DE102006008938A1

DE102006008938A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung technischer Glasteile

Info

Publication number: DE102006008938A1
Application number: DE200610008938
Authority: DE
Inventors: Peter Mühle; Wolfram Dr. Wintzer
Original assignee: Docter Optics SE
Current assignee: Docter Optics SE
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-09-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines technischen Glasteils mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, wobei die Vorrichtung 1 ein Schmelzaggregat 2 mit einem regelbaren Auslauf 3, eine Injektionspresse 4, Temperiereinrichtungen 5A, 5B, 5C zum Kühlen von Glasrohlingen, Temperiereinrichtungen 6A, 6B, 6C zum Erwärmen von Glasrohlingen, eine Presse 8, eine Kühlbahn 10 und eine Steueranordnung 15 zur Steuerung und Regelung der Vorrichtung 1 zur Herstellung eines technischen Glasteils mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines technischen Glasteils mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte. Eine derartiges technisches Glasteil kann eine optische Linse, insbesondere eine Präzisionslinse, eine optische Freiform oder ein technischer Glasartikel mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte sein.

Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Präzisionslinsen sind z.B. aus der EP 0 356 068 B1 , der EP 1 273 424 A1 , der DE 198 26 385 A1 sowie aus den Patent Abstracts of Japan zu der JP 63182223 A , zu der JP 62292636 A , zu der JP 62292630 A , zu der JP 62292629 A , zu der JP 61266320 A , zu der JP 61242921 A , zu der JP 61242920 A , zu der JP 57041155 A , zu der JP 58177257 A , zu der JP 11333686 A , zu der JP 09277327 A , zu der JP 60033221 A und zu der JP 01298034 A bekannt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kosten für der Herstellung von technischen Glasteilen mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere von Präzisionslinsen, gegenüber bekannten Verfahren zu senken.

Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines technischen Glasteils mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, gemäß einem der Ansprüche gelöst. Eine Präzisionslinse im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Linse, deren Kontur von einer gewünschten Sollkontur um nicht mehr als 2 μm, insbesondere um nicht mehr als 1 μm, abweicht und/oder deren Oberflächenrauhigkeit nicht mehr als 5 nm beträgt. Oberflächenrauhigkeit im Sinne der Erfindung soll insbesondere als Ra, insbesondere nach ISO 4287, definiert sein.

Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
1 eine in einer Prinzipdarstellung dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von technischen Glasteilen mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere von Präzisionslinsen, und
2 einen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung von technischen Glasteilen mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere von Präzisionslinsen.
1 zeigt eine – in einer Prinzipdarstellung dargestellte – Vorrichtung 1 zur Durchführung eines in 2 dargestellten Verfahrens zur Herstellung von technischen Glasteilen mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere von Präzisionslinsen. Die Vorrichtung 1 zur Herstellung von technischen Glasteilen mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte umfasst ein Schmelzaggregat 2 mit einem (regelbaren) Auslauf 3, eine Injektionspresse 4, sowie Temperiereinrichtungen 5A, 5B, 5C zum Kühlen von Glasrohlingen und Temperiereinrichtungen 6A, 6B, 6C zum Erwärmen von Glasrohlingen. Die Vorrichtung 1 zur Herstellung von technischen Glasteilen mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte umfasst zudem eine hinter den Temperiereinrichtungen 6A, 6B, 6C angeordnete, als Roboter 7 ausgestaltete, Übergabestation, eine, insbesondere als Präzisionspresse ausgestaltete, Presse 8, eine hinter der Presse 8 angeordnete, als Roboter 9 ausgestaltete, Übergabestation sowie eine Kühlbahn 10. Zudem umfasst die Vorrichtung 1 zur Herstellung von technischen Glasteilen mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte eine Steueranordnung 15 zu ihrer Steuerung und Regelung. Die Steueranordnung 15 sorgt dabei vorteilhafterweise für eine kontinuierliche Verknüpfung der in 2 dargestellten Prozessschritte.
In dem in 2 dargestellten Verfahren wird in einem Prozessschritt 20 in dem Schmelzaggregat 2 Glas erschmolzen und in einem dem Prozessschritt 20 folgenden Prozessschritt 21 über den Auslauf 3, möglichst mit Plunger, portioniert abgelassen. Eine nicht dargestellte präzise Schere sorgt für einen fehlerfreien Schnitt. Der so entstandene Glasposten wird in die unter dem Auslauf befindliche Injektionspresse gegeben. Das Schmelzaggregat 2 kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich betrieben werden. Es ist resistent gegen die zur Anwendung vorgesehenen Glasschmelzen. Als Rohmaterial kommen Gemenge, Restglas, angeläuterte Rauhschmelze oder Mischungen davon in Frage.
Dem Prozessschritt 21 folgt ein Prozessschritt 22 mit einem Injektionspressverfahren, mittels dessen ein Rohling (Spritzgußkörper), insbesondere mit einem Anguss, für ein anschließendes Blankpreßverfahren hergestellt wird. Der flüssige Glasposten wird dabei in einer Injektionspressform platziert und mit hoher Geschwindigkeit, insbesondere und unter Anlegen von Unterdruck, in die Form gepresst. Es sind sehr variable Formgeometrien und große Schlankheitsgrade realisierbar. Wichtig ist dabei die Gewährleistung einer hohen Oberflächenqualität der Injektionspressform, um eine hochqualitative Oberfläche des Rohlings zu erzeugen. Alternativ kann das Glas auch aus Öffnungen der Form gedrückt werden und als freie Oberfläche verbleiben. Der Rohling besitzt – abgesehen von dem Anguss – eine Form, die der späteren Form des zu pressenden technischen Glasteils mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere der zu pressenden Präzisionslinse, nahe kommt.
Dem Prozessschritt 22 folgt ein Prozessschritt 23, in dem der Rohling in einer Vorrichtung, die nicht mit der Injektionsspritzform identisch ist, mittels einer der Temperiereinrichtungen 5A, 5B, 5C abgekühlt wird. Dazu ist eine nicht dargestellte Übergabestation vorgesehen. Zur Erhöhung der Variabilität können an dieser Stelle auch Rohlinge ausgekreist werden und separat auf Raumtemperatur gekühlt werden. In einem anschließenden Prozessschritt 24 wird der Rohling mittels einer der Temperiereinrichtungen 6A, 6B, 6C auf die zum Verpressen notwendige Temperatur erwärmt. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Rohling am Anguss in die Temperiereinrichtungen 6A, 6B bzw. 6C gehängt oder gestellt wird. Die Temperiereinrichtungen 5A, 5B, 5C und 6A, 6B, 6C können z.B. durch einen Tunnelofen ersetzt werden. In diesem Fall können die Prozessschritte 23 und 24 zusammengefasst werden.
Die Prozessschritte 23 und 24 werden derart aufeinander abgestimmt, dass eine Umkehrung des Temperaturgradienten erreicht wird. Während der Rohling vor dem Prozessschritt 23 (bei kontinuierlichem Temperaturverlauf) innen wärmer als außen ist, ist er nach dem Prozessschritt 24 (bei kontinuierlichem Temperaturverlauf) außen wärmer als innen. Die Steuerparameter hier sind Temperatur in den Temperiereinrichtungen 5A, 5B, 5C und 6A, 6B, 6C und Verweilzeit des Rohlings in den Temperiereinrichtungen 5A, 5B, 5C und 6A, 6B, 6C. Die Temperiereinrichtungen 5A, 5B, 5C und 6A, 6B, 6C werden dabei insbesondere so gesteuert, dass der Rohling nach dem Prozessschritt 24 einen kalten Kern besitzt.
Besonders vorteilhaft ist es, den – am Anguss gehaltenen – Rohling während der Prozessschritte 23 und 24 zu drehen.
Werden Rohlinge ausgekreist, so werden sie separat auf Raumtemperatur abgekühlt und danach auch unterbrochen wieder eingekreist und aufgeheizt.
Dem Prozessschritt 24 folgt ein Prozessschritt 25, in dem der Rohling mittels des Roboters 7 am Anguss in die Presse 8 eingebracht und zu einem technischen Glasteil mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere zu einer Präzisionslinse, insbesondere beidseitig, blank gepresst wird. In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Presse 8 horizontal ausgerichtet. Anschließend wird das technische Glasteil mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere die Präzisionslinse, in einem Prozessschritt 26 mittels des Roboters 9 entnommen und der Kühlbahn 10 zugeführt. Die Kühlung erfolgt dabei herkömmlich, wobei der Anguss, sofern noch vorhanden, in das Auflage- und Haltekonzept eingebunden ist.
Je nach Anforderung an die Produkte werden die Prozessschritte unter klimatisierten Reinraumbedingungen durchgeführt.
Der Rohling wird – außer beim Pressen – nur am Anguss berührt, so dass die (späteren) optischen Wirkflächen nicht berührt werden.
In einer Ausgestaltung kann zwischen dem Prozessschritt 22 und dem Prozessschritt 25 ein zusätzlicher Prozessschritt vorgesehen sein, in dem eine Feuerpolitur zur Erhöhung der Oberflächenqualität durchgeführt wird. In diesem Fall umfasst die Vorrichtung 1 zur Herstellung von technischen Glasteilen mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte eine entsprechende Einrichtung zur Durchführung der Feuerpolitur.
Die Elemente in den Figuren sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z.B. die Größenordnungen einiger Elemente übertrieben gegenüber anderen Elementen dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verbessern.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines technischen Glasteils mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, gekennzeichnet durch einen oder mehrere der in der Beschreibung genannten Verfahrensschritte.
Verfahren zur Herstellung eines technischen Glasteils mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Injektionspressverfahrens ein Rohling, insbesondere mit einem Anguss, hergestellt wird, dass der Rohling gekühlt und anschließend erwärmt wird und dass der Rohling anschließend zu einem technischen Glasteil mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, insbesondere beidseitig, blank gepresst wird.
Verahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling derart gekühlt und anschließend erwärmt wird, dass sich dessen Temperaturgradient umdreht.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling außer beim Pressen – nur am Anguss berührt wird, so dass die (späteren) optischen Wirkflächen nicht berührt werden.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines technischen Glasteils mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Schmelzaggregat (2), eine Injektionspresse (4) zum Pressen eines Glasrohlings, Temperiereinrichtungen (5A, 5B, 5C) zum Kühlen des Glasrohlings, Temperiereinrichtungen (6A, 6B, 6C) zum anschließenden Erwärmen des Glasrohlings und eine Presse 8 zum Pressen eines technischen Glasteils mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, aus dem Glasrohling umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines technischen Glasteils mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Injektionspressen hergestellter Rohling zu einem technischen Glasteil mit hohen Anforderungen an Konturtreue und Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, insbesondere beidseitig, blank gepresst wird.