WO2019072325A1 - Verfahren zur herstellung eines optischen elementes aus glas - Google Patents

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WO2019072325A1
WO2019072325A1 PCT/DE2018/000272 DE2018000272W WO2019072325A1 WO 2019072325 A1 WO2019072325 A1 WO 2019072325A1 DE 2018000272 W DE2018000272 W DE 2018000272W WO 2019072325 A1 WO2019072325 A1 WO 2019072325A1
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optical element
transport element
glass
preform
transport
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PCT/DE2018/000272
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French (fr)
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Christoph Priese
Alexander Kuppe
Thomas Lehmann
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Docter Optics Se
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B35/00—Transporting of glass products during their manufacture, e.g. hot glass lenses, prisms
    • C03B35/005—Transporting hot solid glass products other than sheets or rods, e.g. lenses, prisms, by suction or floatation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B35/00—Transporting of glass products during their manufacture, e.g. hot glass lenses, prisms
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00—Tempering or quenching glass products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/40—Product characteristics
    • C03B2215/46—Lenses, e.g. bi-convex
    • C03B2215/49—Complex forms not covered by groups C03B2215/47 or C03B2215/48
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B2225/00—Transporting hot glass sheets during their manufacture
    • C03B2225/02—Means for positioning, aligning or orientating the sheets during their travel, e.g. stops

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an optical element made of glass, wherein a portion of glass or a preform made of glass to the optical element, in particular on both sides, is bright-pressed.
  • EP 2 104 651 B1 discloses a method for producing headlamp lenses for vehicle headlamps, wherein a headlamp lens comprises a glass lens body having a substantially planar surface and a convexly curved surface, wherein a preform is interposed between a first mold for pressing the convexly curved surface and a second mold for pressing the substantially planar surface, comprising a first part mold and an annular second mold part enclosing the first mold, is brightly pressed into a headlight lens having a molded lens edge, wherein an offset between the second mold part dependent on the volume of the preform and the first part mold is pressed into the headlight lens, and the first part mold is reset at least in the region of the offset from the second part mold.
  • WO 2007/095895 A1 describes a method for molding a motor vehicle headlight lens or a lenticular freeform for a motor vehicle headlight, wherein a preform is made of glass, wherein the temperature gradient of the preform is reversed, and then from the preform the motor vehicle headlight lens or the lens-like freeform for a motor vehicle headlight is pressed.
  • DE 1 12008003157 B4 discloses the controlled cooling of injection-molded headlight lenses with a gate in a cooling path with the addition of heat, the cooling track having rollers on which the headlight lenses are slowly moved through the cooling path. After cooling, the sprue is removed.
  • the above object is achieved by a method for producing an optical element made of glass, wherein a portion of glass or a blank / preform made of glass to the optical element, in particular on both sides, is blank-pressed, wherein the optical element is then placed on a transport element and with / on the transport element passes through a cooling path without an optical surface of the optical element is touched.
  • a blank according to the invention is in particular a portioned glass part or a preform or a Gob.
  • a gob or blank can eg a round or have oval or polygonal or free-form (free-form) rectangular or square bottom surface.
  • An optical element in the context of the invention is in particular a lens, in particular a headlight lens or a lens-like free form.
  • An optical element according to the invention is in particular a lens or a lenticular freeform with a, e.g. circumferential, interrupted or discontinuous circumferential support edge.
  • An optical element according to the invention may e.g. be an optical element, as e.g.
  • a cooling path in the context of the invention is used in particular to control cooling of the optical element (in particular with the addition of heat).
  • Exemplary cooling regimes can eg "material science glass", 1st edition, VEB German publishing house for basic industry, Leipzig VLN 152-915 / 55/75, LSV 3014, deadline: 1. 9.1974, order number: 54107, eg page 130 and glass technology - BG 1 / 1 - material glass ", VEB German publishing house for basic industry, Leipzig 1972, eg Page 61 ff (incorporated by reference in its entirety).
  • the transport element made of steel.
  • the transport element is not part of the lens (or headlamp lens) or the lens (or headlamp lens) and the transport element are not part of a common one-piece body.
  • the transport element is heated prior to receiving the optical element, in particular inductively.
  • the transport element is heated at a heating rate of at least 20 K / s, in particular of at least 30 K / s.
  • the transport element is heated at a heating rate of not more than 50 K / s.
  • the transport element is heated by means of a current-carrying turn / coil winding or by means of current-carrying turns / coil turns, which is arranged above the transport element.
  • the optical element comprises a support surface, which lies outside the intended light path for the optical element, wherein the support surface, in particular only the support surface, is in contact with a (corresponding to the support surface of the optical element) supporting surface of the transport element, when the optical element is deposited on the transport element.
  • the support surface is located of the optical element at the edge of the optical element.
  • the transport element has at least one boundary surface for aligning the optical element on the transport element or for limiting or preventing movement of the optical element on the transport element.
  • the boundary surface or a boundary surface above the (corresponding to the support surface of the optical element) support surface of the transport element is provided.
  • the transport element is adapted to the optical element or to the support surface of the optical element, manufactured, in particular milled.
  • the transport element or the bearing surface of the transport element is in particular annular but in particular not circular.
  • the preform is made of molten glass, cast and / or molded.
  • the mass of the preform is 20g to 400g.
  • the temperature gradient of the preform is adjusted so that the temperature of the core of the preform is above 10K + T G.
  • the preform for reversing its temperature gradient initially, in particular with the addition of heat, cooled and then heated it being advantageously provided that the preform is heated so that the temperature of the surface of the preform after heating at least 100th ° K, in particular at least 150 ° K, is higher than the transformation temperature T G of the glass.
  • the transformation temperature T G of the glass is the temperature at which the glass becomes hard.
  • the transformation temperature T G of the glass should in particular be the temperature of the glass in which this has a viscosity log in a range of 13.2 (corresponding to 10 13.2 Pas), in particular between 13 (corresponds to 10 13 Pas) and 14 , 5 (equivalent to 10 14.5 Pas).
  • the transformation temperature T G is approximately 530 ° C.
  • the temperature gradient of the preform is adjusted so that the temperature of the core of the preform is at least 50K below the temperature of the surface of the preform.
  • the preform is cooled such that the temperature of the preform prior to heating is TG-80K to TG + 30K.
  • the temperature gradient of Preform adjusted so that the temperature of the core of the preform 450 ° C to 550 ° C. The temperature gradient is advantageously set such that the temperature in the core of the preform is below T G or near T G.
  • the temperature gradient of the preform is adjusted so that the temperature of the surface of the preform is 700 ° C to 900 ° C, in particular 750 ° C to 850 ° C.
  • the preform is heated so that its surface (in particular immediately before pressing) assumes a temperature corresponding to the temperature at which the glass of the preform has a viscosity log between 5 (corresponds to 10 5 Pas) and 8 (corresponds to 10 8 Pas), in particular a viscosity log between 5.5 (corresponds to 10 5.5 Pas) and 7 (corresponds to 10 7 Pas) possesses.
  • the preform for reversing its temperature gradient on a cooled lance of a coolant flowing through the support body lying (in particular substantially continuously) by or in a tempering (for cooling and / or heating of the preform) moves.
  • a cooled lance for heating gobs pressed into lenses with a circular base is disclosed in DE 101 00 515 A1
  • a particularly suitable lance has a tube outer diameter of 1, 0 - 4.0 mm, in particular 2.0 - 3.0 mm, and / or a tube inner diameter of 0.5 - 1, 0 mm.
  • a geometry of the support surface is provided, which corresponds to the geometry of the blank to be heated, wherein the geometry is selected such that the blank rests on the outer region of its underside (underside base surface).
  • the diameter of the underside or of the underside base surface of the preform is at least 1 mm greater than the diameter of the base surface which is stretched out by the carrier body, which is e.g. oval, square, rectangular, polygonal.
  • the lance is flowed through in countercurrent flow of coolant.
  • the coolant is additionally or actively heated.
  • the preform is removed before reversing the temperature gradient of a mold for molding or preforming.
  • the reversal of the temperature gradient takes place outside a mold. Cooling with the addition of heat should mean in the sense of the invention, in particular, that is cooled at a temperature of more than 100 ° C.
  • glass is in particular inorganic glass.
  • Glass is in the sense of the invention is in particular silicate glass.
  • glass is in particular glass, as described in WO 2009/109209 A1.
  • Glass according to the invention comprises in particular
  • Li 2 O 0.1 to 1% by weight of Li 2 O, 0.3, in particular 0.4, to 1, 5 wt .-% Sb 2 0 3 ,
  • blank presses are to be understood in particular to press a (in particular visually effective) surface in such a way that subsequent contouring of the contour of this (in particular visually effective) surface can be dispensed with or is omitted or not provided. It is thus provided in particular that a bright-pressed surface is not ground after the blank presses. Polishing, which does not affect the surface texture but the contour of the surface, may u.U. be provided. Under both sides of blank pressing is to be understood in particular that a (in particular optically effective) light exit surface is pressed bright and one of the (in particular optically effective) light exit surface in particular opposite (in particular optically effective) light entry surface is also bright-pressed.
  • Motor vehicle in the sense of the invention is in particular a land vehicle which can be used individually in road traffic.
  • Motor vehicles according to the invention are not limited in particular to land vehicles with internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a device for producing a motor vehicle headlight lens or a lenticular freeform for a motor vehicle headlight, shown in a schematic diagram
  • FIG. 2 shows an exemplary sequence of a method for producing a motor vehicle headlight lens or a lens-like freeform for a motor vehicle headlight
  • FIG. 5 shows an exemplary preform before entering a tempering device
  • FIG. 6 shows an exemplary preform with an inverted temperature gradient after leaving a tempering device
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a heating device for a transport element according to FIG. 7, FIG.
  • Fig. 9 shows an embodiment for the removal of a transport element according to
  • FIG. 7 from a heating station according to FIG. 8, FIG.
  • FIG. 10 is a headlight lens on a transport element according to FIG. 7,
  • FIG. 11 is an exemplary embodiment of a cooling path in a schematic representation
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a typical motor vehicle headlight (projection headlamp) with a headlight lens
  • 13 is a headlight lens according to FIG. 12 in a view from below
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the lens of FIG. 13
  • FIG. 15 is a detail of the illustration of FIG. 14 and
  • FIG. 16 shows the detail according to FIG. 15 with a partial representation of FIG
  • Transport element (in cross-sectional view).
  • Fig. 1 shows a device 1 shown in a schematic diagram for carrying out a method for producing optical elements shown in Fig. 2, e.g. optical lenses, such as automobile headlamp lenses, e.g. as shown in Fig. 12 (motor vehicle) headlight lens 202, or of lens-like freeforms, especially for motor vehicle headlights.
  • optical lenses such as automobile headlamp lenses, e.g. as shown in Fig. 12 (motor vehicle) headlight lens 202, or of lens-like freeforms, especially for motor vehicle headlights.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of a motor vehicle headlight 201 (projection headlight), with a light source 210 for generating light, a reflector 212 for reflecting light that can be generated by the light source 210, and a diaphragm 214.
  • the motor vehicle headlight 201 also includes a headlight lens 202 for imaging a light source 210 Edge 215 of the diaphragm 214 as a light-dark boundary 220 by means of the light source 210 can be generated light.
  • Typical requirements for the cut-off line or for the light distribution, taking into account or including the cut-off line, are disclosed, for example, by Bosch Automotive Handbook, 9 th edition, ISBN 978-1-1 19-03294-6, page 1040
  • a headlight lens in the sense of the invention is, for example, a headlight lens, by means of which a cut-off line can be generated, and / or a headlight lens by means of which the requirements according to Bosch - Automotive Handbook, 9 , h edition, ISBN 978-1- 1 19-03294-6 (incorporated by reference in its entirety), page 1040.
  • the headlight lens 202 comprises a lens body 203 made of glass, which comprises a substantially planar (in particular optically effective) surface 205 facing the light source 210 and an essentially convex (in particular optically effective) surface 204 facing away from the light source 210.
  • the headlight lens 202 also includes a (in particular circumferential) edge 206, by means of which the headlight lens 202 can be fastened in the motor vehicle headlight 201.
  • the elements in Fig. 12 are drawn in the interest of simplicity and clarity and are not necessarily drawn to scale. For example, the magnitudes of some elements are exaggerated over other elements to enhance understanding of the embodiment of the present invention.
  • Fig. 13 shows the headlight lens 202 from below.
  • Fig. 14 shows a cross section through an embodiment of the headlight lens.
  • FIG. 15 shows a section of the headlight lens 202 marked in FIG. 14 by a dot-dashed circle.
  • the planar (in particular optically effective) surface 205 projects in the form of a step 260 in the direction of the optical axis 230 of the headlight lens 202 over the lens edge 206 or over the light source 210 facing surface 261 of the lens edge 206 addition, wherein the height h of the step 260, for example, not more than 1 mm, advantageously not more than 0.5 mm.
  • the nominal value of the height h of the step 260 is advantageously 0.2 mm.
  • the thickness r of the lens edge 206 is at least 2 mm but not more than 5 mm.
  • the diameter DL of the headlight lens 202 is at least 40 mm but not more than 100 mm.
  • the diameter DB of the substantially planar (in particular optically effective) surface 205 is equal to the diameter DA of the convexly curved optically active surface 204.
  • the diameter DB of the substantially planar optically effective surface 205 is not more than 110% of the diameter DA
  • the diameter DB of the substantially planar optically effective surface 205 is advantageously at least 90% of the diameter DA of the convexly curved optically active surface 204.
  • the diameter DL of the headlight lens 202 is advantageously greater than approximately 5 mm the diameter DB of the substantially planar optically effective surface 205 and the diameter DA of the convexly curved optically active surface 204, respectively.
  • the diameter DLq of the headlight lens 202 is at least 40 mm, but not more than 80 mm, and is smaller than the diameter r DL.
  • the diameter DLq of the headlight lens 202 is advantageously about 5 mm larger than the diameter DBq.
  • the (optically effective) surface 204 facing away from the light source and / or the (optically effective) surface 205 facing the light source have a light-scattering surface structure (produced / pressed by molding).
  • a suitable light-scattering surface structure comprises z. B. a modulation and / or a (surface) roughness of at least 0.05 ⁇ , in particular at least 0.08 ⁇ or is as modulation optionally with an additional (surface) roughness of at least 0.05 ⁇ , in particular at least 0th , 08 ⁇ configured.
  • Roughness in the sense of the invention should be defined in particular as Ra, in particular according to ISO 4287.
  • the light-scattering surface structure may comprise a structure modeled on a golf ball surface or designed as a structure simulated to a golf ball surface.
  • Suitable light-scattering surface structures are e.g. in DE 10 2005 009 556, DE 102 26 471 B4 and DE 299 14 1 14 U1. Further embodiments of light-scattering surface structures are described in German Patent 1,099,964, DE 36 02 262 C2, DE 40 31 352 A1, US Pat. No. 6,130,777, US 2001/0033726 A1, JP 10123307 A, JP 09159810 A and JP 01 147403 A discloses.
  • the apparatus 1 for producing optical elements such as the headlight lens 202 includes a melting unit 2 such as a bath, in which it is in a process step 120, glass, in the present embodiment DOCTAN ®, melted.
  • a melting unit 2 such as a bath, in which it is in a process step 120, glass, in the present embodiment DOCTAN ®, melted.
  • the melting unit 2 may comprise, for example, a controllable outlet.
  • liquid glass is in a process step 121 in a preforming device 3 for producing a, in particular a mass of 50g to 250g having preform, such as a gobs or near-net shape preform (a near-net shape preform has a contour, the Contour of the motor vehicle headlight lens to be pressed or lenticular freeform for motor vehicles similar to a searchlight).
  • preform such as a gobs or near-net shape preform (a near-net shape preform has a contour, the Contour of the motor vehicle headlight lens to be pressed or lenticular freeform for motor vehicles similar to a searchlight).
  • preform such as a gobs or near-net shape preform has a contour, the Contour of the motor vehicle headlight lens to be pressed or lenticular freeform for motor vehicles similar to a searchlight.
  • This can include, for example, forms into which a defined amount of glass is poured.
  • the process step 122 is followed by a process step 123, in which the preform is transferred by means of a transfer station 4 to one of the cooling devices 5A, 5B or 5C and by means of the cooling device 5A, 5B or 5C at a temperature between 300 ° C and 500 ° C, in particular between 350 ° C and 450 ° C, cooled.
  • the preform is cooled for more than 10 minutes at a temperature of 400 ° C, so that its temperature in the interior is about 500 ° C.
  • the preform is heated by means of one of the heaters 6A, 6B or 6C at a temperature between 1000 ° C and 1250 ° C, wherein it is advantageously provided that the preform is heated so that the temperature of the surface of the preform after the heating is at least 100 ° C, in particular at least 150 ° C, higher than T G and in particular 750 ° C to 850 ° C.
  • a combination of the cooling device 5A with the heating device 6A, a combination of the cooling device 5B with the heating device 6B and a combination of the cooling device 5C with the heating device 6C is an example of a tempering device for adjusting the temperature gradient.
  • the process steps 123 and 124 are - as explained below with reference to FIG. 5 and FIG. 6 - coordinated so that a reversal of the temperature gradient is achieved.
  • 5 shows an exemplary preform 130 before entering one of the cooling devices 5A, 5B or 5C
  • FIG. 6 shows the preform 130 with an inverted temperature gradient after leaving one of the heaters 6A, 6B or 6C.
  • the blank before the process step 123 (with a continuous temperature profile) is warmer inside than outside, it is warmer on the outside after process step 124 (with a continuous temperature profile) than inside.
  • the wedges designated by reference numerals 131 and 132 symbolize the temperature gradients, wherein the width of a wedge 131 or 132 symbolizes a temperature.
  • a preform in an advantageous embodiment is moved on a cooled lance, not shown, by a cooling device 5A, 5B or 5C and a temperature control device comprising the heaters 6A, 6B or 6C or in one of the cooling devices 5A 5B or 5C and / or one of the heaters 6A, 6B or 6C.
  • a cooled lance is disclosed in DE 101 00 515 A1 and DE 101 16 139 A1.
  • FIGS. 3 and 4 show suitable lances.
  • the lance is advantageously flowed through in the counterflow principle of coolant. Alternatively or additionally, it may be provided that the coolant is additionally or actively heated.
  • the support device 400 shown in Fig. 3 comprises a support body 401 with a hollow cross-section and an annular bearing surface 402.
  • the support body 401 with a hollow cross-section and an annular bearing surface 402.
  • the support body 401 comprises two flow channels 411 and 412 for the cooling medium flowing through, each of which extends over only a portion of the annular support surface 402, wherein the flow channels 411 and 412 in a region in which they leave the support surface 402, with metallic filler 421 and 422, in particular solder, are connected.
  • the support device 500 shown in FIG. 4 comprises a support body 501 with a hollow cross-section and an annular bearing surface 502.
  • the support body 501 is tubular at least in the region of the bearing surface 502 and uncoated at least in the area of the bearing surface 502.
  • the diameter of the hollow cross section of the support body 501 at least in the region of the support surface 502 is not less than 0.5 mm and / or not greater than 1 mm.
  • the outer diameter of the support body 501 is at least in the region of the support surface not less than 2mm and / or not greater than 3mm
  • the support surface 502 biases an oval base 503.
  • the supporting body 501 with a hollow cross-section and an annular bearing surface 502.
  • the support body 501 is tubular at least in the region of the bearing surface 502 and uncoated at least in the area of the bearing surface 502.
  • the diameter of the hollow cross section of the support body 501 at least in the region of the support surface 502 is not less than 0.5 mm
  • 501 comprises two flow channels 51 1 and 512 for the coolant flowing through, each of which extends over only a portion of the annular support surface 502, wherein the flow channels 51 1 and 512 in an area in which they the support surface
  • preforms are removed after passing through the cooling device 5a, 5b or 5c and are supplied by means of a transport device 42, for example to a buffer store (for example, in which they are stored at room temperature).
  • preforms are fed by means of a transport device 42 to the transfer station 4 and are enclosed in the further process (in particular starting from room temperature) by heating in the heating devices 6a, 6b or 6c.
  • a press or pressing station 8 is provided, to which a preform is transferred by means of a transfer station 7.
  • the preform is in a process step 125 to the headlight lens 202, especially on both sides, bright-pressed.
  • EP 2 104 651 B1 discloses a suitable form set.
  • the headlight lens 202 is deposited by means of a transfer station 9 on a transport element 300 shown in Fig. 7 and transferred to this transport element 300 to a cooling track 10.
  • the annular transport element 300 shown in FIG. 7 is made of steel, in particular of ferritic or martensitic steel.
  • the annular transport element 300 has on its inside a (corresponding) bearing surface 302, on which the optical element to be cooled, such as the headlight lens 202, with its edge is placed so that damage to the optical surfaces, such as the surface 205, is avoided.
  • the (corresponding) bearing surface 302 and the bearing surface 261 of the lens edge 206 come into contact, as shown for example in FIG. 16.
  • 16 shows the fixing or alignment of the headlight lens 202 on the transport element 300 by means of a boundary surface 305 or a boundary surface 306.
  • the boundary surfaces 305 and 306 are in particular orthogonal to the (corresponding) support surface 302 , 306 relative to the headlight lens 202 have enough play, so that the headlight lens 202 can be stored on the transport element 300, in particular can be stored, in particular without the headlight lens 202 tilted or jammed on the transport element 300.
  • the transport element 300 is heated prior to depositing the headlight lens 202 on the transport element 300, so that the temperature of the transport element 300 in about + - 50K of the temperature of the headlight lens 202 and the edge 206 has.
  • the heating is advantageously carried out by means of an induction coil 320, as shown in FIG. 8.
  • the transport element 300 is deposited on a tray 310 and heated by means of the induction coil / induction heater 320 advantageously at a heating rate of 30-50K / S, in particular within less than 10 seconds.
  • the transport element 300 is gripped by a gripper 240 as shown in FIG.
  • the transport element 300 advantageously has on its outer edge a constriction 304, which is configured circumferentially in an advantageous embodiment.
  • the transport element 300 has a marking groove 303.
  • the support 310 is designed as a rotatable plate.
  • the transport member 300 is placed on the rotatable disc 310 by hydraulic and automated moving units (e.g., means of the gripper 340).
  • a centering by two centering jaws 341 and 342 of the gripper 340 in such a way that the transport elements by the Mark michsnut 303, which is detected by a position sensor or recognizable, defined orientation undergoes.
  • the support 340 designed as a turntable begins to rotate until a position sensor has recognized the marking groove 303.
  • the transport element 300 with the headlight lens 202 is then placed on the cooling path 10. By means of the cooling track 10, the headlight lens 202 is cooled in a process step 126.
  • Fig. 1 1 shows the exemplified cooling path 10 of FIG. 1 in a detailed schematic diagram.
  • the cooling path 10 comprises a tunnel which is heated by means of a heating device 52, by means of which the headlight lenses 202, 202 ', 202 ", 202"' are moved slowly on transport elements 300, 300 ', 300 ", 300"' in a direction of movement indicated by an arrow 50 , The heat output in moving direction of the transport elements 300, 300 ', 300 ", 300"' with the headlight lenses 202, 202 ', 202 ", 202"' from.
  • a conveyor belt 51 for moving the transport elements 300, 300 ', 300 ", 300"' with the headlight lenses 202, 202 ', 202 ", 202"', for example, a conveyor belt 51, in particular made of chain links or implemented as a row of rollers, is provided.
  • a removal station 1 1 is provided, which removes the transport element 300 together with the headlight lens 202 of the cooling track 10.
  • the removal station 11 separates the transport element 300 and the headlight lens 202 and transfers the transport element 300 to a return transport device 43.
  • the transport element 300 is transferred from the return transport device 43 to the heating station 44 by means of the transfer station 9, in which the transport element 300 rests on the support 310 designed as a turntable stored and heated by the induction heater 320.
  • the device 1 shown in FIG. 1 also comprises a control arrangement 15 for controlling or regulating the device 1 shown in FIG. 1.
  • the control arrangement 115 advantageously ensures a continuous linking of the individual process steps.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes aus Glas, wobei eine Portion Glas oder ein Rohling aus Glas zu dem optischen Element, insbesondere beidseitig, blankgepresst wird, wobei das optische Element anschließend auf ein Transportelement abgelegt wird und mit dem Transportelement eine Kühlbahn durchläuft, ohne dass eine optische Oberfläche des optischen Elements berührt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes aus Glas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes aus Glas, wobei eine Portion Glas oder ein Vorformling aus Glas zu dem optischen Element, insbesondere beidseitig, blankgepresst wird.
Die EP 2 104 651 B1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Scheinwerferlinsen für Fahrzeugscheinwerfer, wobei eine Scheinwerferlinse einen Linsenkörper aus Glas mit einer im Wesentlichen planen Oberfläche und einer konvex gekrümmten Oberfläche umfasst, wobei ein Vorformling zwischen einer ersten Form zum Pressen der konvex gekrümmten Oberfläche und einer zweiten Form zum Pressen der im Wesentlichen planen Oberfläche, die eine erste Teilform und eine die erste Teilform umschließende ringförmige zweite Teilform umfasst, zu einer Scheinwerferlinse mit einem angeformten Linsenrand blankgepresst wird, wobei durch einen von dem Volumen des Vorformlings abhängigen Versatz zwischen der zweiten Teilform und der ersten Teilform eine Stufe in die Scheinwerferlinse gepresst wird, und wobei die erste Teilform zumindest im Bereich des Versatzes gegenüber der zweiten Teilform zurückgesetzt wird.
Die WO 2007/095895 A1 beschreibt ein Verfahren zum Blankpressen einer Kraftfahrzeugscheinwerferlinse oder einer linsenartigen Freiform für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei ein Vorformling aus Glas hergestellt wird, wobei der Temperaturgradient des Vorformlings umgedreht wird, und wobei anschließend aus dem Vorformling die Kraftfahrzeugscheinwerferlinse oder die linsenartige Freiform für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gepresst wird.
Die DE 1 12008003157 B4 offenbart das kontrollierte Abkühlen von injektionsgepressten Scheinwerferlinsen mit einem Anguss in einer Kühlbahn unter Zugabe von Wärme, wobei die Kühlbahn Rollen aufweist, auf denen die Scheinwerferlinsen langsam durch die Kühlbahn bewegt werden. Nach dem Abkühlen wird der Anguss entfernt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Herstellungsverfahren für optische Elemente anzugeben. Zudem sollen die Kosten für einen Herstellungsprozess gesenkt werden.
Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes aus Glas gelöst, wobei eine Portion Glas oder ein Rohling/Vorformling aus Glas zu dem optischen Element, insbesondere beidseitig, blankgepresst wird, wobei das optische Element anschließend auf ein Transportelement abgelegt wird und mit/auf dem Transportelement eine Kühlbahn durchläuft, ohne dass eine optische Oberfläche des optischen Elements berührt wird.
Ein Rohling im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein portioniertes Glasteil bzw. ein Vorformling bzw. ein Gob. Ein derartiger Gob bzw. Rohling kann z.B. eine runde oder ovale oder mehreckige oder freiförmige (freigeformte) rechteckige oder quadratische Unterseiten-Grundfläche besitzen.
Ein optisches Element im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Linse, insbesondere ein Scheinwerferlinse oder eine linsenartige Freiform. Ein optisches Element im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Linse oder eine linsenartige Freiform mit einem, z.B. umlaufenden, unterbrochenen oder unterbrochen umlaufenden Auflagerand. Ein optisches Element im Sinne der Erfindung kann z.B. ein optisches Element sein, wie es z.B. in der WO 2017/059945 A1 , der WO 2014/1 14309 A1 , der WO 2014/1 14308 A1 , der WO 2014/1 14307 A1 , der WO 2014/072003 A1 , der WO 2013/17831 1 A1 , der WO 2013/170923 A1 , der WO 2013/159847 A1 , der WO 2013/123954 A1 , der WO 2013/135259 A1 , der WO 2013/068063 A1 , der WO 2013/068053 A1 , der WO 2012/130352 A1 , der WO 2012/072187 A2, der WO 2012/072188 A1 , der WO 2012/072189 A2, der WO 2012/072190 A2, der WO 2012/072191 A2, der WO 2012/072192 A1 , der WO 2012/072193 A2, der PCT/EP2017/000444 beschrieben ist. Jede dieser Schriften ist incorporated by reference in its entirety.
Eine Kühlbahn im Sinne der Erfindung dient insbesondere dem kontrollieren Abkühlen des optischen Elementes (insbesondere unter Zugabe von Wärme). Beispielhafte Kühlregime können z.B.„Werkstoffkunde Glas", 1. Auflage, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig VLN 152-915/55/75, LSV 3014, Redaktionsschluss: 1. 9.1974, Bestellnummer: 54107, z.B. Seite 130 und Glastechnik - BG 1/1 - Werkstoff Glas", VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1972, z.B. Seite 61 ff (incorporated by reference in its entirety), entnommen werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht das Transportelement aus Stahl. Zur Klarstellung: Das Transportelement ist nicht Teil der Linse (bzw. Scheinwerfer-Iinse) bzw. die Linse (bzw. Scheinwerferlinse) und das Transportelement sind nicht Teil eines gemeinsamen einstückigen Körpers.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Transportelement vor der Aufnahme des optischen Elementes, insbesondere induktiv, aufgeheizt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Transportelement mit einer Aufheizrate von zumindest 20 K/s, insbesondere von zumindest 30 K/s aufgeheizt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Transportelement mit einer Aufheizrate von nicht mehr als 50 K/s aufgeheizt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Transportelement mittels einer stromdurchflossenen Windung/Spulenwindung oder mittels stromdurchflossener Windungen/Spulenwindungen aufgeheizt, die über dem Transportelement angeordnet ist.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das optische Element eine Auflagefläche, die außerhalb des vorgesehenen Lichtpfades für das optische Element liegt, wobei die Auflagefläche, insbesondere nur die Auflagefläche, im Kontakt mit einer (zur Auflagefläche des optischen Elementes korrespondierenden) Auflagefläche des Transportelementes steht, wenn das optische Element auf dem Transportelement abgelegt ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegt die Auflagefläche des optischen Elementes am Rand des optischen Elementes. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Transportelement zumindest eine Begrenzungsfläche zur Ausrichtung des optischen Elementes auf dem Transportelement bzw. zur Begrenzung oder Verhinderung einer Bewegung des optischen Elementes auf dem Transportelement auf. In einer Ausgestaltung ist die Begrenzungsfläche oder eine Begrenzungsflächen oberhalb der (zur Auflagefläche des optischen Elementes korrespondierenden) Auflagefläche des Transportelementes vorgesehen. In einer weiteren Ausgestaltung sind (zumindest) zwei Begrenzungsflächen vorgesehen, wobei vorgesehen sein kann, dass eine Begrenzungsfläche unterhalb der (zur Auflagefläche des optischen Elementes korrespondierenden) Auflagefläche des Transportelementes und eine Begrenzungsfläche oberhalb der (zur Auflagefläche des optischen Elementes korrespondierenden) Auflagefläche des Transportelementes liegt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Transportelement an das optische Element bzw. an die Auflagefläche des optischen Elementes angepasst, hergestellt, insbesondere gefräst.
Das Transportelement bzw. die Auflagefläche des Transportelementes ist insbesondere ringförmig aber insbesondere nicht kreisförmig.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Vorformling aus geschmolzenem Glas hergestellt, gegossen und/oder geformt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Masse des Vorformlings 20g bis 400g.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Temperaturgradient des Vorformlings derart eingestellt, dass die Temperatur des Kerns des Vorformlings oberhalb 10K + TG liegt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Vorformling zum Umdrehen seines Temperaturgradienten zunächst, insbesondere unter Zugabe von Wärme, gekühlt und anschließend erwärmt, wobei vorteilhafterweise vorgesehen ist, dass der Vorformling derart erwärmt wird, dass die Temperatur der Oberfläche des Vorformlings nach dem Erwärmen zumindest 100°K, insbesondere zumindest 150°K, höher ist als die Transformationstemperatur TG des Glases. Die Transformationstemperatur TG des Glases ist der Temperatur, bei der das Glas hart wird. Die Transformationstemperatur TG des Glases soll im Sinne der Erfindung insbesondere die Temperatur des Glases sein bei dem dieses eine Viskosität log in einem Bereich um 13,2 (entspricht 1013,2 Pas), insbesondere zwischen 13 (entspricht 1013 Pas) und 14,5 (entspricht 1014,5 Pas) besitzt. In Bezug auf die Glassorte B270 liegt die Transformationstemperatur TG in etwa bei 530°C.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Temperaturgradient des Vorformlings derart eingestellt, dass die Temperatur des Kerns des Vorformlings zumindest 50K unterhalb der Temperatur der Oberfläche des Vorformlings liegt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Vorformling derart gekühlt, dass die Temperatur des Vorformlings vor dem Erwärmen TG-80K bis TG+30K beträgt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Temperaturgradient des Vorformlings derart eingestellt, dass die Temperatur des Kerns des Vorformlings 450°C bis 550°C beträgt. Der Temperaturgradient wird vorteilhafterweise derart eingestellt, dass die Temperatur im Kern des Vorformlings unterhalb TG oder nahe TG liegt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Temperaturgradient des Vorformlings derart eingestellt, dass die Temperatur der Oberfläche des Vorformlings 700°C bis 900°C, insbesondere 750°C bis 850°C, beträgt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Vorformling derart erwärmt, dass seine Oberfläche (insbesondere unmittelbar vor dem Pressen) eine Temperatur annimmt, die der Temperatur entspricht, bei der das Glas des Vorformlings eine Viskosität log zwischen 5 (entspricht 105 Pas) und 8 (entspricht 108 Pas), insbesondere eine Viskosität log zwischen 5,5 (entspricht 105,5 Pas) und 7 (entspricht 107 Pas), besitzt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Vorformling zum Umdrehen seines Temperaturgradienten auf einer gekühlten Lanze von einem Kühlmittel durchströmten Tragkörper liegend (insbesondere im Wesentlichen kontinuierlich) durch oder in eine Temperiervorrichtung (zum Kühlen und/oder Erwärmen des Vorformlings) bewegt. Eine gekühlte Lanze zum Erwärmen von Gobs, die zu Linsen mit einer kreisförmigen Grundfläche gepresst werden, ist in der DE 101 00 515 A1 offenbart
Eine besonders geeignete Lanze besitzt einen Rohr-Außendurchmesser von 1 ,0 - 4,0 mm, insbesondere 2,0 - 3,0 mm, und/oder einen Rohr-Innendurchmesser von 0,5 - 1 ,0 mm. Zudem ist insbesondere eine Geometrie der Auflagefläche vorgesehen, die der Geometrie des Rohlings der zu erwärmen ist korrespondiert, wobei die Geometrie derart gewählt ist, dass der Rohling am äußeren Bereich seiner Unterseite (Unterseiten- Grundfläche) aufliegt. Der Durchmesser der Unterseite bzw. der Unterseiten- Grundfläche des Vorformlings ist zumindest 1 mm größer als der Durchmesser der von dem Tragkörper ausgespannten Grundfläche, die z.B. oval, quadratisch, rechteckig, mehreckig sein kann.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Lanze im Gegenstromprinzip von Kühlmittel durchflössen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Kühlmittel zusätzlich bzw. aktiv erwärmt.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Vorformling vor dem Umkehren des Temperaturgradienten einer Form zum Formen bzw. Herstellen des Vorformlings entnommen wird. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Umkehren des Temperaturgradienten außerhalb einer Form erfolgt. Ein Kühlen unter Zugabe von Wärme soll im Sinne der Erfindung insbesondere bedeuten, dass bei einer Temperatur von mehr als 100°C gekühlt wird.
Glas ist im Sinne der Erfindung ist insbesondere anorganisches Glas. Glas ist im Sinne der Erfindung ist insbesondere Silikatglas. Glas ist im Sinne der Erfindung ist insbesondere Glas, wie es in der WO 2009/109209 A1 beschrieben ist. Glas im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere
0,2 bis 2 Gew.-% Al203,
0,1 bis 1 Gew.-% Li20, 0,3, insbesondere 0,4, bis 1 ,5 Gew.-% Sb203,
60 bis 75 Gew.-% Si02,
3 bis 12 Gew.-% Na20,
3 bis 12 Gew.-% K20 und
3 bis 12 Gew.-% CaO,
wie z.B. DOCTAN®.
Unter Blankpressen soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, eine (insbesondere optisch wirksame) Oberfläche derart zu pressen, dass eine anschließende Nachbearbeitung der Kontur dieser (insbesondere optisch wirksamen) Oberfläche entfallen kann bzw. entfällt bzw. nicht vorgesehen ist. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass eine blankgepresste Oberfläche nach dem Blankpressen nicht geschliffen wird. Polieren, das die Oberflächenbeschaffenheit nicht aber die Kontur der Oberfläche beeinflusst, kann u.U. vorgesehen sein. Unter beidseitigem Blankpressen ist insbesondere zu verstehen, dass eine (insbesondere optisch wirksame) Lichtaustrittsfläche blankgepresst wird und eine der (insbesondere optisch wirksamen) Lichtaustrittsfläche insbesondere gegenüberliegende (insbesondere optisch wirksame) Lichteintrittsfläche ebenfalls blankgepresst wird.
Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine in einer Prinzipdarstellung dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von einer Kraftfahrzeugscheinwerferlinse bzw. einer linsenartigen Freiform für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer,
Fig. 2 einen beispielhaften Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer Kraftfahrzeugscheinwerferlinse bzw. einer linsenartigen Freiform für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Lanze,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lanze,
Fig. 5 einen beispielhaften Vorformling vor dem Eintritt in eine Temperiereinrichtung, Fig. 6 einen beispielhaften Vorformling mit einem umgedrehten Temperaturgradienten nach Verlassen einer Temperiereinrichtung,
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel für ein Transportelement,
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für eine Aufheizvorrichtung für ein Transportelement gemäß Fig. 7,
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel für das Entnehmen einer Transportelement gemäß
Fig. 7 aus einer Heizstation gemäß Fig. 8,
Fig. 10 eine Scheinwerferlinse auf einem Transportelement gemäß Fig. 7,
Fig. 1 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Kühlbahn in einer Prinzipdarstellung,
Fig. 12 eine Prinzipdarstellung eines typischen Kraftfahrzeugscheinwerfers (Projektionsscheinwerfers) mit einer Scheinwerferlinse, Fig. 13 eine Scheinwerferlinse gemäß Fig. 12 in einer Ansicht von unten,
Fig. 14 eine Querschnittsdarstellung der Linse gemäß Fig. 13
Fig. 15 ein Ausschnitt aus der Darstellung gemäß Fig. 14 und
Fig. 16 den Ausschnitt gemäß Fig. 15 mit einer ausschnittsweisen Darstellung des
Transportelementes (in Querschnittsdarstellung).
Fig. 1 zeigt eine - in einer Prinzipdarstellung dargestellte - Vorrichtung 1 zur Durchführung eines in Fig. 2 dargestellten Verfahrens zum Herstellen von optischen Elementen, wie z.B. optische Linsen, wie etwa Kraftfahrzeugscheinwerferlinsen, z.B. wie der in Fig. 12 dargestellte (Kraftfahrzeug)Scheinwerferlinse 202, bzw. von linsenartigen Freiformen, insbesondere für Kraftfahrzeugscheinwerfer.
Fig. 12 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 201 (Projektionsscheinwerfers), mit einer Lichtquelle 210 zum Erzeugen von Licht, einem Reflektor 212 zum Reflektieren von mittels der Lichtquelle 210 erzeugbarem Licht und einer Blende 214. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 201 umfasst zudem eine Scheinwerferlinse 202 zur Abbildung einer Kante 215 der Blende 214 als Hell-Dunkel-Grenze 220 mittels der Lichtquelle 210 erzeugbarem Licht. Typische Anforderungen an die Hell-Dunkel-Grenze bzw. an die Lichtverteilung unter Berücksichtigung bzw. Einbeziehung der Hell-Dunkel- Grenze offenbart z.B. Bosch - Automotive Handbook, 9th edition, ISBN 978-1-1 19- 03294-6, Seite 1040. Eine Scheinwerferlinse im Sinne der Erfindung ist z.B. eine Scheinwerferlinse, mittels der eine Hell-Dunkel-Grenze erzeugt werden kann, und/oder eine Scheinwerferlinse, mittels der die Anforderungen gemäß Bosch - Automotive Handbook, 9,h edition, ISBN 978-1-1 19-03294-6 (incorporated by reference in its entirety), Seite 1040 erfüllt werden können. Die Scheinwerferlinse 202 umfasst einen Linsenkörper 203 aus Glas, der eine der Lichtquelle 210 zugewandte, im Wesentlichen plane (insbesondere optisch wirksame) Oberfläche 205 und eine der Lichtquelle 210 abgewandte, im Wesentlichen konvexe (insbesondere optisch wirksame) Oberfläche 204 umfasst. Die Scheinwerferlinse 202 umfasst zudem einen (insbesondere umlaufenden) Rand 206, mittels dessen die Scheinwerferlinse 202 in dem Kraftfahrzeugscheinwerfer 201 befestigbar sein kann. Die Elemente in Fig. 12 sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z.B. die Größenordnungen einiger Elemente übertrieben gegenüber anderen Elementen dargestellt, um das Verständnis des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
Fig. 13 zeigt die Scheinwerferlinse 202 von unten. Fig. 14 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Scheinwerferlinse. Fig. 15 zeigt einen in Fig. 14 durch einen strichpunktierten Kreis markierten Ausschnitt der Scheinwerferlinse 202. Die plane (insbesondere optisch wirksame) Oberfläche 205 ragt in Form einer Stufe 260 in Richtung der optischen Achse 230 der Scheinwerferlinse 202 über den Linsenrand 206 bzw. über die der Lichtquelle 210 zugewandte Oberfläche 261 des Linsenrandes 206 hinaus, wobei die Höhe h der Stufe 260 z.B. nicht mehr als 1 mm, vorteilhafterweise nicht mehr als 0,5 mm, beträgt. Der Nennwert der Höhe h der Stufe 260 beträgt vorteilhafterweise 0,2 mm. Die Dicke r des Linsenrandes 206 beträgt zumindest 2 mm jedoch nicht mehr als 5 mm. Der Durchmesser DL der Scheinwerferlinse 202 beträgt zumindest 40 mm jedoch nicht mehr als 100 mm. Der Durchmesser DB der im Wesentlichen planen (insbesondere optisch wirksamen) Oberfläche 205 ist gleich dem Durchmesser DA der konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 204. In vorteilhafter Ausgestaltung beträgt der Durchmesser DB der im Wesentlichen planen optisch wirksamen Oberfläche 205 nicht mehr als 110% des Durchmessers DA der konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 204. Zudem beträgt der Durchmesser DB der im Wesentlichen planen optisch wirksamen Oberfläche 205 vorteilhafterweise zumindest 90% des Durchmessers DA der konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 204. Der Durchmesser DL der Scheinwerferlinse 202 ist vorteilhafterweise in etwa 5 mm größer als der Durchmesser DB der im Wesentlichen planen optisch wirksamen Oberfläche 205 bzw. als der Durchmesser DA der konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 204. Der Durchmesser DLq der Scheinwerferlinse 202 beträgt zumindest 40 mm jedoch nicht mehr als 80 mm und ist kleiner als der Durchmesser DL. Der Durchmesser DLq der Scheinwerferlinse 202 ist vorteilhafterweise in etwa 5 mm größer als der Durchmesser DBq.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die der Lichtquelle abzuwendende (optisch wirksame) Oberfläche 204 und/oder die der Lichtquelle zuzuwendende (optisch wirksame) Oberfläche 205 eine (durch Abformen erzeugte/gepresste) Licht streuende Oberflächenstruktur auf. Eine geeignete Licht streuende Oberflächenstruktur umfasst z. B. eine Modulation und/oder eine (Oberflächen-)Rauhigkeit von mindestens 0,05 μιτι, insbesondere mindestens 0,08 μ bzw. ist als Modulation gegebenenfalls mit einer zusätzlichen (Oberflächen-)Rauhigkeit von mindestens 0,05 μιτι, insbesondere mindestens 0,08 μ ausgestaltet. Rauhigkeit im Sinne der Erfindung soll insbesondere als Ra, insbesondere nach ISO 4287, definiert sein. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Licht streuende Oberflächenstruktur eine einer Golfballoberfläche nachgebildete Struktur umfassen oder als eine einer Golfballoberfläche nachgebildete Struktur ausgestaltet sein. Geeignete Licht streuende Oberflächenstrukturen sind z.B. in der DE 10 2005 009 556, der DE 102 26 471 B4 und der DE 299 14 1 14 U1 offenbart. Weitere Ausgestaltungen Licht streuender Oberflächenstrukturen sind in der deutschen Patentschrift 1 099 964, der DE 36 02 262 C2, der DE 40 31 352 A1 , der US 6 130 777, der US 2001/0033726 A1 , der JP 10123307 A, der JP 09159810 A und der JP 01 147403 A offenbart.
Die Vorrichtung 1 zum Herstellen optischer Elemente wie der Scheinwerferlinse 202 umfasst ein Schmelzaggregat 2, wie eine Wanne, in dem in einem Prozessschritt 120 Glas, im vorliegenden Ausführungsbeispiel DOCTAN®, erschmolzen wird.
Das Schmelzaggregat 2 kann z.B. einen regelbaren Auslauf umfassen. Von dem Schmelzaggregat 2 wird flüssiges Glas in einem Prozessschritt 121 in eine Vorform- vorrichtung 3 zur Herstellung eines, insbesondere eine Masse von 50g bis 250g aufweisenden, Vorformlings, wie z.B. eines Gobs oder eines endkonturnahen Vorformlings (ein endkonturnaher Vorformling besitzt eine Kontur, die der Kontur der zu pressenden Kraftfahrzeugscheinwerferlinse oder linsenartigen Freiform für Kraftfahr- zeugscheinwerfer ähnlich ist), verbracht. Diese kann z.B. Formen umfassen, in die eine definierte Glasmenge gegossen wird. Mittels der Vorform Vorrichtung 3 wird der Vorformling in einem Prozessschritt 122 hergestellt.
Dem Prozessschritt 122 folgt ein Prozessschritt 123, in dem der Vorformling mittels einer Übergabestation 4 an eine der Kühleinrichtungen 5A, 5B oder 5C übergeben und mittels der Kühleinrichtung 5A, 5B oder 5C bei einer Temperatur zwischen 300°C und 500°C, insbesondere zwischen 350°C und 450°C, gekühlt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Vorformling mehr als 10 Minuten bei einer Temperatur von 400°C gekühlt, so dass dessen Temperatur im Innern in etwa 500°C beträgt.
In einem anschließenden Prozessschritt 124 wird der Vorformling mittels einer der Heizeinrichtungen 6A, 6B oder 6C bei einer Temperatur zwischen 1000°C und 1250°C erwärmt, wobei vorteilhafterweise vorgesehen ist, dass der Vorformling derart erwärmt wird, dass die Temperatur der Oberfläche des Vorformlings nach dem Erwärmen zumindest 100°C, insbesondere zumindest 150°C, höher ist als TG und insbesondere 750°C bis 850°C beträgt. Eine Kombination der Kühleinrichtung 5A mit der Heizeinrichtung 6A, eine Kombination der Kühleinrichtung 5B mit der Heizeinrichtung 6B bzw. eine Kombination der Kühleinrichtung 5C mit der Heizeinrichtung 6C ist ein Beispiel für eine Temperiereinrichtung zur Einstellung des Temperaturgradienten.
Die Prozessschritte 123 und 124 werden - wie im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 5 und Fig. 6 erläutert - derart aufeinander abgestimmt, dass eine Umkehrung des Temperaturgradienten erreicht wird. Dabei zeigt Fig. 5 einen beispielhaften Vorformling 130 vor dem Eintritt in eine der Kühleinrichtungen 5A, 5B oder 5C und Fig. 6 den Vorformling 130 mit einem umgedrehten Temperaturgradienten nach Verlassen einer der Heizeinrichtungen 6A, 6B oder 6C. Während der Rohling vor dem Prozessschritt 123 (bei kontinuierlichem Temperaturverlauf) innen wärmer als außen ist, ist er nach dem Prozessschritt 124 (bei kontinuierlichem Temperaturverlauf) außen wärmer als innen. Dabei symbolisieren die mit Bezugszeichen 131 und 132 bezeichneten Keile die Temperaturgradienten, wobei die Breite eines Keils 131 bzw. 132 eine Temperatur symbolisiert.
Zum Umdrehen seines Temperaturgradienten wird ein Vorformling in vorteilhafter Ausgestaltung auf einer nicht dargestellten gekühlten Lanze liegend (insbesondere im Wesentlichen kontinuierlich) durch eine der Kühleinrichtungen 5A, 5B oder 5C und eine der Heizeinrichtungen 6A, 6B oder 6C umfassende Temperiervorrichtung bewegt oder in einer der Kühleinrichtungen 5A, 5B oder 5C und/oder einer der Heizeinrichtungen 6A, 6B oder 6C gehalten. Eine gekühlte Lanze ist in der DE 101 00 515 A1 und in der DE 101 16 139 A1 offenbart. In Abhängigkeit der Form des Vorformlinges zeigen insbesondere Fig. 3 und Fig. 4 geeignete Lanzen. Die Lanze wird vorteilhafterweise im Gegenstromprinzip von Kühlmittel durchflössen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Kühlmittel zusätzlich bzw. aktiv erwärmt wird.
Für den Ausdruck„Lanze" wird im Folgenden auch der Ausdruck .Auflagevorrichtung" verwendet. Die in Fig. 3 dargestellte Auflagevorrichtung 400 umfasst einen Tragkörper 401 mit hohlem Querschnitt und einer ringförmigen Auflagefläche 402. Der Tragkörper
401 ist zumindest im Bereich der Auflagefläche 402 rohrförmig ausgestaltet und zumindest im Bereich der Auflagefläche 402 unbeschichtet. Der Durchmesser des hohlen Querschnitts des Tragkörpers 401 zumindest ist im Bereich der Auflagefläche
402 nicht kleiner als 0,5mm und/oder nicht größer als 1 mm. Der Außendurchmesser des Tragkörpers 401 ist zumindest im Bereich der Auflagefläche nicht kleiner als 2mm und/oder nicht größer ist als 3mm Die Auflagefläche 402 spannt eine quadratische Grundfläche 403 mit abgerundeten Ecken auf. Der Tragkörper 401 umfasst zwei Strömungskanäle 411 und 412 für das durchströmende Kühlmedium, die sich jeweils nur über einen Anteil der ringförmigen Auflagefläche 402 erstrecken, wobei die Strömungskanäle 411 und 412 in einem Bereich, in dem sie die Auflagefläche 402 verlassen, mit metallischem Füllmaterial 421 und 422, insbesondere Lötmittel, verbunden sind.
Die in Fig. 4 dargestellte Auflagevorrichtung 500 umfasst einen Tragkörper 501 mit hohlem Querschnitt und einer ringförmigen Auflagefläche 502. Der Tragkörper 501 ist zumindest im Bereich der Auflagefläche 502 rohrförmig ausgestaltet und zumindest im Bereich der Auflagefläche 502 unbeschichtet. Der Durchmesser des hohlen Querschnitts des Tragkörpers 501 zumindest ist im Bereich der Auflagefläche 502 nicht kleiner als 0,5mm und/oder nicht größer als 1 mm. Der Außendurchmesser des Tragkörpers 501 ist zumindest im Bereich der Auflagefläche nicht kleiner als 2mm und/oder nicht größer ist als 3mm Die Auflagefläche 502 spannt eine ovale Grundfläche 503 auf. Der Tragkörper
501 umfasst zwei Strömungskanäle 51 1 und 512 für das durchströmende Kühlmedium, die sich jeweils nur über einen Anteil der ringförmigen Auflagefläche 502 erstrecken, wobei die Strömungskanäle 51 1 und 512 in einem Bereich, in dem sie die Auflagefläche
502 verlassen, mit metallischem Füllmaterial 521 und 522, insbesondere Lötmittel, verbunden sind.
Es kann vorgesehen sein, dass Vorformlinge nach Durchlaufen der Kühleinrichtung 5a, 5b oder 5c entnommen werden und mittels einer Transporteinrichtung 42 zum Beispiel einem Zwischenspeicher zugeführt werden (z.B. in dem sie bei Raumtemperatur lagern). Zudem kann vorgesehen sein, dass Vorformlinge mittels einer Transporteinrichtung 42 der Übergabestation 4 zugeleitet und in den weiteren Prozess (insbesondere ausgehend von Raumtemperatur) durch Erwärmen in den Heizeinrichtungen 6a, 6b oder 6c eingefasst werden.
Hinter den Heizeinrichtungen 6A, 6B, 6C ist eine Presse bzw. Pressstation 8 vorgesehen, an die ein Vorformling mittels einer Übergabestation 7 übergeben wird. Mittels der Presse bzw. Pressstation 8 wird der Vorformling in einem Prozessschritt 125 zu der Scheinwerferlinse 202, insbesondere beidseitig, blankgepresst. Einen geeigneten Formensatz offenbart z.B. die EP 2 104 651 B1. Im Anschluss wird die Scheinwerferlinse 202 mittels einer Übergabestation 9 auf einem in Fig. 7 dargestellten Transportelement 300 abgelegt und auf diesem Transportelement 300 an eine Kühlbahn 10 übergeben. Das in Fig. 7 dargestellte ringförmige Transportelement 300 besteht aus Stahl, insbesondere aus ferritischem oder martensitischem Stahl. Das ringförmige Transportelement 300 weist an seiner Innenseite eine (korrespondierende) Auflagefläche 302 auf, auf der das zu kühlende optische Element, wie die Scheinwerferlinse 202, mit seinem Rand aufgelegt wird, so dass eine Beschädigung der optischen Oberflächen, wie der Oberfläche 205, vermieden wird. So kommen z.B. die (korrespondierende) Auflagefläche 302 und die Auflagefläche 261 des Linsenrandes 206 in Kontakt, wie dies z.B. in Fig. 16 dargestellt ist. Dabei zeigt Fig. 16 die Fixierung bzw. Ausrichtung der Scheinwerferlinse 202 auf dem Transportelement 300 mittels einer Begrenzungsfläche 305 bzw. einer Begrenzungsfläche 306. Die Begrenzungsflächen 305 und 306 sind insbesondere orthogonal zur (korrespondierenden) Auflagefläche 302. Dabei ist vorgesehen, dass die Begrenzungsflächen 305, 306 gegenüber der Scheinwerferlinse 202 genügend Spiel aufweisen, so dass die Scheinwerferlinse 202 auf dem Transportelement 300 abgelegt werden kann, insbesondere abgelegt werden kann, insbesondere ohne dass die Scheinwerferlinse 202 auf dem Transportelement 300 verkantet oder verklemmt.
Zudem wird das Transportelement 300 vor den Ablegen der Scheinwerferlinse 202 auf dem Transportelement 300 aufgeheizt, so dass die Temperatur des Transportelementes 300 in etwa +- 50K der Temperatur der Scheinwerferlinse 202 bzw. des Randes 206 besitzt. Das Aufheizen erfolgt vorteilhafterweise mittels einer Induktionsspule 320, wie sie Fig. 8 zeigt. Dabei wird das Transportelement 300 auf einer Ablage 310 abgelegt und mittels der Induktionsspule/Induktionsheizung 320 vorteilhafterweise mit einer Aufheizrate von 30-50K/S, insbesondere innerhalb von weniger als 10 Sekunden aufgeheizt. Anschließend wird das Transportelement 300 wie in Fig. 9 dargestellt von einem Greifer 240 gegriffen. Dabei weist das Transportelement 300 vorteilhafterweise seinem Außenrand eine Einschnürung 304 auf, die in vorteilhafter Ausgestaltung umlaufend ausgestaltet ist. Zur korrekten Ausrichtung weist das Transportelement 300 eine Markierungsnut 303 auf. Mittels des Greifers 240 wird das Transportelement 300 an die Pressstation herangeführt und die Scheinwerferlinse 202 wie in Fig. 10 dargestellt von der Pressstation an das Transportelement übergeben.
In besonders geeigneter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Auflage 310 als drehbarer Teller ausgestaltet ist. So wird das Transportelement 300 durch hydraulische und automatisierte Bewegungseinheiten (z.B. mittel des Greifers 340) auf der als drehbaren Teller ausgestalteten Auflage 310 platziert. Anschließend erfolgt eine Zentrierung durch zwei Zentrierbacken 341 und 342 des Greifers 340 und zwar derart, dass die Transportelemente die durch die Markierungsnut 303, die mittels eines Lagesensors erkannt wird bzw. erkennbar ist, definierte Ausrichtung erfährt. Sobald dieses Transportelement 300 seine lineare Endposition erreicht hat, beginnt die als Drehteller ausgestaltete Auflage 340 sich solange zu drehen bis ein Lagesensor die Markierungsnut 303 erkannt hat. Das Transportelement 300 mit der Scheinwerferlinse 202 wird anschließend auf der Kühlbahn 10 platziert. Mittels der Kühlbahn 10 wird die Scheinwerferlinse 202 in einem Prozessschritt 126 abgekühlt.
Fig. 1 1 zeigt die beispielhaft ausgestaltete Kühlbahn 10 aus Fig. 1 in einer detaillierten Prinzipdarstellung. Die Kühlbahn 10 umfasst einen mittels einer Heizeinrichtung 52 beheizten Tunnel, durch den in durch einen Pfeil 50 gekennzeichnete Bewegungsrichtung die Scheinwerferlinsen 202, 202', 202", 202"' auf Transportelementen 300, 300', 300", 300"' langsam bewegt werden. Dabei nimmt die Heizleistung in Bewegungs- richtung der Transportelemente 300, 300', 300", 300"' mit den Scheinwerferlinsen 202, 202', 202", 202"' ab. Zum Bewegen der Transportelemente 300, 300', 300", 300"' mit den Scheinwerferlinsen 202, 202', 202", 202"' ist z.B. ein Förderband 51 , insbesondere aus Kettengliedern oder als eine Anreihung von Rollen implementiert vorgesehen.
Am Ende der Kühlbahn 10 ist eine Entnahmestation 1 1 vorgesehen, die das Transportelement 300 zusammen mit der Scheinwerferlinse 202 der Kühlbahn 10 entnimmt. Zudem trennt die Entnahmestation 11 das Transportelement 300 und die Scheinwerferlinse 202 und übergibt das Transportelement 300 einer Rücktransporteinrichtung 43. Von der Rücktransporteinrichtung 43 wird die Transportelement 300 mittels der Übergabestation 9 der Heizstation 44 übergeben, in der das Transportelement 300 auf der als Drehteller ausgestalteten Auflage 310 abgelegt und mittels der Induktionsheizung 320 aufgeheizt wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 umfasst außerdem eine Steueranordnung 1 15 zur Steuerung bzw. Regelung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 1. Die Steueranordnung 115 sorgt dabei vorteilhafterweise für eine kontinuierliche Verknüpfung der einzelnen Prozessschritte.
Die Elemente in Fig. 1 , Fig. 2, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 1 1 und Fig. 16 sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z.B. die Größenordnungen einiger Elemente übertrieben gegenüber anderen Elementen dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verbessern. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Herstellung von optischen Elementen wie etwa Linsen mit einer nicht kreisrunden Grundfläche.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes (202) aus Glas, wobei eine Portion Glas oder ein Rohling aus Glas zu dem optischen Element (202), insbesondere beidseitig, blankgepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (202) anschließend auf ein Transportelement (300) abgelegt wird und mit dem Transportelement (300) eine Kühlbahn (10) durchläuft, ohne dass eine optische Oberfläche (205) des optischen Elements (202) berührt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (300) aus Stahl besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (300) vor der Aufnahme des optischen Elementes (202), insbesondere induktiv, aufgeheizt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (300) mit einer Aufheizrate von zumindest 20 K/s, insbesondere von zumindest 30 K/s aufgeheizt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (300) mit einer Aufheizrate von nicht mehr als 50 K s aufgeheizt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (300) mittels zumindest einer stromdurchflossenen Windung/Spulenwindung (320) aufgeheizt wird, die über dem Transportelement (300) angeordnet ist/wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (202) eine Auflagefläche (261 ) umfasst, die außerhalb des vorgesehenen Lichtpfades für das optische Element (202) liegt, wobei die Auflagefläche (261 ), insbesondere nur die Auflagefläche (261), im Kontakt mit einer, insbesondere zur Auflagefläche des optischen Elementes korrespondierenden, Auflagefläche (302) des Transportelementes (300) steht, wenn das optische Element (202) auf dem Transportelement (300) abgelegt ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (300) an das optische Element (202) bzw. an die Auflagefläche (261 ) des optischen Elementes (202) angepasst, hergestellt, insbesondere gefräst, wird.
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