用于粘性地封阻半成品光学元件的装置的制作方法

本发明涉及半成品光学元件的封阻。

背景技术：

已知半成品光学元件、例如半成品眼科镜片具有成品面和与成品面相反的未成品面，所述未成品面有待进行表面处理以获得具有期望的光学特性的光学元件。

还已知用机器(有时称为发生器)对未成品面进行表面处理，所述机器被配置用于经由预先贴附至半成品光学元件的成品面的封阻装置来固持半成品光学元件。

日本专利申请jp2013-180373披露了一种镜片固持器，所述镜片固持器具有夹具，即，被设置用于通过界定构件来固持镜片的固持元件。固持元件具有形状记忆特性并且在预定的条件下维持与镜片的光学表面的形状一致的形状。固持元件在另一预定条件下进行自变形，变形成为将削弱对镜片的固位强度的形状。在加工完成后进行自变形以对镜片解除封阻。自变形过程还使得固持元件在被再使用之前恢复形状。为了将镜片固定在固持元件上，对固持构件施加uv可固化树脂4a。接着，将固持元件加热以变成顺应性的，并且抵靠固持元件按压镜片以使该固持元件顺应镜片。接着，使uv可固化树脂固化以变成界定构件，接着将组件冷却。

本发明涉及一种用于封阻半成品光学元件的封阻装置，该封阻装置得到改善和优化并且更方便、简单、经济且容易制造。

技术实现要素：

因此，本发明提供了一种用于封阻半成品光学元件的封阻装置，所述半成品光学元件具有第一面并且具有与所述第一面相反的第二面，所述封阻装置有待贴附至所述第一面，所述第二面有待用表面处理机器进行表面处理，所述表面处理机器被配置用于经由所述封阻装置来固持所述半成品光学元件，所述封阻装置包括：

-安装部分，所述安装部分被设置用于将所述封阻装置安装在所述表面处理机器的相应安装构件上；以及

-封阻部分，所述封阻部分被配置用于封阻所述半成品光学元件；

所述封阻部分包括支撑构件，所述支撑构件被配置用于对所述半成品光学元件提供刚性支撑，所述支撑构件包括由形状记忆材料制成的支撑元件，所述形状记忆材料在低于预定温度时具有刚性状态并且在高于所述预定温度时具有塑性状态，所述支撑元件在被加热到高于所述预定温度时在没有外力的情况下具有预定记忆形状，所述支撑构件具有接触面，所述半成品光学元件的所述第一面有待施加到所述接触面上；

其特征在于，所述支撑构件的所述接触面是所述支撑元件的表面，并且所述形状记忆材料被配置成当所述支撑元件的所述接触面与所述半成品光学元件的所述第一面彼此直接接触时具有对所述半成品光学元件的所述第一面的粘附特性，所述粘附特性足以将所述半成品光学元件的所述第一面贴附至所述支撑元件的所述接触面，使得所述半成品光学元件可以用所述表面处理机器进行表面处理。

由于形状记忆材料的粘附特性，光学元件可以被直接施加到所述支撑构件上以将所述光学元件贴附至封阻装置。

由此，避免了使用例如胶水或树脂等粘合剂，或避免将例如真空发生器等固位机构集成到封阻装置中。

因此，根据本发明的封阻装置是方便、简单、经济、且容易制造的。

根据对于具体化根据本发明的封阻装置而言非常简单、方便且经济的优选特征：

-所述预定温度在10℃与50℃之间；

-所述材料在低于所述预定温度时具有5与100mpa之间的牵拉杨氏模量，并且在高于所述预定温度时具有0.3与3mpa之间的牵拉杨氏模量；

-所述材料包括铁磁性元素，使得所述支撑元件被配置成被感应加热到高于所述预定温度；

-所述铁磁性元素呈分散在所述材料中的粉末形式；

-所述铁磁性元素占10％与40％之间的体积比；

-所述封阻装置包括珀耳帖效应单元，所述珀耳帖效应单元位于所述支撑元件的与所述接触面相反的一侧；所述珀耳帖效应单元被配置用于将所述支撑元件冷却到低于所述预定温度和/或将所述支撑元件加热到高于所述预定温度；和/或

-所述粘附特性在所述光学元件的所述第一面与所述支撑构件的所述接触面之间提供0.5与5mpa之间的牵拉粘附力。

本发明进一步提供了一种用于将如上文描述的封阻装置与半成品光学元件在预定相对位置相贴附的设备，所述半成品光学元件具有第一面并且具有与所述第一面相反的第二面，所述封阻装置有待贴附至所述第一面，所述第二面有待用表面处理机器进行表面处理，所述表面处理机器被配置用于经由所述封阻装置来固持所述半成品光学元件，所述设备包括定位系统，所述定位系统被配置用于确定所述半成品光学元件相对于所述设备的参考框架的当前位置、并且被配置用于将所述半成品光学元件相对于所述参考框架定位到所述预定相对位置。

根据对于具体化根据本发明的设备而言非常简单、方便且经济的优选特征：

-所述设备包括加热装置，所述加热装置被配置用于将所述封阻装置的所述支撑元件加热到高于所述预定温度，所述加热装置包括电磁线圈，并且所述封阻装置的所述支撑元件的所述形状记忆材料包括铁磁性元素，使得所述支撑元件被配置成被所述电磁线圈感应加热到高于所述预定温度；和/或

-所述设备包括加热装置和/或冷却装置，所述热装置和/或冷却装置被配置用于将所述封阻装置的所述支撑元件加热、相应地冷却到高于、相应地低于所述预定温度，并且所述加热装置和/或所述冷却装置包括位于所述封阻装置中的珀耳帖效应单元。

本发明进一步涉及一种用于将如上文描述的封阻装置与半成品光学元件在预定相对位置相贴附的方法，所述半成品光学元件具有第一面并且具有与所述第一面相反的第二面，所述封阻装置有待贴附至所述第一面，所述第二面有待用表面处理机器进行表面处理，所述表面处理机器被配置用于经由所述封阻装置来固持所述半成品光学元件，所述方法包括以下步骤：

-提供处于初始状态的所述封阻装置，在所述初始状态下，所述支撑元件的所述材料处于所述刚性状态，并且所述支撑元件呈现所述记忆形状；

-接着将所述支撑元件加热到高于所述预定温度，使得所述材料达到所述塑性状态；

-接着使所述半成品光学元件的所述第一面与所述支撑元件的所述接触面直接接触、并且抵靠所述接触面推动所述半成品光学元件以使所述支撑元件顺应，直到所述接触面再现所述第一面的与所述接触面相接触的这部分的形状，并且所述半成品光学元件相对于所述封阻装置处于预定相对位置；

-接着，将所述支撑元件冷却到低于所述预定温度，使得所述材料达到所述刚性状态。

根据按照本发明的方法的另外特征：

-为达到所述材料的塑性状态，将所述支撑元件加热到大约55℃的温度，并且为了达到所述材料的刚性状态，将所述支撑元件冷却到大约20℃的温度；和/或

-所述材料在高于所述预定温度时展现出所述粘附特性，所述方法进一步包括以下步骤：将所述支撑元件加热到高于所述预定温度，使得所述支撑元件恢复其预定记忆形状时施加的力克服所述粘附特性，从而使所述半成品光学元件与所述封阻装置分开。

附图说明

现在以通过非限制性实例并且参考附图在下文给出的优选实施例的详细描述来继续描述本发明。在这些图中：

-图1是表面处理机器的示意性截面视图，所述表面处理机器设置有根据本发明的封阻装置以及表面处理工具，半成品光学元件具有贴附至所述封阻装置的第一面以及与表面处理工具协作的第二面；

-图2展示了与加热装置协作的封阻装置的截面，所述加热装置被配置用于加热封阻装置的支撑元件，封阻装置处于支撑元件呈现预定记忆形状的初始状态；

-图3示意性地展示了半成品光学元件和封阻装置的截面，其均安装在贴附设备中，所述贴附设备被配置用于将半成品光学元件相对于封阻装置一直带到预定相对位置；

-图4是与图3相似的局部视图，半成品光学元件相对于封阻装置处于预定相对位置；以及

具体实施方式

图1示出了表面处理机器10、装配至表面处理机器10的封阻装置13、以及联接到封阻装置13上并且用表面处理机器10进行加工的半成品光学元件11。

表面处理机器10被配置用于经由封阻装置13固持半成品光学元件11。

此处，半成品光学元件11是半成品眼科镜片并且具有第一光学面14、与第一光学面14相反的第二光学面15、以及从第一光学面14和第二光学面15中的一个延伸至另一个的侧面16。

半成品光学元件在此由聚碳酸酯制成。

半成品光学元件11的形状是大致圆形的，第一面14是凸的，而第二面15是凹的。

封阻装置13在此直接贴附至半成品光学元件11的第一光学面14。

第二面15将用表面处理机器10进行表面处理。

半成品光学元件11设置有至少一个参考标记19，所述至少一个参考标记是用墨印刷的或被雕刻在光学元件11的光学面(此处为第一面14)上并且被配置为有待由设备的定位系统检测，所述定位系统被配置用于确定光学元件11相对于设备的参考框架的当前位置。这在以下进行更详细地描述。

表面处理机器10包括固持器17以及可移位的表面处理工具18，所述固持器被配置用于将封阻装置13固持在预定位置，所述可移位的表面处理工具被配置用于对第二面15进行表面处理。

固持器17被配置用于当表面处理工具18在第二面15上行进时驱动封阻装置13进行自旋运动。

半成品光学元件11和封阻装置13在预定相对位置相贴附。

特别地，光学元件11相对于封阻装置13的位置使得光学元件11和封阻装置13同轴旋转。

如公知的，用表面处理机器10对第二面15进行表面处理，以便调节元件11的光学特性、此处为根据使用者的处方调节眼科镜片的眼科特性。

将注意到，表面处理操作所产生的材料烧蚀在图1中示意性地可见，图中，半成品光学元件11的厚度相比于图3至图5(在这些图中，光学元件11还没有被处理)中的厚度减小。

封阻装置13在此被配置用于粘性地封阻半成品光学元件11。

封阻装置13包括安装部分20以及与安装部分20相反的封阻部分21。

安装部分20被设置用于将封阻装置13安装到表面处理机器10的在此由固持器17形成的相应安装构件上。

安装部分20在此被配置成使得封阻装置13可从表面处理机器10的安装构件上移除。

在未展示的变体中，封阻装置集成到表面处理机器中。

封阻部分21被配置用于封阻半成品光学元件11并且包括支撑构件，所述支撑构件被配置用于在表面处理操作期间为半成品光学元件11提供刚性支撑。

支撑足够坚固以进行表面处理操作。特别地，支撑足够坚固以防止半成品光学元件11在表面处理操作期间过度振动。

现在将参考图2更详细描述封阻装置13，图中，所述封阻装置被示出为处于在其联接到半成品光学元件11之前的初始状态。

封阻装置13的形状是基本上圆柱形。

封阻装置13包括本体22以及从本体22突出的支撑元件23。

支撑元件23和本体22的形状均是基本上圆柱形并且相对于彼此同轴布置。

本体22由刚性材料制成并且至少部分地形成封阻装置13的安装部分20。

支撑元件23形成封阻部分21的支撑构件。

支撑元件23在此与本体22不同并且紧固到所述本体上。

支撑元件23在此由单件制成。

支撑元件23具有与本体22相反的横向表面25以及从横向表面25延伸到本体22的侧表面26。

横向表面25被配置成与光学元件11的第一光学面14接触。

因此，横向表面25形成支撑构件的接触面，第一光学面14将在封阻装置13贴附至光学元件11的过程期间被施加在所述接触面上。

侧表面26是自由的。

支撑元件23由形状记忆材料制成，在此包括形状记忆聚合物。

这种形状记忆材料在低于预定温度时具有刚性状态并且在高于预定温度时具有塑性状态。

由于材料的形状记忆特性，支撑元件23在被加热到高于预定温度时在没有外力的情况下呈现预定记忆形状。

换言之，当材料处于塑性状态时，支撑元件23具有在变形之后恢复其预定记忆形状的自然趋势。

预定温度在此为材料的玻璃化转变温度，所述温度是大约35℃。

更普遍地，预定温度在10℃与50℃之间。

在低于预定温度(处于刚性状态)时，材料在此具有大约50mpa的牵拉杨氏模量。在高于预定温度(处于塑性状态)时，材料在此具有大约1.5mpa的牵拉杨氏模量。

更普遍地，所述材料在低于预定温度时具有5与100mpa之间的牵拉杨氏模量，并且在高于预定温度时具有0.3与3mpa之间的牵拉杨氏模量。

这种形状记忆材料进一步被配置成当支撑元件23的横向表面25与半成品光学元件11的第一面14彼此直接接触时具有对半成品光学元件11的第一面14的粘附特性。

具体地，粘附特性足以将半成品光学元件11的第一面14贴附至支撑元件23的横向表面25上，从而使半成品光学元件11可以用表面处理机器10进行表面处理。

粘附特性在光学元件11的第一面14与支撑元件23的横向表面25之间提供0.5与5mpa之间的牵拉粘附力。

光学元件11的材料的性质和形状记忆材料的性质应被选择成提供期望的粘附特性。

如已经提及的，光学元件11的材料在此为聚碳酸酯。

如已经提及的，支撑元件23的材料在此包括形状记忆聚合物。

形状记忆材料被配置成使得当形状记忆材料被加热到高于玻璃化转变温度时出现粘附特性。

换言之，形状记忆材料在塑性状态下展现出粘附特性。

形状记忆材料被进一步配置成使得当形状记忆材料高于预定温度时光学元件11已经与支撑元件23直接接触、并且形状记忆材料已经冷却回到低于预定温度时，在光学元件11与支撑元件23之间保持粘附特性。

换言之，当形状记忆材料回到刚性状态时，在光学元件11与支撑元件23之间保持粘附特性。

为了达到封阻装置13的在图2中展示的初始状态，支撑元件23已经被加热到高于预定温度同时不经受任何外力、并且接着被冷却到低于预定温度。因此，支撑元件23是刚性的并且呈现其为预定记忆形状。

将注意的是，当支撑元件23呈现预定记忆形状时，横向表面25在此为基本上平面的，也就是说不弯曲。

支撑元件23的材料在此包括铁磁性元素27，使得支撑元件23被配置成被感应加热到高于预定温度。

铁磁性元素27在附图上用填充支撑元件23的点来表示。

铁磁性元素27在此呈分散在材料中的粉末形式。铁磁性元素27在此由不锈钢制成。

铁磁性元素27在此占形状记忆材料的大约30％的体积比。更一般地，体积比在10％与40％之间。

封阻装置13进一步包括用于支撑元件23的第一冷却装置和/或加热装置。

第一冷却装置和/或加热装置包括珀耳帖效应单元36，所述珀耳帖效应单元在此位于支撑元件23的与其横向表面25相反的一侧。

单元36位于封阻装置13中并且在此更具体地容纳在封阻装置13的本体22中。

因此，单元36集成到封阻装置13中、并且更具体地集成到本体22的位于支撑元件23的与横向表面25相反那侧的部分中。

单元36可以通过电端子(未展示)供电，所述电端子在本体22侧可触及。

单元36被配置用于将支撑元件23冷却到低于预定温度和/或将支撑元件23加热到高于预定温度。众所周知，珀耳帖效应单元36提供的加热或冷却效果取决于单元36内的电流方向。

在此应注意的是，铁磁性元素27除了感应加热的能力之外、还提高了形状记忆材料的导热性，使得支撑元件23可以被珀耳帖效应单元36有效加热或冷却。

在图2至图4中，封阻装置13被示出为与第二加热装置协作，所述第二加热装置是设备38的一部分，所述设备被配置用于将封阻装置13贴附至光学元件11。

第二加热装置包括环形的电磁线圈37。电磁线圈37被配置成相对于封阻装置13定位成围绕封阻装置13的包括支撑元件23的这部分。换言之，电磁线圈37和支撑元件23同轴布置并且基本上在相同高度上。

电磁线圈37被配置用于在被分散在形状记忆材料内的铁磁性元素27中产生电流以便在支撑元件23内引起加热效果。

电磁线圈37被配置用于将支撑元件23加热到高于预定温度。

集成到封阻装置13中的电磁线圈37和铁磁性元素27一起形成加热系统，所述加热系统部分地集成到封阻装置13中。

在封阻装置13贴附至光学元件11的过程的开始，提供处于初始状态的封阻装置13，在所述初始状态下，支撑元件23处于低于预定温度的、大约为20℃的温度，因此支撑元件23的材料处于刚性状态。

在贴附过程的加热步骤期间，支撑元件23被加热以便达到超过预定温度(材料的玻璃化转变温度在此为大约35℃)的、大约为55℃的温度，因此支撑元件23的材料达到塑性状态。

支撑元件在此被加热到超过预定温度大约20℃。

更一般地，支撑元件应该被加热到超过预定温度大约20℃到30℃，以便使材料展现出最佳塑性状态以及最佳粘附特性。

因此，因为预定温度通常在10℃与50℃之间，因而支撑元件应被加热到达到30℃与80℃之间的温度。

将参考图3至图5进一步描述被配置用于将封阻装置13贴附至光学元件11的设备38。

设备38被配置用于将封阻装置13和半成品光学元件11在预定相对位置相贴附。

因此，设备38包括被配置用于固持光学元件11的固持器39、以及被配置用于固持封阻装置13的固持器40。

在设备38中，固持器40机械连接至参考框架41，如图3中用虚线示意性地示出的。固持器39也机械连接至参考框架41，如图3中用虚线示意性地示出的。

固持器40与参考框架41之间的机械连接使得固持器40相对于参考框架41的位置是可确定的。由于固持器40和封阻装置13被配置成使得当封阻装置13由固持器40固持时，封阻装置13相对于固持器40以预定方式定位，封阻装置13相对于参考框架41的位置是可确定的。特别地，横向表面25相对于参考框架41的位置是可确定的。

固持器39与参考框架41之间的机械连接使得固持器39相对于参考框架41的位置是可确定的。

固持器39与参考框架41之间的机械连接包括用于相对于参考框架41驱动固持器39的驱动系统42。

为了确定被固持器39固持的光学元件11相对于参考框架41的当前位置，设备38包括相机43。

驱动系统42和相机43均连接至控制单元44。

驱动系统42、相机43、以及控制单元44被包含在定位系统45中，所述定位系统被配置用于将半成品光学元件11相对于参考框架41定位。

相机43被配置用于捕获光学元件11的第一面14的图像。

控制单元44被配置用于在捕获的图像上检测参考标记19并且用于确定参考标记19相对于参考框架41的当前位置。

由于封阻装置13相对于参考框架41的位置是可确定的，因此控制单元44可以确定参考标记19相对于封阻装置13的当前位置。

控制单元44被配置用于控制驱动系统42，以便将光学元件11和封阻装置13以预定相对位置定位。

在此应注意的是，在这种预定相对位置，封阻装置13的横向表面25与参考标记19对齐。

在图3展示的贴附过程的步骤中，将光学元件11安装到固持器39上并且将封阻装置13安装到固持器40上。

在此当封阻装置13安装到固持器40上时，接着执行上文描述的对支撑元件23的加热步骤。

控制单元44确定光学元件11、更确切地说参考标记19的当前位置，并且将光学元件11朝向光学元件11相对于封阻装置13的起始位置驱动，在所述位置，光学元件11与模制装置13相距一定距离并且参考标记19与封阻装置13的横向表面25对齐。

控制单元44进一步被配置用于控制驱动系统42，以便通过使光学元件11和封阻装置13彼此更靠近而将光学元件11从起始位置朝向相对于封阻装置13的预定相对位置驱动。

控制单元44进一步被配置用于使半成品光学元件11的第一面14与支撑元件23的横向表面25接触并且用于抵靠横向表面25推动半成品光学元件11以使支撑元件23顺应，直到横向表面25再现第一面14的与横向表面25接触的这部分的形状并且直到半成品光学元件11相对于封阻装置13处于预定相对位置。

封阻装置13和光学元件11接着到达预定相对位置，如图4展示的。

应注意到，在光学元件11朝向封阻装置13移动期间，第一光学面14与支撑元件23的横向表面25接触并且对所述横向表面施加压缩力。

由于侧表面26是自由的，因此支撑元件23可以径向地延伸以适应由于光学元件11施加的力而产生的轴向变形。

还应注意的是，第一光学面14与支撑元件23的横向表面25直接接触。

在此，电磁线圈37在使支撑元件23顺应期间留在原位并且被致动。当封阻装置13和光学元件11到达预定相对位置上时，线圈37被禁用。

珀耳帖效应单元36接着被致动以便冷却支撑元件23直到形状记忆材料达到低于预定温度的、大约为20℃的温度。因此，支撑元件23的材料处于刚性状态。

在这个冷却步骤期间，封阻装置13和光学元件11被驱动系统42维持在预定相对位置。因此，驱动系统42保持向光学元件11施加压力以便抵消支撑元件23恢复其预定记忆形状的自然趋势。

在冷却步骤之后，珀耳帖效应单元36被禁用。

粘附特性足以在光学元件11的第一面14上产生粘附效果并且将封阻装置13牢固地贴附至光学元件11。

一旦封阻装置13维持光学元件11，所述光学元件可以从固持器39上释放。

接着可以移除电磁线圈37。相应地，电磁线圈37的直径大于光学元件11的直径，使得所述光学元件可以穿过。

联接到光学元件11上的封阻装置13接着可以从固持器40上被释放并且被安装到表面处理机器10的固持器17上以便处理半成品光学元件11(图1)。

支撑元件23在此通过第一面14的中央部分47与光学元件11接触。

因此，支撑元件23的横向表面25所顺应的是此中心部分47的形状。

进一步地，支撑元件23所提供的刚性支撑通过此中央部分47被赋予光学元件11。刚性支撑在此在第一面14的中央部分47上连续分布。

此外，粘附效果被施加到此中央部分47上。

换言之，封阻装置13被配置用于通过光学元件11的中央部分向光学元件11提供刚性支撑和粘附效果。

为了将光学元件11和封阻装置13解除联接，支撑元件23被加热到高于预定温度。光学元件11接着可以从封阻装置13上释放而无损伤。

更确切地，当被加热时，支撑元件23自然地趋于恢复其预定记忆形状。因此，当光学元件11的第一面14是凸形时，横向表面25趋于恢复平面形状。因此，支撑元件23回到其预定记忆形状有助于将光学元件11从封阻装置13上自动释放。

在此，支撑元件23恢复其预定记忆形状时施加的力克服了粘附特性，从而使光学元件11与支撑元件23分开。

在变体中，如果力不足以克服粘附特性，那么将光学元件11和支撑元件23机械地分开。

通过将支撑元件23再次加热到高于预定温度使得形状记忆材料达到塑性状态并且支撑元件23自动呈现其预定记忆形状，封阻装置13接着回到其初始状态，如之前参考图2解释的。

在没有展示出的变型中：

-光学元件的材料与聚碳酸酯不同并且例如是有机材料或矿物材料；

-支撑元件没有紧固到本体上而是与本体成整体，支撑元件和本体均由形状记忆材料制成；

-支撑构件包括由形状记忆材料制成的多于一个支撑元件，例如两个、三个或更多个单独的支撑元件，所述支撑元件各自形成接触面的一部分；

-在封阻装置的初始状态下，横向表面不是平坦的而是凹形或凸形的；

-光学元件的材料与聚碳酸酯不同并且例如是有机材料或矿物材料；

-形状记忆材料是不同性质的聚合物的混合物；

-预定温度与材料的玻璃化转变温度不同并且例如是材料的熔化温度；

-用于将封阻装置贴附至光学元件上的设备集成在表面处理机器中，所述表面处理机器包括单一固持器，所述固持器被配置用于在贴附过程和表面处理操作期间固持封阻装置；

-第一冷却和/或加热装置与珀耳帖效应单元不同并且包括例如电阻加热器和/或制冷剂流体流动的回路；

-第一冷却和/或加热装置包括多于一个珀耳帖效应单元，例如专用于冷却的第一单元以及专用于加热的第二单元；或包括两个以上单元；

-第二加热装置与电磁线圈不同并且形状记忆材料没有铁磁性元素，第二加热装置包括例如红外线辐射装置；

-支撑元件的加热步骤由珀耳帖效应单元执行；和/或

-电磁线圈在使支撑元件顺应之前被移除。

更一般来讲，应注意的是，本发明不局限于所描述和展现的实例。