专利名称：光学元件的光亮压制方法
技术领域：
本发明涉及尤其是用于光学用途的玻璃体的光亮压制方法以及用于实施该方法的装置，该方法在使用一包括一上模和一个下模和/或一个环的压模的情况下进行光亮压制，该压模用于容纳加热到变形温度之上的玻璃体。
术语“光亮压制”是指压制一个玻璃体，该玻璃体的光学有效面不必再进行后加工，从而可以取消用于这些面的研磨工序和抛光工序。
文献US 5,987,922公开了一种用于玻璃熔体的生产方法，所述玻璃熔体无需后加工地被用在光学仪器如透镜中。在这个已知方法中，首先对粘呼呼的玻璃体施加一个初始压力，该压力在例如5-20秒时间后叠加上一个中间压力。在这里，中间压力的压力值随玻璃温度降低而减小。
当前已知的方法的主要缺点在于，尤其是具有较大直径的、光亮压制出的光学元件不能经济地以所需的质量进行生产。
另一个子任务就是研制出用于实施该方法的装置。
根据本发明，通过第一方法来完成该任务，其中在上模和下模之间施加一个用于加工在粘附温度之上的玻璃体的电压，并且最迟在玻璃体的温度与压模温度均衡时，给玻璃体施加一个压制力。
迄今为止，该生产过程尤其受到粘附温度T0的限制，在此温度上，玻璃体会粘到压模上。现在，通过施加一个电压，就可以对在温度T0之上的玻璃体进行加工，从而该玻璃体在加工开始时即在压模中加热时已经达到一个较高温度水平并因此可以获得较小粘度。这导致玻璃体在压模中停留时间更短，由此一来，光亮压制法可以快速地进行并且因此可以降低制造成本。
本发明方法的另一个方面是目的明确地地影响附着性能或粘附性能，这样一来，玻璃可以在与目前相比更高的温度下也就是在更低的粘度下进行压制，并且即使玻璃体直径较大，也可以由此决定地获得了迄今为止都达不到的玻璃体光学质量。
另一个基本优点在于，通过目的明确地调定浸润状况，可以将压模的轮廓或者结构更好地转印到玻璃体上。这样，在玻璃体直径大于40mm时，可以实现小于100nm的偏差。
此外，可以有一更大的作业窗口，也就是说，例如有更高的压模温度或玻璃温度、更长的玻璃体与压模接触的接触时间或更高的压制力。因为在压制变形时粘度较低，所以玻璃中的固有应力更好地释放，这可以改善压制出的玻璃体的光学特性。
另一个优点在于，可以停止费事地涂覆压模，或者与便宜的涂层和压模材料有关。
或者，该任务也可以通过第二方法来完成，其中在达到预定的压模温度后，使压模冷却并在低于压模粘附温度下之后将一个压制力施加到该玻璃体上。
在第二方法中，玻璃体和压模也都被加热到一个很高的温度，其中只要没有施加压制力，则玻璃体和压模就不会互相粘接。但如果此刻对玻璃体施加压制力，则玻璃体和压模就会粘接。由于这个原因，就在压制开始之前，以这样的程度快速冷却具有良好导热能力的压模，即玻璃体和压模即使承受压制力也不再粘附。在这种情况下，导热能力差的玻璃只是不显著地降低温度，从而在这里也存在与已知方法相比而存在的并与第一种方法有关地论述的优点。在这种情况下，基本特征是玻璃体的较高温度，就是说在相应较低的粘度下，该粘度可以很精确地将压模的轮廓或结构转印到玻璃体上。
事实证明特别有利的是，在第二方法中，还在上模和下模之间施加一电压。通过施加该电压，粘附温度T0将进一步提高，从而与第一方法和第二方法有关地描述的优点尤其是在第一方法和第二方法的有创意特征结合起来时能够发挥作用。
有利地将直流电压用作该电压，在这里，该方法也可以用不对称的交流电压来实施。
该压制力最好随着压模温度降低而减小或保持不变。通过目的明确地降低压制力和玻璃温度，可以影响玻璃内的应力状态，以提高玻璃体的质量。
在该方法的一个特殊实施方式中，玻璃体在压模中被加热。否则的话，当从一外部加热站送往模具时，这阻碍了重新成型并且使得在模具中的玻璃团定位变得困难。
根据本发明，实施第一方法的自任务通过这样的装置来完成，即在该装置上设有一个电压源，其中该电压源通过电缆与上模和下模相连并且在压模上布置一个施压机构。
使用一个同类型的装置来实施第二方法，但在该装置上设有冷却件并且在压模上也设有一个用于施加压制力的施压机构。
压模最好通过电缆与一个电压源相连，在这里，该电压源不仅可以是一个直流电压源，也可以是一个函数发生器(交变电压发生器)。
在一有利的实施形式中，压模形成有不同的涂覆区。不同的涂覆区可以是具有不同导电能力的区域。这能够实现有选择地影响在玻璃体不同区域内的电化学转变过程。为此，可以目的明确地影响到在玻璃体和压模之间的附着性并进而控制玻璃体表面和玻璃体轮廓的形成。
最好在压模上布置一个热源。这个热源能够实现在压模内加热玻璃体并且可以在压制过程中精确地调整压模温度。
图3表示在根据第一方法与第二方法的组合方式施加电压并冷却压模时的玻璃体和压模的温度变化过程以及压制力的变化过程。
在该方法开始时，模具被连续加热到超过粘附温度T0并且最高达到一高于粘附温度T0的温度T1。在玻璃体没有粘附在压模上的情况下，这只是通过借助压模在玻璃体上施加一个电压而实现的。在这个工艺阶段中，玻璃体温度逐渐接近压模温度。在压模和玻璃体达到一个共同温度之后，在时间段“压制1”期间里，将最大的压制力施加到玻璃体上。直到到达时刻“压制2”，压模温度和玻璃体温度材基本上保持恒定。
在“压制2”阶段里，压制力和压模温度同时减小。如
图1所示，玻璃温度逐渐接近压模温度。不过，这明显比在加热阶段中更快速地进行，因为玻璃体从此时起在压力下整面贴在压模上，由此出现了有利的热传导。在阶段“压制2”中，压制力连续降低。
在随后的阶段“压制3”中，玻璃体温度和压模温度以及压制力短暂地保持恒定不变。
在取出玻璃体之前的最后阶段“压制4”中，压模温度首先显著降低并随后在较短时间里降低。此时，压制力也减小。因为从此刻起存在较小的压制力，所以出现了从玻璃体到压模的较差的热传导，从而玻璃体温度要比在阶段“压制2”中更缓慢地接近压模温度。
图2详细示出了第二方法，其中模具在对玻璃体施加压制力之前被快速冷却到粘附温度之下。这紧接在加热阶段之后进行，所述加热的过程类似图1所示的加热。只有在模具迅速冷却到粘附温度之下以后，才在阶段“压制1”中施加压制力。这导致玻璃体温度因玻璃体与压模的加压接触的而出现的有利热传导而比较迅速地降低。
在另一阶段“压制2”开始时，压制力明显减小，压模温度和玻璃体温度降低。在第三阶段“压制3”中，使压模温度和压制力尽可能保持不变。
最后阶段“压制4”的温度和压力变化对应于如阶段“压制2”和“压制3”的图1所示过程。
图3示出了在借助压模给玻璃体施加一电压的同时还在施加压制力之前冷却压模时的、玻璃体温度和压模温度及所属压制力的变化过程。
在加热阶段里，首先将玻璃体加热到一个温度水平，该温度水平远高于粘附温度T0并远高于施加电压方法中的温度或远高于在施加压制力之前迅速冷却压模的方法中的温度。其它的加工过程在实质上对应于已结合图2描述的但在高得多的温度水平上的加工过程。阶段“压制1”在玻璃体温度最高时开始，在这里，压模温度已降到对于该阶段的最终温度水平。从现在起，通过施加压制力，玻璃体温度比较迅速地相应于压模温度。玻璃体和压模的在阶段“压制1”结束时几乎达到一样的温度水平在阶段“压制1”结束时也明显超过粘附温度T0。
随后的阶段且尤其是压制力的变化过程与已经结合图1和图2描述的阶段一致。
权利要求
1.用于光亮压制一个尤其用于光学用途的玻璃体的方法，该方法在使用一个包括一上模和一下模和一或许有的环的压模的情况下进行，所述压模用于容纳被加热到变形温度之上的玻璃体，其中在该上模和该下模之间施加一个用于加工在粘附温度之上的该玻璃体的电压，并且最迟在该玻璃体的温度与该压模的温度相适应之后，在该玻璃体上施加一个压制力。
2.用于光亮压制一个尤其用于光学用途的玻璃体的方法，该方法在使用一个包括一上模和一下模和一个或许有的环的压模的情况下进行，该压模用于容纳在压模中被加热到变形温度之上的玻璃体，其中在该压模达到一个预定温度之后，该压模被冷却，并且在该压模下降到粘附温度T0以下后，对该玻璃体上施加一压制力。
3.根据权利要求2的方法，其中，在该上模和该下模之间施加一个电压。
4.根据权利要求1或3的方法，其中，该电压包括直流电压。
5.根据权利要求1或3的方法，其中，该电压包括非对称的交流电压。
6.根据权利要求1-5之一的方法，其中，该压制力随着该压模温度的下降而减小或保持恒定。
7.根据权利要求1-6之一的方法，其中，该玻璃体在该压模中被加热。
8.用于实施根据权利要求1或3-8之一所述方法的装置，它有一个包括一上模、一下模和一个或许有的环的压模，该压模用于容纳一个被加热到变形温度之上的玻璃体，在该压模上安置一个电压源，其中该电压源通过电缆与该上模及该下模连接并且在该压模上设置一个施压机构。
9.用于实施根据权利要求2-7之一所述方法的装置，它有一个包括一上模、一下模和一个或许有的环的压模，该压模用于容纳一个被加热到变形温度之上的玻璃体，在该压模上形成冷却件，其中在该压模上设置一个施压机构。
10.根据权利要求9的装置，其中，该压模通过电缆与一个电压源连接。
11.根据权利要求8或10的装置，其中，该电压源包括直流电源。
12.根据权利要求8或10的装置，其中，该电压源包括函数发生器。
13.根据权利要求8-12之一的装置，其中，该压模形成有不同的涂覆区。
14.根据权利要求8-13之一的装置，其中，在该压模上设有一个热源。
全文摘要
描述了光亮压制尤其用于光学用途的玻璃体的方法和装置，它使用包括上模、下模和可能有的环的并用于成形被加热到变形温度之上的玻璃体的压模。已知的玻璃体光亮压制法目前无法获得就玻璃体的经济性和质量而言让人满意的结果，尤其在玻璃体有较大直径时。本发明要研究出一种即使直径较大也能光亮压制出高质量玻璃体的方法。还提供一种实施该方法装置。本发明为此在上模和下模之间施加电压，在玻璃体温度与压模温度相适应后给玻璃体施加压制力。如此完成该任务，即在压模达到预定温度后，冷却压模，并在压模温度降到低于粘附温度后给玻璃体施加压制力。
文档编号C03B11/08GK1478742SQ0314363
公开日2004年3月3日 申请日期2003年7月28日 优先权日2002年7月27日
发明者U·施特尔, R·比尔蒂姆普费尔, W·塞马, U 施特尔, 倌菲辗讯 申请人:肖特玻璃制造厂