用于加工透鏡的工藝的制作方法

用于加工透鏡的工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于加工透鏡的工藝，該工藝包括以下步驟：通過抽吸保持力保持半成品(20)，該抽吸保持力在半成品(20)的整個面加工周期期間起作用；在半成品(20)的待加工表面(20b)上進行表面加工周期；和在所述表面(20b)的表面加工周期中，根據施加在半成品(20)上的機械應力的水平來致動壓力保持力。
【專利說明】
用于加工透鏡的工藝
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于加工透鏡的工藝，特別地，但不限于表面切割坯料以產生透鏡的工藝。
【背景技術】
[0002]透鏡由透光層構成，其可以被著色也可以不被著色，最后在前后兩個端面得到兩個完全拋光的光學表面。取決于希望獲得的特定的光學效果，這樣的表面可以具有從完美的球形到更復雜的結構變化的任何形狀。
[0003]在透鏡加工中，除了單一表面的制造精度，也有必要使這些表面在軸向和角度上彼此完美對齊。否則，該透鏡無法提供其設計的光學效果。
[0004]用于制造透鏡的裝置能夠從原料或半成品材料塊(即僅完成前面或凸面的，也稱為半成品)獲得具有特定的預定光學特性的透鏡。
[0005]取決于具體的加工和希望得到的結果，這樣的裝置最初進行切割步驟，例如通過按照預先計算的三維輪廓磨削或車削光學表面。然后進行加工表面的拋光和涂層的步驟。
[0006]為了能夠進行第二表面的加工，有必要將半成品牢固地保持在精確的位置，從而能夠在兩個表面間保持精確對齊。
[0007]在現有技術中，為了將所述半成品保持在適當的位置，使用基準塊，所述基準塊以精確的角度和軸向位置預先被施加到已加工表面(通常為前表面)。
[0008]這樣的基準塊在第二表面的切割步驟期間起到保持系統的抓取界面的作用，并進一步向半成品提供足夠的強度以抵消由切割操作所施加的應力。此外，由于該塊組成的基準點，能夠得到加工的所需精度。
[0009]在提供所描述優點的同時，使用基準塊作為保持系統的抓取界面導致一些缺陷。
[0010]通常通過使用樹脂或膠來進行將塊施加到已加工的表面上的步驟，因此需要長的時間以允許粘合材料的定型和冷卻。可替代地，通過鉛基的低熔點合金來施加該塊。
[0011]類似地，當加工結束時，從透鏡中除去塊的步驟中也需要大量的工藝時間。因此，存在加工工藝的持續時間的整體延長。
[0012]此外，利用粘合材料或鉛導致廢料的產生和涉及日常透鏡加工的工人的健康問題，因為粘合劑材料和鉛本身可能的毒性。
[0013]因此，
【申請人】已經認識到設計用于加工半成品的工藝的重要性，該工藝不需要使用待施加到半成品的已加工表面的基準塊。
[0014]已經存在試圖避免使用這樣的塊的技術方案，例如在文獻WO98/43778中描述的方法。這樣的方法預見到通過施加到已加工或前表面上的真空產生系統來在相背表面的整個加工步驟中保持半成品。它也預見到加工半成品的周邊表面。在周表面的加工期間，保持系統僅使用壓力系統，而預先不致動抽吸系統。
[0015]US 5，454，748描述了一種用于加工透鏡的面與周表面的工藝。
[0016]根據
【申請人】，在后表面，即與前表面相背的表面的加工過程中，抽吸系統的使用似乎能夠可靠地抵消半成品的后表面在整個加工周期期間承受的機械應力。一般的，半成品承受傾向使其旋轉的切向應力，從而使其對不齊，和/或承受傾向于使其橫向移動的徑向應力。
[0017]
【申請人】已經觀察到，在后表面的表面加工期間，半成品經受的機械應力根據特定加工步驟(粗切削或機械加工、精加工和拋光切割)以及具體刀具的工作位置而變化。
[0018]特別是，
【申請人】已經發現，相對于精加工和拋光步驟，在粗切削步驟中機械應力較大。更具體地，在粗切削步驟中，當切削刀具作用接近半成品的后表面的邊緣時的應力較大，而當所述刀具接近半成品的后表面中心施加其作用時的應力較小。
[0019]
【申請人】還已經發現，機械應力還根據為產生后表面隨時間移除材料的量而變化。
[0020]因此，
【申請人】已經注意到，為了在短時間內除去大量材料，在后表面的表面加工步驟期間，用于將半成品保持在適當位置的抽吸力的單獨作用可能不足以在整個加工周期期間確保其保持在位置上。
[0021]特別地，在高應力的情況下，例如當在粗切削步驟中，刀具接近半成品的后表面的邊緣作用時，這樣的邊緣甚至有可能從抽吸系統剝離。因此本發明的基本問題是如何避免上述缺點，特別是通過設計一種用于加工透鏡的工藝，在不使用基準塊的情況下在整個加工周期期間能夠確保定位的精度，并且保持半成品的可靠性。

【發明內容】

[0022]因此，本發明涉及一種根據權利要求1的用于加工透鏡的工藝。用于加工透鏡的工藝的優選特征在從屬權利要求中給出。
[0023]更具體地說，本發明涉及一種用于加工透鏡的工藝，包括以下步驟:
[0024]-通過抽吸保持力保持半成品，所述抽吸保持力在半成品的整個面加工周期期間起作用；
[0025]-在半成品的待加工表面上完成加工周期;及
[0026]-在所述表面上的表面加工周期中，根據施加在半成品上的機械應力的水平來致動壓力保持力。
[0027]由于除了抽吸力還選擇性地使用壓力保持力，能夠在不需要基準塊的情況下對待處理表面進行加工。
[0028]根據本發明加工的透鏡工藝確實保證了半成品在整個表面加工周期的可靠保持。
[0029]可以根據需要通過組合下面的附加細節進一步改進加工透鏡工藝的實施例。
[0030]優選地，根據加工刀具在表面加工周期中相對于待加工表面的瞬時相對位置來致動壓力保持力。鑒于機械應力根據上述刀具的瞬時位置而變化，通過基于瞬時表面加工位置來致動和解除壓力保持力，能夠抵消高的機械應力同時確保完全進入待處理表面。
[0031]更優選地，當加工刀具靠近待加工表面的外邊緣時，壓力保持力持續被致動。
[0032]事實上，在這樣的位置，機械應力較高，根據本發明需要結合抽吸動作和壓力動作，以確保在沒有基準塊的情況下半成品的可靠保持。
[0033]在本發明的優選實施例中，當加工刀具接近待加工表面的中心部時，壓力保持力不被致動。
[0034]事實上，在這樣的位置，機械應力較低，使得即使只有吸力的作用就能夠可靠地保持該半成品。因此，能夠完全自由進入待處理表面，而不妨礙其加工。
[0035]優選地，待加工表面的中心部分具有等于坯件的約5% -10 %半徑的徑向延伸。
[0036]優選地，表面加工周期包括第一步驟和隨后的步驟，在第一步驟中通過同時施加抽吸保持力和壓力保持力來保持半成品，且在隨后的步驟中通過僅施加抽吸保持力來保持半成品。
[0037]特別地，對于生產透鏡來說，有利的是實施保持力同時作用的第一步驟，該保持力抵消相對半成品在第一表面加工步驟中受到的、發生在邊緣附近的高應力；以及實施僅抽吸力起作用的隨后的步驟，從而使得加工刀具能夠接近半成品的其余表面部分。
[0038]優選的是，抽吸保持力作用在半成品的與待加工表面相背的第一表面上。
[0039]以這種方式，抽吸保持動作不妨礙待處理表面的加工。
[0040]優選地，壓力保持力作用在半成品的第二表面上。
[0041 ]半成品的第二表面是優選的待加工表面。以這種方式，通過將其自身效果疊加到在同一方向上作用的那些抽吸力上，壓力保持力是特別有效的。可替代地，半成品的第二表面是半成品的周界表面。在這種情況下，壓力保持力不以任何方式阻礙刀具接近待加工表面。
[0042]在本發明的優選實施例中，抽吸保持步驟包括當半成品的第一前表面抵靠被布置在第一旋轉軸中的抽吸室時，致動抽吸組。這樣的實施例是特別有利的，因為它預見合適的抽吸裝置直接實施在旋轉軸形式的透鏡支撐件內部，導致體積的大量節省。
[0043]優選地，致動壓力保持力的步驟包括將與第一旋轉軸平行的第二旋轉軸置于與半成品的待加工表面接觸的操作位置，且在待加工表面上施加壓力。
[0044]根據該有利實施方式，合適的壓力保持裝置被預見，其被制成第二旋轉軸的形式，其通過與待加工表面直接接觸而作用，因此在同一方向上施加作為抽吸力的力。
[0045]在本發明的具體實施方案中，在通過抽吸保持力保持的步驟之前是使可變形支撐元件適應半成品的第一面的形狀的步驟。
[0046]因此為半成品的前表面形成最佳的支撐面，它的形狀與第一表面的形狀完全一致。在整個加工周期期間半成品中的機械應力的均勻分布也被實現了。
[0047]適應可變形支撐元件的步驟優選地包括使半成品的第一表面抵靠支撐元件，以便使這種支撐元件的形狀與第一表面的形狀相匹配；以這樣的匹配形狀將支撐元件鎖定在位。
[0048]以這種方式，支撐元件能夠保持初始設定的形狀，該形狀匹配第一表面，從而提供均勻地分布在整個表面上的反推力。
[0049]本發明進一步的特點和優勢從參考附圖作出的一些優選實施例的以下詳細描述中將變得更顯而易見。如果必須從特定組合中得到特別優勢中受益的話，在單個構造中的不同的特征可根據前面的描述以所需方式結合。
【附圖說明】
[0050]在附圖中，
[0051]圖1是根據本發明用于實現加工透鏡的工藝的半成品的保持組的第一實施例的第一操作構造的示意圖；
[0052]圖2是圖1中的保持組處于第二操作構造的示意圖；
[0053]圖3是根據本發明用于實現加工透鏡的工藝的半成品的保持組的第二實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0054]在以下的說明中，為了說明附圖，相同的附圖標記將被用于表示具有相同功能的結構元件。參考附圖，根據本發明用于實現加工透鏡的工藝的半成品的保持組被示出，且它整體被標識為10。
[0055]深入所示示例實施例的細節，半成品20是一塊將成為透鏡的半成品材料。
[0056]這種半成品20包括一個已加工的第一表面20a，被稱為前或凸表面，和至少一個第二表面，例如與前表面20a相背的后表面20b，和/或周邊側表面20c。
[0057]后表面20b通常將被表面加工。
[0058]保持組10包括抽吸保持裝置10a。這樣的裝置優選包括第一旋轉軸或后心軸11，該第一旋轉軸或后心軸11在其將與前表面20a接觸的端部處以抽吸室12終結。抽吸室12被連接到抽吸組(未示出)用于產生真空，并且包括墊圈13或其它類型的密封元件，一旦這種密封元件被靠到前表面20a上，其能夠進行液密聯接。
[0059]保持組10還包括壓力保持裝置10b。這種裝置優選包括第二旋轉軸或前心軸14，該第二旋轉軸或前心軸14被布置成平行于第一旋轉軸11，適于在后表面20b上施加壓力。
[0060]第二旋轉軸14能夠在圖1中示出的第一操作位置和在圖2中示出的第二操作位置之間移動，其中在第一操作位置中第二旋轉軸14與后表面20b接觸，從而能夠直接在該表面20b上施加壓力，在第二操作位置中第二旋轉軸14遠離后表面20b，因此使表面20b的加工刀具，例如切削刀具30(諸如壓板車刀或銑刀)自由進入。單純作為示例，圖中示出壓板車刀。[0061 ]在圖1中，在由切削刀具30執行的第一周邊粗加工步驟結束時，第二旋轉軸14示出為靠在半成品20的附屬物20d上。
[0062]通過致動器(未示出)來控制旋轉軸14在第一和第二操作位置之間的運動和施加在待加工表面20b上的壓力，致動器例如是氣動或液壓型。
[0063]在未示出的替代實施例中，壓力保持裝置例如在半成品20的周邊表面20c上施加徑向壓力，因此包含在第一操作位置和第二操作位置之間移動的元件，元件在第一操作位置中接觸周邊表面20c并在其上施加徑向壓力，元件在第二操作位置中不接觸周邊表面20co
[0064]根據圖3中示出的優選但非限制性實施例，保持組10還包括在抽吸室12中的可變形支撐元件16，優選為自鎖類型。
[0065]有利地，可變形支撐元件16包括多個同心環16a，通過彈性裝置16b(例如多個彈簧)的插入靠在抽吸室12的基部12a上。同心環16a在其適于抵靠透鏡20的自由端處以圓形墊圈16c終止。為了清楚說明起見，在圖3中附圖標記16a和16b僅與上述同心環和彈性裝置中的一些相關聯。
[0066]由于上面描述的結構，支撐元件16能夠適應它的形狀以形成半成品20的前表面20a的支撐表面，其形狀與前表面20a的形狀完全匹配。
[0067]特別地，當最初半成品20被裝載到保持組10上時，半成品20仍然具有厚度和由此產生的強度，其足以抵消彈性裝置16b的動作，不會使這些彈性裝置16b的力導致半成品20斷裂。
[0068]通過使半成品20的前表面20a抵靠同心環16a的自由端，同心環16a的軸向位置由這樣的前表面20a的具體形狀確定。
[0069]一旦已經達到匹配前表面20a的形狀，通過鎖定裝置17(例如，機械或液壓型)的動作將多個同心環16a鎖定在位。
[0070]以這種方式，即使透鏡的厚度發生了顯著縮小，支撐元件16也能夠保持初始設定的形狀，還提供了均勻地分布在整個前表面20a上的反推力。
[0071]可選的實施例預見到使用流體或半流體型的可變形支撐元件16作為彈簧支撐元件的替代。
[0072]在下文將參考作為非限制性實例的產生透鏡的工藝，來說明根據本發明加工透鏡的工藝。這種用于加工透鏡的工藝包括以下步驟。
[0073]—旦待制成透鏡的半成品20被裝載到保持組10，抽吸保持裝置1a被致動，在整個加工周期期間保持它可操作。以這種方式，在整個加工周期期間通過抽吸保持力保持半成品20ο
[0074]此后，加工周期開始，在生產透鏡的具體情況下，其包括首先粗加工或粗表面切割半成品20的待加工表面20b，從靠近邊緣的機加工開始，隨后過渡到該表面20b的中心部分的機加工。
[0075]在靠近待加工表面20b的邊緣的粗加工步驟中，除了抽吸保持裝置10a，壓力保持裝置1b也被致動。
[0076]在所示實施例的具體情況中，當半成品20的前表面20a靠在布置在第一旋轉軸11中的抽吸室12時，保持裝置的抽吸組1a被致動。此后，壓力保持裝置1b的致動器被啟動，以便使第二旋轉軸14進入它的工作位置與半成品20的待處理表面20b接觸，將它放置于在待加工表面20b上施加壓力的條件中。
[0077]因此，能夠執行對待加工表面20b的靠近半成品20的邊緣的粗機加工操作，因為抽吸保持和壓力保持動作結合也允許透鏡在這樣的操作中所經受的較高的機械應力被抵消。
[0078]一旦待加工表面20b的靠近半成品20的邊緣的粗糙加工操作已經結束，壓力保持裝置1b被停止，以便自由進入待加工表面20b的中心部。
[0079]一旦第二旋轉軸14已被帶入其遠離待加工表面20b的工作位置，半成品20實際上可以保持較高的前進速度，因此使在周期時間方面的損失最小。
[0080]實際上，有利的是，切削刀具30現在運行接近半成品20的中心，伴隨只能夠抵消真空保持力的低切削力。
[0081 ]因此，能夠結束靠近半成品20的中心的粗切削操作。
[0082]在這樣的構造中，也能夠通過相關刀具進行表面20b的精加工和拋光的切削步驟。這樣的操作確實也產生了可通過抽吸保持裝置1a的作用抵消的低應力。
[0083]在圖3中所示的優選實施例中，在致動抽吸保持裝置1a的步驟之前，存在使可變形支撐元件16適應半成品20的前表面20a的形狀的步驟。該步驟包括使半成品20的前表面20a抵靠支撐元件16，以便使支撐元件具有適應和匹配前表面20a的形狀的構造，并且在該構造中鎖定支撐元件16的位置。
[0084]從已經做出的描述中，本發明的用于加工透鏡的工藝的特征是清楚的，其相對優點也是明顯的。
[0085]特別是，根據本發明加工透鏡的工藝在整個加工周期期間完全能夠同時確保定位的精度和半成品保持的可靠性，而且由于不使用基準塊，這種方式避免了所有由使用基準塊所導致的弊端。
[0086]在不脫離本發明教導的前提下，上述實施例的進一步變型是可能的。
[0087]特別是，描述了用于生產透鏡的工藝作為非限制性實施例。然而，根據本發明的工藝可以用于加工透鏡的、必須有效地保持半成品以便能夠同時進行加工的任何工藝。
[0088]此外，抽吸保持力和壓力保持力的致動步驟的順序不限于僅作為實例所描述的順序。相反，發明構思還包括如下加工工藝，預見具有低應力的僅僅抽吸保持力操作的第一加工步驟，和具有高應力的壓力保持力也附加地進行操作的第二加工步驟，或這些的步驟的任意組合。
[0089]最后，顯而易見的是，用于加工透鏡的工藝可以進行許多改進和變形，所有這些都被本發明所涵蓋;而且，所有的細節可以用技術上等效的元件來代替。在實踐中，所使用的材料，以及尺寸，根據技術要求可以是任意的。
【主權項】
1.一種用于加工透鏡的工藝，包括以下步驟: -通過抽吸保持力保持半成品(20)，所述抽吸保持力在半成品(20)的整個表面加工周期期間起作用； -在半成品(20)的待加工表面(20b)上進行表面加工周期;和 -在所述表面(20b)的表面加工周期中，根據施加在半成品(20)上的機械應力的水平來致動壓力保持力。2.根據權利要求1所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，根據加工刀具(30)在表面加工周期中所處的瞬時位置來致動壓力保持力。3.根據權利要求2所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，當加工刀具(30)靠近待加工表面(20b)的外邊緣時，所述壓力保持力持續被致動。4.根據權利要求2或3所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，當加工刀具(30)靠近待加工表面(20b)的中心部時，所述壓力保持力不被致動。5.根據前述權利要求中的任一項所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，所述表面加工周期包括第一步驟和隨后的步驟，在所述第一步驟中通過同時施加抽吸保持力和壓力保持力來保持半成品(20)，在隨后的步驟中通過僅施加抽吸保持力來保持半成品(20)。6.根據前述權利要求中的任一項所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，抽吸保持力作用在半成品(20)的與待加工表面(20b)相背的第一表面(20a)上。7.根據權利要求6所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，所述通過抽吸保持力保持的步驟包括當半成品(20)的第一面(20a)抵靠布置在第一旋轉軸(11)中的抽吸室(12)時致動抽吸組。8.根據權利要求6或7所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，在所述通過抽吸保持力保持的步驟之前，所述工藝包括使可變形支撐元件(16)適應半成品(20)的第一表面(20a)的形狀的步驟。9.根據權利要求8所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，所述可變形支撐件(16)的適應步驟包括: -使半成品(20)的第一表面(20a)抵靠所述可變形支撐元件(16)，以便使所述可變形支撐元件(16)具有與所述第一表面(20a)的形狀相匹配的形狀;及 -以這樣的匹配的形狀將支撐元件(16)鎖定在位。10.根據權利要求6至9中的任一項所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，所述壓力保持力作用在半成品(20)的第二表面(20b，20c)上。11.根據權利要求10所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，所述半成品(20)的第二表面是待加工表面(20b)。12.根據權利要求10或11所述的用于加工透鏡的工藝，其特征在于，致動壓力保持力的步驟包括將與第一旋轉軸(11)平行的第二旋轉軸(14)置于與半成品(20)的待加工表面(20b)接觸的操作位置，并在所述待加工表面(20b)上施加壓力。
【文檔編號】B24B9/20GK105873747SQ201480058494
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年10月15日
【發明人】斯特凡諾·松佐尼
【申請人】美意有限公司