DE112008003157B4

DE112008003157B4 - Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE112008003157B4
Application number: DE112008003157T
Authority: DE
Inventors: Hagen Goldammer; Alois Wilke; Wolfram Wintzer
Original assignee: Docter Optics SE
Current assignee: Docter Optics SE
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2008-09-14
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2028-09-15
Also published as: US20100206007A1; DE112008003157A5; DE102007044517A1; WO2009036739A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse (51) für einen Fahrzeugscheinwerfer, wobei ein Rohling (20) aus Glas derart erwärmt wird, dass er eine Viskosität zwischen 104 Pa·s und 105 Pa·s aufweist, und wobei der Rohling (20) nach dem Erwärmen in einer Injektionspressform (30) zu einer Scheinwerferlinse (51) gepresst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer aus einem Rohling aus Glas.
Die WO 2007/095895 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines technischen Glasteils, insbesondere mit hohen Anforderungen an Konturtreue und/oder Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, wobei ein Rohling mittels eines Injektionspressverfahrens hergestellt wird, wobei der Rohling gekühlt und anschließend erwärmt wird, und wobei der Rohling anschließend zu einem technischen Glasteil, insbesondere mit hohen Anforderungen an Konturtreue und/oder Oberflächengüte, insbesondere einer Präzisionslinse, insbesondere beidseitig, blank gepresst wird.
Die DE 103 23 989 B4 offenbart eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Herstellen blankgepresster Glaskörper für optische Ausrüstungen, bei der ein flüssiger Glasposten einer Levitations-Vorform zugeführt wird, in welche der Glasposten, ohne die Vorform zu berühren, zu einem Vorformling vorgeformt wird, der nach Ablauf einer definierten Zeit an eine separate Pressform übergeben wird und darin mittels eines Presswerkzeuges in die Endform verpresst wird, wobei die Übergabe des Vorformlings an die Pressform so erfolgt, dass der Vorformling im freien Fall von der Vorform in die Pressform fällt, wobei die Vorform zur Übergabe des Glaspostens über die Pressform verfahren wird, in dieser Übergabeposition angehalten und nach unten vom Glasposten weggeschwenkt wird, mit zwei Drehschalttischen, von denen der eine kreisförmig angeordnete Vorformen zur Ausbildung der Vorformlinge aus einem flüssigen Glasposten aufweist, welche im unteren Bereich kleinste Öffnungen zum Einbringen eines Luftpolsters aufweisen, der andere kreisförmig angeordnete Pressformen zum Verpressen der Vorformlinge nach Übergabe aus den Vorformen aufweist, und wobei jede Verform am ersten Drehschalttisch mittels eines schaltbaren Halters befestigt ist, welcher die Vorform in einer ersten Schaltstellung waagerecht hält und in einer zweiten Schaltstellung in einer den freien Fall der Vorformlinge ermöglichenden Position hält.
Die DE 101 40 626 B4 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines pressgeformten Glaskörpers, bei dem schmelzflüssige Glasmasse in eine Form gegossen, in der Form mittels eines Pressstempels gepresst und abgekühlt und anschließend der pressgeformte Glaskörper aus der Form entnommen wird, wobei die schmelzflüssige Glasmasse in der Form mehreren Pressvorgängen unterworfen wird, wobei zwischen den Pressvorgängen eine Abkühlung stattfindet und wenigstens einmal zwischen den Pressvorgängen eine Aufheizung der Außenbereiche der Glasmasse vorgenommen wird, derart, dass die Abkühlung der Glasmasse im Außenbereich der Abkühlung im Kern angepasst wird.
Die DE 102 34 234 A1 offenbart ein Verfahren zum Blankpressen eines Glaskörpers für optische Anwendungen unter Verwendung einer eine Oberform und eine Unterform und eventuell einen Ring umfassenden Pressform zur Aufnahme des oberhalb der Verformungstemperatur erwärmten Glaskörpers, bei dem zwischen Oberform und Unterform eine elektrische Spannung angelegt und spätestens nach Angleichen der Temperatur des Glaskörpers an die Temperatur der Pressform ein Pressdruck auf den Glaskörper aufgebracht wird.
Die DE 103 48 947 A1 offenbart eine Presse zum Heißformen optischer Elemente aus Glas mit Mitteln zur Erwärmung eines eine Oberform, eine Unterform und einen Führungsring aufweisenden Formblocks, welcher das Glasmaterial aufnimmt, wobei als Erwärmungsmittel eine Induktivheizung vorgesehen ist und der Formblock während des Erwärmens auf einem thermisch isolierenden Körper angeordnet ist.
Die DE 196 33 164 C2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mindestens einseitigen Blankpressen von optischen Bauteilen für Beleuchtungszwecke, wobei mindestens ein maschinell portioniertes Glasteil von einem Greifer an mindestens eine ringförmige, aus mindestens einem Ofen ausfahrbare Aufnahme übergeben und von der Aufnahme in den Ofen bewegt und in demselben auf der Aufnahme erwärmt wird, wobei das erwärmte Glasteil von der Aufnahme aus dem Ofen bewegt und wieder an den Greifer übergeben wird, der das erwärmte Glasteil einer Presse zum zumindest einseitigen Blankpressen zuführt und wobei das blankgepresste Glasteil dann aus der Presse entnommen, an eine Kühlstrecke abgegeben und von derselben abtransportiert wird.
Die DE 103 60 259 A1 offenbart ein Verfahren zum Blankpressen optischer Elemente aus Glas, bei dem ein in einem Formblock befindlicher Glasposten auf eine Temperatur T oberhalb seiner Transformationstemperatur T_G erwärmt wird, der Glasposten gepresst und auf eine Temperatur unterhalb T_G abgekühlt wird, wobei die Abkühlung zunächst in einem ersten, oberhalb T_G liegenden Temperaturintervall mit einer ersten Kühlrate erfolgt und anschließend in einem zweiten Temperaturintervall, welches T_G beinhaltet, mit einer zweiten Kühlrate erfolgt, und wobei zum Einstellen der ersten und zweiten Kühlrate eine aktive Kühlung vorgenommen wird.
Die DE 44 22 053 C2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Glasformlingen, bei dem in einer Pressstation schmelzflüssiges Glas mittels eines die innere Form des Glasformlings vorgebenden Pressstempels in eine seine äußere Gestalt vorgebende Pressform hineingepreßt wird, wobei der Pressstempel nach dem Pressvorgang nur solange in Kontakt mit dem Glasformling in der Pressform verweilt und dabei Warme von der Oberfläche des Glasformlings abgeführt wird, bis der Glasformling sich in seinem oberflächennahen Bereich auf eine solche Temperatur abgekühlt hat, dass er eine zur Entnahme aus der Pressform ausreichende Formsteifigkeit der Oberfläche aufweist und wobei der Glasformling anschließend der Pressform entnommen und an eine Kühlstation übergeben wird, bevor er durch partielle Aufheizung Verformungen aufweist und der Glasformling in der Kühlstation bis zu seinem vollständigen Erstarren abgekühlt wird.
Weitere Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Herstellung optischer Bauteile sind z. B. in der US 5 885 316 A , der GB 1 336 813 A , der DE 2 024 082 A , der JP 09132417 A , der JP 10251030 A , der EP 1 584 863 A2 und der EP 0 078 668 B2 offenbart. Injektionspressen ist zudem aus der US 4 046 540 A bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von komplexere Oberflächenkonturen aufweisenden Scheinwerferlinsen aus Glas anzugeben. Dabei ist es insbesondere wünschenswert, ein Verfahren zum Herstellen von Lichtverteilungslinsen für Fahrzeugscheinwerfer anzugeben. Es ist ferner wünschenswert, die Scheinwerferlinsen, insbesondere in Kleinserien, kostengünstig herzustellen,
Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gelöst, wobei ein Rohling aus Glas derart erwärmt wird, dass er eine Viskosität zwischen 10⁴ Pa·s und 10⁵ Pa·s, insbesondere zwischen 10⁴ Pa·s und 5·10⁴ Pa·s aufweist, und wobei der Rohling nach dem Erwärmen in einer Injektionspressform zu einer Scheinwerferlinse gepresst wird.
Ein Rohling aus Glas im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Gob. Ein Rohling aus Glas im Sinne der Erfindung besteht insbesondere aus anorganischem Glas. Ein Rohling im Sinne der Erfindung ist insbesondere von einem flüssigen Glastropfen zu unterscheiden. Ein Rohling aus Glas im Sinne der Erfindung ist massedefiniert, d. h. er besitzt eine definierte Masse. Geeignete Glassorten für den Rohling sind zum Beispiel B270, F2, DOCTAN^® und Borosilikatglas.
Eine Injektionspressform im Sinne der Erfindung ist insbesondere dadurch definiert, dass eine Öffnung, durch die der Rohling in die Injektionspressform gepresst wird, eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als zumindest ein Teil des Formhohlraums der Injektionspressform. Eine Injektionspressform im Sinne der Erfindung ist alternativ oder zusätzlich insbesondere dadurch definiert, dass sie eine erste Querschnittsfläche des Formhohlraums der Injektionspressform und zumindest eine zweite Querschnittsfläche des Formhohlraums der Injektionspressform aufweist, wobei die zweite Querschnittsfläche näher an einer Öffnung des Formhohlraums, durch die der Rohling in die Injektionspressform eingepresst wird, liegt, als die erste Querschnittsfläche, und wobei die erste Querschnittsfläche größer ist als die zweite Querschnittsfläche, Eine Injektionspressform im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine zumindest zweiteilige Form.
Eine Scheinwerferlinse im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine, insbesondere Zonen bildende, Lichtverteilungslinse. Ein Beispiel für eine Lichtverteilungslinse kann zum Beispiel der DE 696 36 270 T2 entnommen werden. Eine Scheinwerferlinse im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Linse, bei der die optischen wirksamen Oberflächen mehr als die Hälfte, insbesondere einen überwiegenden Anteil, an der Oberfläche der Scheinwerferlinse einnehmen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Rohling auf einer gekühlten Lanze erwärmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Rohling derart erwärmt, dass er eine im Wesentlichen homogene Viskosität aufweist. Eine im Wesentlichen homogene Viskosität im Sinne der Erfindung soll insbesondere bedeuten, dass die Viskosität innerhalb des Rohlings um nicht mehr als 20%, insbesondere um nicht mehr als 10%, schwankt. Dabei kann jedoch eine größere Abweichung der Viskosität für die Auflagefläche vorgesehen werden, auf der der Rohling abgelegt ist. Das heißt, eine im Wesentlichen homogene Viskosität des Rohlings bedeutet insbesondere, dass abgesehen von einer Auflagefläche des Rohlings, innerhalb des Rohlings eine Viskositätsvariation von nicht mehr als 20%, insbesondere von nicht mehr als 10%, herrscht.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Rohling von unten (nach unten) in die Injektionspressform gepresst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Injektionspressform zur Entnahme der gepressten Scheinwerferlinse mittels einer Linearbewegung geöffnet. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass zwei Teilformen in einer Linearbewegung auseinander bewegt werden. Eine Linearbewegung ist dabei insbesondere von einem Aufklappen zu unterscheiden.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Scheinwerferlinse in der Injektionspressform mit einem angeformten Anguss gepresst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Scheinwerferlinse nach dem Pressen unter Zugabe von Wärme abgekühlt, wobei vorteilhafterweise vorgesehen ist, dass der Anguss nach dem Abkühlen der Scheinwerferlinse entfernt wird. Dabei wird die Scheinwerferlinse in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beim Abkühlen hängend gehalten oder mittels des Standfußes aufgestellt.
Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
1 ein Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Ofens zum Erwärmen eines Rohlings,
3 ein Ausführungsbeispiel einer Injektionspressform,
4 die Injektionspressform gemäß 3 in einem geöffneten Zustand,
5 ein Ausführungsbeispiel einer gepressten Scheinwerferlinse mit einem Anguss,
6 ein Ausführungsbeispiel einer Kühlbahn, und
7 ein Ausführungsbeispiel einer gepressten Scheinwerferlinse nach Entfernen des Angusses.
1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer. Dabei wird in einem Schritt 10 zunächst ein Rohling aus einer Glasschmelze gegossen, Anschließend wird der Rohling in einem Schritt 11, insbesondere auf Raumtemperatur, abgekühlt und in einem Schritt 12 wieder erwärmt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Schritte 11 und 12 in einem Temperarierschritt zusammengefasst werden, wobei der Rohling derart wärmebehandelt wird, dass er eine im Wesentlichen homogene Viskosität zwischen 10⁴ Pa·S und 10⁵ Pa·S, insbesondere zwischen 10⁴ Pa·S und 5^.10⁴ Pa·S aufweist. Diese Viskosität wird entweder in einem getrennten Schritt 12 zum Erwärmen des Rohlings oder in einem Temperierschritt, indem die Schritte 11 und 12 zusammengefasst sind, erzeugt.
Zum Erzeugen der gewünschten Viskosität wird – wie in 2 dargestellt – der Rohling 20 zum Beispiel auf einer gekühlten Lanze 21 in einem Ofen 22 erwärmt, Dabei wird der Rohling 20 auf der Lanze 21 insbesondere von unten in den Ofen 22 eingeführt. Die gekühlte Lanze 21 wird in vorteilhafter Ausgestaltung von einem erwärmten Kühlmittel durchflossen und/oder im Gegenstromprinzip von Kühlmittel durchflossen. Geeignete Ausgestaltungen möglicher gekühlter Lanzen können zum Beispiel der DE 101 00 515 A1 entnommen werden. Der mit Bezugszeichen 26 gezeichnete Pfeil in 2 bezeichnet zufließendes Kühlmittel und der mit Bezugszeichen 25 bezeichnete Pfeil in 2 bezeichnet abfließendes Kühlmittel. Eine gekühlte Lanze, insbesondere in einer Ausgestaltung der gekühlten Lanze 21, ist eine bevorzugte Ausführungsform. Sie kann aber auch (insbesondere unter bestimmten Umständen) durch einen Dorn ersetzt werden.
Es kann vorgesehen werden, dass der Rohling 20 in einem einzigen Ofen erwärmt wird. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass der Rohling 20 in zumindest zwei unterschiedlichen Öfen (oder einem entsprechenden Ofen mit unterschiedlichen Temperaturzonen) erwärmt wird, wobei der Rohling 20 in einem ersten Ofen zunächst einer besonders hohen Temperatur ausgesetzt wird und in einem zweiten Ofen der Temperatur ausgesetzt wird, die im Wesentlichen der Temperatur entspricht, die notwendig ist, die gewünschte Viskosität des Rohlings 20 zu erzeugen. Ist der Rohling 20 zum Beispiel aus der Glassorte B270 gefertigt, so beträgt die gewünschte Temperatur des Rohlings 20 zwischen 900°C und 1050°C, insbesondere um 1000°C.
Nach dem Erwärmen wird der Rohling 20 in einem Schritt 13 an eine in 3 dargestellte zweiteilige Injektionspressform 30 übergeben und in dieser in einem Schritt 14 zu einer Scheinwerferlinse gepresst. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 33 den Formhohlraum der Injektionspressform 30, der durch ein Formteil 31 und ein weiteres – in 4 mit Bezugszeichen 32 bezeichnetes – Formteil gebildet wird. Der Formhohlraum 33 weist an einer mit Bezugszeichen 35 bezeichneten Position eine Querschnittsfläche auf, die größer ist als die Querschnittsfläche der mit Bezugszeichen 37 bezeichneten Öffnung des Formhohlraums 33 sowie einer Querschnittsfläche des Formhohlraums 33 an einer mit Bezugszeichen 36 bezeichneten Position. Zum Pressen der Scheinwerferlinse wird der Rohling 20 – wie durch den Pfeil 41 dargestellt – von unten in den Formhohlraum 33 der Injektionspressform 30 gepresst.
Dem Schritt 14 folgt ein Schritt 15, indem die fertig gepresste Scheinwerferlinse der Injektionspressform 30 entnommen wird. Dazu werden die Teilformen 31 und 32 in einer durch einen mit Bezugszeichen 42 bezeichneten Pfeil angedeuteten Linearbewegung auseinander bewegt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Teilformen 31 und 32 nicht aufgeklappt worden. Nach dem Öffnen der Injektionspressform 30 wird die in 5 mit Bezugszeichen 51 bezeichnete Scheinwerferlinse entnommen und in eine mit in 6 mit Bezugszechen 60 bezeichnete Kühlbahn unter Zugabe von Wärme kontrolliert abgekühlt (Schritt 16). Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Scheinwerferlinse 51 mit einem Anguss 52 gepresst wird. in der Kühlbahn 60 wird die Scheinwerferlinse 51 auf den Anguss 52 gestellt. Es kann vorgesehen sein, dass die Kühlbahn 60 Rollen 62 aufweist, auf denen die Scheinwerferlinsen 51, 51.2 und 51.3 langsam durch die Kühlbahn 60 bewegt werden, wobei sie langsam abgekühlt werden. Nach dem Abkühlen wird der Anguss 52 in einem Schritt 17 entfernt. Die fertige Scheinwerferlinse 51 ist in 7 dargestellt.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse (51) für einen Fahrzeugscheinwerfer, wobei ein Rohling (20) aus Glas derart erwärmt wird, dass er eine Viskosität zwischen 10⁴ Pa·s und 10⁵ Pa·s aufweist, und wobei der Rohling (20) nach dem Erwärmen in einer Injektionspressform (30) zu einer Scheinwerferlinse (51) gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (20) auf einer gekühlten Lanze (21) erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (20) derart erwärmt wird, dass er eine homogene Viskosität aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (20) von unten in die Injektionspressform (30) gepresst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionspressform (30) zur Entnahme der gepressten Scheinwerferlinse (51) mittels einer Linearbewegung geöffnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferlinse (51) in der Injektionspressform mit einem angeformten Anguss (52) gepresst wird.