專利名稱：用于車削鏡片的方法
技術領域：
本發明背景本發明涉及用于車床車削鏡片的改進的方法和設備，特別是用于從坯料或扣件上車削隱形鏡片的改進的方法和設備。
加工鏡片、特別是隱形鏡片的傳統方法涉及從聚合的鏡片材料的圓柱形坯料(這樣的圓柱形坯料通常稱為“扣件(button)”)車削鏡片。可以首先從桿堆或材料片中切割扣件，或使用可凝固液體單體化合物分別在杯子中澆注。
在一些情況下可以直接將扣件插入到車床夾頭中，更常見的情況是首先將扣件接合到分離的金屬銷或“塊體”上，塊體的相反的一端被設計為可以可拆卸地插入到車床夾頭中的結構。扣件通常用粘接劑或稱為“樹脂”特殊類型的蠟粘接到塊體上(于是所述塊體通常是指在現有技術中稱為“樹脂塊體”)。當塊體或扣件轉動時，在與粘接端相對的扣件的暴露端中會車削出所需的凹入(或“基礎”)曲線。隨后，例如，通過去除將扣件粘接到金屬塊體上的樹脂，從這個第一基礎曲線金屬塊體中分離出這個半精加工扣件。
于是，這個半精加工扣件被粘接到第二金屬塊體上，以便當試圖將第二金屬塊體和切削基礎曲線面對面地維持正確對準時，再次使用樹脂將扣件的車削基礎曲線粘接到第二金屬塊體上。這個前曲線金屬塊體被安裝到車床夾頭上以用于在扣件上車削凸起(或“前”)曲線。隨后，必須從前彎曲金屬塊體上分離出鏡頭。
這些操作還可以涉及到中間的車削操作，例如，在切削前曲線之前，切削一個所需精度的厚度或在扣件中切削一個邊倒角。另外，通常這些操作會涉及到鏡片磨邊和在車削表面上的拋光操作。
整個車削操作過程中在扣件和塊體之間的多次安裝和拆卸操作將花費大量的時間并容易出錯，特別是要必須維持在基礎彎曲塊體和前彎曲塊體之間軸向對準。此外，去除樹脂以便從金屬塊體上分離扣件或鏡片的操作將要求不希望的溶劑或液體懸浮介質的使用以及增加了制造的周期時間。
本發明簡述本發明提供了一種改進的從圓柱的坯料中車削鏡片、特別是隱形鏡片的方法。根據本發明的第一實施例，該方法，包括將圓柱形坯料接合到可機加工塑料材料的塊體上；將塊體安裝在車床夾頭中并且在圓柱形坯料上車削所需的第一鏡片表面；將該坯料的已加工的第一鏡片表面接合到第二塊體上，而所述坯料仍然保持接合在所述的可機加工塑料材料的塊體上；將第二塊體安裝在車床夾頭中并且車削去掉所述的可機加工塑料材料的塊體；在坯料上，與第一鏡片表面相反，切削所需的第二鏡片表面。
根據本發明不同的優選實施例，通過使用粘接劑將所述的第一和第二塊體粘接到坯料上，該粘接劑通過紫外線輻射而凝固。
根據本發明不同的優選實施例，第二塊體由頭部分和體部分組成頭部分包括用于粘接到坯料的凹陷基礎曲線上的的凸起上表面，體部分包括伸長的圓柱體，以及頭部分的下部可以可拆卸地固定到體部分的上部。從第二塊體的體部分上分離出頭部分，鏡片仍然保持在頭部分上，而體部分被回收用于以后操作，以及從第二塊體的頭部分上分離出鏡片。隨后通過將頭部分和鏡片浸入到加熱的水池中，將鏡片從第二塊體上分離出來。
本發明還提供了一種制備鏡片材料的圓柱形坯料以用于切削鏡片的方法，包括通過使用粘接劑將鏡片坯料粘接到一個塑料材料的塊體上，該粘接劑通過紫外線輻射而凝固，所述塊體對于紫外線輻射是透明的，通過穿過這個塊體的紫外線輻射足以使所述粘接劑凝固。緊隨著在鏡片坯料上切削所需的第一鏡片表面之后，通過使用粘接劑將坯料的已切削的第一鏡片表面粘接到塑料材料的第二塊體上，該粘接劑通過紫外線輻射而凝固，所述第二塊體對于紫外線輻射是透明的，通過穿過這個塊體的紫外線輻射足以使所述粘接劑凝固。
本發明使第二塊體相對于具有切削的第一曲線的鏡片坯料具有精確的軸向對齊。此外，本發明還避免了需要溶劑和花費更多時間的分離操作。
附圖簡述

圖1是本發明優選實施例的隱形鏡片坯料和第一塊體的側視圖；圖2是安裝在車床夾頭上的圖1中的坯料和第一塊體的側視、剖面視圖；圖3是在圖2的車削操作后的坯料和第一塊體的側視圖；圖4是根據本發明的優選實施例接合到第二塊體上的圖3中的坯料和第一塊體的側視圖；圖5是圖4的第二塊體的分解、平面視圖；圖6是安裝在車床夾頭上的圖4中的組件的側視圖。
各優選實施例的詳細描述現在參考附圖，圖1是表示了鏡片材料的圓柱坯料1。這種由于車削隱形鏡片的圓柱坯料通常被稱為“扣件”(button)。可以首先從桿堆或材料片中切割扣件，或使用可凝固液體單體化合物分別在杯子中澆注。對于涉及對隱形鏡片車削進行描述的實施例，坯料1通常具有大約10到18mm的直徑。
將坯料1接合到第一塊體2上。對于所描述的實施例，第一塊體2由透明的可機加工的塑料材料構成。第一塊體2被插入到車床的夾頭中以便車削坯料1的第一鏡頭表面。可能的是第一塊體可以形成為坯料的一個整體的部分，即第一塊體和坯料能夠由相同的材料模塑成為一個整體的單體件。可是，已經發現在這樣的情況中，當安裝在車床夾頭中時，作用在第一塊體上的壓力會使坯料部分變形，于是會影響隨后車削加工操作的精度。這樣，優選第一塊體2是與坯料1分離的部件，其適合的材料是聚甲基丙烯酸甲酯或共聚物。
在圖1中可以看出，第一塊體2可以只是具有圓柱盤的形狀。如下所討論的，基本上，通過車床切削去塊體2，從坯料1上去除第一塊體2。因此，應當選擇塊體2的尺寸以便具有足夠足夠大的表面面積用于安裝到車床夾頭中，但是應當避免過大的尺寸以避免需要低效率和過多的時間去切削該塊體。適合的尺寸是一個具有大約6到10mm的直徑和2到5mm的高度的圓柱塊體，更加優選的是大約8mm的直徑和大約2.5mm高度的圓柱塊體。
根據優選的實施例，塊體2通過使用粘接劑3暴露在紫外線(UV)輻射下凝固而將塊體2粘接在坯料1上，粘接劑3暴露在紫外線(UV)輻射下凝固。因此，可以將一定的液體粘接劑的計量的量施加在坯料上，然后將塊體2施加粘接劑和坯料，并保持壓力以便直接照射UV輻射以凝固粘接劑。優選的是，塊體2是透明的并且UV輻射是直接穿過該塊體而不是直接通過該坯料，可能的是坯料對UV輻射的這樣暴露能夠不會改變構成坯料的共聚材料的特性。并且因為UV-可凝固粘接劑吸收UV輻射，這樣的構造確保坯料被暴露到最少的UV輻射。應當這樣選擇粘接劑以便它有足夠的強度抵抗在隨后操作中的壓力和剪切力。可以從Loctite公司在商品名稱為Loctite363下得到適合的粘接劑。
如圖2所示，塊體2安裝在車床夾頭5中，并且通過切削刀具8在坯料1上切削第一所需的鏡片表面6。對于所描述的實施例，鏡片表面6是凹下的、基礎曲線表面(盡管在本發明保護的范圍之內這個首先的車削操作還涉及切削凸起的、前曲線鏡片表面)。當坯料和塊體被安裝在車床夾頭中時，對坯料1可以進行附加的切削。例如，坯料1的周邊10可以被切削成為所需的最終鏡片直徑和能夠進行第二周邊切削以形成一個塊體直徑和塊體凸肩12，以便坯料具有沿著圖3中的線的形狀。對于所描述的實施例，鏡片表面6是凹陷的、基礎曲線表面，優選的是，車床夾頭包括一個死止夾頭。更加具體的是，塊體2的表面7緊靠在車床夾頭的內部止動面上，于是允許精確控制基礎曲線切削的深度，即對于隨后的車削操作可以精確知道在基礎曲線切削緊后面的坯料的厚度13(從表面7到曲線6的頂點進行測量，如圖3所示)。通常厚度13的范圍是4到8mm，優選通常為4到6mm厚。
緊隨著這個車削操作之后，表面6能夠被拋光，如果需要的話，以達到所需的最終的光學質量程度。在表面6的車削具有相對較高的質量的情況下，可以進行干拋光操作，例如，使用含有諸如氧化鋁的拋光劑的拋光襯墊。在表面6的車削具有相對較低質量的情況下，可以進行更加嚴格的拋光操作，例如，使用諸如懸浮在硅油上的氧化鋁作為拋光劑的濕拋光操作。優選使用干拋光操作。
如圖4所示，現在將坯料1安裝到第二塊體15上。根據優選實施例，進一步如圖5所示，塊體15由頭部分16和體部分19兩個部件構成，頭部分16包括從圓柱體18延伸的凸起上表面17，體部分19包括伸長的圓柱體20，這兩個部件可以被可拆卸地固定在一起。例如，頭部分的下部18可以是錐形的以便與體部分的上部21的對應錐形形成過盈配合。體部分19可以包括縱向槽23用于與車床夾頭對齊便于下面所討論的車削操作。頭部分16的適合的材料是聚甲基丙烯酸甲酯或它的共聚物，體部分19的適合的材料是聚碳酸酯或它的共聚物，聚碳酸酯具有輕微的彈性以用于接納和保持頭部分的下部18。
與安裝第一塊體相似，優選的是，用UV可凝固粘接劑25將第二塊體15粘接到鏡片坯料上。對于這個操作，重要的是塊體15適當地相對于坯料對齊。更加具體的是，當粘接劑25在以下二者之間凝固的時候，在帶有仍然粘接在其上的第一塊體2的坯料1和塊體15二者之間應當彼此保持對齊。以下將描述操作坯料1優選被垂直支撐，以便坯料的表面6在朝上的位置。例如，第一塊體2可以嵌套在一個支撐中并且通過一個真空裝置保持抵靠在這個支撐上。塊體15能夠被保持在一個金屬管中，以便表面17處于向下的位置，和該管具有比塊體15的最大外徑略大的內徑。通過圍繞塊體15均勻施加壓縮空氣以產生空氣支撐的效果，塊體15能夠在管中對中。將液體粘接劑的一定計量的量施加到坯料的表面6上，和通過它的支撐坯料被垂直抬起，以便粘接劑25接觸塊體15的表面17。此時保持數秒鐘，以便粘接劑流入在表面6和17之間的均勻的膜上，在管中的空氣支撐起作用以對中塊體15。接著，引入UV輻射以凝固粘接劑。注意的是，這樣的一個操作被用于使坯料和塊體15彼此對中，并避免在兩個部件之間的軸向傾斜。再優選的是，塊體15是透明的并且UV輻射可以直接穿過塊體而不是直接穿過坯料，以便避免坯料暴露在UV輻射下。應當這樣選擇粘接劑以便它有足夠的強度抵抗在隨后操作中的壓力和剪切力。可以從Loctite公司在商品名稱為Loctite3751下得到適合的粘接劑。
體部分19被插入到車床的夾頭30中用于車削在坯料1中的第二鏡片表面。在加工坯料1中的第二鏡片表面(與表面6相對)之前，第一塊體2被車床切削去除，如圖6所示；另外希望用車床的車削頭在這個切削期間減少坯料1的總體厚度達到預定的厚度。另外，在這點上，可以在鏡片的周邊進行倒角切削(在圖6中未示出)，例如，在鏡片的最終前、凸起表面將包括到中央光學區域的曲線周邊的情況或當這個前鏡片表面具有環形中央光學區域和壓載的光學區域的情況下。夾頭30可以設計成接受體部分的對齊槽23，以便可以切削去可轉動的非對稱的表面或從坯料的中心偏離的表面，能夠結合車床切削頭的位置控制坯料的可轉動位置。需要注意的是，通過車削操作去除第二塊體2消除了現有技術中涉及金屬塊的分離操作方法所需要的費時的分離操作的方法。
現在，坯料正準備用于車削最終所需的鏡片表面，對于所描述的實施例，它是凸起的前鏡片表面。圖6中的虛線31示意地顯示了這個車削。(在首先車削的鏡片表面是凸起的前曲線的情況下，第二塊體的頭部分可以包括凹陷的上表面以用于粘接到突起的鏡片表面上。)對于這個操作第二塊體15可以保留在夾頭30中，或者第二塊體15可以被安裝在另一個車床設置的夾頭中以用于這個操作。需要注意的是，可以再次使用槽23對齊坯料相對于車床夾頭的轉動位置，特別是在涉及切削諸如環面的非對稱旋轉曲線的最終車削操作中。
緊隨著這個車削操作之后，鏡片的突起表面能夠被拋光以達到所需的最終的光學質量程度，以及鏡片的前圓周邊緣的磨圓，如果需要的話。如前所述，在表面的車削具有相對或較高的質量的情況下，可以進行前述的干拋光操作，在表面的車削具有相對較低質量的情況下，可以進行更加嚴格的拋光操作，例如濕拋光操作。當第二塊體保留插入在車床夾頭中，或者可以替換的，第二塊體能夠被插入到磨邊機和拋光機的心軸中時，可以進行這樣的磨邊或拋光。特別優選的是，使用干拋光操作以避免需要使用拋光劑或液體懸浮液用于清洗鏡片在濕拋光中的殘余物。
加工的最后階段涉及到從塊體15上分離出加工好的鏡片。根據優選的實施例，首先從頭部分16上分離出體部分19，該頭部分16上帶有粘接到該頭部分上的鏡片。這個操作可以通過抓緊體部分，例如在夾頭中和穿過伸長的圓柱體20插入一個柱塞，來實現，該柱塞與頭部分16接觸以將頭部分16從體部分19上分離開。體部分可以被回收以在后面的操作中再利用。接著，從頭部分是分離出鏡片。優選通過將鏡片和頭部分浸泡在加熱的池中，例如在加熱的鹽溶液中，來實現這個操作，由此鏡片被分離出并與水結合。與水結合后，柔軟的水凝膠鏡片材料通常會膨脹，已經發現，鏡片的這種膨脹，也就是粘接劑與塊體的粘接強度大于與鏡片的粘接強度，足以將鏡片從粘接劑和頭部分鐘釋放出來，而不會損壞鏡片。對于這個操作，塊體和鏡片在浸入池中時可以保持在欄筐中以便有利于從第二塊體上釋放出的鏡片的恢復。第二塊體可以被丟棄。需要注意的是這個分離塊體的操作比現有的關于用樹脂將鏡片坯料粘接到塊體上的方法省力，同時也避免了使用溶劑和液體懸浮劑以去除樹脂。此外，需要注意的是，在使用干拋光操作對鏡片表面進行拋光的情況下，在這個干拋光操作中產生的殘余物將在分離和水結合的期間被從鏡片上除去，借此進一步避免使用溶劑和液體介質以在鏡片上去除這種殘余物。
緊隨著鏡片的恢復，鏡片接著要承受傳統的車削后操作，例如檢查和包裝操作。
上述的優選實施例主要涉及一種車削一個具有初始圓柱形狀的隱形鏡片扣件的方法。可是，涉及到本發明的第二塊體的方面也可以應用于半精加工隱形鏡片坯料的加工方法，即初始的隱形鏡片坯料具有一個在內模塑的鏡片表面，和隨后當這個半精加工的鏡片坯料被安裝到所述的第二塊體上時，車削加工該扣件的相反表面和周邊，以獲得具有最終隱形鏡片形狀的物件。對本技術領域的普通技術人員，對本發明實施例的修改和變化是顯而易見的。
權利要求
1．一種從鏡片材料的圓柱形坯料上切削鏡片的方法，包括將圓柱形坯料接合到可機加工塑料材料的塊體上；將塊體安裝在車床夾頭中并且在圓柱形坯料上車削所需的第一鏡片表面；將該坯料的已加工的第一鏡片表面接合到第二塊體上，而所述坯料仍然保持接合在所述的可機加工塑料材料的塊體上；將第二塊體安裝在車床夾頭中并且車削去掉所述的可機加工塑料材料的塊體；在坯料上，與第一鏡片表面相反，切削所需的第二鏡片表面。
2．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述的可機加工塑料材料的塊體安裝在車床夾頭中時，車削所需的凹陷的、基礎曲線，當第二塊體安裝在車床夾頭上時，車削所需的凸起的、前曲線。
3．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過使用粘接劑將所述的可機加工塑料材料的塊體粘接到坯料上，該粘接劑通過紫外線輻射而凝固。
4．根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的可機加工塑料材料的塊體對于紫外線輻射是透明的并被粘接到坯料上，通過紫外線穿過這個塊體輻射使所述粘接劑凝固。
5．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的可機加工塑料材料的塊體具有圓柱形狀，并且其直徑小于圓柱形坯料的直徑。
6．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過使用粘接劑將所述的坯料的已加工的第一鏡片表面粘接到第二塊體上，該粘接劑通過紫外線輻射而凝固。
7．根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的第二塊體對于紫外線輻射是透明的并被粘接到坯料上，通過紫外線穿過這個塊體輻射使所述粘接劑凝固。
8．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當第二塊體和坯料被安裝在相同的車床夾頭上時，進行所述的可機加工塑料材料的塊體的去除和車削所需的第二鏡片表面。
9．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在第二塊體安裝在一個車床上時，通過車削去除所述的可機加工塑料材料的塊體，隨后當第二塊體安裝在一個分開地車床上時，車削所需的第二鏡片表面。
10．根據權利要求9所述的方法，其特征在于，去除所述的可機加工塑料材料的塊體的車削還涉及將坯料的厚度減少到希望的控制厚度。
11．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，車削所需的第一鏡片表面還涉及從圓柱形坯料是圓周地去除材料以獲得具有所需直徑的坯料。
12．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述的可機加工塑料材料的塊體安裝在具有一個死止夾頭的車床夾頭，借此允許對第一鏡片表面的厚度切削的控制。
13．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，緊隨著所需的第二鏡片表面的切削，從第二塊體上分離出鏡片。
14．根據權利要求2所述的方法，其特征在于，第二塊體由頭部分和體部分組成頭部分包括用于粘接到坯料的凹陷基礎曲線上的的凸起上表面，體部分包括伸長的圓柱體，以及頭部分的下部可以可拆卸地固定到體部分的上部。
15．根據權利要求14所述的方法，其特征在于，緊隨著所需凸起前曲線的切削從第二塊體的體部分上分離出頭部分，鏡片仍然保持在頭部分上；以及從第二塊體的頭部分上分離出鏡片。
16．根據權利要求15所述的方法，其特征在于，通過將頭部分和鏡片浸入到加熱的水池中，將鏡片從第二塊體上分離出來。
17．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述鏡片是隱形鏡片。
18．一種制備鏡片材料的圓柱形坯料以用于切削鏡片的方法，包括通過使用粘接劑將鏡片坯料粘接到一個塑料材料的塊體上，該粘接劑通過紫外線輻射而凝固，所述塊體對于紫外線輻射是透明的，通過穿過這個塊體的紫外線輻射足以使所述粘接劑凝固。
19．根據權利要求18所述的方法，其特征在于，緊隨著在鏡片坯料上切削所需的第一鏡片表面之后，通過使用粘接劑將坯料的已切削的第一鏡片表面粘接到塑料材料的第二塊體上，該粘接劑通過紫外線輻射而凝固，所述第二塊體對于紫外線輻射是透明的，通過穿過這個塊體的紫外線輻射足以使所述粘接劑凝固。
20．根據權利要求18所述的方法，其特征在于，所述鏡片是隱形鏡片。
21．一種物件，包括一個用于接合到具有凹陷的基礎曲線表面的隱形鏡片坯料上的塊體，該塊體包括一個頭部分和體部分頭部分包括用于粘接到坯料的凹陷基礎曲線上的的凸起上表面，體部分包括伸長的圓柱體，以及頭部分的下部可以可拆卸地固定到體部分的上部。
22．根據權利要求21所述的方法，其特征在于，頭部分的下部可以是錐形的以便與體部分的上部的對應錐形形成過盈配合。
23．一種方法，包括使用含有一種拋光劑的拋光襯墊拋光已車削的鏡片表面，所述拋光劑不包含溶劑和液體懸浮劑，以及當在一個水池中與水結合時，從鏡片上去除拋光劑的殘余物，所述方法避免了非水溶劑和液體懸浮劑的使用。
全文摘要
一種切削鏡片、特別是隱形鏡片的方法，涉及將圓柱形坯料(1)接合到可機加工塑料材料的第一塊體(2)上，在圓柱形坯料(1)上車削所需的第一鏡片表面，將該坯料的已加工的第一鏡片表面(6)接合到第二塊體(15)上，車削去掉所述的可機加工塑料材料的塊體(15)，在坯料上切削所需的第二鏡片表面。通過使用粘接劑將所述的第一和第二塊體粘接到坯料上，該粘接劑通過紫外線輻射而凝固。兩件組成的塊體(15)包括一個頭部分和體部分。
文檔編號B23Q3/08GK1316938SQ99810775
公開日2001年10月10日 申請日期1999年9月2日 優先權日1998年9月9日
發明者比福德·W·小康斯爾, 洛倫佐·J·薩爾瓦托里, 菲利浦·D·戈勒, 韋恩·R·曼寧 申請人:博士倫公司