專利名稱：用于自動制造散光矯正隱形眼鏡并在上面進行印刷的方法以及實現該方法的裝置的制作方法
本申請是1997年9月24號提交的系列號為60／059，932的臨時美國申請的繼續(xù)。
背景技術：
散光是眼睛的缺陷，可以通過根據非球形驗光單磨制的鏡片矯正。在病人的驗光單上通常表達為圓柱體的驗光單使至少鏡片表面的一部分具有復曲面形。因此，這種鏡片稱為復曲面鏡片。
盡管隱形眼鏡的后表面通常為球形構造，但在用于矯正散光時，后表面具有復曲面構造。即，鏡片后部的曲面部分具有長軸和短軸；鏡片后表面的曲率半徑在長軸方向比在短軸方向長。其結果是，鏡片的后部不是具有球形構造，而是具有復曲面構造，其中長軸與短軸垂直。復曲面的長徑通常比總體鏡片的直徑小，并切割成具有球形構造的初始基礎曲面。
矯正鏡片必須相對佩帶者的眼睛正確定向。即，預計的鏡片頂點必須在佩帶者眼睛的頂點上。對于普通的眼鏡這沒有問題，因為鏡片永久地固定在鏡架上，處于正確的旋轉方位。鏡架的眼鏡腿和鼻梁支腿保證鏡架和鏡片不會相對佩帶者的眼睛旋轉。對于隱形眼鏡，方位是始終變化的。在隱形眼鏡的功能是矯正散光的情況下，這是不可接受的。
設計用于矯正散光的軟隱形眼鏡在該技術領域是公知的。通常這種鏡片依靠某種配重方法使鏡片在眼睛上處于正確的位置。用于矯正散光的理想鏡片具有良好的旋轉定向。即在戴上后，預計的鏡片頂點應處于佩帶者眼睛的頂點。只要鏡片修配工測量偏差并將其考慮到鏡片的驗光單中，與正確的方位的少量偏差是容許的。
理想的鏡片還提供良好的旋轉穩(wěn)定性。即，在整個佩帶過程中，鏡片在眼睛中應保持在固定的旋轉方位。而且，每次佩帶時，鏡片都應占據相同的方位。當然，鏡片越薄并且鏡片表面越平滑，佩帶者會感覺鏡片越舒服。
根據本發(fā)明的鏡片最好是軟隱形眼鏡，其可以用許多材料構成，包括甲基丙烯酸羥乙酯、金屬有機物材料、硅橡膠和該技術領域的普通技術人員熟知的各種其它材料?？扇〉能涬[形眼鏡是親水性的；即，它們吸水，并且事實上，水是它們結構的組成部分。該技術領域普通技術人員所熟知的親水性隱形眼鏡對于實施本發(fā)明是特別可取的。
盡管用于矯正散光的隱形眼鏡已經存在一定時間了，但這種鏡片的制造成本并沒有隨著時間而下降。成本保持高的原因是鏡片的制造量小，這部分是由于需要許多不同數量的鏡片。例如，如果按照10度配重偏差來旋轉配置復曲面鏡片，則可能必須制造36種不同的鏡片以考慮到每種驗光單可能的鏡片總數。這與非復曲面鏡片需要的一種構造大不相同。而且，由于與正常的非復曲面驗光單相比散光驗光單較少，所以復曲面鏡片的數量甚至比上述36比1的比率更少。
發(fā)明綜述這里描述的本發(fā)明提供了自動制造復曲面隱形眼鏡的方法，該方法大大降低了相關的成本。通過在鑄杯之間提供精確的、可編程的旋轉對準，可以與非復曲面鏡片類似的速度制造復曲面鏡片，其中復曲面驗光單的改變不會造成制造過程的停工。自動裝填和閉合機從包含鑄杯的托盤獲得關于待制造復曲面鏡片的信息。當該信息傳送到裝填和閉合機后，可編程的控制器啟動裝填和閉合機，在操作以制造特定的復曲面鏡片時，該機器具有精確的復曲面旋轉對準。一旦制造完一定數量的鏡片，可編程的控制器將從下一個托盤標簽獲取新的信息并操作以將鑄杯組件旋轉到新的旋轉對準，以制造具有不同復曲面旋轉對準的復曲面鏡片。這種工序允許在與制造具有相同復曲面旋轉對準的相同數量隱形眼鏡所需要的時間相同或類似的時間內制造多種具有不同旋轉對準的復曲面鏡片。較小批量的復曲面鏡片可在與制造大批量一樣的復曲面鏡片所需要的時間相同的時間內制造。
本發(fā)明的一個目的是提供一種設備，該設備可在精確控制的運動中準確地用液態(tài)單體裝填模制的鑄杯，并將鑄杯的兩半，即前曲面和基礎曲面重新裝配起來，同時在鑄杯的兩半之間保持精確的、可編程的旋轉對準。
本發(fā)明的另一個目的是提供通過用液態(tài)單體裝填模制隱形眼鏡鑄杯的一半和利用可編程的精確裝填和閉合設備制造散光或復曲面隱形眼鏡的方法，程序設計為使得另一半鑄杯組件旋轉對準地閉合在第一半上以制造復曲面隱形眼鏡。
本發(fā)明的另一個目的是提供自動改變鑄杯組件旋轉對準的方法，借此可以不停機或不需要轉換時間地制造新驗光單復曲面鏡片。
本發(fā)明的另一個目的是提供全自動的印刷系統以在隱形眼鏡的前部準確印刷軸線方位特征，以幫助在佩帶者的眼上正確裝配復曲面隱形眼鏡并提高穩(wěn)定性。
本發(fā)明的另一個目的是提供通過將包含復曲面隱形眼鏡的托盤借助傳送裝置插入到印刷區(qū)來在復曲面鏡片上自動印刷準確的軸線方位特征的方法。然后利用編碼的信息，自動印刷設備將軸線方位標記涂在硅印刷墊上，標記的位置由編碼的信息確定。然后，將隱形眼鏡保持在適當的位置，使得可以涂上軸線方位特征或虹膜印。最后，將鑄杯放置到用于視頻檢查的位置，從而驗證鑄杯上的軸線方位特征的位置。
通過參考附圖和下面對本發(fā)明實施例的詳細描述，可以明顯地看到本發(fā)明的這些和其它的重要特征和優(yōu)點。
附圖簡要描述

圖1為根據本發(fā)明的裝填和閉合機的俯視圖；圖2為根據本發(fā)明的可編程控制器的顯示部分；圖3為裝填和閉合機的側視圖；圖4為根據本發(fā)明的裝填和閉合機的正視圖；圖5為根據本發(fā)明的印刷機的俯視圖；圖6為根據本發(fā)明的印刷機的側視圖；圖7為根據本發(fā)明使用的托盤的俯視圖；圖8為根據本發(fā)明使用的鑄杯的俯視圖；圖9為根據本發(fā)明使用的夾爪和鑄杯凸緣。
本發(fā)明實施例的詳細描述圖1為用于自動制造散光矯正或復曲面隱形眼鏡并在其上進行印刷的本發(fā)明設備的俯視圖。自動裝填和閉合機10由托盤進給傳送組件14、復曲面裝填和閉合箱形組件16、托盤卸載組件18和可編程控制器20組成。
橫穿虛擬進給傳送裝置和托盤進給傳送裝置14、復曲面裝填和閉合基礎組件16和托盤卸載組件18的是托盤傳送裝置22。托盤傳送裝置將每一個托盤24從托盤進給傳送裝置14移動到復曲面裝填和閉合基礎組件16以進行處理，然后將包含裝填好的鑄杯組件26的固化托盤25傳送到托盤卸載組件18以進一步處理。每個托盤24包含許多用于制造復曲面鏡片的鑄杯組件26，最好是8個。
可編程控制器20最好遠離機器10，以給予操作者30到生產區(qū)的最大接近性。可編程控制器20可以是許多商業(yè)上可獲得的控制器中的一種，最好是使用Rockwell Software RSLogix500軟件的Allen－Bradley，SLC500可編程控制器。用于控制裝填和閉合機10的軟件是梯形軟件協議?？删幊炭刂破?0利用觸屏顯示器28進行輸入和輸入數據。如圖2中所示，觸屏顯示器28還用于手動操作裝填和閉合機10。如下面在自動裝填和閉合模式中所述，正確的復曲面旋轉設定是由可編程控制器20根據控制器20從附著在托盤24上的信息標簽27(見圖7)接收到的信息來控制的。信息標簽27的可取形式為連同Pepperl－Fuehs讀出器一起的由Pepperl－Fuchs制造的感應標簽。也可使用其它形式的信息標簽，如條形碼系統，其它可讀媒體和觸摸存儲器。
托盤卸載組件18由如圖1和圖3中所示的第一分離器32和第二分離器34，以及托盤卸載傳送裝置36組成。托盤卸載組件18還利用了四個止動銷38和兩個氣動升降機40。當裝填和閉合工序完成后，處理完的托盤通過傳送裝置22輸送到托盤卸載傳送裝置36以進行固化。
圖4所示為裝填和閉合基礎組件16的正視圖。該基礎組件16主要包含抓放閉合電動機、絲杠44和包含夾爪47的上閉合頭46。與絲杠44一起使用的電動機42提起和放下上閉合頭或抓放頭46并且打開和關閉夾爪47。在裝填和閉合基礎組件16上還有分度傳送伺服機構48以及旋轉驅動步進電動機和控制器50。裝填和閉合基礎組件16還利用了批量跟蹤讀取區(qū)52和批量跟蹤記錄區(qū)54。
根據本發(fā)明如下所述并參考圖1、3和4，自動裝填和閉合機10用于制造散光矯正隱形眼鏡。
裝填和閉合機10的目的是在精確控制的運動過程中用液態(tài)單體準確裝填模制的鑄杯26，最好是前曲面－凹面鑄杯，并將鑄杯的兩半，即前曲面－凹面和基礎曲面－凸面重新裝配起來，同時在鑄杯的兩半之間保持精確的、可編程的旋轉對準。
為實現該工序，托盤或多個托盤24裝載到裝填和閉合機10上。一旦控制器20檢測到托盤24處于托盤進給傳送裝置14上的正確位置，托盤24就被運送到傳送裝置22上的適當位置。同時固化托盤25被堆放到分離器32、34之一上。直線致動器，最好是Barrington Automation直線致動器，將運行到其最高行程，這意味著所有的托盤都被堆放好并用止動銷38鎖止。利用氣動升降機40將整個托盤堆提起，提起的距離最好為1英寸的千分之三十，然后釋放止動銷38。然后啟動中間沖程氣缸，它們完全伸出去，直線致動器將會落下。由于底部氣缸比直線致動器力量大，所以致動器將會卡在中間沖程上。整個托盤堆將會下降，下降的距離最好是3／4英寸，或者是托盤的厚度。下面啟動止動銷38以將整個托盤堆鎖止，但允許單個固化托盤25離開托盤堆。中間沖程氣缸和直線致動器完全縮回，這將托盤向下帶回托盤堆，使得其在該工序中可以被使用。
因為托盤24和固化托盤25已經準備好供使用，所以可以處理閉合工作站。當托盤24沿傳送裝置22移動時，其到達裝填器，最好是Oyster Bay泵單元。信號發(fā)送到泵單元，泵單元操作以用單體裝填前曲面杯。然后托盤24沿傳送裝置22到達抓放頭46下方?？刂破?0啟動伺服機構42，使閉合頭46下降并閉合爪47。爪47將前曲面鑄杯從托盤24中抓出。為利用爪47進行抓取，爪47中包含一V形銷56。前曲面鑄杯凸緣60中具有一內凹的V形凹口58。V形銷56用于準確地抓取凸緣60，既不會過松，也不會過緊。
通過垂直運動，爪47將前曲面鑄杯從托盤24的孔中取出。托盤24具有特別的C形夾62，該夾將杯固定在適當的位置，只允許有極小的旋轉以配合夾銷裝置47，同時在整個處理過程中保持角度方位。
然后，夾爪47將預裝填的前曲面鑄杯放置到下閉合頭64中(不一定需要預裝填前曲面鑄杯)。下閉合頭具有對準銷，銷將鑄杯凸緣V形凹口58準確地放置到下閉合頭64中。鑄杯被固定在V形凹口處，同時將V形凹口放置到下閉合頭的定位銷上面。夾爪47的構造符合該要求。
托盤24上附有感應標簽27，該標簽將信息傳遞給可編程控制器20。通過Pepperl－Fuchs讀出器傳遞給控制器20的信息允許控制器20配置裝填和閉合機10，使得能夠制造特定的復曲面鏡片。根據傳遞的信息，下閉合頭64旋轉到正確的復曲面旋轉軸線設定位置。盡管機器10可能使下閉合頭64保持固定并旋轉上閉合頭46，但是可取的是旋轉上閉合頭64。旋轉是通過步進電動機50實現的，該電動機具有用于正位置反饋的集成的編碼器。
基礎曲面杯在抓放頭46下面往復移動，被凸V形凹口夾爪47抓取并從托盤24中取出。由于前曲面杯已經處于正確的軸線設定位置，所以基礎曲面杯不旋轉。托盤中的C形夾62完成兩個功能。它們只允許杯進行很小的旋轉以按照夾爪47進行對準，還提供鑄杯在托盤24中的過盈配合以在快速移動處理步驟過程中受到推撞時使鑄杯保持平齊。
然后，夾爪47通過伺服機械驅動的、可編程的向下運動閉合鑄杯組。該向下運動提起調整閉合力的懸臂重量。然后，多余的單體被從鑄杯腔中排出，從而完成閉合工序。抓放頭46升起來，將鑄杯組件拔起。下閉合頭64旋轉回其起始位置并等待下一個循環(huán)。
然后套裝的傳送裝置22將固化托盤25輸送到抓放頭46下方，鑄杯組件被放置到固化托盤25中。固化托盤25也具有C形夾62以控制鑄杯在托盤中的位置。然后固化托盤25被放置到傳送裝置22上進行進一步的處理，托盤24返回到托盤24處理位置。
一旦復曲面鏡片已經固化并且鑄杯的兩半已經分開，就可以進行印刷了。下面參考圖5和6描述印刷工序。
印刷工序使用了全自動的印刷機66。該機器的目的是在隱形眼鏡的前部準確印刷上軸線方位特征。這幫助醫(yī)生判斷正確的裝配和鏡片在病人眼睛上的穩(wěn)定性。
印刷機66與通過壓配合工序固定半個鑄杯(包含固化的隱形眼鏡)的托盤設計結合使用。鑄杯被壓配合在托盤上的基礎曲面輪廓上，托盤的外徑比基礎曲面鑄杯的內徑約大。0005到．001英寸。一旦鑄杯放置在具有稍大直徑的托盤上，基礎曲面鑄杯就基本上固定不動，然后可如下所述進行印刷。
印刷機66還利用了一種托盤設計，該托盤設計具有與在裝填和閉合機10中所述類似的C形夾62。C形夾62的目的是使基礎曲面鑄杯附著在托盤上并允許只具有很小的旋轉。在基礎曲面鑄杯插入到印刷托盤上的過程中，該印刷托盤C形夾62將通過止動銷與其角旋轉的中點對準。這種對準對于保證鑄杯與V形凹口夾爪47一致是必要的，該夾爪在印刷過程中使鑄杯26準確定位。
印刷機進給傳送裝置68接收來自預印刷干燥箱的產品托盤25并積聚托盤供處理。與進給積聚傳送裝置68并排的是第二傳送裝置或虛擬進給傳送裝置70，該傳送裝置允許印刷不帶鏡片的托盤和空鑄杯。該第二傳送裝置70用于在不浪費產品的情況下檢驗方位特征的位置準確度。這兩個托盤25排都具有感應標簽或信息標簽27以將批量信息和軸線設定傳遞給印刷控制器20。
托盤25排中的任何一個(無論使用哪一個)將被推到伺服驅動的、套裝的、分度傳送裝置72上，以將鑄杯帶到印刷區(qū)78。分度傳送系統72可以進行編程以移動托盤25以不同方式穿過系統以適應各種可取的生產情況，如使最后的托盤加速離開系統以進行批量清理。
在軸線方位標記可以放置到鏡片上之前，標記必須涂在硅印刷墊74上。這是通過安裝在機動化的X、Y&THETA定位系統頂部的墨水輸送系統準確實現的。定位系統的三個軸由步進電動機驅動，該電動機帶有連接在預加載無間隙絲杠絞盤設計上的集成編碼器。導軌和旋轉軸承是防摩擦的預加載設計以保證最高的準確度和可重復性，以使產品的標準偏差最小。
旋轉印版臺還具有位于徑向軸承頂部的手動調整的X&Y燕尾臺。該燕尾臺使蝕刻的軸線方位標記在徑向軸承上正確對準。在印版中距離軸線方位特征的精確位置上還蝕刻有十字準線，允許預先對準印版。通過調整手動的X&Y燕尾導軌以使印版上的十字準線與短距離望遠鏡或光纖相機和監(jiān)控設備中的十字準線對準，可以預先對準印版。一旦正確調整后，對于每一批產品印版臺可以旋轉到新的軸線方位設定位置，而不用調整X&Y。這會提高效率和印刷準確性以使生產能力達到最大。
有兩個鑄杯定位器臺。第一個臺定位并固定鑄杯以涂上軸線方位特征和虹膜印。由于在裝填和閉合階段前曲面鑄杯半可旋轉地對準，所以在印刷時軸線方位旋轉以與裝填和閉合旋轉對準相匹配。第二個臺定位鑄杯以與視頻檢測臺一起使用。檢測臺檢驗軸線方位特征在鑄杯上的位置。如果需要，該系統還利用信息動態(tài)調整機動化旋轉印版臺上的X、Y和THETA位置。該系統允許自動校正并能可靠生產，不需要操作者一直注意。
兩個定位臺都具有凸V形凹口，該凹口抓取在凸緣60的凹V形凹口58上的鑄杯。然后托盤25被從套裝的分度傳送裝置72推到卸載傳送裝置80，該卸載傳送裝置允許進行任何其它的處理。
盡管結合優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但這不意味著本發(fā)明局限于所述的特定實施例，相反地，本發(fā)明包括在如后附權利要求限定的本發(fā)明精神和范圍內的這種替代方案、變型和等同物。
權利要求
1.制造散光矯正隱形眼鏡的方法，包括如下步驟a)將包含第一半復曲面鏡片鑄杯和信息標簽的托盤放置到傳送裝置上；b)將托盤放置到裝填組件下面；c)用液態(tài)單體裝填所述第一半復曲面鏡片鑄杯；d)將所述托盤放置到閉合組件中；e)將信息從所述信息標簽傳遞到可編程控制器；f)根據傳遞到可編程控制器的信息旋轉第二半復曲面鏡片鑄杯；g)使所述第二半復曲面鏡片鑄杯閉合到所述第一半復曲面鏡片鑄杯上，從而產生閉合鑄杯組件；h)將所述托盤從所述閉合鑄杯組件上移去；i)使所述液態(tài)單體固化。
2.根據權利要求1中所述的制造方法，其特征在于，所述信息標簽是感應標簽。
3.根據權利要求1中所述的制造方法，其特征在于，所述信息標簽是條形碼標簽。
4.根據權利要求1中所述的制造方法，其特征在于，所述第一半復曲面鏡片鑄杯是基礎曲面復曲面鏡片鑄杯，所述第二半復曲面鏡片鑄杯是前曲面復曲面鏡片鑄杯。
5.根據權利要求1中所述的制造方法，其特征在于，所述第一半復曲面鏡片鑄杯是前曲面復曲面鏡片鑄杯，所述第二半復曲面鏡片鑄杯是基礎曲面復曲面鏡片鑄杯。
6.根據權利要求1中所述的制造方法，其特征在于，所述第一鑄杯的所述裝填發(fā)生在所述第二半復曲面鏡片鑄杯閉合到所述第一半復曲面鏡片鑄杯上之后。
7.根據權利要求1中所述的制造方法，其特征在于，所述使所述第二半復曲面鏡片鑄杯閉合到所述第一半復曲面鏡片鑄杯是利用C形夾和V形凹口夾爪實現的。
8.根據權利要求7中所述的制造方法，其特征在于，所述使所述第二半復曲面鏡片鑄杯閉合到所述第一半復曲面鏡片鑄杯還利用懸臂重量實現。
9.在散光矯正隱形眼鏡上印刷軸線方位標記的方法，包括如下步驟a)將包含信息標簽和帶有復曲面隱形眼鏡的半個鑄杯放置到傳送裝置上；b)將托盤放置到印刷區(qū)；c)將軸線方位標記涂到硅印刷墊上；d)定位所述半個鑄杯以涂軸線方位標記；e)將信息從所述信息標簽傳遞到可編程控制器；f)根據傳遞到可編程控制器的信息旋轉軸線方位標記的軸線方位；g)將所述軸線方位標記印刷到所述復曲面隱形眼鏡上；h)將所述托盤從所述印刷區(qū)移出。
10.根據權利要求9中所述的印刷方法，其特征在于，所述信息標簽是感應標簽。
11.根據權利要求9中所述的印刷方法，其特征在于，所述信息標簽是條形碼標簽。
全文摘要
自動制造散光矯正隱形眼鏡的方法,所述隱形眼鏡具有復曲面部分和配重部分,使得配重部分使隱形眼鏡的復曲面部分在佩帶者的眼中正確定向。復曲面鏡片是這樣制造的,即通過在裝填組件(16)下面移動托盤(24),該托盤包含至少半個鑄杯組件(26)和信息標簽(27),并用液態(tài)單體裝填半個鑄杯組件(26),將托盤(24)移動到閉合組件(16),根據從信息標簽獲得的信息旋轉一個或兩個半鑄杯組件(26)并將鑄杯組件閉合。然后使液態(tài)單體固化,從而產生復曲面隱形眼鏡。
文檔編號B29D11/00GK1278758SQ98811215
公開日2001年1月3日 申請日期1998年9月24日 優(yōu)先權日1997年9月24日
發(fā)明者R·P·卡梅隆 申請人:韋斯利－杰森公司