专利名称：用于运送眼睛镜片的装置和方法
技术领域：
本发明一般涉及工业自动化的材料搬运。更详细地，本发明涉及一种用于继隐形眼镜在隐形眼镜模中成形之后，将其从模中分离并进行搬运的自动装置和方法。本发明还适用于其它的眼睛镜片例如眼镜和眼内镜片。
背景技术：
隐形眼镜的静态铸塑成形已为人所知。参见例如被授予博士伦公司的美国专利5,466,147，其全部内容在此引入作为参考。单个模装置包括具有凹形光学表面的阴模部件和具有凸形光学表面的阳模部件。阴模和阳模部件具有互补的形状，并且相互配合构成在分别面对阴模和阳模部件的凹形和凸形光学表面之间的镜片模腔。
用于镜片铸塑成形的基本制法如下将一些液体镜片材料(单体)分送到阴模部件的凹形光学表面中，阳模部件设置于阴模部件之上，其相互面对的凹面和凸面构成镜片状的模腔。结合在一起的阴模和阳模部件形成一个经固化周期(例如通过热或紫外线照射)从而使模腔中的镜片材料聚合的模装置。一旦镜片材料固化，就必须将阴模和阳模部件分开以取出固化的镜片。
打开或脱除模部件必须保证不会损伤易损的镜片。一旦镜片在模腔中聚合，镜片和任何镜片溢料就会粘结到对置的凹形和凸形模表面，因此，将阳模部件从阴模部件上脱除必须有足够大的力以断开镜片和镜片溢料与对置的模表面间的粘结，但力不能过大或随便用力以致脱除过程损伤镜片的光学表面。如果在脱模过程中镜片开裂或以别的方式被损坏，必然废弃镜片，从而降低产量并增加制造成本。
一旦分开模部件，就要将留在模部件上的镜片从模部件上脱除。现有技术中有湿式脱除法和干式脱除法两种镜片脱除的方法。在湿镜片脱除方法中，用水溶液润湿亲水的镜片，镜片从而吸水并膨胀，导致从模表面分离。该方法同样可以用于脱模工序。在干式镜片脱除方法中，施加力将镜片和模表面之间的粘结断开。
通过使模体相对于镜片发生变形将镜片与模分离参见授予Wood的美国专利4,909,969。在该方法中，通过使用直径逐渐减小的活塞挤压模体，活塞与模的内部啮合产生作用于模壁的挤压力。模体产生永久变形，镜片最终从其中分离。通过向模体施加压折力或挤压力能够产生类似的结果。就阳模和阴模装置而言，挤压力作用于一个或两个模部件使模变形，从而帮助阴模从阳模部件脱除。在另一现有技术方法中，用销施加力于阴模的非光学表面，在模分离后干镜片仍粘附于该表面。自有的美国专利6,558,584公开了该方法，在此全文以引入方式并入本文(参见其中图9A-D)。美国专利6,558,584方法的一个缺点是不能在运行中将干式脱除机构改装到其它镜片库存单元。更具体地，镜片具有不同的特征例如强度、直径和基线，需要在其关联的半模上施加不同的力和加速度分布，以实行脱除而不损坏镜片。在美国专利6,558,584中，在其中推动销的活塞的力和加速度分布无法按照其它力和加速度分布进行编程，并且进一步地不能实现高精度的冲程距离设定。因此，当转换到不同的镜片库存单元时，完全不能通用。
另一个要考虑的因素是所提出的脱模装置和方法在高速自动化环境中运行的情况，在当今竞争激烈的隐形眼镜工业中，非常重要的是要考虑生产成本。在许多上述现有技术方法中，一旦将其应用于高速自动生产线，始终如一地控制脱除操作的能力就会降低。
还有另一个需要考虑的事项是镜片的运送。由于隐形眼镜是易损、具有精密光学表面的小型制品，因此，必须非常小心地运送以免损坏镜片和增加生产过程中的成本。因此，隐形眼镜自动化生产线的一个目标是使用防止镜片直接接触运送机械的隐形眼镜运送系统。在必须将镜片从形成镜片的模中输送到独立的封装装置以用于后续加工(例如水化作用)或用于到使用者的最终包装(例如转入硬质泡沫塑料保护的衬垫包装)的情况下，镜片必须经历数次运送以完成这一输送过程。在现有技术方法中，通过操作员用一对镊子夹持镜片并从模输送到包装容器中来人工输送镜片。毫无疑问，这是一种劳动极其密集的运送镜片的方法，并且在运送镜片时，由于镜片直接与镊子接触，以及操作员不能始终如一地控制使用镊子的力量，还会造成镜片损坏的几率高。
当需要如上述讨论的那样将镜片输送到独立的容器时，由于镜片处于与润湿状态相反的干燥状态时，可能更易于在生产线上运送，因此，也许更喜欢从模中脱除干镜片。这是因为处于柔软的隐形眼镜的润湿状态，镜片非常软并有粘着和交迭的倾向，可能给运送装置带来困难。
在输送镜片到独立的容器之前，可以执行其它工序例如检查镜片。
仍然需要一种装置和方法，用于从关联的模部件干式脱除隐形眼镜并在随后的工序和容器之间输送镜片，能够适用于多种镜片库存单元并且在高速自动化生产环境中在其他方面具有实用和始终如一的工作性能。
发明内容
本发明通过第一方面提供一种装置和方法，用于以不损坏镜片的方式从关联的模部件干式脱除隐形眼镜，并且能够适合于在高速自动化生产线中的多种镜片库存单元，克服了现有技术干式镜片脱除方法和装置的不足。在第二方面，本发明提供一种装置和方法，用于将干隐形眼镜从其关联的模部件输送到视力检查工位，并且随后输送到独立的容器，允许在每一脱除/检查/输送工位同时加工多个镜片。
更具体地，本发明包括联机制造单元，可用于接受其中包含已固化镜片的专用隐形眼镜模部件，将镜片从其关联的模部件上脱除，举起并递交到检查岗位，然后输送到独立的容器。
因此，模装置在进入镜片脱除、检查和输送单元之前，已经过固化过程以固化镜片材料，并且阴模和阳模装置已经分离以显示保持在其中一个模表面上的镜片。在本发明的优选实施方案中，镜片保留在阴模(凹形光学模表面)部件中。在所属领域中已为人所知，最好将镜片保留在所需模部件中，并可以通过多种方法实现，包括例如相应表面的模结构和几何形状；对其中一个模表面进行电化学或其它表面处理；和/或用不同的材料制造阴模和阳模部件，从而使一个模部件具有与另一个模部件相比更大的同镜片材料之间的亲合力。
预定数量的其中保留有镜片的模部件设置在模托板或其它将模装置按预定排列设置在托板上的适当载体上。托板送入镜片脱除和输送单元中，该单元将带有模部件的托板输送到该单元内的镜片脱除工位。托板设置有一系列浮动销，相应的一系列模部件的非光学表面停靠在该浮动销上。在镜片脱除工位，销压制基准面，导致销相对于托板底部上升，从而同样抬起相应的模部件。在上升位置，将模部件上肩部举过托板基面并用销支撑。伺服驱动环落在模部件上并施压于上肩面。环施加于模部件肩部的力连同销从下部接触并支撑其非光学表面，造成模部件变形，从而将镜片从与之相应的模部件上脱除。一旦镜片从其关联的模部件上脱除，就将环升起并且用镜片捡拾器(例如用真空机械手)拾起镜片。此时，镜片捡拾器可以将镜片输送到另一个工位例如镜片检查工位。假如镜片通过检查，镜片捡拾器将镜片输送到独立的容器例如用于后续加工并在那里最终打包的硬质泡沫塑料保护的衬垫包装。如果镜片检查不合格，镜片捡拾器代之以将镜片存放于垃圾箱中。
在优选实施方案中，单独的镜片脱除/检查/输送加工工位包括以环状隔开的关系布置于设置在工位上的旋转圆板周围的三个镜片捡拾器，多个模部件以纵向隔开的关系布置在托板上。该工位进一步包括镜片检查装置，该装置可以采取公开号2003/0103201-A1的共同待审批申请公开的装置的形式，在此全文以引用的方式并入本文。将检查装置、镜片脱除机构和独立的容器按环形排列布置，与设置其上的三个环状隔开配置的镜片捡拾器对齐。镜片脱除、检查和镜片输送工位的一个全循环包括将镜片从其关联的模部件上脱除、传递到检查装置、如果检查不合格将镜片处置掉或如果检查通过将镜片输送到容器的工序。因为在旋转板上有三个拾取头，所以可以在镜片脱除、拾起、检查和输送的每个分工位一次同时处理三个镜片。在本发明的更进一步优选实施方案中，三个镜片脱除/检查/输送工位设置于同一加工模块中使得生产效率进一步提高。一旦好镜片存放入其关联的容器，就可以根据需要进一步加工镜片(例如水合、打包和消毒)。
图1A是包括阳模部件的非连接模装置的剖视图，显示在互补的阴模部件上方彼此间隔；图1B是阴模部件的剖视图，显示保留在模部件凹面上的模制镜片；图2是图1A的视图，只是阴模和阳模部件相连用于镜片的固化阶段；图3是托板的实施方案的平面图；图3A是通过图3中的线3A-3A的托板的剖视图，进一步显示放在托板的降下的浮动销上的阴模部件和镜片，以及放在托板邻近阴模部件和镜片的塞孔座上的镜片容器；图3B是图3A的视图，只是浮动销处于上升位置；图4是本发明总共具有三个按线性空间关系布置的镜片脱除/拾起/存放工位的实施方案的平面图；图5是图4中所示三个镜片脱除/拾起/存放工位之一的镜片脱除部分的侧面正视图，部分为断面；图6是镜片脱除部分的局部以及所述工位的旋转镜片拾取头的侧面正视图，部分为断面。
具体实施例方式
在此针对本发明的许多可能的实施方案中的一个对本发明进行描述和说明。当然，如此处描述的本发明的各个部分可以随所用的具体镜片成型操作而变化。例如，可以进行变化以适应所用的特定的模结构、特定的上游过程例如固化方法，和/或特定的后续加工例如镜片水合作用和打包。
参照图，如图1和2可见，现有技术隐形眼镜模装置10具有有相应的凹形和凸形光学模表面12A、14A的阴模部件12和互补的阳模部件14。为了模制镜片，将一些液体镜片材料16(例如单体)分送入阴模部件，阳模部件位于阴模部件之上产生由相互面对的模表面12A、14A限定的镜片状的模腔18(见图2)。每个模部件12、14包括相应的环形壁部分12C、14C，当阳模部件14安装于阴模部件12上时，允许滑动活塞/缸式行程。每个模部件进一步包括从关联的模表面12A、14A向外径向延伸的环形平面部分12E、14E，环形平面部分12E、14E的外周边与关联的环形壁部分12C、14C分别交切。每个模部件12、14进一步包括从关联的环形壁部分12C、14C向外径向延伸的环形凸缘12B、14B。
模部件12、14典型地用例如聚丙烯、聚苯乙烯或聚氯乙烯注射成型，由于在模制镜片后其光学表面退化，因此，只能使用一次模制一个镜片。分送入阴模部件12的单体16的量足以允许在将阳模部件14固定于其上时单体少量溢出，确保完全装满模腔到达形成镜片边缘的外围。在完全将阳模固定在阴模上时，多余的单体向外径向流出模腔18。固化时，多余的单体在环形平面部分12E、14E之间形成环形溢料环17，在所属领域中通常称为“环形溢料环”或“单体环”。
因此，一旦模装置10如图2所示被装满并覆盖，就要经过使模腔18内的单体聚合的固化周期。典型的隐形眼镜固化方法包括紫外线辐射和/或热(例如烘箱)固化。无论是否使用紫外线和/或热装置来完成固化，所属领域的技术人员按照模和单体类型，可能同时还要用试凑法而无需过度的实验，可以确定精确的固化曲线。一旦完成固化，阳模部件14从阴模部件12分离以露出在其中形成的镜片16’(图1B)。脱模处理必须断开模部件间的粘结，而不损坏保留在一个模表面上的镜片。适当的脱模处理已在发明背景中提及。此处描述和说明的优选实施方案中，在脱模时镜片16′保留在阴模凹形光学表面12A上，如图1B所示，并且镜片溢料17保留在关联的阳模部件14(未单独示出)上，尽管这可以根据如所需使用的特定的模结构进行变化。因此，紧接着脱模之后，镜片16′仍粘结在阴模表面12a上并处于无水的、刚性的状态(也就是说还没有被水合)。
第一方面，本发明提供一种用于从模部件中将脱模后粘着于模部件处于无水状态的固化镜片脱除的装置和方法。
本发明的第二方面，本发明提供一种装置和方法，用于从模部件中取回松散的镜片，并将镜片输送到镜片检查装置，继之以镜片报废或将通过的镜片输送到容器用于随后的镜片加工和打包。
图4图解本发明的优选实施方案的平面图，包括优选地具有三个等同的加工工位20、30和40的制造模块11，每个工位能够在分工位21处执行从其关联的模部件脱除镜片/拾取镜片工序、在分工位31处执行镜片检查工序和在分工位41执行输送镜片工序，将合格的镜片输送到独立的容器例如用于运往消费者处镜片密封于内的一次性的包装。在该优选实施方案中并如图4清楚所示，在相对应的加工工位20、30、40将三个分工位21、31和41大致相隔120°布置，理由如下。同时，尽管此处作为优选实施方案显示和描述了总共三个加工工位20、30和40(每个具有三个分工位21、31和41)，但可以理解本发明不受这样的限制而可以具有包括一个或一个以上任意数量的加工工位。
在镜片脱除分工位21处，将具有相应粘附于其上的镜片16′的阴模部件12每次一个地送到在模托板26上位于镜片侧上位置的干燥脱除头19(参见图3、3A、3B)处。模托板26包括至少一个但优选一个以上最优选三个轴向可动并定位在相应的模塞孔座29a中的线性间隔的销28。在由图3A可见的正常放下位置和由图3B可见的上升位置之间，销轴向可动。在上升位置，销28的上平面28a啮合于相应的模部件12的非光学凸面(图3C)。托板26可以进一步包括从每个塞孔座的周边向外径向延伸的凹槽26a，并设置为允许材料运送机构(例如气动的镊子)贯穿该凹槽到达在相应的塞孔座中的模部件。
在传送带上输送多块托板26穿过模块11。在到达模块11之前，用各自具有粘附其上的相应镜片16′的相应模部件12填充托板模塞孔座29a。在该优选实施方案中，托板26包括设置在相应模塞孔座29a附近的相同数量的容器塞孔座29b，可以将独立的镜片容器33配置在其中(参见图3A和3B)。如图3可见的优选实施方案中，在单个托板26上提供A、B和C三对模部件12和相邻的容器33。镜片容器33可以是硬质泡沫塑料保护的衬垫包装的形式，其中的镜片将被打包以交付给消费者。当托板26到达干式脱除分工位21时，销28升起，当其平底面28b碰到位于镜片脱除分工位之下的基准面25的朝上斜面25’时，压制该斜面(图3B)。随着销28上升到图3B所示位置，模部件12的环形凸缘12B也被举起并在围绕着塞孔座的凸缘29’上方与之隔开。在这时候，将干式脱除头19放下到模部件12上，直至其环19a接触并施压于模部件12a的上肩面12E。如图5所示，干式脱除头19经由线性滑块23安装到允许有选择地变化环19a相对于模部件12的速率和力量的伺服设备32上。当该生产线转换到需要施加不同的加载力到模部件以稳妥地脱除镜片的不同镜片库存单元时，这尤其有用。这样当该生产线从一个镜片库存单元转换到另一个时，操作员可以为伺服机构32编程以设定适当的加载参数。
一旦镜片16′从其关联的模部件12脱除，拾取-放置(P&P)装置22就会下降并穿过贯穿板19的孔19′和环19a以使镜片16’与专用的P&P真空机械手22A啮合。P&P装置22包括一系列拾取机械手22A-C，每个机械手与真空源(未示出)连接。在优选实施方案中，P&P装置22包括三个设置于可旋转板35上并以定距离间隔的P&P机械手22A-C，可旋转板35本身安装于伺服驱动设备37(参见图6)。随着镜片16′啮合，P&P机械手22A上升，并且安装到机械手上的圆板35绕垂直轴x-x旋转120°，以致于此时将P&P机械手22A定位在镜片检查分工位31的上方。P&P机械手22A降入检查装置33，从而检查镜片。P&P机械手22A升起，如果镜片通过检查，P&P板凳5旋转120°将机械手22A定位在设置于在托板26上此时是空的模部件12附近的镜片容器33的上方。在机械手22A脱除镜片之前，镜片脱模板43在容器和P&P机械手22A之间移动。在与容器33和机械手22A对齐的板43中形成U形孔口45。机械手22A穿过孔口45变为被板43围绕，此时将其关联的镜片放入容器33。脱模板通过确保将镜片放入关联的容器中，从而起到防止镜片“飞离”的作用。在释放镜片后，收回脱模板43，并且P&P板35旋转120°，再次将P&P机械手22A送到镜片脱除分工位21，在其中重复镜片脱除/检查/输送循环。
如果在分工位31处镜片没有通过检查，P&P板35将机械手22A转向镜片废品箱47并且将废弃的镜片放入该箱中。在这种情况下，机械手22A不会将镜片存放在容器33中，当其关联的托板通过生产线时，容器33将是空的。可以在模块11的下游使用适当的探测器以发现容器的“没有镜片”状态，并从最终包装线中拉出容器。
正如前面提到的那样，在该优选实施方案中，旋转的P&P板35包括多个但优选总共三个P&P机械手22A、22B和22C，以致于可以在分工位21、31和41同时加工三个镜片。这样，当第一个P&P机械手22A带着镜片到达检查工位时，P&P机械手22B同时拾取由干式脱除头19从随后出现的模部件上脱除的镜片。一旦机械手22A和22B升起，板35旋转120°，将第三P&P机械手22C定位于镜片脱除分工位21上，将第一机械手22A定位于容器33，和将第二P&P机械手22B定位于检查分工位31上。在这时候，第一P&P机械手22A将通过的镜片放入容器33，第二P&P机械手22B将其关联的镜片提交到在分工位31处的检查装置，而第三P&P机械手22C拾取从相关联的模部件12中脱除的镜片。P&P板再次旋转120°，将三个P&P机械手22A-C送到下一相应的分工位，其中随着将第一P&P机械手22A定位于镜片脱除分工位21，将第二P&P机械手22B定位于容器分工位41和将第三P&P机械手定位于检查分工位31，开始第二次脱除/检查/输送全循环。通过以环形、回转、无限循环方式布置分工位和P&P机械手，因为通过分工位一次可以同时加工多个镜片，所得生产效率得以实现。此外，与流行的以线性操作方式布置分工位和P&P机械手相比，减少了设备用地量。本发明的又一个优选实施方案中，在一个制造模块11中设置一个以上但优选三个工位20、30和40(每一工位具有三个分工位21、31和41)。应了解当在一个托板26上的三组成对的模和容器A、B和C通过模块11的每个加工工位时，三个工位20、30和40依次对它们进行加工。
镜片和其关联的容器33一起可以脱离模块11，根据需要用于进一步的后续加工(例如镜片水合、分离、消毒、最后的包装等等)。
权利要求
1.一种用于从镜片已形成并粘附于其上的关联的模部件上脱除所述镜片的方法，所述模部件具有在其上形成所述镜片的光学表面，位于所述光学表面反面的非光学表面，围绕所述光学表面的环形肩，和从所述环形肩延伸出的环形壁，所述方法包括步骤a)提供轴向可动的销，随着所述销的上表面接触位于所述镜片对面的所述模部件的非光学表面，模部件可以停止在所述销上；b)将所述销升起到定位位置，以致于间接支撑所述模部件的环形壁；c)提供具有环的镜片脱除头；d)当所述模部件的非光学表面仍位于升起的定位销上时，随着所述环啮合所述模部件的上肩部，以不超过预定的加载参数挤压在所述模部件之上的所述镜片脱除头和环；由此，所述模部件变形并且从所述模部件上脱除所述镜片。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用伺服驱动设备控制和编程所述镜片脱除头的移动量和加载参数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述销设置于沿传送带移动的托板上，当在所述镜片脱除头下面移动所述托板时，所述销接触并越过具有向上倾斜表面的基准面，所述销被举起。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括通过在镜片脱除头和环中形成的孔洞拾取从其关联的模部件上脱除的镜片。
5.一种用于通过具有第一镜片脱除分工位、第二镜片检查分工位和第三镜片输送分工位的加工工位同时加工第一、第二和第三镜片的方法，所述方法包括步骤a)提供大致环形排列且分隔120°的镜片脱除分工位、镜片检查分工位和镜片放置分工位；b)提供安装在可旋转板上大致120°分隔并分别配置于镜片脱除分工位、镜片检查分工位和镜片输送分工位上方的第一、第二和第三镜片拾取和放置机械手；由此，可旋转板以120°增量旋转，从而使第一、第二和第三拾取和放置机械手循环移动，其中每个拾取和放置机械手从第一分工位到第二分工位最后到第三分工位依次移动，由此，可以按自动方式不断重复所述循环。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述镜片脱除分工位用所述第一拾取和放置机械手从关联的模部件中拾取镜片，所述板旋转120°，由此，所述第一拾取和放置机械手将第一个镜片送到所述镜片检查分工位，从而检查第一个镜片，当在所述镜片检查分工位检查第一个镜片时，所述第二拾取和放置机械手同时在所述镜片脱除分工位拾取第二个镜片；所述板再次旋转120°，由此，所述第一拾取和放置机械手将第一个镜片送到镜片容器并存放到所述容器中，所述第二拾取和放置机械手同时将第二个镜片送到所述镜片检查分工位，从而检查第二个镜片，所述第三拾取和放置机械手同时在所述镜片脱除分工位拾取第三个镜片。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过将板旋转120°，所述循环开始重复，将所述第一拾取和放置机械手送到所述镜片脱除分工位以拾取第四个镜片，将所述第二拾取和放置机械手送到所述镜片存放分工位并将第二个镜片存放到容器中，以及将所述第三拾取和放置机械手送到所述镜片检查分工位并检查第三个镜片。
8.一种具有一个或一个以上设置为其中容纳相应模部件的模部件塞孔座的镜片托板，所述托板进一步包括位于相应塞孔座中的轴向可动的销，所述相应模部件可以静止在销上并随之移动。
9.如权利要求8所述的镜片托板，其特征在于，进一步包括一个或一个以上位于相应模部件塞孔座附近的模容器塞孔座，所述模容器塞孔座被设置为其中容纳相应的镜片容器。
10.如权利要求8所述的镜片托板，其特征在于，每一所述模部件塞孔座包括从塞孔座周边向外径向延伸的凹槽，并设置为允许材料运送机构贯穿所述凹槽到达在相应的塞孔座中的模部件。
全文摘要
第一方面，本发明提供一种装置和方法，包括用于脱除来自模部件的脱模后粘着于模部件处于无水状态的镜片的伺服驱动镜片脱除头。伺服机构加载参数可以根据所加工的镜片的类型进行变化。本发明的第二方面，本发明提供一种装置和方法，用于从模部件中取出松散的镜片，并将镜片输送到镜片检查装置，继之以镜片废弃或将合格的镜片输送到容器用于随后的镜片加工和包装。镜片脱除、镜片检查和镜片放置的三个分工位彼此环状地间隔120°，通过三个拾取和放置头的120°增量运动，从而可以同时加工三个镜片。
文档编号B29C37/00GK1894089SQ200480037418
公开日2007年1月10日 申请日期2004年12月2日 优先权日2003年12月23日
发明者弗雷泽·沃德洛普, 特雷弗·奥尼尔 申请人:博士伦公司