DE2539839B2 - Verfahren zur herstellung spannungsfreier optischer kittglieder unter verwendung eines kittwulstes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von spannungsfreien optischen Kittgliedern, die aus mindestens zwei Teilen, insbesondere Linsen und/oder Prismen zusammengesetzt werden, wobei ein Kittmaterial zwischen die zu verkittenden Teile eingesetzt wird und durch das Andrücken der genannten Teile ein Wulst an ihren Rändern gebildet wird.

Die Herstellung von Kittgliedern mit Kunstharz-Kitlschichten ist bekannt und hat sich in der Praxis der optischen Industrie bestens bewährt. Als Kitte dienen hierbei verschiedene Kunstharzkomponenten. Die Kunstharzkomponenten werden zwischen die zu verkittenden Teile, welche optische Linsen und/oder Prismen sein können, gegeben und bis zur gewünschten Schichtdicke ausgepreßt. Die optischen Teile werden anschließend zueinander zentriert, d. h., die optischen Achsen der einzelnen optischen Teile werden zur Deckung gebracht und nach dem Aushärten des Kittes auf diese Orientierung geprüft. Sollte sich diese Orientierung im Verlaufe des Aushärteprozesses geändert haben, so müssen die Linsen bzw. Prismen voneinander wieder getrennt werden. Dies ist mit großer Mühe verbunden, wobei die optischen Teile sehr leicht zerstiTt werden können. Das Aushärten der Kunsthar/komponenten geschieht in bekannter Weise durch Polyaddition, Polykondensation oder Polymerisation, wobei bekannt ist, daß die Zufuhr von Wärme in irgendeiner Form den Härteprozeß beschleunigen kann, wie dies auch beschrieben wurde in der GIT Fachzeitschrift für das Laboratorium, 1969, Seite 130J, s bzw. in der DL-PS 80 298. Der Nachteil der bekannten Verfahren liegt jedoch darin, daß bestimmte optische Teile eine derartige Wärmebeiastung nicht schadlos überstehen, so daß verspannte Kittglieder entstehen. Ferner findet bei diesen Verfahren keine wesentliche

ίο Verlangsamung des Härteprozesses nach Abschaltung der Wärmequelle statt. Deshalb kann der Härteprozeß nicht unterbrochen werden Je nach verwendetem Kunstharztyp und je nach Arbeitsbedingungen (Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit, Strahlungseinflüsse usw.) verläuft dir Härtungsprozeß der Kittschicht schneller oder langsamer. Unter Strahlungseinflüssen soll elektromagnetische Strahlung im Frequenzbereich von ca. 10-bis 1O²⁵Hz, Korpuskularstrahlung, elastische Wellen (Schallwellen) verstanden werden. Besonders die radikalische Polymerisation läßt sich durch die Verwendung von geeigneten Aktivatoren auch ohne zusätzliche Beschleuniger und Härter mit Ultraviolettstrahlung in extrem kurzen Zeiten durchführen. Hierbei kann der Aushärtungsprozeß durch Ausschalten der Strahlungsquelle jederzeit unterbrochen werden.

Bei hohen Härtungsgeschwindigkeiten, die in der Größenordnung von weniger als einer Stunde liegen, muß das Kittglied dauernd auf Einhaltung der geometrischen Orientierung der einzelnen optischen Teile zueinander geprüft werden. Durch diese Tätigkeit wird eine Bedienungsperson vollkommen in Anspruch genommen. Spannungen in der Kittschicht und in den zu verkittenden Teilen können dabei nicht vermieden werden. Denn die durch das Zentrieren hervorgerufene relative Verschiebung der einzelnen optischen Teile zueinander wird ab einem bestimmten Augenblick des Härtungsprozesses als sogenannte optische Schlieren in der Kittschicht »eingefroren«. Dieser Anhärtungspunkt ist von den Kunstharzkomponenten der Kittschicht, von ihrer Dicke, der Raunremperatur und von äußeren Strahlungseinflüssen abhängig. Der Anhärtungspunkt ist infolge der Verarbeitungstoleranzen nicht genau vorausbestimmbar. Die auf diese Weise verspannten Kittglieder ergeben eine durch Spannungsdoppelbrechung verursachte Deformation der Wellenfront, so daß derartige optische Systeme unscharfe und kontrastarme Bilder erzeugen.

Bei niedrigen Härtungsgeschwindigkeiten, die in der Größenordnung von mehr als einer Stunde liegen, muß

so während der Aushärtung der Kittschicht die Zentrierung der optischen Teile zueinander in bestimmten Zeitabständen geprüft und gegebenenfalls korrigiert werden. Dies erfordert einen großen Zeitaufwand.
Die eigentliche Prüfung der Qualität der verkitteten Teile kann erst im ausgehärteten Zustand der Kittschicht durchgeführt werden. Bei den fehlerhaft gekitteten Teilen ergibt sich der Nachteil, daß das Auskitten dieser gekitteten Teile ohne deren Beschädigung oft nicht möglich ist. Die unbeschädigten Teile

ho können eventuell wieder zu einem neuen Kittglied zusammengesetzt werden. Die beschädigten Teile fallen als Ausschußware an.

In einigen Fällen werden die so gewonnenen optischen Kittglieder in Fassungen eingekittet, die

(15 entweder aus Metall oder aus Kunststoffmaterial bestehen. Das Kittglied und die Fassung werden in gleicher Weise zentriert wie bereits erwähnt bei der Herstellung der eigentlichen Kittglieder. Das Kittglied

und die Fassung worden auf einer genau laufenden Spindel aufgenommen. Die Lage des Kittgliedes und der Fassung wird relativ zueinander so lange korrigier!, bis die optische Achse des Kittgliedes mit der Drehachse der Spindel zusammenfällt. Anschließend werden die Außenpartien der Fassung fertig bearbeitet Damit erhält man gefaßte Kittglieder, die eine gemeinsame optische und mechanische Achse habm. Der Nachteil dieses Hei ^tellungsverfahrens best ht jedoch dann, daß die Fassung des Kittgliedes mehrmals bearbeitet werden muß. Außerdem besteht dabei die Gefahr einer Beschädigung des optischen Kittgliedes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zur Herstellung von gefaßten und ungefaßten Kittgliedern zu vermeiden und spannungsfreie Kittglieder mit noher Produktionsrate herzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zunächst der Kittwulst bestrahlt und dadurch seine Aushärtegeschwindigkeit vergrößert wird, daß dann die Bestrahlung unterbrochen wird und das zwischen den Teilen befindliche Kittmaterial seiner nc.,-malen Aushärtegeschwindigkeit unterworfen wird.

Das Prinzip der Erfindung ist darin zu sehen, daß bei ein und demselben Kittmatcrial mindestens zwei unterschiedliche und voneinander vollkommen unabhängige Aushärtegeschwindigkeiten verwendet werden. Die höhere Aushärtungsgeschwindigkeit wird nur am Umfang der zu verkittenden Teile angewendet. Hierdurch wird die Position der zu verkittenden Teile sofort mechanisch fixiert. Schon während dieses Zustandes — d. h. bei einer noch weichen, tieferliegenden Ki'tschicht — ist eine Prüfung des Kittgliedes auf gute optische Qualität ohne weiteres möglich. Sollte sich wider Erwarten eine fehlerhafte Qualität ergeben, so können die gekitteten Teile ohne deren Beschädigung von Hand getrennt werden, da die tieferliegendc Kittschicht noch weich bzw. flüssig und unausgehärtet ist. Die tieferliegende, weiche bzw. flüssige Kittschicht härtet mit einer wesentlich niedrigeren Aushärtegeschwindigkeit. Hierdurch ist die Herstellung von spannungsfrei gekitteten optischen Teilen ohne zusätzliche Inanspruchnahme des am Herstellungsprozeß beteiligten Personals gewähl leistet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren näher erläutert. Ls zeigt

P i g. 1 eine Anordnung zur Erklärung des Herstellungsverfahrens eines ungefaßten Kittgliedes,

F i g. 2 in schematischer Darstellung ein gefaßtes Kittglied.

Gemäß Fig. 1 sollen die optischen Teile 1, 2, die in diesem Ausführungsbeispiel als optische Linsen ausgebildet sind, miteinander verkittet werden. Die optische Linse 1 wird mit ihrer einen Fläche mechanisch oder pneumatisch auf einem drehbar gelagerten Dorn 3 befestigt. Dieser Dorn ist an einer Spindel 31 angeordnet und wird durch ein Antriebsaggregat 32 in Rotationsbewegung gemäß dem Drehpfeil versetzt. Auf die andere Fläche der optischen Linse 1 wird der flüssige, auf eine bestimmte Strahlungsart sensibilisierte Kitt aufgetragen. Die optische Linse 2 wird auf diesen Kitt aufgelegt und unter Druck gegenüber der optischen Linse 1 so lange mit kreisförmigen Bewegungen verschoben, bis sich eine gleichmäßige, blasenfreie Kittschicht 4 und der an den ! .insenrändcrn austretende Kitt einen ringförmigen Kittwulst 5 bildet. Das in diesem Fall angewandte Kittmaterial enthält vorzugsweise eine oder mehrere Harzkomnonenten wie /.. B/

— einen mit einem oder mit mehreren verschiedenen Monomeren verdünnten oder unverdünnten, ungesättigten Polyester,

— einen entsprechend modifizierten Epoxiharz,

— eine modifizierte AcrylharL'lösung.

— einen modifizierten lsoc\ anatharz.

oder einer entsprechend modifizierten anderen Kunstharzkomponente, wobei optische Transparenz des ausgehärteten Materials nur bei der Herstellung ungefaßter Kittglieder vorausgesetzt wird. Jede dieser Komponenten kann durch radikaüsche Polymerisation zur Reaktion gebracht uerden. Solche Verfahren sind beschrieben in »Einführung in die Chemie und Technologie der Kunststoffe« von Franz Ruhe. Akademischer Verlag Berlin, oder in »Methoden der organischen Chemie« (Houben - W e y I ), 4. Auflage, herausgegeben von Fugen Müller. Tübingen. sowie in J. C. B e ν i η g t υ η : »Radical Polymerisation«. Academic Press, London/N.Y., 1961; B. G old ing. »Polymers and Resins«, D. van Nosprand comp.. Princeton 1959 (74-5). P. |. Flory: »Principles of Polymer Chemistry«, Cornell Univ. Press, N.Y., [953 (b72); F. W. Billmeyer jr.: »Textbook of Polymer Chemistry«, Interscience Publishers. N.Y. 1957 (518); O. A. B a 11 i s t a : »Fundamentals of High-P< >\ niers«. Reinhold Publishing Corp., N.Y., 1958(140).

Die beiden optischen Linsen 1,2 werden auf bekannte Weise je nach Genauigkeitsansprüchcn mechanisch oder optisch zentriert und durch eine nicht dargestellte Einrichtung zueinander fixiert. Dieser Zentnerungsvorgang beginnt damit, daß der Antriebsmechanismus 32, der z. B. einen Elektromotor enthält, die Spindel 31 und somit den Dorn 3 in Drehbewegung bringt. Die Zentrierung erfolgt in der Weise, daß die optischen Achsen der beiden Linsen 1, 2 mit der Drehachse des Domes 3 übereinstimmen. Nach dieser Orientierung der Achsen wird der Blenden Verschluß 6 geöffnet. Hierdurch gelangt die Strahlung von der .Strahlungsquelle 7, welche z. B. eine Quecksilber-Hochdrucklampe mit der Markenbezeichnung »ST 41 Original Hanau« sein kann, über ein Kondensersystem 8 auf den ringförmigen Kittwulst 5. Das Kondensersystem kann z. B. ein Quarzkondcnsersystem sein. Selbstverständlich kann, wie bereits erwähnt, die Strahlungsquelle 7 ein anderer Typ sein. Diese Strahlungsquelle soll eine Quelle für elektromagnetische Strahlung im Bereich von 10^: bis IO²⁵ Hertz oder eine Quelle für die Korpuskularstrahlung oder eine Quelle für elastische Wellen (Schallwellen) sein. Durch die Bestrahlung wird in dem ringförmigen Kittwulst 5 eine radikale Reaktion ausgelöst. Der Kittwulst 5 wird daher in einem Zeitraum, der von Bruchteilen einer Sekunde bis zu ca. 100 Sekunden reicht, ausgehärtet. Hierdurch ist die Geometrie der beiden Linsen 1, 2 fixiert, so daß die tieferliegende, weiche bzw. flüssige Kittschicht 4 in der für das Kittmaterial charakteristischen normalen Aushärtezeit von z. B. einigen Stunaen spannungsfrei aushärten kann, ohne den Arbeitsprozeß weiter zu belasten.

Die Aushärtung des Kittwulstes 5 der beiden optischen Linsen 1, 2 kann auch in sogenannten Teilschritten durchgeführt werden. Zum Beispiel wird der Dorn 3 in üblicher Weise in Drehbewegung gesetzt. Es erfolgt nun das sogenannte Grobzentrieren der beiden zu verkittenden Teile 1, 2 durch die Bedienungsperson. Anschließend wird durch Öffnen des Blendenverschlusses 6 der Kiitwtilst ^ bestrahlt. Nach einer

gewissen Zeit wird der Blendenverschluß 6 geschlossen, womit die Härtungsreaktion unterbrochen werden kann. Der Kittwulst ist auf seinem gesamten Umfang schon etwas angehärtet, so daß die Bedienungsperson leichter und einfacher die sogenannte Feinzentrierung der beiden Teile 1, 2 durchführen kann. Nach dieser Feinzentrierung wird der Blendenverschluß 6 wieder geöffnet und der Kittwulst einer weiteren Bestrahlung ausgesetzt, so lange, bis er vollständig ausgehärtet ist. Wenn auch nur eine Aushärtung in zwei Teilschritten beschrieben worden ist, so sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Aushärtung in mehreren Teilschritten erfolgen kann. Dies hängt von der jeweiligen Art der zu verkittenden Teile, des angewendeten Kittmaterials und von der geforderten Präzision des gesamten Kittgliedes ab.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Kittglied sofort geprüft werden kann, sobald der ringförmige Kittwulst 5 ausgehärtet ist, weil die auf diese Art und Weise entstandene Randfestigkeit die Zentrierung des Kittgliedes 1, 2 garantiert. Sollten sich bei der Prüfung irgendwelche Fehler zeigen, wie z. B. Blasen oder Verunreinigungen der Kittschicht 4, so können die verkitteten Teile 1, 2 ohne Risiko ihrer Beschädigung ausgekittet, gereinigt und mit der gleichen Losgröße neu gekittet werden. Dies ist deshalb möglich, weil die eigentliche Kittschicht 4 noch weich bzw. flüssig ist, da sie, wie bereits einige Male erwähnt, mit der normalen Aushärtegeschwindigkeit fest wird. Durch dieses sogenannte langsame Aushärten der Kittschicht 4 treten keine störenden Spannungen in oer Kittschicht selbst und in den zu kittenden Teilen 1, 2 auf. Mit diesem Verfahren ist den Herstellern von optischen Kittgliedern ein Mittel in die Hand gegeben, spannungsfreie Kittglieder höchster Präzision mit geringem Zeitaufwand herzustellen. Bei der Herstellung von Kitlgliedern, die aus mehr als zwei Einzelteilen bestehen, muß nicht mehr gewartet werden, bis die erste Kittschicht vollständig ausgehärtet ist. Da der ausgehärtete Kittwulst die Zentrierhaltigkeit garantiert, kann sofort das nächste Teil aufgekittet werden.

In der F i g. 2 ist eine Linse 9 gezeigt, welche mit einer Fassung 10 verkittet werden soll. Die Fassung 10 kann entweder aus Metall oder aus einem Kunststoff bestehen. Die Linse 9 wird in die entsprechend geformte Fassung 10 eingelegt. In den Zwischenraum wird das Kittmaterial 11 so eingebracht, daß ein ringförmiger Kittwulst 12 entsteht. Die Zentrierung zwischen der Fassung 10 und der Linse 9 erfolgt in der Weise, daß die optische Achse der Linse und die mechanische Achse der Fassung zur Deckung gebracht werden. Nach dieser Zentrierung wird der Kittwulst 5 durch Bestrahlung aus der Strahlungswelle 7 der Fi g. 1 in gewünschter Weise ausgehärtet. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Strahlungsquelle 7, das Kondensersystem 8 und der Blendenverschluß 6 zu der Linse 9, der Fassung 10 der F i g. 2 so angeordnet sind, daß die Strahlung auf den Wulst auftrifft. Das Ausführungsbeispiel der F i g. 2 wird in ähnlicher Weise in Drehbewegungen versetzt, wie es im Zusammenhang mit der F i g. 1 beschrieben wurde.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß auch ein Kittglied, welches gemäß F i g. 1 aus zwei oder mehreren optischen Teilen 1, 2 zusammengesetzt ist, ebenfalls in eine Fassung 10 aus Metall oder Kunststoff eingesetzt und zentriert wird, und zwar in der gleichen Weise, wie es im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschrieben wurde. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß die so eingefaßten optischen Teile 1, 2, 9 zu gewünschten Objektiven zusammengesetzt werden können.

Das Kittmaterial, welches zum Verbinden des Linsengliedes 9 mit der Fassung 10 verwendet wird, ist beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2 optisch nicht transparent, was mit dem Ausdruck optisch opak bezeichnet wird. Durch diese Eigenschaft des Kittmaterials wird das Streulicht, welches die Bildqualität infolge Kontrastverminderung verschlechtert, absorbiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von spannungsfreien optischen Kittgliedern, die aus mindestens zwei Teilen, insbesondere Linsen und/oder Prismen zusammengesetzt werden, wobei ein Kittmaterial zwischen die zu verkittenden Teile eingesetzt wird und durch das Andrücken der genannten Teile ein Wulst an ihren Rändern gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Kittwulst bestrahlt und dadurch seine Aushärtegeschwindigkeit vergrößert wird, daß dann die Bestrahlung unterbrochen wird und das zwischen den Teilen befindliche Kittmaterial seiner normalen Aushärtegeschwindigkeit unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf eine bestimmte Strahlungsart sensibilisiertes Kittmaterial verwendet wird

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kittmaterial verwendet wird, das im ausgehärteten Zustand ähnliche optische Eigenschaften wie die zu verkittenden Teile aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Kittmaterial verwendet wird, das im ausgehärteten Zustand optisch opak ist und Streulicht absorbiert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kittwulst mit elektromagnetischer. Korpuskular- oder Schallwellenstrahlung bestrahlt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Rändern der zu verkittenden Teile vorgesehene Kittwulst in einzelnen Teil-Verfahrensschritten ausgehärtet wird.