專利名稱：拋光眼鏡片的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及眼鏡片的拋光，較具體地涉及用于利用一個(gè)含有可動(dòng)態(tài)成形的拋光膜的拋光工具拋光眼鏡片的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的背景光學(xué)行業(yè)中對(duì)用于拋光眼鏡片的設(shè)備的一個(gè)基本要求是能夠在不改變鏡片表面曲率的情況下改善鏡片的表面光潔度。理想地，鏡片的拋光操作被限定在完全保持規(guī)定的曲率的同時(shí)除去鏡片上的小劃痕和加工痕跡。應(yīng)該看到，拋光工具頭的拋光膜上的任何未受控的壓力點(diǎn)或者在拋光膜任何位置的拋光液耗盡都會(huì)使拋光操作或多或少地磨去鏡片局部的材料，從而改變了規(guī)定的曲率和造成光學(xué)缺陷。
以往已開發(fā)了許多種類型的拋光設(shè)備，它們?cè)诓煌潭壬先〉昧顺晒Α？梢哉J(rèn)為這些設(shè)備被粗分為兩類。第一類利用帶有彈性或柔性拋光膜的拋光頭，當(dāng)拋光膜在與鏡片表面接觸時(shí)將發(fā)生變形以適配其曲率。這一類設(shè)備的例子在下述美國(guó)專利中有所說明。
美國(guó)專利No.3,589,071，1971.6.29授予赫胥洪(Hans S.Hirschorn)；美國(guó)專利No.5,205,083，1993.4.27授予帕梯奔(Dennis R.Pettibone)；美國(guó)專利No.5,662,518，1997.9.2授予詹姆斯(Michael D.James)等人。
現(xiàn)有技術(shù)的第二類鏡片拋光設(shè)備利用多個(gè)柱塞來在拋光膜面上施加壓力梯度。雖然這些設(shè)備是針對(duì)大型望遠(yuǎn)鏡的反射鏡的拋光來設(shè)計(jì)的，但這類設(shè)備在這里也是有意義的。這些設(shè)備的例子在下述美國(guó)專利中有說明美國(guó)專利No.4,606,151，1986.8.19授予赫那希(ErichHeynacher)；美國(guó)專利No.4,802,309，1989.2.7授予赫那希；美國(guó)專利No.4,850,152，1989.7.25授予赫那希等人。
這后面三個(gè)例子描述了帶有多個(gè)用來在拋光膜不同區(qū)域施加不同壓力的作動(dòng)器的拋光設(shè)備。不同的壓力根據(jù)鏡片表面不同位置處需去除的材料量多少來調(diào)節(jié)，以使得能更快地實(shí)現(xiàn)拋光操作。這些設(shè)備具有不可否認(rèn)的優(yōu)點(diǎn)，相信它們是光學(xué)表面拋光技術(shù)中的重大進(jìn)步。
不過，這些設(shè)備并沒有考慮下述事實(shí)鏡片的拋光操作常常伴隨著鏡片表面某些區(qū)域處的拋光液積聚或耗盡，這將會(huì)造成這些區(qū)域中的過度或欠缺拋光。雖然這一事實(shí)是造成眼鏡片光學(xué)缺陷的一個(gè)十分普遍的根源，但在已知的以往技術(shù)設(shè)備中沒有一個(gè)已經(jīng)解決了控制拋光膜與鏡片表面之間的拋光液運(yùn)動(dòng)的問題。
本發(fā)明概述然而在本發(fā)明中卻提供了一種拋光眼鏡片的新方法。還提供了一種拋光工具頭，它能同時(shí)適配于鏡片的形狀和運(yùn)動(dòng)工具頭拋光膜與被拋光眼鏡片之間的拋光液。
粗略地說，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征提供了一種拋光眼鏡片表面的改進(jìn)方法，該方法所使用的設(shè)備含有一個(gè)拋光工具頭，一個(gè)復(fù)蓋在該工具頭的拋光部分上的柔性膜，以及用來把拋光液泵運(yùn)到拋光工具頭上的泵和噴嘴裝置。該新方法包括通常的步驟，即給拋光工具頭施加往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并在把拋光液泵運(yùn)到拋光工具頭和鏡片上的同時(shí)，使鏡片表面與拋光工具頭的拋光部分相接觸。該方法的改進(jìn)點(diǎn)包括一個(gè)額外的步驟，即使拋光膜周期性地起伏運(yùn)動(dòng)以在該膜中加上一個(gè)波動(dòng)，使得拋光液能在膜與鏡片表面之間流動(dòng)。
該新方法的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，拋光液將在鏡片的整個(gè)表面上有效地運(yùn)動(dòng)，從而改善鏡片的拋光質(zhì)量。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是，該新方法還包括這樣一個(gè)步驟，即使拋光膜沿著一對(duì)正交的軸成形，并使拋光膜沿這兩個(gè)軸的輪廓形狀分別相似于和對(duì)齊于被拋光鏡片的基本曲率和橫向曲率。拋光膜的這一成形保證了能均勻地實(shí)現(xiàn)拋光操作，而不會(huì)在拋光膜的拋光部分上出現(xiàn)任何壓力點(diǎn)或松弛區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)特征，提供了一種用于拋光眼鏡片的拋光工具頭。該拋頭工具頭包括一個(gè)基板和多個(gè)安裝在基板上的氣動(dòng)配件，該基板帶有安裝裝置，使它可以固定在一個(gè)鏡片拋光設(shè)備上?；迳线€固定有一個(gè)復(fù)合板，其中有一些氣動(dòng)回路，每個(gè)回路與一個(gè)氣動(dòng)配件連通。復(fù)合板上固定有多個(gè)氣動(dòng)缸，這些氣動(dòng)缸取向互相平行，構(gòu)成一個(gè)圓形陣列，每個(gè)氣動(dòng)缸以密閉形式與一個(gè)相應(yīng)的氣動(dòng)回路相連。在復(fù)合板對(duì)側(cè)有一個(gè)剛性罩包圍了全部氣缸并分別包住各氣動(dòng)缸的領(lǐng)端。
在圓形陣列的中央?yún)^(qū)有一個(gè)與氣動(dòng)缸取向相同的長(zhǎng)套筒固定在剛性罩上，還有一個(gè)柔性膜復(fù)蓋了這些氣動(dòng)缸和剛性罩。該柔性膜上伸出一個(gè)基柱，它伸入套筒并固定在套筒內(nèi)。每個(gè)氣動(dòng)缸都有一個(gè)可伸縮的端桿，以可移動(dòng)方式壓在柔性膜上，使后者成形。
當(dāng)各個(gè)氣動(dòng)配件能分別連接到相應(yīng)的空氣壓力源上時(shí)，就可使各個(gè)氣動(dòng)缸分別受到控制，以根據(jù)眼鏡片的曲率使柔性膜成形。當(dāng)讓柔性膜與眼鏡片接觸時(shí)，膜的中央部分將被用作一個(gè)參考接觸點(diǎn)，以所選擇的膜與鏡面表面之間的壓力使膜與眼鏡片接觸。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，拋光工具頭中的氣動(dòng)缸陣列包括環(huán)繞著套筒的兩個(gè)同心圓，一個(gè)內(nèi)部圓和一個(gè)外部圓。這樣，當(dāng)位在兩個(gè)圓上的氣動(dòng)缸分別被周期性致動(dòng)時(shí)，柔性膜將以圓形波動(dòng)方式起伏，有利地使拋光液在鏡片表面上運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)特征，氣動(dòng)缸陣列可以分成4個(gè)子陣列，分別位在工具頭的徑向相對(duì)的位置上，并且每一對(duì)位在徑向相對(duì)位置上的子陣列中的氣動(dòng)缸可以成組地工作，以在柔性膜中產(chǎn)生徑向波動(dòng)，使拋光液在鏡片表面上運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)特征，氣動(dòng)缸陣列包括兩個(gè)同心圓。每個(gè)氣動(dòng)缸都有一個(gè)可伸縮的端桿，并且外部圓中氣動(dòng)缸的可伸縮端桿上都安裝了一個(gè)D形墊，D形墊的短直線沿圓形陣列的圓周邊取向延伸，而且每個(gè)D形墊都可繞著一個(gè)其取向也與該圓形陣列的圓周邊方向?qū)?zhǔn)的軸分別在各自的可伸縮端桿上轉(zhuǎn)動(dòng)。
內(nèi)部圓中各氣動(dòng)缸的可伸縮端桿上安裝有吸杯形的頂帽。吸杯可以任選地像內(nèi)部圓氣動(dòng)缸一樣連接在一個(gè)真空源上。因此，當(dāng)外部圓中的氣動(dòng)缸連接在一個(gè)壓力源，而內(nèi)部圓中的氣動(dòng)缸和吸桿連接在一個(gè)真空源上時(shí)，這個(gè)氣動(dòng)缸陣列就可以用來根據(jù)極端的鏡片曲率成形該柔性膜。
本發(fā)明的還有一個(gè)特征是，氣動(dòng)缸陣列是一個(gè)緊湊的布局，其面積基本上類似于普通眼鏡片毛坯的面積。用于改裝一個(gè)已有的鏡片拋光設(shè)備時(shí)，氣動(dòng)缸陣列可以安裝在一個(gè)具有普通尺寸和適用于普通鏡片研磨和拋光設(shè)備的工具頭上，從而使得這種拋光工具頭對(duì)于光學(xué)行業(yè)可以廉價(jià)地獲得。
附圖的簡(jiǎn)單說明


了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在各個(gè)附圖中類似的代號(hào)代表類似的元件。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的鏡片拋光設(shè)備的簡(jiǎn)化圖示。為了表達(dá)比較清楚，圖中沒有畫出該設(shè)備通常的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制裝置、殼體、和這類設(shè)備所共有的其他裝置；圖2是安裝在一個(gè)支持塊上的眼鏡片的側(cè)視圖3是含在鏡片拋光設(shè)備中的拋光工具頭的近景圖；圖4是鏡片拋光設(shè)備內(nèi)部拋光站的部分透視圖；圖5是鏡片拋光站的部分側(cè)視立面圖；圖6是鏡片拋光站的拋光工具頭的放大透視圖，其中的復(fù)蓋膜已被部分切除；圖7示出不帶復(fù)蓋膜的拋光工具頭；圖8示出不帶復(fù)蓋膜的拋光工具頭的平面圖；圖9是沿圖8的9-9線的拋光工具頭截面圖；圖10是設(shè)置在拋光工具頭基板中的復(fù)合板的平面圖；圖11是與拋光工具頭結(jié)合使用的氣動(dòng)回路圖；圖12是代表拋光工具頭在眼鏡片上的理想運(yùn)動(dòng)路徑的示意圖；圖13是拋光工具頭的示意性平面圖，它說明當(dāng)其中的各種壓力區(qū)帶可按徑向相對(duì)的扇區(qū)操作時(shí)的各個(gè)不同的壓力區(qū)帶；圖14是拋光工具頭的示意性平面圖，它說明當(dāng)其中的各種壓力區(qū)帶可按各同心圓操作時(shí)的各個(gè)不同的壓力區(qū)帶。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明雖然本發(fā)明可以有許多不同形式的實(shí)施例，不過這里附圖所示的和將要詳細(xì)說明的只是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)特定的實(shí)施例和使用該設(shè)備的一種方法，同時(shí)應(yīng)該理解，本公開僅是本發(fā)明原理的一個(gè)例子，而不希望把本發(fā)明局限在所示出和說明的實(shí)施例上。
首先參見圖1、2、3，它們分別示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的用來實(shí)現(xiàn)拋光眼鏡片的一種新方法的設(shè)備的簡(jiǎn)化透視圖；一個(gè)典型的安裝在一個(gè)支持塊上的眼鏡片；和設(shè)置在該設(shè)備中的一個(gè)拋光工具頭。不過為了對(duì)圖1有較清楚的理解，在詳細(xì)說明該設(shè)備之前需要提示一些一般的信息。這里所說的眼鏡片拋光是在超精細(xì)鏡片生產(chǎn)設(shè)備上制造眼鏡片過程中的一個(gè)任選步驟，其中鏡片表面的最終曲率應(yīng)由加工過程確定，而不應(yīng)在拋光操作期間發(fā)生改變。眼鏡片的拋光是一種輕度的研磨操作，為了生產(chǎn)出具有最精細(xì)質(zhì)量的鏡片，可以任選地執(zhí)行這一操作來去除鏡片表面上看不見的或難以看見的加工缺陷。鏡片的拋光操作在任選地最后向鏡片施加透明樹脂質(zhì)鍍層之前進(jìn)行。
根據(jù)以上所述可以看出，為了能得到預(yù)期的效果，在這種拋光操作過程中重要的是應(yīng)該以精密和可控的方式來從鏡片表面除去一些物質(zhì)。這基本上是根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)備和方法的主要目的。
根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)備包括以下各元部件的結(jié)合一個(gè)清洗站20；一個(gè)拋光站22；以及一個(gè)機(jī)器手24，后者用來把一個(gè)其上安裝有一個(gè)鏡片支持塊28的眼鏡片26從一個(gè)放置站(未示出)傳送到清洗站20，從清洗站20傳送到拋光站22，再?gòu)膾伖庹?2傳回到清洗站，然后再回到放置站(未示出)，在放置站處操作員可以從設(shè)備上取下鏡片26。應(yīng)該看到，放置站(未示出)可以設(shè)置在清潔站內(nèi)，并且開始時(shí)可以由設(shè)備操作員把鏡片26和鏡片支持塊28放置在清洗站20中。
機(jī)器手24包括一個(gè)抓捏組件40和一對(duì)第一和第二線性作動(dòng)器及滑移組件42，44；前者用來夾持鏡片支持塊28，后者分別用來沿箭頭42’和44’所示的橫向和縱向移動(dòng)抓捏組件40。機(jī)器手24最好還能沿上下方向運(yùn)動(dòng)以抓起和放下鏡片支持塊28。最好通過由人工把一個(gè)參考槽50對(duì)準(zhǔn)于清洗站或工件站(未示出)的夾盤中的相應(yīng)凹槽(未示出)，來把鏡片26導(dǎo)入清洗或放置站(未示出)。
回到圖1，清洗站20包括一個(gè)第一真空夾盤60(與圖3中的80類似)，用來保持住鏡片支持塊28。第一真空夾盤60安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器62的轉(zhuǎn)軸上，使得在清洗工序中鏡片26得以旋轉(zhuǎn)。還設(shè)置了一個(gè)安裝在一個(gè)第一結(jié)構(gòu)件66上的清洗池64，它通過一個(gè)第三線性作動(dòng)器及滑移組件68被驅(qū)動(dòng)而相對(duì)于旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器62作上下方向的運(yùn)動(dòng)。第一真空夾盤60有一個(gè)可卸裝的防濺板70，而在清洗池64內(nèi)則安裝了一個(gè)噴嘴72。在清洗工序中，清洗池64向著防濺板70上升，最后完全包住了鏡片26、鏡片支持塊28、和噴嘴72。然后在鏡片26旋轉(zhuǎn)幾圈的過程中用水或者水和洗滌劑混合物對(duì)著鏡片噴射。完成了清洗工序之后，鏡片26被機(jī)器手24傳送給拋光站22。
拋光站含有一個(gè)第二真空夾盤80，用來在拋光工序中保持住鏡片26。第二真空夾盤80安裝在拋光工具頭82上方，使得被拋光鏡片26的表面向下，面對(duì)著拋光工具頭82的頂部。
第二真空夾盤80安裝在一個(gè)第二結(jié)構(gòu)件上，為了保持圖面的簡(jiǎn)潔，圖中只畫出了其一部分。第二結(jié)構(gòu)件包括第四、第五和第六線性作動(dòng)器及滑移組件84、86和88。這三個(gè)線性作動(dòng)器及滑移組件可使第二真空夾盤80沿著由箭頭84’86’和88’所示的三個(gè)正交方向移動(dòng)。第二真空夾盤80的這些運(yùn)動(dòng)將有利于在開始時(shí)把鏡片的幾何中心對(duì)準(zhǔn)于拋光工具頭82的垂直中性軸，或者有利于例如為了適配于鏡片中的一個(gè)棱鏡角而在開始時(shí)把鏡片放置在距拋光工具頭的中性軸有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏置距離的位置處。為了防止鏡片局部的拋光過度或不足，還建議在拋光工序中讓鏡片26相對(duì)于拋光工具頭的中性軸沿著箭頭84，和86’所示的方向連續(xù)地作前后和左右的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
第二真空夾盤80和拋光工具頭82最好安裝在一個(gè)密封殼體100的內(nèi)部。殼體100最好有一個(gè)玻璃窗口102，清洗池64最好由透明材料做成，使得這兩個(gè)工序的操作都可被站在設(shè)備附近的操作員監(jiān)視。
用圖3中的一個(gè)或多個(gè)拋光液噴嘴104連續(xù)不斷地把拋光液泵運(yùn)到拋光工具頭82和鏡片26上。
利用例如于1993年1月5日授予波爾頓(John R.Bolton)的美國(guó)專利No.5,175,961中所描述的那種類型的機(jī)構(gòu)使設(shè)備的拋光工具頭82以圓周往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式工作。旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過皮帶輪106傳送給該機(jī)構(gòu)。
具體參見圖3，其中以放大的尺度示出了真空夾盤80和拋光工具頭82。圖中只部分地示出了第二真空夾盤80。只畫出一部分的原因也是為了保持圖形的簡(jiǎn)潔。但是應(yīng)該理解到這個(gè)夾盤80和第一夾盤60一樣，都是依靠真空工作的，它們都通過一個(gè)如代號(hào)110所示的導(dǎo)管連接在一個(gè)真空源和適當(dāng)?shù)目刂崎y門上。
在根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)備中，如圖4和5的優(yōu)選安裝方式所示，真空夾盤80安裝在一個(gè)平衡環(huán)112上，而后者又安裝在一個(gè)連接于第六線性作動(dòng)器88的垂直框架114上。
平衡環(huán)112包括一個(gè)第一C形元件116，后者可繞其中心沿著一個(gè)通過垂直框架114中的一個(gè)第一軸承(未示出)的第一節(jié)軸118轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)第二C形元件120的兩端沿著一個(gè)垂直于第一節(jié)軸118的第二節(jié)軸122分別與第一C形元件116的兩端相連接。
如圖5所示，第二C形元件120在其上端有一個(gè)平坦表面124。為了在把支持塊28插入到夾盤80中時(shí)或把支持塊28從夾盤80取下時(shí)能使平衡環(huán)112定向和穩(wěn)定，可以有利地讓該平坦表面有選擇地與一個(gè)相面對(duì)的穩(wěn)定元件126接觸。在本優(yōu)選設(shè)備中，穩(wěn)定元件126是一個(gè)安裝在一個(gè)線性作動(dòng)器128的伸縮桿上的平端面圓形元件。
回到圖3，拋光工具頭82最好用一個(gè)織物帽130復(fù)蓋，完全包住其中的有效部分。織物帽130用位在工具頭上擴(kuò)大部分下方的一條彈性帶132固定在工具頭周圍。織物帽130的織物材料應(yīng)選擇得能對(duì)拋光液的吸收和保持有良好的耐受性和良好的特性。用于制作織物帽130的優(yōu)選織物類型是DuPontTM(杜邦)公司以商品名WearforceTM“F”銷售的織物。DuPontTM公司，即E.I.du Pont de Nemours andCompany，在世界各地都有辦公處，其總部地址為1007 Market Street，Wilmington，DE，19898，U.S.A。
應(yīng)該看到，在優(yōu)選實(shí)施例設(shè)備的工作過程中，當(dāng)鏡片26被保持在與拋光工具頭82相接觸的位置上并且沿著鏡片的周邊泵運(yùn)拋光液時(shí)，則例如與鏡片26的周邊區(qū)域相比，其中央?yún)^(qū)域的拋光液循環(huán)可能小足。
眾所周知，拋光液含有液相部分(通常為水)和由微觀研磨顆粒組成的固相部分，這些顆粒通常是氧化鋁顆粒，其尺寸典型地不大于5微米。液相部分的作用是把研磨顆粒攜帶到整個(gè)被拋光面積上和清洗掉從鏡片上研磨下來的塑料或玻璃顆粒。不過應(yīng)該看到，當(dāng)鏡片完全與拋光工具頭接觸時(shí)拋光液將不能均勻地分布在鏡片的整個(gè)表面上。這一不利點(diǎn)會(huì)造成復(fù)蓋著拋光工具頭82的織物帽130的不均勻磨損。拋光液在鏡片整個(gè)表面上的不均勻分布還會(huì)造成鏡片的不均勻拋光。
為了防止這些拋光缺陷，優(yōu)選實(shí)施例中的拋光工具頭82含有一個(gè)如圖3和6所示的彎曲膜134和許多安裝在彎曲膜下面的氣動(dòng)缸136，后者用來按照鏡片26的曲率使膜成形以及在吸收織物帽130、膜134，和鏡片26的整個(gè)表面之間保持均勻的壓力分布，膜134最好用不滲水的柔性橡膠材料做成，以防止拋光液損壞與氣動(dòng)缸136相關(guān)的機(jī)構(gòu)和裝置。
根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的拋光工具頭82的氣動(dòng)缸136還執(zhí)行使膜134周期性地起伏運(yùn)動(dòng)的附加功能，使拋光液在膜與鏡片26之間運(yùn)動(dòng)。
現(xiàn)在同時(shí)參見圖6-11，其中較詳細(xì)地說明了本優(yōu)選實(shí)施例設(shè)備的拋光工具頭82。拋光工具頭82含有18個(gè)氣動(dòng)缸136，它們環(huán)繞著一個(gè)中央套筒138布置成一個(gè)圓形或六角形的陣列。圓形或六角形陣列的直徑最好略小于標(biāo)準(zhǔn)鏡片毛坯的直徑。氣動(dòng)缸136的陣列由兩個(gè)同心圓組成，外部圓上有12個(gè)外部柱塞140，內(nèi)部圓上有6個(gè)內(nèi)部柱塞142。
在一種形式的工具頭82中，每個(gè)氣動(dòng)缸136都是單動(dòng)作、彈簧返回和領(lǐng)部安裝型的，其行程長(zhǎng)度選擇得使其能在拋光工具頭的全部調(diào)節(jié)范圍內(nèi)工作在行程的中央?yún)^(qū)域。在此方面，本優(yōu)選實(shí)施例設(shè)備的拋光工具頭的膜134的曲率最好能從約為-6屈光度的輕微凹形調(diào)節(jié)到平面形再調(diào)節(jié)到約為16屈光度的凸形。
每個(gè)外部柱塞140的端部都有一個(gè)D形墊，D形墊的短直線段定義了圓形陣列周邊上的一段圓弧。每個(gè)D形墊144都可以繞著一個(gè)穿過柱塞桿端部并沿上述短直線段取向的小軸146(見圖9)相對(duì)于柱塞桿端部轉(zhuǎn)動(dòng)。墊144的這種結(jié)構(gòu)有利于膜134在其整個(gè)工作區(qū)上的工作。特別是沿著工作區(qū)周邊區(qū)域的工作。
內(nèi)部柱塞142的桿端部最好帶有真空吸杯型的端帽148。這些端帽148的形狀有利于在這些柱塞的氣動(dòng)缸136被向外驅(qū)動(dòng)時(shí)提供膜下面的均勻壓力分布。這些吸杯型端帽148的形狀也有利于可任選地向其施加真空，從而例如在需把膜成形為一個(gè)平面時(shí)可以對(duì)膜施加一個(gè)相應(yīng)的拉力，或者如后面將說明的，可以使膜發(fā)生起伏運(yùn)動(dòng)以讓其下面的拋光液運(yùn)動(dòng)。
對(duì)于上述的后一種情況，操作內(nèi)部柱塞142的那些氣動(dòng)缸136最好具有一個(gè)與一個(gè)真空源接口相連接的空心桿，氣動(dòng)缸的類型是單動(dòng)作彈簧拉伸型的。還應(yīng)該看到，安裝了吸杯形帽148的內(nèi)部滑桿142也可以連接到一個(gè)真空源上，同時(shí)其相應(yīng)的氣動(dòng)缸136則連接在一個(gè)空氣壓力源上。在這種布局下，每個(gè)氣缸都有一個(gè)真空接口和一個(gè)壓力接口。真空接口連接在空心柱塞上，壓力接口連接在桿外面的活塞上。不過這種布局尚未被說明而為熟悉氣動(dòng)系統(tǒng)的人們所公知，但通過本說明書的說明該布局將對(duì)他們變得顯然。
中央套筒138相對(duì)于內(nèi)部和外部柱塞140、142是固定的。其縱軸平行地對(duì)準(zhǔn)于各氣動(dòng)缸136的軸。套筒138定義了工具頭82的一個(gè)中性軸。中央套筒138的內(nèi)部尺寸適合于容納和保持任一個(gè)從膜134內(nèi)側(cè)的中央?yún)^(qū)域伸出的基柱150?；?50被牢固地保持在套筒138內(nèi)，使得它能為按照被拋光表面使膜成形而提供一個(gè)參考點(diǎn)。基柱150最好用與制作膜134一樣的彈性橡膠材料做成，并與膜134結(jié)合成或模制成一個(gè)整體。膜的靠近基柱150的部分被放置得緊靠著鏡片，由此提供一個(gè)最好始終保持與鏡片表面相接觸的固定基點(diǎn)，從該基點(diǎn)出發(fā)膜134可被成形得匹配于被拋光鏡片的曲率。當(dāng)使用一個(gè)壓力測(cè)量裝置來控制第六線性作動(dòng)器88的運(yùn)動(dòng)時(shí)，膜的靠近基柱150的部分還為拋光工具頭82在被拋光鏡片上的運(yùn)動(dòng)提供了一個(gè)參考點(diǎn)。在此方面，第六線性作動(dòng)器88最好包括一個(gè)與一個(gè)可調(diào)節(jié)高精度壓力調(diào)整器(未示出)相連接的氣動(dòng)線性作動(dòng)器(未示出)。這一氣動(dòng)裝置與基柱150的結(jié)合使得鏡片拋光設(shè)備的操作員能在拋光工具頭82與被拋光鏡片表面之間精確地設(shè)定一個(gè)基本壓力。
現(xiàn)在參見圖7、9、10，每個(gè)氣動(dòng)缸136的接口端152都坐落在一個(gè)復(fù)合板154上，并且各自被密封在復(fù)合板上的一個(gè)相應(yīng)腔中。復(fù)合板154和各個(gè)氣動(dòng)缸136被一個(gè)剛性罩155包圍著。剛性罩也包住了每個(gè)氣動(dòng)缸的位在復(fù)合板154對(duì)側(cè)的領(lǐng)端，以保持這些氣缸136在空間上的分開和互相平行的取向。套筒138也固定在剛性罩155上并沿著平行于氣缸136的方向取向。剛性罩155的外表面上有一個(gè)或幾個(gè)槽口158，用來與位在膜134內(nèi)側(cè)的一個(gè)或幾個(gè)相似筋肋(未示出)配合，以把膜134引導(dǎo)和固定在罩上。
復(fù)合板154中有6個(gè)回路槽156，它們把一人或幾個(gè)氣動(dòng)缸136連接到6個(gè)孔158中的一個(gè)孔上，這個(gè)孔又與從工具頭82的一個(gè)基板162伸出的6個(gè)氣動(dòng)配件160中的一個(gè)相連通?；?62可以用穿過如圖所示的埋頭孔的螺栓安裝到往復(fù)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸上。6個(gè)回路槽156把2個(gè)或幾個(gè)氣動(dòng)缸136連接起來，加上中央基桿150共形成拋光工具頭82上的7個(gè)壓力區(qū)帶。各個(gè)壓力區(qū)帶分別用字母“A”到“G”標(biāo)記，如圖8、13、14所示。
每個(gè)氣動(dòng)配件160都與一個(gè)電磁操作的氣動(dòng)閥164相連，后者又連接在一個(gè)空氣供壓件166上。在空氣供壓件166的供壓接口處設(shè)有一個(gè)精度比例壓力調(diào)整器168。每個(gè)氣動(dòng)缸136的加壓是通過同時(shí)操作一個(gè)電磁閥164來實(shí)現(xiàn)的，并且每次都要改變壓力調(diào)整器168的壓力設(shè)定。壓力調(diào)整器168是屬于計(jì)算機(jī)控制的快速響應(yīng)型的，所有6條線路的關(guān)閉和加壓都在非常短的時(shí)間內(nèi)完成，實(shí)際上在幾秒鐘之內(nèi)完成。在拋光工作頭的整個(gè)工作時(shí)期內(nèi)每個(gè)氣動(dòng)缸136中的壓力最好要反復(fù)地調(diào)節(jié)。當(dāng)在真空狀態(tài)下使用內(nèi)部柱塞142時(shí)，也要用一個(gè)類似的回路(未示出)來控制這些柱塞中的、柱塞的杯形帽148中的，或者142、148兩者之中的真空度設(shè)定。
回到圖10，其中示出在復(fù)合板154中還有一個(gè)第七回路槽170和一個(gè)第七孔172。這個(gè)回路槽也連接在氣動(dòng)配件160，空氣供壓件166和調(diào)整器168上。如圖9所示，回路槽170通過工具頭82的中央?yún)^(qū)域連接在一個(gè)導(dǎo)孔174上。膜134最好在例如圖6和9所示的凹槽176處密封在剛性罩155周圍。當(dāng)允許空氣壓力通過導(dǎo)孔174時(shí)，該壓力將傳送到工具頭內(nèi)部和膜134的下面，使膜鼓脹。不時(shí)地使膜的內(nèi)部有輕微的正壓力將有利于減小每個(gè)柱塞140或142處的局部壓力集中面積。類似地，可以看出，例如為了獲得膜134的極端曲率，也可以給回路槽170施加真空。
現(xiàn)在參見圖12，該圖中的三個(gè)區(qū)帶“A”代表在拋光鏡片過程中工具頭82的中央?yún)^(qū)域的徑跡。雖然圖中只畫出了區(qū)帶“A”，但此圖希望能說明整個(gè)工具頭82在鏡片26的表面上的運(yùn)動(dòng)情況。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的直徑和速度最好都是可調(diào)節(jié)的。對(duì)于拋光一個(gè)直徑約為75mm的鏡片，本優(yōu)選實(shí)施例設(shè)備的令人滿意的直徑設(shè)定約在10mm到20mm之間，優(yōu)選的速度約在每分鐘300轉(zhuǎn)到600轉(zhuǎn)之間。
為了更好地理解拋光工具頭82的工作，現(xiàn)在請(qǐng)參見圖13。該圖示出的是拋光工具頭82的平面圖和由基柱150及滑桿140、142所定義的7個(gè)區(qū)域。這些區(qū)域的布局使得可把它們中的一個(gè)或幾個(gè)區(qū)帶結(jié)合成圖中所示的4個(gè)扇區(qū)。扇區(qū)180和182相對(duì)并對(duì)稱。扇區(qū)184和186也是相對(duì)和對(duì)稱的，并與扇區(qū)180、182成直角關(guān)系。
扇區(qū)180和182例如沿著工具頭上被拋光鏡片的橫向曲線的軸188設(shè)置，這里稱這個(gè)軸為橫向曲線軸。類似地，扇區(qū)184和186沿著基本曲線軸190設(shè)置。可以看到，位于橫向曲線軸188一側(cè)的所有區(qū)帶都以對(duì)稱的方式相對(duì)于軸另一側(cè)的所有區(qū)帶設(shè)置。類似地，位于基本曲線軸190一側(cè)的區(qū)帶都相對(duì)于另一側(cè)的區(qū)帶對(duì)稱地設(shè)置。因此，拋光工具頭上的每個(gè)區(qū)帶相對(duì)于工具頭的兩個(gè)正交軸188和190都有相應(yīng)的區(qū)帶與之四路(four-way)對(duì)稱。通過下面的說明將可更明顯地看出，拋光工具頭82上各個(gè)壓力區(qū)帶的這種布局的優(yōu)點(diǎn)。
由扇區(qū)180和182定義的各壓力區(qū)帶的設(shè)定可以根據(jù)被拋光鏡片規(guī)定的橫向曲線形狀調(diào)節(jié)。類似地，由扇區(qū)184和186定義的各區(qū)域中的壓力設(shè)定可以根據(jù)鏡片規(guī)定的基本曲線形狀調(diào)節(jié)。已經(jīng)證明，能夠沿著兩對(duì)相對(duì)扇區(qū)產(chǎn)生壓力梯度對(duì)于根據(jù)鏡片26的兩個(gè)基本曲率來使工具頭82的膜134在兩個(gè)垂直方向上的輪廓成形是有益的，從而對(duì)于獲得鏡片表面的均勻拋光是有益的。
圖14示出本優(yōu)選實(shí)施例拋光工具頭82的另一個(gè)重要特性，該特性也直接與工具頭上各壓力區(qū)帶的對(duì)稱布局有關(guān)。如上所述，工具頭82的18個(gè)氣動(dòng)缸136被分成7個(gè)區(qū)帶以形成4個(gè)對(duì)稱的扇區(qū)180、182、184、186。這7個(gè)區(qū)帶還形成了3個(gè)同心圓或3個(gè)同心六角形。不過為了文字說明的簡(jiǎn)潔，將按3個(gè)同心圓來說明。第一圓192包括具有固定基柱150的單個(gè)區(qū)帶“A”。第二圓194包括兩個(gè)區(qū)帶“B”和“E”，它們分別含有4個(gè)和2個(gè)氣動(dòng)缸136。第三圓196包括4個(gè)區(qū)帶“C”、“D”、“F”、“G”，它們分別含有2個(gè)、4個(gè)、4個(gè)、2個(gè)氣動(dòng)缸。區(qū)帶“B”和“G”中的每個(gè)氣動(dòng)缸136都與同一區(qū)帶中的另一個(gè)氣動(dòng)缸徑向?qū)ΨQ地相對(duì)布局。
圓194和196中所有氣動(dòng)缸的壓力，或者圓194中柱塞142中設(shè)定的真空度，都可以被周期性地從各自的規(guī)定設(shè)定值減小或增大，使膜134在這些控制位置點(diǎn)上變形從而相對(duì)于鏡片26的表面上下波動(dòng)。圓陣列194和196可分開地相繼工作，以向鏡片26的中心泵入標(biāo)稱量的拋光液或把拋光液從鏡片的中央?yún)^(qū)域推到周邊區(qū)域。膜134的受控波動(dòng)和由此產(chǎn)生的泵運(yùn)動(dòng)作對(duì)于在鏡片整個(gè)表面上保持拋光液的恒定供應(yīng)是有益的。
因?yàn)槊總€(gè)圓中的各個(gè)區(qū)帶相對(duì)于拋光工具頭的布局是徑向?qū)ΨQ的，又因?yàn)槊總€(gè)區(qū)帶都可被驅(qū)動(dòng)一個(gè)規(guī)定的時(shí)間，所以在膜發(fā)生波動(dòng)的期間工具頭的拋光作用以被控制得能保持整個(gè)鏡片表面上的均勻拋光。
應(yīng)該看到，當(dāng)膜的曲率接近于極大值時(shí)，某些用戶可能會(huì)優(yōu)選采用讓膜以脈動(dòng)圓形波的形式波動(dòng)來進(jìn)行泵運(yùn)。然而，當(dāng)鏡片曲率接近平坦時(shí)，兩對(duì)扇區(qū)180、182和184、186中的壓力梯度可以交替地改變，以在膜134中產(chǎn)生脈動(dòng)徑向波，使膜134以推掃的形式波動(dòng)，把拋光液掃入和散布到整個(gè)鏡片表面上。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，不論膜以圓形波模式還是徑向波模式周期性地波動(dòng)，拋光效率都有明顯的增大。應(yīng)該看到，膜的脈動(dòng)式波動(dòng)最好是疊加在每個(gè)氣缸的規(guī)定壓力設(shè)定之上的。因此，膜134的規(guī)定曲率在每次波動(dòng)形成之前和之后以及在每個(gè)波動(dòng)的節(jié)點(diǎn)處都始終保持不變。
雖然人們都知道這里所描述的脈動(dòng)作用可極大地改善鏡片拋光操作，但熟悉鏡片拋光處理的人們應(yīng)會(huì)理解，這里所描述的脈動(dòng)作用不一定能完全免除下述必要性即周期性地把鏡片抬離拋光工具頭以更新它們之間的拋光液層。
關(guān)于使用和操作根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例設(shè)備的更精細(xì)的操作方式，根據(jù)上面的說明應(yīng)該仍是十分明顯的，因此我們認(rèn)為關(guān)于使用和操作方式的進(jìn)一步討論是多余的，這里不再給出。
雖然上面已經(jīng)在附圖中示出并說明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，但熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們應(yīng)可看到，在不偏離本發(fā)明的真正精神和范疇的情況下可以作出各種修改、結(jié)構(gòu)改變、和采用等價(jià)的實(shí)施例。因此，上述說明和圖例不應(yīng)被理解為是對(duì)由所附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明范疇的限制。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的拋光眼鏡片表面的方法，該方法使用的設(shè)備含有一個(gè)拋光工具頭、一個(gè)復(fù)蓋在上述工具頭的拋光部分上的柔性膜、以及用來把拋光液泵運(yùn)到上述拋光頭上的泵和噴嘴裝置；上述方法包括以下通常步驟給上述拋光工具頭施加往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且在把拋光液泵運(yùn)到上述拋光工具頭和上述鏡片上的同時(shí)，使上述鏡片表面與上述拋光工具頭的上述拋光部分相接觸；而其中的改進(jìn)包括以下額外步驟使上述膜周期性地起伏運(yùn)動(dòng)以在該膜中加上一個(gè)波動(dòng)，使得拋光液能在上述膜與上述鏡片表面之間流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中上述工具頭是圓形的，并且上述使上述膜周期性地起伏運(yùn)動(dòng)以在該膜中加上一個(gè)波動(dòng)的步驟包括在上述膜中加上徑向波動(dòng)的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中上述工具頭是圓形的，并且上述使上述膜周期性地起伏運(yùn)動(dòng)以在該膜中加上一個(gè)波動(dòng)的步驟包括在上述膜中加上圓形波動(dòng)的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中上述拋光工具頭有一個(gè)中性軸，并且上述方法還包括使上述眼鏡片表面相對(duì)于上述中性軸前后和左右運(yùn)動(dòng)的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中上述拋光工具頭有一個(gè)中性軸，并且上述方法還包括以下步驟使上述膜沿著一對(duì)垂直于上述中性軸的正交軸成形；以及使上述膜沿著上述兩正交軸的輪廓的曲率被形成得分別相似于上述鏡片的基本曲率和橫向曲率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中上述的膜輪廓在每種上述波動(dòng)形成之前和之后以及在每種上述波動(dòng)的節(jié)點(diǎn)處都保持不變。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中上述使上述膜成形的步驟包括相對(duì)于上述拋光工具頭同時(shí)推、拉上述膜的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中上述使上述膜成形的步驟包括使上述膜輕微鼓脹的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中上述周期性地使上述膜起伏運(yùn)動(dòng)以在上述膜中加上一個(gè)波動(dòng)的步驟包括持續(xù)保持上述膜的一部分與上述眼鏡片表面相接觸的步驟。
10.一種用來拋光眼鏡片的拋光工具頭，它包括一個(gè)基板，它含有用來將其自身固定在一個(gè)鏡片拋光設(shè)備上的安裝裝置和多個(gè)安裝在其上的氣動(dòng)配件；一個(gè)固定在上述基板上的復(fù)合板，其中含有一些氣動(dòng)回路，每個(gè)上述氣動(dòng)回路與上述多個(gè)氣動(dòng)配件中的一個(gè)氣動(dòng)配件相連通；多個(gè)固定在上述復(fù)合板上的氣動(dòng)缸，它們定義了一個(gè)互相平行取向的氣動(dòng)缸圓形陣列，每個(gè)上述氣動(dòng)缸都以密閉形式與上述氣動(dòng)回路中的一個(gè)相應(yīng)回路相連通；一個(gè)外罩，它包圍了所有上述氣動(dòng)缸，并單個(gè)地包住每個(gè)上述氣動(dòng)缸的的背對(duì)著上述復(fù)合板的那個(gè)端部；一個(gè)位在上述圓形陣列中央?yún)^(qū)域的牢固固定在上述外罩上的長(zhǎng)形套筒，后者的取向與上述各氣動(dòng)缸的取向平行；一個(gè)復(fù)蓋著上述各氣動(dòng)缸和上述外罩的柔性膜，上述膜有一個(gè)自其上伸入到上述套筒內(nèi)并固定在上述套筒內(nèi)的基柱；以及上述每個(gè)氣動(dòng)缸各自都有一個(gè)可伸縮的端桿，以可運(yùn)動(dòng)的方式壓在上述柔性膜上，使上述柔性膜成形；從而使得當(dāng)上述氣動(dòng)配件能分別與各自的空氣壓力源相連接時(shí)，上述各氣動(dòng)缸將可分別受到控制以使上述膜能根據(jù)眼鏡片的曲率成形，并且當(dāng)讓上述膜與眼鏡片相接觸時(shí)，上述膜的中央部分便可用作為一個(gè)參考接觸點(diǎn)，使上述膜能以上述膜與上述眼鏡片之間的選定壓力壓向上述眼鏡片。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的拋光工具頭，其中上述氣動(dòng)缸陣列包括環(huán)繞著上述套筒的一個(gè)內(nèi)部同心圓和一個(gè)外部同心圓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的拋光工具頭，其中上述復(fù)合板中的上述各個(gè)氣動(dòng)回路包括一個(gè)連通到上述膜的內(nèi)部的回路，用來使上述膜鼓脹。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的拋光工具頭，其中上述陣列可分成兩對(duì)相對(duì)的子陣列，并且上述氣動(dòng)回路可共同連接到上述每對(duì)子陣列中的各個(gè)上述氣動(dòng)缸上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的拋光工具頭，其中上述氣動(dòng)回路也可共同連接到上述每個(gè)圓中的各個(gè)上述氣動(dòng)缸上。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的拋光工具頭，其中在上述外部圓中的每個(gè)上述氣動(dòng)缸上的上述可伸縮端桿上都安裝有一個(gè)D形墊，上述D形墊的短直線段沿著上述圓形陣列的圓周延伸，并且上述D形墊可以在上述可伸縮端桿上沿著一個(gè)從上述圓形陣列的上述圓周取向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的拋光工具頭，其中在上述內(nèi)部圓中的上述氣動(dòng)缸中的上述可伸縮端桿上安裝有吸杯形頂帽。
17.一種用于拋光眼鏡片的設(shè)備，它包括一個(gè)鏡片拋光站，它含有一個(gè)拋光工具頭；用于向上述拋光頭施加往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置；用于在上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)保持眼鏡片與上述拋光工具相接觸的裝置；以及用于把拋光液泵到上述拋光工具頭上的裝置；上述拋光工具頭有一個(gè)安裝在其上的柔性膜和用于使上述膜周期性地起伏運(yùn)動(dòng)的安裝在上述膜下方的裝置；從而使得當(dāng)上述拋光工具頭能在眼鏡片表面上往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)拋光液能被泵運(yùn)到上述膜上時(shí)，以及當(dāng)上述膜能周期性地起伏運(yùn)動(dòng)時(shí)，上述拋光液將能在上述膜與上述表面之間運(yùn)動(dòng)，以有效地拋光上述表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的拋光設(shè)備，其中上述用于使上述膜起伏運(yùn)動(dòng)的裝置包括用于在上述膜中形成徑向波動(dòng)的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的拋光設(shè)備，其中上述用于使上述膜起伏運(yùn)動(dòng)的裝置包括用于在上述膜中形成圓形波動(dòng)的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的拋光設(shè)備，其中上述用于使上述膜起伏運(yùn)動(dòng)的裝置包括用于使上述膜沿著一對(duì)垂直的軸成形的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于拋光眼鏡片(26)的一種改進(jìn)的方法,一種拋光工具頭(82),以及一種可實(shí)現(xiàn)該方法的鏡片拋光設(shè)備。該設(shè)備含有:一個(gè)拋光工具頭(82)、一個(gè)覆蓋了工具頭(82)的拋光部分的柔性膜(134)、以及用于把拋光液泵運(yùn)到拋光工具頭上的泵和噴嘴。新方法包括下述通常步驟:給拋光工具頭(82)施加往復(fù)運(yùn)動(dòng)并在把拋光液泵運(yùn)到拋光工具頭(82)上的同時(shí)讓鏡片表面與拋光工具頭的拋光部分相接觸。改進(jìn)之處包括下述額外步驟:使膜(134)周期性地起伏運(yùn)動(dòng)以在該膜中加上一個(gè)波動(dòng),從而使拋光液可以在膜與鏡片表面之間流動(dòng)。拋光液被有效地在整個(gè)鏡片表面上運(yùn)動(dòng)以改善由本處理方法所拋光的鏡片(26)的質(zhì)量。
文檔編號(hào)B24B37/00GK1262639SQ99800425
公開日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月30日
發(fā)明者馬克·Y·薩瓦 申請(qǐng)人:微光學(xué)設(shè)計(jì)公司