DE3809969A1

DE3809969A1 - Verfahren zum herstellen einer linse

Info

Publication number: DE3809969A1
Application number: DE19883809969
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Ishida
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 1987-06-18
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1989-10-05
Also published as: JPS63315217A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer konvexen oder konkaven Linse großer Ab messungen, die in einem optischen System eines großforma tigen Vergrößerers, eines Videoprojektors usw. verwendet wird. Bei dem Verfahren wird entweder ein konvexer Linsen kern in Form einer kleinen, vorgeformten konvexen Linse zur Herstellung einer großformatigen konvexen Linse innerhalb des Mittenbereiches eines Formhohlraumes sicher gehalten, der zwischen zwei einander gegenüberstehenden, miteinander verbundenen Formteilen ausgebildet ist, die der Gestalt der herzustellenden Linse entsprechende Ausnehmungen aufweisen, oder es wird eine hohle, konkave Linse, die in der fertigen Größe vorgeformt ist, in geteilter Anordnung zur Herstellung einer massiven, konkaven Linse innerhalb von Formhohlräumen festgehalten, sodaß ein verfestigbares Kunstharzmaterial, das gleiche Material wie das der vorgeformten Linse, in die Zwischenräume zwischen dem konvexen Linsenkern und den Form teilen eingespritzt werden kann, oder für letztere in den leeren Innenraum in der hohlen konkaven Linse gespritzt werden kann, um so eine großformatige massive Linse zu bilden, die glatte, gebogene Oberflächen hat, die frei von Verformung, Schrumpfung, Materialflußspuren und Gießnähten ist. Das Verfahren kann auch zur Massenproduktion von groß formatigen Linsen verwendet werden.

Es ist bekannt, großformatige Linsen im Spritzgußverfahren herzustellen, bei dem ein flüssiges Kunstharzmaterial in ein Paar Formenteile eingespritzt wird, von denen jedes einen Hohlraum aufweist, dessen Gestalt der der einen Hälfte einer fertigen Linse entspricht.

In dem Verfahren gibt es eine Zeitverzögerung bei der Ver teilung (mit hohen Geschwindigkeiten) der Kunstharzflüssig keit innerhalb der Formenhohlräume, und weiterhin wird das verfestigbare Material beim allmählichen Abkühlen von der Außenseite her hart, speziell beim Herstellen großformatiger Linsen. Dies kann zu Gratbildungen und/oder zu Material flußspuren und Schlieren führen, die an den Oberflächen der Linse auftreten. Wegen der Dicke einer großformatigen Linse dauert es außerdem relativ lange, den Kernbereich der Linse zu kühlen. Auch dies kann zur Verformung und/oder zu einer Schrumpfung (Einbauchung oder Zurücksetzung) an den Ober flächen der Linse führen. Die Qualität der Linse ist daher beeinträchtigt.

Es ist ein Hauptziel der Erfindung, ein Verfahren zum Her stellen einer Linse anzugeben, bei dem mehrere speziell geformte Linsen glatte, gebogene Oberflächen ohne Verfor mungen, Schrumpfungen, Materialflußspuren und Gießlinien hergestellt werden können.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Linse anzugeben, bei dem die Abkühlzeit minimal ist, um eine Massenproduktion von Linsen durchführen zu können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer Linse anzugeben, bei dem ein konvexer Linsenkern in Form einer kleinen, vorgeformten konvexen Linse innerhalb des Mittenbereiches eines Formenhohlraumes aufgehängt ist, der zwischen zwei einander gegenüberstehen den, miteinander vereinigten Formenteilen ausgebildet ist, um so eine großformatige konvexe Linse herzustellen, die verbesserte Qualität aufweist.

Auch soll ein Verfahren zum Herstellen einer Linse angegeben werden, bei dem eine hohle konkave, in endgültiger Größe vorgeformte Linse in geteilter Anordnung innerhalb von Hohl räumen gehalten wird, die in zwei einander gegenüberstehen den, miteinander verbundenen Formenteilen ausgebildet sind, um so eine massive, konkave Linse herzustellen, die ver besserte Qualität aufweist.

Die Lösung dieser Aufgaben ist vorangehend schon kurz umrissen worden und Gegenstand der Patentansprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines konvexen Linsenkerns und zweier Formenteile zum Her stellen einer konvexen Linse;

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung, die die Anordnung des konvexen Linsenkerns und der Formenteile im zusam mengebauten Zustand zeigt;

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung entsprechend Fig. 2, den Zustand beim Einspritzen verfestigbaren Kunst harzmaterials in die Formenhohlräume zeigend;

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung entsprechend Fig. 2 nach dem Einspritzen von Kunstharzmaterial in die Form;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer fertigen, konvexen Linse, von der die nicht benötigten Teile abgeschnitten worden sind;

Fig. 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer hohlen konkaven Linse und zweier Formenteile zum Herstellen einer massiven konkaven Linse;

Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung der Anordnung nach Fig. 6 der hohlen konkaven Linse und der Formenteile im zusammengebauten Zustand;

Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung entsprechend Fig. 7 des Zustandes beim Einspritzen eines verfestigbaren Kunstharzmaterials in die Formenhohlräume;

Fig. 9 eine Querschnittsdarstellung entsprechend Fig. 7 nach dem Einspritzen von Kunstharzmaterial, und

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung einer fertigen konkaven Linse, von der die nicht notwendigen Teile abgeschnitten worden sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Spritzgußverfahren zum Her stellen einer Mehrzahl konvexer Linsen. Es sind obere und untere Formenteile 1 und 2 zum Spritzen einer Serie konvexer Linsen (im vorliegenden Beispiel ist nur eine vollständige Form zur Herstellung einer konvexen Linse dargestellt) vorgesehen, die in ihren miteinander zu vereinigenden Ober flächen Ausnehmungen 4 und 5 aufweisen, die so gestaltet sind, daß sie den konvex verlaufenden Seiten einer herzu stellenden konvexen Linse 3 (siehe Fig. 5) entsprechen. Jedes der Formenteile 1 und 2 hat auch eine Angußrille 7 in der Trennfläche, die in die Ausnehmungen 4 und 5 übergeht. Das obere Formenteil weist darüberhinaus eine Eingußöffnung 6 auf, die in die Angußrinne mündet.

Außerdem sind drei Rillen 8 in den Trennflächen der Formen teile vorgesehen, die sich von den Ausnehmungen 4 und 5 nach außen erstrecken, ausgenommen in Richtung der Anguß rille 7.

Von einem Kernelement 9 von konvexer linsenförmiger Gestalt, das aus Kunstharz besteht, stehen andererseits drei Vor sprünge 10 radial weg, die jeweils einen kleineren Durch messer aufweisen, als die Breite der Rillen 8, um in diese Rillen 8 eingelegt zu werden und so den konvexen Linsen kern 9 zwischen den Ausnehmungen 4 und 5 in den Formenteilen 1 und 2 zu halten.

Wie Fig. 2 zeigt, wird der konvexe Linsenkern 9 von seinen Vorsprüngen 10 in den Rillen 8 in den Formenteilen 1 und 2 sicher festgehalten, und der konvexe Linsenkern 9 ist auf diese Weise innerhalb des Mittenbereiches im Formenhohl raum der zweiteiligen Form so aufgehängt, daß er von den Wänden der Ausnehmungen 4 und 5 in den Formenteilen 1 und 2 gleichen Abstand hat und den Formenhohlraum so in zwei gleiche Abschnitte in den oberen und unteren Ausnehmungen 4 und 5 unterteilt, wobei ein Zwischenraum 11 für das Ein spritzen von Kunstharz an der Mündung 7 a der Angußrille 7 verbleibt.

Der konvexe Linsenkern 9 ist eine vorgeformte, konvexe Linse aus transparentem Kunstharz, dem gleichen Material wie das der herzustellenden konvexen Linse 3, und er ist im Durchmesser und in der Dicke etwas kleiner als die fertige konvexe Linse 3.

Eine Einspritzdüse 12 eines Materialinjektors (nicht dar gestellt) wird auf die Eingußöffnung 6 im Formenteil 1 aufgesetzt, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Ausnehmungen 4 und 5 in den miteinander vereinigten Formenteilen 1 und 2 werden dann mit einem transparenten Kunstharzmaterial 13 in flüs sigem Zustand und mit spezifischer Temperatur gefüllt. Das Kunstharz kann beispielsweise ein Methacrylharz, ein Poly carbonatharz, ein Styrolharz oder dgl. sein. Es strömt von der Einspritzdüse 12 durch die Eingußöffnung 6 und die An gußrille 7.

Zum Herstellen der konvexen Linse 3 unter Verwendung der Formenteile 1 und 2 und des konvexen Linsenkerns 9 werden zunächst die beiden Formenteile 1 und 2 miteinander ver einigt, wobei ihre Rillen 8 die Vorsprünge 10 an dem kon vexen Linsenkern 9 so ergreifen, daß der konvexe Linsenkern 9 in dem Mittenbereich des Formenhohlraums zwischen den Aus nehmungen 4 und 5 aufgehängt wird.

Sodann wird die Einspritzdüse 12 des Materialeinspritzers (nicht dargestellt) auf die Eingußöffnung 6 im Formenteil 1 aufgesetzt, wie in Fig. 3 gezeigt. Das transparente Kunst harzmaterial 13 in flüssigem Zustand bei spezifischer Tem peratur, das gleiche Material wie das, aus dem der konvexe Linsenkern 9 besteht, wird durch die Eingußöffnung 6 und die Angußrille 7 in die Ausnehmungen 4 und 5 in den mitein ander vereinigten Formenteilen 1 und 2 eingespritzt.

Während des Einspritzvorgangs läuft die Kunstharzflüssig keit 13 durch die Mündung 7 a der Angußrille 7, um den Umfang des konvexen Linsenkerns 9 zu erreichen, während in der Form vorhandene Gase durch die Zwischenräume zwischen den Rillen 8 in den Formenteilen 1 und 2 und den Vorsprüngen 10 des Kerns 9 entweichen, und die Kunstharzflüssigkeit fließt dann längs des Umfangs des Kerns 9, wie durch die Pfeile in Fig. 3 dargestellt, bis die Ausnehmungen 4 und 5 gleichmäßig mit dem Kunstharzmaterial 13 unter Druck gefüllt sind.

Weil die oberen und unteren Zwischenräume zwischen ihren jeweiligen Ausnehmungen 4 und 5 und dem konvexen Linsen kern 9 eng im Vergleich zur Dicke der konvexen Linse 3 sind, kann die eingespritzte Materialflüssigkeit 13 schnell über den konvexen Linsenkern 9 strömen, sodaß sich die Aus nehmungen 4 und 5 äußerst schnell und gleichförmig füllen, während das Kunstharzmaterial 13 unter Druck steht.

Sodann beginnt eine dünne Schicht des Kunstharzmaterials 13, das den konvexen Linsenkern 9 umgibt, sich gleichmäßig zu verfestigen (Fig. 4). Nach einer gegebenen Zeitdauer wird die fertige konvexe Linse 3, die den konvexen Linsenkern 9 enthält, als Monolith aus den voneinander getrennten Formen teilen 1 und 2 entnommen.

Schließlich werden die nicht notwendigen Abschnitte aus ver festigtem Material an der Eingußöffnung 6 a und der Anguß rille 7 und den Vorsprüngen 10 am konvexen Linsenkern 9 weg geschnitten und von der konvexen Linse 3 entfernt, wie in Fig. 5 gezeigt, womit die konvexe Linse 3 gewünschter Dicke fertiggestellt ist.

In dem Verfahren wird der konvexe Linsenkern 9, der speziell am dünneren Abschnitt desselben Verformungen und Schrumpfun gen an der Oberfläche aufweisen kann, mit dem Kunstharz material 13 bedeckt, sodaß diese Verformungen und Schrumpfun gen beseitigt werden können, wodurch die konvexe Linse 3 gewünschter Dicke mit glatten Linsenoberflächen monolithisch hergestellt werden kann.

Außerdem ist der Kern von konvexer Linsengestalt mit einer dünnen Schicht aus Kunstharzmaterial 13 bedeckt, was ver hindert, daß die fertige konvexe Linse 3 Verformungen und Schrumpfungen zeigt. Weiterhin ist die Oberfläche der Linse frei von Fließspuren und Schweiß- oder Gußnähten. Außerdem muß beim Herstellungsvorgang nur die dünne Kunstharzmateri alschicht 13 auf dem konvexen Linsenkern 9 abkühlen, was es ermöglicht, die Kühlzeit der konvexen Linse 3 in den Formen teilen 1 und 2 abzukürzen. Hierdurch wird eine Massenpro duktion konvexer Linsen 13 gleichförmiger Qualität möglich.

Die Fig. 6 und 7 zeigen ein vergleichbares Verfahren zum Herstellen einer konkaven Linse, bei dem die gleichen Bezugszeichen und Symbole wie in den Fig. 1 und 2 für vergleichbare Elemente verwendet werden.

Gemäß dieser Ausführungsform haben zwei Formenteile 1 und 2 an ihren Verbindungsflächen Ausnehmungen 4 und 5, die so ge staltet sind, daß sie mit den konkav geformten Seiten einer herzustellenden konkaven Linse 14 übereinstimmen, die in Fig. 10 dargestellt ist. Zwei getrennte obere und untere Ab schnitte einer hohlen konkaven Linse 16 in fertiger Größe werden von den Ausnehmungen 4 und 5 aufgenommen. Diese Ab schnitte weisen einen Fülleinlaß 15 auf, der mit einer An gußrille 7 in Verbindung steht, sowie Vorsprünge 10, die den Vorsprüngen 10 der ersten Ausführungsform vergleichbar sind.

Zum Herstellen der konkaven Linse 14 unter Verwendung der Formenteile 1 und 2 und der hohlen konkaven Linse 16 werden in einem ersten, in Fig. 7 gezeigten Schritt zunächst die Formenteile 1 und 2 miteinander vereinigt, wobei entspre chende Rillen 8 die Vorsprünge 10 an der hohlen konkaven Linse 16 ergreifen, sodaß die oberen und unteren Abschnitte der hohlen konkaven Linse 16 in den Ausnehmungen 4 und 5 der Formenteile 1 und 2 gehalten werden.

Sodann wird eine Einspritzdüse 12 eines Materialinjektors (nicht dargestellt) auf eine Eingußöffnung 6 in dem oberen Formenteil 1 aufgesetzt, wie in Fig. 8 gezeigt. Ein trans parentes Kunstharzmaterial 13 in flüssigem Zustand und bei einer spezifischen Temperatur, das das gleiche Material ist, wie das der hohlen konkaven Linse 16, wird durch die Eingußöffnung 6 und die Angußrille 7 in die hohle Linse 16 eingespritzt.

Während des Spritzvorgangs durchläuft das flüssige Kunst harz 13 eine Mündung 7 a der Angußrille 7, während in der Form vorhandene Gase durch Öffnungszwischenräume zwischen den Rillen 8 in den Formenteilen 1 und 2 und den Vorsprüngen 6 an der hohlen konkaven Linse 16 entweichen, sodaß das flüssige Kunstharz gleichmäßig längs der Innenwand der hohlen konkaven Linse 16 strömen kann, wie durch die Pfeile in Fig. 8 dargestellt. Es versteht sich, daß kleine Ent lüftungslöcher oder Zwischenräume im Umfang der hohlen Linse vorhanden sind.

Da der hohle Innenraum in der konkaven Linse 16 im Vergleich zur Dicke der fertigen konkaven Linse 14 schmal ist, kann das eingespritzte flüssige Material 13 schnell über die Innenwand der hohlen konkaven Linse 16 strömen, sodaß der Innenraum der Linse 16 sehr schnell mit dem Kunstharzmate rial 13 unter Druck gleichmäßig gefüllt wird.

Sodann beginnt das Kunstharzmaterial 13 im hohlen Innenraum der konkaven Linse 16 (Fig. 9) in den Formenteilen 1 und 2 gleichmäßig zu erstarren. Nach einer gegebenen Zeitdauer, wenn das Kunstharzmaterial 13 sich monolithisch mit der hohlen konkaven Linse 16 verbunden hat, wird die fertige konkave Linse 14 aus den geöffneten Formenteilen 1 und 2 entnommen.

Schließlich werden die nicht notwendigen Abschnitte ver festigten Materials an der Eingußöffnung 6 a und der Einlauf rille 7 und die Vorsprünge 10 am Umfang der konkaven Linse 14 weggeschnitten und entfernt, wie Fig. 10 zeigt, womit die konkave Linse 14 gewünschter Dicke fertiggestellt ist.

Es geht aus der Beschreibung augenscheinlich hervor, daß das Verfahren zur Herstellung der konkaven Linse 14 fast die gleiche Wirkung hervorbringen kann, wie das unter Bezug nahme auf die Fig. 1 bis 5 beschriebene Verfahren zum Herstellen einer konvexen Linse.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Linse, enthaltend die folgenden Schritte:
Ausbilden von Ausnehmungen in den Verbindungsflächen von zwei miteinander zu vereinigenden Formenteilen, wobei die Vertiefungen so gestaltet sind, daß sie den konvex gestalteten Seiten einer herzustellenden konvexen Linse entsprechen;
Zusammenfügen der zwei Formenteile, während ein Kunst harzkern von konvexer Linsengestalt, der kleiner als die herzustellende konvexe Linse ist, innerhalb des Mitten bereichs zwischen den Ausnehmungen in den Formenteilen fest abgestützt ist, und
Einspritzen eines verfestigbaren Kunstharzmaterials, das das gleiche Material wie das des konvexen Linsenkerns ist, in die zwei von dem konvexen Linsenkern getrennten Ausnehmunqen, um eine den konvexen Linsenkern monoli thisch in sich aufnehmende konvexe Linse zu bilden.

2. Verfahren zum Herstellen einer Linse, enthaltend die folgenden Schritte:
Ausbilden von Ausnehmungen in den Verbindungsflächen zweier miteinander zu vereinigender Formenteile, wobei die Ausnehmungen so gestaltet sind, daß sie mit den konkav geformten Seiten einer herzustellenden konkaven Linse übereinstimmen;
Zusammensetzen der zwei Formenteile, während eine hohle konkave Linse aus Kunstharz, die aus zwei gleichen kon kaven Abschnitten besteht, die die konkaven Seiten einer fertigen konkaven Linse bilden, in den Ausnehmungen in ihren zugehörigen Formenteilen gehalten ist, und
Einspritzen eines verfestigbaren Kunstharzmaterials, das das gleiche Material wie das der hohlen konkaven Linse ist, in den Hohlraum, der von den konkaven Linsenab schnitten umschlossen wird, um mit diesen monolithisch eine konkave Linse auszubilden.