DE102012004963A1

DE102012004963A1 - Automatisierte Produktion von Konzentratorlinsenplatten

Info

Publication number: DE102012004963A1
Application number: DE102012004963A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Concentrator Optics GmbH
Current assignee: Orafol Fresnel Optics GmbH
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-19
Also published as: CN104321187A; US20150048531A1; WO2013135222A8; WO2013135222A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der industriellen Fertigung von gegossenen Teilen und betrifft Vorrichtung und Verfahren zur automatisierten Herstellung von solchen Teilen mit sehr feinen Oberflächenstrukturen, besonders Konzentratorlinsenplatten, die wenigstens einen Fresnelgemäßen, bevorzugt ringförmigen Stufenbereich enthalten. Das Handling bei der Produktion der Linsenplatten ist unter anderem deswegen schwierig, weil die Form aufgrund relativ großer Adhäsionskräfte oder Kohäsionskrafte nach dem Aushärtevorgang nur schwer und genau reproduzierbar vom Produkt bzw. aus der Anlage heraus entnehmbar ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur automatisierbaren Herstellung von Konzentratorlinsenplatten zu schaffen. Dies wird erreicht, indem ein eine Oberplatte (8) und Unterplatte (1) enthaltendes Werkzeug die Form (6) zunächst genau definiert an der Oberplatte hält, die verformbare Materialmasse (3) auf einer Glas- oder Kunststoffplatte (2) liegend auf der Unterplatte genau positioniert aufliegt, und dann Ober- und Unterplatte bis auf einen Zwischenraum angenähert werden, der evakuiert wird, und das ganze Sandwichpaket dann zusammengefügt, gedrückt gehalten und erwärmt wird, bis das Material fest ist. Sodann sorgen speziell ausgebildete Festhaltemittel (13) dafür, dass das Sandwichpaket reproduzierbar aufgetrennt und die Form (6) definiert vom Produkt (9) getrennt werden kann.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der industriellen Fertigung von gegossenen Teilen und betrifft Vorrichtung und Verfahren zur automatisierten Herstellung von solchen Teilen mit sehr feinen Oberflächenstrukturen, besonders Konzentratorlinsenplatten, die wenigstens einen Fresnelgemäßen, bevorzugt ringförmigen Stufenbereich enthalten.
Den Allgemeinen Stand der Technik bilden Gussverfahren, bei denen flüssiger Kunststoff oder Silikon in eine Form gefüllt wird. Normalerweise liegt dabei die Form (die Negativmatrize) unten, Silikon, bzw. Kunststoff wird eingefüllt, eine Glasscheibe wird aufgelegt. Im Anschluss wird lang und unter wenig oder gar keinem zusätzlichen Druck über längere Zeit (Stunden) ausgehärtet.
Dieses Verfahren ist vor allem für Silikon zeitintensiv; für größere Mengen werden viele Formen und große Flächen eventuell in Öfen benötigt. Eine Automatisierung dieser Prozesse ist prinzipiell zumindest teilweise möglich, jedoch aufwendig und kostenintensiv.
Des Weiteren müssen Silicone oft im Prozess ausgegast werden, also unter Vakuum offen liegen, bevor das Werkzeug ins Silikon eintaucht. Beim Giessen zwischen Form und Glas ist das unmöglich.
Einen einschlägigen Stand der Technik bildet die Europäische Patentanmeldung EP 2 159 609 A1 . Darin ist die Herstellung von Konzentrator-Linsenplatten offenbart, wobei schrumpfarmes Silikon mit einem platinhaltigen Katalysator gemischt wird und auf die Oberfläche einer Negativmatrize gegossen wird.
Die Negativmatrize wurde vorher gefertigt und dient als Master-Form für die Herstellung der Linsenplatten. Nachdem diese Mischung in flüssiger Form auf die Form gegossen worden ist, wird eine Silikonglasplatte auf die flüssige Mischung aufgelegt und die Mischung so lange aufgepresst, bis die Silikonmischung die Oberfläche der Negativmatrize gleichmäßig ausfüllt und die Silikonmischung eine Schichtdicke zwischen Glas und Matrize von circa 0,1 bis 0,2 Millimeter ausbildet. Danach polymerisiert die Silikonmischung bei einer Temperatur von 40° Celsius im Laufe von 20 Stunden.
Nach erfolgter Polymerisation wird das Glas von der Negativmatrize abgetrennt, in dem die Matrize gebogen wird. Somit liegt die silikonbeschichtete Glasplatte frei und enthält auf ihrer Oberfläche die für Fresnel-Linsen typische Oberflächenstruktur mit den ringförmigen Stufenbereichen.
Dieses Verfahren ist nicht geeignet, um im größeren Maßstab für eine hocheffiziente Fertigung solcher Linsenplatten automatisiert durchführen zu können. Der Grund für die mangelnde Automatisierbarkeit im Stand der Technik liegt darin, dass die Handhabung des flüssigen Silikons, die Entlüftung des Silikons (flüssiges Silikon enthält Gas, das erst nach und nach aus der flüssigen Phase austreten muss) und die insbesondere für Großanlagen erforderliche geometrische Genauigkeit der Linsenplatten von etwa 0,1 Millimetern Toleranz in Längsrichtung und in Breitenrichtung bislang nur manuell durchgeführt werden kann. Die derart geringe Toleranz ergibt sich daraus, dass Linsenplatten im Zusammenbau in einer größeren Anlage immer nebeneinander liegend zum Einsatz kommen. Damit die optische Abbildung der Linsenplatte exakt bleibt, müssen die Linsenplatten extrem genau gefertigt sein.
Das Handling bei der Produktion der Linsenplatten ist unter anderem deswegen schwierig, weil die Form aufgrund relativ großer Adhäsionskräfte oder Kohäsionskrafte nach dem Aushärtevorgang nur schwer und genau reproduzierbar vom Produkt bzw. aus der Anlage heraus entnehmbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur automatisierbaren Herstellung von Konzentratorlinsenplatten zu schaffen.
Der Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und der Gegenstand des Nebenanspruchs löst diese Aufgabe. Die Lösung besteht zusammenfassend und vergröbert dargestellt darin, dass ein eine Oberplatte und Unterplatte enthaltendes Werkzeug die Form zunächst genau definiert an der Oberplatte hält, die verformbare Materialmasse auf einer Glas- oder Kunststoffplatte liegend auf der Unterplatte genau positioniert aufliegt, und dann Ober- und Unterplatte bis auf einen Zwischenraum angenähert werden, der evakuiert wird, und das ganze Sandwichpaket dann zusammengefügt, gedrückt gehalten und erwärmt wird, bis das Material fest ist. Sodann sorgen speziell ausgebildete Festhaltemittel dafür, dass das Sandwichpaket reproduzierbar aufgetrennt und die Form definiert vom Produkt getrennt werden kann.
Dadurch sind alle Schritte per Roboter durchführbar. Besonders ist das automatisierte Greifen der Form durch Roboter möglich, ohne dass entweder das Produkt oder die Oberplatte an der Form haften bleibt. Daher sind auch das automatisierte Reinigen der Form vor dem nächsten Prägevorgang sowie ein automatisches Auswechseln der Form nach z. B. 1000 Prägevorgängen möglich. Dadurch wird der Prozess insgesamt zuverlässig automatisierbar.
In den jeweiligen Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird auf die Patentansprüche Bezug genommen.

I) Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Fertigung von Silikon-auf-Glas Konzentratorlinsenplatten vorzugsweise eine Glasplatte, die nach abgeschlossener Fertigung Bestandteil des Produktes ist, auf die Unterplatte aufgelegt und dort relativ zur Unterplatte genau positioniert.

Die Unterplatte des hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Produktionswerkzeugs, sowie die Oberplatte sind vorzugsweise aus massivem Edelstahl einer Stärke von etwa 8–30 Millimetern bestehend, oder sind durch andere Maßnahmen wie beispielsweise eine sehr starre Versteifung derart aufgebaut, dass sie auch nach langer Einsatzzeit sich nur minimal durchbiegen, wenn sie in horizontaler Lage befindlich sind. Dies ist notwendig, damit der Entgasungsprozess ohne Kontakt zwischen Form und flüssigem Silikon funktioniert und damit die Form, die beim Herstellungsprozess bevorzugt mit der Oberplatte verbunden ist, genauestens definiert in das flüssige Silikon eintaucht.
Damit das flüssige Material, das nach Verfestigung zum Produkt bzw. zum Teil eines Produktes wird, nach dem Aufgießen auf die Glasplatte bzw. Unterplatte nicht über den Rand der Platte hinweg abfließen kann, ist ein Rückhaltemittel in Form einer umlaufenden Dichtung vorgesehen, die rahmenartig die Glasplatte umgibt. Wenn ohne Glasplatte gearbeitet werden soll, umgibt dieses Dichtungselement in entsprechender Weise die Unterplatte. Dies kann in besonderen Fallen beabsichtigt sein, um zum Beispiel Matrizen zu Testzwecken herzustellen. Dabei muss man sicherstellen, dass das Silikon sich nicht dauerhaft mit der Unterplatte verbindet.
Die das Werkzeug darstellende Form ist bevorzugt flexibel, damit sie nach Verfestigung des Silikons aus dem Silikonmaterial heraus „geschält”, quasi „abgerollt” werden kann. Dies empfiehlt sich, damit Form und Produkt materialschonend voneinander getrennt werden können.
Einem speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung folgend, ist die Form am Anfang des Prozesses genau positioniert mit der Oberplatte verbunden. Dann wird zum Evakuieren des Raums zwischen Form und verformbaren Linsenmaterial die komplette Oberplatte samt Form an die Unterplatte samt flüssiger Silikonphase angenähert. In bevorzugter Weise sind dafür als Abstandhalter, die die maximale Annäherung bestimmen, Federelemente vorgesehen, die in bevorzugter Weise rings um den Rand von Ober- und Unterplatte verteilt das Gewicht des Oberwerkzeuges (Platte + Form) halten, so dass sich Form und flüssige Phase zunächst nicht berühren. Oberplatte und Unterplatte bilden in diesem Zustand eine Einheit, die im automatisierten Herstellungsverfahren beispielsweise in einen Ofen hinein verfahren werden kann, dessen Innenraum evakuiert werden kann.
Des Weiteren ist bevorzugt in diesem Ofen eine Pressvorrichtung vorgesehen, die die vorgenannten Federn oder andere flexible Elemente, die beim Evakuieren den notwendigen Abstand zwischen Form und flüssiger Phase eingehalten haben, überdrücken kann, und zwar so weit, bis die Form – bei vorhandenem Vakuum – bis zur gewünschten Eintauchtiefe in die flüssige Phase eintauchen kann. Die Form durchdringt dabei mit ihren nach unten stehenden, vielfach vorhandenen Reliefkanten nicht das gesamte flüssige Silikon, sondern lässt einen Restabstand von etwa 0,1 bis 1,0 Millimetern stehen. Aufgrund des Vakuums gibt es keine Lufteinschlüsse, die beim Eintauchen selbst sonst verursacht würden.
Der gesamte sandwichartige Aufbau von Unterplatte und Oberplatte mit zwischenliegender Form und flüssigem Silikon wird dann in diesem Zustand erwärmt, so dass das Silikon vernetzt und die bekannte, flexible-feste Form annimmt, deren Oberfläche durch das Oberflächenrelief der Form bestimmt ist. Das Silikon ist etwa nach 10 Minuten und einer Prozesstemperatur von etwa 50°–60° Celsius ausreichend vernetzt und verfestigt.
Diese Sandwichanordnung kann dann geöffnet werden, in dem die Oberplatte von der auf der Unterplatte zunächst verbleibenden Form abgehoben wird. Dafür ist es notwendig, die Haltekraft der Verbindungsmittel zwischen Oberplatte und Form gezielt einstellbar zu machen, so dass sie geringer sind als die Kohäsionskräfte zwischen verfestigtem Linsenmaterial und der Form. Solche Verbindungsmittel können beispielsweise Magnete sein, die in Form von einzelnen Scheiben übereinander ein Magnetelement bilden. Von diesen Magnetelementen sind dann ausreichend viele über den Rand und über die Fläche der Form verteilt. Die Form hat auf ihrer Rückseite entsprechende Befestigungspunkte für die Magnete, beispielsweise, in dem eine der Magnet-Form entsprechende Grundscheibe aus magnetischem Material in die Form eingelassen ist oder an der Oberfläche der Form befestigt ist.

II) Alternativ zu der vorbeschriebenen Herstellungsvorrichtung und des damit verbundenen Verfahrens gemäß Ziffer I) kann auch die flüssige Silikonmasse oder Kunststoffmasse auf die Form aufgegossen werden, wenn sie mit der Abformstruktur nach oben gerichtet auf der Unterplatte liegt, vorzugsweise nachdem der Raum über der Abformstruktur evakuiert worden ist. Dabei sollte die Silikonmasse, wenn nicht evakuiert wird, möglichst dünnflüssig sein, um keine im Produkt bleibenden Lufteinschlüsse zu verursachen. Dann kann eine Glasplatte auf die Silikonmasse aufgelegt werden, vorzugsweise nachdem der Raum zwischen flüssigem Silikon und Glasplatte auch evakuiert worden ist. Danach kann dann wie oben beschrieben, die Oberplatte auf die Glasplatte aufgelegt und bevorzugt dort mit einer leicht zu öffnenden Befestigung befestigt werden. Dann kann die Oberplatte drückend auf Glasplatte, Silikon, Form und Unterplatte einwirken, und dieses „Sandwichpaket” kann ebenfalls einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden, damit sich das Silikon verfestigt und mit der Glasplatte verbindet. Beim Öffnen dieses Werkzeugs muss dann ebenfalls zunächst die Form im Produkt verbleiben. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Oberplatte samt an ihr befestigtem Produkt aus Glasplatte und verfestigtem Silikon, einschließlich der an ihr durch Kohäsion haftenden Form von der Unterplatte abgehoben wird.
III) Die Entformung des Werkstücks aus der Form geschieht in beiden Fällen der Ziffern I) und II) oben bevorzugt dadurch, dass die Form, die aufgrund ihrer Flexibilität etwas gebogen werden kann, an einer Randkante angehoben werden kann, wobei sie durch entsprechend angeordnete Niederhaltemittel weiter innen in einigem Abstand zum Rand noch weiter in das Produkt hineingedrückt wird, damit die Form danach quasi aus dem Produkt herausgeschält oder abgerollt werden kann. Damit ist gewährleistet, dass das Produkt wohlbehalten und ohne Beschädigungen aus der Form automatisiert herausgelöst werden kann.

ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt schematisch den sandwichartigen Aufbau von wesentlichen Teilen des Produktionswerkzeuges einschließlich Form und Produkt in auseinandergezogener, seitlich versetzter Darstellungsweise in einer Ansicht von oben.
2 zeigt in einer Teilschnitt-Darstellung einen ersten Schritt des Produktionsverfahrens, bei dem flüssiges Silikonmaterial auf eine Glasplatte aufgebracht wird, die ihrerseits auf der Unterplatte des Produktionswerkzeuges liegt.
3 zeigt ebenfalls in einem seitlichen Teilschnitt die Situation von 2, wobei grundsätzlich eine Form von oben angenähert wird, die ihrerseits durch Magnete an der Oberplatte befestigt ist.
4 zeigt ebenfalls in einer seitlichen Teilschnitt-Darstellung die Situation aus 3, nach dem die Form in die flüssige Phase des Silikon-Linsenmaterials eingetaucht ist.
5 zeigt die Situation nach dem Öffnen des erfindungsgemäßen Produktionswerkzeuges ebenfalls in einer seitlichen Teilschnitt-Darstellung, wobei die Form einschließlich der Magnete im Produkt verbleibt und die Oberplatte nach oben hin weggezogen worden ist.
6 zeigt ebenfalls in einer seitlichen Teilschnitt-Darstellung schematisch, wie die Form aus dem Produkt herausgeschält wird.
7A), 7B), 7C) zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Werkzeug, das bevorzugt zum automatischen Herauspellen der Form aus dem Produkt verwendet werden kann.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.
1 zeigt schematisch einen beispielhaft gewählten, sandwichartigen Aufbau von wesentlichen Teilen des Produktionswerkzeuges einschließlich Form 6 und Produkt 9 in auseinandergezogener, seitlich versetzter Darstellungsweise in einer Ansicht von oben.
Der in 1 gezeigte sandwichartige Aufbau eines erfindungsgemäßen Produktionswerkzeuges für die Herstellung von Konzentrator-Linsenplatten ist bevorzugter Weise für die Durchführung der ersten Schritte des erfindungsgemäßen Produktionsverfahrens, bei dem das flüssige Silikonmaterial auf eine Glasplatte aufgetragen wird, die als Träger(material) für das Silikon wirkt, auf einem Gestell gelagert, das freistehend aufgestellt ist, so dass ein oder mehrere Roboter einzelne Teile des sandwichartigen Aufbaus handhaben können.
Im Einzelnen enthält das dargestellte Produktionswerkzeug in seinem sandwichartigen Aufbau von unten nach oben gesehen zunächst eine Unterplatte 1 aus massivem Edelstahl mit einer Stärke von etwa einem Zentimeter, die etwas breiter und länger als die zugehörige Form ist. Daher ergibt sich ein seitlicher Überstand nach allen Richtungen mit einer Streifenbreite von etwa fünf bis sieben Zentimetern. Auf diesen auf allen vier Rändern der Platte vorhandenen Randstreifen, die mit Bezugszeichen 20 gekennzeichnet sind, sind verschiedene, mechanisch wirksame Funktionselemente angebracht, die zum genauen Positionieren der über der Unterplatte 1 angeordneten weiteren Gegenstände dienen. Weiter sind gewisse, abstandhaltende Elemente 10, 11, 12 auf Oberplatte und Unterplatte vorgesehen, die für die verschiedenen Schritte des Produktionsverfahrens genau den richten Abstand zwischen Oberplatte 8 und Unterplatte 1 beziehungsweise zwischen Form 6 und Linsenmaterial 3 gewährleisten. Diese Elemente sind in bevorzugter Weise Schraubenfedern 11, die jeweils um einen beispielsweise auf der Unterplatte angeschraubten Bolzen 10 herum ausgeführt sind, die von der Länge her so bemessen sind, dass sie für die Oberplatte 8 als Abstandhalter wirken, wenn Oberplatte und Unterplatte aufeinander gedrückt werden, und ein Bolzen 10 jeweils in einer entsprechenden, formgleichen Ausnehmung 12 in der Oberplatte mit Passsitz zu liegen kommt.
Zu Beginn des Produktionsverfahrens wird auf die Unterplatte 1 eine Glasplatte 2 aufgelegt, die als Trägermaterial für das flüssige Silikonmaterial 3 wirkt, dass im weiteren Verlauf des Verfahrens durch eine Form 6 geprägt werden soll und die bekannten Fresnel-Linsen-Strukturen bekommen soll.
Am Übergang zwischen Randstreifen 20 und Glasplatte 2 verläuft ein Dichtungsrahmen 5, der ein geschlossenes Rechteck bildet und verhindert, dass das flüssige Silikonmaterial, nachdem es in flüssiger Form auf die Glasplatte aufgebracht worden ist, über den Rand der Glasplatte hinweg nach außen weglaufen kann. Das Linsenmaterial 3 ist in 1 nicht mehr als flüssige Phase abgebildet, sondern als festes und flexibles Material, so wie man es als Silikon im vernetzten Zustand her kennt. Die Abbildung von 1 ist also nach erfolgtem Herstellungsvorgang – aber nur schematisch und den prinzipiellen Aufbau des Sandwichpakets darstellend – zu sehen.
Die Form 6 enthält die typische, abzuformende Struktur der Fresnel-Linsen in einer Zeilen-Spalten-Struktur, bei der vier Fresnel-Linsen pro Zeile und vier Fresnel-Linsen pro Spalte vorhanden sind. In diesem Beispiel ergibt sich eine Gesamtbreite und Gesamtlänge von etwa 48 Zentimetern für die Form. Die Form hat eine Dicke von etwa 2 bis 5 Millimetern.
Die Form 6 hat über die Fläche verteilt eine Mehrzahl von Magneten 13 auf ihrer nach oben gerichteten Rückseite befestigt angebracht, die einen runden Querschnitt besitzen und somit Zylinderform haben, mit einer Höhe, die ausreichend groß ist, dass diese Zylindermagneten durch entsprechende Ausnehmungen 12 einer nichtmagnetisch ausgebildeten Abstandsplatte 4 hindurch reichen und eine Anziehung herstellen zu der über der Abstandsplatte 4 angeordneten Oberplatte 8.
Da die Oberplatte 8 ebenfalls aus magnetisch anziehendem Edelstahl besteht, haftet die Form 6 über die zwischengelegte Abstandsplatte 4 an der Oberplatte 8, auch wenn die Form 6 in vertikaler Richtung nach unten zeigt und die Formebene in Horizontalrichtung liegt, wie dies der Fall ist, wenn zu Beginn des Verfahrens die Oberplatte mit darunter liegender Abstandsplatte und Form an die flüssige Phase des Silikons angenähert wird. Die Zylinderhöhe der Magnete ist so eingestellt, dass die magnetische Anziehungskraft zwischen der Gesamtanzahl der Magnete und der Oberplatte größer ist als das Gewicht von Form und Abstandsplatte 7. Wenn die Masse von Form 6 und Abstandsplatte 7 beispielsweise sechs Kilogramm beträgt, so ist die Zylinderhöhe der einzelnen, flächenhaft verteilten Magnete derart eingestellt, dass sie die Gewichtskraft von Form 6 und Abstandsplatte um circa 20% überschreitet, also etwa bei 72 N liegt. Damit ist gewährleistet, dass die Form 6 beim Absenken auf die flüssige Phase des Linsenmaterials fest mit der Oberplatte 8 verbunden bleibt.
Das Linsenmaterial 3 und das Trägermaterial 2 können ein- und dasselbe Material sein, beispielsweise flüssiges, beziehungsweise festgewordenes Silikon. Dies ergibt dann nach dem Vernetzen ein monolithisches Produkt.
Die an der Unterplatte 1 befindlichen Bolzen 10 sind leicht konisch aufgeführt und tauchen beim Annähern der beiden Platten, wie es in 3 und 4 dargestellt ist, in die korrespondierenden Ausnehmungen 11 in dem Dichtungsrahmen 5 der Oberplatte ein und stellen einen passgenauen Sitz in der Oberplatte 8 zur Verfügung, wenn die Form 6 vollständig in die flüssige Silikonmasse eingetaucht ist.
Zusammen mit einer ähnlich ausgeführten Positionierung der Form 6 und der Abstandsplatte 7 bezüglich der Oberplatte 8, und zusammen mit einer entsprechend genau ausgeführten Positionierung der Glasplatte 2 auf der Unterplatte 1 ergibt sich somit, dass die Oberplatte passgenau auf die Unterplatte aufgeschoben werden kann und dabei die zwischenliegenden Platten einschließlich der Form und der Glasplatte passgenau zueinander positioniert sind.
Für zusätzliche Sicherheit bei der Positionierung können weitere Passkreuze oder andere Führungselemente dienen, die an den Randstreifen 20 angeordnet oder auch in dem Inneren der Fläche der Form angeordnet sein können, vorzugsweise in den Randbereichen von Fresnel-Linsen, so dass deren optische Abbildungsfähigkeit nicht beeinträchtigt wird.
Der dargestellte, sandwichartige Aufbau eines erfindungsgemäßen Produktionswerkzeugs hat eine stabile Bauweise in Material und Struktur, die dieses Produktionswerkzeug in den unterschiedlichsten Umgebungen, die typisch für solche Formprozesse sind, also insbesondere unter erhöhten Temperaturen und Drücken einsetzbar machen.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine lösbare Verbindung zwischen Form 6 und Oberplatte 8 vorgesehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen oder mehrere Permanentmagnete 13 und entsprechende magnetische Gegenstücke ausgeführt ist, in einer Weise dass

– zum Einen die Form 6 an der Oberplatte 8 gegen die Schwerkraft verbleibt, wenn die Form 6 und die Oberplatte 8 aneinandergelegt werden und dort genau ausgerichtet werden,
– andererseits die Form 6 am Produkt 9 verbleibt aufgrund der zwischen Form und Produkt vorhandenen Kohäsionskräfte, nachdem die Form im Produkt abgeformt worden ist, und die Unterplatte 1 und die Oberplatte 8 ihren vergrößerten Abstand beim Öffnen des Produktionswerkzeugs wiederhergestellt haben, vgl. 5.

Dabei sind die Zahl, die Anordnung und die Haltekraft der Magnete so gewählt, dass die Form 6 ihre Position in Relation zur Oberplatte und am Produkt 9 während eines Abformprozesses zuverlässig einnimmt.
Dabei ist auch vorgesehen, dass die Ausnehmungen 12 beziehungsweise die Löcher 12 in der Abstandplatte 7 für die Magnete 13 und gegebenenfalls ihre Gegenstücke so auf der Rückseite der Form 6 eingebracht sind, und dass die Haltekraft der Magnete 13 so gewählt ist, dass die Form 6 ihre Position in Relation zur Oberplatte 8 und am Produkt 9 während eines Abformprozesses zuverlässig einnehmen und behalten kann.
In alternativer Weise können die Magnete 13 oder ihre Gegenstücke auch in Ausnehmungen der Form 6 oder in Ausnehmungen der Oberplatte 8 eingebracht werden, wenn die Abstandsplatte 7 besonders dünn sein soll oder ganz weggelassen werden soll.
Diese Maßnahmen stellen sicher, dass keine zusätzlichen aktiven und passiven Maßnahmen zur Unterstützung des Einnehmens der Position der Form 6 oder zur Kontrolle ihrer Position getroffen werden müssen, wie das etwa im Stand der Technik häufig erforderlich ist, wenn eine hohe Genauigkeit der Produkte mit nur geringen Bauteiltoleranzen erzielt werden soll. Hier sind im Stand der Technik erhebliche Anstrengungen erforderlich, zum Beispiel eine laufende visuelle Kontrolle durch Personal, durchgeführt über Kameras und entsprechende Monitore.
Im Weiteren wird mit Bezug zu den 2 bis 6 ein exemplarischer, erfindungsgemäßer Herstellungsprozess für eine Konzentrator-Linsenplatte näher beschrieben.
2 zeigt in einer Teilschnitt-Darstellung einen ersten Schritt des Produktionsverfahrens, bei dem flüssiges Silikonmaterial 3 auf eine Glasplatte 2 aufgebracht wird, die ihrerseits auf der Unterplatte 1 des Produktionswerkzeuges liegt.
Zunächst wird eine als Trägermaterial für die flüssige Silikonmaße 3 dienende Glasplatte 2 auf die Unterplatte 2 gelegt, per Roboter, und dort über die oben beschriebenen Positionierungseinrichtungen genau ausgerichtet. Die Unterplatte 1 besitzt hierfür bevorzugt an drei der vier Ecken senkrecht zueinander verlaufende Führungsstege, in die die Glasplatte von der freien Ecke her kommend eingelegt wird. Auch dieser Arbeitsvorgang kann durch Roboter durchgeführt werden.
Dann wird der vorgenannte Dichtungsrahmen 5 aufgelegt, ebenfalls durch einen Roboter, auf analoge Weise positioniert und gegebenenfalls durch eine oder mehrere nicht dargestellte Einschnappverbindungen an der Unterplatte oder an der Glasplatte fixiert.
Dann wird das flüssige Linsenmaterial 3, beispielsweise flüssiges Silikon, mit einem Vernetzungskatalysator vermischt flächenmäßig verteilt auf die Glasplatte mit einem entsprechenden Spendegerät in der entsprechend vorgesehenen Menge aufgetragen, sodass eine flüssige oder pastöse Schicht von etwa konstanter Dicke über die Fläche verteilt, erzielt wird. Dies geschieht ebenfalls per Roboter mit einem Ausgieß- oder Ausspritzwerkzeug. Somit ergibt sich die in 2 dargestellte Situation.
3 zeigt ebenfalls in einem seitlichen Teilschnitt die Situation von 2, wobei eine Form 6 von oben angenähert wird, die ihrerseits durch Magnete 13 an der Oberplatte 8 befestigt ist.
Die Form 6 wird dafür, nach dem sie per Roboter für den Prozess gereinigt worden ist, mit ihren fest daran befestigten magnetischen Zylindern 13 von einem Roboter ergriffen, wobei die Abstandsplatte 7 bereits auf der Rückseite der Form 6 aufliegt, und mit der aufgelegten Abstandsplatte 7 an die Oberplatte 8 angelegt, durch die Anziehungskraft der Magnete dort festgehalten, und relativ zur Oberplatte 8 positioniert.
Diese Positionierung erfolgt in bevorzugter Weise dadurch, dass die Abstandsplatte 7 auf ihrer der Oberplatte zugewandten Seite ebenfalls Führungselemente aufweist, die kantengleich auf der Oberplatte vorgesehene, korrespondierende Führungselemente berühren, wenn sie zueinander exakt ausgerichtet sind. Dies kann in analoger Weise zu der vorstehend beschriebenen Positionierung erfolgen, ebenfalls durch Roboter. Insbesondere ist eine Positionierung möglich, auch wenn die Form 6 mit ihrer Abstandsplatte 7 nur durch die Haltekraft der Magnete 13 an der Oberplatte 8 gegen die Wirkung der Schwerkraft gehalten wird.
Dann wird das Produktionswerkzeug geschlossen, indem der obere Sandwichteil bestehend aus Oberplatte 8, Abstandsplatte 7 und Form 6, langsam gegen den unteren Sandwichaufbau, bestehend aus Unterplatte 1, Trägerplatte 2 und flüssigem Silikon 3, angenähert wird, wobei die vorgenannten Bolzen 10 in die entsprechenden Ausnehmungen oder Löcher 11 beziehungsweise 12 hineinpassen und darin geführt werden (vgl. 1).
Zunächst bleibt hierbei ein gewisser Sollabstand von beispielsweise 3 mm Höhendifferenz zwischen Formoberfläche und flüssiger Silikonoberfläche erhalten, der im nachfolgenden Evakuierungsschritt evakuiert werden soll. Der zu evakuierende Raum ist im Besonderen mit Bezugszeichen 22 versehen. Der Raum 22 wird durch Abstandhalter in Form von Federn aufrechterhalten, die über die vorgenannten Bolzen 10 gestülpt sind. Diese Federn können später, wenn die Platten weiter zusammengedrückt werden, um die Form in die flüssige Phase des Silikons eintauchen zu lassen, durch eine entsprechende Pressvorrichtung überdruckt werden.
4 zeigt ebenfalls in einer seitlichen Teilschnitt-Darstellung die der Situation von 3 nachfolgende Situation, nach dem die Form 6 in die flüssige Phase des Silikon-Linsenmaterials eingetaucht und dieses verfestigt und dadurch mit der darunterliegenden Glasplatte zu einem Produkt 9 verbunden worden ist.
Dies findet im Einzelnen bevorzugt folgendermaßen statt: Nachdem der sandwichartige Produktionswerkzeugaufbau gemäß 3 in geschlossenem Zustand evakuiert worden ist, sodass der Raum 22 luftleer ist, wird die Oberplatte 8 gegen die Wirkung der vorgenannten und in der Situation aus 3 bereits zum Abstand-Halten wirksamen Federn noch weiter gegen die Unterplatte 1 gedrückt, bis eine Sollstellung mit minimalem Abstand der beiden Platten 1 und 8 zueinander erreicht ist, die über Anschlagelemente festgelegt ist. Die federn werden also „überdruckt”. Diese maximale Annäherung der beiden Platten bewirkt, dass die Form 6 bis zu ihrer Sollposition vollständig in die flüssige Phase des Silikonmaterials eintaucht und letzteres Material in der beabsichtigten Weise prägt. In diesem Zustand wird der Sandwichaufbau komplett einer erhöhten Temperatur ausgesetzt, beispielsweise 60°C, und dies für eine vorbestimmte Zeitspanne von beispielsweise 10 Minuten, die jedenfalls so lang gewählt ist, dass das flüssige Silikonmaterial 3 in ausreichender Weise vernetzt und in die feste Phase übergegangen ist. Somit wird das flüssige Linsenmaterial 3 auf die Glasplatte 2 auflaminiert, wodurch das Produkt 9 entsteht, ein Verbundmaterial Silikon-auf-Glas.
Für die Zwecke der Evakuierung und der benötigten Erwärmung der flüssigen Silikonphase 3 kann der sandwichartige Werkzeugaufbau als Ganzes, vorzugsweise zum Zwecke der Effizienzsteigerung des Produktionsverfahrens gleich mit einer Mehrzahl von anderen, gleichen oder ähnlichen, sandwichartigen Aufbauten zusammen durch einen Roboter in eine ofenartige Evakuierungs- und Pressvorrichtung verbracht werden, die auch gegebenenfalls ihrerseits die erforderlichen Presswerkzeuge in ihrem Inneren enthalten kann, die dafür notwendig sind, eine jeweilige Form 6 in die jeweils zugehörige flüssige Silikonphase eintauchen zu lassen (über die Gegenkraft der Federn hinwegdrückend).
In bevorzugter Weise enthält die ofenartige Vorrichtung also einen Hohlraum, in den eine oder mehrere sandwichartige Aufbauten per Roboter eingebracht werden können, und der gesamte Hohlraum evakuiert werden kann, und wobei die Mehrzahl an sandwichartigen Aufbauten jeweils einzeln oder zusammen zu einem Stapel verpresst werden können, so dass die Formen 6 jeweils bis zu ihrer Solltiefe in die flüssige Phase eintauchen, wie es durch den jeweiligen Soll-Mindestabstand zwischen jeweiliger Ober- und Unterplatte des Aufbautenstapels vorgesehen ist. Dabei muss dafür gesorgt werden, dass die zur Verfügung gestellte Prozesswärme möglichst schnell in das flüssige Silikon gelangt.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung dieser Vorrichtung enthält jeweils übereinander angeordnete, per Strom heizbare Wärmeabgabeplatten, die parallel zueinander angeordnet zwischen sich je einen sandwichartigen Aufbau aufnehmen können, wobei der Wärmeübergang möglichst schnell und über die gesamte Fläche der jeweiligen Ober- und der Unterplatten erfolgen soll. Die Wärmeabgabeplatten werden mit einem hydraulisch verfahrbaren Presswerkzeug gegeneinander gedrückt, bis bei jedem Sandwich die Sollstellung erreicht ist.
Im nächsten Schritt wird das erfindungsgemäße Produktionswerkzeug geöffnet, was in 5 dargestellt ist. Das Silikn ist vernetzt.
5 zeigt die Situation nach dem Öffnen des erfindungsgemäßen Produktionswerkzeuges ebenfalls in einer seitlichen Teilschnitt-Darstellung, wobei die Form 6 einschließlich der Magnete 13 im Produkt 9 verbleibt und die Oberplatte 8 nach oben hin weggezogen worden ist.
Nachdem der die Federn überdrückende Druck der gegebenenfalls in der Heiz- und Evakuiervorrichtung vorhandenen Pressvorrichtung aufgehoben worden ist, drückt immer noch das Gewicht der jeweiligen Oberplatte 8 gegen die Federn, die vorerwähnten Bolzen 10 befinden sich immer noch mit hoher Passgenauigkeit in den entsprechenden Passlöchern, jedoch hebt sich bei nachlassender Presskraft die Oberplatte 8 von der Form 6 ab, weil die Federn wieder als Abstandhalter wirken und die Kraft der Magnete 13 so gewählt ist, dass sie niedriger ist, als die Kohäsionskräfte, die die Form 6 in dem nun fertigen Produkt 9 zusammenhalten.
In einem nächsten Teilschritte kann nun die Oberplatte 8 samt Abstandsplatte noch weiter von der Form 6 entfernt werden, so dass ein abrollender Entformungsvorgang zwischen Form 6 und Produkt 9 erfolgen kann. Dies ist in 6 gezeigt.
6 zeigt ebenfalls in einer seitlichen Teilschnitt-Darstellung schematisch, wie die flexible Form 6 aus dem Produkt 9 herausgeschält wird.
In diesem Entformungsschritt wird nun die Form 6 einschließlich der daran befestigen Magnete 13 aus dem Produkt 9 herausgeschält (Peeling). Dies geschieht in bevorzugter Weise mit Hilfe eines trommelartigen Abrollwerkzeugs, das per Roboter zunächst auf die Form 6 derart aufgelegt wird, dass die Achse der Trommel – ebenso wie die Form 6 – in waagerechter Position liegt, wobei die Trommel zunächst vorzugsweise in der Nähe eines Randes der Form auf ihrer Oberfläche mit leichtem, ausreichendem Druck aufliegt.
Dann wird ebenfalls mit Hilfe eines Roboters der schmale Randstreifen der Form 6 zwischen ihrer frei gebliebenen Randkante und der Trommel mit Saugnäpfen mittels des Roboters leicht angehoben und an die Trommel verbunden. Dann wird in einem kontinuierlich verlaufenden Abrollprozess die Trommel parallel zu den beiden gegenüber liegenden Kanten der Form 6 verfahren, ohne dabei die Höhe der Trommelachse über der Form zu verändern, wobei ebenfalls kontinuierlich und in gleichem Tempo wie der Abrollprozess die Form 6 mit den Saugnäpfen weiter angehoben wird. Dies wird so lange weitergeführt, bis die Trommel über die Anfangskante des Abrollprozesses gegenüberliegende Endkante hinweggerollt ist. Das kann von beiden Seiten passieren, wenn die Achse der Trommel zunächst mittig aufliegt. Auch ist ein Beginn des Herausschälens von einer oder mehreren Ecken der Form ausgehend denkbar, wenn die Trommel entsprechend aufgelegt wurde. Dadurch wird auch der letzte Bereich der Form 6 herausgeschält.
7 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Werkzeug 30, das zum automatischen Herauspellen der Form 6 aus dem Produkt 9 bevorzugt verwendet werden kann. Das Werkzeug 30 hat Zylinderform und ist um die Zylinderachse drehbar gelagert. Auf seiner Manteloberfläche befinden sich Saugnäpfe, die über eine Vakuumpumpe und sensorgesteuert automatisch Vakuuum erzeugen, wenn die Trommel in Kontakt mit der Rückseite der Form 6 gelangt.
Die Saugnäpfe sind also in die Trommel integriert, und können über entsprechende Luftleitungen evakuiert und an die Rückseite der Form angepresst werden, wenn die Trommel wie weiter oben beschrieben an den Rand der Form kantenparallel per Roboter aufgesetzt wird. Punkt C zeigt den Fußpunkt/Fußlinie, entlang derer die erste Reihe Saugnäpfe an die Rückseite der Form 6 angreift. Dann wird die Trommel nur in Richtung Formmitte hin verfahren, vgl Bild 78), wobei der Rand der Form bereits an der Trommel anhaftet. Linie C ist also bereits abgerollt und die Kante der Form aus dem Produkt 9 entformt, eine benachbarte Linie B wird gerade aus dem Bett des Produkts abgehoben, und Linie A ist die unmittelbar benachbarte Fußlinie, auf die noch Druck ausgeübt wird, und die noch Kontakt zum Produkt hat. Nach weiterem Abrollen ist Linie C bereits wiet oben auf der Mantelfläche liegend und die Linien B und etwas tiefer, aber ebenfalls aus dem Produkt 9 herausgeschält.
Diese Art der Endformung gewährleistet mit hoher Zuverlässigkeit, dass weder die Form, noch das Produkt in seiner Qualität und Funktionsfähigkeit beeinträchtigt wird.
Nach der Entformung kann die Form auf der Trommel haftend in geeigneter Weise gereinigt werden, um für den nächsten Prägeprozess zur Verfügung zu stehen, und mit der Trommel per Roboter gleich für die in 2 dargestellte Situation positioniert werden zu können.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Die Stärke von Oberplatte und Unterplatte hängt von ihrer Durchbiegung und Verfügbarkeit ab.
Die dargestellte Produktionsvorrichtung und das entsprechende verfahren können besonders in solchen Abformungsprozessen eingesetzt werden, bei denen sich die Form 6 und das Produkt 9 nicht schon im allerersten Prozessschritt berühren dürfen, also wenn beispielsweise vor der ersten Berührung der zwischenliegende Raum evakuiert werden muss. Ähnliches gilt für Laminierprozesse. Ähnliches gilt ebenfalls für Prozesse mit zu erwärmenden oder zu verteilenden Trägermaterialien 2 oder Produktmaterialien 3. Ähnliches gilt für Abformprozesse, bei denen die Notwendigkeit besteht, die Form 6 erst nach vollständigem Abschluss des Prozesses vom Produkt 9 zu trennen, was insbesondere für solche Fälle zutrifft, bei denen das Produkt 9 zu starr ist, um es von einer ebenfalls starren Form 6 zu ab zu pellen: Hier findet eine flexible Form 6 Anwendung und ermöglicht die Entformung von flexibler Form 6 und Produkt 9 nach Öffnen des Produktionswerkzeugs durch Pellen.
Maßnahmen zur Unterstützung des Einnehmens der Position der Form 6, oder anderen Platten oder zur Kontrolle deren Position können vielfach modifiziert werden: Passkreuze und ähnliche Mittel und Magnete bringen die Form lateral in Position (x- und y-Richtungen), sowie unverdreht, und halten sie auch vertikal (z-Richtung) an der Oberplatte. Eine Positionierungstoleranz von weniger +/–0.5 mm typischerweise ist nicht notwendig. Das erlaubt den Einsatz von Robotern und einfachen Portalen.
Die Ausführungsformen der Entformungswerkzeuge schließen solche Beispiele mit ein, die die Abrollbewegung (mathematisch die eines Punktes auf dem Außenradius eines Rades, eines Zykloides) mechanisch simulieren, ohne dass eine Trommel gebaut werden muss (beispielsweise mittels Hubzylindern, oder sich einem Kreisradius annähernden Federblechen, oder ähnlich konstruierte Anordnungen.
Schließlich können die Merkmale der Unteransprüche im Wesentlichen frei miteinander und nicht durch die in den Ansprüchen vorliegende Reihenfolge miteinander kombiniert werden, sofern sie unabhängig voneinander sind.
Bezugszeichenliste

1: Unterplatte
2: Trägermaterial, zum Beispiel Glasplatte, oder Silikonplatte
3: Linsenmaterial
4: nichtmagnetische Abstandsplatte
5: Dichtungsrahmen
6: Form
7: Abstandsplatte
8: Oberplatte
9: Produkt
10: Bolzen
11, 12: Ausnehmungen, Löcher, Lochungen
13: Magnete
20: Randstreifen
22: zu evakuierender Raum
30: Trommelwerkzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2159609 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Produktion einer ein Werkstück darstellenden Platte, bevorzugt einer Konzentratorlinsenplatte (9) mit wenigstens einem Fresnel-Linsen gemäßen, bevorzugt ringförmigen Stufenbereich, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Beladen einer Unterplatte (1) eines Produktionswerkzeugs, bevorzugt einer auf der Unterplatte liegenden Glasplatte (2) oder Silikonplatte mit verformbarem Material, bevorzugt Linsenmaterial, wobei unbeabsichtigtes Abfließen des Materials durch am Rand der Unterplatte angebrachte Rückhaltemittel (5) verhindert wird, b) Positionieren der Unterplatte (1), bevorzugt der Glasplatte (2), zu einer das Werkzeug darstellenden Form (6), bevorzugt einer flexiblen Form, durch mechanische Positionierungsmittel (10, 11, 12), wobei die Form (6) direkt oder über eine zwischenliegende Abstandsplatte (7) an einer Oberplatte (8) des Produktionswerkzeugs befestigt ist, c) Annähern von Unterplatte (1) und Oberplatte (8) zueinander, wobei ein vorgegebener Mindestabstand zwischen Form und verformbarem Linsenmaterial (3) durch Abstandshaltemittel (10, 11) eingehalten wird, d) Evakuieren des Raums (22) zwischen Form (6) und verformbarem Material (3) im angenäherten Zustand der beiden Platten (1, 8), e) im evakuierten Zustand Eintauchen der Form (6) in das verformbare Material (3) für die Prägung der Werkstückplatte, bevorzugt der Konzentratorlinsenplatte, f) Aushärten des verformbaren Materials (3) bei eingetauchter Form (6), g) Abheben der Oberplatte (8) von der Form (6), wobei die Form im ausgehärteten Werkstück (9) verbleibt, indem die Haltekraft der Verbindungsmittel (13) zwischen Oberplatte (8) und Form (6) gezielt geringer eingestellt wird als die Adhäsionskräfte oder Kohäsionskräfte zwischen Werkstück (9) und Form (6), h) Entformen des Werkstücks (9) aus der Form (6), indem die Form durch kontinuierlich fortgesetztes Aufbiegen aus dem ausgehärteten Werkstück (9) herausgeschält wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Form (6) bei dem Schritt des Positionierens mit einer zu der Unterplatte (1) korrespondierenden Oberplatte (8) durch Verbindungsmitteln (13) zwischen Oberplatte (8) und Form (6) lösbar und fest verbunden ist, deren Haltekraft einstellbar vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Haltekraft der Verbindungsmittel (13) zwischen Oberplatte und Form dadurch eingestellt wird, a) dass zwischen Oberplatte (8) und Form (6) eine nichtmagnetische Abstandsplatte (7) befindlich ist, die eine Mehrzahl von über die Fläche der Form verteilt angeordneten Ausnehmungen (12) zur Aufnahme von einer entsprechenden Mehrzahl von Magneten (13), bevorzugt von Permanentmagneten, enthält, b) dass eine metallische Oberplatte (8) verwendet wird, c) dass die Magnete (13), bevorzugt Permanentmagnete vorgegebener Stärke und Größe an der Oberplatte (8) haftend und in den Ausnehmungen (12) in einer zwischen Oberplatte (8) und Form (6) angeordneten Abstandsplatte (7) vorgesehen sind, d) dass die Form (6) eine den Ausnehmungen 812) in der Abstandsplatte (7) entsprechende Mehrzahl von über die Fläche der Form (6) entsprechend verteilt angeordneten und mit der Form (6) fest verbundnen, magnetischen Gegenstücken aufweist, e) wobei die Stärke der Permanentmagnete (13) sowie der Abstand der Permanentmagnete zu den an der Form angeordneten magnetischen Gegenstücken derart gewählt ist, dass die Form (6) beim Annähern der Oberplatte (8) an die Unterplatte (1) gegen die Wirkung der Schwerkraft an der Oberplatte verbleibt, aber die Form (6) beim Abheben der Oberplatte (8) aufgrund der Adhäsions- oder Kohäsionskräfte zwischen Form (6) und Werkstück (9) an dem ausgehärteten Werkstück (9) verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Haltekraft der Verbindungsmittel (13) zwischen Oberplatte (8) und Form (6) dadurch eingestellt wird, dass anstelle der Permanentmagnete Elektromagnete vorgesehen sind, die mit entsprechend angepasstem Strom durchflossen werden, um die Haltekraft einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Positionierungsmittel an Oberplatte (8) und Unterplatte (1) angebrachte, bei Annähern der Platten aneinander ineinandergreifende, einen Passsitz herstellende Positionierungselemente, bevorzugt zylinderförmige Bolzen (10) und entsprechende Ausnehmungen (12) oder Passkreuze und entsprechende Passnuten, sowie den Abstand der Platten zueinander begrenzende Anschlagselemente vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei an wenigstens einer der Platten (1, 8) Federn (11) vorgesehen sind, die bei der Auflage der Oberplatte (8) auf die Unterplatte (1) das Gewicht der Oberplatte kompensieren und einen vorgegebenen Sollabstand zur Entlüftung des Raumes (22) zwischen Form und verfombaren Material (3) einhalten.
Verfahren zur Produktion einer ein Werkstück darstellenden Platte (9), bevorzugt einer wenigstens einen Fresnel-Linsen gemäßen, bevorzugt ringförmigen, Stufenbereich enthaltenden Konzentratorlinsenplatte, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Beladen einer auf der Unterplatte eines Produktionswerkzeugs direkt oder über eine zwischenliegende Abstandsplatte befestigten Form, bevorzugt einer flexiblen Form, mit verformbarem Material, bevorzugt Linsenmaterial, wobei unbeabsichtigtes Abfließen des Materials durch am Rand der Unterplatte angebrachte Rückhaltemittel verhindert wird, b) Positionieren der Form, durch mechanische Positionierungsmittel, zu einer Glasplatte, die an einer Oberplatte des Produktionswerkzeugs befestigt ist, c) in Kontakt bringen des verformbaren Materials, bevorzugt Linsenmaterials, mit der Glasplatte durch Annähern von Oberplatte und Unterplatte aneinander, d) Aushärten des Materials, bevorzugt Linsenmaterials, wobei das Material mit der Glasplatte verbunden wird und das Werkstück bildet, e) Entfernen der Unterplatte, gegebenenfalls samt Abstandsplatte, von der Form, wobei die Form im ausgehärteten Werkstück verbleibt, f) Entformen des Werkstücks aus der Form, indem die Form durch kontinuierlich fortgesetztes Aufbiegen aus dem ausgehärteten Werkstück herausgeschält wird.
Produktionswerkzeug zur automatisierten Produktion einer das Werkstück darstellenden Platte, bevorzugt wenigstens einen Fresnel-Linsen gemäßen, bevorzugt ringförmigen, Stufenbereich enthaltende Konzentratorlinsenplatte, das Produktionswerkzeug enthaltend: a) eine Einrichtung zum Beladen einer Unterplatte (1) eines Produktionswerkzeugs, bevorzugt einer auf der Unterplatte liegenden Glasplatte (2) mit verformbarem Material, bevorzugt Linsenmaterial, mit am Rand der Unterplatte angebrachten Rückhaltemittel (5) gegen ungewolltes Abfließen des verformbaren Materials, b) eine Einrichtung zum Positionieren der Unterplatte (1), bevorzugt der Glasplatte (2), zu einer das Werkzeug darstellenden Form (6), bevorzugt einer flexiblen Form, zueinander durch mechanische Positionierungsmittel (10, 12), c) eine Einrichtung zum Annähern von Unterplatte (1) und Oberplatte (8) zueinander, mit Abstandshaltemitteln zum Einhalten eines vorgegebenen Mindestabstands zwischen Form (6) und verformbarem Material (3), bevorzugt Linsenmaterial, d) eine Einrichtung zum Evakuieren des Raums (22) zwischen Form und verformbarem Linsenmaterial 83) im angenäherten Zustand der beiden Platten (1, 8), e) eine Einrichtung zum Eintauchen der Form (6) in das verformbare Material bevorzugt in das Linsenmaterial, für die Prägung der Platte (9) beziehungsweise der Konzentratorlinsenplatte im evakuierten Zustand, f) eine Einrichtung zum Aushärten des Materials, bevorzugt des Linsenmaterials bei eingetauchter Form (6), g) eine Einrichtung zum Abheben der Oberplatte (8) von der Form (6), wobei die Form im ausgehärteten Werkstück (9) verbleibt, mit Verbindungsmitteln (13) zwischen Oberplatte (8) und Form (6), h) eine Einrichtung (30) zum Entformen der Form (6) aus dem Werkstück (9), mit Mitteln zum Herausschälen der Form (6) aus dem ausgehärteten Werkstück (9).
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, weiter enthaltend Einstellmittel zur Einstellung der Haltekraft von Verbindungsmitteln (13) zwischen Oberplatte (8) und Form (6), wobei die Form (6) mit einer zu der Unterplatte (1) korrespondierenden Oberplatte (8) lösbar und fest verbunden ist.
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch 8, weiter enthaltend Einstellmittel zur Einstellung der Haltekraft der Verbindungsmittel (13) zwischen Oberplatte (8) und Form (6).
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Einstellmittel zur Einstellung der Haltekraft der Verbindungsmittel (13) eine zwischen Oberplatte und Form befindliche nicht-magnetische Abstandsplatte (7) umfassen, die eine Mehrzahl von über die Fläche der Form verteilt angeordneten Ausnehmungen (12) zur Aufnahme von einer entsprechenden Mehrzahl von Magneten (13), bevorzugt von Permanentmagneten, enthält.
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch 8, mit einer metallischen Oberplatte (8).
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch 8, enthaltend Magnete, bevorzugt Permanentmagnete (13) vorgegebener Stärke und Größe, an der Oberplatte (8) haftend und in den Ausnehmungen (12) in einer zwischen Oberplatte (8) und Form (6) angeordneten Abstandsplatte (7) vorgesehen.
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch 8, wobei die Form (6) eine den Ausnehmungen (12) in der Abstandsplatte (7) entsprechende Mehrzahl von über die Fläche der Form entsprechend verteilt angeordneten und mit der Form fest verbundnen magnetischen Gegenstücken aufweist, wobei die Stärke der Permanentmagnete (13) sowie der Abstand der Permanentmagnete zu den an der Form (6) angeordneten magnetischen Gegenstücken derart eingestellt ist, dass die Form beim Annähern der Oberplatte an die Unterplatte gegen die Wirkung der Schwerkraft an der Oberplatte verbleibt, aber die Form beim Abheben der Oberplatte aufgrund der Adhäsions- oder Köhäsionskräfte zwischen Form (6) und ausgehärtetem Werkstück (9) an dem Werkstück verbleibt.
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch 8, wobei als Positionierungsmittel an Oberplatte und Unterplatte angebrachte, bei Annähern der Platten aneinander ineinandergreifende, einen Passsitz herstellende Positionierungselemente, bevorzugt zylinderförmige Bolzen (10) und entsprechende Ausnehmungen (12), oder Passkreuze und entsprechende Passnuten, sowie den Abstand der Platten zueinander begrenzende Anschlagselemente (10, 12) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch 8, wobei an wenigstens einer der Platten Federn (11) vorgesehen sind, die bei der Auflage der Oberplatte (8) auf die Unterplatte (1) das Gewicht der Oberplatte kompensieren und einen vorgegebenen Sollabstand zur Entlüftung des Raumes (22) zwischen Form (6) und verformbaren Material (3), bevorzugt Linsenmaterial, einhalten.