시도.
도 32는 최종 경화시 운반 고정대로부터 몰드와 예비성형체 그립퍼/예비성형체 조립체를 제거하는 로보틱 아암의 사시도.
도 33은 예비성형체 그립퍼를 보유하면서, 컨베이어에 몰드/예비성형체를 전달하는 로보틱 아암의 사시도.
도 34는 도 17에 도시된 바와 같은 예비성형체 플랫폼에 예비성형체 그립퍼를 재순환시키는 로보틱 아암의 사시도.
도 35는 냉각 챔버내의 몰드/예비성형체상에 작용하는 통상적인 블래더 조립체이 사시도.
도 36은 챔버를 나와서 활주식 3 개의 조오 장치에 의해 배출 컨베이어에 전달되는 냉각된 몰드/예비성형체 조립체의 사시도.
도 37은 몰드로부터 제거된 칠링된 예비성형체의 사시도.
도 38은 경화된 수지성 코팅을 예시하는 예비성형체의 단면 입면도.
도 39는 몰드 운반 고정대가 인덱싱 다이얼상에서 순환되는 대안적인 실시예의 사시도.
본 발명에 따라서, 합성 안과용 렌즈의 연속적인 자동화된 제조를 위한 장치가 제공되며, 이는 최소수의 부품들과 작업들을 사용하면서, 다수의 처방 조합의 생산을 가능하게 한다.
본 발명의 장치는 몰드 반부 또는 몰드와, 경화성 광학 품질 수지 합성물 및 광학 예비성형체의 조립체를 이 수지 합성물이 예비성형체와 몰드 사이에 배치되어 그와 접촉하는 형태로 제공하며, 이 장치의 다른 부분은 예비성형체에 접합된 경화된 플라스틱부를 포함하는 합성 렌즈를 형성하도록 수지를 경화시키기 위해 제공된다.
본 발명의 목적을 위해서, 용어 "광학 예비성형체" 또는 "예비성형체"는 안경 렌즈 제조시 사용하기에 적합하며, 광을 굴절시킬 수 있는 광학적으로 투명한 성형된 물품을 의미한다. 예비성형체는 안경 렌즈의 콤포넌트로서 기능할 수 있는 소정의 재료로 구성될 수 있다. 예시적인 재료들은 비스페놀 A 폴리카보네이트, 알릴 디글리콜(diglycol) 카보네이츠, 알릴릭(allylic) 에스테르, 아크릴릭 에스테르, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트, 스티레니스, 폴리에스테르 등 같은 폴리카보네이트와 그 합성물을 비제한적으로 포함한다.
본 발명에 유용한 몰드는 안경 렌즈 생산을 위한 몰드를 형성하기 위해 사용되는 소정의 재료로 형성될 수 있다. 일반적으로, 몰드는 유리, 플라스틱 등으로 형성될 수 있으며, 유리 몰드가 사용되는 것이 적합하다.
사용되는 수지는 광학 예비성형체상에 표면을 캐스트하기 위해 사용하기에 적합한 하나 이상의 단- 또는 다기능 모노머를 포함하는 소정의 수지가 사용될 수 있다. 적절한 단- 및 다기능 폴리머들은 본 명세서에서 그 전체를 참조하고 있는 미국 특허 5,470,892에 기술된 것들을 비제한적으로 포함한다. 부가적인 적절한 모노머는 알릴 및 비스(알릴) 카보네이트, 아크릴릭 애시드, 다기능 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 스티렌 및 스티렌 유도체, 다양한 말레익 및 이타코닉 애시드들의 에스테르, 메타크릴릭 및 아크릴릭 안히드리드 등과 그 조합을 비제한적으로 포함한다. 이 수지는 자외선 개시제, 열적 개시제 또는 그 조합을 비제한적으로 포함하는 적절한 개시제를 포함하는 것이 적합하다.
다양한 실시예들에 따라서, 하나 이상의 처방 또는 비처방 층들이 예비성형체 상에 캐스트될 수 있다. 하나 이상의 처방 층이 캐스트되는 것이 적합하다. 처방층은 하나 이상의 굴절력을 추가하는 층을 의미한다. 추가된 굴절력은 마감된 성형 대상 렌즈의 원거리, 근거리, 중거리 또는 실린더 굴절력이나 그 조합 중 일부 또는 모두일 수 있다. 원거리 출력의 일부가 캐스트되는 것이 적합하다. 캐스트층은 누진면을 형성하는 것이 보다 적합하다.
본 발명에 따라서, 인덱싱 장치의 수평면상에서, 일반적으로 주변에서 안과용 렌즈를 성형 및 경화하기 위해 필요한 모든 부품들이 단일 조립체로서 함께 결합된다. 복수의 위치들이 주변상에 제공되고, 그래서, 하나 이상의 조립체가 완성될 때 나머지가 수지의 경화가 이루어지는 장치의 다른 부분에 존재한다. 이런 경화는 일반적으로 자외선 조사에 의해 달성된다.
부가적으로, 인덱싱 장치의 주변상에 제공된 영역들은 인덱싱 장치로부터 경화된 렌즈를 제거하고, 새롭게 적용된 수지 코팅을 가지는 예비성형체가 마감을 위해 몰드로부터 분리되는 장치에 그들을 전달하기 위한 것이다. 몰드는 프로세스를 반복하기 위해 새로운 조립체에 합쳐지도록 인덱싱 장치의 시작부로 재순환된다.
몰드는 수지 경화 동안 몰드와 예비성형체 사이의 소정량의 분리, 렌즈 두께를 최소화하기 위해 예비성형체에 일차 기준점을 일치시키기 위한 몰드 일차 기준점의 측방향 변위, 난시 처방을 위해 실린더 축을 고려하여 몰드에 대한 예비성형체의 회전 및 균형화와 에지 두께를 수용하기 위한 예비성형체에 대한 몰드의 경사를 포함하는 다수의 팩터들에 기초하여 예비성형체에 대하여 위치된다. 예비성형체에 대한 몰드의 각도 배향은 특정 렌즈 착용자의 동공 수렴 또는 실린더 처방을 위해 캐스트층을 제공하도록 조절될 수 있다. 또한, 예비성형체에 대한 몰드의 기하학적 배향은 별개의 프레임 크기에 사용하기 위한 기성화된 미마감 렌즈를 제조하기 위해, 또는 프리즘을 추가하기 위해 조절될 수 있다.
상술한 렌즈 처방의 관점에서, 몰드의 적절한 배향을 형성하기 위한, 렌즈 처방의 관점에서, 예비성형체의 적절한 배향과 몰드에 대한 그 관계를 형성하기 위한, 그리고, 예비성형체와 몰드 중 두 가장 근접한 지점들 사이의 거리, 즉, 추가된 수지층의 최소 두께를 형성하기 위한, 수단이 제공된다.
다양한 수단이 이들 다양한 파라미터들을 설정하기 위해 제공될 수 있지만, 메카니즘은 각 부품이 렌즈 재료의 성형 프로세스 전반에 걸쳐 적소에 유지되는 것을 보증하도록 제공되어야만 한다. 본 발명에 따라서, 이는 유리 몰드의 위치를 유지하기 위한 신규한 짐벌(gimbal) 조립체 고정대와 로킹 메카니즘에 의해 달성되며, 이 로킹 메카니즘은 직접적으로 또는 간접적으로 몰드 조립체의 잔여 조각들상에 작용하여 이들을 경화 프로세스 동안 적소에 로킹한다.
도면, 특히 도 1을 참조하면, 본 발명의 장치의 실시예의 개관이 도시되어 있다. 인덱싱 다이얼(100)이 제공되고, 그 위에 완전한 몰드 조립체(200)가 형성되며, 이 완전한 몰드 조립체(200)내에 배치된 수지가 경화되고, 이 완전한 몰드 조립체가 경화를 위해 오븐을 통과하여 운반된다. 예시된 인덱싱 다이얼(100)은 몰드 조립체(200)를 인덱싱하기 위한 양호한 수단이며, 일반적으로 회전식 인덱싱 다이얼 및 선형 인덱싱 테이블이 사용될 수 있다.
자외선 방사선이 경화 챔버(110)에 공급되고, 열이 상세히 도시되지 않은 적절한 메카니즘(111)에 의해 시스템에 주입될 수 있다. 자외선 방사선은 단일 스테이지에서 수행될 수 있거나, 이는 저강도 방사선에 이어지는 고강도 방사선의 두 스테이지들을 수반할 수 있고, 두 스테이지인 것이 적합하다. 메카니즘(111)으로부터 챔버(110)로 열을 주입하기 위한 수단은 네 개가 도시되어 있는 도관(112)을 포함한다. 또한, 챔버(110)는 자외선 경화 수단을 구비한다. 대안적으로, 상온 이하의 양호한 수준으로 챔버를 냉각시키기 위해 도관을 경유하여 챔버(110)로부터 열을 제거하는 것이 적합할 수 있다.
작업의 경화부의 완료 이후에, 화살표 B로 예시된 방향으로 계속되는 인덱싱 다이얼(100)의 인덱싱은 이제 경화된 수지를 가지는 완전한 몰드 조립체(201)가 로보틱 아암(210) 아래에 배치되게 하고, 이 로보틱 아암은 완전한 조립체의 나머지로부터 짐벌 고정대(300)를 분리시킨다. 이 몰드와 부착된 합성 렌즈(추후 예시)는 컨베이어(220)상에 배치되고, 컨베이어는 이 부품을 칠러(chiller) 및 점진적 냉각 터널(221)을 통해 운반한다. 냉각 터널을 통과한 이후에, 조오 장치(222)는 이제 칠링된 몰드와 코팅된 예비성형체를 전달 컨베이어(223)로 이동시킨다. 새로 코팅된 예비성형체는 부가 처리를 위해 몰드로부터 제거되고, 몰드는 장치를 통해 재순환된다. 대안적인 실시예에서, 몰드와 부착된 렌즈는 인덱싱 다이얼상에 남아있을 수 있고, 이 다이얼은 칠러와 냉각 터널을 통합한다.
유리 몰드(400)가 전달 컨베이어 또는 인덱싱 다이얼(미도시)로부터 제거되고, 스테이징 벨트(401)상에 배치되어 본 발명의 장치를 사용하는 프로세스를 반복한다. 스테이징 벨트(401)가 화살표 A로 도시된 방향으로 이동할 때, 일 유리 몰드(402)가 흡입 장치(413) 아래에 배치되고, 이 흡입장치는 유리 몰드(402)를 들어올려 턴테이블(404)상에 배치하며, 이곳에서, 이는 제조 대상 합성 렌즈의 처방에 따라 적절한 배향을 위해 회전되고 광학적으로 스캔된다. 흡입 장치가 여기에 예시되어 있지만, 장치내의 소정 장소의 로보틱 아암 같은 본 기술 분야에 널리 공지된 다른 전달 수단이 사용되어 유리 몰드의 이동 및 배치를 위해 사용될 수 있다. 그후, 유리 몰드(402)는 인덱싱 다이얼(100)에 운반되고, 빈 짐벌 고정대(301)에 배치되며, 이 짐벌 고정대는 완전한 몰드 조립체의 다른 부분으로부터 분리되는 위치로부터 이동된 것인 것이 적합하다. 스테이징 벨트(401)와 다이얼(100)이 연속적으로 이동되는 대신 양호하게 인덱싱되어 장치의 다양한 부분들이 동시에 정렬되어 하나 각 인덱싱 단계에서 하나 이상의 작업의 가능성을 허용하도록 하는 것이 적합하다.
스테이징 벨트(401)에 추가하여, 제 2 스테이징 벨트(501)가 존재할 수 있으며, 이 제 2 스테이징 벨트에서 예비성형체가 C 방향으로 운반되고, 흡입 장치(503) 아래에 인덱스된다. 예비성형체는 이 흡입 장치에 의해 예비성형체 턴테이블(504)에 운반되고, 이 턴테이블은 스트로브와 카메라(505)를 사용하며, 노치 검출 시스템을 포함하여, 이 예비성형체를 그와 함께 완전한 몰드 조립체로 연계되게 되는 몰드에 대하여 양호한 위치에 존재하게 되도록 적절히 배향한다. 대안적으로, 이 예비성형체는 상술한 바와 같이 노치 검출을 받게되는 인덱싱 다이얼상의 흡입 장치상에 배치될 수 있다. 부가적으로, 스트로브와 카메라 대신, 택타일 프로브(미도시) 또는 다른 널리 공지된 위치설정 또는 검출 수단이 사용되어 이 기능을 달성할 수 있다. 예비성형체 그립퍼(230)는 예비성형체(500)와 연계하여 배치되어이를 견고히 파지한다. 양호한 그립퍼는 예시된 흡입 그립퍼이다. 그러나, 3-핑거 및 다이아프램 같은 다른 유형의 그립퍼도 사용될 수 있다.
로보틱 아암(단지 일부만이 231로 도시됨)이 그립퍼를 흡입 부착된 예비성형체와 함께 짐벌 고정대(301) 위의 위치에 이동시킨다. 사용 수단은 도 1에 예시되어 있지 않으며, 예비성형체(500)가 부착되어 있는 예비성형체 그립퍼(230)가 서보 모터에 의해 짐벌 조립체(301)내로 예비성형체의 가장 멀리 연장된 부분이 몰드에 닿고 거기서 신호가 발생될때까지 하강시킨다. 서보 메카니즘(미도시)은 후술될 바와 같이, 이 신호를 해석하기 위해 사용된다. 부가적으로, 짐벌 링들이 이때 적절히 위치된다. 그립퍼와 예비성형체는 그후 짐벌 고정대 외측으로 들어올려지고, 캐스트될 원하는 층을 제공하기에 효과적인 수지량이 소정의 적절한 수단에 의해 몰드내로 전달된다. 예시된 바와 같이, 필요한 양의 수지를 위해 필요한 것 보다 큰 거리 만큼 몰드와 예비성형체가 이격된 상태로, 수축식 출구(120)가 사용되어 수지 저장부(121)로부터의 수지를 몰드내로 전달한다. 예비성형체 그립퍼와 예비성형체는 그후, 짐벌 고정대(301)내로 하강되고, 예비성형체(500)는 선택된 미크론수, 일반적으로 약 50 내지 약 100 미크론 만큼 유리 몰드(400)로부터 이격배치된다. 추후 설명될 메카니즘에 의해, 그후, 짐벌 고정되는 예비성형체 그립퍼(230)에 로킹되어 상술한 바와 같이 처리되는 완전한 몰드 조립체(200)를 형성한다.
본 발명의 장치, 특히 몰드에 대한 보다 양호한 이해를 제공하기 위해서 부가적인 도면들을 참조한다. 몰드 조립체는 링이나 홀더가 없는 몰드일 수 있고, 몰드가 링내로 수평방향으로 접착, 몰드가 링과 사전설정된 경사로 접착, 또는 몰드가 기계적으로 링에 장착될 수 있다. 양호한 실시예에서, 몰드는 링 또는 홀더에 수평방향으로 기계적으로 장착된다.
도 2 내지 도 7은 유리 몰드(400)와 본 발명에 따른 이 몰드의 위치들 중 일부를 예시한다. 이 몰드는 홀더(402)와 오목 유리(403)를 포함하며, 여기서, 수지 몰딩이 수행된다. 오목 유리(403)는 405 및 415로 예시된 바와 같은 리지를 사용하여 홀더(402)내에 유지된다. 또한, 몰드(400)는 빈 짐벌 고정대(301)내에 그것이 배치되고 지지될 수 있게 하는 견부(406, 407)를 가진다. 개구(408)가 사용되어 예비성형체에 적용된 수지에 형성하게되는 처방에 따라 포토 턴테이블(404)에 몰드(400)를 적절히 배향한다. 흡입 장치(423)를 사용하여 스테이징 벨트(401)로부터 몰드(402)의 이동이 도 4에 예시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 흡입 장치(423)에 의해 지지된 이 몰드(402)는 연속적으로 표시 402a, 402b로 도시된 바와 같이 연속적으로 턴 테이블(404)위의 위치로 이동된다. 몰드의 적절한 정렬을 허용하도록 유리 몰드내의 개구(408)와 연계하여 동작하는 감지 수단(410)에 의해 적절한 신호들이 제공된다. 이 정렬은 도 6에 원형 화살표 E로 도시된 바와 같이, 몰드의 회전, 경사 또는 그 조합에 의해 달성된다. 이제 정렬된 몰드(400)가 3-아암 그립퍼(420)에 의해 들어올려지고, 이는 빈 짐벌 조립체(301) 위에서 그와 정렬되는 도 7의 위치 420a로 이동한다. 다이아프램 및 진공 그립퍼들 같은 다른 유형의 그립퍼들도 대체사용될 수 있다.
예시된 바와 같이 본 발명의 장치와 함게 사용되는 몰드의 수형 부분을 형성하는 예비성형체(500)와 완전한 몰드 조립체내로의 궁극적인 삽입을 위해 이를 운반 및 배향하기 위해 사용되는 장치가 도 8 내지 도 12에 도시되어 있다. 배향은 광학적으로 검출되는 에지상의 노치, 기계적으로 감지되는 범프 또는 광학적으로 검출되는 에지상의 스크라이브 또는 잉크 마크로 예비성형체를 "마킹"함으로써 달성될 수 있다. 도 8은 전형적인 광학 예비성형체(500)의 사시도이며, 도 9는 그래픽적으로 마크된 광학 영역들(505, 506, 507)을 가지는 동일 아이템의 평면도이다. 양호한 실시예에서, 노치(508)는 설명될 도 12에 예시된 바와 같이 예비성형체(500)의 배향을 제공한다. 예비성형체(500)는 예비성형체 스테이징 벨트(501), 특히, 오목부(510)로부터 들어올려진다.
수축식 흡입 장치(511)에 의해 들어올려진 예비성형체(500)는 도 11에 도시된 바와 같이, 위치(512a, 512b)로부터 이동된다. 그후, 이 예비성형체는 예비성형체 턴테이블(504)에 하강되고, 수축 흡입 장치(511)가 예비성형체로부터 분리된다. 상술한 바와 같이, 대안적으로, 예비성형체는 인덱싱 테이블상에 배치되고, 그 위에서 노치 검출을 받을 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 스트로브 및 카메라(505)가 전향 이동되고, 스트로브광이 프리즘(513)을 통해 작용하여 노치(508)에 기초하여 예비성형체(500)의 적절한 배향이 얻어질 때까지, 원형 화살표 F로 도시된 바와 같이 예비성형체(500)의 회전을 제어한다. 상술한 바와 같이, 스트로브 및 카메라가 아닌 위치설정 또는 검출 수단이 사용되어 예비성형체의 회전을 제어할 수 있다. 예비성형체(500)를 손상없이 적소에 로킹하기 위해서, 그리고, 또한, 완전한 몰드 조립체(200)의 조립을 완성하기 위한 수단을 제공하기 위해서, 도 13 내지 도 15에 도시된 예비성형체 그립퍼(230) 같은 파지 수단이 제공된다. 그립퍼(230)는 진공 그립퍼의 양호한 형태로 도시되어 있다. 도 14에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 예비성형체 그립퍼의 내부는 챔버(235)를 가진다. 챔퍼형 스크류(237)가 스프링 부재(240)의 작용에 의해 챔버(235)의 챔퍼부(238)에서 적소에 유지되어 널드(knurled) 너트(241)상에 작용한다. 예비성형체 그립퍼(230)의 저면에 배치된 O-링(275)이 예비성형체 턴테이블(504)에 유지된 예비성형체(500)에 대하여 배치되도록 하강될 수 있다.
상부 섹션(260)를 포함하고, 개구(261)를 구비하는 예비성형체 그립퍼(230)의 조립도가 도 15에 도시되어 있으며, 이 개구를 통해 챔퍼형 스크류(237)가 통과하고, 그후, 스프링(240)을 통과하며, 내부 나사(242)를 경유하여 널드 너트(241)에 연결된다. 기밀식으로 이루어지는 내부 챔버(235)는 섹션(260)의 하부 둘레에 제공되고, 림(262)을 포함한다. 판(264)에 의해 림에 대하여 유지된 밀봉부(263)가 림(262)상에 형성된 나사부들(266)에 들어가는 스크류(265)에 의해 적소에 유지된다. 가스켓(270)이 제공되어 판(264)의 나사형 개구(272)내에 끼워진 노즐(271)을 위해 기밀을 보증한다. 노즐(271)의 전방부(273)는 O-링(275)을 수용하기 위한 견부(274)를 구비하고, 후자는 예비성형체(500)와 실제 접촉한다. 대안으로서, 그립퍼는 예비성형체와 접촉하기 위해 진공 벨로우즈를 포함할 수 있다.
예비성형체 그립퍼(230)가 완전히 조립되었을 때, 로보틱 아암(282) 같은 예비성형체 그립퍼를 수평 및 수직방향으로 이동시키기 위한 수단에 부착되는 그립퍼 부재(281)의 수축식 다리(280)는 예비성형체 그립퍼의 상부 섹션상에 형성된 견부(283)와 접촉한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 그립퍼 부재(281)는 가장 먼저다리를 위해 하향으로 이동되어 예비성형체 그립퍼(230)와 접촉하고, 다리가 수축되고, 그립퍼 부재(281)는 상향(반전 화살표로 도시된 바와 같이) 이동된다. 그후, 로보틱 아암은 도 17에 도시된 바와 같이 예비성형체 턴테이블(504)에 유지된 적절히 배향된 예비성형체(500) 위로 예비성형체 그립퍼(230)를 스윙시킨다. 그후, 예비성형체 그립퍼(230)는 도 18에 도시된 바와 같이, O-링(275)이 예비성형체(500)와 접촉할때까지, 로보틱 아암에 의해 하향 이동된다. 로보틱 아암(282)내의 로드(290)는 스프링(240)에 대하여 널드 너트(241)를 누르고, 따라서, 챔퍼형 스크류(237)를 챔퍼(238)로부터 멀어지는 방향으로 이동시키고, 진공이 인출되며, 예비성형체(500)를 O-링(275)에 대하여 흡인한다. 로드(290)가 철회되어 스프링(240)이 널드 너트(241)에 대해 이동할 수 있게 하며, 따라서, 챔퍼형 스크류(237)의 이동을 통해 개구를 폐쇄한다. 진공은 챔버(235)내에 유지되고, O-링(275)에 대하여예비성형체(500)를 유지한다. 그후, 도 20에 도시된 바와 같이, 수축기 다리(280)가 견부(283)에 대해 유지된 상태로 전체 조립체가 상향으로 이동하여 예비성형체가 부착된 예비성형체 그립퍼(230)가 상향 이동되게 한다. 로보틱 아암은 경로 외측으로 이동되고, 조오 장치(291) 같은 그립퍼 장치가 도 21에 도시된 바와 같이 예비성형체(500)가 부착된 예비성형체 그립퍼(230)를 파지한다. 이 조립체가 도 22에 도시된 바와 같이, 예비성형체 턴테이블 위의 위치 A로부터 빈 짐벌 고정대(301)위의 위치 B로 이동된다. 세 개의 조오 장치(291)가 그립퍼를 도 23에 도시된 바와 같이 빈 짐벌 고정대(301)를 향해 하강시키고, 이 하향 이동은 예비성형체(500)의 정점이 유리 몰드(400)에 닿자마자 정지된다.
빈 짐벌 고정대(301)가 도 24 내지 도 28에 가장 잘 도시되어 있다. 이는 세 개의 동일한 받침대(311)가 그 위에 장착되어 있고 동일한 다리(312)가 핀(313)에 의해 각 받침대에 선회가능하게 유지되어 있는 플랫폼(310)을 포함하고, 상기 핀은 다리(312)가 실질적으로 직립한 도 27에 도시된 위치나 다리의 상부가 빈 짐벌 고정대(301)의 중앙으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 도 28에 도시된 위치로 다리가 이동할 수 있게 한다. 각 다리의 상부 부분은 고무 그로멧(314) 또는 유사한 장치로 덮혀져 있으며, 이는 다른 금속성 부품을 적소에 유지하기에 충분한 마찰을 가진다. 도 27 및 도 28에 도시된 바와 같이, 각 다리의 부분(323)은 판(310)을 통과하여 보호 슬롯(326)내로 통과한다. 연장된 부재(325)는 스프링(322)에 의해 견고히 장착된 포스트(320)에 부착된다. 연장된 부재(325)는 판(327)내에 형성된 슬롯(321)내에서 이동한다. 이 연장된 부재(325)는 널드 노브(328)에 의해 도시된 바와 같이 상부로부터 나사결합된다. 부재(325), 스프링(322), 포스트(320)의 위치설정으로 인해, 다리(312)의 정상 위치는 도 27에 도시된 바와 같은 직립상태이다.
판(327)은 세 개의 개구들(330)을 구비한다. 회전식 부재(331)는 완전한 몰드 조립체가 형성되는 지점 아래에서 인덱싱 다이얼(100) 아래에 장착되고, 세 개의 핀들(332)이 회전식 부재(331)의 상단에 장착된다. 핀들(332)은 인덱싱 다이얼(100)내에 형성된 슬롯을 통과하고, 개구(330)에 고정된다. 판(310)은 스크류(335)에 의해 인덱싱 다이얼(100)에 견고히 고착되고, 스크류는 와셔(336)를 통과하여 나사 개구(337)에 나사결합된다.
예비성형체가 짐벌 고정대내에 배치되는 지점에서, 회전식 부재(331)가 화살표 G로 도시된 방향으로 이동되어 슬롯(326)이 부재(323)를 따라 스프링(322)의 작용에 대항하여 가력되게 하고, 이는 그 부재(323)가 부품을 형성하는 다리(312)가 도 28에 도시된 위치로 외향 선회하게 한다. 이는 예비성형체 그립퍼(230)의 자유 간극을 제공한다.
두 개의 부가적인 받침대(600)가 판(310)에 부착된다. 축(601 및 602)이 받침대(600)를 통과하고, 짐벌 고정대(300)상에 형성된 짐벌의 외부 링(603)에 견고히 부착된다. 각 받침대(600)는 본 기술분야에 널리 공지된 제동 메카니즘을 포함하여 적절한 지점에서 짐벌 외부 링의 회전을 저지하여 적소에 잔류하게 한다. 내부 짐벌 링(610)은 외부링(603)을 통과하고 내부 링(610)을 통과하는 축(611)상에서 선회한다. 스프링 부재(612)가 내부링(610)상에 제공되어 적절한 지점에서 내부 링의 회전 운동을 저지한다. 적소에 몰드를 구비한 짐벌 고정대는 이미 설명된 바와 같이 예비성형체 그립퍼(230)가 직접적으로 그 위에 있는 도 30에 도시된 위치로 전향 인덱스된다. 조오 장치(291)는 이제 이를 해제하여 그것이 중력에 의해 떨어지거나, 서보 모터(미도시)에 의해 도 23에 도시된 바와 같이 예비성형체의 정점이 유리 몰드(400)와 접촉하는 지점으로 구동되게 한다. 조오 장치(291)는 접촉지점에서 몰드에 적용되는 힘을 측정하는, 로드 셀, 평형추, 구동 모터의 피드백 전류 또는 광학 변형부(미도시) 같은 측정 수단을 구비할 수 있다. 전기적 피드백 메카니즘(미도시)은 측정 수단 판독이 임계값에 도달할 때 조오 장치(291)를 상승시킨다. 이 값은 75 미크론 갭 같은 양호한 사전 결정된 간격이 모든 예비성형체들을 위하여 예비성형체와 유리 몰드 사이에 남겨지게 되도록 하고, 이는 이 힘으로 인한 예비성형체의 변형이 0 미만이 되도록 설정된다. 이는 그립퍼가 다시 하강될 때, 양호한 공간이 예비성형체(500)와 유리 몰드(400) 사이에 남겨지도록 서보 메카니즘(미도시)을 동작시킨다.
부가적으로, 예비성형체(500)와 몰드(400)의 접촉은 짐벌 링들의 반작용을 유발하여, 몰드(400)의 적절한 배향을 제공하게 한다. 예비성형체가 부착된 예비성형체 그립퍼가 그후 도 29에 도시된 바와 같이 상승되고, 수지성 렌즈 재료(125)가 수축식 출구(120)로부터 유리 몰드내로 유동할 수 있게 한다. 수지는 캐스팅 이전에 경화된 수지의 Tg보다 바람직하게는 약 40℃높은 온도로 가열되는 것이 적합하다. 소정의 가열 방식이 사용될 수 있다. 이때, 짐벌 조립체상의 다리들은 도 28에 도시된 위치에 있다. 도 30에 도시된 바와 같이, 그립퍼가 다시 하강되어 양호한 공간이 예비성형체와 유리 몰드 사이에 남겨지는 지점까지 하강한다. 부재(331)가 이제 화살표 H로 도시된 방향으로 회전하여, 스프링(322)이 판(327)을 그 원래 위치로 복원시키고, 이는 다리(312)가 내향으로 이동되어 도 27에 도시된 위치를 취하게 하고, 여기서, 그들은 예비성형체 그립퍼(23)에 대하여 견고히 안치되고, 예비성형체(500)와 유리 몰드(400) 사이의 공간을 유지한다.
이 지점에서, 몰드 조립체(200)가 완성되고, 경화 챔버(110)내로 인덱스되며, 여기서, 이는 자외선 방사기(130)에 의해 몰드내로 배치된 수지를 경화시키는 작용을 받게된다. 가열은 고온 공기, 적외선 가열기 등 같은 소정의 종래의 수단에 의해 챔버내에 공급될 수 있다. 챔버(110)는 챔버가 양호한 온도 범위로 가열 또는냉각될 수 있게 하는 단열 재료(미도시)내에 수납될 수 있다. 전체 챔버는 둘 이상의 서모셋식 영역으로 분할될 수 있으며, 그 각각은 별개로 제어될 수 있다. 인덱싱은 완성된 몰드 조립체가 도 32에 도시된 바와 같은 위치에 도달할때까지 지속된다. 로보틱 아암(210)같은 수단이 제공되어 예비성형체 그립퍼/예비성형체 조립체 및 몰드를 인덱싱 다이얼(100)로부터 들어올릴 수 있다. 이 경화된 수지는 유리에 부착하고, 따라서, 몰드는 다른 부분들과 함께 제거된다. 로보틱 아암은 컨베이어 벨트(220) 위로 조립체를 이동시키고, 여기서, 챔버(235)내의 진공이 해제되어 예비성형체 그립퍼(230)와 예비성형체(500)의 분리를 허용한다. 그립퍼 장치는 예비성형체 턴테이블(504) 위의 다른 예비성형체를 파지하는데 사용되는 위치로 유지 및 복귀된다. 대안적으로, 예비성형체 그립퍼/예비성형체 조립체는 인덱스 다이얼상에 잔류할 수 있으며, 그립퍼가 예비성형체를 해제시키고, 그립퍼 장치가 다른 예비성형체를 파지하기 위한 위치로 복귀된다.
컨베이어(220) 또는 인덱싱 다이얼상의 결합된 예비성형체와 몰드는 여기서, 그들이 거의 상온으로부터 약 -20℃까지의 온도로 칠링된다. 칠링된 공기는 블래더 부재(750)에 의해 조합된 부재에 대하여 안내되고, 칠링된 공기는 입구와 출구 덕트(752 및 753)를 가지는 챔버(751)를 통해 재순환한다. 차가운 액체내의 침지, 차가운 가스의 송풍, 전체적 또는 부분적 액체 가스 같은 칠링의 다른 수단이 대체될 수 있다. 캐스트 수지와 몰드의 냉각율의 차이 때문에, 둘은 서로 분리된다. 컨베이어의 단부에서, 이들은 도 36에 도시된 바와 같이, 3 조오 장치 같은 그립퍼에 의해 들어올려지고, 배출 컨베이어로 이동된다. 캐스트층이 부착된 칠링된 예비성형체가 흡입 부재에 의해서처럼 몰드로부터 제거되고, 도 37에 도시된 바와 같이 분리된다. 몰드는 스테이징 벨트(401)에 복귀되거나, 세정 및 저장을 위해 제거되 수 있고, 렌즈는 추가 가공을 위해 시스템으로부터 제거된다. 도 38에 도시된 바와 같이, 예비성형체(500)는 이제 수지층(760)을 가진다.
도 39는 본 발명의 장치의 대안적인 실시예를 예시하고 있으며, 여기서는 몰드가 인덱싱 다이얼(100)의 내측에 설치된 이덱싱 다이얼(800)상에서 이동한다. 몰드는 인덱싱 다이얼(800)을 따라 제 1 실시에에서와 같이 위치 J에 있는 빈 짐벌 고정대(301)에 인접한 위치로 이동된다. 인덱싱 다이얼(100)은 제 1 실시예에서처럼 이동을 계속하고, 예비성형체(500)와 예비성형체 그립퍼(230)가 집멀 고정대내에 배치되며, 이는 이제 스테이션 K에서 적소에 배치된 유리 몰드를 가지고 있다. 부가적인 인덱싱으로 예비성형체 그립퍼가 스테이션 L에서 아암(312)의 이동에 의해 적소에 유지되고, 그후 처리는 상술한 실시예에 따라 진행한다.
몰드의 모든 부분에 대하여 허용되는 단일 메카니즘을 포함하고, 경화 동안 연계된 부재가 적절한 위치에 견고히 로킹되는 합성 안과용 렌즈의 자동 제조를 위한 장치가 예시되었다. 본 발명은 주어진 특정 설명에 한정되는 것으로 간주되어서는 안되며, 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.

Claims (25)

  1. 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치에 있어서,
    몰드와, 광학 예비성형체와, 상기 몰드에 대하여 소정 거리 및 소정 각도 배향으로 상기 예비성형체를 유지하기 위한 수단과, 상기 몰드와 상기 예비성형체 사이의 공간내에 경화될 수지를 도입시키기 위한 수단을 주 구성요소로하여 구성되는 완전한 몰드 조립체를 형성 및 인덱싱하기 위한 수단과;
    상기 예비성형체상의 층으로서 수지를 경화시키기 위한 수단을 가지는 경화 챔버를 통해 상기 완전한 몰드 조립체를 인덱싱하기 위한 수단과;
    상기 예비성형체 및 경화된 수지를 유리 몰드로부터 제거하기 위한 수단을 포함하는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 완전한 몰드 조립체를 형성 및 인덱싱하기 위한 수단은 인덱스식 다이얼인 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 경화를 위한 수단은 자외선 방사선을 제공하기 위한 수단인 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 자외선 방사선을 제공하기 위한 수단에 부가하여 가열을 위한 수단이 제공되는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 예비성형체와 수지가 몰드로부터 분리되도록 상기 예비성형체, 수지 및 몰드를 냉각시키기 위한 수단을 추가로 포함하는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 분리 이후에, 상기 장치를 통해 상기 몰드를 재순환시키기 위한 수단이 제공되는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 형성될 안과용 렌즈의 처방에 대응하는 위치들에 상기 몰드와 예비성형체를 유지하기 위해 단일 메카니즘이 제공되는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 단일 메카니즘내로 배치하기 이전에 상기 몰드를 정렬시키기 위한 수단이 제공되는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 단일 조립체내에 배치하기 이전에 상기 예비성형체를 정렬시키기 위한 수단이 제공되는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 예비성형체는 몰드가 단일 메카니즘내에 배치되는 스테이션 이후의 스테이션에서 단일 메카니즘내에 배치되는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 정렬 이후에 소정 위치에 상기 예비성형체를 유지하기 위하여, 예비성형체 그립퍼(gripper)가 제공되고,
    상기 단일 메카니즘은 상기 예비성형체 그립퍼를 견고히 파지하기 위한 수단을 구비하는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 챔버내에서의 경화 이후에, 상기 장치로부터 상기 예비성형체, 경화된 수지 및 몰드를 분리하는 것에 이어서, 상기 그립퍼 정렬 수단에 상기 예비성형체를 재순환시키기 위한 수단이 제공되는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 단일 메카니즘은 상기 몰드를 각도방향으로 배향하기 위한 수단과, 상기 몰드에 정확한 관계로 상기 예비성형체를 견고히 유지하기 위한 수단을 가지는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 몰드를 유지하기 위한 수단은 짐벌을 포함하는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 짐벌의 링의 위치는 상기 짐벌내로의 유리 몰드의배치 이후에 유지되는 합성 안과용 렌즈의 자동화 제조장치.
  16. 제 7 항의 단일 메카니즘에 있어서, 회전 배향 이후에, 상기 예비성형체는 상기 예비성형체를 유지하기 위해 진공 챔버를 가지는 예비성형체 그립퍼에 의해 유지되고, 상기 단일 메카니즘의 일부에 의해 안정한 위치에 파지(grip)되기 위한 수단을 가지는 단일 메카니즘.
  17. 제 11 항의 단일 메카니즘에 있어서, 상기 예비성형체 그립퍼는 원형인 단일 메카니즘.
  18. 제 17 항에 기재된 단일 메카니즘에 있어서,
    상기 예비성형체 그립퍼의 측면들을 견고히 유지하는 스프링-로딩 핑거(spring-loaded finger)들을 가지는 단일 메카니즘.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 다리는 상기 예비성형체 그립퍼가 견고히 유지되는 위치로부터 상기 예비성형체 그립퍼가 해제되는 위치로 선회될 수 있는 단일 메카니즘.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 직립 다리는 상기 예비성형체 그립퍼가 해제되는 위치로 편향(bias)되는 단일 메카니즘.
  21. 합성, 수지성 안과용 렌즈를 형성하는데 사용되는 몰딩 장치의 부분들을 유지하기 위한 짐벌 고정대에 있어서,
    그 개구내에 장착된 짐벌과 림을 가지는 원통부와;
    상기 림상에 선회식으로 장착된 스프링 편향식 다리를 포함하고,
    상기 다리는 상기 원통부의 축에 실질적으로 평행한 제 1 위치와, 상기 원통으로부터 가장 먼 상기 다리의 부분이 상기 축으로부터 가장 멀리있는 제 2 위치를 가지는 짐벌 고정대.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 상기 다리의 위치를 조절하기 위한 수단이 제공되는 짐벌 고정대.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 짐벌의 외부 링을 지지하는 축은 상기 원통의 내측에 연결되고, 위치설정된 링을 적소에 유지하는 제동 메카니즘을 가지는 짐벌 고정대.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 외부 링의 내부 부분상에 내부 링을 장착하기 위하여 축이 제공되고,
    견고히 위치설정된 상기 내부 링을 유지하기 위해 상기 축상에 스프링 수단이 제공되는 제공된 짐벌 고정대.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 짐벌의 외부 링을 지지하는 축은 상기 원통의 내측에 연결되고, 상기 내부 링을 적소에 유지하는 제동 메카니즘을 구비하며,
    상기 외부 링의 내부 부분상에 내부 링을 장착하기 위하여 축이 제공되고, 견고히 위치설정된 상기 제 2 위치를 유지하기 위해 상기 축상에 스프링 수단이 제공되는 짐벌 고정대.
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