一种自动合模装置及胶带合模装置的制作方法

本发明涉及一种用于树脂镜片玻璃模具胶带合模的新型装置。具体的说：就是以工件轴电机的旋转轴线作为基准，通过修正模具外圆偏心来修正模具工作面的偏心，模具工作面无接触传输的自动合模装置及胶带合模装置。

背景技术：

现在佩戴眼镜的人员越来越多，有用眼疲劳带来的近视人群，有年龄增大眼睛功能退化的中老年人，这些人群都需要佩服眼镜来校正屈光度，这使得用于校正光学视力或用于保护视力的眼镜片的需求量上升。人的一生，不可能离开眼镜，或近视，或老化。正是因为人人离不开眼镜，所以眼镜的基数非常庞大。

绝大多数眼镜镜片一般采用cr39，1.56，mr聚氨酯材料等。这些材料的初始状态一般为粘稠性透明液体，我们称之为单体。从单体到镜片，一般要经过合模—浇注—固化—脱模—车边的工序。合模工序就是将两个玻璃模具，通常称为a模(工作面为凹面)和b模(工作面为凸面)，按照一定的中心间距组合在一起，然后在模具外圆缠绕胶带或隔圈，形成一个密闭的稳定空腔，分采用胶带的合模和采用隔圈的合模两种。后续工序可将单体注满腔体后，经受热引发聚合反应成为固体状的镜片胚料,因此合模的作用非常关键。合模过程中的模具中心偏有无超差和有无二次污染，决定了镜片后续的量品率。

玻璃模具a和玻璃模具b通常要经过非常洁净的清洗，然后在合模上进行合模。目前市面上树脂镜片玻璃模具合模机以胶带合模机为主：如中国专利201310201031.9、201310350976.7和中国专利201310548802.1所述的胶带机，其实都是源于韩国的产品，有明显的缺点：

一、模具存在二次污染。具体讲就是在传输线上传输时，为了方便放置模具，模具都是凹面朝下放置。也就是a模的工作面总要接触传输带，而传输带无法进行经常性清洗。这样一来，在a模传输过程中，传输带上的脏物就会粘到工作面上引起二次污染；

二、没有真正的中心偏校正功能。中心偏校正俗称防偏心。如果是球光镜片，防偏心的直观反应就是镜片没有边缘厚度差。中国专利201310201031.9除了名字有防偏心，没有任何技术路线来防偏心；中国专利201310350976.7虽然提出了一种中心偏的修正功能，但是错误地靠修正非工作面的偏心来保证工作面的偏心，这是因为模具的工作面和非工作面是没有被保证一定同轴的。所以修正了非工作面的偏心也不能推断就修正了工作面的偏心，所以现有的技术路线是不能防偏心的。

三、模具中心间隔检测精度低。中国专利201310201031.9和中国专利201310548802.1所述的胶带合模机虽然都有中心检测头，但都没有阐述是采用何种技术。实际上面市的所有胶带合模机的检测头技术都是基于压缩空气检测技术，精度在一般在0.3mm左右，显然也是超过国标对镜片中心厚度的公差要求。

为了克服上述缺点，我们需要进行技术革新，于是本发明应运而生。

技术实现要素：

为了解决以上问题，本发明提供了一种以工件轴电机的旋转轴线作为基准，通过修正模具外圆偏心来修正模具工作面的偏心、模具工作面不接触的、无二次污染的自动合模装置。

一种自动合模装置，包括模具传送装置、模具拾放卡盘、上下工件轴，模具拾放卡盘用于拾放模具传送装置上的模具并将模具放置于上下工件轴之间，上下工件轴的电机可各自带着模具旋转或上下移动，还包括中心矢高测量单元和以上下工件轴电机的旋转轴线为基准通过修正模具外圆偏心来修正模具工作面偏心的对心卡盘，所述对心卡盘包括夹紧气缸和可绕自己的轴线自转的四个圆柱卡爪，圆柱卡爪通过夹紧气缸完成对心调整和夹紧，圆柱卡爪的外切圆和上下工件轴的电机旋转轴同轴。

优选的，上下工件轴包括装夹a模的下工件轴和装夹b模的上工件轴，上工件轴和下工件轴都包括电机和滚珠丝杠，滚珠丝杠上套有滚珠丝杠副；所述滚珠丝杠副一侧连接有丝杠副导规滑块，丝杠副导规滑块固定连接有丝杠端导轨钳制器；所述电机一侧连接有电机端导规滑块，电机端导规滑块固定连接有电机端导轨钳制器；所述丝杠副导规滑块、丝杠端导轨钳制器、电机端导规滑块和电机端导轨钳制器安装在直线导轨上；所述电机上设有固定模具的模具固定装置。模具的上下移动和原地旋转由各自工件轴上的电机驱动完成。

更优选的，所述模具固定装置为设置在上下工件轴的真空吸头(可伸缩)，上下工件轴还设有与真空吸头连接的真空箱，真空吸头后方设有用于支撑模具的定心夹头。

优选的，所述模具拾放卡盘由四爪组成，每个爪是一个可以自转的圆柱。

优选的，模具传送装置包括a模传输带、b模传输带及其各自的传输电机，传输电机带动a模输送带和b模输送带间隙性移动，且a模传输带、b模传输带之间有高度差。

优选的，所述a模传输带和b模传输带都不接触模具的工作面，输送带上有防止模具相互碰撞的凸起间隔。a模和b模传输带安装有探测玻璃模具有无的电容式距离接近测头。

更优选的，所述b传输带有两根组成，两根传输带中间有间隔，间隔中设置提升机构。

优选的，所述中心矢高测量单元由非接触测量头和空气喷嘴组成。

更优选的，所述非接触测量头是非接触测量玻璃移动的电容式或其他光学式测量头。

另外本发明还提供了一种自动胶带合模装置，胶带缠绕和合模采用相同的电机，效果更好。

一种自动胶带合模装置，包括自动合模装置和胶带盘，胶带盘设置在上下工件轴之间，胶带盘安装在一个可伸缩台上，自动胶带合模装置通过上下工件轴的电机带动模具旋转进而将胶带盘上的胶带缠绕到合模后的模具上。

其中，所述自动合模装置，包括模具传送装置、模具拾放卡盘、上下工件轴，模具拾放卡盘用于拾放模具传送装置上的模具并将模具放置于上下工件轴之间，上下工件轴的电机可各自带着模具旋转或上下移动，还包括中心矢高测量单元和以工件轴电机的旋转轴线作为基准，通过修正模具外圆偏心来修正模具工作面偏心的对心卡盘，所述对心卡盘包括可绕自己的轴线自转的四个圆柱卡爪，圆柱卡爪通过夹紧气缸完成对心调整和夹紧，圆柱卡爪的外切圆和上下工件轴的电机旋转轴同轴。

优选的，上下工件轴包括用于b模的上工件轴和a模的下工件轴，上工件轴和下工件轴分别包括电机和滚珠丝杠，滚珠丝杠上套有滚珠丝杠副；所述滚珠丝杠副一侧连接有丝杠副导规滑块，丝杠副导规滑块固定连接有丝杠端导轨钳制器；所述电机一侧连接有电机端导规滑块，电机端导规滑块固定连接有电机端导轨钳制器；所述丝杠副导规滑块、丝杠端导轨钳制器、电机端导规滑块和电机端导轨钳制器安装在同一导轨上；所述电机上设有固定模具的模具固定装置。模具的上下移动和原地旋转由各自工件轴上的电机驱动完成。

更优选的，所述模具固定装置为设置在上下工件轴的真空吸头(可伸缩)，上下工件轴还设有与真空吸头连接的真空箱，真空吸头后方设有用于支撑模具的定心夹头。

优选的，所述模具拾放卡盘由四爪组成，每个爪是一个可以自转的圆柱。

优选的，模具传送装置包括a模传输带、b模传输带及其各自的传输电机，传输电机带动a模输送带和b模输送带间隙性移动，且a模传输带、b模传输带之间有高度差。

优选的，所述a模传输带和b模传输带都不接触模具的工作面，输送带上有防止模具相互碰撞的凸起间隔。a模和b模传输带安装有探测玻璃模具的电容式距离接近测头。

更优选的，所述b传输带有两根组成，两根传输带中间有间隔，间隔中设置提升机构。

优选的，所述中心矢高测量单元由非接触测量头和空气喷嘴组成。

更优选的，所述非接触测量头是可非接触测量玻璃移动的电容式距离接近测头或其他光学式测量头。

在模具工作面的中心偏修正完成后，胶带盘被送入到缠绕位置。胶带盘前伸把胶带的一端先粘贴合模后的外圆上。同时把上下工件轴的电机导轨钳制器设置在钳制的状态，把滚珠丝杠副钳制器设置在不钳制的状态，让上下电机同步同向旋转450度，把胶带缠绕在模具的外圆上。这时的对心卡盘起到压紧胶带的作用。然后胶带盘后撤到胶带盘的初始位置，通过这个动作把胶带拉出，并在离模具70mm处割断胶带，形成一个用胶带密封的空腔，并带有70mm左右的非缠绕在模具上的胶带，由人工或机械手拾取，合模完成。

本发明提供了一种以工件轴电机的旋转轴线作为基准，通过修正模具外圆偏心来修正模具工作面的偏心、模具工作面不接触的、无二次污染的胶带合模装置，其组成部分有传输带，拾放卡盘，上下工件轴，中心矢高测量单元，中心偏修正装置，胶带缠绕装置。请见设备框图1

模具的拾放采用四爪卡盘模式，拾放卡盘如图2c。四爪采用4个圆柱结构，通过夹紧气缸完成对心调整。四个圆柱可以绕自己的旋转轴线自由旋转。

传输带分a模和b模两个传输带，传输带上有分隔玻璃模具的突起，可以防止玻璃模具在传输过程中出现的相互碰撞现象。a模和b模传输带安装有探测玻璃模具的电容式距离接近测头。a模和b模输送带的电机都是间隙性工作，间隙的时间等于一个工序的时间。a模和b模分别放在不同高度的传输带上。a模工作面和b模工作面都朝上放置，这样就保证了模具的工作面不接触传输带，防止了模具工作面的二次污染。a模因为底面是凸面，传输带为一整根，b传输带有两根组成，两根传输带中间有间隔，方便放置提升机构。

a模传输带，拾放卡盘安装在一个升降气缸上，升降气缸又安装在另一个可左右移动的气缸上。拾放卡盘提升的目的，是为了防止在移动时a模碰到障碍物。左右移动气缸可将夹持有a模的卡盘送到下工件轴的正上方。在a模被下工件轴内可伸缩的真空吸头吸附住后复位。

b模传输带，设置有翻转气缸，拾放卡盘卡盘也依附于翻转气缸，翻转气缸安装在左右移动的气缸上，左右移动气缸可将夹持有b模的拾放卡盘送到上工件轴的正下方，并被上工件轴内可伸缩的真空吸头吸附住。在a模被下工件轴内可伸缩的真空吸头吸附住后复位。

上下工件轴拥有相同的结构，相对镜向垂直安装，有电机，导轨钳制器，滚珠丝杠和导轨组成，如图3所示。上下工件轴的电机旋转轴线的同轴度<0.002mm。本工件轴的设计有巧妙之处：一个电机能驱动定心夹头和真空吸头原地旋转或上下移动。上下移动采用滚珠丝杠结构直线移动。滚珠丝杠副安装在一个导轨滑块上，该导轨滑块上连接有气动导轨钳制器。电机安装在另一个导轨滑块上，该导轨滑块也连接有气动导轨钳制器。当电机端导轨钳制器在钳制的状态，滚珠丝杠副端钳制器不在钳制的状态，这时电机的旋转，只会带动定心夹头和真空吸头产生旋转，不会上下移动，此时移动的是滚珠丝杠副；当电机端导轨钳制器在不钳制的状态，滚珠丝杠副端钳制器在钳制的状态，这时电机的旋转，会带动定心夹头和真空吸头边旋转，边上下移动。这种独特的设计可以保证模具的上下移动和旋转可以用单个电机来完成，简化了结构，保证了对心精度。

在上下工件轴中间位置布置有可移动的中心矢高测量单元。中心矢高测量有上下两个测头和空气喷嘴组成。两个测头分别测量a模和b模的中心矢高。优选电容式距离测头作为非接触测量的传感器，非接触距离测量的精度为0.03mm，完全满足要求。每个电容式非接触式距离测头外围配有一个同轴空气喷嘴。空气喷嘴可以喷出经过0.01μm过滤的洁净压缩空气，可以对模具表面进行吹淋，以保证模具工作面的洁净度；另一方面，同轴喷嘴还可以作为硬限位保护测头。中心矢高测量单元安装在一个可移动的平台上，在需要测量时，移入a模和b模中间，在测量完成后，移出a模和b模中间。

在得到a模和b模的中心矢高后，上下工件轴的电机分别旋转带动a模和b模到达相应的位置，此位置由用户用过输入输出界面输入。

镜片模具的工作面或有平台面，如渐进多焦点模具图2a所示；或有中心光轴，如球光和散光模具图2b所示。镜片模具出厂时都是保证工作面的平台面和外圆旋转轴的跳动<0.01mm,如图2a；或保证外圆绕光轴旋转跳动<0.01mm,模具的外圆圆度更是小于0.005mm，如图2b。如果我们把工件轴电机的旋转轴线作为基准，通过修正模具外圆偏心来修正模具工作面的偏心到<0.01mm，基于模具出厂时可达到上述的精度要求，那么工作面的中心偏修正也就实现了，本发明就是基于这个原理来实现工作面的中心偏修正。中心偏修正装置由上下工件轴的电机和对心卡盘组成。对心卡盘的结构示意图见图2c。卡盘的四个圆柱可绕自己的轴线自转，此轴线平行于旋转轴线。四个圆柱分两组，每组分别安装在夹紧气缸的两个臂上，在夹紧气缸作用时，四个圆柱可提供向心力和夹紧力。圆柱卡爪的外切圆和电机的旋转轴同柱度保证<0.005mm。那么当电机带动模具旋转时，在向心力的作用下，镜片的外圆将自动调整到同电机的旋转轴同轴，从而消除偏心到<0.01mm的程度，远远超过目前的行业水平0.1mm的精度。四个圆柱卡爪采用刚性好易清洗的不锈钢材料。

在中心偏校正后，胶带盘将胶带送到缠绕位置。胶带盘安装在一个可伸缩台上。在开始胶带缠绕模具外圆的前，胶带盘前伸把胶带的一端先粘贴合模后的外圆上，这时电机导轨端钳制器在钳制的状态，滚珠丝杠副端钳制器在不钳制的状态，电机的旋转，让上下夹持单元产生旋转。上下工件轴的电机沿相同的方向旋转，以便保证a模和b模的同步旋转，达到缠绕胶带整洁平整的目的。然后胶带盘后撤到另一位置，把胶带多拉出70mm。胶带采用盘片结构，胶带盘带有切刀和张紧器。张紧器可以让胶带保持在挺直的状态。切刀在缠绕结束后切断胶带，胶带合模完成。

附图说明

图1：设备框图

图2a渐进模具截面图

图2b散光模具截面图

图2c4爪卡盘对心示意图

图3工件轴示意图

图4中心矢高测量图

图5合模完成后示意图

1是a模，2是b模，3是a模拾放卡盘，4是b模拾放卡盘，5是胶带盘，6是对心卡盘，7是胶带，8是圆柱卡爪，9是a模传输带，10是b模传输带，11是中心矢高测量单元，12是上工件轴，13是下工件轴，14是丝杠端导轨钳制器，15是滚珠丝杠，16是丝杠副导规滑块，17是电机端导轨钳制器，18是电机端导规滑块，19是电机，20是可伸缩真空吸头，21是定心夹头，22是真空箱，23是滚珠丝杠副，24是缠绕完成的胶带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行进一步详细说明：

实施例1

一种自动合模装置，包括模具传送装置、模具拾放卡盘、上下工件轴，模具拾放卡盘用于拾放模具传送装置上的模具并将模具放置于上下工件轴之间，上下工件轴的电机可各自带着模具旋转或上下移动，还包括中心矢高测量单元11和以工件轴电机的旋转轴线作为基准来修正工作面的偏心的对心卡盘6，所述对心卡盘6包括可绕自己的轴线自转的四个圆柱卡爪8，圆柱卡爪8通过夹紧气缸完成对心调整和夹紧，圆柱卡爪8的外切圆和上下工件轴的电机旋转轴同轴。

其中，上下工件轴包括用于a模1和b模2的下工件轴13和上工件轴12，上工件轴12和下工件轴13分别包括电机19和滚珠丝杠15，滚珠丝杠15上套有滚珠丝杠副23；所述滚珠丝杠副23一侧连接有丝杠副导规滑块16，丝杠副导规滑块16固定连接有丝杠端导轨钳制器14；所述电机19一侧连接有电机端导规滑块18，电机端导规滑块18固定连接有电机端导规钳制器17；所述丝杠副导规滑块16、丝杠端导轨钳制器14、电机端导规滑块18和电机端导规钳制器17安装在同一导轨上；所述电机19上设有固定模具的模具固定装置。模具的上下移动和原地旋转由各自电机19驱动完成。

所述模具固定装置为设置在上下工件轴的可伸缩真空吸头20，上下工件轴还设有与真空吸头20连接的真空箱22，真空吸头20后方设有起支撑作用的定心夹头21。

所述模具拾放卡盘(a模拾取卡盘3和b模拾取卡盘4)由四爪组成，每个爪是一个可以自转的圆柱。

模具传送装置包括a模传输带9、b模传输带10及其各自的传输电机，传输电机带动a模输送带9和b模输送带10间隙性移动，且a模传输带9、b模传输带10之间有高度差。

所述a模输送带9和b模输送带10都不接触模具的工作面，输送带上有防止模具相互碰撞的凸起间隔。a模和b模传输带安装有探测玻璃模具有无的电容式距离接近测头。优选的，所述b传输带10有两根组成，两根传输带中间有间隔，间隔中设置提升机构。

所述中心矢高测量单元由非接触测量头(所述非接触测量头是非接触测量玻璃移动的电容式距离接近测头或其他光学式测量头)和空气喷嘴组成。

实施例2

在实施例1的基础上，在上下工件轴之间设置胶带盘，胶带盘安装在一个可伸缩台上，通过上下工件轴的电机带动模具旋转的方式将胶带盘上的胶带缠绕到合模后的模具上。

a模和b模分别经检测合格后放在各自的传输带上，a模和b模输送带开始向前带着模具向前移动。a模、b模输送带的电容式接近探测头探测到玻璃模具时，输送带停止运动，此点作为电机的零位。后续输送带按照节距步长的脉冲数控制伺服电机进行间隙性的旋转，使输送带每次只移动一个节距。本发明中节距优选为90mm。升降气缸下压a模拾放卡盘3，拾放a模，经左右移动气缸被送入下工件轴13的正上方，下工件轴13内的真空吸附头20伸出，吸住a模，下工件轴13的定心夹头21起卡位和支撑作用；同时b模拾放卡盘4拾放b模，经旋转气缸旋转后送到上工件轴12的正下方，上工件轴12内的真空吸附头20伸出，吸住b模，上工件轴12内的定心夹头21起卡位和支撑作用。

中心矢高测量单元11移到a模和b模之间，同时上下工件轴的电机端导轨钳制器17设置在不钳制的状态，滚珠丝杠副钳制器14设置在钳制的状态，这时上下工件轴的电机19各自旋转，让上下工件轴内的定心夹头21带着各自的模具和真空吸头20边旋转，边上下相向运动，同时洁净空气喷淋模具表面。当电容式距离测头探测探测到a模时，控制系统记录a模的中心矢高位置；当电容式距离测头探测探测到b模时，控制系统记录b模的中心矢高位置。然后中心矢高测量单元11在上下工件主轴移开一段安全距离后移出a模和b模之间。同时上下工件轴的电机端导轨钳制器17设置在不钳制的状态，滚珠丝杠副钳制器14设置在钳制的状态，这时上下工件轴的电机19各自旋转，让上下定心夹头21带着模具和真空吸头20边旋转，边上下移动到相应的高度位置。此高度位置由控制系统根据用户设定的中心厚度和上述a、b模的中心矢高位置而定。

对心卡盘6送入工作位置，在夹紧气缸的作用下，同时夹住a模1和b模2。同时将上下工件轴的电机端导轨钳制器18设置在钳制的状态，滚珠丝杠副端钳制器14设置在不钳制的状态，这时上下工件轴的电机19各自带着模具在原地旋转，在对心卡盘6的向心力作用下，以工件轴电机的旋转轴线作为基准，通过修正模具外圆偏心来修正模具工作面的偏心的方法将a模和b模工作面的中心偏修正到设定的精度。

在模具工作面的中心偏修正完成后，胶带盘5被送入到缠绕位置。胶带盘5前伸把胶带7的一端先粘贴合模后的外圆上，同时把上下工件轴的电机导轨钳制器17设置在钳制的状态，把滚珠丝杠副钳制器14设置在不钳制的状态，让上下电机同步同向旋转450度，把胶带缠绕在模具的外圆上。这时的对心卡盘起到压紧胶带的作用。然后胶带盘后撤到胶带盘的初始位置，通过这个动作把胶带7拉出。胶带缠绕后，在离模具70mm处割断胶带。形成一个用胶带24密封的空腔，并带有70mm左右的非缠绕在模具上的胶带，由人工或机械手拾取，合模完成。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域中的普通技术人员来说，在不脱离本发明核心技术特征的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。