用于对光学表面执行处理的工具
专利汇可以提供用于对光学表面执行处理的工具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于对光学表面(2)执行 表面处理 的工具，该工具包括：一刚性的 支撑 体(4)，其具有一横向端面(13)；一可被弹性压缩的界面体(5)，该界面体被顶接并叠压着所述端面(13)；以及一柔软的 抛光 垫 (16)，其被设计成顶接着光学表面(2)，且在与所述端面(13)相反的一侧，其垂直于所述端面(13)地抵接并叠压着界面体(5)的至少一部分。本发明的特征在于：抛光垫包括一所谓的中央部分(6a)，其位于所述端面(13)与一所谓的周边部分(14)之间，周边部分(14)在横向上超出所述端面(13)，弹性的复位装置(15)将所述周边部分(14)与支撑体(4)连接起来。，下面是用于对光学表面执行处理的工具专利的具体信息内容。
1.用于对一光学表面(2)执行表面加工的工具(1)，所述工具包 括：一刚性的支撑体(4)，其具有一横向端面(13)；一可被弹性压缩 的界面体(5)，所述界面体被顶压并覆盖着所述端面(13)；以及一柔 性的抛光垫(6)，其适于顶靠着所述光学表面(2)，且在与所述端面 (13)正对的相反侧抵接着并覆盖所述界面体(5)的至少一部分；
其特征在于：所述抛光垫具有一中央部分(6a)，其正对着所述端 面(13)；并具有一周边部分(14)，其在横向上超出所述端面(13)， 且复位弹簧装置(15)将所述周边部分(14)与所述支撑体(4)接合起 来。
2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述抛光垫(6)为单 体结构，所述中央部分(6a)和周边部分(14)构成单个构件(6)。
3.根据权利要求2所述的工具，其特征在于：所述抛光垫(6)包括 多个瓣叶(14b)，它们从所述中央部分(6a)沿横向突伸出。
4.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述周边部分(14) 呈现为一环绕着所述中央部分(6a)的环体(14a)形式。
5.根据权利要求4所述的工具，其特征在于：所述抛光垫(6)为单 体件，其在不受力时呈现为盘体的形状。
6.根据上述权利要求中任一项所述的工具，其特征在于：所述界面 体(5)具有一与所述端面(13)正对的中央部分(5a)、以及一周边部 分(16)，所述周边部分(16)在横向上超出所述端面(13)，并位于 所述抛光垫(6)的周边部分(14)与所述复位装置(15)之间。
7.根据权利要求6所述的工具，其特征在于：所述界面体(5)的周 边部分(16)在不受力时呈现为一环体的形状，其环绕着所述界面体(5) 的中央部分(5a)。
8.根据权利要求7所述的工具，其特征在于：所述工具还包括一可 变形的环体(17)，所述环体(17)在横向上环绕着所述支撑体(4)， 并位于所述界面体(5)的周边部分(16)与所述复位装置(15)之间。
9.根据权利要求8所述的工具，其特征在于：所述环体(17)具有 圆形的纵向剖面。
10.根据权利要求6所述的工具，其特征在于：所述界面体(5)为 单体件结构，它的中央部分(5a)和周边部分(16)构成一个单体构件 (5)。
11.根据权利要求10所述的工具，其特征在于：所述界面体(5) 在不受力时呈现为盘体的形状。
12.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述复位装置(15) 包括一柔性弹簧片(18)，其从所述支撑体(4)沿横向伸出。
13.根据权利要求12所述的工具，其特征在于：所述弹簧片(18) 由第一端(18a)接合到所述支撑体(4)上，由第二端(18b)接合到所 述抛光垫(6)的周边部分(14)上。
14.根据权利要求13所述的工具，其特征在于：所述弹簧片(18) 由第一端(18a)刚性地锚固到所述支撑体(4)中。
15.根据权利要求12所述的工具，其特征在于：所述复位装置(15) 包括一星形的构件(19)，其被固定到所述支撑体(4)上，并设置有分 支体(18)，所述分支体各构成一个柔性弹簧片(18)。
16.根据权利要求15所述的工具，其特征在于：所述支撑体(4)包 括两个相互固定在一起的夹颌(7、8)，所述星形部件(19)具有一中 央部分(20)——其被夹置在所述两夹颌(7、8)之间，且所述星形部 件的分支体(18)从所述中央部分向外伸出。
17.根据权利要求15所述的工具，其特征在于：所述抛光垫(6) 为整体件，并包括多个瓣叶(14b)，所述瓣叶从其中央部分(6a)沿 横向突伸出，每个分支体(18)都与一瓣叶(14b)对正。
18.根据权利要求17所述的工具，其特征在于：所述瓣叶(14b) 和所述分支体(18)各有七个。
19.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述支撑体(4)的 端面(13)是平面。
20.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述支撑体(4)的 端面(13)是凸面。
21.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述支撑体(4)的 端面(13)是凹面。
技术领域
本发明涉及对光学表面执行表面加工的技术。
背景技术
本发明涉及一种用于对光学表面执行表面加工的工具，该工具包括： 一刚性的支撑体，其具有一横向端面以及一可被弹性压缩的界面体，其 中的界面体被贴压并覆盖着所述端面；以及一柔性的抛光垫，其适于顶 接着光学表面，且在与所述端面相反的一侧，其与所述端面对正地抵接 并覆盖了界面体的至少一部分。
为了降低光学表面的粗糙度，将该工具与光学表面相接触，并在其 上保持足够的压力，以便于使抛光垫能借助于界面体的变形而拟合光学 表面的形状。
在用某种流体对光学表面进行喷射的同时，对光学表面执行驱动， 使其相对于所述工具进行转动(或反之)，因此，工具在光学表面上扫 掠过。
通常情况下，是光学表面受驱而转动，且其对工具的摩擦力足以拖 动工具，使其随着一起转动。
该表面加工操作必需要有一种研磨剂，该研磨剂或者是被设置在抛 光垫中，或者是被包含在流体中。
在执行表面加工的过程中，可被弹性压缩的界面体补偿了工具支撑 体的端面与光学表面之间的曲率差，因而，同一工具适用于具有不同曲 率和形状的一系列光学表面。
如果工具的横向尺寸与光学表面的尺寸相当，则适用于同一工具的 光学表面的类型范围是较小的，当对眼科光学透镜执行表面加工时，情 况通常是这样的。
这种类型的工具特别不适合于对复杂形状的光学表面执行表面加 工，其中的复杂形状表面被称为“任意形式”的表面，具体而言，其为 非球面表面，按照定义，该表面的曲率是不均匀的。
另外，这种类型的工具也不适用于这样的光学表面：其凸度或凹度 相对于工具具有显著的不同，在凸度显著不同的情况下，工具的边缘与 光学表面脱离接触；在后者的情况下，工具的中心部分与光学表面脱离 接触，结果就是，表面加工将是不完整的。
存在两种途径来扩大适于由同一工具执行表面加工的光学表面的类 型范围。
第一种途径是减小工具的直径-即其总体横向尺寸，从而可限制并 局限光学表面上与工具相接触的部分。相比于对整个光学表面执行加工 的情况，在这种形式的局部区域上，工具与表面的接触能保持更为一致 的状态。
但是，限制工具的直径会减小工具的“底座台”(portance)或“落 座量(assise)”，因而，这会降低工具在执行表面加工过程中在光学表 面上的稳定性。
这样，必须要监视、进而控制工具的定向，以使得工具的定向在任 何时候都是最优的，也就是说，使工具的转动轴线在其与光学表面的相 交点处、与光学表面的法线共线或基本上共线。
需要说明的是：这种类型的控制需要使用诸如数控机床等的复杂设 备，其费用一般较高，甚至可能会成为执行表面加工操作的阻碍因素。
第二种可选的措施在于：使工具保持相同的直径，但却使界面体的 柔性更大，这或者可通过增大其厚度、或通过减小其弹性来实现。
但是，由于存在剪切力的作用，这样的话界面体就趋于翘曲或发生 横向偏移，从而损害工具的效率和精度。另外，剪切作用会造成界面体 的磨损加速，甚至会造成结构破坏。最后，界面体的柔性加剧并强化了 抛光垫对透镜边缘的刮擦作用，这最终将导致工具具有发生早期损坏和/ 或非正常损坏的可能性。
基于上述的情况，制造光学表面-尤其是眼科矫正透镜的工作就要 求必须要使用大量具有不同尺寸和曲率的工具，以便于能涵盖光学表面 的所有规格范围。
发明内容
为此目的，本发明提出了一种用于对光学表面执行表面加工的工具， 该工具包括：一刚性的支撑体，其具有一横向端面；一可被弹性压缩的 界面体，该界面体被顶压并覆盖着所述端面；以及一柔性的抛光垫，其 适于顶接着光学表面，且在与所述端面相反的一侧，其与所述端面对正 地抵接并覆盖了界面体的至少一部分，抛光垫具有一中央部分，其与所 述端面成一线地对正，并具有一周边部分，其在横向上超出所述端面， 且复位弹簧装置将所述周边部分与所述支撑体接合起来。
抛光垫周边部分与复位弹簧的组合体形成了用于在表面加工过程中 对工具进行稳定的装置，其中的表面加工操作基本上是在与支撑体端面 对正的情况下进行的。
按照这样的方式，就可以对尺寸远大于支撑体横向尺寸的光学表面 执行抛光，而不会遇到有关工具稳定性的问题。
这样，可采用同一工具对相对较大范围内的光学表面执行表面加工。
尤其是，该同一工具适于对其凸度和凹度与工具的凸度和凹度偏离 程度较大的表面执行加工，且同样特别适于对复杂形状的表面-尤其是 环面-渐变(toro-progressive)形状执行加工。
因而，利用有限的一组工具，就能应对处理给定范围的所有透镜， 这些工具在曲率、凸度和凹度方面存在差异，从成本的角度-尤其是从 后勤支持的角度考虑，这样的方案将是有利的。
上文限定的本发明具有多种实施方式。
因此，在一优选实施方式中，抛光垫为单体结构，所述中央部分和 周边部分构成了单个构件，这将带来简化制造的优点。
举例来讲，抛光垫包括多个瓣叶，它们从中央部分沿横向突伸出， 该结构对应于表面加工抛光垫的常态形状。
作为备选方案，所述周边部分采用了一个环绕着中央部分的环体形 式，这样，如果抛光垫为单体件，则其在不受力时呈现为盘体的形状。
此外，界面体具有一与所述端面对正的中央部分、以及一周边部分， 其中的周边部分在横向上超出所述端面，并位于抛光垫的周边部分与复 位装置之间。
这样的设计可提高组件的灵活性。
举例来讲，界面体的周边部分在不受力时呈现为一个环体的形状， 其环绕着界面体的中央部分。
工具还包括一可变形的环体，其在横向上环绕着支撑体，并位于界 面体的周边部分与复位装置之间。
业已发现：这样的设计使得表面加工更为规则整齐。
为了使表面加工更进一步地规则整齐，优选地是，环体的纵向剖面 为圆形。
另外，在一特定实施方式中，界面体为单体件结构，其中央部分和 周边部分构成了一个单体构件，这对简化制造有利。
因而，界面体在不受力时例如呈现为盘体的形状。
复位装置包括一弹簧片，其从支撑体沿横向伸出，其第一端例如被 接合到支撑体上，第二端被接合到抛光垫的周边部分上。
优选地是，片弹簧由其第一端刚性地锚固到支撑体中，这对工具的 稳定性有利。
在一特定的实施方式中，复位装置包括一星形的构件，其被固定到 支撑体上，其被设置有一些分支体，这些分支体各构成了一个片弹簧。
除了结构相对较为简单之外，在执行表面加工的过程中，采用这种 型式的构件能对作用在抛光垫周边部分上的复位力进行调整。
举例来讲，支撑体包括两个被固定在一起的夹颌，星形部件具有一 中央部分，其被夹置在两夹颌之间，且星形部件的分支体从该中央部分 向外伸出。
如果如上述一实施方式中提到的那样：抛光垫为整体件结构，并包 括多个作为周边部分的瓣叶，则优选地是，星形部件的每个分支体都与 瓣叶对正。
举例来讲，可设置七个瓣叶和七个分支体，这将足以保证快速而高 质量地完成对表面的加工。
所述端面可以是平面、凹面或凸面，这样就实现了可能性：利用有 限数目的工具对大量的光学表面执行表面加工。
附图说明
通过阅读下文对本发明一种实施方式所作的描述，可清楚地理解本 发明其它的特征和优点，但该实施方式仅被作为非限定性的示例，对其 的描述是结合附图进行的，在附图中：
图1是一分解开的轴测图，其表示了根据本发明的工具以及带有待 加工光学表面的眼科镜片；
图2是图1所示的工具在组装后的轴测图，表示了在对图1所示透 镜的光学表面执行加工过程中的状态，以便于表示出工具在执行表面加 工的过程中相对于透镜的运动，图中表示出了工具的三种位置，其中的 两种用点划线表示；
图3是沿图2中的III-III线对工具以及透镜所作的局部剖视图；
图4是对图3中的工具所作的立视剖面图，图中只表示出了工具本 身，其在图中处于停止状态，图中对弹簧复位装置所作的点划线图线表 示了在执行表面加工过程中的变形；
图5是与图4类似的视图，表示了第一种改型形式；
图6是与图4和图5类似的视图，表示了第二种改型形式；以及
图7中示意性的俯视图表示了在利用根据本发明的工具执行表面加 工的过程中、一眼科镜片所处的状态，图中表示出了工具在扫掠过光学 表面时的两个位置，其中的一个位置周点划线表示。
具体实施方式
工具1是由至少三个构件堆叠而成，其中的三个构件即为刚性构件 4、一可被弹性压缩的构件5、以及一柔性构件6。在下文中，这三个构 件分别被称为支撑体、界面体以及抛光垫。
具体从图1可看出，支撑体4包括两个夹颌—即底部夹颌7和顶部 夹颌8，它们被设计成适于叠压在一起，并利用一销体9相互套接起来， 销体9从顶部夹颌8的一个表面10突伸出，并适于嵌入到底部夹颌7 一个表面12上制出的互补性孔洞11中，该孔洞11面对着所述销体9。
从图1可看出，支撑体4是一个绕轴线X对称的圆形柱体，轴线X 定义了纵长方向。
附图中表示出了光学表面2的一条法线 n，其位于光学表面2与工 具1的对称轴线X的相交点处。
在与制有孔洞11的表面12相反的一侧，底部夹颌7具有一基本上 横向延伸的端面13，界面体5被贴压到端面13上，并覆盖着所述端面 13。
在与支撑体4相反的一侧，抛光垫6抵压着界面体5。
更确切来讲，抛光垫6在与所述端面13正对的相反侧至少部分地覆 盖着界面体5。
借助于喷射流体中所含的、或抛光垫6自身中所带的研磨剂，抛光 垫6对光学表面2的刮擦会将表面材料从光学表面2上去除掉，以便于 对光学表面的表面状态进行改变，下文将对此进行解释。
根据本发明，抛光垫首先具有一中央部分6a，其与端面13成一线 地对正；其次，抛光垫具有一周边部分14，其在横向上超出端面13之 外。
周边部分14利用复位弹簧装置15与支撑体4连接起来。
周边部分14与中央部分6a成一线地对正，且在息止状态，其基本 上与中央部分6a共面。
在图1到图6所示的优选实施方式中，抛光垫6为单体件结构，周 边部分14被与中央部分6a结合到一起，从而在事实上它们构成了一个 整体构件。
在图1中实线所示的优选实施方式中，抛光垫6为花卉的形状，因 而，其包括多个瓣叶14b，它们从中央部分6a沿横向突伸出，由此形成 了抛光垫6的周边部分14，且每一瓣叶在横向上的延伸量都超出所述端 面13。
在图1中点划线所示的改型形式中，周边部分14采取了环体14a 的形式，该环体14a环绕着中央部分6a。
在此情况下，如图1所示，如果抛光垫6为单体件结构，则当其未 受力时呈现为盘体的形状，其厚度相比于自身的直径是很小的，因而， 周边部分14、14a相对于端面13构成了一个凸缘。
下面将要描述的复位装置15可被直接放置在支撑体4与抛光垫6 的周边部分14(实际上即为凸缘14a或瓣叶14b)之间。
但是，在附图所示的优选实施方式中，界面体5不仅包括与端面13 对正的中央部分5a，而且包括一个在横向上超出端面13之外的周边部 分16。
举例来讲，该周边部分16与中央部分5a沿一直线对正，且在不受 力时，呈现为环体的形状，该环体环绕着中央部分5a，事实上，其位于 抛光垫6的周边部分14与复位装置15之间。
从图1到图6可看出，界面体5为整体件结构，其中央部分5a和周 边部分16被接合到一起，从而构成了一个单体构件，周边部分16相对 于端面13形成了一个凸缘。
因此，单体结构的界面体5在不受力作用时，例如呈现为盘体的形 状，其厚度相比于其横向尺寸是很小的。
如果界面体5和抛光垫6都为单体件结构，则它们可具有相当的横 向尺寸。具体来讲，如果两构件都采取盘体的形式，则为了便于制造， 最好是将二者制成相同的直径。但是，同样也可以采用直径与界面体不 同的抛光垫，尤其可采用较大的直径，以便于削弱工具边缘对被加工表 面的影响。
另外，出于对下文将要提到的原因的考虑，在图1到图6所示的实 施方式中，在界面体5的周边部分16与复位装置15之间设置有一个可 变形的环体17。
事实上，该环体17被固定到周边部分16的一侧上，这一侧与抛光 垫6所在的一侧相反—即位于与支撑体4相同的一侧，从而使支撑体被 环体17环绕着。
优选地是，环体17的纵向剖面为圆形，但其剖面结构同样也可以是 更为复杂的形状，具体来讲可以是椭圆形的、多边形的、矩形的或方形 的。此外，其与支撑体4同心地布置在周边部分16上。
下面对复位装置15进行描述。
复位装置15包括至少一弹簧片18，其从支撑体14沿横向突伸出， 且其第一端18a与支撑体4刚性地连接起来，并利用与第一端18a相反 的一自由端18b与抛光垫6的周边部分14连接起来。
结果就是，沿纵向作用到周边部分14上的力会使与该周边部分对正 的片弹簧18变形，与所述作用力相反的反作用力则作用在周边部分14 上。
事实上，复位装置15包括多个此类的片弹簧18，它们环绕着支撑 体4的圆周均匀地分布，以便于能作用在抛光垫6的整个周边部分14 上。
具体来讲，在图1和图2所示的实施方式中，复位装置15事实上采 取了星形部件19的形式，其被刚性地固定到支撑体4上。
该星形部件19具有一中央部分20，一些分支体18从该中央部分20 突伸出，这些分支体各构成了一个弹簧片，它们在水平面内沿径向延伸。
为了将星形部件19固定到支撑体4上，在实际工作中，该部件的中 央部分20被夹置在支撑体4的两夹颌7、8之间，并利用一个穿过其中 心的孔洞21进行对中，顶部夹颌8上的销体9穿过该孔洞21，这样构 成的组件利用一些紧固装置保持在一起，其中的紧固装置例如是穿过顶 部夹颌8、星形部件19的中央部分20的螺钉，这些螺钉旋入到底部夹 颌7中。
在上述的实施方式中，如果单体结构的抛光垫6包括多个瓣叶14b， 则星形部件19上应当具有与瓣叶14b相同数目的分支体18，对星形部 件19进行定向以使得每个分支体18都能与一瓣叶14b对正。因而，如 果抛光垫6具有七个瓣叶14b，则星形部件19就具有七个分支体18， 每个分支体都作为一个瓣叶14b的复位弹簧。
尽管如上文提到的那样可提供多种实施方式，但已经发现：与图1 到图6所示实施方式对应的工具1的表面加工效果尤其令人满意。
如上文介绍的那样，在该实施方式中，抛光垫6和界面体5都为单 体结构，界面体5采用了盘体的形式，抛光垫6为花状，且复位装置15 采用了星形部件19的形状，并在分支体18的自由端18b与界面体5之 间设置了一圆形截面的、可变形的环体17。
尽管优选地是采用粘接剂的接合方法，但环体17可通过任何合适的 措施固定到界面体5和分支体18的自由端18b上，采用粘接方法尤其 是由于其操作简单。
在图示的实施方式中，界面体5、抛光垫6、以及星形部件19的直 径至少为支撑体4直径的两倍。
另外，在对眼科镜片执行表面加工的情况中，界面体5和抛光垫6 的直径被设计成基本上等于镜片3的直径，以使得支撑体4的直径远小 于镜片3的直径。
图2和图3表示出了工具1的应用情况。
在此情况下，工具被用于对一眼科镜片的非球凸面2执行表面加工 或平滑处理。
镜片3被安装到一旋转支撑件(图中未示出)上，该支撑件对镜片 进行驱动而使其绕一固定轴线Y转动。
利用足够大的力将工具1抵压到表面2上，以使得抛光垫6能贴合 表面2的形状。相对于光学表面2，工具1是可自由转动的，且是偏心 的。可利用合适的装置来对工具进行驱动以使其转动。
光学表面2与抛光垫6之间的摩擦作用足以驱使工具1在与镜片3 相同的方向上绕一轴线转动，该轴线基本上重合于支撑体4的对称轴线 X。
利用研磨性或非研磨性的流体对光学表面2执行喷射，具体的流体 性质取决于抛光垫自身是否具有研磨的功能。
为了能扫过整个光学表面2，工具1在其执行表面加工的过程中沿 一径向轨迹移动，工具1旋转轴线X与光学平面2的交点在两换向点之 间往复移动，两换向点即外换向点A和内换向点B，两换向点距离镜片 3的转动轴线Y均具有一定距离。
由于界面体5的中央部分5a是可压缩的，所以抛光垫6的中央部分 6a可变形而拟合光学表面2的形状。
由于弹簧片18发生了变形，抛光垫6的周边部分14出现变形而拟 合了光学表面2的形状。
在支撑体4为刚性的情况下，大部分的材料去除是与端面13正对的 位置处发生的—即主要是利用抛光垫6的中央部分6a来去除材料的。
抛光垫6的周边部分14以及界面体5的周边部分16具有显著的稳 定作用，其中的原因首先在于：相比于其抛光垫和界面体被局限在中央 部分5a和6a的标准工具，工具1的底台座或落座面积增大了；其次的 原因在于：由于设置了复位装置15，其可保持抛光垫6周边部分14与 光学表面2之间的恒久接触。
可变形的环体17平均了片弹簧18作用在界面体5圆周上的应力分 布，进而平均了抛光垫6上的应力分布。
结果就是，不论工具1在光学表面2上处于什么位置、不论其转动 速度如何，其转动轴线X始终与光学表面2上的法线 n共线或基本共线， 从而在任何时候工具1的定向都是优化的。
在图3和图4所示的实施方式中，支撑体4的端面13是一个平面。
因而，工具1适于对一定范围内曲率不同的光学表面2执行表面加 工。
为了改变工具1的适配性，可通过弯曲弹簧片18来对复位装置15 施加预应力，从而使弹簧片在不受力时就已经在某一方向(见图5)或 另一方向(见图6)上弯折的。
如果弹簧片18在不受力时是直条(见图4)或弯离端面13(见图5)， 则工具1适于对凹型的光学表面2执行加工，如果弹簧片18在不受力时 弯向端面13(见图6)，则工具1将用于对凸型光学表面2执行加工。
此外，在图5所示的第一改型中，支撑体4的端面13是凸面，该工 具1将用于对凹度更为显著的光学表面2执行加工。
在图6所示的第一改型中，支撑体4的端面13是凹面，该工具1 将用于对凸度更为显著的光学表面2执行加工。
当然也可以将凹面或凸面构造的端面13与上文对复位装置15施加 预应力的方案结合起来使用。
图4、5、6所示的三种工具1-即端面13分别为平面、凸面和凹面 的三种工具足以对很宽范围内的、各种形状的凸光学表面或凹光学表面 2执行表面加工，其中的形状包括球形、环面形、渐变的非球形、或这 些形状的任意组合、或更为普遍的任意形式。
在一实施方式(图中未示出)中，复位装置采用了螺旋弹簧的形式， 其第一端被锚固到支撑体中，第二端被固定到抛光垫的周边部分上。该 弹簧例如具有锥台的轮廓形状，在从支撑体向所述周边部分的方向上， 其是逐渐张展开的。
显然，上述工具1的使用方式与本领域技术人员公知的标准方法相 对应，因而，无须针对通常采用的机床而进行特定的适配。
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