DE102005046556A1

DE102005046556A1 - Herstellung von optischen Komponenten für Abbildungsoptiken aus der Schmelze

Info

Publication number: DE102005046556A1
Application number: DE200510046556
Authority: DE
Inventors: Polina Dr. Ebeling; Ralf Dr. Bonitz; Doris Dr Moseler; Martin Schäfer; Katarina Mertens; Matthias Redey
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: JP2007091586A; JP4987405B2; DE102005046556B4; JP5462240B2; JP2012106924A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von optischen Glaskomponenten insbesondere für Abbildungsoptiken, bei welchem die Glasschmelze portioniert und eine durch Portionieren erhaltene Glasportion auf einem auf einer Levitationsunterlage erzeugten Levitationspolster gelagert wird, wobei die Viskosität der Glasportion während der Lagerung an der Oberfläche durch Abkühlung auf oder über die Klebeviskosität steigt, und die Glasportion im Inneren zumindest teilweise eine Viskosität unterhalb des Erweichungspunktes aufweist, die Glasportion in eine Pressform gegeben und in der Pressform blankgepresst wird.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von optischen Komponenten, insbesondere von Abbildungsoptiken. Insbesondere betrifft die Erfindung die heißformende Herstellung von optischen Komponenten.

Abbildungsoptiken werden eingesetzt zur Verkleinerung oder Vergrößerung, z. B. in Objektiven von Kameras, Projektionssystemen, Mikroskopen, Fernröhren, usw. An die Qualität der vergrößerten oder verkleinerten Abbildung werden immer höhere Ansprüche gestellt. Hier sind insbesondere Schärfe, Abbildungstreue und hohe Auflösung über die Gesamtfläche der Abbildung zu nennen. Parallel dazu wird vielfach auch eine starke Reduktion der Gesamtgröße von den Abbildungssystemen gefordert. Beispiele hierfür sind in Mobiltelefone integrierte Digitalkameras und Projektionssysteme. Zwar kann die Qualität der Abbildung durch spezielle Bildverarbeitungssoftware oft wieder um ein Mehrfaches verbessert werden, allerdings erfordern diese Systeme eine hohe Speichergröße und zusätzlichen Energieaufwand. Dementsprechend werden auch bei Massenprodukten hohe Maßstäbe an die Abbildungseigenschaften optischer Module gesetzt. Diese Maßstäbe können bisher zum Teil nur durch spezielle optische Filter gewährleistet werden.

Die Hauptanforderungen bei der Abbildungsqualität werden an die Linsensysteme gestellt. Es bedeutet, dass nicht nur die Verkleinerung und Vergrößerung gewährleistet werden muss, sondern dass insbesondere auch die Abbildungsfehler bei kleinstmöglicher Objektivgröße auf das Minimum reduziert bzw. kompensiert werden müssen. Diese Anforderungen können insbesondere mit Glas-Optiken erfüllt werden.

Unter diesen Bedingungen sind insbesondere auch für den Massenmarkt eine hohe Konturtreue relativ zur berechneten Kontur, die Möglichkeit zur wirtschaftlichen Erzeugung gewünschter asphärischer Konturen und die Möglichkeit der Verarbeitung einer möglichst breiten Palette verschiedener Glaser, insbesondere hinsichtlich deren Brechungsindex und Teildispersion wünschenswert. Zusätzliche Anforderungen an die Herstellungsverfahren von solchen Abbildungsoptiken sind niedrige Stückpreise und Losmengen über 10000 Stück für Massenartikel, wie Kameras in Mobiltelefonen, Photo-Videokameras, Home-Projektionssysteme, usw.

Herkömmliche Methoden zur Herstellung von Abbildungsoptiken sind:

1. Nachbearbeitung von Glasrohlingen im erkalteten, beziehungsweise erstarrten Zustand, wie Vereinzeln, Schleifen und Polieren;
2. Wiedererwärmen von Glaspreformen in Pressformen und anschließendem Blankpressen, wie es beispielsweise in den US-Patenten 4.969.944 und 4.734.118 beschrieben ist;
3. Wiedererwärmen von Glaspreformen oder Glasgobsen außerhalb von Pressformen und anschließendem Blankpressen in vorgewärmten Pressformen, wie beispielsweise in den US-Patenten 5.873.921, 6.009.725, 4.854.958 beschrieben;
4. direkt aus der Glasschmelze durch die Heißformgebung, wie etwa in US-Patent Nr. 5.762.673 beschrieben.

Beim Schleifen und Polieren sind die Konturgenauigkeiten von asphärischen Konturen und die Wirtschaftlichkeit von der Größe den Polierwerkzeugen und Anzahl von Optimierungszyklen abhängig. Wirtschaftlich und massenmarkttauglich sind Konturgenauigkeiten > 5 μm, die mittels großen Werkzeugen und ohne Optimierungsschleifen hergestellt werden können. Konturgenauigkeiten unter 1 μm können nur mittels Einsatz von kleinsten Polierwerkzeugen und mehreren Optimierungszyklen für jede einzelne Linse gewährleistet werden. Die Herstellungszeiten und dementsprechend Kosten steigen dabei weit in unrentable Bereiche. Insbesondere, wenn hohe Oberflächengüte mit Rauhigkeiten oder Unebenheiten kleiner 5 nm gleichzeitig mit hoher Konturgenauigkeit gefordert wird, muss die Endbearbeitung auf weitere kostenintensive Methoden, wie Ionenstrahlätzen zurückgreifen, was die Herstellungskosten weiter anhebt.

Die Auswahl von wirtschaftlich polierbaren Gläsern für Objektive für den Endverbraucher-Bereich beschränkt sich zudem auf solche Sorten, die geringe thermische Ausdehnung aufweisen. Dadurch können einige Glassorten mit wertvollen optischen Eigenschaften, wie etwa eine besondere Kombination von Brechindex und Teildispersion nicht verwendet werden. Derartige für dieses Verfahren nicht sinnvoll verwendbare Gläser sind beispielsweise Fluoridkrone, Fluoridphosphat und Phosphatgläser, allgemein auch fast alle modernen optischen Gläser.

Das Wiedererwärmen von Glaspreformen in den Pressformen und anschließendes Blankpressen stellt zwar ein preisgünstigeres Verfahren zum Herstellen von Abbildungsoptiken dar, als Schleifen und Polieren, allerdings ist auch hier die Auswahl der möglichen Gläser aus wirtschaftlicher Sicht eingeschränkt. Das Erwärmen und Abkühlen von Glas zusammen mit den Pressformen definiert bei diesem Verfahren die Prozesszeiten und Kosten. Die Wirtschaftlichkeit kann dabei nur beim Einsatz von Gläsern mit niedrigem Transformationspunkt, insbesondere von Gläsern, die unter 450 °C verpressbar sind, erreicht werden. Nur bei derartigen Gläsern sind die Aufheizzeiten hinreichend gering. Es sind zwar mittlerweile eine Reihe von Gläsern bekannt, welche die geforderten Eigenschaften mit unterschiedlichen optischen Konstanten aufweisen, die meisten optischen Gläser sind jedoch dennoch mit diesem Verfahren nicht wirtschaftlich zu verarbeiten. Zudem weisen die meisten Gläser mit niedrigem Transformationspunkt eine mangelhafte Beständigkeit der Oberfläche gegenüber atmosphärischer Feuchtigkeit auf. Weiterhin werden bei diesem Verfahren die Presswerkzeuge nicht nur bezüglich ihrer Oberflächenbeschaffenheit, Konturgenauigkeit und langzeitigen Temperaturwechselbeständigkeit beansprucht, sondern besonders auch in Hinsicht auf die Härte. Die Glaspreform wird in kaltem und dementsprechend hartem Zustand in die Formen eingelegt, wobei die Kontaktfläche zwischen Glas und Form am Anfang relativ klein ist. Die Härte des Glases während der Gesamtumformungsprozess ist hier sehr hoch, da die Pressviskosität des Glases beim Durchheizen über die Pressformen durch die Klebeviskosität beschränkt wird (unter dieser Viskosität kleben das Glas und die Pressform irreversibel zusammen), und in besten Fällen bei 10⁸ dPa·s liegt. Die Bearbeitung von Materialen, die sich für solche harte Präzisionspresswerkzeuge eignen, ist zeit- und kostenintensiv. Die Kosten der Werkzeuge können bis zur Hälfte von Gesamtherstellungskosten derart hergestellter Abbildungsoptiken betragen. Für die Erreichung von hohen Oberflächenqualitäten und Konturgenauigkeiten beim Pressen ist eine reine und defektfreie Oberfläche von den Glaspreforms eine der wichtigsten Vorraussetzungen. Diese Voraussetzung verursacht aufwendiges Handling der Glaspreforms, wie Transport, Waschen, Lagern und Einzelkontrolle. Lange Prozesszeiten, hohe Werkzeugkosten, geringe Glasauswahl und aufwendiges Handling von Glaspreforms schränken die Wirtschaftlichkeit, Gestaltungsfreiheit und Herstellungsstückzahlen bei diesem Verfahren ein.

Eine Reduktion der Prozesszeiten und eine Erhöhung der Lebensdauer der Pressformen wird durch eine separate Wiedererwärmung von Glaspreforms bis auf die Pressviskosität außerhalb von Pressformen, wie sie in den US-Patenten 5.873.921, 6.009.725 und 4.854.958 beschrieben wird, erreicht. Die Aufheizzeiten bei jedem Presszyklus entfallen und die Pressformen werden nur beim Anfahren vorgewärmt und von da an keinen weiteren größeren Temperaturwechsel ausgesetzt. Die Pressviskosität ist immer noch relativ hoch, weil sie bei diesem Verfahren durch die Klebeviskosität begrenzt wird. beim Wiedererwärmen erreicht das Glaspreform entweder gleiche Temperatur über dem Gesamtvolumen oder wird außen heißer als innen, da die Wärme von außen auf die Glaspreform einwirkt und nur durch die Wärmeleitung des Glases nach innen transportiert wird. Die Anforderungen an die Materialhärte für die Pressformen sind deswegen immer noch hoch. Die Temperaturbeständigkeit des Materials der Mulde, mit der die Glaspreform zusammen erhitzt wird, und die Konstruktion von Dichtungen und Bewegungsmechanismen schränkt auch hier die Auswahl wirtschaftlich verarbeitbarer Gläser auf solche mit niedrigem Glaspunkt ein. Auch hier ergibt eine Vorbehandlung der Glaspreforms, wie Transport, Waschen, Lagern und Einzelkontrolleist immer noch einen nicht zu vernachlässigenden Beitrag an den Herstellungskosten.

Beim Blankpressen direkt aus der Glasschmelze, wie es in US-Patent 5.762.673 beschrieben wird, entfällt eine Vorbehandlung der Glaspreforms. Die Glasschmelze kann jedoch nicht direkt in die Pressformen eingespeist und anschließend mit höchster Präzision gepresst werden. Eine Abkühlung zwischen Einspeisen und Pressen (Konditionieren von Glastropfen) ist erforderlich. Das Einspeisen und Konditionieren geschieht auf einem Luftlager, der Beschädigungen der Glasoberfläche durch den Kontakt mit der Abkühlform verhindert. Es können allerdings ausschließlich niedrigviskose Glasschmelzen und ausschließlich kleine Portionen von 1 bis 3 Gramm, welche durch die Oberflächenspannung geformt und gehalten werden können, verarbeitet werden. Solche kleinen Glasposten kühlen sich aber relativ schnell auf dem Luftlager ab, so daß sie bei immer noch relativ hohen Viskositäten verpresst werden. Die Belastung auf die Pressformen und deren Preise sind dadurch immer noch relativ hoch.

Alle oben aufgeführte Methoden haben dementsprechend technologische Grenzen, die eine Herstellung von Abbildungsoptiken, die gleichzeitig allen den genannten Anforderungen an Qualität, Flexibilität, Stückzahlen und – kosten genügen, stark einschränken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit und der verarbeitbaren Glassorten verbessertes Verfahren zur Herstellung optischer Komponenten anzugeben. Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von optischen Glaskomponenten vor, bei welchem die Glasschmelze portioniert und eine durch Portionieren erhaltene Glasportion auf einem auf einer Levitationsunterlage erzeugten Levitationspolster oder Gaskissen gelagert wird, wobei die Viskosität der Glasportion während der Lagerung an der Oberfläche durch Abkühlung auf oder über die Klebeviskosität steigt, und die Glasportion im Inneren zumindest teilweise eine Viskosität unterhalb des Erweichungspunktes aufweist, die Glasportion in eine Pressform gegeben und in der Pressform blankgepresst wird.

Besonders bevorzugt erfolgt das Blankpressen in diesem Schritt bereits auf entgültige Kontur und Oberflächengüte, so daß eine Nachbearbeitung der Glaskomponenten entfallen kann.

Um eine hohe Konturgenauigkeit und Oberflächengüte zu erhalten, hat es sich außerdem als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Glasportion so portioniert und in die Preßform gegeben wird, daß die Glasportion einen Radius aufweist, welcher kleiner als der Radius der Wölbung der Preßflächen der Preßform ist. Auf diese Weise wird ein Lufteinschluß zwischen Preßform und Linse vermieden.

Eine Vorrichtung zur Herstellung optischer Glaskomponenten, welche insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, umfassend dazu eine Portioniereinrichtung zum Portionieren einer Glassschmelze, einer Levitationsunterlage zum Lagern einer mit der Portioniereinrichtung erhaltenen Glasportion, sowie eine Preßform zum Blankpressen und eine Einrichtung zur Übergabe der Glasportion von der Levitationsunterlage zur Preßform. Dabei wird mittels einer Einrichtung zur Steuerung des Prozeßablaufs die Glasportion dann an die Preßform übergeben, wenn die Viskosität der Glasportion während der levitierenden Lagerung an der Oberfläche der Glasportion auf oder über die Klebeviskosität steigt.

Unter der Klebeviskosität wird eine Viskosität verstanden, bei welcher es zum Ankleben des Glases an die Preßform kommt. Dieser Punkt liegt im allgemeinen bei Glas beim Erweichungspunkt von 10^7.6 dPa·s. Bevorzugt wird die Oberfläche der Glasportion auf eine Temperatur abgesenkt, bei welcher die Viskosität zumindest 10^7.7 dPa·s beträgt, um ein Ankleben an den Preßwerkzeugen sicher zu vermeiden. Die Einrichtung zur Steuerung des Prozeßablaufs ist in diesem Fall derart ausgebildet, daß die Glasportion an die Preßform übergeben wird, wenn die Viskosität während der Lagerung an der Oberfläche der Glasportion auf oder über eine Viskosität von zumindest 10^7.7 dPa·s steigt.

Erfindungsgemäß wird also gegenüber dem in US-Patent Nr. 5.762.673 beschriebenen Verfahren gerade keine homogene Temperaturverteilung innerhalb der Glasportion oder dem Glasgob angestrebt. Im Unterschied dazu wird erfindungsgemäß vielmehr eine inhomogene Temperaturverteilung während des Lagerns auf dem Gaskissen erreicht, bei welcher die Viskosität an der Oberfläche höher als die Viskosität im Inneren der Glasportion ist. Auf diese Weise wird es möglich, das anschließende Blankpressen erheblich schneller und auch schonender für die Preßwerkzeuge durchzuführen, da hier nur in einer äußeren Schale der Glasportion die zum Blankpressen erforderliche hohe Viskosität oberhalb der Klebeviskosität erreicht wird. Das Innere der Glasportion ist demgegenüber flüssiger und noch leichter verformbar, wohingegen bei dem in US-Patent 5.762.673 beschriebenen Verfahren der Glasgob überall eine hohe Viskosität oberhalb der Klebeviskosität aufweist und daher wesentlich schwerer verformbar ist.

Um Beschädigungen oder Verformungen der Glasportionen bei der Übergabe von der Levitationsunterlage an die Preßform zu vermeiden, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Glasportion kontaktlos in die Pressform gegeben wird.

Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist, die Glasportion durch Abkippen oder Verschwenken der Levitationsunterlage in die Preßform zu geben. Dementsprechend umfaßt bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dieser Weiterbildung die Einrichtung zur Übergabe der Glasportion eine Einrichtung zum Abkippen und/oder Verschwenken der Levitationsunterlage. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Levitationsunterlage schneller als in freiem Fall nach unten weg bewegt wird. Dazu umfaßt die Einrichtung zur Übergabe der Glasportion eine Einrichtung zum Bewegen der Levitationsunterlage nach unten mit einer Beschleunigung größer als die Erdbeschleunigung. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Levitationsunterlage so schnell von der frei fallenden Glasportion weg bewegt, daß es nicht zu einer Berührung der Glasportion mit der Levitationsunterlage kommen kann. Besonders bevorzugt wird eine Levitationsunterlage mit einer Mulde zur Lagerung der Glasportion verwendet, um die Glasportion während der Konditionierung auf der Levitationsunterlage auf dem über der Levitationsunterlage erzeugten Gaskissen formstabil lagern zu können.

Für die Konturgüte und Oberflächenqualität der erfindungsgemäß herstellbaren Glaskomponenten hat es sich als sehr günstig erwiesen, wenn der Ort der auf der Levitationsunterlage gelagerten Glasportionen bei der Übergabe an die Preßform möglichst genau vorherbestimmt ist. Damit kann auch die Lage der Glasportion in der Preßform genau definiert werden. Als überraschend einfache Maßnahme zur Qualitätsverbesserung hat es sich daher erwiesen, wenn Bewegungen der Glasportion auf der Levitastionsunterlage gedämpft werden. dies kann überraschend schon dadurch erreicht werden, indem eine asphärische Form der Mulde verwendet wird. Besonders können die Bewegungen durch eine Mulde gedämpft werden, die in einem zentralen Bereich einen kleineren Krümmungsradius als in einem umgebenden Bereich aufweist. Die Mulde nähert sich in ihrer Form daher eher einem Hohlkegel, einem Paraboloid oder Ellipsoid mit vertikaler langer Halbachse, als einer Pfanne an.

Die Preßform kann gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung vorgeheizt werden, um eine rasche Abkühlung der Glasportion beim Pressen zu verhindern. Um zu vermeiden, daß die Glasoberfläche sich während des Blankpressens so weit erhitzt, daß die Klebeviskosität uunterschritten wird, ist es aber von Vorteil, die Glasportion in eine Preßform zu geben, welche eine Temperatur unterhalb der Temperatur der Klebeviskosität des Glases hat.

Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung wird das Blankpressen außerdem weg- und kraftgesteuert durchgeführt. Durch eine solche kombinierte Weg- und Kraftsteuerung kann der Preßvorgang besonders fein geregelt werden. Dabei können Weg- und Kraftsteuerung sowohl gleichzeitig, als auch nacheinander eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren sind hinsichtlich der Auswahl verarbeitbarer Gläser kaum eingeschränkt. Besonders geeignet sind aber Gläser, welche bei 1650 °C eine Viskosität von höchstens 10⁴ dPa·s aufweisen. Insbesondere ist das Verfahren auch geeignet, mit anderen Preßverfahren schwierig zu verarbeitende Gläser wie Fluoridkrone, Fluoridphosphat oder Phosphatglas zu verarbeiten. Auch hinsichtlich der Größer der herstellbaren Komponenten, wie insbesondere von Linsen ist die Erfindung sehr flexibel. Insbesondere geeignet ist die Erfindung für die Verarbeitung von Glasportionen mit einem Gewicht im Bereich von 0,1 Gramm bis 150 Gramm. Die Glasschmelze kann weiterhin in einem weiten Viskositätsbereich, insbesondere bei einer Viskosität im Bereich von 2 dPa·s bis 10⁴ dPa·s portioniert und anschließend mit hoher Konturtreue zu einer optischen Komponente geformt werden.

Um optische Komponenten mit hoher Reproduzierbarkeit und hoher Konturtreue herstellen zu können, ist es auch wichtig, daß die Glasportionen das vorgesehene Gewicht oder Volumen aufweisen. Es ist daher besonders vorteilhaft, eine Portioniereinrichtung vorzusehen, welche Glasportionen möglichst genau einstellbarer Menge aus einer Glasschmelze portionieren kann. Es hat sich gezeigt, daß für diesen Zweck ein Nadelspeiser, insbesondere ein taktender Nadelspeiser besonders geeignet ist.

Die Glasportion wird weiterhin gemäß einer Weiterbildung der Erfindung unter Haftkontakt in der Preßform, insbesondere auch im Inneren bis zumindest auf die Transformationstemperatur T_g abgekühlt. Dies ist vorteilhaft, da sich gezeigt hat, daß sich die Konturgenauigkeit verschlechtern kann, wenn der Kontakt zwischen Glas und den Werkzeugen zu früh unterbrochen wird.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Glas direkt auf die Levitationsunterlage portioniert wird, um Verformungen der Glasportion oder eine durch Kontakt mit anderen Teilen der Vorrichtung hervorgerufene Inhomogenitäten der Temperaturverteilung in der Glasportion zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung die Portioniereinrichtung direkt über der Levitationsunterlage angeordnet.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß Schlieren vermieden werden können, wenn die Stellung der Levitationsunterlage während des Einspeisens nachgeführt wird. Die Position der Levitationsunterlage kann demgemäß vorteilhaft während des Portionierens auf die Levitationsunterlage mittels einer entsprechenden Einrichtung der Vorrichtung gegenüber der Portioniereinrichtung verändert werden.

Bei der Konditionierung auf der Levitationsunterlage ist es besonders vorteilhaft, wenn bei der Lagerung auf dem Gaskissen sich verändernde Verformungen der Glasportion vermieden werden. Dazu ist eine besonders homogene Druckverteilung von Vorteil. Dies wird gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Levitationsunterlage ein poröses Material aufweist, durch welches Gas für das Levitationspolster zugeführt wird. Damit strömt das Gas gleichmäßig über die Oberfläche des porösen Materials verteilt in das Gaskissen ein. Eine weitere Maßnahme zur Erreichung einer homogenen Druckverteilung ist, eine Levitationsunterlage mit einer einteiligen Membran vorzusehen. Als poröses Material hat sich Sintermetall, vorzugsweise mit der Porosität von Graphit als besonders günstig erwiesen.

Gemäß noch einer Weiterbildung ist vorgesehen, mehrere Glasportionen gleichzeitig zu verarbeiten. Um dabei eine für alle Glasportionen gleichartige Konditionierung vor dem Blankpressen zu erreichen, ist es dabei besonders von Vorteil, die mehreren Glasportionen auf einer gemeinsamen Levitationsunterlage zu lagern. Diese Levitationsunterlage kann auch insbesondere wieder eine einteilige Membran umfassen. Hierbei hat es sich als sehr günstig erwiesen, die Glasportionen, beziehungsweise mehrere zur Aufnahme der Glasportionen vorgesehene Levitationsmulden entlang eines Kreises anzuordnen. Überraschend hat eine derartige Anordnung einen vorteilhaften Einfluß auf die Qualität der erfindungsgemäß hergestellten Komponenten. Die durch diese Weiterbildung bewirkte symmetrische Anordnung der Levitationsmulden bewirkt eine möglichst geringe Abweichung in den Bedingungen bei der Konditionierung der einzelnen Glasportionen.

Um eine gleichmäßige Konditionierung zu erreichen, ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Gasfluß in das Levitationspolster und/oder der Abstand von Glasportion zur Levitationsunterlage mittels entsprechender Einrichtungen der Vorrichtung geregelt wird. Dies gilt insbesondere auch während des Portionierens auf die Levitationsunterlage.

Es ist weiterhin günstig, nicht nur lediglich eine Abkühlung der blankgepressten Glasportion in der Preßform vorzunehmen. Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung ist vielmehr vorgesehen, daß während des Pressens der Glasportion in der Preßform sowohl Wärme entzogen, als auch -vorübergehend- Wärme zugeführt wird. Insbesondere kann während des Pressens der Glasportion in der Preßform Wärme entzogen und danach Wärme zugeführt werden. Durch die zugeführte Wärme wird die Temperaturverteilung in der Glasportion homogenisiert und es können Spannungen im Glas abgebaut werden. Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr können nicht nur zeitlich versetzt, sondern gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch bereichsweise entlang der Preßfläche erfolgen. Dabei ist vorgesehen, daß zumindest ein Bereich der Preßfläche gekühlt und zumindest ein weiterer Bereich geheizt wird. Besonders günstig zur Erzielung einer homogenen Temperaturverteilung im Glasgob ist es dabei, wenn ein zentraler Bereich der Preßfläche gekühlt und ein umgebender Bereich geheizt wird. Allgemein ist es günstig, wenn die Temperatur der Preßfläche so eingestellt oder geregelt wird, daß sie von einem zentralen Bereich zum Rand hin abnimmt. Dies muß je nach Gegebenheit nicht notwendigerweise durch eine gleichzeitige Kühlung und Heizung erfolgen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dazu dementsprechend eine Kühleinrichtung zur Kühlung eines zentralen Bereiches der Preßfläche und eine Heizeinrichtung zur Heizung eines den zentralen Bereich umgebenden Bereiches der Preßfläche aufweisen.

Um die räumliche und zeitliche Temperaturverteilung, beispielsweise wie vorstehend beschrieben während des Pressens regeln oder einstellen zu können, kann eine Heizeinrichtung, sowie alternativ oder insbesondere auch zusätzlich eine Kühleinrichtung für die Preßform vorgesehen werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Es zeigen:
1 bis 4 Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand schematischer Ansichten von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
5 in schematischer Ansicht Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels.
In den 1 bis 3 sind Verfahrensschritte zur erfindungsgemäßen Herstellung optischer Glaskomponenten anhand schematischer Ansichten von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung solcher optischer Glaskomponenten dargestellt.
Die als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Vorrichtung umfaßt eine Portioniereinrichtung, welche bei dem in 1 gezeigten Beispiel als taktender Nadelspeiser 3 ausgebildet ist. Der Nadelspeiser 3 der Vorrichtung 1 ist weiterhin direkt über einer Levitationsunterlage 5 mit einer Membran 9 angeordnet. Auf diese Weise kann eine zu verpressende Glasportion 7 mit einem Gewicht im Bereich von 1 Gramm bis 150 Gramm, wie in 1 dargestellt, mit dem Nadelspeiser 3 direkt auf die Levitationsunterlage 5 portioniert werden. Dabei wird Glasschmelze mit einer Viskosität im Bereich von 2 dPa·s bis 10⁴ dPa·s dosiert aus der Austrittsöffnung des Nadelspeisers 3 herausgedrückt und auf das Gaskissen 15 gegeben, bis eine Glasportion 7 der für die herzustellende optische Komponente vorgesehene Masse erreicht ist. Bevorzugt werden Gläser verwendet, welche bei 1650 °C eine Viskosität von höchstens 10⁴ dPa·s aufweisen. Auch Fluoridkrone, Fluoridphosphat oder Phosphatglas können verarbeitet werden.
Die Levitationsunterlage 5 umfaßt weiterhin eine einteilig ausgebildete Membran 9 mit einer Mulde 6 zur Aufnahme der Glasportion 7. Die Kontur der Mulde 6 ist an die Einspeiseviskosität, das gewünschte Volumen der Glasportion 7, die gewünschte Wärmeverteilung in der Glasportion 7, die Aerodynamik des Gaskissens, sowie für eine Schwingungenreduzierung und ein impulsfreies Weggleiten der Mulde 6 bei der Übergabe an die Preßform angepaßt.
Zur Schwingungsreduzierung wird eine asphärisch geformte Mulde 6 verwendet. Besonders können die Bewegungen durch eine Mulde gedämpft werden, die, wie die in 1 gezeigt, in einem zentralen Bereich einen kleineren Krümmungsradius als in einem umgebenden Bereich aufweist. Die in 1 gezeigte Mulde hat die Gestalt eines nach oben geöffneten Paraboloids oder Hyperboloids oder auch eines Ellipsiods mit vertikaler langer Halbachse. Damit nähert sich sich in ihrer Form eher einem Hohlkegel, als etwa einer Pfanne an. Diese Form mit einem kleineren zentralen Krümmungsradius sorgt dafür, daß die Glasportion eher im Bereich des kleineren zentralen Krümmungsradius der Mulde 6 zentriert wird, so daß deren Position besser definiert ist, als bei einer pfannenförmigen oder halbkugelförmigen Mulde.
Die Membran 9 ist aus einem porösen Material gefertigt, durch welches Gas in die Mulde einströmen und so zwischen der Levitationsunterlage 5, beziehungsweise der Membran 9 und der Glasportion 7 ein Gaskissen 15 ausbilden kann, auf welchem die Glasportion levitierend und insbesondere kontaktlose gelagert wird. Durch das poröse Material in Verbindung mit der einteiligen Mulde wird eine besonders homogene Druckverteilung im Gaskissen erreicht. Als poröses Material wird vorzugsweise poröses Sintermetall, besonders bevorzugt mit einer Porosität entsprechend von Graphit eingesetzt.
Die Zuführung von komprimierten Gas erfolgt beispielsweise über einen oder mehrere Gaskanäle 11 in oder unter der Membran 9 und an den oder die Kanäle 11 angeschlossenen Druckluftleitungen 13. Die Porosität des Materials der Membran wird entsprechend der Glasviskosität ausgewählt. Weiterhin wird das poröse Material der Membran auch abhängig von der Einsatztemperatur und dessen Einfluß auf die Oberflächenqualität der Glaskomponente ausgewählt
Die Levitationsunterlage 5 ist weiterhin über einen schwenkbaren Arm 17 mit einer Bewegungseinheit 19 verbunden. Mittels der Bewegungseinheit 19 kann, wie anhand der eingezeichneten Pfeile angedeutet, sowohl eine horizontale, als auch eine vertikale Bewegung der Levitationsunterlage 5, sowie eine Schwenkbewegung der Levitationsunterlage 5 um eine horizontale Achse 18 ausgeführt werden. Durch die horizontale und vertikale Beweglichkeit der Levitationsunterlage kann die Position der Levitationsunterlage während des Portionierens gegenüber der Portioniereinrichtung, beziehungsweise dem Nadelspeiser 3 verändert werden. Ebenso kann der Gasfluß in das Levitationspolster 15 oder der Abstand von Glasportion 7 zur Levitationsunterlage, beziehungsweise in diesem Beispiel zur Mulde 6 in der Membran 9 geregelt werden. Durch eine Nachführung der Stellung der Mulde 6 gegenüber der Position des Nadelspeisers 3 werden Schlieren im Glas vermieden. Das Nachführen mittels der Bewegungseinheit kann sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung oder einer kombinierten Vertikal- Horizontalbewegung erfolgen.
Die Regelung dieser Parameter -Gasfluß oder Abstand zur Mulde, horizontale und vertikale Position der Levitationsunterlage 5 gegenüber der Portioniereinrichtung wird mittels einer Prozeßsteuereinrichtung 21 gesteuert. Insbesondere wird mittels der Prozeßsteuereinrichtung 21 der Gasfluß in das Levitationspolster 15 oder der Abstand von Glasportion 7 zur Levitationsunterlage 5 auch während des Portionierens auf die Levitationsunterlage geregelt. Auch die Portionierung mit dem Nadelspeiser 3 wird, wie anhand der Verbindung des Nadelspeisers 3 zur Prozeßsteuereinrichtung 21 angedeutet, von der Prozeßsteuereinrichtung 21 gesteuert.
In 2 ist die auf dem über der Levitationsunterlage 5 erzeugten Gaskissen 15 gelagerte Glasportion 7 am Ende des Konditionierungsprozesses dargestellt. Auf dem Gaskissen 15 wird die Glasportion 7 dergestalt konditioniert, daß sie an ihrer Oberfläche 71 und einem oberflächennahen Bereich 72, auf eine Temperatur abgekühlt ist, bei welcher die Viskosität des Glases größer oder höchstens gleich der Klebeviskosität ist. Bevorzugt ist die Viskosität in diesem oberflächennahen Bereich zumindest 10^7.7 dPa·s. Im Inneren in einem vom Bereich 72 umgebenen zentralen oder inneren Bereich 73 ist die Temperatur jedoch noch höher als an der Oberfläche. Erfindungsgemäß liegt die Viskosität hier noch unterhalb des Erweichungspunktes, so daß die Glasportion 7 insgesamt noch leicht verformbar ist und beim nachfolgenden Verpressen nur einen geringen Widerstand aufbaut. Die erfindungsgemäße gezielte Abkühlung der Glasportion an der Oberfläche 71 und dem oberflächennahen Bereich 72 unterhalb der Temperatur der Klebeviskosität wird durch entsprechende Konditionierung auf dem Gaskissen erreicht. Dazu können erfindungsgemäß unter anderem auch der Gasfluß und die Temperatur des Gases und/oder der Membran geregelt werden.
3 zeigt Teile der Vorrichtung während weiterer Prozeßschritte. Nach Abschluß der Konditionierung der Glasportion 7 erfolgt die Übergabe der Glasportion an eine Preßform 25 mit Preßstempeln 27, 29. Die Übergabe erfolgt bei dem in 3 gezeigten Beispiel insbesondere kontaktlos, womit im Sinne der Erfindung verstanden wird, daß die Glasportion 7 außer mit den Preßflächen 28 und/oder 30 der Preßstempel 27 und/oder 29 nicht mit weiteren Flächen in Berührung kommt. Auf diese Weise werden Verformungen oder ungewollte Inhomogenitäten der Temperaturverteilung vermieden.
Die Übergabe wird von der Prozeßsteuereinrichtung 21 gesteuert. Wird der anhand von 2 geschilderte Zustand mit einer Viskosität der Glasportion an der Oberfläche von zumindest der Klebeviskosität, bevorzugt einer Viskosität von über 10^7.7 dPa·s erreicht, so wird von der Prozeßsteuereinrichtung 21 der im folgenden geschilderte Übergabemechanismus in Gang gesetzt. Im einfachsten Fall erfolgt die Übergabe nach einem vorgegebenen Zeitintervall, ebenso kann aber auch beispielsweise die Temperatur der Glasportion, insbesondere deren Oberflächentemperatur festgestellt werden und die Übergabe abhängig von der vorhandenen Temperatur in Gang gesetzt werden.
Bei dem in 3 gezeigten Beispiel umfaßt die Einrichtung zur Übergabe der Glasportion insbesondere eine Einrichtung zum Abkippen der Levitationsunterlage 5 mit der Bewegungseinheit und dem von dieser um die Achse 18 schwenkbaren Schwenkarm 17. Die Bewegungseinheit 19 verfügt über einen Antrieb für den Schwenkarm, mit welchem die Levitationsunterlage 5 von der waagerechten Lagerungsposition durch Schwenken nach unten bewegt werden kann, wobei die Schwenkbewegung mit einer Beschleunigung schneller als die Erdbeschleunigung erfolgt, wodurch die Levitationsunterlage 5 schneller als in freiem Fall nach unten weg bewegt wird. Auf diese Weise ist die mit Erdbeschleunigung beschleunigte Fallbewegung der Glasportion 7 langsamer als die Bewegung der Levitationsunterlage 5, so daß die Glasportion 7 auch die Levitationsunterlage bei der Übergabe an die Preßform 25 nicht mehr berührt. Die Glasportion 7 landet schließlich auf der Preßfläche 28 des unteren Preßstempels 27. Anschließend werden oberer und unterer Preßstempel 29, beziehungsweise 27 aufeinander zu bewegt, wozu bei dem in 3 gezeigten Beispiel eine Hydraulikstange 31 am oberen Preßstempel abwärts bewegt wird.
Hinsichtlich der Wölbung der Preßflächen 28, 30 der Preßform ist es von Vorteil, wenn die Glasportion 7 vorher so portioniert, konditioniert und in die Preßform gegeben wird, daß die Glasportion 7 einen Radius aufweist, welcher kleiner als der Radius der Wölbung der Preßflächen 28, 30 der Preßform 25 ist. Anders ausgedrückt weisen die Preßflächen 28, 30 eine geringere Wölbung als die Glasportion 7 auf. Auf diese Weise wird insbesondere vermieden, daß Luft zwischen der Glasportion und den Preßflächen eingeschlossen wird und dadurch Verformungen in der Glaskomponente entstehen.
Der Vorgang des nachfolgenden Blankpressens in der Preßform 25 ist in 4 dargestellt. Mit dem Blankpressen wird die herzustellende Glaskomponente auf entgültige Kontur und Oberflächengüte geformt. Damit ist eine Nachbearbeitung des Glases nicht mehr notwendig. Selbstverständlich können aber beispielsweise nachträglich noch Beschichtungen, wie insbesondere Vergütungen, beziehungsweise Entspiegelungsschichten aufgebracht werden.
Auch die Steuerung des Preßvorgangs wird von der Prozeßsteuereinrichtung 21 vorgenommen. Diese steuert dazu eine Hydraulikeinrichtung 37, welche die Hydraulikstange 31 mit dem Preßstempel 29 betätigt. Dabei wird eine Kombination einer Weg- und Kraftsteuerung eingesetzt. Auch dies unterscheidet die Erfindung von bisher bekannten Blankpreßverfahren, bei welchem aufgrund der hohen Viskosität des Glases im wesentlichen nur eine Kraftsteuerung in Frage kommt. Mittels der Kombination aus Weg- und Kraftsteuerung kann demgegenüber auch die Dicke der herzustellenden optischen Komponente exakt eingestellt werden.
Die Preßflächen 28, 30 der Preßstempel 27, 29 sind so geformt, daß mit dem Blankpressen der Glasportion 7 eine Linse erhalten wird. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel sind die Preßflächen insbesondere asphärisch, beispielsweise in Form von Hyperboloid-Flächen ausgebildet, so daß beim Blankpressen eine asphärische Linse erhalten wird. An den Preßstempeln 27, 29 sind rückseitig jeweils Heizplatten 34 mit Heizelementen 35 angeordnet.
Beispielsweise wird bevorzugt die Glasportion in eine mittels Heizplatten 34 vorheheizte Preßform 25 gegeben, um eine zu schnelle Abkühlung der Glasportion zu vermeiden. Um ein Ankleben der Glasportion nach der Übergabe in die Preßform 25 zu vermeiden, wird dabei die Preßform jedoch nur so weit vorgeheizt, daß deren Temperatur unterhalb der Temperatur der Klebeviskosität des Glases liegt.
Im Verlauf des Blankpressens wird dann die Glasportion unter Haftkontakt mit den Preßflächen 28, 30 in der Preßform 25 so weit abgekühlt, daß auch im Inneren der Glasportion 7 die Transformationstemperatur T_g unterschritten wird. Die Heizplatten 34 weisen weiterhin jeweils eine zentrale Öffnung 33 auf, in welche mittels einer Fluidleitung 36 ein Fluid zugeführt werden kann. Besonders bevorzugt wird über die Leitung 36 Luft zur Kühlung der Preßform, insbesondere zur Kühlung eines zentralen Bereiches der Preßflächen 28, 30 zugeführt. Demgemäß verfügt die Vorrichtung 1 über eine Kühleinrichtung zur Kühlung eines zentralen Bereiches einer Preßfläche der Preßform mittels der Zuführung von Kühlluft durch die Leitung 36, sowie eine Heizeinrichtung zur Heizung eines den zentralen Bereich umgebenden Bereiches dieser Preßflächen 28, 30 in Form der Heizplatten 34.
Während des Preßvorgangs muß nicht dauernd abgekühlt werden. Es hat sich nämlich als vorteilhaft erwiesen, wenn während des Blankpressens der Glasportion 7 in der Preßform 25 sowohl Wärme entzogen, als auch Wärme zugeführt wird. Die Wärmezufuhr erfolgt mittels der Heizplatten 34. Insbesondere ist gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, daß während des Pressens der Glasportion 7 in der Preßform 25 Wärme entzogen und danach vorübergehend Wärme zugeführt wird. Auf diese Weise kann vorübergehend, indem durch Wärmezufuhr ein der Abkühlung entgegengerichteter Wärmestrom in der Glasportion erzeugt wird, eine homogenere Temperaturverteilung eingestellt werden. In dieser Phase können sich entstehende Temperaturspannungen ausgleichen. Beispielsweise kann durch Wärmezufuhr die Abkühlung gebremst und die Glasportion auf einer Temperatur zwischen oberem und unteren Kühlpunkt, bei einer Viskosität im Bereich von 10¹³ dPa·s bis 10¹⁴ ^.5 dPa·s gehalten werden, um Temperaturspannungen abzubauen. Anschließend kann die geformte Glasportion 7 entnommen oder vor der Entnahme weiter abgekühlt werden.
Abkühlen und Aufheizen müssen auch nicht zeitlich versetzt werden. Dadurch, daß die Vorrichtung 1 eine Kühleinrichtung zur Kühlung eines zentralen Bereiches einer Preßfläche der Preßform und eine Heizeinrichtung 34 zur Heizung eines den zentralen Bereich umgebenden Bereiches dieser Preßflächen 28, 30 aufweist, ist es möglich, einen lateral variierenden Temperaturverlauf der Preßfläche einzustellen. Dabei wird ein zentraler Bereich der Preßflächen 28, 30 der Preßform 25 gekühlt durch die Kühlluft gekühlt und ein umgebender Bereich geheizt, so daß die Temperatur der Preßflächen 28, 30 der Preßform 25 von einem zentralen Bereich zum Rand hin abnimmt. Dies hat sich als besonders günstig erwiesen, um eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung entlang der Oberfläche der Glasportion 7 während des Blankpressens zu erzielen.
5 zeigt in schematischer Ansicht Teile eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese Vorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, mehrere Glasportionen gleichzeitig zu verarbeiten. Dazu ist eine Levitationsunterlage 5 mit einer ebenfalls wie bei dem in 1 dargestellten Beispiel einteilig ausgebildeten Membran 9 vorgesehen, welche bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel jedoch mehrere Mulden 6 zur Lagerung jeweils einer Glasportion aufweist. Dadurch, daß wie bei diesem Beispiel die mehreren Glasportionen auf einer gemeinsamen Levitationsunterlage 5 gelagert werden, wird erreicht, daß alle parallel gelagerten Glasportionen in möglichst gleicher Weise konditioniert werden. Insbesondere ist dazu auch die einteilig ausgebildete Membran vorteilhaft, da auf diese Weise unter anderem der Gasfluß in alle Mulden hinein parallel mit einer Regelungseinrichtung geregelt werden kann. Auch die Einspeisung der Glasportionen erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch mehrere, jeweils über einer Mulde 6 angeordnete taktende Nadelspeiser 3. Auch die Anordnung der taktenden Nadelspeiser und der Levitationsmulden 6 entlang eines Kreises, wie sie in 5 dargestellt ist, hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, um eine gleichmäßige Konditionierung zu erreichen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Levitationsunterlage 5 zur Übergabe der Glasportionen an die eine oder mehrere nicht dargestellten Preßformen mittels der über Achsen 182, 182 der Bewegungseinheit 19 drehbare Schwenkarme 171, 172, 173, 174 verschwenkt, wobei bei hier durch die Anordnung der Schwenkarme 171, 172, 173, 174 und Achsen 181, 182 die Levitationsunterlage 5 parallel geführt wird. Dies bedeutet, daß die Orientierung der Levitationsunterlage beim Verschwenken erhalten bleibt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt zur Übergabe der Glasportionen das Verschwenken nach unten mit einer Beschleunigung, die größer als die Erdbeschleunigung ist. Durch die vorteilhafte Parallelführung ist die Bewegung aller Mulden 6 beim Verschwenken gleich schnell.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden.

1: Vorrichtung zur Herstellung von optischen Glaskomponenten
3: Nadelspeiser
5: Levitationsunterlage
6, 61–69: Mulde
7: Glasportion
9: Membran von 5
11: Gaszufuhrkanal in 9
13: Gaszufuhrleitung
15: Gaskissen
17,: Schwenkarm
171–174
18, 181,: Achse
182
19: Bewegungseinheit
21: Prozeßsteuereinrichtung
25: Preßform
27, 29: Preßstempel
28, 30: Preßflächen von 27, 29
31: Hydraulikstange
33: Öffnung in 34
34: Heizplatte
35: Heizelemente von 34
36: Fluidleitung
37: Hydraulikeinrichtung

Claims

Verfahren zur Herstellung von optischen Glaskomponenten insbesondere für Abbildungsoptiken, bei welchem die Glasschmelze portioniert und eine durch Portionieren erhaltene Glasportion auf einem auf einer Levitationsunterlage erzeugten Levitationspolster gelagert wird, wobei die Viskosität der Glasportion während der Lagerung an der Oberfläche durch Abkühlung auf oder über die Klebeviskosität steigt, und die Glasportion im Inneren zumindest teilweise eine Viskosität unterhalb des Erweichungspunktes aufweist, die Glasportion in eine Pressform gegeben und in der Pressform blankgepresst wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasportion in der Pressform auf endgültige Kontur und Oberlächengüte gepresst wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Glasportion auf eine Temperatur abgesenkt wird, bei welcher die Viskosität zumindest 10^7.7 dPa·s beträgt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasportion kontaktlos in die Pressform gegeben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasportion durch Abkippen oder Verschwenken der Levitationsunterlage in die Preßform gegeben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Levitationsunterlage schneller als in freiem Fall nach unten weg bewegt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasportion auf einer Mulde der Levitationsunterlage auf dem Levitationspolster gelagert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Bewegungen der Glasportion auf der Mulde durch eine asphärische Form der Mulde gedämpft werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressform vorgeheizt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasportion in eine Preßform gegeben wird, welche eine Temperatur unterhalb der Temperatur der Klebeviskosität des Glases hat.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glas verarbeitet wird, welches bei 1650 °C eine Viskosität von höchstens 10⁴ dPa·s aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Glas mit einem Nadelspeiser, insbesondere einem taktenden Nadelspeiser portioniert wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasportion unter Haftkontakt in der Preßform, insbesondere auch im Inneren bis zumindest auf die Transformationstemperatur T_g abgekühlt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas direkt auf die Levitationsunterlage portioniert wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Levitationsunterlage während des Portionierens auf die Levitationsunterlage gegenüber der Portioniereinrichtung verändert wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Levitationsunterlage ein poröses Material aufweist, durch welches Gas für das Levitationspolster zugeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasfluß in das Levitationspolster oder der Abstand von Glasportion zur Levitationsunterlage geregelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasfluß in das Levitationspolster oder der Abstand von Glasportion zur Levitationsunterlage während des Portionierens auf die Levitationsunterlage geregelt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Glasportionen gleichzeitig verarbeitet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Glasportionen auf einer gemeinsamen Levitationsunterlage gelagert werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glasportion mit einem Gewicht im Bereich von 0,1 Gramm bis 150 Gramm verarbeitet wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Pressens der Glasportion in der Preßform sowohl Wärme entzogen, als auch Wärme zugeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur einer Preßfläche der Preßform so eingestellt oder geregelt wird, daß sie von einem zentralen Bereich zum Rand hin abnimmt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Bereich einer Preßfläche der Preßform gekühlt und ein umgebender Bereich geheizt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Pressens der Glasportion in der Preßform Wärme entzogen und danach Wärme zugeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschmelze bei einer Viskosität im Bereich von 2 dPa·s bis 10⁴ dPa·s portioniert wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Preßform eine Linse geformt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blankpressen weg- und kraftgesteuert durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasportion so portioniert und in die Preßform gegeben wird, daß die Glasportion einen Radius aufweist, welcher kleiner als der Radius der Wölbung der Preßflächen der Preßform ist.
Vorrichtung zur Herstellung optischer Glaskomponenten, insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Portioniereinrichtung zum Portionieren einer Glassschmelze, einer Levitationsunterlage zum Lagern einer mit der Portioniereinrichtung erhaltenen Glasportion, sowie einer Preßform zum Blankpressen, eine Einrichtung zur Übergabe der Glasportion von der Levitationsunterlage zur Preßform, wobei mittels einer Einrichtung zur Steuerung des Prozeßablaufs, die Glasportion an die Preßform übergeben wird, wenn die Viskosität der Glasportion während der Lagerung an der Oberfläche der Glasportion auf oder über die Klebeviskosität steigt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung des Prozeßablaufs ausgebildet ist, die Glasportion an die Preßform zu übergeben, wenn die Viskosität während der Lagerung an der Oberfläche der Glasportion auf oder über eine Viskosität von zumindest 10^7.7 dPa·s steigt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Übergabe der Glasportion eine Einrichtung zum Abkippen oder Verschwenken der Levitationsunterlage umfaßt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Übergabe der Glasportion eine Einrichtung zum Bewegen der Levitationsunterlage nach unten mit einer Beschleunigung größer als die Erdbeschleunigung umfaßt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Levitationsunterlage mit einer Mulde zur Lagerung einer Glasportion.
Vorrichtung gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde eine asphärische Form aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde in einem zentralen Bereich einen kleineren Krümmungsradius als in einem umgebenden Bereich aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Portioniereinrichtung einen Nadelspeiser umfaßt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Portioniereinrichtung direkt über der Levitationsunterlage angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Levitationsunterlage ein poröses Material aufweist, durch welches Gas für das Levitationspolster zuführbar ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Levitationsunterlage Sintermetall als poröses Material aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Veränderung der Position der Levitationsunterlage gegenüber der Portioniereinrichtung.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung des Gasflusses in das Levitationspolster oder des Abstands von Glasportion zur Levitationsunterlage.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, eingerichtet zur gleichzeitigen Verarbeitung mehrerer Glasportionen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung für die Preßform.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung für die Preßform.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung zur Kühlung eines zentralen Bereiches einer Preßfläche der Preßform und eine Heizeinrichtung zur Heizung eines den zentralen Bereich umgebenden Bereiches dieser Preßfläche.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere entlang eines Kreises angeordnete Levitationsmulden.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßform zur Formung einer Linse ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Levitationsunterlage eine einteilige Membran umfaßt.