DE102004043206A1

DE102004043206A1 - Mikroprisma und Mikrostablinsen, Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102004043206A1
Application number: DE102004043206A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Büllesfeld; Ulrich Dr. Lange; Andreas Dr. Langsdorf; Volker Pappler
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-09-04
Also published as: CN1762868B; DE102004043206B4; FR2874918B1; KR101228141B1; JP2006069886A; FR2874918A1; JP5441293B2; KR20060050996A; CN1762868A; JP2013151423A; US20060059950A1; US7963122B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von optischen Glaselementen, insbesondere von optischen Prismen oder optischen Stablinsen, über einen Ziehprozeß. Die Geometrie des herzustellenden Glasstrangs wird über zumindest abschnittsweise um den Umfang oder die Längsachse des Glasstrangs innerhalb oder außerhalb der Heizvorrichtung positionierter Kühl- oder Heizelemente gesteuert.

Description

Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von optischen Glaselementen, insbesondere von optischen Prismen oder optischen Stablinsen, über einen Ziehprozeß.
Hintergrund der Erfindung
Optische Glaselemente, wie beispielsweise Prismen oder Linsen, können durch Schneiden, Schleifen und anschließendes Polieren aus einem aus optischen Glas bestehenden Block gewonnen werden. Dies stellt jedoch ein zeit- und kostenaufwendiges Verfahren dar.
Zusätzliche Probleme treten dabei auf, wenn optische Glaselemente kleinen Querschnitts bzw. kleiner Abmessungen hergestellt werden, da deren Handhabung wesentlich erschwert ist und eine ausreichende Genauigkeit der Kantenschärfe, Kantenwinkel, Ebenheit der Oberflächen und geringe Rauhigkeit der Oberflächen, welche maßgeblich die Qualität eines optischen Glaselements bestimmen, nur unter erheblichem arbeits- und daher auch kostenintensiven Aufwand möglich ist.
Miniaturisierte optische Glaselemente, insbesondere Mikrolinsen und/oder Mikroprismen, gewinnen jedoch in der Fotografie, insbesondere der Digitalfotografie in Mobiltelefonen, zunehmend an Bedeutung und sollen in einer Massenproduktion kostengünstig herzustellen sein. Weitere Einsatzgebiete der Mikroprismen sind Strahlteiler in optischen pick-up Systemen. Zylindrische Mikrolinsen finden auch in der Strahlformung von Diodenlasern als "Fast Axis Collimator Lens (FAC)" Anwendung.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von optischen Glaselementen kleinen Querschnitts ist die Herstellung über einen Ziehprozeß. Dabei wird ein im allgemeinen kontinuierlicher Glasstrang einer gewählten Preform bzw. eines gewählten Querschnitts einer Heizvorrichtung zugeführt. Dabei wird das Glas soweit erhitzt, bis es plastisch verformbar ist. Durch eine Ziehvorrichtung wird der Glasstrang aus der Heizvorrichtung unter Ausbildung einer Ziehzwiebel abgezogen. Durch den Ziehvorgang wird der Glasstrang in seinem Querschnitt gezielt reduziert und anschließend in ein Glaselement der gewünschten Größe bzw. Länge von dem gezogenen Glasstrang beispielsweise durch Schneiden abgetrennt.
Das wesentliche Ziel dabei ist, den Glasstrang auf einen gewünschten Querschnitt zu reduzieren und die Geometrie der Preform möglichst ohne eine Änderung auf das Endprodukt bzw. auf die Endform des herzustellenden Glaselements zu übertragen. Wesentliche Parameter bei diesem Verfahren umfassen die Zufuhrgeschwindigkeit des Glasstrangs in die Heizvorrichtung, die Größe der Heizvorrichtung, die gewählte Temperatur in der Heizvorrichtung zum Erzielen einer optimalen Viskosität des Glasstrangs und die Abziehgeschwindigkeit des Glasstrangs aus der Heizvorrichtung.
Durch den Ziehprozeß wird zwar die wesentliche Geometrie bzw. Kontur der Preform auf das herzustellende Glaselement übertragen, jedoch treten dabei Deformationen, z.B. entlang des Querschnitts eines Glasstrangs das Ausbilden einer konkaven Seitenfläche aus einer ursprünglich ebenen Seitenfläche, so daß sich die Endform des zu bildenden Glaselements unter Umständen deutlich von der Preform unterscheiden kann. Dies erfordert einen weiteren Arbeitsschritt zur Korrektur dieser Deformationen mittels Schleifen und anschließendem Polieren, welches bei den vorliegenden optischen optischen Bauteilen kleinen Querschnitts aus den bereits genannten Gründen sehr aufwendig ist.
Herkömmliche Maßnahmen zum Minimieren dieser Änderungen umfassen dabei unter anderem die Wahl einer Preform, die der gewünschten Endform möglichst genau entspricht, die Wahl einer möglichst hohen Verformungsviskosität, zur gleichmäßigen Erwärmung des Glasstrangs die Wahl einer zeitlichen Konstanz der Temperatur in der Heizvorrichtung, die Wahl einer über den Umfang des Glasstrangs möglichst gleichmäßigen Temperatur, d.h. im Idealfall eine entlang der Längsachse axialsymmetrische Temperaturverteilung und das Einführen bzw. Positionieren des Glasstrangs in die Heizvorrichtung derart, daß der Glasstrang im Zentrum der Heizvorrichtung geführt wird bzw. daß die Längsachse des Glasstrangs möglichst genau auf der Längsachse der Heizvorrichtung und damit auf der Symmetrieachse des Temperaturfeldes liegt.

Die US 2002/0014092 A1 beschreibt zur Verbesserung der Ebenheit und der Glattheit der Oberflächen bei gleichzeitiger Gewährleistung der Ähnlichkeit des Querschnitts eines gezogenen optischen Glaselements mit seinem Mutterglas ein Verfahren über das Bereitstellen eines Mutterglases, welches einen Querschnitt aufweist, der dem gewünschten Querschnitt des herzustellenden optischen Glaselements im wesentlichen fast gleich ist.

Es findet sich dabei kein Hinweis, daß der Querschnitt des Mutterglases gezielt eine andere Form aufweist als das herzustellende optische Glaselement. Zudem kann das Bereitstellen bzw. Herstellen eines Mutterglases, welches dem gewünschten Querschnitt des herzustellenden optischen Glaselements im wesentlichen fast gleich ist, bei einem komplexen optischen Element, beispielsweise einem vieleckigen Prisma, einen erheblichen arbeits-, zeit- und daher kostenintensiven Aufwand mit sich bringen. Bei gewünschter hoher Oberflächengüte ist zudem gegebenenfalls ein abschließendes Polieren notwendig.

Die EP 0819655 B1 führt die Abweichungen von der Rohrgeometrie in den bekannten Verfahren auf eine Störung des homogenen Temperaturfeldes, beispielsweise hervorgerufen durch Meßvorrichtungen im Ofenbereich oder Dejustierungen der Rohr-Längsachse in bezug auf die Symmetrieachse des Temperaturfeldes, zurück. Dazu wird ein Verfahren beschrieben, welches in Abhängigkeit von einer festgestellten Abweichung der Querschnittsgeometrie von einer Sollgeometrie des Bauteils, die erweichte Glasmasse in mindestens einem Verformungsabschnitt, der sich nur über einen Teil des Umfangs des Verformungsbereichs erstreckt, lokal erhitzt oder gekühlt wird. Die Kühlung erfolgt dabei durch Richten einer Gasströmung auf die Glasmasse. Das Verfahren dient der Beseitigung von Ovalitäten bei Bauteilen kreis- oder ringförmigen Querschnitts. Die auf die Oberfläche der Glasmasse gerichtete Gasströmung kann sich jedoch nachteilig auf die Oberflächengüte und damit die optischen Eigenschaften von optischen Glaselementen auswirken. Insbesondere kann dies zu für den Strahlenverlauf störenden Verunreinigungen und Spannungen in den oberflächennahen Bereichen führen. Zudem kann es bei Glassträngen polygonförmigen Querschnitts zum Abrunden der Kanten kommen.

Bei optimaler axialsymmetrischer Temperaturverteilung und optimaler Positionierung des Glasstrangs in der Heizvorrichtung ist die Deformation von Glassträngen nur bei Glassträngen axialsymmetrischen Querschnitts zu vermeiden, aber nicht bei Glassträngen nicht-axialsymmetrischen Querschnitts. Die Glaspartikel eines Glasstrangs beliebiger Querschnitts- bzw. Preformgeometrie müssen sich auf ihrem Weg durch die Ziehzwiebel auch senkrecht zur Ziehrichtung von außen nach innen bewegen. Bei nicht-axialsymmetrischem Querschnitt haben nicht alle diese Strömungspfade den gleichen Strömungswiderstand. Daher ist der aus der Beschleunigung in Ziehrichtung und der Massenerhaltung resultierende verkleinerte Querschnitt im nicht-axialsymmetrischen Fall, auch bei homogener Temperaturverteilung und vernachlässigbaren Oberflächenspannungseffekten, nicht identisch oder unter Umständen sogar nicht ähnlich der ursprünglichen Preformgeometrie.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund hat sich die vorliegende Erfindung daher zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von, insbesondere optischen, Glaselementen, insbesondere zur Herstellung von optischen Prismen oder optischen Linsen, über einen Ziehprozeß bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile des Standes des Technik vermeiden.

Insbesondere soll das Verfahren und die Vorrichtung für die Herstellung von optischen Glaselementen kleinen Querschnitts geeignet sein.

Dies umfaßt dabei insbesondere das Ziel, die beim Ziehprozeß nachteilig auftretenden Deformationen zu minimieren und unter Umständen sogar zu eliminieren bei gleichzeitigem Bewahren der Oberflächengüte, insbesondere der Oberflächengüte eines optischen Glaselements. Dies umfaßt dabei ein Bewahren der Kantenschärfe, Kantenwinkel, Ebenheit der Oberflächen und geringe Rauhigkeit Dies umfaßt dabei das Minimieren oder Eliminieren des beim Ziehprozeß entlang des Querschnitts eines Glasstrangs auftretenden Ausbildens einer konkaven Seitenfläche aus einer ursprünglich ebenen Seitenfläche und das Bewahren der Präzision von Kantenschärfe, Kantenwinkel, Ebenheit und geringer Rauhigkeit der Oberflächen eines, insbesondere optischen, Glaselements. Ein weiterer Arbeitsvorgang, wie beispielsweise ein sich dem Ziehvorgang anschließende Veredelung der Oberflächengüte durch Schleifen und/oder Polieren soll durch die vorliegende Erfindung vermieden werden.

Dementsprechend soll das Verfahren und die Vorrichtung zur dessen Ausführung wirtschaftlich sinnvoll und kostengünstig zu nutzen sein.

Dies umfaßt dabei das Ziel, die Verwendung von aufwendig und daher arbeits-, zeit- und kostenintensiven Preform- oder Heizmuffel-Geometrien und nur ein unter erheblichen Aufwand erreichbares präzises Justieren der Vorrichtung, insbesondere das exakte Einführen des Glasstrangs in das Zentrum der Heizvorrichtung, zu vermeiden.

Zudem soll das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur dessen Ausführung die Verwendung von einfach herzustellenden Preformen-Geometrien möglich machen und in herkömmlichen Heizvorrichtungen bzw. Heizmuffeltypen einsetzbar sein.

Darüber hinaus soll das Verfahren und die Vorrichtung zur dessen Ausführung flexibel, d.h. für unterschiedliche Geometrien von insbesondere optischen Glaselementen bzw. auf unterschiedliche Querschnittsgeometrien eines Glasstrangs, einsetzbar sein.

Ferner sollen die beim Ziehprozeß nachteilig auftretenden Deformationen nicht nur minimiert bzw. vermieden werden, sondern die Erfindung hat sich zudem zur Aufgabe gesetzt, gestalterisch tätig zu werden. Dies umfaßt dabei das Ermöglichen einer aktiven und flexiblen Gestaltung der Querschnittsgeometrien eines gezogenen Glasstrangs und damit einer aktiven und flexiblen Gestaltung von Glaselementen bzw. Glaselementgeometrien.

Da ein Glaselement, welches eine komplexe Geometrie aufweist, nur über eine entsprechend kostenintensiv herzustellende Preformgeometrie zu erreichen ist, soll dagegen die vorliegende Erfindung es ermöglichen, aus einfach und kostengünstig herzustellenden Preformgeometrien Glaselemente aufwendigen Querschnitts herzustellen.

Gelöst wird diese Aufgabe auf überraschend einfache Weise bereits durch das Verfahren zur Herstellung von, insbesondere optischen, Glaselementen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Vorrichtung gemäß dem Anspruch 22 zum Ausführen des genannten Verfahrens. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Dabei wird erfindungsgemäß nicht versucht, die die Deformation verursachenden Faktoren zu vermeiden, sondern vielmehr Einflußmöglichkeiten bereitzustellen bzw. eine einfache Variation von zusätzlichen Prozeßparametern zu ermöglichen, der beim Ziehprozeß auftretenden Deformationstendenzen eines Glasstrangs durch Kompensation entgegenzuwirken.

In einer ersten Ausführungsform umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von, insbesondere optischen, Glaselementen, insbesondere zur Herstellung von optischen Prismen oder optischen Linsen, über einen Ziehprozeß. Dieses Verfahren umfaßt dabei das Bereitstellen eines Glasstrangs einer gewählten Preform, das Zuführen des Glasstrangs in eine Heizvorrichtung, das Erweichen des Glasstrangs in der Heizvorrichtung und das Ziehen des Glasstrangs durch eine Ziehvorrichtung. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie des herzustellenden Glasstrangs über zumindest abschnittsweise um den Umfang oder die Längsachse des Glasstrangs innerhalb und/oder außerhalb der Heizvorrichtung positionierter Kühl- oder Heizelemente gesteuert wird.

Die Glaselemente umfassen dabei Glaselemente beliebiger Geometrie, insbesondere polygonförmige Prismen, Linsen, Stablinsen und Glaselemente mit konvexen, konkaven, sphärischen oder asphärischen, beispielsweise elliptischen, zylindrischen oder parabolischen Oberflächen. Die hier genannten Glaselemente sind beispielhaft zu verstehen und beschränken sich keinesfalls auf die genannte Auswahl.

Die Erfinder haben erkannt, daß die beim Ziehprozeß nachteilig auftretenden Deformationen der Seitenflächen, insbesondere das beim Ziehprozeß entlang des Querschnitts eines Glasstrangs nachteilig auftretende Ausbilden einer konkaven Seitenfläche aus einer ursprünglich ebenen Seitenfläche durch die erfindungsgemäße Anordnung von über zumindest abschnittsweise um den Umfang oder die Längsachse des Glasstrangs innerhalb oder außerhalb der Heizvorrichtung positionierter Kühl- oder Heizelemente vermieden wird. Es handelt sich um eine aktive Steuerung der Querschnittsgeometrie des gezogenen Glasstrangs.

Es ist dabei nicht zwingend notwendig immer eine Mehrzahl von Kühl- oder Heizelement zu verwenden. Erfindungsgemäß kann auch nur ein Kühl- oder Heizelement um den Umfang oder die Längsachse des Glasstrangs innerhalb oder außerhalb der Heizvorrichtung positioniert werden. Ferner kann ein Kühlelement bzw. können mehrere Kühlelemente gleichzeitig mit einem Heizelement oder mit mehreren Heizelementen verwendet werden.

Unter einem Kühl- oder Heizelement wird ein Element verstanden, welches eine warme oder eine kalte Oberfläche aufweist. Unter einem Kühlelement wird dabei nicht eine auf die Oberfläche eines Glasstrangs gerichtete Gasströmung verstanden.

Eine Steuerung mittels außerhalb der Heizvorrichtung und somit außerhalb des Verformungsbereichs positionierter Kühl- oder Heizelement erlaubt ein Vorkühlen oder Vorwärmen über den Umfang oder die Längsachse des Glasstrangs oder verhindert oder unterstützt ein schnelleres Auskühlen nach dem Ziehen aus der Heizvorrichtung.

Somit ist es möglich, nicht nur die beim Ziehprozeß nachteilig auftretenden Deformationen durch Kompensation zu vermeiden, sondern darüber hinaus ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, gestalterisch tätig zu sein. Durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Kühl- oder Heizelemente und der erfindungsgemäßen Erzeugung einer gezielten Temperaturverteilung ist es möglich, die Seitenfläche bzw. die Geometrie des Glasstrangs, insbesondere in seinem Querschnitt, aber auch in seiner Längsausdehnung, aktiv zu beeinflussen und zu steuern. Dies ermöglicht eine aktive bzw. dynamische und flexible Gestaltung der Querschnittsgeometrien eines gezogenen Glasstrangs weitgehend unabhängig von der Querschnittsform der Preform.

Dies umfaßt, daß zumindest eine im Querschnitt eines Glasstrangs im wesentlichen konkave Seitenfläche in eine im wesentlichen ebene Seitenfläche oder in eine im wesentlichen konvexe Seitenfläche überführt wird. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, eine zumindest im Querschnitt eines Glasstrangs im wesentlichen ebene Seitenfläche in eine im wesentlichen konkave Seitenfläche oder in eine im wesentlichen konvexe Seitenfläche zu überführen oder auch eine zumindest im Querschnitt eines Glasstrangs im wesentlichen konvexe Seitenfläche in eine im wesentlichen ebene Seitenfläche oder in eine im wesentlichen konkave Seitenfläche zu überführen.

In einer besonderen Ausführungsform des Verfahren umfaßt dies, daß zumindest eine im Querschnitt eines Glasstrangs im wesentlichen sphärische Seitenfläche in eine im wesentlichen asphärische Seitenfläche überführt wird oder daß zumindest eine im Querschnitt eines Glasstrangs im wesentlichen asphärische Seitenfläche in eine im wesentlichen sphärische Seitenfläche überführt wird.

Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wesentliche Formänderung, beispielsweise den Übergang von einer Seitenfläche konkaver Form in eine Seitenfläche konvexer Form, herbeizuführen. Es liegt auch im Sinne der Erfindung, einzelne Variablen einer die die Oberfläche eines Körpers, hier eines Glaselementes, beschreibenden Funktion gezielt zu verändern, ohne eine wesentliche Formänderung herbeizuführen, wie beispielsweise die Änderung des Radius einer Kugelsegmentfläche.

Somit ist es möglich, ein gewünschtes Glaselement, welches eine komplexe Geometrie, beispielsweise ein polygonförmiges Prisma, aufweist, über eine entsprechend einfach und daher kostengünstig herzustellende Preformgeometrie, beispielsweise eine Kreisform, zu bilden bzw. zu formen.

Entsprechend umfaßt das Verfahren in einer weiteren Ausführungsform, daß der Querschnitt der Preform des Glasstrangs mit einer von dem Querschnitt der Endform abweichenden Form bereitgestellt wird. Unter Umständen kann es dabei aber auch sinnvoll sein, den Querschnitt der Preform des Glasstrangs mit einer dem Querschnitt der Endform identischen Form bereitzustellen.

In einer besonderen Ausführungsform kann die Preform auch derart definiert bereitgestellt werden, daß die Preform von dem Querschnitt der Endform abweicht und daß der Querschnitt der Endform des Glasstrangs den gewünschten Querschnitt aufweist. Es handelt sich dabei um ein Ausgleichen der beim Ziehprozeß auftretenden Deformationen durch die gezielte Wahl einer definierten von der Endformabweichenden Preformgeometrie, die sich dadurch auszeichnet, daß die im Ziehvorgang auftretende Deformation die Geometrie derart verformt, daß die Geometrie der Endform der gewünschten Geometrie entspricht.

Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dabei, daß die Kühl- oder Heizelemente mit dem Glasstrang körperlich nicht in Berührung stehen oder kommen. Dies verhindert insbesondere das Auftreten von störenden Verunreinigungen und Spannungen in den oberflächennahen Bereichen, die zu empfindlichen Störungen des Strahlenverlaufs führen können. Zudem kann so ein mögliches Abrunden der Kanten bei beispielsweise Glassträngen polygonförmigen Querschnitts, bedingt durch eine zur Kühlung direkt auf die Oberfläche des Glaselements gerichtete Gasströmung, vermieden werden.

Vielmehr kann neben der Steuerung der Geometrie einer Seitenfläche auch die Kantenschärfe, d.h. die Präzision der Konturen und die Präzision der durch die Kanten gebildeten Winkel mit der erfindungsgemäßen Anordnung von Kühl- oder Heizelemente gesteuert werden.

Die Steuerung der Temperaturverteilung kann während des Ziehvorgang online erfolgen. Dabei werden beispielsweise über ein optisches Abtasten des gezogenen Glasstrangs innerhalb der Heizvorrichtung oder nach dem Abziehen außerhalb der Heizvorrichtung die Geometrie und die Abmessungen des gezogenen Glasstrangs ermittelt. Bei Abweichungen von einer Sollgeometrie oder Sollabmessung des herzustellenden Glasstrangquerschnitts kann die Temperaturverteilung bzw. das Temperaturprofil abschnittsweise um den Umfang oder die Längsachse des Glasstrangs innerhalb oder außerhalb der Heizvorrichtung positionierter Kühl- oder Heizelemente entsprechend gesteuert werden.

Das gewünschte Temperaturprofil kann unter anderem durch das Einführen, Anordnen oder Positionieren der Kühl- oder Heizelemente oder durch deren Kühl- oder Heizleistung gesteuert werden.

Dabei werden die Kühl- oder Heizelemente vollständig oder teilweise von der glaszuführenden oder von der glasabziehenden Seite in die Heizvorrichtung eingeführt. Werden die Kühl- oder Heizelemente nur teilweise eingeführt, so werden sie dabei bezogen auf die Höhe der Heizvorrichtung zu 10% bis 95 %, bevorzugt von und besonders bevorzugt zu 65% bis 85 % in die Heizvorrichtung eingeführt.

Die Anordnung der Kühl- oder Heizelemente ist abhängig von der gewählten Preform des Glasstrangs, besonders bevorzugt werden die Kühl- oder Heizelemente entlang zumindest einer Seitenfläche oder entlang zumindest einer Ecke des Glasstrangs angeordnet. Die Kühl- oder Heizelemente werden parallel oder geneigt zur Längsachse des Glasstrangs angeordnet werden.

Die Kühl- oder Heizelemente können auch eine gebogene oder gekrümmte Form aufweisen, um ein Temperaturprofil bzw. einen Temperaturverteilung zu generieren, die optimal an den aus der Preform herzustellenden Glasstrangquerschnitt angepaßt ist.

Die Kühl- oder Heizelemente werden in einem Abstand von 0 cm bis 50 cm, bevorzugt von 0,01 cm bis 10 cm und besonders bevorzugt von 0,1 cm bis 5 cm von einer Oberfläche des der Heizvorrichtung zugeführten Glasstrangs oder einer Oberfläche des Glasstrangs in der Heizvorrichtung oder einer Oberfläche des gezogenen Glasstrangs positioniert.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden die Kühl- oder Heizelemente als Einheit oder unabhängig voneinander eingeführt, angeordnet oder positioniert und sind darüber hinaus in ihrer Heiz- oder Kühlwirkung noch getrennt oder als Einheit steuerbar.

Diese getrennte Einführung, Anordnung, Positionierung oder Steuerung erlaubt das Generieren einer Vielzahl verschiedener Temperaturverteilungen und kann flexibel auf verschiedene Preformgeometrien und zu erzeugende Endgeometrien des Glasstrangs angepaßt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung von Kühl- oder Heizelementen wird ein Temperaturprofil um den Umfang eines Glasstrangs oder die Längsachse eines Glasstrangs erzeugt. Die Temperatur weist dabei über den Umfang des Glasstrangs oder die Längsachse des Glasstrangs eine Differenz von 0°C bis 100°C, bevorzugt von 1° bis 30°C und besonders bevorzugt von 1°C bis 10°C auf.

Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Kühl- oder Heizelemente in herkömmlichen Heizeinrichtungen einsetzbar. Zudem ist das Positionieren des Glasstrangs in der Heizvorrichtung unkritisch, da auftretende Störungen in der Temperaturverteilung aktiv durch erfindungsgemäßen Kühl- oder Heizelemente kompensiert werden kann.

Die Kühl- oder Heizelemente müssen nicht alle eine gleiche Geometrie oder gleiche Abmessungen aufweisen, sondern sind an die zu generierende Temperaturverteilung anzupassen.

In einer besonderen Ausführungsform werden die Kühl- oder Heizelemente als im wesentlich massive Körper oder als Hohlkörper, insbesondere als ein Rohr, bereitgestellt.

Der Hohlkörper wird mit einem Durchmesser von 0,1 cm bis 30 cm, bevorzugt von 0,1 cm bis 10 cm und besonders bevorzugt von 0,5 cm bis 3 cm und mit einer Länge von 0,5 cm bis 100 cm, bevorzugt von 1 cm bis 75 cm und besonders bevorzugt von 5 cm bis 50 cm und bereitgestellt.

Erfindungsgemäß müssen die Hohlkörper nicht alle eine gleiche Geometrie oder gleiche Abmessungen aufweisen, sondern sind an die zu generierende Temperaturverteilung, die Abmessungen und die Geometrie des Glasstrangs und an die Abmessungen, die Geometrie und das Temperaturfeld der Heizvorrichtung anzupassen.

Je nach einzustellender Temperatur wird durch den Hohlkörper ein Fluid, insbesondere Luft, geleitet. Das Fluid kann dabei mit Umgebungstemperatur, gekühlt oder gewärmt eingeleitet werden.

Die Temperatursteuerung erfolgt über den Fluß des Fluids in dem Hohlkörper. Dabei wird das Fluid mit einem Fluß von 0,01 l/min bis 1000 l/min, bevorzugt von 0,1 l/min bis 200 l/min und besonders bevorzugt von 1 l/min bis 50 l/min durch den Hohlkörper geleitet, wobei der Fluß des Fluids in den einzelnen Kühl- oder Heizelementen einheitlich oder unabhängig bzw. getrennt voneinander eingestellt werden kann.

Dabei kann das Kühl- oder Heizelement als ein einseitig geöffnetes Rohr ausgebildet sein, in dem über die Öffnung ein zweites zweiseitig geöffnetes Rohr geringeren Querschnitts, insbesondere koaxial, derart angeordnet ist, daß sich eine erste Öffnung des zweiten Rohres im Inneren des ersten Rohres befindet. Über die zweite Öffnung des zweiten Rohres strömt das Fluid, hier Luft, mit einem definierten Fluß in das zweite Rohr hinein, aus der ersten Öffnung hinaus, dadurch in das erste Rohr hinein und über dessen Öffnung wieder hinaus. Mögliche Materialien für die Ausbildung des Rohres umfassen Materialien, die für die in der Heizvorrichtung vorliegenden Temperaturen eine ausreichende Hitzebeständigkeit aufweisen.

Durch das Einleiten des Fluids werden die Hohlkörper auf eine Temperaturdifferenz zur Heizmuffel von 0°C bis 2500°C, bevorzugt von 10°C bis 1000°C und besonders bevorzugt von 10°C bis 500°C gekühlt oder erwärmt.

Abhängig vom Querschnitt des zu formenden optischen Glaselements werden die folgenden Verfahrens- bzw. Prozeßparameter eingestellt. Der Querschnitt des der Heizvorrichtung zugeführten Glasstrangs wird dabei mit einer Querschnittsfläche von etwa 0,25 cm² bis 2500 cm², bevorzugt von 1 cm² bis 100 cm² und besonders bevorzugt von 3 cm² bis 36 cm² bereitgestellt, welcher dann durch das Ziehen des Glasstrangs um einen Faktor 1/2 bis 1/100000, bevorzugt von 1/20 bis 1/30000 und besonders bevorzugt von 1/100 bis 1/10000 reduziert wird.

Insbesondere optische Gläser, aus dem BK, SF, LASF, LAF, BASF, BAF, K, PK, PSK, FK, SK, LAK, SSK, BALF, LLF, LF, F, LAK Bereich, sowie für technische Gläser wie B270, Borosilicatglas finden bei der vorliegenden Erfindung Verwendung. Die genannten Gläser sind beispielhaft zu verstehen und beschränken sich keinesfalls auf die genannte Auswahl.

Wesentliche Parameter bei einem Ziehverfahren umfassen die Zuführgeschwindigkeit des Glasstrangs in die Heizvorrichtung, die Größe der Heizvorrichtung, die gewählte Temperatur in der Heizvorrichtung zum Erzielen einer optimalen Viskosität des Glasstrangs und die Abziehgeschwindigkeit des Glasstrangs aus der Heizvorrichtung.

Um eine ausreichende Viskosität zum Ziehen des Glases zu gewährleisten und ein Brechen des Glases bei zu großer Viskosität und eine zu starke Verformung bei zu kleiner Viskosität während des Ziehens zu vermeiden, wird das Glas in der Heizvorrichtung auf eine Viskosität von 10⁴ dPas bis 10¹² dPas und bevorzugt von 10⁵ dPas bis 10⁹ dPas erweicht.

Um die entsprechende Viskosität des Glases in der Heizvorrichtung zu erreichen, weist diese, im allgemeinen ausgebildet als eine Heizmuffel, eine Temperatur von etwa 100°C bis 1500°C und bevorzugt von 500°C bis 900°C auf.

In einer besonderen Ausführungsform wird bei der Herstellung von Glaselementen, insbesondere bei der Herstellung von Prismen, vorteilhaft ein definiertes Größenverhältnis von Heizvorrichtung zu Preform bevorzugt. Dabei wird das Verhältnis des Durchmessers der Heizvorrichtung zu den Abmessungen eines Glaselementes, insbesondere der Seiten- bzw. Schenkellänge eines Prismas, von 1,5 bis 10 und bevorzugt von 2 bis 4 gewählt.

Die Verwendung von herkömmlichen Heizmuffeln mit axialsymmetrischen Temperaturfeld ist möglich. Es werden dabei keine besonderen Anforderungen an die Heizvorrichtung und dessen Temperaturverteilung gestellt.

In einer besonderen Ausführungsform wird die Geometrie der Heizvorrichtung derart gewählt, um den formgebenden Prozeß beim Ziehen des Glasstrangs durch Ausbildung einer gezielten Temperaturverteilung zu unterstützen. Dies kann dabei alleine oder in Kombination mit den erfindungsgemäßen Kühl- oder Heizelementen erfolgen.

Das Glas wird dabei der Heizvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 mm/min bis 100 mm/min und bevorzugt von etwa 3 mm/min bis 15 mm/min zugeführt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 mm/min bis 30000 mm/min und bevorzugt von etwa 150 mm/min bis 5000 mm/min abgezogen.

Der gezogene Glasstrang wird abschließend in ein Glaselement der gewünschten Größe bzw. Länge von dem gezogenen Glasstrang beispielsweise durch Schneiden abgetrennt. Die Schnittlinie kann dabei parallel zum Querschnitt des Glasstrangs oder auch in einem beliebigen zwischen 0° und 90° Winkel dazu erfolgen.

Ein weiterer Arbeitsvorgang, wie beispielsweise ein sich dem Ziehvorgang anschließende Veredelung der Oberflächengüte durch Schleifen, Polieren und oder Beschichten ist durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht notwendig, kann aber zum Erzielen einer exzellenten Oberflächengüte noch angeschlossen werden.

Weitere mögliche Ausführungen von Kühl- oder Heizelementen umfassen die Verwendung von elektrischen Heizelementen, wärmeabschirmenden Hitzeschilden oder eine direkte Oberflächenheizung mittels eines Lasers oder einer Flamme.

Weiterhin umfaßt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahren, zur Herstellung von, insbesondere optischen, Glaselementen, insbesondere zur Herstellung von optischen Prismen oder optischen Linsen, über einen Ziehprozeß aus einem Glasstrang einer gewählten Preform. Die genannte Vorrichtung umfaßt dabei eine Zuführvorrichtung, eine Heizvorrichtung, eine Ziehvorrichtung und ist dadurch gekennzeichnet, daß Kühl- oder Heizelemente zumindest abschnittsweise um den Umfang oder über die Länge des Glasstrangs innerhalb oder außerhalb der Heizvorrichtung positioniert sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung stehen die Kühl- oder Heizelemente mit dem Glasstrang körperlich nicht in Berührung.

Die Kühl- oder Heizelemente sind vollständig oder teilweise von der glaszuführenden oder von der glasabziehenden Seite in die Heizvorrichtung eingeführt und entlang zumindest einer Seitenfläche oder entlang zumindest einer Ecke des Glasstrangs angeordnet. Dabei können die Kühl- oder Heizelemente parallel oder geneigt zur Längsachse des Glasstrangs angeordnet sein.

Die Kühl- oder Heizelemente sind in einem Abstand von 0 cm bis 50 cm, bevorzugt von 0,01 cm bis 10 cm und besonders bevorzugt von 0,1 cm bis 3 cm von einer Oberfläche des der Heizvorrichtung zugeführten Glasstrangs oder einer Oberfläche des Glasstrangs in der Heizvorrichtung oder einer Oberfläche des gezogenen Glasstrangs positioniert.

Dabei sind die Kühl- oder Heizelemente als Einheit oder unabhängig voneinander eingeführt, angeordnet, positioniert oder steuerbar in ihrer Heiz- oder Kühlleistung.

Die Kühl- oder Heizelemente sind als im wesentlich massive Körper oder Hohlkörper, insbesondere ein Rohr, dass auch einseitig geschlossen sein kann, ausgebildet. Der erfindungsgemäße Hohlkörper weist einen Durchmesser 0,1 cm bis 30 cm, bevorzugt von 0,1 cm bis 10 cm und besonders bevorzugt von 0,5 cm bis 3 cm und eine Länge von 0,5 cm bis 100 cm, bevorzugt von 1 cm bis 75 cm und besonders bevorzugt von 5 cm bis 50 cm auf.

Durch den Hohlkörper fließt ein Fluid, insbesondere Luft, welches einen Fluß von 0,01 l/min bis 1000 l/min, bevorzugt von 0,1 l/min bis 200 l/min und besonders bevorzugt von 0,1 l/min bis 50 l/min durch den Hohlkörper aufweist. Der Fluß des Fluids in jedem Kühl- oder Heizelement ist einheitlich oder unabhängig voneinander steuerbar.

Durch das Einleiten des Fluids weisen die Hohlkörper eine Temperaturdifferenz zur Heizmuffel von 0°C bis 2500°C, bevorzugt von 10°C bis 1000°C und besonders bevorzugt von 10°C bis 500°C auf.

Weiterhin umfaßt die Erfindung ein Glaselement, dabei insbesondere ein optisches Glaselement, wie beispielsweise optische Prismen, Linsen oder Stablinsen, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind.

Dieses Glaselement zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest eine seiner Oberflächen eine Ebenheit von kleiner als 10 μm, bevorzugt von kleiner als 1 μm und besonders bevorzugt von kleiner als 0,1 μm aufweist. Unter der Ebenheit wird der maximale Höhenunterschied einer Oberfläche bzw. einer Seitenfläche innerhalb eines geraden Abschnitts verstanden. Insbesondere wird bei sphärischen Oberflächen der maximale Höhenunterschied zu dem sie definierenden Bogenradius verstanden.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im einzelnen beschrieben, wobei die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar sind. Hierzu wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Dazu beziehen sich in den einzelnen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen Teile.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand der nachfolgenden Ausführungbeispiele erläutert werden.
1 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung einer Heizvorrichtung entlang ihrer Längsachse.
2.a zeigt beispielhaft einen Querschnitt bzw. eine Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 1 entlang der Schnittlinie S1.
2.b zeigt beispielhaft eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung aus 1 entlang der Schnittlinie S1.
3.a zeigt beispielhaft eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung aus 1 entlang der Schnittlinie S1.
3.b zeigt beispielhaft eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung aus 1 entlang der Schnittlinie S1.
4 zeigt beispielhaft den relativen Seitenflächeneinzug als Funktion der relativen Position auf einer Seitenfläche für unterschiedliche Kühlungen.
5 zeigt beispielhaft die Temperaturdifferenz von Heizmuffel und Kühlelement als Funktion des Luftflusses durch ein Kühlelement.
6 zeigt beispielhaft den Warp als Funktion der relativen Eintauchtiefe eines Kühlelements in die Heizvorrichtung bzw. die Heizmuffel.
7 zeigt beispielhaft einen Querschnitt bzw. eine Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 1 entlang der Schnittlinie S1.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung entlang der Längsachse einer Heizvorrichtung (1), hier ausgebildet als Heizmuffel, mit dem der Heizvorrichtung (1) zugeführten (3) und abgezogenen (4) Glasstrang (2) unter Ausbildung einer Ziehzwiebel mit einer beispielhaften Ausführungsform der Anordnung der erfindungsgemäßen Kühl- oder Heizelemente (5). Die dargestellte Heizmuffel erzeugt entlang ihrer Längsachse ein axialsymmetrisches Temperaturfeld und der dargestellte Glasstrang (2) wird insbesondere als kontinuierlicher Glasstrang (2) einer gewählten Preform (6) der Heizmuffel zugeführt. Die Kühlelemente (5) umfassen in dem vorliegenden Fall mit Luft durchströmte Rohre, sogenannte Kühlfinger, mit einem Durchmesser von 0,6 cm und einer Länge von 25 cm, die über den Umfang des Glasstrangs (2) angeordnet sind und unterschiedlich weit in die Heizvorrichtung (1) eingeführt sind bzw. sein können.
2.a zeigt einen zentralen Querschnitt bzw. eine Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 1 entlang der Schnittlinie S1 mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung von Kühl- oder Heizelementen (5) entlang der Seitenflächen des Glasstrangs (2), welcher den Querschnitt (6) eines dreiseitigen Prismas aufweist.
2.b zeigt ebenfalls eine Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 1 entlang der Schnittlinie S1 in einer weiteren Ausführungsform. Die erfindungsgemäßen Kühl- oder Heizelementen (5) sind entlang der Seitenflächen und entlang der Ecken des Glasstrangs (2), welcher den Querschnitt (6) eines dreiseitigen Prismas aufweist, angeordnet.
3.a zeigt beispielhaft eine Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 1 entlang der Schnittlinie S1 mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung eines Kühl- oder Heizelements (5) entlang einer Seitenfläche (8) des Glasstrangs (2), welcher den Querschnitt (6) eines rechteckigen Prismas aufweist.
3.b zeigt beispielhaft die Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der Schnittlinie S1 eines Glasstrangs (2), welcher den Querschnitt (6) einer Stablinse aufweist und der an der sphärischen und an einer ebenen Fläche der Stablinse angeordneten erfindungsgemäßen Kühlelemente (5).
4 zeigt beispielhaft den relativen Seitenflächeneinzug der Seitenfläche (7) aus 2.a als Funktion der relativen Position eines Kühlelementes (5) auf bzw. an der Seitenfläche (7) für unterschiedliche Kühlungen. Der Glasstrang (2) besteht aus B270, besitzt den Querschnitt (6) eines gleichseitigen Prismas, wurde direkt aus einer Wanne freigezogen mit einer Seitenlänge von etwa 4 cm und weist bereits im Mittel einen Einzug von –0,9% auf. Die relativen Seiteneinzüge ergeben sich aus dem Quotienten des Einzuges und der Kantenlänge und die relative Position aus dem Quotienten der Position entlang der Kante und der Kantenlänge. Das Kühlelement (5) ist dabei bis zu etwa 80% in die Heizmuffel (2), welche ein rotationssymmetrisches Temperaturfeld erzeugt und auf eine Temperatur von 810°C eingestellt ist, eingeführt und ist in einem Abstand von etwa 0,5 cm in der Nähe der Seitenflächenmitten positioniert. Die Kühlung ist ansteigend von Kühlung 1, 3 nach 4. Die jeweilige Temperatur im Kühlelement (5) beträgt 655°C und 477°C. Im Fall der Kühlung 4 wird eine Temperatur von 477°C eingestellt und zusätzlich das Kühlelement um 15% abgesenkt. Die zunehmende Kühlung minimiert zunächst den durch den Ziehvorgang bedingten konkaven Einzug. Bei stärkerer Kühlung bildet sich eine konvexe Form aus. Somit kann das konkave Einsinken einer Seitenfläche beim Ziehen durch das erfindungsgemäße Kühlelement aktiv kompensiert werden. Darüber hinaus ist mit dem erfindungsgemäßen Kühlelement (5) sogar möglich, gestalterisch tätig zu werden und eine Seitenfläche konkaver Geometrie in eine Seitenfläche konvexer Form zu überführen.
5 zeigt beispielhaft die Temperaturdifferenz von Heizmuffel (1) und Kühlelement (5) als Funktion des Luftflusses durch ein Kühlelement (5). Mit zunehmenden Luftfluß durch das Kühlelement (5) wird dieses stärker gekühlt, welches bei konstanter Heizmuffeltemperatur (hier etwa 810°C) zu einer ansteigenden Temperaturdifferenz führt. Der Anstieg der Temperaturdifferenz als Funktion des Flusses verläuft dabei im wesentlichen linear. Die Gerade stellt den Fit der als Symbole dargestellten experimentell ermittelten Daten dar.
6 zeigt beispielhaft die relative Höhe als Funktion der relativen Eintauchtiefe eines Kühlelements (5) in die Heizvorrichtung (2) bei konstantem Kühlmittelfluß von 3 l/min durch das Kühlelement (5) für ein rechtwinklig geschliffenes Prisma (gemäß 3.a) aus N-BK7 mit einer Querschnittsfläche von (3 cm·3 cm)/2. Das Kühlelement (5) ist dabei in einem Abstand von etwa 0,1 cm in der Nähe der Mitte der Seitenfläche (8) positioniert. Die relative Höhe beschreibt die Deformation der Seitenfläche und ergibt sich aus dem Quotienten des Seiteneinzuges einer Seitenfläche (Peak-to-Valley) zur Breite der Fläche. Die relative Eintauchtiefe ergibt sich aus dem Quotienten der Eintauchtiefe H der Kühlelemente (5) in die Heizmuffel (2) und der Gesamthöhe der Heizmuffel. Es zeigt sich, daß die relative Höhe mit ansteigender Eintauchtiefe der Kühlelemente (5) in die Heizvorrichtung (2) im wesentlichen linear abnimmt. Durch eine Extrapolation (dargestellt als Gerade) der Daten kann der Wert ermittelt werden, bei welchem der Warp 0 beträgt und die Seitenfläche eben verläuft.
7 zeigt einen zentralen Querschnitt bzw. eine Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 1 entlang der Schnittlinie S1 mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung von Kühlelementen (5) entlang der Seitenflächen des Glasstrangs (2), welcher den Querschnitt (6) eines gleichschenkligen Prismas aufweist.
Zur Herstellung dieses Mikroprismas, einsetzbar für optische Pick-up Systeme, wird ein rechtwinkliges, gleichschenkliges Prisma (9) aus N-BK7 mit einer Schenkellänge (10) von ca. 50 mm als Preform (6) eines Glasstrangs (2) eingesetzt. Dieser wird mit einer Geschwindigkeit von ca. 10 mm/min einer Heizmuffel, welche einen Durchmesser von ca. 150 mm aufweist, zugeführt. Vorteilhaft liegt bei der Herstellung von Prismen das Größenverhältnis von Heizmuffeldurchmesser zu Schenkellänge (10) bei einem Wert von über 2,5. Um den als Prisma (9) ausgebildeten Querschnitt des Glasstrangs (2) werden von oben 3 Kühlelemente (5) in die Heizmuffel eingebracht. Der senkrechte Abstand zum Glas beträgt ca. 0,5 cm. Ein Kühlelement (5) wird so positioniert, dass es in der Mitte der Hypotenuse (11) liegt. Die Kühlelemente (5) auf den Schenkelseiten (10) des Prismas (9) befinden sich in einem Abstand von etwa 1/3 der Schenkellänge (10) der Preform von dem rechten Winkel. Die Heizmuffel wird auf eine Temperatur von etwa 740°C geheizt. Die Kühlfinger (5) werden mit Druckluft von Zimmertemperatur mit einem Durchfluss von ca. 6 l/min gekühlt. Der genaue Durchfluss wird über eine automatische Steuerung eingestellt, die den Sollwert aus einem optischen Messsystem erhält, das die Ebenheit der einzelnen Seiten (10, 11) überprüft. Der Glasstrang wird mit einer Geschwindigkeit von ca. 1560 mm/min durch einen Parallelgreifer abgezogen und im Prozess auf 70 mm abgelängt. Die so erhaltenen Prismen haben eine Schenkellänge von 4 ± 0,1 mm, eine Rauhigkeit RMS von 2 nm, eine Ebenheit (PV) von kleiner 0,1 μm und eine Genauigkeit der durch die Kanten gebildeten Winkel von besser als 30''.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind. Die Erfindung ist nicht auf diese beschränkt, sondern kann in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen.

1: Heizvorrichtung
2: Glasstrang
3: Zuführrichtung
4: Ziehrichtung
5: Kühl- oder Heizelement
6: Preform- oder Querschnittsgeometrie eines Glasstrangs
7: Seitenfläche eines dreieckigen Prismas
8: Seitenfläche eines rechteckigen Prismas
9: Rechtwinkliges gleichschenkliges Prisma
10: Schenkel eines gleichschenkligen Prismas
11: Hypotenuse eines gleichschenkligen Prismas
S1: Schnittlinie entlang der Querachse in der
: Heizvorrichtung

Claims

Verfahren zur Herstellung von, insbesondere optischen, Glaselementen, insbesondere zur Herstellung von optischen Prismen oder optischen Linsen, mit einem Ziehprozeß, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Glasstrangs einer gewählten Preform, – Zuführen des Glasstrangs in eine Heizvorrichtung, – Erweichen des Glasstrangs in der Heizvorrichtung, – Ziehen des Glasstrangs durch eine Ziehvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie des herzustellenden Glasstrangs über zumindest abschnittsweise um den Umfang und/oder die Längsachse des Glasstrangs innerhalb und/oder außerhalb der Heizvorrichtung positionierter Kühl- und/oder Heizelemente gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente mit dem Glasstrang körperlich nicht in Berührung stehen und/oder kommen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente vollständig und/oder teilweise von der glaszuführenden und/oder von der glasabziehenden Seite in die Heizvorrichtung eingeführt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente entlang zumindest einer Seitenfläche und/oder entlang zumindest einer Ecke des Glasstrangs angeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente parallel und/oder geneigt zur Längsachse des Glasstrangs angeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente in einem Abstand von 0 cm bis 50 cm, bevorzugt von 0,01 cm bis 10 cm und besonders bevorzugt von 0,1 cm bis 5 cm von einer Oberfläche des der Heizvorrichtung zugeführten Glasstrangs und/oder einer Oberfläche des Glasstrangs in der Heizvorrichtung und/oder einer Oberfläche des gezogenen Glasstrangs positioniert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente als Einheit oder unabhängig voneinander eingeführt, angeordnet und/oder positioniert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente als im wesentlich massive Körper und/oder als Hohlkörper, insbesondere als ein Rohr, bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper mit einem Durchmesser von 0,1 cm bis 30 cm, bevorzugt von 0,1 cm bis 10 cm und besonders bevorzugt von 0,5 cm bis 3 cm und mit einer Länge von 0,5 cm bis 100 bis cm, bevorzugt von 1 cm bis 75 cm und besonders bevorzugt von 5 cm bis 50 cm und bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, daß durch die Hohlkörper ein Fluid, insbesondere Luft, geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid mit einem Fluß von 0,01 l/min bis 1000 l/min, bevorzugt von 0,1 l/min bis 200 l/min und besonders bevorzugt von 0,4 l/min bis 50 l/min durch den Hohlkörper geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß des Fluids in jedem Kühl- und/oder Heizelement einheitlich oder unabhängig voneinander eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß durch das Einleiten des Fluids die Hohlkörper auf eine Temperaturdifferenz zur Heizmuffel von 0°C bis 2500°C, bevorzugt von 10°C bis 1000°C und besonders bevorzugt von 10°C bis 500°C gekühlt und/oder erwärmt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Glas in der Heizvorrichtung auf eine Viskosität von 10⁴ dPas bis 10¹² dPas und bevorzugt von 10⁵ dPas bis 10⁹ dPas erweicht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des der Heizvorrichtung zugeführten Glasstrangs durch das Ziehen des Glasstrangs um einen Faktor 1/2 bis 1/100000, bevorzugt von 1/20 bis 1/30000 und besonders bevorzugt von 1/100 bis 1/10000 reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Preform des Glasstrangs mit einer von dem Querschnitt der Endform abweichenden Form oder der Querschnitt der Preform des Glasstrangs mit einer dem Querschnitt der Endform identischen Form bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine im Querschnitt eines Glasstrangs im wesentlichen konkave Seitenfläche in eine im wesentlichen ebene Seitenfläche und/oder in eine im wesentlichen konvexe Form überführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine im Querschnitt eines Glasstrangs im wesentlichen ebene Seitenfläche in eine im wesentlichen konkave Seitenfläche und/oder in eine im wesentlichen konvexe Form überführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine im Querschnitt eines Glasstrangs im wesentlichen konvexe Seitenfläche in eine im wesentlichen ebene Seitenfläche und/oder in eine im wesentlichen konkave Form überführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine im Querschnitt eines Glasstrangs im wesentlichen sphärische Seitenfläche in eine im wesentlichen asphärische Form überführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine im Querschnitt eines Glasstrangs im wesentlichen asphärische Seitenfläche in eine im wesentlichen sphärische Form überführt wird.
Vorrichtung zur Herstellung von, insbesondere optischen, Glaselementen, insbesondere zur Herstellung von optischen Prismen oder optischen Linsen, über einen Ziehprozeß aus einem Glasstrang einer gewählten Preform, umfassend: – eine Zuführvorrichtung – eine Heizvorrichtung, – eine Ziehvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß Kühl- und/oder Heizelemente zumindest abschnittsweise um den Umfang und/oder über die Länge des Glasstrangs innerhalb und/oder außerhalb der Heizvorrichtung positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente mit dem Glasstrang körperlich nicht in Berührung stehen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 oder 23 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente vollständig und/oder teilweise von der glaszuführenden und/oder von der glasabziehenden Seite in die Heizvorrichtung eingeführt sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 bis 24 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente entlang zumindest einer Seitenfläche und/oder entlang zumindest einer Ecke des Glasstrangs angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 bis 25 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente parallel und/oder geneigt zur Längsachse des Glasstrangs angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 bis 26 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente in einem Abstand von 0 cm bis 50 cm, bevorzugt von 0,01 cm bis 10 cm und besonders bevorzugt von 0,1 cm bis 3 cm von einer Oberfläche des der Heizvorrichtung zugeführten Glasstrangs und/oder einer Oberfläche des Glasstrangs in der Heizvorrichtung und/oder einer Oberfläche des gezogenen Glasstrangs positioniert sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 bis 27 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente als Einheit oder unabhängig voneinander eingeführt, angeordnet, positioniert und/oder steuerbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 bis 28 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizelemente im wesentlich massive Körper und/oder Hohlkörper, insbesondere ein Rohr, umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper einen Durchmesser 0,1 cm bis 30 cm, bevorzugt von 0,1 cm bis 10 cm und besonders bevorzugt von 0,5 cm bis 3 cm und eine Länge von 0,5 cm bis 100 cm, bevorzugt von 1 cm bis 75 cm und besonders bevorzugt von 5 cm bis 50 cm und aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 oder 30 dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper im Innern ein durchströmendes Fluid, insbesondere Luft, aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid einen Fluß durch den Hohlkörper 0,01 l/min bis 1000 l/min, bevorzugt von 0,1 l/min bis 200 l/min und besonders bevorzugt von 0,1 l/min bis 50 l/min durch den Hohlkörper aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 32 dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß des Fluids in jedem Kühl- und/oder Heizelement einheitlich oder unabhängig voneinander einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 bis 33 dadurch gekennzeichnet, daß durch das Einleiten des Fluids die Hohlkörper eine Temperaturdifferenz zur Heizmuffel von 0°C bis 2500°C, bevorzugt von 10°C bis 1000°C und besonders bevorzugt von 10°C bis 500°C aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 bis 34 dadurch gekennzeichnet, daß das Glas in der Heizvorrichtung eine Viskosität von 10⁴ dPas bis 10¹² dPas und bevorzugt von 10⁵ dPas bis 10⁹ dPas aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 bis 35 dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des gezogenen Glasstrangs einen im Vergleich zu der Querschnittsfläche des der Heizvorrichtung zugeführten Glasstrangs um einen Faktor 1/2 bis 1/100000, bevorzugt von 1/20 bis 1/30000 und besonders bevorzugt von 1/100 bis 1/10000 reduzierten Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 bis 36 dadurch gekennzeichnet, daß die Preform des Glasstrangs eine von dem Querschnitt der Endform abweichende Geometrie aufweist oder die Preform des Glasstrangs eine dem Querschnitt der Endform im wesentlichen identische Geometrie aufweist.
Glaselement, insbesondere ein optisches Glaselement, insbesondere optische Prismen oder optische Linsen, herstellbar nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21.
Glaselement nach Anspruch 38 dadurch gekennzeichnet, daß das Glaselement eine Oberfläche mit einer Ebenheit von kleiner als 10 μm, bevorzugt von kleiner als 1 μm und besonders bevorzugt von kleiner als 0,1 μm aufweist.