DE2702412A1

DE2702412A1 - Verfahren und vorrichtung zum spritzgiessen von linsen

Info

Publication number: DE2702412A1
Application number: DE19772702412
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: WEBER HERMANN P
Current assignee: WEBER HERMANN P
Priority date: 1977-01-21
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1978-07-27

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgießen von Linsen
Es wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, augenoptische Linsen im Abformverfahren herzustellen. Ein solches Verfahren und eine Vorrichtung hierzu sind in US-PS 2 473 588 beschrieben. Gemäß der Lehre dieses älteren Patents werden zunächst Rohlinge durch Schneiden und Schleifen hergestellt. Die so vorgefertigten Rohlinge werden darauf durch eine Preßverformung in die gewünschte optische Form gebracht. Andere bekannte Verfahren stellen die Rohlinge durch Spritzgießen her und formen solche Rohlinge danach durch eine Preßverformung in ihre endgültige Gestalt um. In einem Fall wird vor der Preßverformung in die endgültige Gestalt eine Schutzschicht auf den Rohling aufgebracht (s. US-PS 3 862 261, Spalten 9 und 10).
Wenn versucht wird eine negative oder Minus linse in einem einzigen Arbeitsgang durch Spritzgießen herzustellen, ergibt sich das Problem, daß der Kunststoffluß innerhalb des die endgültige Linsenform definierenden Hohlraums bestrebt ist, zunächst in den dickeren, äußeren Teil des Hohlraums einzudringen und hiernach erst in den dünneren, mittleren Teil.
An der Nahtstelle, an der die Strömung im äußeren Teil des Hohlraums wieder zusammentrifft, entsteht oft eine Faltenlinie, die die hergestellte Linse unbrauchbar macht oder erhebliches Nachpolieren oder eine nachfolgende Preßverformung erfordert.
Dieses Problem ist von besonderer Bedeutung bei Linsen, die in ihrer Mitte dünner sind, z.B. einer zur Korrektion von Kurzsichtigkeit benutzten Hohllinse (Minuslinse). Dieser herkömmliche Fluß des Kunststoffs und die daraus sich ergebende Faltenlinie werden genauer im Zusammenhang mit den Figuren 3a bis 3d besprochen. Ein ähnliches Problem der Entstehung einer Faltenlinie gibt es auch bei Pluslinsen.
Ein anderes Problem bei der Herstellung einer Linse in einem einzigen Arbeitsgang durch Spritzgießen besteht darin, daß während des Aushärtens des Kunststoffes ein Schwinden desselben erfolgt, was sich in einer ungleichmäßigen und welligen äußeren Oberfläche am fertiggestellten Linsen-Gußstück und in Bläschen und anderen Fehlern im Inneren des Linsenkörpers äußert und Anlaß zu optischen Verzerrungen und Abweichungen gibt, die für augenärztlich verordnete Linsen und Linsen für optische Geräte nicht annehmbar sind.
Es wäre ideal, wenn eine Linse in einem einzigen Arbeitsgang durch Spritzgießen hergestellt werden könnte. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Linse in einem einzigen Arbeitsgang durch Spritzgießen herzustellen und zwar so, daß eine hervorragende optisch wirksame Oberfläche ohne Faltenlinien und Welligkeiten oder sonstige Defekte erzielt wird. Dies soll auch dann möglich sein, wenn es sich um eine in ihrer Mitte dünne Linse (etwa 1 mm) handelt, wobei jede mögliche Form, z.B. konkave, doppelkonkave (Minus- oder negative) Linsen einschließlich Einbereichs-, Mehrstärken- und zylindrische Linsen,herstellbar sein sollen. Das Ergebnis soll eine optisch korrekte, von Gewicht geringe, ästhetisch ansprechende und splittersichere Linse sein, weshalb sich die Erfindung besonders auf dem Gebiet der Augenoptik anwenden läßt.
Die Erfindung hat ein Verfahren zum Spritzgießen von Linsen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Gegenstand.
Die zur Durchführung vorliegender Erfindung benutzte Spritzgießeinrichtung enthält eine innere Presse, die innerhalb einer äußeren, herkömmlichen Spritzgießeinrichtung untergebracht ist. Die innere Presse enthält optische Einsätze, die eine optische Linsenhohlform definieren. Dieser Hohlraum stellt, sobald er mit einem klaren thermoplastischen Kunststoff gefüllt ist, z.B. mit einem Akryi oder Polykarbonatharz, das endgültige Linsen-Gußstück her. Der Hohlraum hat eine Einlaßmündung, in der in herkömmlicher Weise der geschmolzene Kunststoff eingespritzt wird. Einer oder beide der optischen Einsätze, die den optischen Hohlraum definieren, bewegen sich, so daß das Volumen (insbesondere die Dicke) des Hohlraums sich vergrößert, wenn zunächst geschmolzener Kunststoff in den Hohlraum eingespritzt wird. Der Hohlraum hat auch einen von der Einlaßmündung im Abstand liegenden Auslaß, der an eine sich selbst einstellende Überlauftasche angeschlossen ist. Nachdem der geschmolzene Kunststoff in den Hohlraum eingespritzt wurde, drückt die innere Presse die optischen Einsätze zusammen und zwingt damit einen vorbestimmten Teil des geschmolzenen Kunststoffs, durch den Auslaß in die Tasche zu entweichen. Der sich hierdurch ergebende (dünnere) Hohlraum definiert die Gestalt des endgültigen optischen Linsen-Gußstücks.
Diese Vorrichtung und das damit ausgeUbte Verfahren schaltet die Faltenlinie aus, die sich bei dem herkömmlichen Einfließen des Kunststoffs ergibt, und stellt auch einen Ausgleich für das Schwinden während des Härtens des Gußstücks her. Das sich ergebende Gußstück hat eine optisch genaue Form. Das Verfahren und die Vorrichtung sind sowohl für Plus- als auch Minuslinsen geeignet.
Dieses optisch hervorragende Ergebnis wird durch Spritzgießen in einem einzigen Arbeitsgang erzielt.
In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines fertiggestellten Gußstücks, das gemäß der Erfindung hergestellt wurde, wobei ein Teil im Schnitt gezeigt ist, um die dünnere Mitte des Gußstückes zu veranschaulichen, Fig. 2 das fertiggestellte Gußstück der Figur 1, wie es an einem Aufhänger aufgehängt ist, der gleichzeitig mit dem übrigen Gußstück im Spritzgießverfahren hergestellt wurde, Fig. 3a, 3b, 3c und 3d die Verteilung des Kunststoffs in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten beim Einfließen des Kunststoffs in herkömmlicher Weise und die Entstehung einer sich damit ergebenden Faltenlinie, so daß aus diesen Figuren das Problem bei der Herstellung eines endgültigen Gußstücks in einem einzigen Arbeitsgang durch Spritzgießen auf herkömmlichem Wege ersichtlich wird, Fig. 4 einen Schnitt durch eine gemäß der Erfindung gebaute Spritzgießeinrichtung, Fig. 5 eine Draufsicht auf die durch die Stempel oder optischen Einsätze der Einrichtung gemäß Figur 4 definierten Hohlräume nach der Linie 5-5 der Figur 4, Fig. 6 einen weiteren Schnitt durch die Einrichtung der Figur 4 nach der abgewinkelten Linie 6-6 der Figur 5, wodurch insbesondere eine der Übergab# oder Überlauftaschen veranschaulicht wird, Fig. 7 einen Schnitt durch einen Teil der Einrichtung der Figur 1 nach der abgewinkelten Linie 7-7 der Figur 5, insbesondere zur Veranschaulichung der Auswerferstifte.
Vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines endgültigen optischen Gußstücks, das zur Verwendung als augenoptische Linse od.dgl. geeignet ist.
Das sich auf dem Wege der Erfindung ergebende endgültige Gußstück erfordert geringe oder gar keine Nachbearbeitung durch Polieren und kann ohne weiteres in jede gewünschte Form geschnitten oder berandet werden, so daß die Linse in ein Brillengestell, ein optisches Instrument od.dgl. paßt.
Vor der Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsform sollen jedoch die Probleme erläutert werden, die sich bei der Herstellung einer Linse durch Spritzgießen ergeben, damit vorliegende Erfindung besser verständlich wird. In Figur 3a ist ein Hohlraum 29 einer Spritzgießeinrichtung dargestellt, der einen Einlaß 28 enthält. Der eingespritzte geschmolzene Kunststoff 35 ist dargestellt, wie er zunächst in den Hohlraum 29 eintritt. Es sei für diese Erörterung angenommen, daß die herzustellende Linse in dem Hohlraum 29 eine dünnere Mitte 33 hat, die dünner als die äußere Kante der Linse ist. Wenn der Kunststoff 35 in den Hohlraum 29 eintritt, hat er das Bestreben, zum äußeren Umfang des Hohlraums 29 zu fließen, da der Hohlraum dort dicker ist. In Figur 3b ist der Kunststoff 35 erneut dargestellt, wie er fortschreitet, den Hohlraum 29 zu füllen.
Wie in dieser Figur zu sehen ist, fließt der Kunststoff 35 nicht unmittelbar in die dünnere Mitte 33 des Hohlraums 29, sondern fährt statt dessen fort, entlang dem äußeren Rand des Hohlraums fortzuschreiten. In Figur 3c ist der #rtgeschrittene Fluß des Kunststoffs 35 dargestellt, wobei jedoch gemäß dieser Figur der Kunststoff durch die dünnere Mitte der Linse geflossen ist. Wenn sich der Kunststoff in der dünneren Mitte des Hohlraums schließt, entwickelt sich eine Faltenlinie 31 an der Nahtstelle, entlang der der Fluß sich schließt. Gemäß Figur 3d ist der Hohlraum gezeigt, wie er vollständig mit dem Kunststoff 35 gefüllt ist, wobei die Faltenlinie 31 zu sehen ist, die bei der herkömmlichen Art des Einfließens des Kunststoffs (in jeden Hohlraum mit einer dünneren Mitte) entsteht.
Diese Faltenlinie macht den Gebrauch des sich ergebenden Gußstücks als optische Linse ohne weitere Behandlung, z.B. Preßverformen oder Polieren, unmöglich.
Wie noch gezeigt wird, verhindert vorliegende Erfindung durch den Gebrauch von Übergabe- oder Überlauftaschen und durch den Gebrauch beweglicher optischer Einsätze die Ausbildung dieser Faltenlinie, insbesondere bei Linsen, die in ihrer Mitte dünner sind.
Vor Beschreibung der Herstelleinrichtung wird eine kurze Beschreibung des endgültigen Gußstücks 10 gemäß Figur 1 gegeben, da dies für das Verständnis der Herstelleinrichtung förderlich ist. Das endgültige Gußstück 10 enthält einen Linsenbereich 11, der in irgendeine geeignete Form gebracht wird, z.B. eine solche, die es geeignet macht, in ein Brillengestell zu passen. Außen um den Linsenbereich 11 herum liegt der ringförmige Rand 12, der zum Auswerfen der Gußstücke gebraucht wird. Der vom Einlaß herrührende Gußansatz 23 läßt den Fluß des geschmolzenen Kunststoffs erkennen, wie er in den das Gußstück 10 definierenden Hohlraum eingetreten ist. Bei der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform ist auch eine Spitze 25 durch den Hohlraum definiert, die es erlaubt, eine nach außen gewölbte Linse auf eine ebene Unterlage zu legen, ohne daß ihre untere Oberfläche zerkratzt wird. Durch den Hohlraum ebenfalls definiert ist ein Aufhänger 20. Dieser Aufhänger erlaubt, das fertiggestellte Erzeugnis an einen (in Figur 2 gezeigten) Stift 21 oder an eine andere Einrichtung während des nachfolgenden Umgangs mit dem Gußstück 10 aufzuhängen. Zwei Überlaufansätze 16 zeigen die Wirkung des Zusammendrückens des geschmolzenen Kunststoffs, nachdem dieser in den Hohlraum eingetreten ist. Wie noch erläutert wird, werden die Stempel nach der Füllung des Hohlraums zusammengedrückt, um vorbestimmte Mengen des geschmolzenen Kunststoffs in die Taschen zu quetschen, die die Überlaufansätze definieren.
Gemäß den Figuren 4, 6 und 7 wird im vorliegenden, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Einrichtung eine Preßformeinrichtung innerhalb einer herkömmlichen Spritzgießmaschine benutzt. Die herkömmliche Spritzgießmaschine enthält einen oberen Block 41 und einen unteren Block 42, die sich entlang einer Grenzfläche 89 gegenüberliegen. Innerhalb dieser Blöcke befindet sich eine Einspritzdüse 35 zum Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs.
Eine Mehrzahl von Heizstäben 46 ist innerhalb dieser Blöcke und auch unterhalb des Hohlraums 86 zum Beheizen der gesamten Einspritzeinrichtung, einschließlich der optischen Einsätze 59 und 60, angeordnet. Die Einspritzdüse 35 steht mit dem Hohlraum 86 über Verbindungsgänge 38 und 39 in Verbindung. Die Blöcke 41 und 42 sind gegeneinander mittels eines hydraulischen Systems gesichert, das z.B. eine Kraft von 1 MN ausübt.
Die dargestellte Einrichtung hat auch einen oberen inneren Block 54 und einen unteren inneren Block 55. Innerhalb dieser im allgemeinen zylindrischen Blöcke ist ein hydraulischer Zylinder 48 angeordnet. Zur Ausübung einer Druckkraft auf den Kunststoff innerhalb des Hohlraums 86 arbeitet im Zylinder 48 ein Kolben 49, der in einem Flansch 64 endet. Ein Distanzsttlck 52 liegt #wischen dem Flansch 64 und einem oberen optischen Einsatz oder Formstempel 59. Am unteren Ende des Hohlraums 86 befindet sich ein Distanzstück 57, das von einer Grundplatte 45 getragen wird, die sich direkt unterhalb des optischen Einsatzes oder Formstempels 60 befindet und in Berührung mit diesem steht.
Auf diese Weise ist der Hohlraum 86 im wesentlichen durch die einander benachbarten Oberflächen des oberen und des unteren Formstempels 59 bzw. 60 definiert. Der Verbindungsgang 39 erstreckt sich durch die Blöcke 54 und 55, damit die SpritzdUse 35 eine Verbindung mit dem Hohlraum 86 hat.
Eine hydraulische Anschlußleitung 50 ist mit dem Zylinder 48 zur Bereitstellung hydraulischer Flüssigkeit zum Zylinder verbunden, die benötigt wird, wenn der innerhalb des Hohlraums 86 enthaltene Kunststoff zusammengedrückt werden soll. Der Weg des Kolbens 49 ist durch das Maß 88 in Figur 4 angedeutet.
Dieser Weg ist durch den Abstand zwischen dem Flansch 64 und der Ringfläche 62 am oberen Block 54 begrenzt. Jedoch ist in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform der tatsächliche Weg des Kolbens 49 (und damit des Formstempels 59) durch die Zeitspanne bestimmt, während der eine Druckkraft auf den Kunststoff in der oeffnung 86 angewandt wird, sowie durch andere noch später zu beschreibende Maßnahmen.
Die den Hohlraum 86 definierenden Oberflächen der Formstempel 59 und 60 sind aus genügend hartem Metall oder Glas hergestellt, das in der Regel in bestmöglicher Weise zu einer genauen, eine kompensierte Kurve aufweisenden Gestalt poliert ist, damit das endgültige Gußstück eine optisch klare, verzerrungsfreie Oberfläche hat. Solche optischen Einsätze oder Formstempel sind aus dem Stand der Technik bekannt. Überdies können die gekrümmten Oberflächen dieser Einsätze dadurch verändert werden daß die Einsätze 59 und 60 ausgetauscht werden, womit jede gewünschte Linsenform oder Linsenstärke erzielbar ist.
Eine Mehrzahl von Auswerferstiften 68 umgibt den Umfang des Hohlraums 86 und berührt den Rand 12 des fertiggestellten Gußstücks, um dieses aus dem Hohlraum zu drücken, wenn es richtig ausgehärtet ist und die Formstempel entfernt wurden. Diese Auswerferstifte stehen mit der beweglichen Auswerferplatte 44 in Verbindung. Normale bekannte Einspritzeinrichtungen können für diese Anwendung benutzt werden.
Aus den Figuren 5 und 6 ist ersichtlich, daß im vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei Übergabe- oder Überlauftaschen 70 im Block 42 vorgesehen sind. Zu diesen Taschen besteht ein Zugang vom Hohlraum 86 über die Verbindungsgänge 72.
Die Verbindungsgänge 72 sind im allgemeinen so angeordnet, daß sie dem Einlaß 23 zugewandt sind. Während in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform zwei Überlauftaschen 70 dargestellt sind, könnte auch eine einzelne Tasche (oder auch eine Mehrzahl von Taschen) Verwendung finden. Bei einem Beispiel, in dem eine einzelne Tasche Verwendung findet, ist der den Zugang zu dieser einzelnen Tasche herstellende Verbindungsgang dem Einlaß direkt gegenüberliegend angeordnet. Ein Kolben 76 ist in der Tasche 70 beweglich aufgenommen. Das untere Ende des Kolbens 76 wird durch eine Feder 74 in Richtung nach oben belastet, welche Feder zwischen dem unteren Ende des Kolbens 76 und der Auswerferplatte 44 liegt. Die obere Oberfläche des Kolbens 76 hat einen Einschnitt 77, dessen Zweck später noch beschrieben wird. Ein einstellbarer Anschlag 66 befindet sich jeweils am unteren Ende eines Kolbens 76, um den Weg dieses Kolbens zu begrenzen. Diese einstellbaren Anschläge 66 sind mitbestimmend für das endgültige Volumen des Hohlraums 86. Wenn das Gußstück ausgeworfen wird, drängen die Kolben 76 die Überlaufansätze 16 aus den Taschen.
In den Verbindungsgängen 72 können Einschnürungen 84 als Mittel zur Begrenzung der Strömung in die Taschen 70 aus dem Hohlraum 86 eingebaut sein.
Der Einlaß-Verbindungsgang 39 steht, wie am besten aus Figur 5 zu ersehen ist, mit dem Hohlraum 86 über eine rechtwinklige Abbiegung 23 in Verbindung. Diese (im Stande der Technik bekannte Maßnahme) hat die Aufgabe eines Diffusors für den einströmenden geschmolzenen Kunststoff. In Figur 5 ist auch ein Hohlraum 82 gezeigt, der den Aufhänger 20 des Gußstücks definiert, wie er im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 gezeigt und beschrieben ist.
Die gesamte in den Figuren 4 bis 7 beschriebene Einrichtung kann unter Benutzung bekannter Techniken ohne weiteres hergestellt werden.
Es sei angenommen, daß eine Linse mit dem in den Figuren 4 bis 7 gezeigten Gerät hergestellt werden soll und daß die gewünschten Formstempel 59 und 60 in das Gerät eingesetzt sind.
Beim vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Polykarbonat oder ein anderer thermoplastischer Kunststoff mit einer Temperatur von ungefähr 270 bis 2950 C der Spritzdüse 35 zugemessen. Durch die Heizstäbe 46 wird der Hohlraum auf eine Temperatur von ungefähr 125 bis 1350 C erwärmt. Bereits vor dem Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs in den Hohlraum 86 werden die äußeren Blöcke 41 und 42 durch eine Kraft in der Größenordnung von 1 MN sicher an ihrer Grenzfläche 89 gegeneinander gehalten.
Wenn der Kunststoff über die Verbindungsgänge 38 und 39 in den Hohlraum 86 eingespritzt wird, veranlaßt die durch den geschmolzenen Kunststoff gegen den Formstempel 59 ausgeübte Kraft diesen, sich etwas nach oben zu bewegen und dabei das Volumen des Hohlraums 86 sowie die Dicke des Hohlraums zu vergrößern. Während dieser Zeitspanne wird eine geringe oder gar keine Kraft auf den Formstempel 59 seitens des Kolbens 49 ausgeübt. Da der Hohlraum sein Volumen vergrößert und da insbesondere die Mitte des Hohlraums wegen der Bewegung des Formstempels 59 dicker wird, bildet sich die im Zusammenhang mit Figur 3 beschriebene Faltenlinie nicht aus. Beim gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dauert das Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs in den Hohlraum 86 etwa zehn Sekunden.
Nach dem Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs in den Hohlraum 86 wird über die Anschlußleitung 50 hydraulische Flüssigkeit in den Zylinder 48 gedrückt, was den oberen Formstempel 59 veranlaßt, den geschmolzenen Kunststoff in dem Hohlraum 86 zusammenzudrücken. Als Beispiel sei angegeben, daß ein solcher Druck während einer Zeitspanne von angenähert 30 Sekunden ausgeübt wird, wobei die Gesamtkraft annähernd 0,2 MN beträgt. Während dieser Zeitspanne wird geschmolzener Kunststoff aus dem Hohlraum 86 durch die Verbindungsgänge 72 in die Übergabe- oder Überlauftaschen 70 gedrückt. Gemäß Figur 6 gestattet der Einschnitt 77 die Einleitung der nach unten gerichteten Bewegung des Kolbens 76 in dem Augenblick, in dem durch Anwendung von Druck seitens des Formstempels 59 geschmolzener Kunststoff in die Übergabe- oder Überlauftaschen 70 gedrückt werden soll. Infolge des Einschnitts 77 befindet sich also schon zu Beginn dieser Bewegung eine kleine Menge geschmolzenen Kunststoffs oberhalb des Kolbens 76, die in der Lage ist, zur Einleitung der nach unten gerichteten Bewegung des Kolbens 76 eine axiale Kraft auf diesen gegen die Wirkung der Feder 74 auszuüben. Die Überlaufansätze 16 der Figur 1 werden also erst in diesem Zeitabschnitt gebildet. Die Druckkraft auf den Formstempel 59 veranlaßt das Volumen und die Dicke des Hohlraums 86, sich zu Verringern, was von besonderer Bedeutung für die Mittendicke des Hohlraums ist. Auf diese Weise kann eine Linse gewünschter Dicke einschließlich Bifokallinsen hergestellt werden.
Beim gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Weg des Formstempels 59 durch die Länge der Zeit bestimmt, die nach dem Eintreten von geschmolzenem Kunststoff in den Hohlraum 86 vergeht und eine Druckkraft auf den Formstempel 59 über den Kolben 49 angewandt wird. Auch wird das endgültige Volumen des Hohlraums 86 durch die Länge der Zeit bestimmt, während der eine Druckkraft auf den Formstempel 59 durch den Kolben 49 ausgeübt wird. So läßt man, falls eine dünnere Linse erwünscht ist, eine kürzere Zeit zwischen dem Einspritzen von Kunststoff und der Anwendung einer Druckkraft vergehen und hält die Druckkraft einen längeren Zeitabschnitt aufrecht.
Falls eine dickere Linse erwünscht ist, läßt man eine längere Zeit vergehen, bevor die Druckkraft angewandt wird, und hält die Druckkraft für einen kürzeren Zeitabschnitt aufrecht.
Die aus dem Hohlraum 86 herausgedrückte Kunststoffmenge kann auch durch die Kraft gesteuert werden, die durch die Feder 74 auf den Kolben 76 ausgeübt wird, ebenso durch die Verwendung der Einschnürungen 84 der Figur 5 und durch den Gebrauch der einstellbaren Anschläge 66. Während im bevorzugten Ausführungsbeispiel unmittelbar auf den Kolben 49 wirkende Anschläge nicht vorgesehen sind, können solche jedoch in einem anderen Fall Verwendung finden.
Nach dem Zeitabschnitt, in dem der Überlauf oder, besser gesagt, die Übertragung von bereits eingespritztem Kunststoff erfolgt, findet eine Druckentlastung des Zylinders 48 statt, was eine Druckentlastung des Kunststoffs im Hohlraum 86 zur Folge hat.
Bei einem typischen Beispiel wird der Druck etwa zwei bis drei Sekunden lang weggenommen. Während dieses Zeitabschnitts hört die Übertragung von Kunststoff in die Übergabe- oder Überlauftaschen 70 auf, da der geschmolzene Kunststoff auszuhärten beginnt. Bei einigen Anwendungen ist es nicht notwendig, den Druck vor Einsetzen der Härtung zu verringern.
Nach dieser Zeit von etwa zwei bis drei Sekunden wird erneut eine Kraft (von ungefähr 0,2 MN) auf den Formstempel 59 ausgeübt. Diese Kraft wird nun etwa zwei Minuten lang aufrechterhalten, während welcher Zeit der im Hohlraum befindliche Kunststoff aushärtet. Die während dieses Zeitabschnitts auf den Formstempel ausgeübte Druckkraft sichert, daß die Oberfläche des Gußstücks glatt und optisch korrekt bleibt, wodurch die nachteiligen Folgen vermieden werden, die sich daraus ergeben, daß der Kunststoff während der Aushärtung zum Schwinden und zum Rückzug von den Oberflächen der Formstempel neigt.
Da jedoch bei der vorliegenden Erfindung der Formstempel auf das Gußstück zu gedrückt wird, wird während dieser Aush9Mungszeit eine glatte Oberfläche beibehalten, die mit den kompensierten optischen Einsätzen übereinstimmt. Es ergibt sich ein verzerrungsfreies Gußstück.
Wenn der Hohlraum 86 während der Zeit des Einspritzens des Kunststoffs in den Hohlraum genügend dick ist, wird die mit der bekannten Art des Einspritzens verbundene Faltenlinie zum großen Teil ausgeschaltet. Sollte dennoch eine in einem gewissen Ausmaß vorhanden sein, wird sie während des Zeitabschnitts, in dem die Übergabe in die Übergabe- oder Überlauftaschen erfolgt, aus dem Hohlraum gedrängt. Aus diesem Grund sind beim gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel die in die Übergabe- oder Überlauftaschen führenden Auslaß-Verbindungsgänge dem Einlaß-Verbindungsgang gegenüberliegend angeordnet.
Während im dargestellten Ausführungsbeispiel der obere Formstempel 59 sich relativ zum feststehenden unteren Formstempel 60 bewegt, kann selbstverständlich auch der untere Formstempel sich in Richtung auf einen feststehenden oberen Formstempel oder beide Formstempel zueinander bewegen. Außerdem können an Stelle der im gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehenen elektrischen Heizstäbe 46 andere Beheizungsmittel, z.B. eine Flüssigkeits-Heizeinrichtung Verwendung finden, um das Gerät vorzuwärmen. Auch kann ein Vakuumanschluß an den Hohlraum 86 zur Evakuierung desselben vor dem Beginn des Einspritzens in die Spritzdüse 35 vorgesehen sein. Herkömmliche Absaugeinrichtungen können für diesen Zweck angewandt werden. Ebenso können Kühlflüssigkeiten zur Kühlung des Hohlraums 86 während der Aushärtung Verwendung finden.
Selbstverständlich können auch die im oben angegebenen Beispiel genannten Zeiten, Temperaturen und Kräfte abgewandelt werden.
Auch wird beim gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel der obere Formstempel 59 durch den auf ihn durch den geschmolzenen Kunststoff ausgeübten Druck angehoben und dadurch das Volumen des Hohlraums 86 vergrößert. Jedoch kann der Formstempel mit gleichem Ergebnis auch mechanisch vor dem Einspritzen von Kunststoff in den Hohlraum angehoben werden.
Wenn das fertiggestellte Gußstück aus dem Hohlraum 86 mittels der Auswerferstifte 68 entfernt wird, ist sein Aussehen das des endgültigen Gußstücks 10, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Dieses kann dann mit einem gegen Verkratzen schützenden Überzug in irgendeiner bekannten Weise versehen werden. Andere Arbeitsgänge, z.B. Zuschneiden, Färben, Reinigen, usw. ~können sich anschließen.
Ein Problem ähnlich dem der Faltenlinie, wie es im Zusammenhang mit Figur 3 beschrieben ist, tritt auch bei Linsen auf, die an ihrem äußeren Rand dünner als in der Mitte sind, z.B. bei stark positiv brechenden Linsen mit ungefähr einem Millimeter Randdicke. Auch zur Lösung dieses Problems ist die beschriebene Herstellungsart und die dazu bestimmte Einrichtung geeignet.
Gemäß dem offenbarten Verfahren zum Spritzgießen einer Linse und der offenbarten Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens wird die herzustellende Linse in einem einzigen Arbeitsgang des Spritzgießens hergestellt, weshalb, abweichend von den bekannten Verfahren, ein vorgeformter Rohling nicht erforderlich ist. Mit der offenbarten Einrichtung können viele hochwertige augenoptische und Instrumentenlinsen mittels einer einzigen Spritzgießeinrichtung hergestellt werden, und zwar zu beträchtlich niedrigeren Kosten als dies mit den bekannten Verfahren und Einrichtungen möglich ist.
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Claims

PATENTANSPRÜCHE 1.) Verfahren zur Herstellung einer optischen Linse durch Spritzgießen von geschmolzenem Kunststoff in einen Hohlraum, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß nach dem Einspritzen des Kunststoffs in den Hohlraum (86) dieser zusammengedrückt wird, wobei seine Dicke bis zu einem endgültigen, die Form des Gußstücks bestimmenden Wert verringert wird, der kleiner ist als unmittelbar nach dem Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs, und daß dadurch bereits im Hohlraum (86) befindlicher Kunststoff daraus wieder verdrängt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Hohlraum (86) durch den Druck des eingespritzten Kunststoffs gegenüber seiner endgültigen Größe erweitert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Hohlraum (86) vor dem Einspritzen des Kunststoffs in seine gegenüber der endgültigen Größe erweiterte Form gebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß nach dem Einspritzen des Kunststoffs in den Hohlraum (86) über den Hohlraum begrenzende Flächen in einem ersten Zeitabschnitt ein erster Druck und in einem darauf folgenden zweiten Zeitabschnitt ein zweiter Druck auf den bereits im Hohlraum (86) befindlichen Kunststoff zwecks dessen teilweiser Verdrängung aus dem Hohlraum ausgeübt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß während des ersten Zeitabschnitts Druck in solcher Höhe und Dauer ausgeübt wird, daß aufgrund dieses über Begrenzungsflächen des Hohlraums ausgeübten Drucks bereits nach dem ersten Zeitabschnitt so viel Kunststoff aus dem Hohlraum (86) verdrängt ist, daß sich im Hohlraum nur noch die für das Gußstück in der endgültigen Größe erforderliche Menge Kunststoff befindet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der während des zweiten Zeitabschnitts in dem im Hohlraum (86) befindlichen Kunststoff aufrechterhaltene Druck in der zweitgenannten Höhe bis zur Aushärtung des Gußstücks aufrechterhalten wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Ausübung des Drucks erster Höhe im ersten Zeitabschnitt und der Ausübung von Druck zweiter Höhe während des zweiten Zeitabschnitts der seitens von Grenzflächen des Hohlraums (86) im Kunststoff erzeugte Druck auf einen geringeren Wert gebracht wird als er dem erstgenannten und dem zweitgenannten Druck entspricht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß als geschmolzener Kunststoff ein Polykarbonat Verwendung findet.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs in den Hohlraum (86) an einer Stelle (39, 23) vorgenommen wird, die der oder den Stellen (72) gegenüberliegt, durch die eine Verdrängung des geschmolzenen Kunststoffs aus dem Hohlraum (86) aufgrund von seitens Grenzflächen des Hohlraums (86) ausgeübten Drucks auf den Kunststoff erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Verdrängung von im Hohlraum (86) befindlichem Kunststoff durch seitens Grenzflächen des Hohlraums (86) ausgeübten Drucks auf den Kunststoff beendet wird, bevor der Kunststoff aushärtet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß Druck auf den im Hohlraum (86) befindlichen Kunststoff seitens Grenzflächen des Hohlraums (86) so lange ausgeübt wird, wie während der Aushärtung ein Schwinden des Kunststoffs stattfindet.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hohlraum (86) vor dem Einspritzen des Kunststoffs vorgewärmt wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß innerhalb eines feststehenden Gehäuses (54, 55) zwei Formstempel (59, 60) relativ zueinander beweglich angeordnet sind und, zusammen mit dem feststehenden Gehäuse (54, 55), einen Hohlraum (86) veränderlicher Größe begrenzen, aus dem Kunststoff nach seinem Einspritzen verdrängbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zur Aufnahme des verdrängten Kunststoffs wenigstens eine Tasche (70) in Verbindung mit dem Hohlraum (86) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß einer der Formstempel (60) feststehend und der andere der Formstempel (59) beweglich angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Heizeinrichtung (46) für den Hohlraum (86) vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß einer der Formstempel (59) durch eingespritzten Kunststoff verschiebbar ist, so daß der Hohlraum (86) in dieser Weise über seine endgültige Größe hinaus erweiterbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sich der Zugang (39, 23) für einzuspritzenden Kunststoff zum Hohlraum (86) gegenüber dem Auslaß (72) für verdrängten Kunststoff befindet.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Einrichtung (48, 49) zur Ausübung einer Kraft über wenigstens eine der Grenzflächen des Hohlraums (86) auf den in diesem befindlichen Kunststoff vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tasche (70) aus einer länglichen Kammer besteht, die einen Kolben (76) enthält, der durch aus dem Hohlraum (86) verdrängten Kunststoff verschiebbar ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Kolben (76) durch eine Feder (74) belastet ist, so daß die Verdrängung von Kunststoff aus dem Hohlraum (86) gegen die Kraft der Feder (74) durchführbar ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein einstellbarer Anschlag (66) den Weg des Kolbens (76) begrenzt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Hohlraum (86) und der Tasche (70) eine Einschnürung (84) zur Beeinflussung der Verdrängung von Kunststoff aus dem Hohlraum (86) vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an den Hohlraum (86) ein Hohlraum (82) anschließt, der am endgültigen Gußstück einen Aufhänger (20) definiert.