TW202335835A - 用於放置嵌件以製造混合隱形眼鏡之系統及方法 - Google Patents
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Abstract
揭露了用於製造混合隱形眼鏡產品之系統、裝置及方法，混合隱形眼鏡產品具有嵌入在透鏡本體內的精確控制位置處的透鏡嵌件。模具接合與支撐底座接合透鏡形成模具並將其保持在基本上固定的位置。嵌件放置與定位裝置包括嵌件拾取頭，嵌件拾取頭具有被構造為可釋放地接合透鏡嵌件的接觸面和接觸面上的至少一個抽吸開口，抽吸開口用於施加吸力以將嵌件接合在接觸面上。定位殼體與模具和/或支撐底座相互作用以提供透鏡嵌件在模具內的精確位置定位。將透鏡本體形成材料輸送到模具以封裝透鏡嵌件。
Description
本發明總體上關於包括眼科隱形眼鏡的產品製造領域，更具體地關於用於形成具有嵌入的透鏡嵌件的混合隱形眼鏡或形成具有嵌入的嵌件的其他成型產品之裝置、系統及方法。
藉由成型或鑄造製程來製造或製作各種產品。例如，光學隱形眼鏡和其他產品可以藉由以下方式製造：將一種或多種透鏡成型材料（比如未固化的單體透鏡前體材料）輸送到模具或其他成形裝置或結構中、使材料固化以形成聚合物隱形眼鏡或其他產品、以及將透鏡或其他產品脫模以進行進一步處理或使用。
在一些具體示例中，可能期望製作具有嵌入成型產品內的、由不同材料形成的嵌件部分之混合產品。例如，混合隱形眼鏡可以包括由第一材料形成的透鏡嵌件部分，透鏡嵌件部分嵌入由第二材料形成的透鏡本體內。
嵌件在透鏡本體內之精確放置或定位對於混合隱形眼鏡之性能可能是關鍵的。先前已知的用於製造混合隱形眼鏡之系統及方法，包括基於體素的光刻法、3D列印和車床切割，可能不利地需要複雜的設備及製作製程，該等設備及製作製程不太適合大量自動化生產。並且在成型期間利用透鏡模具前曲面上的柱結構來支撐嵌件之系統及方法通常會在所生產的透鏡的表面上留下孔洞或材料間斷，這可能使透鏡容易滋生細菌和/或使用戶感到不適。
因此，可以看出，需要用於形成具有嵌入的透鏡嵌件的混合隱形眼鏡或形成具有嵌入的嵌件的其他成型產品的改進之裝置、系統及方法。本發明主要關於提供滿足該等和其他需要的改進之裝置、系統及方法。
在示例性實施方式中，本發明提供用於形成具有嵌入透鏡本體內的透鏡嵌件的混合隱形眼鏡、和/或形成具有嵌入的嵌件的其他混合成型產品的改進之裝置、系統及方法。本發明還包括混合隱形眼鏡、光學透鏡和使用這樣的裝置、系統及方法生產的其他產品。在具體示例中，真空或吸力（即，相對於環境的負壓）致動系統提供透鏡嵌件在透鏡模具中的期望軸向和徑向位置處之精確放置及定位。該系統及方法之示例性實施方式消除了對在成型期間支撐嵌件的柱結構的需要，從而生產具有連續且完好表面的混合透鏡以更好地抵抗細菌滋生並提供改進之舒適度。進一步地，示例性實施方式可以藉由對現有透鏡模具及製造系統進行有限或最小的修改來實施，而不需要複雜的主動放置補償方案或設備，並且易於擴展以用於大量自動化生產。
在具體應用中，所揭露之裝置、系統及方法可以適於製作具有剛性透氣（RGP）透鏡嵌件或完全由矽酮水凝膠（SiHy）透鏡本體載體封閉的透鏡嵌件之混合隱形眼鏡。在替代應用中，與較大的整體透鏡本體相比，可以生產具有更硬、更軟或其他不同材料的更小嵌件部分之透鏡或其他混合產品；嵌件部分具有不同折射率或屈光力，例如用於光掩蔽或其他視力治療目的；嵌件部分包含光致變色材料、染色劑或著色劑，和/或嵌件部分結合有電子元件，比如用於葡萄糖監測之感測器或有源光學器件。
一方面，本發明關於一種用於製造具有嵌入透鏡本體內的透鏡嵌件的混合隱形眼鏡產品之嵌件放置與成型系統，透鏡嵌件包含第一材料，並且透鏡本體包含不同於第一材料的第二材料。嵌件放置與成型系統較佳的是包括模具接合與支撐底座，該模具接合與支撐底座包括至少一個模具接合特徵，模具接合特徵被構造成接合透鏡形成模具元件並將透鏡形成模具元件保持在相對於模具接合與支撐底座的基本上固定的位置。嵌件放置與成型系統較佳的是還包括嵌件放置與定位裝置，嵌件放置與定位裝置包括嵌件拾取頭、抽吸導管和定位殼體。嵌件拾取頭較佳的是包括嵌件接觸面和至少一個與抽吸導管處於流體連通的抽吸開口，嵌件接觸面被構造用於協同可釋放地接合透鏡嵌件。定位殼體較佳的是包括至少一個定位特徵，定位特徵用於嵌件拾取頭相對於透鏡形成模具元件之精確位置定位。
另一方面，本發明關於一種用於將透鏡嵌件相對於透鏡形成模具元件精確定位以製造混合隱形眼鏡產品之嵌件放置與定位裝置。嵌件放置與定位裝置較佳的是包括嵌件拾取頭，嵌件拾取頭具有嵌件接觸面和至少一個形成在嵌件接觸面上的抽吸開口，嵌件接觸面被構造用於協同可釋放地接合透鏡嵌件。嵌件放置與定位裝置較佳的是還包括定位殼體，定位殼體包括至少一個定位特徵，定位特徵用於嵌件拾取頭相對於透鏡形成模具元件之精確位置定位。嵌件放置與定位裝置較佳的是還包括抽吸導管，抽吸導管與形成在嵌件接觸面中的至少一個抽吸開口處於流體連通。
在另一方面，本發明關於一種用於製造具有嵌入透鏡本體內的透鏡嵌件的混合隱形眼鏡產品之方法，透鏡嵌件包含第一材料，並且透鏡本體包含不同於第一材料的第二材料。該方法較佳的是包括以下步驟：將包含第一材料的透鏡嵌件可釋放地接合到嵌件放置與定位裝置的嵌件接觸面上；將第一數量的不同於第一材料的第二材料輸送到透鏡形成模具元件的模具容器中；將透鏡嵌件精確地定位成與透鏡形成模具元件的模具容器內的第一數量的第二材料接觸，其中，透鏡嵌件的精確定位至少部分地由嵌件放置與定位裝置的定位殼體的至少一個定位特徵與透鏡形成模具元件之間的位置相互作用來控制；將該透鏡嵌件從與該嵌件接觸面的接合中釋放出來；從透鏡形成模具元件中收回嵌件放置與定位裝置；將第二數量的第二材料輸送到透鏡形成模具元件的模具容器中以將透鏡嵌件封裝在第二材料內；以及固化第二材料以形成透鏡本體，透鏡嵌件封裝在透鏡本體內。
本發明之該等和其他方面、特徵和優勢將參考本文的附圖和詳細描述來理解，並且將藉由所附申請專利範圍中具體指出的各個要素和組合來實現。應當理解，前面的總體描述和下面對附圖的簡要說明以及對示例實施方式的詳細說明都是對本發明之示例實施方式的解釋，而不是對所請求保護的本發明之限制。
本發明可以藉由結合附圖參考示例實施方式的以下詳細描述更容易地理解，該等附圖形成本揭露的一部分。應當理解，本發明不限於在此描述和/或示出的具體裝置、方法、條件或參數，並且在此使用的術語僅用於藉由舉例的方式來描述實施方式之目的，並且不旨在限制所要求保護的發明。在本說明書中標識的任何及所有專利和其他出版物藉由引用就像在此完全陳述一樣結合。
此外，除非上下文另外明確指明，否則如在本說明書（包括所附申請專利範圍）中使用的單數形式「一個/一種」和「該」包括複數，並且對特定數值的提及至少包括該特定值。在此的範圍可表達為從「約」或「大約」一個具體值和/或至「約」或「大約」另一具體值。當表達這種範圍時，另一實施方式包括從該一個具體值和/或至另一個具體值。類似地，當值係藉由使用先行詞「約」表達為近似值時，應當理解，該具體值形成了另一實施方式。
現在參考附圖，其中相同的附圖標記表示幾個視圖中的對應部分，圖1示出了根據本發明之示例性實施方式的嵌件放置與成型系統10之截面圖。系統10通常包括模具接合與支撐底座或基座20、模具40以及嵌件放置與定位裝置60。
在所描繪的示例實施方式中，支撐底座或基座20包括圓柱形或其他形狀的本體部分，本體部分具有大體平面或平坦的頂表面和底表面22、24、從頂表面22向上延伸的至少部分環形或環狀的領圈26、以及穿過本體延伸到由領圈26界定的頂部開口的開放室30。在示例性形式中，支撐底座或基座20可以由不銹鋼、鋁或其他金屬、塑膠或其他聚合材料、陶瓷、複合材料和/或其他基本上剛性和耐用的結構材料製成。
在所描繪的示例性實施方式中，模具40係透鏡形成模具元件，包括凹或前曲面（FC）模具部分或半模，其具有大致圓形和凹形的中央模具容器42、具有平坦的上定位表面44的環形邊緣，以及鄰近該邊緣圍繞模具容器的周邊凹部46，該環形邊緣在模具的外周附近圍繞模具容器。模具進一步包括大體L形（截面）的外部周向凸緣，外部周向凸緣具有大體水平的底環部分48和大體豎直直立的圓柱形或管狀壁部分50。在上定位表面44下方並且在周邊凹部46與直立壁部分50之間的倒環形凹部或通道形成接收器52，用於當模具40安裝到底座上時接合在支撐底座20的領圈26上。在示例性形式中，模具40可以至少部分地由彈性材料形成，和/或接收器52可以被構造為緊密貼合領圈26，以在安裝時將模具40相對於底座20保持大體固定在位，以實現精確的位置控制。在其他示例性形式中，模具40至少部分地由透明、半透明或透光材料形成以允許UV光穿過模具使包含在模具容器42中的透鏡形成材料固化。替代地或附加地，模具40至少部分地由導熱材料形成，以用於熱固化包含在其中的透鏡形成材料。
在所描繪的示例性實施方式中，嵌件放置與定位裝置60包括定位殼體62、大體居中且軸向延伸穿過定位殼體的真空或抽吸管或導管64、安裝到真空導管的嵌件拾取頭66、以及聯接真空導管和定位殼體的定位環68。定位殼體62具有圍繞其底座的外部幾何形狀和尺寸（外徑），該外部幾何形狀和尺寸被構造用於模具40的直立壁部分50間隙配合（位置上、滑動、緊密移動或移動）或輕微干涉配合在內徑和幾何形狀內，從而在使用期間提供模具與定位殼體之間的精確徑向或橫向（水平）定位配准（即，水平軸線或X軸基準位置參考）。定位殼體62還具有下接觸表面，下接觸表面被構造和定位用於與模具40的上定位表面44抵接或接觸，由此在使用期間提供模具與定位殼體之間的精確軸向（豎直）定位配准（即，縱軸或Y軸基準位置參考）。在示例實施方式中，該等定位特徵提供約 ± 0.050 mm或更好的徑向放置精度或公差、以及約 ± 0.010 mm或更好的軸向放置精度或公差、以及約 ± 0.005 mm或更好的、頂點與硬止擋之間的距離的夾具豎直（軸向）公差。
嵌件拾取頭66具有嵌件接觸面72和至少一個形成於其中的抽吸通路或開口74，抽吸通路或開口與真空管64的內腔76處於流體接合。嵌件接觸面72較佳的是包括光滑倒圓凸表面，該光滑倒圓凸表面被構造成在成型過程中大體上匹配並緊密貼合透鏡嵌件或要嵌入的其他嵌件本體的後表面，例如具有與嵌件本體的直徑和曲率半徑基本上相等的直徑和曲率半徑。嵌件拾取頭66與真空管64之間的螺紋連接78使得可以在定位殼體62與模具40完全配准接合時對拾取頭的嵌件接觸面72與模具容器42的內表面之間的相對定位和間距進行精細和準確的軸向調整，以便在成型過程中對嵌件進行精確的軸向定位。真空管64具有延伸穿過其的內腔76、以及用於藉由管或其他導管附接到外部真空或抽吸源的聯接器或連接件。定位環或鎖定器68可以包括鎖定螺母，該鎖定螺母可以用手手動鬆開和擰緊以使得可以將拾取頭66的末端相對於定位殼體的下接觸表面的軸向硬停的軸向位置調整和鎖定到Y軸基準參考處。可以在真空管64與拾取頭66之間設置螺釘或螺紋聯接器，以進一步精細調整末端在軸向方向上的定位。真空管64可以用螺紋襯套82安裝到殼體，螺紋襯套被壓配合或膠合到夾具殼體中。這樣，可以在拾取頭的末端與模具的頂點之間提供高度調節，例如藉由使部件接觸，然後使拾取頭的末端遠離模具後退已知量以設置與模具頂點的所需偏移量，同時將嵌入的嵌件固持在拾取頭上。
圖2A至圖2D和圖3A至圖3C示出了根據本發明之示例實施方式的透鏡嵌件製造、定心和拾取的順序。在圖2A至圖2D所示的製造透鏡嵌件的示例順序中，透鏡嵌件形成材料150被輸送或配料到凹或前曲面嵌件模具160的模具容器中（圖2A）。然後，凸或後曲面嵌件模具170與前曲面嵌件模具160接合，以將透鏡嵌件形成材料150封裝在閉合模具組件中（圖2B）。例如藉由輸送UV光、熱或其他固化能量
E，透鏡嵌件形成材料150在閉合模具組件內固化。然後將後曲面嵌件模具170與前曲面嵌件模具160分離（圖2C），並且將形成的透鏡嵌件180從模具中取出。在具體示例實施方式中，透鏡嵌件形成材料150可以是適合於形成剛性透氣（RGP）材料的任何前體材料或熟悉該項技術者已知的具有期望的機械、光化學和/或光學特性的任何硬或軟聚合材料。
然後可以將透鏡嵌件180轉移到定心治具或夾具210，如圖3A所示。在所描繪的示例中，定心治具或夾具210包括具有倒角頂部開口212的大體圓柱形殼體、底部的底板214、以及圓柱形側壁216。凹部218形成在底板214的中心，與夾具殼體210同心。凹部218較佳的是具有與透鏡嵌件180的尺寸和形狀緊密貼合的尺寸和形狀。在示例性形式中，凹部218的直徑比透鏡嵌件180的直徑稍大，使得透鏡嵌件可以插入凹部中和從凹部取出而基本上沒有干涉或變形。釋放開口222較佳的是形成在凹部218下方穿過底板214以防止真空或壓力干擾透鏡嵌件180插入凹部中和從凹部取出。將透鏡嵌件180放置在凹部內確保透鏡嵌件的精確且一致的定位以便拾取嵌件。
如圖3B所示，嵌件放置與定位裝置60然後下降到定心治具或夾具210中。定心治具或夾具210的倒角頂部開口212和側壁216的內部幾何形狀較佳的是被構造為接收並緊密貼合嵌件放置與定位裝置60的外部幾何形狀，以進一步確保當透鏡嵌件從定心夾具轉移到拾取頭時透鏡嵌件180在拾取頭66的嵌件接觸面72上的精確且一致的定位。真空或吸力
S通過真空管64和拾取頭66的至少一個抽吸通路或開口74施加，以將透鏡嵌件180可釋放地固定在拾取頭66的嵌件接觸面72上，並如圖3C所示當嵌件放置與定位裝置60從定心治具或夾具210中升起時，將透鏡嵌件從凹部218中提升出來。
圖4A至圖4F示出了形成成型產品的順序，該成型產品具有由第一材料形成的較小嵌件部分，該較小嵌件部分嵌入在由不同的第二材料形成的較大整體本體部分內，在成型過程中不需要柱結構來支撐嵌件。在所描繪的實施方式中，成型產品係具有嵌入的透鏡嵌件的混合接觸透鏡。模具40安裝在支撐底座20上，模具的接收通道52接合在底座的領圈26上。如圖4A所示，第一數量的未固化透鏡本體形成材料310被輸送或配料到模具容器42中。透鏡本體形成材料310可以藉由移液管、注射器、泵或其他手動或自動配量、分配或輸送裝置輸送到模具容器42。第一數量的透鏡本體形成材料310足以在如下所述定位時與透鏡嵌件180接觸。在具體示例性實施方式中，透鏡本體形成材料310可以是用於形成軟聚合材料的任何前體材料（即，水凝膠透鏡製劑），比如非矽酮水凝膠材料（即，不含矽酮的水凝膠材料）或矽酮水凝膠（SiHy）材料。
「水凝膠」或「水凝膠材料」係指不溶於水的，但當完全水合時能夠在其三維聚合物網路（即，聚合物基質）中容納至少10重量百分比的水的交聯的聚合物材料。
如在本申請中使用的，術語「非矽酮水凝膠」係指理論上不含矽的水凝膠。
自本申請申請日為止公開的許多專利和專利申請中已經描述了多種非矽酮水凝膠透鏡配製品並且已經用於生產商業非矽酮水凝膠接觸透鏡。商業非矽酮水凝膠接觸透鏡的實例包括但不限於：alfafilcon A、acofilcon A、bufilcon A、crofilcon A、deltafilcon A、etafilcon A、focofilcon A、helfilcon A、helfilcon B、hilafilcon B、hioxifilcon A、hioxifilcon B、hioxifilcon D、lidofilcon A、lidofilcon B、mafilcon A、methafilcon A、methafilcon B、nelfilcon A、nesofilcon A、netrafilcon A、ocufilcon A、ocufilcon B、ocufilcon C、ocufilcon D、omafilcon A、omafilcon B、perfilcon A、phemfilcon A、polymacon、samfilcon A、surfilcon A、tefilcon A、tetrafilcon A、vasurfilcon A以及vilfilcon A。
如在本申請中使用的，術語「矽酮水凝膠」係指包含矽酮的水凝膠。矽酮水凝膠典型地是藉由共聚可聚合的組成物獲得的，該可聚合的組成物包含至少一種含矽酮的乙烯基單體或至少一種含矽酮的乙烯基大分子單體或至少一種含矽酮的具有烯鍵式不飽和基團的預聚物。
自本申請申請日為止公開的許多專利和專利申請中已經描述了多種SiHy透鏡配製品並且已經用於生產商業SiHy接觸透鏡。商業SiHy接觸透鏡的實例包括但不限於asmofilcon A、balafilcon A、comfilcon A、delefilcon A、efrofilcon A、enfilcon A、fanfilcon A、galyfilcon A、kalifolcon A、lehfilcon A、lotrafilcon A、lotrafilcon B、narafilcon A、narafilcon B、samfilcon A、senofilcon A、senofilcon B、senofilcon C、sifilcon A、somofilcon A、stenfilcon A、verofilcon A。
然後嵌件放置與定位裝置60將透鏡嵌件180輸送並定位到模具40內的期望位置，如圖4B所示。
透鏡嵌件180較佳的是藉由例如如上所述的定心與拾取過程精確地定心在拾取頭66的接觸面72上。並且，如上所述，由於定位殼體62在模具40的直立壁部分50內的對齊和配准，透鏡嵌件180的徑向（水平）定位在放置期間被精確控制。並且在放置期間藉由定位殼體62的下接觸表面與模具40的上定位表面44之間的抵接或接觸精確地控制透鏡嵌件180的軸向（豎直）定位。如有必要，軸向（豎直）定位可以藉由調整嵌件拾取頭66與真空管64之間的螺紋連接來微調。
第一數量的透鏡本體形成材料310可以視需要地至少部分地固化或穩定化，同時透鏡嵌件180藉由放置與定位裝置60保持在模具40內的期望位置。例如，來自光源的紫外光UV可以被引導穿過模具40的透光部分以至少部分地固化透鏡本體形成材料310，如圖4B所示。替代地，透鏡本體形成材料310可以藉由施加熱來熱固化、藉由化學催化劑固化或以其他方式至少部分地固化或穩定化。替代地，如果未固化的透鏡本體形成材料310具有足夠的黏度，則可能不需要部分固化。
然後中斷先前通過真空管64和拾取頭66的至少一個抽吸通路或開口74施加的真空或吸力，並且釋放任何負壓力以使得透鏡嵌件180可以與拾取頭66的接觸面72分離。視需要地，可以藉由真空管64和至少一個抽吸通路或開口74輸送小的正壓空氣輸送以確保透鏡嵌件180與拾取頭66分離。然後將嵌件放置與定位裝置60升高與模具40脫離接合，使透鏡嵌件180定位在第一數量的透鏡本體形成材料310上，如圖4C所示。
如圖4D所示，隨後配料或輸送附加的第二數量的未固化透鏡本體形成材料310以填滿模具容器42，從而形成最終透鏡產品。然後，凸或後曲面模具部分350與凹或後曲面模具部分40接合，並且透鏡本體例如藉由UV光、熱或其他方式完全固化，如圖4E所示。然後將半模40、350分離，並且將最終的混合透鏡產品370脫模並取出進行進一步處理或使用。如圖4F所示，最終的混合透鏡產品370包括較小的透鏡嵌件180，透鏡嵌件較佳的是完全嵌入較大的整體透鏡本體375並被其覆蓋，較大的整體透鏡本體由固化的透鏡本體形成材料310形成，在透鏡的外表面中沒有任何開口或間斷，開口或間斷通常可能出現在所生產的、在成型過程中有柱用於支撐透鏡嵌件的混合透鏡中。如上所述，與較大的整體透鏡本體375相比，透鏡嵌件180可以由更硬、更軟或其他不同的材料形成；可以具有不同的折射率或屈光力；或者可以包含光致變色材料、染色劑或著色劑，和/或結合有電子元件，比如用於葡萄糖監測的感測器或有源光學器件。在示例性實施方式中，透鏡嵌件可以由第一材料形成、包含第一材料、由或基本上由第一材料組成；並且透鏡本體可以由不同於第一材料的第二材料形成、包含第二材料、由或基本上由第二材料組成。在具體示例性實施方式中，混合產品係混合隱形眼鏡，其具有由矽酮水凝膠（SiHy）載體透鏡本體完全封閉或封裝的剛性透氣（RGP）透鏡嵌件，外表面完好，沒有孔洞或間斷。
圖5A示出了根據本發明之示例性實施方式的嵌件放置與成型系統510之另一個實施方式。類似於上述系統，放置與定位裝置560輸送承載在拾取頭566上的透鏡嵌件580，以在模具540內進行精確的徑向和軸向定位。然而，系統510不是利用模具與定位裝置之間的對齊和配准接觸來進行軸向定位，而是包括感測器或探頭525以監測透鏡嵌件580在拾取頭566上相對於模具540的內表面的定位，並且包括回饋控制器535以控制放置與定位裝置560的定位，從而控制透鏡嵌件與模具之間的間隔距離
D。在示例性實施方式中，感測器和回饋控制器能夠藉由模具540測量夾具560和/或嵌件580的位置並且為軸向定位系統提供主動回饋。在定位了透鏡嵌件之後，可以移動回饋探頭並且將固化燈移動到位以將透鏡嵌件固化到位。可以適用的示例性感測器及系統可以包括低相干干涉儀（LCI），例如Bristol Instruments 157系列光學測厚儀非接觸式厚度測量系統、Lumetrics OptiGauge II非接觸式厚度測量系統或Keyence CL-3000共焦位移感測器。
圖5B示出了嵌件放置與成型系統之另一個替代實施方式，該嵌件放置與成型系統結合有低相干干涉測量（LCI）感測器595，具有主動回饋控制，用於相對於模具540的內表面定位承載在拾取頭566的末端上的透鏡嵌件，控制放置與定位裝置560的定位，從而控制透鏡嵌件與模具之間的間隔距離
D。LCI測量光束測量距離
D以最佳地將透鏡嵌件放入模具中。視需要地，不需要或不會觸碰到軸向（Y軸）參考基準表面，因為透鏡嵌件相對於模具的軸向定位由軸向定位系統提供；而徑向（X軸）參考基準表面仍可以用於透鏡嵌件相對於模具的接觸定位。
圖6示出了嵌件放置與定位裝置660的另一個示例性實施方式之附加細節。在本實施方式中，真空或抽吸管或導管664在外殼體675與外部真空源之間延伸。真空或吸力通過殼體輸送到定位殼體662上承載的嵌件拾取頭666的嵌件接觸面672中的至少一個抽吸通路或開口，以在放置過程中將透鏡嵌件保持在接觸面上。
圖7A和圖7B示出了與根據本發明之嵌件放置與成型系統結合使用的嵌件拾取頭766的另一個示例性實施方式之其他細節。在本實施方式中，多個抽吸通路或開口的陣列形成在嵌件接觸面772中。特別地，開口的陣列包括一圈十個開口圍繞著一個中心開口。在替代實施方式中，在本發明之範圍內可以使用更少或更多的開口，或不同構造的開口的陣列。附加地，四個較大的泄壓開口755延伸穿過前面（圖7A）和背面（圖7B）之間的拾取頭，並且泄壓通道757形成在背面上在拾取頭的泄壓開口與外周向邊緣之間。當夾具插入模具中時，泄壓開口755防止氣壓升高。由於夾具可以密封模具的邊緣，這可能會導致空氣滯留並阻止夾具正確安裝在硬止擋上。開口755進一步用作通氣口以減少末端上的阻力，以及最小化模具與末端之間可能導致嵌件四處移動的真空壓力。通道757藉由確保孔洞755在操作中不被外殼體675覆蓋而使得可以釋放真空壓力。
圖8和圖9示出了分別與根據本發明之嵌件放置與成型系統結合使用的嵌件拾取頭866和966之附加示例性實施方式。該等實施方式在其嵌件接觸面872、972上包括不同構造的抽吸開口陣列，圖8具有一圈10個開口的陣列，而圖9具有一個中心開口。可以改變孔圖案以基於什麼產生用於特定透鏡嵌件格式的最佳製程來優化孔洞的尺寸、位置和數量。例如，負壓太大會使透鏡嵌件凹陷，而負壓太小可能無法提供透鏡嵌件在拾取頭上的充分固持和定位。相應地，可以改變拾取頭的孔洞構造以改進嵌件與末端的接觸以及提高嵌件在末端上時的穩定性。在其他實施方式中，視需要地提供壓差系統以用較高的真空壓力拾取透鏡嵌件，然後切換到非常低的真空壓力以確保在放置和成型期間不會出現凹陷。
圖10和圖11分別示出了分別與根據本發明之嵌件放置與成型系統結合使用的嵌件拾取頭1066和1166之附加示例性實施方式。該等實施方式包括四個泄壓通道1077（圖10）和六個泄壓通道1177（圖11），該等泄壓通道沿著拾取頭的周向側在它們的正面與背面之間軸向延伸。
圖12示出了根據本發明之其他示例性實施方式的心軸壓力機式基座1210和模具1240。在示例性應用中，基座1210可以附到嵌件放置與成型系統的支撐底座上或形成支撐底座的一部分，例如上述實施方式的支撐底座20。基座1210提供模具1240的牢固鎖定接合，以在透鏡嵌件的放置和定位期間當嵌件放置與定位裝置與模具接合和脫離接合時提高穩定性。模具1240在形式和功能上大體上類似於上述實施方式的模具40，添加了至少一個基座鎖定接合和脫離接合構件，其在所描繪的示例中包括一對徑向相對的從模具的外周邊徑向或橫向向外延伸的接合凸緣或翼1245。基座1210包括頂表面1222，從頂表面向上延伸有居中定位的環形或環狀內領圈1226。與上述實施方式類似，內領圈1226的作用係接合模具1240的協作環形接收通道以相對於基座對模具進行精確地徑向位置定位。基座1210進一步包括至少部分環形或環狀的外鎖定接合領圈（在所描繪的實施方式中，兩個部分環形的外鎖定接合領圈段或凸緣1233定位在基座1210上的徑向相對位置處），外鎖定接合領圈與內領圈1226同心佈置並且從頂表面1222向上延伸。在頂表面1222和每個領圈段1233之間形成一對徑向相對的旋轉對稱和周向定向的狹槽1235。
在示例性使用方式中，模具1240例如藉由嵌件放置與定位裝置的軸向操作而軸向放置到心軸壓力機式基座1210（圖12A至圖12B），其中模具的翼1245定位在外鎖定接合領圈段或凸緣1233之間的徑向相對的空間或間隙內以將模具的接收通道接合到基座的內領圈1226上。然後例如藉由嵌件放置與定位裝置的旋轉操作旋轉或扭曲模具1240，以將模具的翼1245接合到基座1210的領圈段1233的狹槽1235中（圖12B至圖12C）。翼1245接合在狹槽1235內的作用係將模具1240鎖定在位並防止或最小化透鏡嵌件藉由嵌件放置與定位裝置與模具接合和脫離接合而放置和定位期間模具相對於基座1210的軸向移動。在放置透鏡嵌件之後，可以反向操作以從基座1210取下模具1240。
本文中揭露的示例方法及相關設備可以用於製造混合產品，包括混合隱形眼鏡，例如具有由矽酮水凝膠（SiHy）載體透鏡本體完全封閉或封裝的剛性透氣（RGP）透鏡嵌件的混合隱形眼鏡，外表面完好無孔洞或間斷。在示例性形式中，製造方法使用專門設計的真空拾取工具將透鏡嵌件精確地放置在載體模具中的期望位置，從而產生具有完好表面的混合透鏡。在混合隱形眼鏡的製造過程中精確放置透鏡嵌件係有利的。在混合透鏡模具的前曲面上具有支撐嵌件的柱結構會在混合透鏡的表面留下孔洞，使其容易滋生細菌，這是不利的。根據本發明之示例性製造製程及系統可以用於將嵌件精確地拾取和放置在期望位置而不需要柱結構。因此，可以制出表面完好的嵌入式透鏡。進一步地，根據本發明之一些示例性製造製程及系統可以在對典型隱形眼鏡製造製程及系統需要最小修改的情況下實施。附加地，根據本發明之一些示例性製造製程及系統可以使用傳統隱形眼鏡模具來制出混合隱形眼鏡，不需要更換模具。根據本發明之示例性製造製程及系統可以用於製造用於散光掩蔽、繞射多焦點、健康監測或其他目的和功能之下一代隱形眼鏡產品。
混合隱形眼鏡組件內的嵌入的元件的徑向定位精度對於一些特定透鏡組件的性能非常重要。根據本發明之示例性裝置和製程允許藉由使用嵌件創建模具上的相同定位表面以及混合透鏡組件構造模具來拾取然後放置嵌件來實現嵌入元件的精確放置。本發明之一些示例性實施方式結合了僅機械放置解決方案，該解決方案在沒有複雜的主動放置補償方案的情況下實現了高徑向和軸向嵌件放置精度。在其他示例實施方式中，主動軸向位置回饋可以與相同的夾具一起使用以確保嵌件在透鏡組件內的放置的微米級精度。在一些特定示例中，嵌件放置與定位裝置的透鏡嵌件介面表面將具有與透鏡嵌件的背面設計相匹配的輪廓以確保嵌件的最小變形（這對於光學元件可能是重要的）並且形成真空密封以防止透鏡本體液體製劑進入真空系統。真空拾取頭可以包括單個或多個孔以優化拾取、放置和固化過程。將嵌件放置在混合透鏡組件內係一項很難控制的挑戰，需要良好的徑向和高度位置。本發明之示例性系統及方法利用嵌件創建精度來提高嵌件的放置精度。例如，嵌件透鏡拾取頭的真空末端可以從模具中取出嵌件透鏡，並將其精確地放置在另一個模具的中心，以嵌入透鏡本體製劑中，同時將其固持在適當位置以進行UV固化。根據本發明之一些示例性系統及方法有利地提供用先前已知的用於製造混合透鏡產品之系統及方法認識到的嵌件放置問題的機械上簡單且可擴展的解決方案。
儘管已經參考示例實施方式描述了本發明，但是熟悉該項技術者將理解的是，各種修改、增加和刪除都是在如由以下申請專利範圍所限定的本發明之範圍內。
10、510:嵌件放置與成型系統
20:模具接合與支撐底座或基座
22、1222:頂表面
24:底表面
26:領圈
30:開放室
40:模具；凹或後曲面模具部分；半模
42:中央模具容器；模具容器
44:上定位表面
46:周邊凹部
48:底環部分
50:壁部分
52:接收通道
60、560、660:嵌件放置與定位裝置
62、662:定位殼體
64、664:真空管；真空或抽吸管或導管
66、566、666、866、966、766、1066、1166:拾取頭
68:定位環；鎖定器
72、672、772、872、972:嵌件接觸面
74:抽吸通路或開口
76:內腔
78:螺紋連接
82:螺紋襯套
150:透鏡嵌件形成材料
160:前曲面嵌件模具
170:後曲面嵌件模具
180、580:透鏡嵌件
210:定心治具或夾具
210:夾具殼體
212:倒角頂部開口
214:底板
216:圓柱形側壁
216:側壁
218:凹部
222:泄壓開口
310:透鏡本體形成材料
350:凸或後曲面模具部分；半模
370:混合透鏡產品
375:透鏡本體
525:感測器或探頭
535:回饋控制器
540、1240:模具
595:低相干干涉測量（LCI）感測器
675:外殼體
755:泄壓開口；孔洞
757:泄壓通道
1077、1177:泄壓通道
1210:心軸壓力機式基座；基座
1226:內領圈
1233:外鎖定接合領圈段或凸緣
1235:狹槽
1245:接合凸緣或翼
D:間隔距離
s:真空或吸力
[圖1]係根據本發明示例性實施方式的嵌件放置與成型系統之截面圖。
[圖2A、圖2B、圖2C和圖2D]示出了根據本發明之示例實施方式的形成混合隱形眼鏡的透鏡嵌件部分的順序。
[圖3A、圖3B和圖3C]示出了根據本發明之示例實施方式的藉由嵌件放置與定位裝置對透鏡嵌件進行定心和拾取的順序。
[圖4A、圖4B、圖4C、圖4D、圖4E和圖4F]示出了根據本發明之示例性實施方式的透鏡嵌件的放置和定位以及透鏡本體的成型以封裝透鏡嵌件的順序。
[圖5A和圖5B]示出了根據本發明之附加示例實施方式的嵌件放置與成型系統。
[圖6]示出了根據本發明之示例實施方式的嵌件放置與成型系統之附加細節。
[圖7A和圖7B]示出了根據本發明之示例實施方式的嵌件放置與定位裝置的嵌件拾取頭部分之其他細節。
[圖8]示出了根據另一個示例實施方式的嵌件放置與定位裝置的嵌件拾取頭部分。
[圖9]示出了根據另一個示例實施方式的嵌件放置與定位裝置的嵌件拾取頭部分。
[圖10]示出了根據另一個示例實施方式的嵌件放置與定位裝置的嵌件拾取頭部分。
[圖11]示出了根據另一個示例實施方式的嵌件放置與定位裝置的嵌件拾取頭部分。
[圖12A、圖12B和圖12C]示出了根據本發明之示例實施方式的嵌件放置與定位裝置的模具接合基座部分、以及模具區段接合到基座上的順序。
無
10:嵌件放置與成型系統
20:模具接合與支撐底座或基座
22:頂表面
24:底表面
26:領圈
30:開放室
40:模具；凹或後曲面模具部分；半模
42:中央模具容器；模具容器
44:上定位表面
46:周邊凹部
48:底環部分
50:壁部分
52:接收通道
60:嵌件放置與定位裝置
62:定位殼體
64:真空管；真空或抽吸管或導管
66:拾取頭
68:定位環；鎖定器
82:螺紋襯套
180:透鏡嵌件
Claims (35)
- 一種用於製造具有嵌入透鏡本體內的透鏡嵌件的混合隱形眼鏡產品之嵌件放置與成型系統，該透鏡嵌件包含第一材料，並且該透鏡本體包含不同於該第一材料的第二材料，該嵌件放置與成型系統包括： 模具接合與支撐底座，包括至少一個模具接合特徵，該模具接合特徵被構造成接合透鏡形成模具元件並將該透鏡形成模具元件保持在相對於該模具接合與支撐底座的基本上固定的位置；以及 嵌件放置與定位裝置，包括嵌件拾取頭、抽吸導管和定位殼體；該嵌件拾取頭包括嵌件接觸面和至少一個與該抽吸導管處於流體連通的抽吸開口，該嵌件接觸面被構造用於協同可釋放地接合該透鏡嵌件；並且該定位殼體包括至少一個定位特徵，該定位特徵用於該嵌件拾取頭相對於該透鏡形成模具元件的精確位置定位。
- 如請求項1所述之系統，其中，該至少一個模具接合特徵包括從該模具接合與支撐基座的表面軸向突出的領圈，該領圈被構造為接合在該透鏡形成模具元件的協作構造的接收器內。
- 如請求項2所述之系統，其中，該領圈包括至少部分環形的結構並且從該模具接合與支撐基座的大體平面的頂表面軸向向上突出。
- 如請求項1所述之系統，其中，該透鏡形成模具元件包括限定內部幾何形狀的周向凸緣，並且其中，該定位殼體的該至少一個定位特徵包括該定位殼體的外部幾何形狀，該外部幾何形狀被構造為間隙配合或輕微干涉配合在該周向凸緣的該內部幾何形狀內。
- 如請求項1所述之系統，其中，該定位殼體的該至少一個定位特徵提供該嵌件拾取頭相對於該透鏡形成模具元件在軸向尺寸和大體正交於該軸向尺寸的橫向尺寸上的精確位置定位。
- 如請求項1所述之系統，其中，該嵌件接觸面限定大體凸曲率。
- 如請求項1所述之系統，其中，該嵌件拾取頭相對於該定位殼體係可位置調節的。
- 如請求項7所述之系統，其中，該嵌件拾取頭相對於該定位殼體的該位置調節由該嵌件拾取頭與該抽吸導管之間的螺紋聯接提供。
- 如請求項1所述之系統，進一步包括該透鏡形成模具元件。
- 如請求項9所述之系統，其中，該透鏡形成模具元件至少部分地包括UV透射材料。
- 如請求項9所述之系統，其中，該透鏡形成模具元件包括一對徑向相對的接合翼，並且其中，該模具接合與支撐基座的至少一個模具接合特徵包括一對徑向相對的狹槽，每個狹槽被構造為接收對應的接合翼。
- 如請求項1所述之系統，其中，該嵌件拾取頭包括與該抽吸導管處於流體連通的多個抽吸開口。
- 如請求項12所述之系統，其中，該多個抽吸開口呈圓形排列佈置。
- 如請求項1所述之系統，其中，該嵌件拾取頭包括至少一個泄壓通道。
- 如請求項1所述之系統，進一步包括用於形成該透鏡嵌件的嵌件模具。
- 如請求項1所述之系統，進一步包括定心治具，用於定位該透鏡嵌件以便由該嵌件放置與定位裝置拾取。
- 如請求項1所述之系統，進一步包括配量裝置，用於將該第二材料輸送到該透鏡形成模具元件。
- 如請求項1所述之系統，進一步包括能量輸送裝置，用於使該透鏡形成模具元件內的該第二材料固化。
- 如請求項1所述之系統，進一步包括真空源，用於經由該抽吸導管輸送吸力。
- 如請求項1所述之系統，進一步包括感測器和回饋控制器，其被配置為相對於該透鏡形成模具元件定位該嵌件拾取頭。
- 如請求項20所述之系統，其中，該感測器包括低相干干涉儀感測器。
- 一種用於相對於透鏡形成模具元件精確定位透鏡嵌件以製造混合隱形眼鏡產品之嵌件放置與定位裝置，該嵌件放置與定位裝置包括： 嵌件拾取頭，包括嵌件接觸面和至少一個形成在該嵌件接觸面中的抽吸開口，該嵌件接觸面被構造用於協同可釋放地接合該透鏡嵌件； 定位殼體，包括至少一個定位特徵，該定位特徵用於該嵌件拾取頭相對於該透鏡形成模具元件的精確位置定位；以及 抽吸導管，與形成在該嵌件接觸面中的該至少一個抽吸開口處於流體連通。
- 如請求項22所述之裝置，其中，該定位殼體的該至少一個定位特徵包括該定位殼體的外部幾何形狀，該外部幾何形狀被構造為間隙配合或輕微干涉配合在該透鏡形成模具元件的內部幾何形狀內。
- 如請求項22所述之裝置，其中，該定位殼體的該至少一個定位特徵提供該嵌件拾取頭相對於該透鏡形成模具元件在軸向尺寸和橫向尺寸上的精確位置定位。
- 如請求項22所述之裝置，其中，該嵌件接觸面限定大體凸曲率。
- 如請求項22所述之裝置，其中，該嵌件拾取頭相對於該定位殼體係可位置調節的。
- 如請求項26所述之裝置，其中，該嵌件拾取頭相對於該定位殼體的該位置調節由該嵌件拾取頭與該抽吸導管之間的螺紋聯接提供。
- 如請求項22所述之裝置，其中，該嵌件拾取頭包括與該抽吸導管處於流體連通的多個抽吸開口。
- 如請求項28所述之裝置，其中，該多個抽吸開口呈圓形排列佈置。
- 如請求項22所述之裝置，其中，該嵌件拾取頭包括至少一個泄壓通道。
- 一種製造具有嵌入透鏡本體內的透鏡嵌件的混合隱形眼鏡產品之方法，該透鏡嵌件包含第一材料，並且該透鏡本體包含不同於該第一材料的第二材料，該方法包括： 將包含第一材料的透鏡嵌件可釋放地接合到嵌件放置與定位裝置的嵌件接觸面上； 將第一數量的不同於該第一材料的第二材料輸送到透鏡形成模具元件的模具容器中； 將該透鏡嵌件精確地定位成與該透鏡形成模具元件的該模具容器內的該第一數量的該第二材料接觸，其中，該透鏡嵌件的精確定位至少部分地由該嵌件放置與定位裝置的定位殼體的至少一個定位特徵與該透鏡形成模具元件之間的位置相互作用來控制； 將該透鏡嵌件從與該嵌件接觸面的接合中釋放出來； 將第二數量的該第二材料輸送到該透鏡形成模具元件的該模具容器中以將該透鏡嵌件封裝在該第二材料內；以及 固化該第二材料以形成透鏡本體，該透鏡嵌件封裝在該透鏡本體內。
- 如請求項31所述之方法，進一步包括在將該透鏡嵌件從與該嵌件接觸面的接合中釋放出來之前至少部分地固化該模具容器內的該第一數量的該第二材料的步驟。
- 如請求項31所述之方法，其中藉由經該嵌件接觸面中的至少一個抽吸開口輸送吸力，該透鏡嵌件可釋放地接合在該嵌件放置與定位裝置的該嵌件接觸面上。
- 如請求項31所述之方法，其中該透鏡嵌件的精確定位至少部分地由感測器和回饋控制器控制，該感測器和回饋控制器被構造為相對於該透鏡形成模具元件定位該嵌件放置與定位裝置。
- 如請求項31所述之方法，進一步包括將該透鏡形成模具元件接合到模具接合與支撐底座上。
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