DE2513794C2 - Verfahren zum Herstellen einer Formschale aus gewölbtem Glas - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Formschale aus gewölbtem Glas, bei dem ein Formschalenrohling mit einer polierten Konkavfläche und einer zumindest roh bearbeiteten Konvexfläche hergestellt wird, dann dieser mit der Konvexfläche auf eine definierte Auflagefläche eines Matrizenblocks gesetzt wird, danach mit diesem einer Wärmebehandlung unterzogen wird, während der sich das Glas verfornit und die polierte Seite des Rohlings die gewünschte definierte Fläche einnimmt.

Aus der gattungsgemäßen DE-OS 17 04 755 sind Lichtübertragungselemente und Verfahren zu deren Herstellung bekannt, wobei diese Elemente einen im wesentlichen sandwichartigen Aufbau besitzen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die jeweils äußeren Lagen aus Glas und die innere Lage aus einem wärmehärtenden Material besteht, welches in den von den Außenflächen und einem Dichtungsring umschlossenen Hohlraum eingefüllt wird. Die Außenflächen aus Glas werden in bekannter Weise thermisch geformt.

Bei dem Gegenstand dieser Offenlcgungsschrift handelt es sich im wesentlichen um die Herstellung von Brillengläsern oder Glasprodukten die zu anderen Lichtübertragungszwecken verwendet werden. Das aus dieser bekannten Schrift entnehmbare Verfahren ist zur Herstellung einer Formschale für Brillengläser mit verlaufender Brechkraft bzw. für Varioglüser nicht geeignet.

Bekanntlich weist ein derartiges Brillenglas mit verlaufender Brechkraft eine Konkavfläche und eine Konvexfläche auf, und in den meisten Fällen ist die Konvexfläche diejenige, deren Brechkraft sich punktweise ändert; eine derartige Flache besitzt demgemäß gegenüber einer sphärischen Bezugsfläche nach Maßgabe ihrer Brechkraftänderung einen Unterschuß oder einen Oberschuß an Material; der Hinweis auf eine sphärische Bezugsfläche erfolgt hier nur der einfacheren Darstellungsweise wegen, später soll darunter die Lokalisierung verstanden werden.

Bislang sind Brillengläser mit stetig sich ändernder Brechkraft meistens aus einer gewölbten Rundscheibe von Silikatglas hergestellt worden, die durch Formgebung eine Konkavfläche und eine Konvexfläche erhalten hatte.

Durch Rohbearbeitung erhält man aus einer solchen Rundscheibe einen Rohling oder ein rohbearbeitetes Glas, dessen Konkavseite und Konvexseite wohldefinierie geometrische Flächen darstellen.

Durch Feinschleifen werden diese Rohflächen verbessert.

Schließlich erhalten die Flächer, durch Polieren die erforderliche Feinpolitur.

Diese aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritte des Rohbearbeitens, des Feinarbeitens und des Polierens sind an sich bekannt, insbesondere für die Herstellung von Brillengläsern aus üblichem Silikatglas.

Im übrigen ist es für die Herstellung von Verlaufgläsern aus Silikatglas bereits vorgeschlagen worden, ausgehend von der rohbearbeiteten Rundscheibe eines gewölbten Glases, dessen eine Fläche poliert ist, während die andere nur gefräst ist, diesen Rohling mit seiner gefrästen Seite auf einen formgebenden Block (Matrize) aus feuerfestem Material zu setzen, der für den vorliegenden Zweck mit einer definierbaren Auflagefläche versehen ist und die Anordnung aus Rohling und Matrize auf eine Temperatur zu erhitzen, die gerade ausreicht, um das Glas des Rohlings, das sich verformt ohne zu fließen, in die Matrize einzusenken.

Mit dem Kunstgriff, den diese Wärmebehandlung darstellt, und weil die Auflagefläche der Matrize zu diesem Zweck äußerst genau ausgebildet ist, erhält man auf der polierten Fläche des behandelten Rohlings die für die fragliche Fläche geforderte genaue Flächenform.

Man braucht daher an dieser Fläche keinerlei Feinbearbeitung oder Politur mehr vorzunehmen und nur die Fläche, die ursprünglich lediglich rohbearbeitet gewesen war, muß nun nochmals gefräst, feinbearbeitet und poliert werden.

Wenn eine derartige Wärmebehandlung bei einer für die Herstellung eines Brillenglases, dessen Konvexfläche die Fläche mit stetig sich ändernder Brechkraft darstellt, bestimmten Rundscheibe aus Silikatglas vorgenommen werden soll, ist die Auflagefläche der üblicherweise bei dem beschriebenen Verfahren benutzten Matrize eine Konvexfläche und weist die der Konvexfläche cies genannten Brillenglases zu vermittelnde verlaufende Brechkraft auf.

Wenn ein Brillenglas mit stetig sich ändernder Brechkraft aus organischem Glas hergestellt werden soll, erfolgt eine derartige Formgebung im allgemeinen zwischen zwei Formschaien aus gewölbtem Glas oder einer Form, bei der zwei polierte Formflächen einander gegenüberstehen, von denen die eine konkav, die andere konvex ist, und die beiden Formschalen sind an ihrem Rande durch eine Dichtung aus nachgiebigem Material verbunden.

Für die Herstellung von Brillengläsern mit stetig sich ändernder Brechkraft aus organischem Glas ist es also erforderlich, daß die eine dieser Formschalen auf ihrer polierten Oberfläche das Abbild der Fläche mit verlau-

Fender Brechkraft aufweist, das es auf die entsprechende Fläche des herzustellenden Brillenglases aus organischem Glas zu übertragen gilt.

Wie bereits oben erwähnt, weist bei einem solchen Brillenglas vorzugsweise die Konvexfläche die verlaufende Brechkraft auf, und daher muß die zugeordnete Formschalenfläche, die konkav gewölbt ist, mit verlaufender Brechkraft ausgestattet sein.

Wenn man daher zur Herstellung einer solchen Formschale das Verfahren anwenden will, das darin besteht, einen Matrizenblock aus feuerfestem Material einzusetzen und die Formschale auf diesen Matrizenblock zu setzen und die ganze Anordnung auf eine Temperatur zu erhitzen, die gerade ausreicht, um das Glas dieser Formschale sich verformen, aber nicht zum Fließen kommen zu lassen, muß man einen Matrizenblock verwenden, der eine Konkavfläche mit stetig sich ändernder Brechkraft aufweist.

Eine derartige konkav ausgebildete Auflagefläche ist aber technisch schwer zu realisieren.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Gattung anzugeben, mit welchem die Formschalenrohlinge einfach und kostengünstig unter Vermeidung der aufgezeigten Schwierigkeiten herstellbar sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils die Konkavfläche des Formschalenrohlings sphärisch und die Konvexfläche asphärisch und homolog zur Endkonkavfläche hergestellt werden, wobei die Konvexfläche auf der sphärischen Auflagefläche im wesentlichen reliefartig oder hohl aufliegt, nach der Wärmebehandlung dann an der gesamten Auflagefläche anliegt, wodurch die Endkonkavfläche gegenüber der Konkavfläche entsprechend reliefartig oder hohl geformt wird.

Bei der wärmebedingten Verformung des auf den Matrizenblock gesetzten Rohlings legt sich die Konvexfläche dieses Rohlings ständig auf die Auflagefläche des Matrizenblocks, wobei die Konvexfläche sich der zu diesem Zweck an dem Block angebrachten sphärischen Fläche gena". angepaßt, und folglich bildet sich auf der Konkavfläche des Rohlings die gesuchte asphärische Fläche mit stetig sich ändernder Brechkraft aus.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, ausgehend von einem Matrizenblock mit konkaver Auflagefläche, auf der polierten Konkavfläche des Rohlings die verlangte Fläche mit verla'ifender Brechkraft herzustellen, nachdem die homologe Fläche mit verlaufender Brechkraft zuvor auf der Konvexfläche dieses Rohlings, und somit viel müheloser als auf jeder Konkavfläche ausgeführt wo-den war.

Da eine auf diese Weise erhaltene Formschale zur Formgebung eines Brillenglases aus organischem Glas mit einer weiteren Formschale verbunden ist und da die genannten Formschalen zu diesem Zweck an ihrem Rand durch eine Dichtung aus nachgiebigem Material verbunden rind, ist es für das oben kurz beschriebene Verfahren besonders zweckmäßig, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung eine Dichtung angewendet wird, die sich der Oberfläche der genannten Formschalen genau anzupassen vermag.

Daher ist es günstig, wenn eine an dem Rand des Rohlings vorgesehene Ebene oder sphärische Dichtungsauflagefläche vor der Wärmebehandlung des Rohlings hergestellt wird.

Desweiteren kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, daß nach eier Warmbehandlung des Rohlings auf dem Matrizenblock eine Dickenreduzierung vorgenommen wird.

Die Merkmale der Erfindung, ihre Besonderheiten und ihre Vorteile ergeben sich im übrigen aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen ir.

Verbindung mit den zugehörigen schematisch gehaltenen Zeichnungen, die folgendes darstellen

F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen Glasrohling, der eine Formschale aus Glas bilden soll, die für die Formgebung eines Brillenglases mit stetig sich ändernder Brechkraft aus organischem Glas geeignet ist;

Fig.2 und 3 Axialschnitte, die die endgültige Formgebung dieses Rohlings erläutern;

Fig.4 einen Axialschnitt, der die Formgebung des geforderten Brillenglases mit stetig sich ändernder Brechkraft aus organischem Glas verdeutlichen soll;

F i g. 5 bis 9 den vorhergehenden Figuren entsprechende Darstellungen einer abgewandelten Verfahrensweise:

Fig. 10 bis 14 ebenfalls den vorhergehenden Figuren entsprechende Darstellungen einer weiteren abgewandelten Verfahrensweise.

In Fig. 1 ist ein Rohling 10 aus K. v-tfglas oder einem anderen Silikatglas dargestellt, der zur Bildung einer Formschale aus Glas verwendbar ist, die zum Formen eines Brillenglases geeignet ist, das auf seiner konkaven Seite eine Fläche mit stetig sich ändernder Brechkraft aufweis'

Ein solcher Rohling 10 hat die Form einer gewölbten Formschale mit Konkavfläche 11 und Konvexfläche 12, die durch geeignete Formgebung aus einer Glasrohscheibe hervorgegangen ist, deren Konkavfläche zunächst rohbearbeitet ist, so daß sich eine Kugelfläche mit dem Krümmungsradius R] ergibt, dann geschliffen und poliert, bis die verlangte Konkavfläche 11 des Rohlings 10 entstanden ist, und deren Konvexfläche 12 zumindest rohbearbfcitet ist, wobei diese Konvexfläche, die in F i g. 1 im Axialschnitt längs ihrer zentralen Meridianlinie erscheint, eine asphärische Fläche mit stetig sich ändernder Brechkraft ist.

Bei dem gezeichneten Alisführungsbeispiel. C3S das Formen einer Verlauflinse betrifft, die mit Annäherung an ihren unteren Rand eine stetig zunehmende Brechkraft für das Nahesehen aufweist, besitzt die Konvexfläche 12 des Rohlings 10 in ihrem Umriß gegenüber einer sphärischen Bezugsfläche 13 mit dem Krümmungsradius Ri einen Dickenüberschuß 14.

In F i g. 1 ist die sphärische Bezugsfläche 13 mit einer ausgezogenen Linie gezeichnet, so lange sie selbst über einen Abschnitt hinweg die Konvexfläche 12 des Rohlings bildet, und ist gestrichelt gezeichnet, sobald cie Begrenzungsfläche dieser Konvexfläche von der Ausgleichsfläche für den aufgesetzten Dickenüberschuß 14 gebildet wird.

Die Krümmungsradien R\ und R2 können untereinand?r fe!ii-:h oder voneinander verschieden sein.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, wird der Rohling 10 mit seiner Konvexfläci.e 12 auf einen MatrizenbJock 15 gesetzt, der zu diesem Zweck mit einer konkav geformten Auflagefläche 16 versehen ist.

Die Konkavfläche 16 ist sphärisch und ihr Krümmungsradius Ri kann sich von der. vorher genannten Krümmungsradien R\ und Rj unterscheiden oder er kann gleich einem der beiden Radien sein.

Die aus dem Rohling 10 und dem Mairizenblock 15 bestehende Anordnung wird in einen Ofen gebracht und auf eine Temperatur erhitzt, bei der eine Verformung des den Rohling 10 bildenden Glases erfolgt, ohne daß dieses Glas jedoch zu fließen beginnt.

Diese Temperatur hiingt offensichtlich von der Glasart ab, die für die Herstellung des Rohlings 10 benutzt worden ist.

Wenn es sich, wie oben erwähnt, um Kronglas handelt, liegt diese Temperatur bei ungefähr 700° C.

Man verwendet für den Matrizenblock 15 ein feuerfestes Material, an dem das Glas nicht haftet, beispielsweise Carborund.

Wie dem auch sei, sinkt doch der Rohling 10 bei der Wärmebehandlung, der er unterworfen wird, ein, so daß .•seine Konvexfläche 12 sich an die Oberfläche 16 des Matrizenblocks 15 anschmiegt und auf diese Weise sphärische Gestalt bekommt.

Das Ganze läuft nach einer Art Übertragung ab, wobei der Materialüberschuß, den die Konvexfläche 12 des Rohlings 10 in ihrem Umriß gegenüber der sphärischen Bezugsfläche aufweist, sich auf der Konkavflächc 11 des Rohlings 10 wiederfindet mit einer Erhöhung gegenüber der sphärischen Fläche 17 der ursprünglichen Konkavfläche des Rohlings, die als Bezugsfläche angesehen wird.

Mit anderen Worten: der Rohling 10 weist nun in dem entsprechenden Abschnitt seiner Konkavfläche 11 einen Dickenüberschuß 18 auf, der dem Dickenüberschuß 14 gleichwertig ist, der sich ursprünglich auf der Konvexfläche 12 des Rohlings befand.

Nach der oben beschriebenen Wärmebehandlung zeigt die Konkavfläche 11 des Rohlings 10 eine Fläche mit stetig sich ändernder Brechkraft, die ein homologes Negativ der Fläche darstellt, die für das zu formende Brillenglas aus organischem Glas verlangt wird, und da diese Konkavfläche 11 vorher poliert worden ist, kann mit ihr unmittelbar die Formgebung vorgenommen werden.

Dieser Formgebungsvorgang ist in F i g. 4 dargestellt.

Bei zwei Formschalen 2OA 20ß stehen zwei polierte Formflächen einander gegenüber, von denen die eine, nämlich die Formfiache an der Formschaie 2OA bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Konkavfläche ist, während die andere, nämlich die Formfläche an der Formschale 2OS bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel, die Konvexfläche ist; die beiden Formflächen sind an ihren Rändern durch eine Dichtung 21 aus nachgiebigem Material miteinander verbunden und die Dichtung hält die Formflächen in gegenseitigem Abstand.

Zu diesem Zweck weist eine solche Dichtung in an sich bekannter Weise einen zylindrischen Umschließungsring 22 sowie, von diesem aus dem Innenrand des Umschließungsring vorspringend, eine Zwischenlippe 23 auf, die zwei Schultern 24A bzw. 24ß bildet, an denen die Halbschalen 20/4 bzw. 20 ß sich abstützen können.

Die mit einer konkaven Formfiache versehene Formschale 2OA wird hergestellt, indem man das in Verbindung mit den F i g. 1 bis 3 beschriebene Verfahren anwendet, und die konkave Formfiache der Formschale stellt somit eine Fläche mit stetig sich ändernder Brechkraft dar.

Nach einer Weiterentwicklung erhält die Zwischenlippe 23 der Dichtung 21 eine solche Form, daß sie sich genau an die Formfläche der jeweiligen Formschalen 2QA, 2OB anschmiegt; das ist in F i g. 4 gezeichnet

Daraus ergibt sich, daß sich an der Formschale 2OA keinerlei ebene oder schwach sphärische Auflagefläche befindet, die als spezielle Auflage für die Zwischenlippe 23 der Dichtung 2i dienen könnte.

Aus diesem Grunde kann das zwischen den Formschalen 20Λ, 205 hergestellte Brillenglas mit voller Öffnung verwendet werden.

Die Technik des Formens ist an sich bekannt und soll daher nicht im einzelnen beschrieben werden.

Es sei nur erwähnt, daß zwischen die formschalen 20Λ, 20Ö ein geeignetes polymerisierbares organisches Material gegeben wird, wie es beispielsweise unter dem llandelsnamen CR J9 verkauft wird; dann erfolgt durch Erhitzen die Polymerisation dieses Materials.

Wegen der bei diesem Material während des Polymerisationsprozesses auftretenden Schwindung ist es zweckmäßig, wenn die Formschalen 2OA, 20ß dieser Schwindung elastisch nachfolgen können, und es empfiehlt sich, ihnen eine geeignete Dicke zu geben, die beispielsweise zwischen I und 10 mm betragen kann, ti wobei diese Werte aber nicht als Grenzwerte aufzufassen sind.

Im Gegensatz dazu kann es vorteilhaft sein, die Dicke des Rohlings, damit das thermische Einsenken des ursprünglichen Rohlings 10 nach dem oben beschriebenen Verfahren einwandfrei vonstatten geht, größer zu wählen als diejenige, die für eine günstige Elastizität am geeignetsten ist; sie liegt daher beispielsweise zwischen 3 und 15 mm.

Es ist daher vorgesehen, von der aus einem solchen Rohling hergestellten Formschale Material abzunehmen, um die Dicke der Formschale nach ihrer Wärmebehandlung auf dem Matrizenblock 15 herabzusetzen.

Beispielsweise kann man ausgehen von einem Rohling 10, ü"er eine Mittendicke von 7 mm. einen öffnungsdurchmesser von 71 mm, einen Krümmungsradius R\ von 88 mm und einen Krümmungsradius /?j der sphärischen Bezugsflächt· von 87 mm aufweist, kann diesen Rohling auf einen Matrizenblock 15 mit einer sphärischen Auflagefläche 16 mit einem Krümmungsradius Ri von 86 mm setzen und kann nach dem wärmebedingten Einsenken dieses Rohlings von der Konvexfläche soviel Material abtragen, daß die Mittendicke nur noch 5 mm beträgt

Die fertige Formschale, die möglicherweise noch Behandlungen erfahren hat, die ihr eine größere Elastizität verleihen sollen, beispielsweise eine thermische oder chemische Härtung, kann anschließend für die Formgebung eines Brillenglases aus organischem Glas verwendet werden.

Nach der in den Fig.5 bis 9 wiedergegebenen Ausführungsvariante besitzt die Formschale 20A die nach dem thermischen Senken des Rohlings 10 vorliegt, am Rande eine Dichtungsauflage 25, die im wesentlichen ebsn oder schwach sphärisch ist (F i g. 8), damit bei dem anschließenden Formen eines Brillenglases aus organischem Glas eine Dichtung 21 eingesetzt werden "tann, die in üblicher Weise eine Zwischenlippe 23 aufweist, die an ihrer entsprechenden Seitenfläche durch eine im wesentlichen ebene oder schwach sphärisch geformte Fläche begrenzt ist.

Es versteht sich von selbst, daß die Dichtungsauflage 25 an der Formfläche 2OA auf der entsprechenden Konkavfläche der Formschale zur Bildung einer Kante 26 führt, die, nachdem sie wegen der stetig sich ändernden Fläche, die diese Konkavfläche darstellt, nicht kreisförmig ist, die nutzbare öffnung des fertigen Brillenglases begrenzt

Nach der gemäß den F i g. 10 bis 14 ausgeführten Variante wird die Dichtungsauflage 25 auf dem Rohling 10 vor dem thermischen Senken des Rohlings gebildet (F i g. i i), so daß nach dem Senken diese Dichtungsauflage begrenzt ist und daß es möglich ist, eine Dichtung 21 einzusetzen, deren Randlippe 23 sich genau an die

Formflächen der Formschalen 2OA, 2OB (Fig. 14) anschmiegt, damit die Brillengläser entstehen, deren Öffnung voll ausnutzbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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JO

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50

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60

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Formschale aus gewölbtem Glas, bei dem ein Formschalenrohling mit einer polierten Konkavflächs und einer zumindest roh bearbeiteten Konvexfläche hergestellt wird, dann dieser mit der Konvexfläche auf eine definierte Auflagefläche eines Matrizenblocks gesetzt wird, danach mit diesem einer Wärmebehandlung unterzogen wird, während der sich das Glas verformt und die polierte Seite des Rohlings die gewünschte definierte Fläche einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Konkavfläche des Formschalenrohlings sphärisch und die Konvexfläehe asphärisch und homolog zur Endkonkavfläche hergestellt werden, wobei die Konvexfläche auf der sphärischen Auflagefläche im wesentlichen reliefartig oder hohl aufliegt, nach der Wärmebehandlung dann an der gesamten Auflagefläche anliegt, wodurch die Endkonkavfläche gegenüber der Konkavfläche entsprechend reliefartig oder hohl geformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an dem Rand des Rohlings vorgesehene ebene oder sphärische Dichtungsauflagefläche vor der Warmbehandlung des Rohlings hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Warmbehandlung des Rohlings auf dem Matrizenblock eine Dickenreduzierung vorgenommen wird.