DE102005050087A1

DE102005050087A1 - Forming station for precision pressing of optical components including forming and heating blocks, insulation device and guide element useful in forming precision glass components

Info

Publication number: DE102005050087A1
Application number: DE200510050087
Authority: DE
Inventors: Ulrike Dr. Stöhr; Ralf BIERTÜMPFEL; Bernd WÖLFING; Christian Breitbach
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2006-07-06

Abstract

Forming station for precision pressing of optical components including a forming block (7) and heating block (4,5). The heating block has an upper profile (1) and lower profile (2), which can move to and fro along an axis. The station has an inner forming surface for reception of forming material (3) and having high thermal conductivity a ring-shaped insulation device (6), and a guide element (8). Independent claims are included for: (1) method for using the forming station for forming precision pressing of optical components; (2) an optical glass element, especially a prism or lense obtained by the above process.

Description

Die Erfindung betrifft eine Formstation, die zur Herstellung von optischen Bauteilen, insbesondere zum Blank- bzw. Präzisionspressen optischer Bauteile in Pressformmaschinen, geeignet ist.The The invention relates to a molding station used for the production of optical Components, in particular for blank or precision pressing of optical components in press molding machines, is suitable.

Der Vorteil blankgepresster Bauteile besteht darin, dass die optisch aktiven Flächen nicht mehr nachbearbeitet werden müssen, so dass nachträgliche Arbeitsgänge wie Schleifen und Polieren entfallen können.Of the The advantage of bright-pressed components is that the optical active surfaces no longer need to be reworked, so that subsequent operations such as Grinding and polishing can be omitted.

Formblöcke zum Blank- bzw. Präzisionspressen optischer Bauteile, insbesondere aus Glas, bestehen in vielen Anwendungsfällen aus einer Oberform, einer Unterform und Elementen zur Führung der Ober- und/oder Unterform. Im Formblock wird ein viskoser Glasposten zwischen Ober- und Unterform heißgeformt.Mold blocks for Blank or precision presses optical components, in particular glass, exist in many applications an upper mold, a lower mold and elements for guiding the Upper and / or lower mold. The mold block becomes a viscous gob hot-formed between the upper and lower molds.

Dazu wird ein erhitzter Vorformling aus Glas mit einer geeigneten Viskosität in die ebenfalls erhitzte Form eingebracht und/oder der Vorformling bis zu einer geeigneten Viskosität innerhalb des Formblocks erhitzt, durch Pressen verformt und abgekühlt wie beispielsweise in den Patentschriften US 4,481,023 , US 4,734,118 und US 4,969,944 offenbart. Der Vorformling hat dabei eine ähnliche Form, wie das herzustellende Bauteil. Die Erwärmung des Formblocks erfolgt mittels einer den Formblock umgebenden Heizvorrichtung. Die Erhitzung und Abkühlung des Formblocks verläuft dabei sehr träge, was zu langen Zykluszeiten und nicht genau einstellbaren Temperaturverläufen führt. Eine exakte Temperatursteuerung beim Preßformen und Abkühlen der zu formenden optischen Bauteile ist jedoch eine wichtige Voraussetzung zur Erreichung hoch genau geformter optischer Bauteile.For this purpose, a heated preform made of glass with a suitable viscosity is introduced into the likewise heated mold and / or the preform is heated to a suitable viscosity within the mold block, deformed by pressing and cooled as in the patents, for example US 4,481,023 . US 4,734,118 and US 4,969,944 disclosed. The preform has a similar shape as the component to be produced. The heating of the mold block takes place by means of a heater surrounding the mold block. The heating and cooling of the mold block is very sluggish, resulting in long cycle times and not precisely adjustable temperature curves. However, precise temperature control during press-forming and cooling of the optical components to be formed is an important prerequisite for achieving highly precisely shaped optical components.

Zur wirtschaftlicheren Herstellung von optischen Bauteilen mit höherer Qualität werden in den Patentschriften US 5,766,294 und EP 0 733 598 B1 schnell einstellbare und steuerbare Temperaturverläufe des Formblocks und damit des Glases während des Formprozesses offenbart.For more economical production of optical components with higher quality are in the patents US 5,766,294 and EP 0 733 598 B1 quickly adjustable and controllable temperature curves of the mold block and thus of the glass during the molding process disclosed.

Der Formblock durchläuft dazu mehrere Stationen einer Pressformmaschine, die jeweils separat beheizbar sind. Zur Beheizung und Einstellung einer vorgegebenen Temperatur des Formblocks in einer Station wird dieser zwischen einem Paar Heizblöcken angeordnet, wobei ein Heizblock direkt unterhalb der Unterform und der andere Heizblock vertikal verschiebbar über der Oberform des Formblocks angeordnet ist und in der Station zum Pressen die Oberform direkt kontaktiert, wobei die Heizblöcke gleichzeitig als Pressstempel dienen. Zum besseren Wärmeaustausch zwischen dem Form- und Heizblock weist der Heizblock gemäß der EP 0 733 598 B1 eine spezielle Legierung, insbesondere mit Wolframcarbid als Hauptbestandteil, auf.The mold block passes through several stations of a press molding machine, which are each separately heated. For heating and setting a predetermined temperature of the mold block in a station this is arranged between a pair of heating blocks, wherein a heating block is arranged directly below the lower mold and the other heating block vertically displaceable over the upper mold of the mold block and directly contacted in the station for pressing the upper mold , wherein the heating blocks simultaneously serve as a pressing die. For better heat exchange between the forming and heating block, the heating block according to the EP 0 733 598 B1 a special alloy, in particular with tungsten carbide as the main constituent.

Nachteile ergeben sich jedoch durch den sich hierbei ausbildenden Temperaturgradienten von der Mitte zu den Seitenrändern des zu formenden optischen Bauteils, insbesondere bei optischen Bauteilen mit erheblich unterschiedlicher Wanddicke zwischen Mitten- und Umfangsabschnitt und durch große Temperaturunterschiede innerhalb der Pressformmaschine, so dass die Temperatur im optischen Bauteil während des Press- und Abkühlvorgangs ungleichmäßig ist, was die Konturgenauigkeit des Bauteils negativ beeinflusst.disadvantage however, result from the temperature gradient that develops in this case from the middle to the side edges of the optical component to be formed, in particular in optical Components with significantly different wall thickness between centers and peripheral portion and by large temperature differences within the press molding machine, so that the temperature in the optical component while the pressing and cooling process is uneven which adversely affects the contour accuracy of the component.

In der Patentschrift US 5,015,280 wird ein Formblock aus einer Ober- und Unterform offenbart, der zusätzlich zu einem um die Ober- und Unterform befindlichen ersten Ringelement, welches die Bewegung der Ober- und Unterform aufeinander zu und voneinander weg leitet, ein zweites, um das erste Ringelement herum angebrachtes Ringelement aufweist, wobei das zweite Ringelement verhindert, dass die Ober- und Unterform nicht über einen vorgegebenen Abstand aufeinander zu bewegt werden und eine geringere Wärmeleitfähigkeit als die Ober- und Unterform sowie das erste Ringelement aufweist, so dass der Wärmeverlust am Umfangsabschnitt des zu formenden Bauteils verringert wird. Der Wärmeverlust in den Randbereichen des optischen Bauteils kann damit zwar verringert werden, jedoch, insbesondere bei optischen Bauteilen mit relativ großen Abmessungen, nicht vollständig vermieden werden.In the patent US 5,015,280 discloses a mold block of a top and bottom mold which, in addition to a first ring element around the top and bottom molds which directs the movement of the top and bottom mold towards and away from each other, has a second ring element mounted around the first ring element wherein the second ring member prevents the upper and lower molds from being moved toward each other by a predetermined distance and has a lower heat conductivity than the upper and lower molds and the first ring member, so that the heat loss at the peripheral portion of the component to be molded is reduced becomes. Although the heat loss in the edge regions of the optical component can thus be reduced, it can not be completely avoided, in particular in the case of optical components with relatively large dimensions.

Die Temperaturverteilung ist eine entscheidende Größe zur Einstellung der Kontur und der Spannungsdoppelbrechung der geformten Bauteile und damit für deren optische Qualität. Insbesondere muss bei rotationssymmetrischen Bauteilen, wie beispielsweise optischen Linsen, auch die Temperaturverteilung rotationssymmetrisch sein. Bei Anordnungen von mehreren Formblöcken in einer Pressformmaschine gemäß der US 5,766,294 , der EP 0 733 598 B1 und der US 5,015,280 , bei denen innerhalb der Pressformmaschine erhebliche Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Stationen vorhanden sind, ist eine gleichmäßige Temperaturverteilung nicht einstellbar.The temperature distribution is a crucial factor for adjusting the contour and stress birefringence of the molded components and thus for their optical quality. In particular, in rotationally symmetrical components, such as optical lenses, the temperature distribution must be rotationally symmetric. In arrangements of several mold blocks in a press-forming machine according to the US 5,766,294 , of the EP 0 733 598 B1 and the US 5,015,280 in which significant temperature differences between the individual stations are present within the press molding machine, a uniform temperature distribution is not adjustable.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vor beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Formstation zur Verfügung zu stellen, die eine wirtschaftliche Herstellung optischer Präzisionsbauteile in hoher Qualität ermöglicht.task The invention is therefore to avoid the disadvantages described above and a forming station available to provide an economical production of precision optical components in high quality.

Die Lösung gelingt mit einer Formstation gemäß des Anspruchs 1 und einem Verfahren gemäß des Anspruchs 29. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The solution succeeds with a molding station according to the claim 1 and a Method according to the claim 29. Further advantageous embodiments are in the dependent claims described.

Die erfindungsgemäße Formstation zum Präzisionspressen optischer Bauteile umfasst zumindest einen Formblock und einen Heizblock, wobei der Formblock eine Oberform und eine Unterform, welche entlang einer Achse aufeinander zu und voneinander weg beweglich angeordnet sind, welche jeweils eine innere Formfläche zur Aufnahme und Formgebung eines Formmaterials aufweisen und welche eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen und eine die Seitenränder der Oberform und Unterform umgebende Heiz- und Isolationsvorrichtung umfasst oder aus einer Oberform und einer Unterform, welche entlang einer Achse aufeinander zu und voneinander weg beweglich angeordnet sind, welche jeweils eine innere Formfläche zur Aufnahme und Formgebung eines Formmaterials aufweisen und welche eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen und aus einer die Seitenränder der Oberform und Unterform umgebende Heiz- und Isolationsvorrichtung besteht und wobei der Heizblock unterhalb und/oder oberhalb des Formblocks angeordnet ist.The Forming station according to the invention for precision pressing optical components comprises at least one molding block and a heating block, the mold block having an upper mold and a lower mold extending along one Axis are arranged towards and away from each other, which each have an inner mold surface for receiving and shaping a molding material and which have a high thermal conductivity and one the side edges the upper mold and lower mold surrounding heating and insulation device comprises or from an upper mold and a lower mold, which along an axis toward and away from each other movably arranged are, each having an inner mold surface for receiving and shaping a molding material and which have a high thermal conductivity and from one of the side edges of the upper mold and lower mold surrounding heating and insulation device consists and wherein the Heating block below and / or above the mold block arranged is.

Der Formblock ist vorzugsweise zwischen einer ersten Heiz- und Kühlvorrichtung des Heizblocks, welche den Formblock von unten beheizt oder kühlt und einer zweiten Heiz- und Kühlvorrichtung des Heizblocks, welche den Formblock von oben beheizt oder kühlt, angeordnet.Of the Mold block is preferably between a first heating and cooling device the heating block, which heats or cools the mold block from below and a second heating and cooling device the heating block, which heats or cools the mold block from above, arranged.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Formstation dadurch gekennzeichnet, dass der Formblock bewegbar, vorzugsweise beweglich, gegenüber dem oder relativ zum Heizblock angeordnet ist.In an embodiment of the invention the molding station is characterized in that the molding block is movable, preferably movable, opposite is arranged or relative to the heating block.

Die Temperatur des zu formenden optischen Bauteils ist in der Heiz-, Press- und Abkühlungsphase mittels einer derartigen Formstation getrennt von oben und/oder von unten und von der Seite steuerbar. Die Prozesstemperatur kann je nach Material und Form des Bauteils und gemäß den Erfordernissen des Prozessverlaufs im Formblock genau gesteuert und eingestellt werden. Die die Seitenränder der Ober- und Unterform umgebende Heiz- und Isolationsvorrichtung unterbindet dabei außerdem einen Einfluß der Außentemperatur auf den Formgebungsprozess, so dass die erfindungsgemäße Formstation in Pressformmaschinen mit mehreren Formstationen, welche unterschiedliche voreingestellte Temperaturen aufweisen, einsetzbar ist.The Temperature of the optical component to be molded is in the heating, Pressing and cooling phase by means of Such a forming station separated from above and / or from below and controllable from the side. The process temperature can vary depending on Material and shape of the component and according to the requirements of the process be precisely controlled and adjusted in the mold block. The the margins of the Upper and lower mold surrounding heating and insulation device prevents besides an influence of Outside temperature on the shaping process, so that the molding station according to the invention In press molding machines with several molding stations, which are different preset temperatures, can be used.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Heiz- und Isolationsvorrichtung außerdem zur Führung der Bewegung der Ober- und Unterform aufeinander zu und voneinander weg ausgebildet. Die Geometrie der die Seitenwände der Ober- und Unterform umgebenden Heiz- und Isolationsvorrichtung ist dabei genau an die Geometrie der Ober- und Unterform angepasst und ermöglicht eine präzise Führung der Ober- und Unterform entlang der optischen Achse des zu formenden Bauteils.In an advantageous embodiment The invention also relates to the heating and isolation device for guide the movement of the upper and lower mold towards and away from each other trained away. The geometry of the sidewalls of the upper and lower molds surrounding heating and insulation device is exactly to the Geometry of the upper and lower mold adapted and allows a precise guide the upper and lower mold along the optical axis of the to be formed Component.

In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Heiz- und Isolationsvorrichtung und den Seitenrändern der Ober- und Unterform ein zusätzliches Führungselement zur Führung der Bewegung der Ober- und Unterform aufeinander zu und voneinander weg angeordnet. Hier ist die Geometrie des Führungselementes genau an die Geometrie der Ober- und Unterform angepasst und ermöglicht die präzise Führung der Ober- und Unterform entlang der optischen Achse des zu formenden Bauteils. Das Führungselement weist vorzugsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, um die Wirksamkeit der Heiz- und Isolationseinrichtung nicht zu vermindern.In an alternative advantageous embodiment is between the Heating and insulation device and the side edges of the upper and lower mold an additional guide element to the leadership the movement of the upper and lower mold towards and away from each other arranged away. Here is the geometry of the guide element exactly to the Geometry of the upper and lower mold adapted and allows the precise guidance of Upper and lower mold along the optical axis of the mold to be formed Component. The guide element preferably has a high thermal conductivity not to the effectiveness of the heating and isolation device to diminish.

Die Heiz- und Isolationsvorrichtung des Formblocks umfasst insbesondere zumindest:

– einen Innenmantel, welcher die den Seitenrändern zugewandte Seite der Heiz- und Isolationsvorrichtung begrenzt und welcher eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist,
– einen Außenmantel, welcher die den Seitenrändern abgewandte Seite der Heiz- und Isolationsvorrichtung begrenzt und welcher eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Innenmantel aufweist,
– Heizelemente, welche zwischen Innen- und Außenmantel angeordnet sind und
– eine Isolationsschicht, welche zwischen dem Außenmantel und den Heizelementen angeordnet ist.

The heating and insulation device of the molding block comprises in particular at least:

An inner casing which delimits the side edges of the heating and insulating device facing the side edges and which has a high thermal conductivity,
An outer sheath which delimits the side of the heating and insulating device which is remote from the side edges and which has a lower thermal conductivity than the inner sheath,
- Heating elements, which are arranged between the inner and outer sheath and
- An insulation layer, which is arranged between the outer jacket and the heating elements.

Bei der Formgebung von radialsymmetrischen Bauteilen, insbesondere von Linsen, weisen die Ober- und Unterform vorzugsweise einen runden Querschnitt auf, so dass die Heiz- und Isolationsvorrichtung vorzugsweise als Ring ausgebildet ist.at the shaping of radially symmetrical components, in particular of Lenses, the upper and lower molds preferably have a round Cross-section, so that the heating and isolation device preferably is designed as a ring.

Zur gleichmäßigen und effektiven Erwärmung bzw. Abkühlung des Formmaterials, insbesondere eines Glasgobs, in der Heiz- Press- und Abkühlungsphase steht die erste Heiz- und Kühlvorrichtung des Heizblocks vorzugsweise in direktem Kontakt mit der Unterform, insbesondere mit deren Unterseite und/oder die zweite Heiz- und Kühlvorrichtung des Heizblocks in direktem Kontakt mit der Oberform, insbesondere mit deren Oberseite. Die erste und zweite Heiz- und Kühlvorrichtung sowie der Innenmantel der Isolations- und Heizvorrichtung sind vorzugsweise als Strahlungsheizer ausgebildet. Eine hohe Wärmeleitfähigkeit, insbesondere von mehr als etwa 20 W/mK, der Ober- und/oder der Unterform, des Innenmantels der Heiz- und Isolationsvorrichtung und, im Falle der Ausführung des Formblocks mit einem zusätzlichem Führungselement, des Führungselementes, ermöglicht dabei eine schnelle und gut steuerbare Erwärmung bzw. Abkühlung des Formmaterials.to uniform and effective warming or cooling of the molding material, in particular a glass gob, in the heating press and cooling phase stands the first heating and cooling device the heating block preferably in direct contact with the lower mold, in particular with its underside and / or the second heating and cooler the heating block in direct contact with the upper mold, in particular with their top side. The first and second heating and cooling device and the inner jacket of the insulation and heating device are preferably designed as a radiant heater. A high thermal conductivity, especially of more than about 20 W / mK, the top and / or bottom mold, of the inner jacket the heating and isolation device and, in the case of the execution of Mold blocks with an additional Guide element of the guide element, allows doing a fast and well controllable heating or cooling of the Molding material.

Eine Erwärmung der Ober- und Unterform ist in weiteren Ausführungsformen auch mittels induktiver Heizvorrichtungen möglich, wobei diese thermisch isoliert zur Ober- und Unterform angeordnet werden können. Die Kühlung erfolgt dann mit zusätzlichen Elementen.A warming the upper and lower mold is also in other embodiments by means of inductive heating devices possible, this being thermally insulated arranged to the upper and lower mold can be. The cooling then done with additional Elements.

Geeignete Materialien für die Elemente des Formblocks mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sind z. B. Hartmetalle wie Wolframcarbid oder keramische Werkstoffe wie SiC, Si₃N₄, AlN. Neben der geforderten hohen Wärmeleitfähigkeit weisen diese Materialien eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit bei Temperaturen von etwa 650°C auf. Da sich solche Materialien im allgemeinen relativ schwierig und damit auch kostenaufwendig bearbeiten lassen, können alternativ dazu auch hitzbeständige Stähle verwendet werden.Suitable materials for the elements of the molding block with a high thermal conductivity are z. As hard metals such as tungsten carbide or ceramic materials such as SiC, Si ₃ N ₄ , AlN. In addition to the required high thermal conductivity, these materials have sufficient corrosion resistance and strength at temperatures of about 650 ° C. Since such materials are generally relatively difficult and therefore costly to work with, heat-resistant steels can alternatively be used.

In Ausführungsformen, bei denen die Heizelemente der Heiz- und Isolationsvorrichtung elektrische Heizwicklungen umfassen, kann der Innenmantel vorzugsweise aus einem elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise aus Si₃N₄ bestehen, so dass die Heizwicklung am Innenmantel fixiert werden kann.In embodiments in which the heating elements of the heating and insulating device comprise electrical heating windings, the inner jacket may preferably consist of an electrically insulating material, preferably Si ₃ N ₄ , so that the heating winding can be fixed to the inner jacket.

Die Heiz- und Isolationsvorrichtung ist so ausgeführt, dass diese einen Wärmeverlust in radialer Richtung verhindert und den Einfluss der Umgebungstemperatur begrenzt. Dazu befindet sich in einer geeigneten Ausführung eine Isolationsschicht zwischen den Heizelementen und dem Außenmantel, welche vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als etwa 5 W/mK aufweist.The Heating and isolation device is designed so that this heat loss prevented in the radial direction and the influence of ambient temperature limited. This is in a suitable execution a Insulating layer between the heating elements and the outer jacket, which preferably has a thermal conductivity of less than about 5 W / mK.

Im Falle der Ausführung der Heizelemente als elektrische Heizwicklungen kann die Isolationsschicht ebenfalls oder alternativ zum Innenmantel elektrisch isolierend ausgebildet sein und beispielsweise aus Quarzglas, Glaskeramik, Al₂O₃ oder Mullit bestehen, so dass die Heizwicklungen auch in der Isolationsschicht fixiert werden können.In the case of the embodiment of the heating elements as electrical heating coils, the insulating layer may also be electrically insulating or alternatively to the inner jacket and, for example, quartz glass, glass ceramic, Al ₂ O ₃ or mullite, so that the heating coils can be fixed in the insulating layer.

Der Außenmantel der Heiz- und Isolationsvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass dieser der Heiz- und Isolationsvorrichtung eine stabile Form und Struktur verleiht, so dass diese gleichzeitig zur Führung und/oder Begrenzung der Bewegung der Ober- und Unterform dienen kann, wobei der Außenmantel außerdem eine geringe Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise von weniger als etwa 20 W/mK und gute Korrosionsbeständigkeit aufweist. In einer geeigneten Ausführung besteht der Außenmantel der Heiz- und Isolationsvorrichtung aus rostfreiem Stahl.Of the outer sheath the heating and insulation device is preferably designed such that this heating and insulation device a stable shape and Lends structure so that these at the same time lead and / or Limiting the movement of the upper and lower mold can serve, where the outer jacket Furthermore a low thermal conductivity, preferably less than about 20 W / mK and good corrosion resistance having. In a suitable embodiment, the outer jacket is made the heating and insulation device made of stainless steel.

Die Heiz- und Isolationseinrichtung weist vorzugsweise zumindest eine Öffnung auf, in welcher ein Temperaturmessfühler angeordnet ist, der die Temperatur des Innenmantels direkt erfasst. In der Ober- und/oder Unterform können ebenfalls Temperaturmessfühler zur direkten Temperaturerfassung der Formteile angeordnet sein. Als Temperaturmessfühler kann ein Pyrometer oder ein Thermoelement eingesetzt werden. Die Temperaturmessfühler stehen vorzugsweise mit einer Temperatursteuer- oder Regeleinheit in Verbindung und diese steht mit den Heiz- und Kühlvorrichtungen und den Heizelementen in Verbindung. Die Heizelemente der Heiz- und Isolationsvorrichtung umfassen vorzugsweise steuerbare Heizwicklungen, insbesondere eine im Bereich der Oberform und eine im Bereich der Unterform angeordnete Heizwicklung, wobei diese voneinander unabhängig steuerbar sind. Damit ist eine genaue Temperaturbestimmung im Formblock und die genaue Einstellung eines Temperaturzyklus des zu formenden Bauteils im Formblocks während des gesamten Prozesses möglich.The Heating and isolation device preferably has at least one opening, in which a temperature sensor is arranged, which detects the temperature of the inner shell directly. In the upper and / or lower mold can also temperature sensors for be arranged direct temperature detection of the moldings. When Temperature sensor a pyrometer or a thermocouple can be used. The Temperature sensor are preferably with a temperature control or control unit and this communicates with the heating and cooling devices and the heating elements in connection. The heating elements of the heating and insulation device preferably comprise controllable heating coils, in particular a in the area of the upper mold and one arranged in the area of the lower mold Heating coil, which are independently controllable. In order to is an accurate temperature determination in the mold block and the exact one Setting a temperature cycle of the component to be molded in Form blocks during of the whole process possible.

In einer weiteren geeigneten Ausführungsform sind/ist die erste und/oder zweite Heiz- und Kühlvorrichtung als Pressstempel ausgebildet. Dabei kann die Querschnittsfläche der ersten und/oder zweiten Heiz- und Kühlvorrichtung jeweils größer sein als die Querschnittsfläche der Ober- bzw. Unterform und diese als Flansch überragen und/oder die Ober- und/oder Unterform weist jeweils an ihrer der Formfläche gegenüberliegenden Fläche Flansche auf. Sind die Flansche so ausgebildet, dass diese die Heiz- und Isolationsvorrichtung zumindest teilweise überragen, kann die Heiz- und Isolationsvorrichtung gleichzeitig der Begrenzung der Bewegung der Ober- und Unterform aufeinander zu dienen, wobei durch die Höhe der Heiz- und Isolationsvorrichtung die minimale Distanz zwischen Ober- und Unterform festgelegt ist.In a further suitable embodiment, the first and / or second heating and cooling device is / are designed as a press die. In this case, the cross-sectional area of the first and / or second heating and cooling device can each be greater than the cross-sectional area of the upper or lower mold and project beyond it as a flange and / or the upper and / or lower mold has flanges on their respective surface opposite the mold surface on. If the flanges are designed such that they at least partially project beyond the heating and insulation device, the heating and insulation device can simultaneously serve to limit the movement of the upper and lower molds to one another, wherein the height of the heating and insulation front direction the minimum distance between upper and lower mold is fixed.

Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren, insbesondere unter Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, zum Präzisionspressen optischer Bauteile.Farther For example, the present invention encompasses a process, in particular Use of the device according to a the preceding claims, for precision pressing optical components.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Bereitstellen zumindest eines Heizblocks und zumindest eines Formblocks mit einer Oberform, einer Unterform und zumindest einer Heiz- und Isolationsvorrichtung bzw. umfasst eine Oberform, eine Unterform und zumindest eine Heiz- und Isolationsvorrichtung. Die Oberform und die Unterform weisen jeweils eine innere Formfläche hoher Wärmeleitfähigkeit zur Aufnahme und Formgebung eines Formmaterials auf. Die genannten inneren Formflächen der Oberform und der Unterform definieren beim Zusammenführen von Ober- und Unterform einen Raum bzw. eine Form gewünschter Abmessung und Geometrie. Die Form entspricht dabei dem zu formenden optischen Bauteil bzw. Element. Die Heiz- und Isolationsvorrichtung wird derart angeordnet, dass die Seitenränder der Oberform und Unterform von der Heiz- und Isolationsvorrichtung, insbesondere vollständig oder zumindest abschnittsweise, umgeben werden. Der zumindest eine Heizblock wird unterhalb und/oder oberhalb des Formblocks angeordnet. Die Oberform und die Unterform bewegen sich beim Pressvorgang entlang einer Achse aufeinander zu und nach Abschluß des Pressvorgangs voneinander weg. Das Erwärmen bzw. das Heizen der Form bzw. der Unterform und Oberform erfolgt mittels der Heiz- und Isolationsvorrichtung und/oder des zumindest einen Heizblocks, vorzugsweise zweier Heizblocks. Die Heizleistung von Heizblock und Heiz- und Isolationsvorrichtung sind unabhängig voneinander einstellbar. Insbesondere kann die Heiz- und Isolationsvorrichtung zumindest zweiteilig oder mehrteilig ausgebildet sein, so dass jedes Teil separat bzw. unabhängig eingestellt werden kann.The inventive method comprises providing at least one heating block and at least a mold block having an upper mold, a lower mold and at least a heating and insulation device or comprises an upper mold, a lower mold and at least one heating and isolation device. The upper mold and the lower mold each have an inner mold surface of higher thermal conductivity for receiving and shaping a molding material. The mentioned inner mold surfaces the upper mold and the lower mold define when merging Upper and lower mold a space or a shape of desired Dimension and geometry. The shape corresponds to the shape to be formed optical component or element. The heating and insulation device is arranged such that the side edges of the upper mold and lower mold of the heating and isolation device, in particular completely or at least in sections, surrounded. The at least one heating block is placed below and / or above the mold block. The upper form and the lower mold move along an axis during the pressing process towards each other and after completion of the Pressing away from each other. Heating or heating the mold or the lower mold and upper mold takes place by means of the heating and insulation device and / or the at least one heating block, preferably two heating blocks. The heat output of heating block and heating and insulation device are independent adjustable from each other. In particular, the heating and insulation device be formed at least in two parts or more parts, so that each Part separately or independently can be adjusted.

In einer Ausführungsform wird der Formblock von dem zumindest einen Heizblock auf zumindest einen weiteren Heizblock geschoben. In dieser Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren somit als einen weiteren Verfahrensschritt das Weiterscheiben des Formblocks auf Vorrichtungen oder Heizblöcke, welche als Pressstationen und/oder Kühlstationen ausgebildet sind. Hierbei erfolgt das Aufheizen, das Pressen und/oder das Kühlen des zu formenden optischen Bauteils bzw. des optischen Glaselementes in mehreren Stationen.In an embodiment For example, the mold block will be at least one of the at least one heater block pushed another heating block. In this embodiment comprises the inventive method Thus, as a further step, the Weiterscheiben the Mold blocks on devices or heating blocks, which are used as pressing stations and / or cooling stations are formed. Here, the heating, the pressing and / or the cooling the optical component to be molded or the optical glass element in several stations.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Bewegung der Oberform und der Unterform, welche sich entsprechend dem Vorgang beim Pressen bzw. nach Abschluss des Pressens aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegen, durch die Heiz- und Isolationsvorrichtung geführt. Die Oberform und/oder die Unterform führen innerhalb der Heiz- und Isolationsvorrichtung somit eine durch diese geführte Bewegung aus.In an embodiment the present invention, the movement of the upper mold and the Subform, which according to the process during pressing or after completion of the pressing on each other or away from each other move, passed through the heating and isolation device. The Upper mold and / or the lower mold lead within the heating and insulation device thus a guided by this Move out.

In einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Bewegung der Oberform und Unterform durch ein zwischen der Heiz- und Isolationsvorrichtung und den Seitenrändern der Ober- und Unterform angeordnetes zusätzliches Führungselement geführt.In an alternative embodiment of the invention is the movement of the upper mold and lower mold by a between the heating and insulation device and the side edges of Upper and lower mold arranged additional guide element out.

Durch das Heizen mittels des zumindest einen Heizblocks und/oder der Heiz- und Isolationsvorrichtung kann gezielt eine gewünschte Temperaturverteilung in der Form bzw. innerhalb des durch die Oberform und Unterform gebildeten Raums erzeugt bzw. eingestellt werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass gezielt und reproduzierbar eine definierte Temperaturverteilung in der Form erzeugt wird. Die zu erzeugende Temperaturverteilung richtet sich nach dem zu erzielenden Ergebnis eines optischen Bauteils mit möglichst optimalen Werten hinsichtlich Kontur und Spannungsdoppelbrechung.By the heating by means of the at least one heating block and / or the heating and insulation device can specifically a desired temperature distribution in the form or within the by the upper mold and lower mold generated space to be created or adjusted. The procedure is characterized by the fact that targeted and reproducible one defined temperature distribution is generated in the mold. The too generating temperature distribution depends on the one to be achieved Result of an optical component with as optimal values as possible Contour and stress birefringence.

Durch das Heizen bzw. Erwärmen mittels des zumindest einen Heizblocks und/oder der Heiz- und Isolationsvorrichtung kann die Temperaturverteilung in der Form gesteuert und/oder geregelt werden. Beispielsweise kann in der Form, insbesondere zumindest abschnittsweise, eine im wesentlichen homogene oder sogar eine homogene Temperaturverteilung eingestellt werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Temperaturverteilung, aus den an verschiedenen Orten innerhalb der Form ermittelten Temperaturen, auf eine Temperaturdifferenz, der einzelnen Orte innerhalb der Form zueinander, von weniger als etwa 1 °C bevorzugt von weniger als etwa 0,5 °C oder besonders bevorzugt von weniger als etwa 0,1 °C einstellbar ist bzw. eingestellt werden kann.By heating or heating by means of the at least one heating block and / or the heating and insulation device For example, the temperature distribution in the mold can be controlled and / or regulated become. For example, in the form, in particular at least in sections, a substantially homogeneous or even a homogeneous Temperature distribution can be adjusted. The process draws characterized in that the temperature distribution, from the temperatures determined at different locations within the mold, on a temperature difference, the individual places within the form to each other, of less than about 1 ° C, preferably less than about 0.5 ° C or more preferably less than about 0.1 ° C adjustable is or can be set.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der genannten Form, insbesondere zumindest abschnittsweise, eine inhomogene Temperaturverteilung eingestellt werden. Die Temperaturverteilung nimmt entlang der Achse bzw. der Längsachse des Formblocks ausgehend von der inneren Formfläche der Oberform und/oder Unterform in Richtung zum Zentrum der Form graduell ab oder graduell zu. Die Längsachse definiert sich in der vorliegenden Erfindung durch die Bewegungsrichtung der beim Pressvorgang bewegten Unterform oder Oberform. Weiterhin kann die Temperaturverteilung zusätzlich oder für sich alleine senkrecht zur Achse bzw. Längsachse des Formblocks ausgehend von der inneren Formfläche der Oberform und/oder Unterform in Richtung zum Zentrum der Form graduell abnehmen oder zunehmen. Ferner ist die Ausbildung einer symmetrischen oder asymmetrischen Temperaturverteilung, vorzugsweise in Bezug zu der Längs- und/oder Querachse der Form möglich.In a further embodiment of the present invention, an inhomogeneous temperature distribution can be set in the named form, in particular at least in sections. The temperature distribution gradually decreases or gradually increases along the axis of the mold block from the inner mold surface of the upper mold and / or lower mold toward the center of the mold. The longitudinal axis defined in the present invention by the direction of movement of the pressing process moving lower mold or upper mold. Furthermore, the temperature distribution may decrease or increase gradually in addition to or perpendicular to the axis or longitudinal axis of the mold block, starting from the inner mold surface of the upper mold and / or lower mold in the direction of the center of the mold. Furthermore, the formation of a symmetrical or asymmetrical temperature distribution, preferably in relation to the longitudinal and / or transverse axis of the mold is possible.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung ist es möglich, die Temperatur bzw. die Temperaturverteilung so einzustellen, dass die Temperatur innerhalb der Form von einem an einem Ort bzw. Raumpunkt der Form vorgegebenen Sollwert um einen Wert von kleiner als etwa 1 °C, bevorzugt kleiner als etwa 0,5 °C oder besonders bevorzugt von kleiner als etwa 0,1 °C abweichend bereitgestellt wird bzw. abweicht.With the method according to the invention and the device it is possible adjust the temperature or temperature distribution so that the temperature within the shape of one at a place or point in space the shape predetermined value by a value of less than about 1 ° C, preferred less than about 0.5 ° C or more preferably deviating from less than about 0.1 ° C is provided or deviates.

Erfindungsgemäß kann die Messung der Temperaturverteilung bzw. der Temperatur innerhalb der Form bzw. der Oberform und der Unterform mittels eines Temperaturmessfühlers, vorzugsweise eines Pyrometers, erfolgen.According to the invention, the Measurement of the temperature distribution or the temperature within the mold or the upper mold and the lower mold by means of a temperature sensor, preferably a pyrometer, done.

Zur Temperaturmessung weist die Isolationsvorrichtung eine Öffnung auf, durch welche der Temperaturmessfühler in die Form eingeführt wird. Anhand der erfaßten bzw. gemessenen Temperatur, vorzugsweise an verschiedenen Orten innerhalb der Form, erfolgt die Regelung und/oder Steuerung der Temperaturverteilung innerhalb der Form durch ein Einstellen der Temperatur in dem zumindest einen Heizblock und der Heiz- und Isolationsvorrichtung.to Temperature measurement, the isolation device has an opening, through which the temperature sensor introduced into the mold becomes. Based on the detected or measured temperature, preferably at different locations within the form, the regulation and / or control of the Temperature distribution within the mold by adjusting the Temperature in the at least one heating block and the heating and isolation device.

Die Heiz- und Isolationsvorrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass die zur Isolation ausgebildeten Mittel die Temperaturverteilung innerhalb der Form und der Oberform und Unterform von der Umgebungstemperatur abgeschirmt wird und kein Temperaturverlust nach außen, d.h. außerhalb des Formblocks, auftritt.The Heating and isolation device is designed such that the means designed for isolation the temperature distribution within the mold and the upper mold and lower mold from the ambient temperature is shielded and no loss of temperature to the outside, i. outside of the molding block, occurs.

Dies ermöglicht die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Formstation in einem Mehrfach-Pressverfahren, bei dem mehrere optische Bauteile in einem Formenverbund bzw. in einem Verbund aus mehreren Formblöcken oder Formstationen in einem Durchgang gepresst werden.This allows the use of the device according to the invention Forming station in a multiple-pressing process, in which several optical Components in a composite or in a composite of several mold blocks or mold stations are pressed in one go.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung als auch das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere geeignet für die Herstellung von solchen optischen Glaselementen, welche einen Durchmesser von weniger als etwa 150 mm, bevorzugt von weniger als etwa 100 mm, besonders bevorzugt von weniger als etwa 45 mm aufweisen und/oder eine Mittendicke von weniger als etwa 20 mm, bevorzugt von weniger als etwa 12 mm, besonders bevorzugt von weniger als etwa 6 mm aufweisen.The inventive device as well as the inventive method are particularly suitable for the production of such optical glass elements, which a Diameter less than about 150 mm, preferably less than about 100 mm, more preferably less than about 45 mm and / or a center thickness of less than about 20 mm, preferably less than about 12 mm, more preferably less than about 6 mm.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung finden sich in der oder das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich zur Herstellung von Linsen, Prismen, optischen Fenstern, daraus hergestellten optischen Bauteilen, sowie optischen Komponenten für die Digitale Projektion, Photolithographie, Steppern, Excimerlasern, Wafern, Computerchips sowie integrierten Schaltungen und elektronischen Geräten, die solche Schaltungen und Chips enthalten, sowie für die Telekommunikation, Optische Nachrichtentechnik und/oder Informationsübertragung, Optik und/oder Beleuchtung im Sektor Automotive, Sensorik, Mikroskopie, Medizintechnik, Sichtoptik für Jagd und Beobachtung, Ferngläser, Spektive und/oder Teleskope.The Use of the method according to the invention and / or find the device according to the invention in the or the inventive method and / or the device according to the invention are suitable for the production of lenses, prisms, optical windows, made of optical components, as well as optical components for the Digital projection, photolithography, steppers, excimer lasers, Wafers, computer chips as well as integrated circuits and electronic Devices, containing such circuits and chips, as well as for telecommunications, Optical communications technology and / or information transmission, Optics and / or lighting in the automotive, sensor, microscopy, Medical technology, visual optics for Hunting and observation, binoculars, Spotting scopes and / or telescopes.

Weiterhin umfaßt die vorliegenden Erfindung ein optisches Bauteil bzw. ein optisches Glaselement, insbesondere optische Prismen oder optische Linsen, welche herstellbar oder hergestellt sind nach dem vorstehende beschriebenen Verfahren den jeweiligen Ausführungsformen oder mittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen in ihren jeweiligen Ausführungsformen.Farther comprises the present invention, an optical component or an optical Glass element, in particular optical prisms or optical lenses, which can be manufactured or manufactured according to the above described Method of the respective embodiments or by means of the devices described above in theirs respective embodiments.

Das genannte optische Glaselement ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine Oberfläche mit einer Konturabweichung PV von kleiner als etwa 2 μm, bevorzugt von kleiner als etwa 1 μm oder besonders bevorzugt von kleiner als etwa 0,5 μm aufweist. Die Konturabweichung PV „Peak to Valley" ist ein Maß für die Ebenheit der Fläche und ist definiert durch die Profilformtoleranz nach DIN ISO 1101. Insbesondere wird bei sphärischen Oberflächen der maximale Höhenunterschied zu dem sie definierenden Bogenradius verstanden, dazu sei auch auf die DIN ISO 10110-12 hingewiesen.The said glass optical element is characterized in that it has a surface with a contour deviation PV of less than about 2 μm, preferably less than about 1 μm or more preferably less than about 0.5 microns. The contour deviation PV "Peak to Valley "is a Measure of evenness the area and is defined by the profile shape tolerance according to DIN ISO 1101. In particular, in the case of spherical surfaces the maximum height difference to the radius of curvature defining it, be on top of that the DIN ISO 10110-12 pointed out.

Die Erfindung soll im Weiteren an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The Invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments.

1 zeigt eine Formstation mit einem Formblock 7, bei welchem die Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 gleichzeitig zur Führung der Oberform 1 und Unterform 2 ausgebildet ist und die Heiz- und Kühlvorrichtungen 4, 5 des Heizblocks der Formstation gleichzeitig als Pressstempel ausgebildet sind. Dabei sind der Formblock 7 (inklusive Vorrichtung 6) frei beweglich gegenüber den Vorrichtungen 4 und 5. 1 shows a forming station with a molding block 7 in which the heating and insulation device 6 at the same time to guide the upper mold 1 and subform 2 is formed and the heating and cooling devices 4 . 5 the heating block of the forming station are simultaneously formed as a press die. Here are the mold block 7 (including device 6 ) freely movable with respect to the devices 4 and 5 ,

Die Formstation kann Bestandteil einer Pressformmaschine (nicht dargestellt) sein, welche beispielsweise drei bis fünf Formstationen aufweist, welche von Formblöcken 7 mit einem Formmaterial 3 durchlaufen werden. In einer ersten Formstation wird das Formmaterial 3 mittels der als Heizung und Pressstempel konfigurierten Heiz- und Kühlvorrichtung 4, 5 aufgeheizt, in einer zweiten Formstation wird das Formmaterial 3 mittels der als Pressstempel und Heizung konfigurierten Heiz- und Kühlvorrichtungen 4, 5 gepresst und mittels der weiteren Formstationen, in denen die Heiz- und Kühlvorrichtungen 4, 5 als Kühler und Pressstempel ausgebildet sind, in ein bis drei Stufen, vorzugsweise von der Presstemperatur auf Umgebungstemperatur, abgekühlt.The forming station may be part of a press-forming machine (not shown), which has, for example, three to five forming stations, which form blocks 7 with a molding material 3 to go through. In a first molding station, the molding material 3 by means of the heating and cooling device configured as heating and pressing die 4 . 5 heated, in a second molding station, the molding material 3 by means of the heating and cooling devices configured as press dies and heating 4 . 5 pressed and by means of the further forming stations, in which the heating and cooling devices 4 . 5 are designed as a cooler and press die, in one to three stages, preferably from the pressing temperature to ambient temperature, cooled.

Das Formmaterial 3 ist beispielsweise ein Glasgob aus einem optischen Glas welcher zwischen der Ober- und Unterform 1, 2 zu einer Linse mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Mittendicke 4 mm gepresst werden soll. Bei dem optischen Glas oder dem Glas kann es sich beispielsweise um eines oder zumindest eines der folgenden Gläser handeln: Fluor-Kron-Gläser, Phosphor-Kron-Gläser, Phosphor-Schwer-Kron-Gläser, Bor-Kron-Gläser, Barium-Leicht-Kron-Gläser, Kron-Gläser, Zink-Kron-Gläser, Barium-Kron-Gläser, Schwer-Kron-Gläser, Kron-Flint-Gläser, Barium-Leicht-Flint-Gläser, Doppel-Schwer-Kron-Gläser, Lanthan-Kron-Gläser, Doppel-Leicht-Flint-Gläser, Barium-Flint-Gläser, Leicht-Flint-Gläser, Flint-Gläser, Barium-Schwer-Flint-Gläser, Lanthan-Flint-Gläser, Lanthan-Schwer-Flint-Gläser, Schwer-Flint-Gläser, Tief-Kron-Gläser, Tief-Flint-Gläser, Lang-Kron-Sondergläser, Tief-Schwer-Flint-Gläser, Kurz-Flint-Gläser, Kurz-Flint-Sondergläser.The molding material 3 For example, a glass gob of optical glass is between the top and bottom molds 1 . 2 to a lens with a diameter of 30 mm and a center thickness 4 mm to be pressed. The optical glass or the glass may, for example, be one or at least one of the following glasses: Fluor-Kron glasses, Phosphor-Kron glasses, Phosphor heavy Kron glasses, Boron Kron glasses, Barium light Crown Glasses, Crown Glasses, Zinc Crown Glasses, Barium Crown Glasses, Heavy Crown Glasses, Kron Flint Glasses, Barium Light Flint Glasses, Double Heavy Crown Glasses, Lanthanum -Kron glasses, double light flint glasses, barium flint glasses, light flint glasses, flint glasses, barium heavy flint glasses, lanthanum flint glasses, lanthanum heavy flint glasses , Heavy Flint Glasses, Deep Kroner Glasses, Deep Flint Glasses, Long Kroner Special Glasses, Deep Heavy Flint Glasses, Short Flint Glasses, Short Flint Special Glasses.

Die Ober- und Unterform sind radialsymmetrisch zur optische Achse der Linse ausgeführt. Zum Aufheizen des Gobs im Formblock 7 sind, abhängig von der Glassorte, Temperaturen bis 650°C erforderlich. Um eine gute Wärmeübertragung zwischen den Heiz- und Kühlvorrichtungen 4, 5 und der Ober- und Unterform 1, 2 zu erzielen, ist die erste Heiz- und Kühleinrichtung 4 direkt mit der Unterseite der Unterform 2 in Kontakt und die zweite Heiz- und Kühlvorrichtung 5 direkt mit der Oberseite der Oberform 1 in Kontakt. Die Oberform 1 und die Unterform 2 bestehen aus Wolframcarbid und haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 40 W/mK zur effektiven Wärmeübertragung auf den Gob.The upper and lower mold are designed radially symmetrical to the optical axis of the lens. To heat the gob in the mold block 7 Depending on the type of glass, temperatures of up to 650 ° C are required. To ensure good heat transfer between the heating and cooling devices 4 . 5 and the upper and lower molds 1 . 2 to achieve is the first heating and cooling device 4 directly to the bottom of the lower mold 2 in contact and the second heating and cooling device 5 directly with the top of the upper mold 1 in contact. The upper form 1 and the subform 2 Consist of tungsten carbide and have a high thermal conductivity of 40 W / mK for effective heat transfer to the gob.

Der Formblock 7 weist außerdem eine ringförmige Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 auf. Diese ist als Führungsring zur Führung der Bewegung der Ober- und Unterform 1, 2 entlang der optischen Achse der Linse ausgebildet und dient gleichzeitig der präzisen Positionierung der Ober- und Unterform 1, 2. Ist die Oberform 1 mit Flanschen 1.1, 1.2 an ihrer Oberseite und die Unterform 2 mit Flanschen 2.1, 2.2 an ihrer Unterseite ausgebildet, kann die ringförmige Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 außerdem als Distanzring zur Einstellung der minimalen Distanz zwischen Ober- und Unterform 1, 2 fungieren.The mold block 7 also has an annular heating and isolation device 6 on. This is as a guide ring for guiding the movement of the upper and lower mold 1 . 2 formed along the optical axis of the lens and also serves for the precise positioning of the upper and lower mold 1 . 2 , Is the upper form 1 with flanges 1.1 . 1.2 at its top and the lower mold 2 with flanges 2.1 . 2.2 formed on its underside, the annular heating and isolation device 6 also as a spacer ring for adjusting the minimum distance between the upper and lower mold 1 . 2 act.

Die ringförmige Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 besteht aus einem Innenmantel 6.2 aus Siliziumnitrid mit einer ebenfalls hohen Wärmeleitfähigkeit von 30 W/mK, einem Außenmantel 6.1 aus hitzebeständigem Edelstahl, z. B. 1.2787, mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit von etwa 11 W/mK, einem Heizelement, bestehend aus einer Heizwicklung, welche in der Isolationsschicht 6.4 aus fixiert ist. Die Isolationsschicht besteht aus Quarzglas, weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit von 1 W/mK auf und ist außerdem elektrisch isolierend. Die Heizwicklung ist zwischen dem Innenmantel 6.2 und der Isolationsschicht 6.4 angeordnet.The annular heating and isolation device 6 consists of an inner jacket 6.2 made of silicon nitride with a likewise high thermal conductivity of 30 W / mK, an outer sheath 6.1 made of heat-resistant stainless steel, z. B. 1.2787, with a lower thermal conductivity of about 11 W / mK, a heating element consisting of a heating coil, which in the insulating layer 6.4 is fixed out. The insulation layer consists of quartz glass, has a low thermal conductivity of 1 W / mK and is also electrically insulating. The heating coil is between the inner jacket 6.2 and the insulation layer 6.4 arranged.

Die Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 weist eine Öffnung zur Aufnahme eines Temperaturmessfühlers 9, beispielsweise eines Thermoelementes oder zum Durchstrahlen mittels eines Pyrometers auf, mit welchem die Temperatur des Innenmantels 6.2 genau bestimmbar ist. Ebenso können auch die Temperaturen der Ober- und Unterform bestimmt werden. Die ermittelten Temperaturen dienen der exakten Steuerung bzw. Regelung der Pozessparameter.The heating and insulation device 6 has an opening for receiving a temperature sensor 9 , For example, a thermocouple or for irradiation by means of a pyrometer, with which the temperature of the inner shell 6.2 is exactly determinable. Likewise, the temperatures of the upper and lower molds can be determined. The temperatures determined serve the exact control or regulation of the process parameters.

In 2 ist eine Ausführung des Formblocks 7 mit einem zusätzlichen Führungsring 8 gezeigt, wobei die Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 als Distanzring und die Heiz- und Kühlvorrichtungen 4, 5 des Heizblocks der Formstation gleichzeitig als Pressstempel ausgebildet sind.In 2 is an embodiment of the mold block 7 with an additional guide ring 8th shown, wherein the heating and isolation device 6 as a spacer ring and the heating and cooling devices 4 . 5 the heating block of the forming station are simultaneously formed as a press die.

Die Formstation kann, wie zu 1 bereits ausgeführt ebenfalls Bestandteil einer Formpressmaschine seinThe forming station can, as well 1 already executed also be part of a compression molding machine

Das Formmaterial 3 ist beispielsweise ein Glasgob aus einem optischen Glas, welcher zwischen der Ober- und Unterform 1, 2 zu einer Linse mit Durchmesser 30 mm und Mittendicke 4 mm gepresst werden soll.The molding material 3 For example, a glass gob of optical glass is between the top and bottom molds 1 . 2 to a lens with a diameter of 30 mm and center thickness 4 mm is to be pressed.

Bei dem optischen Glas oder dem Glas kann es sich beispielsweise um eines oder zumindest eines der folgenden Gläser handeln: Fluor-Kron-Gläser, Phosphor-Kron-Gläser, Phosphor-Schwer-Kron-Gläser, Bor-Kron-Gläser, Barium-Leicht-Kron-Gläser, Kron-Gläser, Zink-Kron-Gläser, Barium-Kron-Gläser, Schwer-Kron-Gläser, Kron-Flint-Gläser, Barium-Leicht-Flint-Gläser, Doppel-Schwer-Kron-Gläser, Lanthan-Kron-Gläser, Doppel-Leicht-Flint-Gläser, Barium-Flint-Gläser, Leicht-Flint-Gläser, Flint-Gläser, Barium-Schwer-Flint-Gläser, Lanthan-Flint-Gläser, Lanthan-Schwer-Flint-Gläser, Schwer-Flint-Gläser, Tief-Kron-Gläser, Tief-Flint-Gläser, Lang-Kron-Sondergläser, Tief-Schwer-Flint-Gläser, Kurz-Flint-Gläser, Kurz-Flint-Sondergläser.at For example, the optical glass or the glass may be one or at least one of the following glasses: Fluor Kron glasses, Phosphor Kron glasses, Phosphor heavy Kron glasses, Bor Kron glasses, Barium Leicht Kron glasses, Kron glasses, Zink Kron Glasses, barium crown glasses, heavy crown glasses, crown flint glasses, barium light flint glasses, double heavy crown glasses, lanthanum crown glasses, double light flint glasses , Barium Flint Glasses, Light Flint Glasses, Flint Glasses, Barium Heavy Flint Glasses, Lanthanum Flint Glasses, Lanthanium Heavy Flint Glasses, Heavy Flint Glasses, Deep Kroner Glasses , Low flint glasses, long Kron special glasses, low heavy flint glasses, short flint glasses, short flint special glasses.

Die Ober- und Unterform sind radialsymmetrisch zur optischen Achse der Linse ausgeführt. Zum Aufheizen des Gobs im Formblock 7 sind Temperaturen bis 450 °C erforderlich. Um eine gute Wärmeübertragung zwischen den Heiz- und Kühlvorrichtungen 4, 5 und der Ober- und Unterform 1, 2 zu erzielen, ist die erste Heiz- und Kühleinrichtung 4 direkt mit der Unterseite der Unterform 2 in Kontakt und die zweite Heiz- und Kühlvorrichtung 5 direkt mit der Oberseite der Oberform 1 in Kontakt. Die Oberform 1 und die Unterform 2 bestehen aus Siliziumnitrid und haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 30 W/mK zur effektiven Wärmeübertragung auf den Gob.The upper and lower molds are radially symmetrical to the optical axis of the lens. To heat the gob in the mold block 7 Temperatures up to 450 ° C are required. To ensure good heat transfer between the heating and cooling devices 4 . 5 and the upper and lower molds 1 . 2 to achieve is the first heating and cooling device 4 directly to the bottom of the lower mold 2 in contact and the second heating and cooling device 5 directly with the top of the upper mold 1 in contact. The upper form 1 and the subform 2 are made of silicon nitride and have a high thermal conductivity of 30 W / mK for effective heat transfer to the gob.

Der Formblock 7 weist außerdem einen Führungsring 8 zur Führung der Bewegung der Ober- und Unterform 1, 2 entlang der optischen Achse der Linse auf. Die ringförmige Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 umgibt den Führungsring 8 und die Ober- und Unterform 1, 2. Ist die erste- und zweite Heiz- und Kühlvorrichtung 4, 5 jeweils so ausgebildet, dass diese die Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 überdeckt, wobei die über die Ober- und Unterform hinausragenden Flächen der Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 als Flansche 4.1, 4.2, 5.1, 5.2 ausgebildet sind, kann die ringförmige Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 außerdem als Stoppring zur Einstellung der minimalen Distanz zwischen Ober- und Unterform 1,2 fungieren.The mold block 7 also has a guide ring 8th to guide the movement of the upper and lower molds 1 . 2 along the optical axis of the lens. The annular heating and isolation device 6 surrounds the guide ring 8th and the top and bottom forms 1 . 2 , Is the first and second heating and cooling device 4 . 5 each designed so that these the heating and insulation device 6 covered, wherein the projecting beyond the upper and lower mold surfaces of the heating and insulation device 6 as flanges 4.1 . 4.2 . 5.1 . 5.2 are formed, the annular heating and isolation device 6 also as a stop ring for setting the minimum distance between the upper and lower molds 1 . 2 act.

Die ringförmige Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 besteht aus einem Innenmantel 6.2 aus elektrisch isolierendem Siliziumnitrid mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit von 30 W/mK, einem Außenmantel 6.1 aus hitzebeständigem Stahl, z. B. 1.2787, mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit von 11 W/mK, einem Heizelement, bestehend aus einer Heizwicklung, welche am Innenmantel 6.2 fixiert ist. Die Isolationsschicht besteht aus einer Glaskeramik und weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit von 1 W/mK auf. Die Heizwicklung ist zwischen dem Innenmantel 6.2 und der Isolationsschicht 6.4 angeordnet.The annular heating and isolation device 6 consists of an inner jacket 6.2 made of electrically insulating silicon nitride with a high thermal conductivity of 30 W / mK, an outer sheath 6.1 made of heat-resistant steel, z. B. 1.2787, with a lower thermal conductivity of 11 W / mK, a heating element consisting of a heating coil, which on the inner shell 6.2 is fixed. The insulation layer consists of a glass ceramic and has a low thermal conductivity of 1 W / mK. The heating coil is between the inner jacket 6.2 and the insulation layer 6.4 arranged.

Die Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 weist hier ebenfalls eine Öffnung zur Aufnahme eines Temperaturmessfühlers 9 auf.The heating and insulation device 6 here also has an opening for receiving a temperature sensor 9 on.

3 zeigt die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Formstation in einem Mehrfach-Pressverfahren, hier einem 7-fach-Pressverfahren. Dabei werden sieben Linsen 3.1, 3.2 gleichzeitig innerhalb einer Heiz- und Isolationsvorrichtung 6, welche zudem auch die Funktion eines Distanzrings 6 übernimmt, angeordnet, wobei eine Linse 3.1 in der Mitte des Distanzringes angeordnet ist und die sechs restlichen Linsen 3.2 im Umkreis, insbesondere auf einem Kreisumfang um die Mitte des Distanzringes 6, verteilt bzw. angeordnet sind. Dazu ist beispielhaft ein schematischer Ausschnitt aus dem Verbund aus mehreren Linsen 3.1, 3.2, hier von sieben Linsen dargestellt, wobei die mittige Linse 3.1 nur abschnittsweise und zwei um die mittige Linse 3.1 angeordneten Linsen 3.2 ganz oder nur abschnittsweise dargestellt sind. Einzelne beispielhaft ausgewählte Bereiche der Linsen 3.1, 3.2 sind entsprechend markiert T₁, T₂, .., T₈ 3 shows the use of a device or molding station according to the invention in a multiple-pressing process, here a 7-fold pressing process. There are seven lenses 3.1 . 3.2 simultaneously within a heating and isolation device 6 , which also has the function of a spacer ring 6 takes over, arranged, using a lens 3.1 in the middle of the spacer ring is arranged and the six remaining lenses 3.2 in the vicinity, in particular on a circumference around the middle of the spacer ring 6 , distributed or arranged. An example of this is a schematic section of the composite of several lenses 3.1 . 3.2 , shown here by seven lenses, with the central lens 3.1 only in sections and two around the central lens 3.1 arranged lenses 3.2 are shown completely or only in sections. Individual exemplary selected areas of the lenses 3.1 . 3.2 are marked accordingly T ₁ , T ₂ , .., T ₈

Tabelle 1 zeigt das Ergebnis einer simulierten Temperaturverteilung gemäß der in 3 dargestellten Vorrichtung bzw. Formstation unter Verwendung der beheizten erfindungsgemäßen Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 und zum Vergleich auch das Ergebnis einer simulierten Temperaturverteilung einer herkömmlichen Formstation ohne die Verwendung der erfindungsgemäßen Heiz- und Isolationsvorrichtung 6. Die aufgeführten Temperaturen, angegeben in der Einheit °C, wurden nach einer Presszeit von 720 s bei einer Temperatur von 600 °C ermittelt.Table 1 shows the result of a simulated temperature distribution according to the in 3 illustrated device or molding station using the heated heating and insulating device according to the invention 6 and for comparison also the result of a simulated temperature distribution of a conventional molding station without the use of the heating and insulation device according to the invention 6 , The listed temperatures, expressed in the unit ° C, were determined after a pressing time of 720 s at a temperature of 600 ° C.

Tabelle 1:

Table 1:

Im Detail zeigt Tabelle 1 die berechneten Temperaturen, welche in den in 3 entsprechend markierten Bereichen T₁, T₂, ..., T₈ vorliegen. Die äußeren Randpunkte bzw. Randbereiche T₅ und T₈ der außen liegenden Linsen 3.2 sind ohne die Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 um etwa 2 °C kälter als die anderen Bereiche T₃ und T₄ sowie T₆ und T₇ derselben Linsen 3.2. In einer erfindungsgemäßen Ausführung mit der Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 ist dieser Temperaturunterschied deutlich reduziert oder unter Umständen überhaupt nicht mehr vorhanden. Im Fall ohne die Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 weisen somit die äußeren Linsen 3.2 einen größeren Temperaturgradienten auf. Ein größerer bzw. großer Temperaturgradient kann sich jedoch negativ auf die optischen Eigenschaften und die Konturen der Linsen auswirken. In einer gemäß der in 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Verwendung der Heiz- und Isolationsvorrichtung 6 ist die Qualität der gepressten Linsen aufgrund des verringerten oder nicht bestehenden Temperaturgradienten deutlich verbessert. Der in Tabelle 1 dargestellte Vergleich belegt somit die Vorteile der vorliegenden Erfindung.In detail, Table 1 shows the calculated temperatures which are in the in 3 corresponding marked areas T ₁ , T ₂ , ..., T ₈ are present. The outer edge points or edge regions T ₅ and T _{8 of} the outer lenses 3.2 are without the heating and insulation device 6 colder than the other areas T ₃ and T ₄ as well as T ₆ and T _{7 of the} same lenses by about 2 ° C 3.2 , In an embodiment according to the invention with the heating and insulation device 6 This temperature difference is significantly reduced or may not exist at all. In the case without the heating and isolation device 6 thus have the outer lenses 3.2 a larger temperature gradient. However, a larger or larger temperature gradient can adversely affect the optical properties and contours of the lenses. In one according to the in 3 illustrated embodiment of the invention using the heating and isolation device 6 the quality of the pressed lenses is significantly improved due to the reduced or nonexistent temperature gradient. The comparison shown in Table 1 thus demonstrates the advantages of the present invention.

Claims

Forming station for the precision pressing of optical components, comprising at least one molding block ( 7 ) and a heating block ( 4 . 5 ), wherein the molding block ( 7 ) - an upper form ( 1 ) and a subform ( 2 ) which are arranged along an axis towards and away from each other movable, each having an inner mold surface for receiving and shaping a molding material ( 3 ) and which have a high thermal conductivity and - one of the side edges of the upper mold ( 1 ) and subform ( 2 ) surrounding heating and insulation device ( 6 ), and the heating block ( 4 . 5 ) - below and / or above the mold block ( 7 ) is arranged.

Forming station according to claim 1, characterized in that the molding block ( 7 ) is movable, preferably movable, is arranged opposite the heating block ( 4 . 5 ).

Forming station according to claim 1 or 2, characterized in that the heating and insulation device ( 6 ) for guiding the movement of the upper form ( 1 ) and subform ( 2 ) is formed towards and away from each other.

Forming station according to claim 1 or 2, characterized in that between the heating and insulation device ( 6 ) and the margins of the upper and lower molds ( 1 . 2 ) a guide element ( 8th ) for guiding the movement of the upper and lower molds ( 1 . 2 ) is arranged towards and away from each other, wherein the guide element ( 8th ) preferably has a high thermal conductivity.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the heating and insulation device ( 6 ) at least - an inner jacket ( 6.2 ), which matches the margins of the upper and lower molds ( 1 . 2 ) facing side of the heating and insulation device ( 6 ) and which has a high thermal conductivity, - an outer jacket ( 6.1 ), which matches the margins of the upper and lower molds ( 1 . 2 ) facing away from the heating and insulation device ( 6 ) and which have a lower thermal conductivity than the inner shell ( 6.2 ) having, - heating elements ( 6.3 ), which between inner shell ( 6.2 ) and outer jacket ( 6.1 ) are arranged and - an insulating layer ( 6.4 ), which between the outer shell ( 6.1 ) and the heating elements ( 6.3 ) is arranged.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the heating block a first heating and cooling device ( 4 ), which the molding block ( 7 ) from below or cools and a second heating and cooling device ( 5 ), which the molding block ( 7 ) is heated or cooled from above.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the first heating and cooling device ( 4 ) in direct contact with the subform ( 2 ) and / or the second heating and cooling device ( 5 ) in direct contact with the upper mold ( 1 ) stands.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or second heating and cooling device ( 4 . 5 ) are designed as a press die / is.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the upper and / or lower mold ( 1 . 2 ) each on its surface opposite the mold surface flanges ( 1.1 . 1.2 . 2.1 . 2.2 ) having.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-sectional area of the first and / or second heating and cooling device ( 4 . 5 ) is greater than the cross-sectional area of the upper or lower mold ( 1 . 2 ) and designed as a flange ( 4.1 . 4.2 . 5.1 . 5.2 ).

Forming station according to one of claims 9 or 10, characterized in that the flanges ( 1.1 . 1.2 . 2.1 . 2.2 . 4.1 . 4.2 . 5.1 . 5.2 ) the heating and insulation device ( 6 ) at least partially surpass.

Forming station according to claim 11, characterized in that by the height of the heating and insulating device ( 6 ) the minimum distance between the upper and lower molds ( 1 . 2 ).

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the upper and lower molds ( 1 . 2 ) have a round cross-section.

Forming station according to claim 13, characterized in that the heating and insulation device ( 6 ) is formed as a ring.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the upper mold ( 1 ) and / or the subform ( 2 ) and / or the guide element ( 8th ) have a thermal conductivity of more than 10 W / mK, preferably more than 20 W / mK.

Forming station according to claim 15, characterized in that the upper mold ( 1 ) and / or the subform ( 2 ) and / or the guide element ( 8th ) an alloy whose main constituent is tungsten carbide.

Forming station according to claim 15, characterized in that the upper mold ( 1 ) and / or the subform ( 2 ) and / or the guide element ( 8th ) comprises a metal-ceramic material, in particular of TiN or TiC or Cr ₂ C ₂ or Si ₃ N ₄ or SiC.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the outer jacket ( 6.1 ) of the heating and isolation device ( 6 ) has a thermal conductivity of less than 40 W / mK, preferably less than 20 W / mK.

Forming station according to claim 18, characterized in that the outer jacket ( 6.1 ) of the heating and isolation device ( 6 ) stainless steel.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the inner shell ( 6.2 ) of the heating and isolation device ( 6 ) has a thermal conductivity of more than 10 W / mK, preferably more than 20 W / mK.

Forming station according to claim 20, characterized in that the inner shell ( 6.2 ) of the heating and Isolation device ( 6 ) is electrically isolated.

Forming station according to claim 21, characterized in that the inner shell ( 6.2 ) of the heating and isolation device ( 6 ) Si ₃ N ₄ .

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating layer ( 6.4 ) of the heating and isolation device ( 6 ) has a thermal conductivity of less than 10 W / mK, preferably less than 3 W / mK.

Forming station according to claim 23, characterized in that the insulating layer ( 6.4 ) of the heating and isolation device ( 6 ) is electrically insulating.

Forming station according to claim 24, characterized in that the insulating layer ( 6.4 ) comprises a quartz glass, a glass ceramic or Al ₂ O ₃ .

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the heating elements ( 6.3 ) of the heating and isolation device ( 6 ) comprises at least one controllable heating coil.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the heating elements ( 6.3 ) of the heating and isolation device ( 6 ) one in the area of the upper mold ( 1 ) and one in the subform ( 2 ) arranged heating coil, which are independently controllable from each other.

Forming station according to one of the preceding claims, characterized in that the heating and insulation device ( 6 ) has at least one opening in which a temperature sensor ( 9 ), preferably a pyrometer, is arranged.

Method, in particular using the device according to one of the preceding claims, for the precision pressing of optical components comprising - providing at least one heating block ( 4 . 5 ) and at least one shape block ( 7 ) with an upper mold ( 1 ), a subform ( 2 ), and at least one heating and isolation device ( 6 ), - Defining a shape by an inner molding surface of the upper mold ( 1 ) and the subform ( 2 ), - arranging the heating and isolation device ( 6 ) such that the side edges of the upper mold ( 1 ) and subform ( 2 ) of the heating and isolation device ( 6 ), - arranging the at least one heating block ( 4 . 5 ) below and / or above the mold block ( 7 ) - heating the mold by means of the at least one heating block ( 4 . 5 ) and / or the heating and insulation device ( 6 ).

Method according to the preceding claim, characterized in that the molding block ( 7 ) of the at least one heating block ( 4 . 5 ) on at least one further heating block ( 4 . 5 ) is pushed.

Method according to the preceding claim, characterized in that the heating and insulation device ( 6 ) the movement of the upper form ( 1 ) and subform ( 2 ) leads.

Method according to one of the two preceding claims, characterized characterized in that a defined temperature distribution in the Form is generated.

Method according to the preceding claim, characterized that the temperature distribution is controlled and / or regulated.

Method according to one of the two preceding claims, characterized characterized in that in the form of a substantially homogeneous temperature distribution is produced.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the temperature distribution with a difference at temperatures of different places within the form of less than 1 ° C, preferably less than 0.5 ° C, more preferably less than 0.1 ° C is generated.

Method according to one of Claims 29 to 34, characterized in that an inhomogeneous temperature distribution is produced in the mold.

Method according to the preceding claim, characterized in that the temperature distribution ent long gradually decreases from the axis of the mold block, starting from the inner mold surface of the upper mold and / or lower mold towards the center of the mold.

Method according to claim 36, characterized that the temperature distribution starting along the axis of the molding block from the inner mold surface the upper mold and / or lower mold towards the center of the mold gradually increases

Method according to one of Claims 36 to 38, characterized that the temperature distribution is perpendicular to the axis of the mold block starting from the inner molding surface the upper mold and / or lower mold towards the center of the mold gradually decreases.

Method according to one of Claims 36 to 38, characterized that the temperature distribution is perpendicular to the axis of the mold block starting from the inner molding surface the upper mold and / or lower mold towards the center of the mold gradually increases

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the temperature distribution by means of a temperature sensor, preferably a pyrometer is detected.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the temperature distribution within the mold shielded from the ambient temperature.

Use of the molding station according to one of the preceding claims in a multiple pressing process.

Optical glass element, in particular prisms or Lenses, manufacturable, in particular manufactured, according to the method according to one of the preceding claims or by means of a device according to any one of the preceding claims.

Optical glass element according to the previous claim by characterized in that optical glass element a surface with a contour deviation PV of less than 2 μm, preferably less than 1 μm, especially preferably less than 0.5 μm having.