ES2302063T3 - Procedimiento de fabricacion de un conducto optico en material termoplastico. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un conducto óptico (14) de material termoplástico que comprende un relé óptico (26) formado por una barra paralelepipédica destinado a transmitir la luz según su eje longitudinal (A-A''), denominado primer eje, y provisto en uno de sus extremos de una pared inclinada (28) con respecto al citado primer eje y de una lente (32), cuyo eje de revolución (B-B'') está contenido en un plano de simetría longitudinal, presentando este conducto (14) una altura máxima dada Hmáx sin contar el espesor de la lente y una longitud media dada Lmed en su eje longitudinal (A-A''), caracterizado porque el conducto está realizado en una sola pieza por inyección del citado material termoplástico en un molde (1) que presenta una cavidad de forma idéntica a la del conducto, efectuándose la inyección a través de un umbral de inyección dispuesto lateralmente a la citada cavidad en una cara sensiblemente paralela al plano definido por los citados ejes (A-A'', B-B''), presentando el citado umbral una altura h comprendida entre 0,2 Hmáx y Hmáx y una longitud l comprendida entre 0,2 Lmed y 0,8 Lmed, siendo inyectado el material termoplástico con un caudal comprendido entre 400 mm3/s y 1500 mm3/s.
Description
Procedimiento de fabricación de un conducto
óptico en material termoplástico.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de fabricación de un conducto óptico de material
termoplástico destinado en particular a la realización de una
disposición de visualización electrónica montada en una montura de
tipo gafas.
Una disposición de visualización de este tipo
está descrita en la patente US 6 023 372 y representada en vista
desde arriba en la figura 1.
El documento WO 0079329 divulga un procedimiento
de fabricación de un conducto óptico de acuerdo con el preámbulo de
la primera reivindicación.
Una disposición 10 de este tipo comprende un
conjunto de caja 16 que comprende una primera caja 20 que contiene
un circuito de recepción de datos o de imágenes y que contiene un
conjunto generador de imágenes. La luz transmitida por este
conjunto generador de imágenes es retransmitida por intermedio de un
dispositivo óptico 14 hacia el ojo del usuario, por ejemplo a
través de una lente de gafas 24. Este conducto 14 comprende un relé
óptico rectilíneo transparente 26 que transmite la luz según su eje
longitudinal A-A' y un conjunto de desviación 28
que comprende un espejo 30 dispuesto en una superficie inclinada con
respecto al primer eje A-A' y una lente 32 esférica
cuyo eje de revolución B-B' es aquí perpendicular al
primer eje A-A', y dispuesta frente a esta pared
inclinada. El conjunto de caja 16 está montado en una patilla 34 de
una montura de gafas gracias a una disposición de enganche 36.
El conducto presenta una altura máxima dada
H_{máx} sin contar el espesor de la lente y una longitud media
L_{med} en su eje longitudinal A-A'. A título de
ejemplo, dicho circuito óptico conocido presenta una altura máxima
H_{máx} de 11 milímetros y una longitud media L_{med} de 32
milímetros.
Es conocido fabricar este conducto óptico 14 por
pegado de las diferentes partes moldeadas de PMMA (plástico
polimetacrilato de metilo) o en "Zeonex" (polímero de
ciclo-olefina). Estas diferentes partes comprenden
el relé óptico 26 realizado por recorte en una placa de una barra
paralelepipédica que después es mecanizada y pulida en sus extremos
y destinada a llevar, igualmente por pegado, el espejo 30 y la lente
32 igualmente moldeada.
Un procedimiento de fabricación de este tipo es
complejo porque comprende numerosas etapas de tratamiento, recorte,
mecanizado, pulido y pegado y necesita durante estas etapas una gran
precisión. Éste, en consecuencia, el largo y costoso.
La invención resuelve este problema gracias a un
procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 1 que
es simple y rápido, y que está más adaptado a la fabricación en
serie al tiempo que asegura una calidad perfecta de transmisión
óptica gracias a una excelente homogeneidad del material
constitutivo, lo que permite evitar cualquier deformación de la
imagen transmitida.
Para hacer esto, ésta propone un procedimiento
de fabricación de un conducto óptico de material termoplástico que
comprende un relé óptico formado por una barra paralelepipédica,
destinado a transmitir la luz según su eje longitudinal, denominado
primer eje, y provisto en uno de sus extremos de una pared inclinada
con respecto al citado primer eje, y de una lente, cuyo eje de
revolución está contenido en un plano de simetría longitudinal,
presentando este conducto una altura máxima dada H_{máx} sin
contar el espesor de la lente y una longitud media dada L_{med}
en su eje longitudinal, caracterizado porque el conducto se realiza
en una sola pieza por inyección del citado material termoplástico
en un molde que presenta una cavidad de forma idéntica a la del
conducto, efectuándose la inyección a través de un umbral de
inyección dispuesto lateralmente a la citada cavidad en una cara
sensiblemente paralela al plano definido por los citados ejes,
presentando el citado umbral una altura h comprendida entre 0,2
H_{máx} y H_{máx} y una longitud l comprendida entre 0,2
L_{med} y 0,8 L_{med}, siendo inyectado el material
termoplástico con un caudal comprendido entre 400 mm^{3}/s y 1500
mm^{3}/s.
Gracias a estas características, se asegura la
homogeneidad del material en el seno del conducto óptico moldeado,
permitiendo una transmisión óptima de la luz. El índice de
refracción es aquí uniforme, lo que suprime cualquier cromatismo o
deformación de la imagen transmitida.
De acuerdo con un modo de realización preferido,
la citada altura h del citado umbral es igual a 0,8 H_{máx} y la
citada longitud l del citado umbral es igual a 0,8 L_{med}.
Y, preferentemente, el citado caudal es igual a
725 mm^{3}/s.
Ventajosamente, el citado molde es mantenido a
una temperatura regulada entre 70ºC y 90ºC.
Ventajosamente, el citado molde comprende una
evacuación lateral de desagüe simétrica del citado umbral con
respecto al plano definido por los citados ejes.
Preferentemente, el citado molde está prolongado
por una primera parte de molde aneja sensiblemente paralelepipédica
cuya salida corresponde al citado umbral.
Y, ventajosamente, el citado molde está
prolongado por una segunda parte de molde aneja de desagüe
sensiblemente paralelepipédica cuya entrada corresponde a la citada
evacuación lateral.
De acuerdo con otra característica, el
procedimiento de acuerdo con la invención comprende una etapa de
compactación-mantenimiento del material
inyectado.
Esta etapa tiene la función de compensar la
variación de volumen específico que se produce en el transcurso del
enfriamiento, gracias a una aportación suplementaria de material
fundido.
La citada etapa de
compactación-mantenimiento puede efectuarse por
escalones.
El citado material termoplástico puede ser
"Zeonex" o PMMA.
En este último caso, el PMMA es inyectado
preferentemente, a una temperatura de, aproximadamente, 220ºC con
un caudal de, sensiblemente, 725 mm^{3}/s, y después compactado a
58 MPa.
Preferentemente, el PMMA es compactado después
de la inyección a 43 MPa durante 1 segundo, después a 46 MPa
durante 2 segundos, después a 50 MPa durante 3 segundos y,
finalmente, a 58 MPa durante 40 s, y siendo después su tiempo de
enfriamiento dentro del molde de 150 segundos.
La invención se describe a continuación más en
detalle en relación con figuras que únicamente representan un modo
de realización preferido de la invención.
La figura 1 es una vista desde arriba de una
disposición de visualización electrónica conocida montada en una
montura de tipo gafas y que ha sido ya precisada anteriormente.
La figura 2 es una vista en corte longitudinal
de un molde según el procedimiento de acuerdo con la invención.
La figura 3 es una vista en perspectiva de una
pieza moldeada destinada a formar un conducto óptico gracias a un
procedimiento de acuerdo con la invención.
La figura 4 es una vista en perspectiva de una
pieza moldeada destinada a formar dos conductos ópticos gracias al
procedimiento de acuerdo con la invención.
En la figura 1, están representados un modo de
realización del conducto óptico, así como un modo de montaje de
este conducto, en este caso en una montura de tipo gafas.
Dentro del marco de la invención, el conducto
óptico 14 puede ser ligeramente diferente. En particular, el eje de
revolución B-B' de la lente puede no ser
perpendicular al primer eje A-A, sino estar
inclinado un ángulo comprendido entre 75º y 90º con respecto a este
eje. Esto permite una adaptación ergonómica del conducto óptico una
vez montado, siguiendo este último la forma de la cara del
usuario.
Por otra parte, el conducto puede, igualmente,
estar montado en un sistema específico que se sitúa delante de los
ojos de un usuario, distinto a una montura de gafas.
Según el procedimiento de acuerdo con la
invención, se utiliza un molde 1 de varias partes o insertos, como
está representado en la figura 2. Se utiliza un inserto por cara del
conducto que hay que fabricar.
De modo más preciso, el molde comprende cinco
insertos 1A a 1E de los cuales los insertos 1B, 1C y 1E corresponden
a las caras ópticas activas que constituyen la superficie de la
lente 32A, la superficie inclinada que lleva el espejo 30A y la
superficie frontal del relé 31A denominada ventana de entrada. Estos
insertos son de acero al berilio que asegura el moldeo de caras
ópticas perfectas.
Estando el molde en sí al alcance del experto en
la técnica, éste no será precisado aquí.
El procedimiento de acuerdo con la invención se
determinará por medio de la figura 3 que representa la pieza
obtenida por moldeo. De esta vista de la pieza, el experto en la
técnica deduce de modo evidente el molde de insertos
correspondiente.
De acuerdo con la invención, el conducto se
realiza en una sola pieza por inyección de un material termoplástico
en el molde que presenta una cavidad de forma idéntica a la del
conducto, haciéndose la inyección a través de un umbral de
inyección dispuesto lateralmente a la cavidad en una cara
sensiblemente paralela al plano definido por los citados ejes
A-A', B-B', presentando este umbral
una altura h comprendida entre 0,2 H_{máx} y H_{máx} y una
longitud 1 comprendida entre 0,2 L_{med} y 0,8 L_{med}, siendo
inyectado el material termoplástico con un caudal comprendido entre
400 mm^{3}/s y 1500 mm^{3}/s.
De acuerdo con un modo de realización preferido,
la altura h del umbral es igual a 0,8 H_{máx}, la longitud l del
umbral es igual a 0,8 L_{med} y el caudal es igual a 725
mm^{3}/s.
El molde 1 es mantenido a una temperatura
regulada entre 70ºC y 90ºC.
Para realizar este umbral de inyección, el molde
está prolongado por una primera parte de molde aneja sensiblemente
paralelepipédica cuya salida corresponde a este umbral y cuya parte
moldeada correspondiente 40 es un paralelepípedo lateral al
conducto 14. Un pozo de inyección asegura la entrada de material en
este molde, siendo la pieza moldeada 41 correspondiente a este pozo
perpendicular al eje longitudinal A-A'.
El molde comprende, igualmente, una evacuación
lateral de desagüe simétrica del umbral de inyección con respecto
al plano definido por los citados ejes A-A' y
B-B'. De modo más preciso, el molde está prolongado
por una segunda parte de molde aneja de desagüe sensiblemente
paralelepipédica cuya entrada corresponde a esta evacuación
lateral. La parte moldeada correspondiente 42 es un paralelepípedo
lateral, dispuesto en el otro lado del conducto 14.
Ventajosamente, se utiliza un molde de doble
huella, en el sentido en que el plano 43 representado en la figura
3 es un plano de simetría del molde completo. La pieza moldeada
correspondiente a este molde completo está representada en la
figura 4.
La parte moldeada 41 semicónica corresponde a un
pozo de inyección único. De esta manera, por este pozo se moldean
dos conductos ópticos 14A y 14B, con sus dos respectivas partes
anejas 40A, 42A y 40B, 42B. Las dos primeras partes anejas de
inyección forman, entonces, una parte de moldeo común que une de
forma idéntica las dos cavidades a los conductos 14.
A título de ejemplo, el material termoplástico
puede ser "Zeonex" o PMMA.
Se va a precisar ahora el procedimiento según la
invención de acuerdo con un modo de realización particular, según
el cual el material termoplástico utilizado es PMMA, que, de modo
conocido, se emplea para fabricar piezas ópticas de buena
precisión.
El PMMA es inyectado en el pozo de inyección a
una temperatura de 220ºC con un caudal de 725 mm^{3}/s. Esta
operación de llenado dura de 7 a 20 segundos.
El PMMA es compactado después por escalones, a
43 Mpa durante 1 segundo, después a 46 Mpa durante 2 segundos,
después a 50 Mpa durante 3 segundos y, finalmente, a 58 Mpa durante
40 segundos, y siendo después su tiempo de enfriamiento dentro del
molde de 150 segundos.
A continuación, la pieza moldeada obtenida es
enfriada durante, aproximadamente, 10 min al exterior de su
molde.
La pieza moldeada, tal como la representada en
la figura 4, es recortada después para obtener los conductos
ópticos 14A y 14B separados. En su cara inclinada, se realiza un
espejo por depósito de una capa de aluminio o por pegado de una
lámina plana mineral espejeada. Eventualmente, la ventana de entrada
puede ser revestida de una lámina plana antirreflectante. El
conducto óptico así fabricado puede ser tratado en superficie por
barniz con el fin de asegurar su resistencia a las agresiones
exteriores. En particular, las caras no activas óptimamente pueden
ser revestidas de una pintura con el fin de aumentar el contraste
del conducto.
Estos dos conductos ópticos 14A y 14B están
destinados a ser montados en una montura de tipo gafas o en un
sistema específico que se sitúa delante de los ojos de un usuario,
para formar una disposición de visualización electrónica, por
ejemplo como está representado en la figura 1.
Claims (13)
1. Procedimiento de fabricación de un conducto
óptico (14) de material termoplástico que comprende un relé óptico
(26) formado por una barra paralelepipédica destinado a transmitir
la luz según su eje longitudinal (A-A'), denominado
primer eje, y provisto en uno de sus extremos de una pared inclinada
(28) con respecto al citado primer eje y de una lente (32), cuyo
eje de revolución (B-B') está contenido en un plano
de simetría longitudinal, presentando este conducto (14) una altura
máxima dada H_{máx} sin contar el espesor de la lente y una
longitud media dada L_{med} en su eje longitudinal
(A-A'), caracterizado porque el conducto
está realizado en una sola pieza por inyección del citado material
termoplástico en un molde (1) que presenta una cavidad de forma
idéntica a la del conducto, efectuándose la inyección a través de un
umbral de inyección dispuesto lateralmente a la citada cavidad en
una cara sensiblemente paralela al plano definido por los citados
ejes (A-A', B-B'), presentando el
citado umbral una altura h comprendida entre 0,2 H_{máx} y
H_{máx} y una longitud l comprendida entre 0,2 L_{med} y 0,8
L_{med}, siendo inyectado el material termoplástico con un caudal
comprendido entre 400 mm^{3}/s y 1500 mm^{3}/s.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque la citada altura h del
citado umbral es igual a 0,8 H_{máx} y la citada longitud l del
citado umbral es igual a 0,8 L_{med}.
3. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el citado caudal
es igual a
725 mm^{3}/s.
725 mm^{3}/s.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el citado
molde (1) es mantenido a una temperatura regulada entre 70ºC y
90ºC.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el citado
molde (1) comprende una evacuación lateral de desagüe simétrica del
citado umbral con respecto al plano definido por los citados
ejes.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el citado
molde (1) está prolongado por una primera parte de molde aneja
sensiblemente paralelepipédica cuya salida corresponde al citado
umbral.
7. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque el citado molde
(1) está prolongado por una segunda parte de molde aneja de desagüe
sensiblemente paralelepipédica cuya entrada corresponde a la citada
evacuación lateral.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
una etapa de compactación-mantenimiento del
material inyectado.
9. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizado porque la citada etapa de
compactación-mantenimiento es efectuada por
escalones.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el citado
material termoplástico es "Zeonex".
11. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el citado
material termoplástico es PMMA.
12. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 11, caracterizado porque el PMMA es inyectado
a una temperatura de, aproximadamente, 220ºC con un caudal de,
sensiblemente, 725 mm^{3}/s, y después compactado a 58 MPa.
13. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 12, caracterizado porque el PMMA es compactado
después de la inyección a 43 MPa durante 1 segundo, después a 46
MPa durante 2 segundos, después a 50 MPa durante 3 segundos y,
finalmente, a 58 MPa durante 40 s, y siendo a continuación su tiempo
de enfriamiento dentro del molde de 150 segundos.
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