УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ДВУХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ
ALIGNMENT DEVICE FOR TWO SHELL MOULDS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для выравнивания двух оболочковых форм указанного в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения типа.
Предшествующий уровень техники
Оболочковые формы такого типа применяют для изготовления оптических линз. При этом в полость, ограниченную двумя оболочковыми формами и уплотнением, заливают мономер, а затем полимеризуют с образованием линзы. Согласно патенту США № 5178801 центрируют переднюю оболочковую форму и заднюю оболочковую форму в соответствующем центрирующем устройстве, затем располагают их на общей оси на заданном расстоянии друг от друга и соединяют друг с другом с помощью клейкой ленты в узел. В центрирующем устройстве выравниваются оптические оси оболочковых форм. Центрирующие устройства состоят из двух центрирующих плит с двумя V-образными плечами - каждая, внутренние кромки которых проходят наклонно друг к другу. При центрировании оболочковой формы обе центрирующие плиты сдвигают друг с другом и при этом оболочковая форма выравнивается на внутренних кромках плеч. Недостатком этого устройства является то, что центрирующее устройство излишне определено, поскольку длина оболочковой формы задается четырьмя точками соприкосновения, хотя достаточно было бы трех точек соприкосновения. Другой недостаток состоит в том, что оболочковые формы после центрирования необходимо транспортировать и выравнивать на общей оси, прежде чем их можно соединять с помощью клейкой ленты.
Сущность изобретения
В основу изобретения положена задача создания устройства для взаимного выравнивания и позиционирования двух оболочковых форм, которое обеспечивает большую точность выравнивания.
Указанная задача решена согласно изобретению с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения.
Устройство согласно изобретению содержит первый захват для удерживания первой оболочковой формы и второй захват для удерживания второй оболочковой формы, и центрирующий участок. Оба захвата установлены с возможностью сдвига относительно друг друга и относительно центрирующего участка вдоль заданной оси и с возможностью поворота вокруг оси по отдельности, а также синхронно. Центрирующий участок состоит из опорного корпуса, на который опирается, по меньшей мере, один расположенный вдоль окружности пружинный элемент, при этом ось проходит через центр окружности. Для центрирования захват перемещает оболочковую форму в центрирующий участок, при этом пружинный элемент, соответственно, пружинные элементы отклоняются, соответственно, деформируются в зависимости от их конкретного выполнения, и затем оболочковая форма отделяется от держателя, так что оболочковая форма удерживается лишь пружинным элементом, соответственно, пружинными элементами. Воздействующие на оболочковую форму со стороны пружинного элемента, соответственно, пружинных элементов со всех сторон равномерно радиальные силы приводят к тому, что оболочковая форма сдвигается в точку равновесия сил, так что она центрируется относительно оси. Затем захват снова захватывает оболочковую форму и выводит из центрирующего участка. Преимущество устройства согласно изобретению состоит в том, что оба захвата имеют ось центрирования центрирующего участка в качестве общей оси.
Опорный корпус является, согласно первому примеру выполнения, корпусом с одной стенкой, которая образует круглое отверстие, через центр которого проходит ось. Стенка содержит канавку. В канавку заложено кольцо круглого сечения, шнур, шланг или т.п. из упруго деформируемого материала. Канавка в этом примере выполнения является круговой и равномерно поддерживает вдоль окружности кольцо круглого сечения, шнур или шланг. Кольцо круглого сечения может быть обычным замкнутым кольцом круглого сечения, а также разрезанным кольцом круглого сечения, которое можно называть круговым шнуром. Кольцо круглого сечения, шнур или шланг можно рассматривать в качестве единственного пружинного элемента или же в качестве множества пружинных элементов, которые непрерывно переходят друг в друга. Кольцо круглого сечения, соответственно, круговой шнур соприкасается с оболочковой формой вдоль ее окружности, и действующие равномерно со всех сторон на оболочковую форму радиальные силы сдвигают центр оболочковой формы в точку равновесия сил.
Если применяется шланг, то диаметр и/или твердость шланга можно при необходимости увеличивать посредством подачи в шланг сжатого воздуха. Для ввода и вывода оболочковой формы сжатый воздух выпускается из шланга для уменьшения трения между оболочковой формой и шлангом. Для центрирования в шланг подается сжатый воздух.
Канавка может иметь несколько углублений. В этом случае центрирование оболочковой формы происходит не равномерно со всех сторон, а лишь в тех зонах, где канавка не имеет углублений. При таком выполнении лишь часть кольца круглого сечения, шнура или шланга образует пружинные элементы, а именно та часть, которая не может отклоняться в углубление.
В другом примере выполнения опорный корпус является кольцом, и множество пружинных элементов образовано пружинными язычками, которые расположены рядом друг с другом вдоль отверстия кольца. Кольцо и язычки предпочтительно выполнены из одного куска материала, который имеет механические свойства, аналогичные пружинной стали. При вводе оболочковой формы язычки отклоняются из своего положения покоя и прикладывают усилие к краю оболочковой формы. Как только оболочковая форма освобождается из захвата, происходит балансирование создаваемых отдельными язычками усилий: оболочковая форма сдвигается в точку равновесия.
Суть изобретения состоит, с одной стороны, в конфигурации центрирующего участка и, с другой стороны, в том, что оба захвата выполнены с возможностью сдвига относительно друг друга и относительно центрирующего участка вдоль заданной оси и с возможностью поворота вокруг этой оси. Линейные перемещения обоих захватов и их поворотные движения можно конструктивно реализовать различным образом.
Целесообразно, чтобы устройство содержало первый двигатель для сдвига первого захвата вдоль заданной оси, второй двигатель для сдвига второго захвата вдоль оси, третий двигатель для поворота первого захвата вокруг оси и четвертый двигатель для поворота второго захвата вокруг оси, а центрирующий участок был расположен неподвижно. Ось проходит через центр окружности центрирующего участка. Ось является также осью центрирования центрирующего участка. Первый захват и второй захват предпочтительно опираются с возможностью сдвига на общий направляющий рельс, который проходит параллельно оси.
С другой стороны, можно также располагать один из захватов неподвижно, и лишь другой захват, а также центрирующий участок располагать с возможностью сдвига вдоль оси. Поскольку значение имеет лишь относительное перемещение между обоими захватами, а также центрирующим участком, то не имеет значения, какие из этих приспособлений могут сдвигаться. Предпочтительно располагать центрирующий участок неподвижно, а оба захвата выполнять с возможностью сдвига. Однако возможна, например, также конструкция, в которой один из захватов неподвижен, а второй захват и центрирующий участок являются сдвигаемыми.
Обе оболочковые формы центрируются с помощью центрирующего участка, и их взаимное поворотное положение и их расстояние друг от друга устанавливаются в соответствии с рецептом линзы за счет сдвига и поворота обоих захватов. Обе оболочковые формы выравниваются и соединяются с помощью уплотнительного элемента в узел.
В качестве уплотнительного элемента предпочтительно использовать клейкую ленту. Клейкая лента является соединяющим обе оболочковые формы элементом, который, с одной стороны, имеет небольшую жесткость, так что его можно легко наклеивать на обе оболочковые формы, и, с другой стороны, его жесткость достаточна для обеспечения устойчивости образованного узла. Клейкая лента позволяет избежать проблем, связанных с изменением выравнивания, или вносит незначительное изменение выравнивания оболочковых форм относительно друг друга при транспортировке узла к участку заполнения, где изготавливается линза посредством заливки мономера.
В качестве альтернативного решения возможно применение любого другого уплотнительного элемента для образования между обеими оболочковыми формами полого пространства, которое можно заполнять мономером. Уплотнительный элемент может быть, например, кольцом из резины, которое накладывается вокруг обеих оболочковых форм. В этом случае предпочтительно выполнять заполнение мономером на месте.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится подробное описание примеров осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей, в числе которых
Фиг.1 - устройство для выравнивания двух оболочковых форм и для создания образованного из оболочковых форм и клейкой ленты узла, включая устройство для нанесения клейкой ленты;
Фиг.2 - устройство, согласно Фиг.1, без устройства для нанесения клейкой ленты;
Фиг.3 - центрирующий участок для юстировки оптических осей оболочковых форм;
Фиг.4 - разрез центрирующего участка с кольцом круглого сечения;
Фиг.5 - разрез центрирующего участка со шлангом;
Фиг.6 - деталь центрирующего участка;
Фиг.7 - носитель с несколькими пружинными элементами;
Фиг.8 - кольцо с пружинными элементами; и
Фиг.9 - захват.
На Фиг.1 и 2 показано в изометрической проекции устройство, которое служит для выравнивания относительно друг друга оптических осей первой оболочковой формы и второй оболочковой формы и их позиционирования на заданном расстоянии друг от друга, с последующим соединением в один узел посредством наклеивания клейкой ленты вдоль кромки обеих оболочковых форм. На Фиг.1 показано все устройство с устройством для нанесения клейкой ленты. На Фиг.2 показано то же устройство без устройства для нанесения клейкой ленты для большей ясности. Устройство содержит захват 1 для удерживания первой оболочковой формы, захват 2 для удерживания второй оболочковой формы, центрирующий участок 3 и устройство 4 для подачи и нанесения клейкой ленты. Оба захвата 1 и 2 выполнены с возможностью сдвига вдоль заданной оси 6, а также с возможностью поворота по отдельности или совместно вокруг оси 6. Оба захвата 1 и 2 предпочтительно опираются на общий направляющий рельс 7. Ось 6 проходит параллельно направляющему рельсу 7. Первый двигатель 8 служит для сдвига первого захвата 1 вдоль направляющего рельса 7, второй двигатель 9 служит для сдвига второго захвата 1 вдоль направляющего рельса 7, третий двигатель 10 служит для поворота первого захвата 1 вокруг оси 6, четвертый двигатель 11 служит для поворота второго захвата 2 вокруг оси 6. Расположенный в этом примере неподвижно центрирующий участок 3 служит для выравнивания оси симметрии или оптической оси оболочковой формы так, чтобы она совпадала с осью 6. Обе оболочковые формы содержат на своей кромке маркировку (так называемую метку Tabo), которая характеризует поворотное положение оболочковой формы. Управление двигателями 8-11 и устройством 4 для нанесения клейкой ленты 5 осуществляется с помощью одного управляющего устройства.
На Фиг.3 детально показан в изометрической проекции центрирующий участок 3. Центрирующий участок 3 состоит из корпуса 12 с круговым отверстием 13, которое образовано стенкой 14. Стенка 14 имеет канавку 15, в которую заложено кольцо 16 круглого сечения (см. Фиг.4). Кольцо 16 круглого сечения опирается на канавку 15. Кольцо 16 круглого сечения состоит из упругодеформируемого материала, например из резины или другого эластомера. Канавка 15 лежит в перпендикулярной оси 6 плоскости Е, а корпус 12 позиционирован и юстирован относительно оси 6 так, что центр кругового отверстия 13 лежит на оси 6. Для центрирования оболочковой формы она вдвигается соответствующим захватом 1 или 2 в центрирующий участок 3, пока она не будет удерживаться с прочной посадкой кольцом 16 круглого сечения. Затем захват временно освобождает оболочковую форму, так что оболочковая форма удерживается лишь кольцом 16 круглого сечения. Воздействующие равномерно со всех сторон на оболочковую форму от кольца 16 круглого сечения радиальные силы приводят к тому, что оболочковая форма сдвигается в точку равновесия сил, т.е. оболочковая форма центрируется, и ее оптическая ось в идеальном случае совпадает с осью 6. Затем захват снова захватывает оболочковую форму.
Диаметры канавки 15 соответственно кольца 16 круглого сечения выбраны так, что при вводе оболочковой формы в центрирующий участок 3 кольцо 16 круглого сечения сжимается. Поэтому внутренний диаметр кольца 16 круглого сечения в любом случае меньше наименьшего ожидаемого диаметра оболочковых форм. Величина разницы между диаметром оболочковой формы и внутренним диаметром кольца 16 круглого сечения влияет на величину действующих радиальных и осевых сил. Чем больше эта разница, тем больше действующие в осевом направлении силы и, соответственно, действующее при вводе оболочковой формы трение между кольцом 16 круглого сечения и оболочковой формой.
Для исключения влияния неизбежных допусков внутреннего диаметра кольца 16 круглого сечения предпочтительно разрезать кольцо 16 круглого сечения, т.е. трансформировать кольцо 16 круглого сечения в круговой шнур. Длина кругового шнура несколько меньше окружности канавки 15, так что круговой шнур можно легко укладывать в канавку 15. Возникающее место разрыва является небольшим относительно окружности и не влияет или влияет лишь незначительно на центрирование оболочковой формы. Размерозадающий внутренний диаметр закладываемого в канавку 15 кругового шнура определяется окружностью канавки 15 и диаметром кругового шнура. Под кольцом 16 круглого сечения следует понимать как замкнутый круг 16 круглого сечения, так и разрезанное в круговой шнур кольцо 16 круглого сечения.
Корпус 12 предпочтительно снабжен, по меньшей мере, одним отверстием 17, которое входит в канавку 15. Отверстие 17 служит для простого извлечения кольца 16 круглого сечения из корпуса 12 с целью замены.
На Фиг.4 показан разрез стенки 14 с канавкой 15, в которую заложено кольцо 16 круглого сечения. Канавка 15 имеет округленные кромки 18 для исключения повреждения кольца 16 круглого сечения на кромках 18 при вводе и выводе оболочковой формы. Стенка 14 на обращенной к устройству 4 стороне для нанесения клейкой ленты 5 (см. Фиг.1) предпочтительно скошена, т.е. наружная зона проходит под углом α к оси 6, для того чтобы на стенке 14 при вводе оболочковой формы уже происходило предварительное центрирование, если формовочная матрица превышает определенную величину эксцентричного выравнивания на захвате.
На Фиг.5 показан разрез стенки 14 с канавкой 15, в которую вместо кольца 16 круглого сечения вложен шланг 19. В шланг 19 можно, в случае необходимости, подавать сжатый воздух.
На Фиг.6 показан разрез корпуса 12 перпендикулярно оси 6 (см. Фиг.1) через канавку 15, т.е. в плоскости Е. Канавка 15 имеет несколько углублений 20. Углубления 20 служат для обеспечения местного отклонения кольца 16 круглого сечения, соответственно, шланга 19 при вводе оболочковой формы. Это уменьшает силы трения. В этом случае центрирование осуществляется лишь с помощью тех зон канавки 15, где не имеется углублений 20. Другое решение состоит в разрезании кольца круглого сечения на куски и наклеивании некоторых кусков на расстоянии друг от друга на носитель с последующей установкой носителя в канавку 15 корпуса 12. На Фиг.7 показан на виде сверху такой носитель 21 с наклеенными на него кусками 22 из упругодеформируемого материала, которые образуют отдельные пружинные элементы.
На Фиг.8 показано кольцо 23 с множеством выполненных в виде язычков 24 пружинных элементов. Кольцо 23 выполнено из материала с механическими свойствами, аналогичными свойствам пружинной стали. Кольцо 23 вставляется в отверстие 13 корпуса 12 (см. Фиг.3). При вводе оболочковой формы язычки 24 отклоняются перпендикулярно своему продольному направлению, соответственно, перпендикулярно оси 6 центрирования. Кольцо 23 и отверстие 13 в корпусе 12 по своим размерам согласованы так, что язычки 24 не касаются стенки 14 или касаются лишь при определенной величине отклонения язычков 24.
Преимущество решения с кольцом 23 по сравнению с решением с кольцом 16 круглого сечения состоит в меньших силах трения при вводе оболочковой формы в центрирующий участок 3 (см. Фиг.1) и в меньшем износе кольца.
Оба варианта выполнения пружинных элементов можно комбинировать.
Оба захвата 1 и 2 выполнены одинаково. Ниже приводится описание конструкции захватов со ссылками на Фиг.9. Захват содержит опору 25, на которую опирается пассивная сторона 26 оболочковой формы 27, а также расположенный внутри опоры 25 круговой деформируемый уплотнительный элемент 28 для герметизации образованного между оболочковой формой 27 и захватом полого пространства 29, в котором создается разрежение. Опора 25 находится в плоскости, проходящей перпендикулярно оси 30 симметрии. Обращенная к оболочковой форме 27 поверхность опоры 25 имеет форму тора. Уплотнительный элемент 28 закреплен на плите 31, которая с помощью компенсирующего ход элемента, предпочтительно складывающейся гармошки 32 соединена с несущей опору 25 платформой 33. Складывающаяся гармошка 32 обеспечивает относительно большое отклонение уплотнительного элемента вдоль оси 30 симметрии захвата, а также сдвиг ограниченной тором опоры 25 внутреннего пространства для обеспечения захвата оболочковых форм с самой различной геометрией. Ось 30 симметрии соответствует оси вращения захвата и тем самым оси 6 (см. Фиг.1). Если захват не захватывает оболочковую форму, то складывающаяся гармошка 32 принимает свое положение покоя, и уплотнительный элемент 28 обычно выступает на несколько миллиметров за край опоры 25.
Ниже приводится описание принципа действия рабочего участка (см. Фиг.1) на примере центрирующего участка 3, который в качестве пружинного элемента содержит кольцо 16 круглого сечения.
Неизображенный робот или оператор подает первую оболочковую форму на первый захват 1. При этом сжимается складывающаяся гармошка 32, пока первая оболочковая форма не ляжет на опору 25 первого захвата 1. В образованном между первым захватом 1 и оболочковой формой полом пространстве создают разрежение.
Первый двигатель 8 сдвигает первый захват 1 вдоль оси 6, пока первая оболочковая форма не окажется в центрирующем участке 3. Если первая оболочковая форма уже более или менее правильно центрирована, то она при вводе в центрирующий участок приходит в соприкосновение лишь с кольцом 16 круглого сечения. Если же первая оболочковая форма центрирована неточно, то она при вводе в центрирующий участок 3 приходит в соприкосновение с наклонной стенкой 14 и при этом предварительно центрируется, т.е. первая оболочковая форма сдвигается на опору 25, так что повышается степень центрирования относительно оси 6. При этом может дополнительно деформироваться уплотнительный элемент 28.
Снимают разрежение в полом пространстве 29 между первой оболочковой формой и первым захватом 1, и отодвигают назад первый захват 1, пока захват 1 не отделится от первой оболочковой формы. На стороне первого захвата 1 исчезает любая деформация уплотнительного элемента 28 и складывающейся гармошки 32: уплотнительный элемент 28 и складывающаяся гармошка 32 занимают положение покоя. Первая оболочковая форма теперь удерживается лишь кольцом 16 круглого сечения центрирующего участка 3. Воздействующие равномерно со всех сторон на оболочковую форму радиальные силы от кольца 16 круглого сечения сдвигают оболочковую форму в точку равновесия сил. Оболочковая форма центрирована.
Первый захват 1 снова перемещают к первой оболочковой форме, пока оболочковая форма снова не ляжет на опору 25 в полом пространстве 29, в котором вновь восстановлена герметичность, снова создают разрежение.
Первый захват 1 вместе с оболочковой формой выводят из центрирующего участка 3.
1
Третий двигатель 10 поворачивает первый захват 1 вокруг оси 6, пока маркировка первой оболочковой формы не займет заданный угол θ поворота.
Второй захват 2 перемещают через центрирующий участок 3.
Робот подает вторую оболочковую форму во второй захват 2.
Центрирование второй оболочковой формы выполняют аналогичным образом за счет того, что второй захват сдвигает вторую оболочковую форму в центрирующий участок 3, временно отсоединяется от второй оболочковой формы, так что оболочковая форма центрируется, снова захватывает оболочковую форму и перемещает в направлении устройства 4 для подачи и нанесения клейкой ленты 5.
2
Четвертый двигатель 11 поворачивает второй захват 2 вокруг оси 6, пока маркировка второй оболочковой формы не займет заданный угол θ поворота. Теперь угол поворота обеих оболочковых форм установлен относительно друг друга в соответствии с рецептом линзы.
Оба захвата 1 и 2 позиционируют на расстоянии друг от друга в соответствии с рецептом линзы. Теперь обе оболочковые формы центрированы и выровнены относительно друг друга.
Затем прижимной ролик устройства 4 прижимает конец клейкой ленты 5 к краям обеих оболочковых форм. Двигатели 10 и 11 поворачивают оба захвата 1 и 2 синхронно вокруг оси 6, при этом проходящая под прижимным роликом клейкая лента 5 наносится на края обеих вращающихся оболочковых форм и в конце отрезается. Таким образом, обе оболочковые формы соединяются с помощью клейкой ленты в узел.
Второй захват 2 отделяют от оболочковой формы и отодвигают.
Узел принимается роботом или оператором, который транспортирует узел к участку заполнения, где образованное обеими оболочковыми формами и клейкой лентой полое пространство заполняют мономером.
Указанное устройство обеспечивает полностью автоматическое центрирование и выравнивание обеих оболочковых форм и соединение оболочковых форм с помощью клейкой ленты в узел.
То же самое устройство, но без устройства 4 для нанесения клейкой ленты (см. Фиг.1), можно также применять для выравнивания обеих оболочковых форм с последующим соединением с помощью другого уплотнительного элемента в содержащий полое пространство для линзы узел.