专利名称：用于夹持和释放接触透镜模型的装置和方法
技术领域：
本发明一般涉及一种用于夹持和释放接触透镜模型半部以便制造接触透镜的装置和方法，特别地，涉及一种用一单个动力源将多个接触透镜模型半部夹持在一起的装置和方法，同时仍提供分别调节施加到每对接触透镜模型半部的夹持力的装置。
背景技术：
期望直接模制成接触透镜，而不是通过机加工如车削形成透镜。一般地，将预定量的熟化物质，如聚合液态单体置入一预成形模腔中可形成模塑透镜。之后，在一预定时间段内由一熟化源如UV光或热源对液态单体进行辐射，直到单体适当熟化。当熟化的单体造型从模型中分离并水合后，产生了软接触透镜。
一般地，在前面简要描述的工艺中，在一远离实际熟化装置的工位向大量接触透镜模型填注聚合液态单体。这里，首先将聚合液态单体注入模型装置的一个(凹)半部中，然后使装置的第二(凸)半部与第一半部接触。模型半部的相对的表面在其间限定了接触透镜的光学表面。模型半部略微地夹持在一起，从单体注入工位运送到夹持和熟化工位。
当接触透镜模型引入夹持和熟化工位后，认识到在过去一般使用的夹持和释放过程中可能发生的问题。例如，认识到，由于对各模型提供单个的夹持和释放机构而引起的变化，会在某些透镜中出现缺陷。在前面已知的系统中，接触透镜例如三个一组布置在一起。之后通过作用于每个透镜模型的单个夹持源将分组的透镜模型夹持在一起，换句话说，对呈现给熟化工位的每个接触透镜提供一个单独的夹持和释放源。例如，三个气缸分别夹持一组中的三个模型，三个气缸由一个共用的空气管线伸展和收缩。由于每组模型有其自己的空气管线，在每个空气管线之间不可避免地看到在气缸伸展和收缩速度上的变化。在这种情况下，每个模型或每组模型可看到不同的夹持和释放速度曲线。
本发明认识到在由聚合材料模制的接触透镜中发生的问题，没有受到施加到透镜模型半部上的均匀的夹持和释放速度曲线。在不正确的边缘成形中看到问题区域，以及在透镜的光学部分中的缺陷。
授权给Martin等人的名称为“聚合水凝胶的模型夹持和熟化”的美国专利No.5914074中公开了一种夹持装置，用于将其间具有一聚合材料如水凝胶的接触透镜模型半部夹持在一起。在一预定时间段内由一气缸、弹簧或重物以预定的力将这些模型半部夹持在一起。这些模型半部由适于使聚合水凝胶材料暴露于熟化源，如UV光的材料制成，从而将材料熟化成类凝胶状态。之后去除夹持力，将其间具有部分熟化水凝胶材料的模型半部移动到另一工位，用于最终熟化。
除上述参考文献外，美国专利No.3806079；4284399；5690473；5693268和5850107公开了一种夹持在接触透镜模型之间并聚合而形成接触透镜的液态单体。
上述现有技术中没有一个解决了在使用前面已知的接触透镜夹持方法时发生的问题。
发明内容
本发明涉及一种装置，用于精确地和可重复地将每对之间容纳有聚合流体材料的多对接触透镜模型半部夹持在一起。之后被夹持在一起的接触透镜模型半部暴露于一适当的辐射源，用于熟化聚合材料而形成接触透镜。
本发明中，提供了一种精确和可重复的接触透镜模型夹持装置，通过使用对起动多个夹持机构共用的动力源而将多对接触透镜夹持在一起然后释放。
接触透镜模型夹持装置可包括一耦接到多个接触透镜中的每一个上的偏压机构，能够使由夹持装置施加在其上的力被精确地单独确定和设置。
本发明还提供了一种接触透镜模型夹持装置和一共用的释放机构，该释放机构与该夹持装置交会，以打开夹持装置而将已组装的接触透镜模型引入其中，之后松开夹持，由夹持装置夹持接触透镜模型。由于每个夹板穿过同一个共用的释放机构，每个夹板都能够看到相同的受控制的线性运动曲线。
附图描述
图1是根据本发明一实施例一用于将多个接触透镜模型半部夹持在一起的机构的透视图；图2是图1中夹持机构的局部剖视前视图；图3是一释放机构的透视图，与图1和2中的夹持机构一起使用，从而释放施加到接触透镜模型半部上的夹持力；图4是图3中释放机构的局部剖视前视图；图5是一视图，示出安装在一转盘台上并相互啮合的夹持机构和释放机构；图6是一用于将接触透镜模型夹持在一起并对其中容纳的接触透镜进行熟化的转盘台的示意性视图。
优选实施例的详细描述本发明用于在由聚合材料形成软接触透镜的工艺中将凹模和凸模夹持在一起的过程。如图1、2和5中最佳地图示的，构造了一个夹持装置10，用于将已组装的接触透镜模型半部夹持在一起并固定。夹持装置10可包括足够的空间来在其上定位四个已组装的透镜模型12，尽管根据偏好，可选择或大或小的模型容量。
夹持组件10包括多个弹簧加载的夹持元件14，其中每一个包括一轴16，一中心螺纹部分17，形成于一端20的一六角形部分18，及形成在相对端20的螺纹部分22。一具有台阶部分26的衬套24接收在中心部分17上。一调节夹板28在衬套24的台阶部分26上方安装到轴16的螺纹部分17上。调节夹板28包括一螺纹对开螺母30和夹持螺栓32，使对开螺母30能够可调节地定位、锁紧到螺纹中心部分17上。一卷簧34安装在衬套24的台阶部分26与对开螺母30之间。另外，每个轴16包括一靠近其六角形部分18安装的轴承36和一保持环38。如图2和4中最佳地看到的，一预选数量的弹簧加载夹持元件14通过多个螺纹间隔螺栓44安装在夹持装置10的底部支架40和上部支架42之间。进一步讲，一定位块46安装到上部支架42上，同样由间隔螺栓44紧固。如图2中最佳表示的，可用环形轴承48将轴16装到底部支架40上。
一衬套50通过内螺纹螺母52紧固到轴16的螺纹部分22上。衬套50的尺寸确定为可滑动地接收，用于在形成于块46、47中的孔54中往复运动。另外，如图1和2中看到的，一夹持板56通过平行的导向板49、51紧固到定位块46上方预定距离处。
现在参照图3和4，一夹持释放机构100包括一致动机构102(可以是气缸，伺服驱动、步进电机，或者任何其它适当的动力源)。致动器102耦接到多个成对的释放指104上。成对释放指104的数量等于如上所述在夹持装置10中存在的分组的接触透镜模型12的数量。因此在本说明书中，夹持释放机构100中成对释放指104的数量是4，尽管如上面指出的，可以考虑更多或更少的数量。成对的释放指104适应地由卷簧108和螺纹轴110安装到一块112上，而该块112又通过垫块114安装到致动机构102上。如从图3中最佳地看到的，一对导向板116纵向安装到块112上。致动机构102包括一安装板118。
操作中，准备一夹持装置10，用在接触透镜熟化工位中，如图6中示意性示出的本领域公知的转盘台。为了首先校正夹持装置10，将每个夹持装置10安装在一测试夹具(未图示)上，并实施测试程序来确定是否每个单独的夹持元件14向被夹持在一起的接触透镜模型装置施加一特定的预定夹持力。可分别调节每个螺母30，直到获得所需的夹持力。因此，在取出测试读数后，如果在任一个(或全部)读数中存在偏差，则可以简单地调节任一个(或全部)夹持装置10，以获得所需的结果。这是通过简单地松开对开螺母30上的夹持螺栓32而完成的。之后，可将一适当的工具固定到轴16的六角形端部18上，从而旋转该轴。对开螺母30随旋转方向在轴16的螺纹部分17上向上或向下移动，如可以看到的，每个单独的对开螺母30压靠在相邻对开螺母上，因此不能旋转。在进行调节时从测试夹具中提取读数，直到获得正确的和所需的读数。例如，当对开螺母30在轴16上向上移动时，由弹簧34施加在测试模型装置上的力减小，而向下移动对开螺母30使力增加。此时，将夹持螺栓32拧紧，将对开螺母30锁紧到轴16的螺纹部分17上。因此将理解，通过这样调节每个夹持装置10，提供了一个集成的夹持装置，该夹持装置向每个接触透镜模型装置12提供了精确的夹持力。在完成上述步骤后，将每个经测试和校正的夹持装置10安装在一接触透镜熟化装置中，如图6中示意性示出的前面参照的转盘中。
在实际生产中，可沿图1中看到的箭头43将模型装置12引入夹持装置10中。在引入模型装置之前，向每个轴承36施加一向下的力，从而如图2中箭头A所示，将连接到轴16上的衬套50收缩到齐平位置。在该位置，衬套50的上表面50′基本上与板47的上表面47′齐平。在此位置，衬套50的下表面50″压靠和停止在板42的上表面42′上。当参照夹具50收缩时，可将模型装置12推到它们各自的衬套50上。然后释放作用于轴承36上的收缩力，通过由衬套24与对开螺母30之间的卷簧34所施加的力，向上推动衬套50，直到将相应的模型装置压靠在夹持板56上。简言之，转盘熟化装置是一个旋转安装在一中心轴202上的大型盘状台200。穿过靠近台200周边形成的互补形状的开口210，将相当数量的接触透镜模型夹持装置10以环状间隔开的关系安装到台200上。当台200环绕轴202逐步旋转时，夹持装置10分别打开(即它们以下述方式收缩到图2中的“A”位置)，多个(如一次4个)已经预先填注液态单体并初步盖住的接触透镜模型12沿图1中的箭头43穿梭进入台200上的各夹持装置10中。当台200继续旋转时，释放夹持装置10，从而用适当的校正力将每个透镜模型12夹持在相应的板56上。台200装有适当的熟化源，如UV光，从而当台200朝一后熟化工位300旋转时，穿过台开口210和板开口56′对所夹持的模型12进行UV辐射。当它们到达工位300后，如图6中箭头“C”所示，模型夹持装置10收缩到“A”位置，模型装置10从台200下来，穿梭到一后熟化或其它适当的工位300。
在本发明的一个优选实施例中，多个夹持装置10安装到一适当装置上，如上面描述和图6中示意性图示的转盘台200上。还通过相应的安装板118安装一个或多个夹持释放机构100(图3-5)，从而将它直接设置在台200和夹持装置10下方。因此，当夹持装置10固定到台200上并与之一起旋转时，夹持释放机构100由支架118固定，不会与台200或夹持装置10一起旋转。
更特别地，在图6中的实施例中，一夹持释放机构100定位在模型加载位置“D”，模型装置12在此处首先穿梭到相应夹持装置10中的台200上。还将一第二夹持释放机构100定位在模型出口位置“C”，模型装置在由台200从位置“D”旋转到位置“C”之后，从台200上下来，穿梭到一随后的加工工位300。
因此在两个不同的工艺步骤中需要夹持释放机构100(1)模型装置12的最初夹持，及(2)在模型装置12从台200向随后的加工工位转移时。
参照图5，每个夹持释放机构100包括一个或多个具有分叉指104的啮合元件103。在所示的实施例中，在单个夹持释放机构100中设有一组四个啮合元件103，等于每个装置10上模型夹持元件14的组数。如图5中最佳地看到的，将分叉指104成形，并将啮合元件103间隔开，从而当台200逐步旋转时，下一个夹持装置10与夹持释放机构100对齐，而轴承36接收在相应啮合元件103的分叉指104之间。这样定位后，起动致动机构102，向下收缩啮合元件103及指104，从而如图2和5所示，将轴承36和夹持元件14也向下拉到位置“A”。如前所述，夹持元件14的向下移动受到与板上表面42′啮合的衬套下表面50″的限制。为了适应在衬套50和板42的交会点与轴承36上表面和各指104的下表面的交会点之间建立的公差，对安装到螺纹轴110上的卷簧108进行压缩。
更特别地，致动器102设计成将分叉指104拉到收缩位置(图2中的位置“A”)。分叉指104由平行导向板116导向而上下运动。因此每个夹持元件14被向下拉到“A”位置，足以使填注聚合液态单体的预定数量的接触透镜模型12(沿图1中的箭头43)穿梭到各夹持装置10上的位置。当每个接触透镜模型12定位在各衬套50上时，释放致动机构102，将分叉指104释放到它们的延伸位置。这样去除由指104施加的载荷后，弹簧34压靠螺母30，从而使夹持元件14向上延伸，将模型组12夹持在上板56与相应衬套50之间。同样，每个夹持元件14已经事先校正，因而弹簧34向模型组14施加正确的力。
当台200渐进分度时，如前所述已经将模型组12保持在其中的夹持装置10前进而与台200一起旋转，而其中与之啮合的夹持释放机构100保持静止。这样，轴承36从它们的各分叉指104之间出来，与台200一起向工位300运行。因此将理解，当模型组12在台200的模型加载位置“D”与模型出口位置“C”之间运行时，它们处于被夹持的“B”位置。在工位“D”和“C”之间经过的时间是根据已知的对模型组12中所含的单体进行聚合的标准而预定和设置的。
如上所述，一第二释放装置位于位置“C”，以允许模型组12松开夹持，并运送从台200下来到达工位300。同样，将夹持释放机构100这样安装，使分叉指104对齐，以接收台200的连续分度的夹持装置10的各轴承36。当各夹持装置10在位置“C”与夹持释放机构100对齐时，起动相应的致动器102，从而收缩啮合元件103和各夹持元件14，这样向下移动到“A”位置。这样前面夹持的模型组12可自由地穿梭从台200下来，到达工位300，用于根据需要进行随后的加工。当模型组12穿梭从台200下来后，释放致动器102，从而使相应的夹持元件14返回它们的伸展的“B”位置，此处没有如上所述已经运送到工位300的模型组12。现在“空”的夹持装置10继续与台200一起运行返回如图6中看到的模型加载工位“D”。然后重复该循环，每个空的夹持装置10连续分度到模型加载工位“D”，此处装置10与定位在工位“D”的夹持释放机构100对齐。
因此可以理解，每组模型组10经过相同的释放装置，一个位于模型加载工位“D”，另一个位于模型出口位置“C”。这样，台200上每个渐进分度的模型组10受到相同的夹持和释放曲线。相对于现有技术的巨大改进在于，消除了现有技术方法中不同模型组之间的可变性。通过适应地安装夹持释放元件而基本上消除了不同夹持装置之间的公差建立可变性。
最后，从前面针对在每个夹持装置10和每个夹持元件14上进行的测试和校正程序的描述认识到，施加在每个接触透镜模型12上的夹持力可以精确控制并在全部模型组12之间均衡。因此已经消除了前面接受而不期望的在生产模型接触透镜过程中的变量。
尽管针对本发明的优选实施例对其进行了图示和描述，本领域技术人员可以理解，在不脱离应当仅由附属权利要求的范围限定的本发明的精神或范围的前提下，可以在形式和细节上进行前述的和其它的改变。
权利要求
1.一种夹持透镜模型的夹持装置，该透镜模型具有配合的凹凸模型部分，用于在其间接收一定量的用于形成透镜的液态透镜成型材料，上述夹持装置包括a)一具有一上表面的参照夹具，该上表面构造成可移动地在其上放置上述透镜模型；b)一以间隔开的关系相对于上述参照夹具定位的上板，上述夹具的上述上表面面向上述上板；c)与上述参照夹具耦接的线性传送装置，可操作地在一收缩位置和一伸展位置之间交替移动上述参照夹具，在该收缩位置，上述夹具上表面与上述上板之间的上述间距大于上述透镜模型的高度“h”，在该伸展位置，上述夹具与上述模型一起向上述上板移动，直到上述模型邻接上述上板并被夹持在上述参照夹具与上述上板之间；及d)将上述参照夹具偏压在上述伸展位置的装置，上述偏压装置可以有选择地调节到一预定的偏压力。
2.如权利要求1所述的夹持装置，其中上述线性传送装置包括一轴，该轴在其一端联接到上述参照夹具上，在与上述一端相对的端部联接到一线性致动器上。
3.如权利要求2所述的夹持装置，其中上述轴带螺纹，上述偏压装置包括一环绕上述轴的螺旋弹簧，上述弹簧在其一端固定，及一在上述弹簧上与上述一端相对的端部可调节地定位在上述轴上的螺母，可在上述对上述螺母进行上述调节，以调节上述弹簧的上述偏压力。
4.如权利要求3所述的夹持装置，其中上述螺母是一具有一定位螺栓的对开螺母，上述轴具有形成于其上用于相对于上述螺母旋转上述轴的装置，从而调节上述螺母在上述轴上的位置。
5.如权利要求3所述的夹持装置，其中还包括一固定上述弹簧一端的衬套，上述衬套连接到一安装板上，上述螺纹轴穿过该安装板延伸。
6.如权利要求1所述的夹持装置，其中还包括一上述参照夹具从中穿过延伸的板，上述板具有一上表面，当上述夹持装置移动到上述收缩位置时，该上表面基本上与上述夹具上表面齐平。
7.如权利要求1所述的夹持装置，其中上述上板包括一开口，该开口与上述透镜模型对齐，从而使单体熟化装置可穿过而到达上述透镜模型。
8.如权利要求2所述的夹持装置，其中还包括一与上述线性致动器联接并可与之一起移动的夹持释放装置，上述夹持释放装置包括一啮合元件，该啮合元件构造成可释放地啮合到上述轴相对端上，并移动上述轴压靠上述偏压装置，从而将上述参照夹具移动到上述收缩位置。
9.如权利要求8所述的夹持装置，其中还包括一安装到上述轴相对端上的轴承，上述啮合元件包括一对其间可移动地定位上述轴承的间隔开的指，上述指构造成在起动上述致动器后啮合上述轴承，并将上述轴和上述参照夹具移动到上述收缩位置。
10.如权利要求9所述的夹持装置，其中上述啮合元件包括一从其与上述指相对的端部伸出的轴，还包括一具有一开口的块，上述啮合元件的上述轴穿过该开口延伸，上述轴具有一在上述块上与上述指相对的一侧连接到其上的卷簧，上述卷簧可操作而将上述啮合元件压靠在上述块上。
11.如权利要求10所述的夹持装置，其中还包括一透镜模型加载工位和一透镜模型出口工位，上述透镜模型加载工位具有用于当上述夹具位于上述收缩位置时将上述透镜模型定位在上述参照夹具上表面上的装置，上述透镜模型出口工位具有用于将上述透镜模型从上述参照夹具上表面移出的装置。
12.如权利要求1所述的夹持装置，其中还包括一旋转台，上述夹持装置安装到其上。
13.如权利要求12所述的夹持装置，其中还包括一透镜模型加载工位和一透镜模型出口工位，上述透镜模型加载工位具有用于当上述夹具位于上述收缩位置时将上述透镜模型定位在上述参照夹具上表面上的装置，上述透镜模型出口工位具有用于将上述透镜模型从上述参照夹具上表面移出的装置。
14.如权利要求13所述的夹持装置，其中在上述模型加载工位和上述模型出口工位分别定位一个模型夹持释放装置。
15.如权利要求14所述的夹持装置，其中上述台为圆形，环绕和靠近上述台的周边以环形间隔开的关系安装多个上述夹持装置，使上述夹持装置与上述台一起旋转。
16.如权利要求10所述的夹持装置，其中还包括一透镜模型加载工位和一透镜模型出口工位，上述透镜模型加载工位具有用于当上述夹具位于上述收缩位置时将上述透镜模型定位在上述参照夹具上表面上的装置，上述透镜模型出口工位具有用于将上述透镜模型从上述参照夹具上表面移出的装置。
17.一种夹持透镜模型的方法，该透镜模型具有配合的凹凸模型部分，用于在其间接收一定量的形成透镜的液态透镜成型材料，上述方法包括下列步骤a)提供一具有一上表面的参照夹具，该上表面构造成可移动地在其上放置上述透镜模型；b)提供一以间隔开的关系相对于上述参照夹具定位的上板，上述夹具的上述上表面面向上述上板；c)提供与上述参照夹具耦接的线性传送装置，该线性传送装置可操作地在一收缩位置和一伸展位置之间交替移动上述参照夹具，在该收缩位置，上述夹具上表面与上述上板之间的上述间距大于上述透镜模型的高度“h”，在该伸展位置，上述夹具与上述模型一起向上述上板移动，直到上述模型邻接上述上板并被夹持在上述参照夹具与上述上板之间；及d)利用一偏压装置将上述参照夹具偏压在上述伸展位置，上述偏压装置可以有选择地调节到一预定的偏压力。
全文摘要
本发明涉及用于夹持和释放接触透镜模型的装置和方法，其中用于将其间设有可聚合液态单体的接触透镜模型夹持在一起的装置，包括多个夹持装置(10)，每个夹持装置分别具有一安装到接触透镜熟化台上的线性传送轴元件(16)。设有一共用的模型夹持释放装置(100)，每个模型夹持装置(10)从中穿过，从而确保每个模型组(12)接受相同的夹持和释放曲线。另外，可通过安装到轴元件(16)上的可调节螺母(30)来单独调节每个夹持装置(10)的夹持力的量，由此可控制由轴元件(16)传递给被夹持的接触透镜模型的力的量。
文档编号G02C7/04GK1431950SQ01810384
公开日2003年7月23日 申请日期2001年5月30日 优先权日2000年5月31日
发明者迈克尔·H·多布纳尔 申请人:博士伦外科手术公司