用于由弹性体制作光学耦合元件的设备和方法与流程

本发明涉及由弹性体制作光学耦合元件的方法和设备。

上述种类的光学耦合元件被应用于，使布置在汽车的内部空间中的光学传感器光学地与汽车挡风玻璃耦合。为了确保所述传感器的可靠的运作而期望，应用于耦合元件的材料的折射率与汽车挡风玻璃的折射率相同。此外优选，应用于耦合元件的材料的透射性或者透光性对于相关的波长而言尽可能地高。在此，视应用情况而定，可以涉及在可见或者不可见的频谱范围内的光线。

背景技术：

由于以上的要求，在现有技术中应用硅酮材料作为耦合元件的材料。这样的硅酮材料的例子公开在专利文献ep2181023b1和de102008026997a1中，并且也以商标名“silgel612”和“semicosil912”已知。这样的材料例如由拜耳公司或者由瓦克公司提供。

上面提到的材料被应用于耦合元件的“原地”制作，其中，首先将可流动并且然后硬化的材料引入到光学传感器的壳体内的空间中。该传感器壳体紧接着被固定在玻璃上，从而该硬化的硅酮材料然后紧贴在该玻璃上。这样的制作技术不但在初始安装中而且在汽车挡风玻璃的修理中变得费事。在修理汽车挡风玻璃或者传感器的情况下展示为缺点的是，形状不稳定的耦合元件被毁坏并且由此不能够被再次使用。

技术实现要素：

由此出发，本发明基于这样的任务，陈述方法和设备，其能够实现简单的、不昂贵的并且灵活的制造光学耦合元件。

任务通过方法解决，该方法包括：

-将可流动的弹性体配方或者它的组成成分注入到用于制作平坦体的模具内，该平坦体的厚度与要制作的耦合元件的厚度相匹配，

-硬化成形状稳定的弹性体，

-从该平坦体分开各个耦合元件。

上面提到的任务也通过设备被解决，该设备包括：用于注入用于制作平坦体的、可流动的弹性体配方或者它的组成成分的模具，该平坦体的厚度与要制作的耦合元件的厚度相匹配，和分开工具，其用于将各个耦合元件从该平坦体分开。

根据本发明，首先制作平坦体，可以通过这样的方式容易地影响它的厚度，在模具内注入较大或较小量的可流动的弹性体配方或者它的组成成分。由此应用耦合元件的在厚度方向上看一侧开放的模具，例如盆。

平坦体在大于为了制作单个耦合元件，优选用于制作多个耦合元件，而需要的面的面上延伸。由于在弹性体已经硬化并且形状稳定后实现各个耦合元件从平坦体的分开，从平坦体分开的耦合元件不再发生缩小。由此，不依赖于应用于耦合元件的配方保证，在分开耦合元件期间应用的分离线的外形准确地与完成的耦合元件的轮廓相符。

当在本发明的范围内使用“形状稳定”，则是指，耦合元件能够被单个地操作，从而耦合元件可以被存放并且为了安装在光学传感器和/或汽车挡风玻璃上而已经准备好。由此，即形状稳定的耦合元件不“原地”在传感器壳体中或上被制造。

在转换到别的弹性体配方的情况下，由此引起的在硬化过程期间内的缩小的改变可以简单地通过到调整模具内的注入量来平衡。

根据本发明的方法可以实现，避免在注塑法(或者反应性注塑法)中，由光学耦合元件的原则上的也可考虑的、在应用闭合的注塑工具的情况下的制作引起的缺点。例如，不必为了具有各种不同的尺寸的各种不同的耦合元件分别提供独有的并且昂贵的注塑工具。此外不需要，提供分别具有过量的注塑工具，该过量分别准确地与由硬化过程引起的缩小匹配。由于缩小量也取决于应用于弹性体配方的组成成分，所以组成成分的改变可以使注塑工具的修改或者重新制作变得必要。

在本发明的范围内现在可以应用特别简单地构造的模具，其例如是圆形或者矩形的。这由此可以实现，所述平坦体平坦地大于至少一个耦合元件并且在制作平坦体后将耦合元件从平坦体分开。

优选，由硅酮弹性体制作根据本发明的耦合元件，其中，为了制作平坦体而将可流动的硅酮配方或者它的组成成分注入到模具内。

可以实现，在将由硬化的、形状稳定的弹性体构成的平坦体从模具移开后，将各个耦合元件从平坦体分开出来。以这样的方式，所述模具可以紧接着硬化过程之后又被应用于制作另外的平坦体。

但在本发明的优选的实施形式中设置，在平坦体在硬化后仍然安置在模具期间，实现各个耦合元件从平坦体的分开。这在各个耦合元件的分开过程期间简化了平坦体的操作。

另外一种优选的实施形式设置，将模具的底层的底层部分分开，其中，该底层部分构成用于保护耦合元件的下侧、可与耦合元件分离的保护元件。在该关联中优选，底层部分的分开和耦合元件的分开同时地或者彼此紧接着地实施，优选在仅仅用于冲孔工具的情况下。

此外优选，所述模具由比原则上也可考虑的金属材料可以更简单地被断开的合成材料制作。优选的合成材料是聚苯乙烯(ps)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸二丁酯(pbt)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、硅酮或者类似物。合成材料此外具有价格特别有利的优点，其中，各个模具根据模具大小的材料使用满足多个耦合元件。强制性积累的边角料可以被在材料上重复利用，尤其在应用热塑性的合成材料的情况下。

所述底层部分粘附在耦合元件上并且可以在安装到汽车挡风玻璃上之前立即被移开。以这样的方式至少保护耦合元件的下侧，以免弄脏和/或机械影响。此外，底层部分构成用于耦合元件的稳定的载体。

可以实现，所述底层部分和耦合元件具有同样大小的平面。这具有这样的优点，用于将耦合元件从平坦体分开和用于将底层部分从模具的底层分开的的分开过程变得特别简单。

但本发明的优选的变型设置，底层部分以至少一个操作部分平坦地从耦合元件伸出。这具有这样的优点，可以在操作部分上握住底层部分并且以更简单的方式将保护元件从耦合元件移开，而在此不发生与耦合元件的光学有效的表面的触摸接触。

在本发明的范围内优选的、耦合元件并且/或者底层部分的分开的技术是冲孔、水或激光束切割。所述方法既适用于在硬化成弹性体之后从模具移走平坦体的情况，也适用于在分开各个耦合元件期间平坦体停留在模具中的情况。对于在分开期间平坦体停留在模具中的情况，可以通过这样的方式获得底层部分和耦合元件的各种不同的尺寸：以相应的方式匹配水或激光束的功率。为了仅仅制造耦合元件的分离外形则较低的功率足够；为了制作也穿透模具的底层的分离线可以提高功率。

但分开耦合元件和/或底层部分的特别简单的技术是冲孔。相应地，优选的分开工具是冲孔工具。

特别优选，冲孔工具具有两个在冲孔方向上看相对彼此偏移的冲孔元件，其中，第一冲孔元件用于至少部分地将耦合元件从所述平坦体分开，其中，第二冲孔元件用于将平坦体断开并且用于将所述模具的底层的底层部分分开。

尤其，第一冲孔元件用于从平坦体断开耦合元件的第一耦合元件部分，而第二冲孔元件在时间上彼此相继地先用于断开耦合元件的与第一耦合元件部分临界的第二耦合元件部分并且然后用于将模具的底层的底层部分分开。在冲孔方向看，第一冲孔元件相对于第二冲孔元件嵌入，更确切地说基本上与模具的底层的厚度向相当的量。

尤其，两个相对彼此移动的冲孔元件优选，耦合元件的下侧的底层部分在操作部分区间应伸出。

在本发明的另外一种实施形式中设置，保护膜作为用于保护所述耦合元件的上侧、可与所述耦合元件分离的保护元件被应用。这样的保护膜可以被后来被放在已经分离的耦合元件上；但也可以放置在已经硬化的或者还没有硬化的平坦体上，从而该保护膜也可以在分开耦合元件的过程中通过简单的分开步骤，尤其通过冲孔，但也通过水或激光束切割，而被分离。

对于布置在耦合元件的上侧上的保护元件，也优选设置手柄部分，该手柄部分简化保护元件与耦合元件的分离。但在该手柄部分中优选，该手柄部分单独地由薄膜层设置，例如之后被安上。以这样的方式可以断开保护膜部分，其平坦地与耦合元件一致。在耦合元件从平坦体分开的过程中被制作，即通过分开工具在一个工作进程中将上面的保护膜和平坦体断开。

在根据本发明的设备中，此外优选，设备具有用于使模具对准在水平面上的对准装置。以这样的方式不依赖于加工地点而确保平坦体在整个面上具有恒定的厚度。

此外优选，设备具有用于将模具固定在安装面上的吸入装置，以避免模具的不经意的运动，尤其在硬化过程期间。尤其优选，在真空桌的模具内提供吸入装置，真空桌能够实现模具的无工具的固定。该真空桌板又优选能够借助上面所述的对置装置被对准。

本发明的其它的特征和优点是接下来的说明书和优选的实施例的图例的对象。

附图说明

附图示出：

图1用于由弹性体制作光学耦合元件的设备的实施例的分解透射图；

图2根据图1的设备的透视图；

图3设备和冲孔工具的部分的俯视图；

图4沿着图3中用iv-iv标示的剖面的侧面图；

图5具有布置在底侧的保护元件的光学耦合元件的透视图；

图6图3和4中示出的冲孔工具的冲孔轮廓的走向的示意图；

图7图3和4中示出的冲孔工具的冲孔轮廓的替换走向的示意图；和

图8具有布置在底侧的保护元件的光学耦合元件的透视图，其在应用具有根据图7的冲孔轮廓的冲孔工具的情况下制作。

具体实施方式

用于由弹性体制作光学耦合元件的设备的实施例在附图中总体用附图标记10标示。设备10包括用于布置吸入装置14的对准装置12，该吸入装置又用于固定模具16。所述设备包括光学盖板18，其用于覆盖模具16，而不与要填充到模具16内的材料发生接触。

对准装置12具有用于布置在桌子或者空间底面上的底侧的底板20。此外，对准装置12包括调整板22，调整板22借助调整元件24能够关于它相对于底板20的斜度被调整。优选，设置三个相对彼此隔开距离的调整元件24，它们共同撑开调整平面。调整元件24能够实现，使调整板22对准在精确的水平位置中。

调整板22用于使吸入装置14平放。该吸入装置构造成真空或空心板26的形式并且在它的上侧具有进气口28，进气口28经过空腔30与真空接头32相连通。

可以实施的是，但并不强制性地，在板26的上侧布置定位元件34，定位元件34构造成用于模具16的止挡件并且/或者构造成用于检测所述水平对准的水准仪。

模具16具有平坦的底部36，底部36在它的边缘处转变成在周边上围绕的侧壁38。可选地，可以在侧壁38的上边缘处设置基本上平行所述底部延伸的凸缘40。它使模具16稳定并且用于可选的盖板18的下侧的边缘面的平放。

在所述设备装配好的状态下(见图2)，模具16通过调整板22精确地水平地对准。此外，吸入装置14与调整板22固定地连接。通过将真空施加至真空接头32，将模具16固定在吸入装置14上。模具16的侧壁38贴靠在定位元件34上。

为了制作耦合元件，用可流动的、还未硬化的硅酮配方或者用它的组成成分填充模具16。在此，填充量的尺寸，使得模具16中在硬化后形成的、形状稳定平坦体42具有的厚度44(参见图4)与从该平坦体分开的耦合元件48的厚度46相当(参见图5)。当所应用的材料不收缩或者不缩小，则该可流动的材料的填充厚度与平坦体42在硬化后形成稳定的硅酮弹性体的厚度44相等。如果在硬化期间或之后发生缩小或者收缩，则该可流动的材料的填充厚度由于收缩高于平坦体42的厚度44，两者的差值对应于收缩量。

为了将各个耦合元件48从平坦体42分开出来，优选应用冲孔工具52形式的分开工具50。尤其平坦体42在耦合元件分开期间停留在模具16内。

冲孔工具52具有至少一个冲孔元件，优选两个冲孔元件54、56。第一冲孔元件54在冲孔方向58上看关于第二冲孔元件56而言嵌入。该嵌入的量与模具16的底层36的厚度60相当。以这样的方式可以实现，在仅仅一个冲孔工序中同时分开耦合元件48和底层部分62，该耦合元件48例如有圆形的延伸部，该底层部分62以操作部分64从耦合元件48伸出(参见图5)。在操作部分64的区域内，底层部分62的延伸部与耦合元件48的延伸部偏离。

第一冲孔元件54具有图6中示意地用虚线示出的冲孔轮廓72。冲孔轮廓72在区域74和区域76之间延伸。

第二冲孔元件56具有图6中用实线示出的冲孔轮廓78，其由第一轮廓部分78a和第二轮廓部分78b组成。轮廓部分78a和78b之间的过渡位于区域74和76内。轮廓部分78b的走向与冲孔轮廓72的走向的偏差确定操作部分64的几何形状和大小。

第二冲孔元件56具有自身闭合的冲孔轮廓78，而第一冲孔元件54有开放的、自身不闭合的冲孔轮廓72。

第一冲孔元件54用于在耦合元件48的第一子周边55的区域(参见图5)内断开平坦体42。耦合元件48的子周边55与第一冲孔元件54的在区域74和76之间延伸的冲孔轮廓72对应(参见图6)。

第二冲孔元件56用于在与耦合元件48的第一子周边55临界的第二子周边57(参见图5)的区域内断开平坦体42。耦合元件48的子周边57与第二冲孔元件56的冲孔轮廓78的轮廓部分78a对应(参见图6)。

第二冲孔元件56在耦合元件48的第二子周边57的区域内不但首先冲压断开平坦体42，而且接着还冲压断开模具16的底层36。

第二冲孔元件56的第二轮廓部分78b同样首先冲压断开平坦体42，而且接着还冲压断开模具16的底层36。由第二冲孔元件56与两个轮廓部分78a和78b一起冲压而成的底层部分62在操作部分64的区域内从耦合元件48伸出。

图7中示出冲孔工具52的第一冲孔元件54和第二冲孔元件56的冲孔轮廓的替换走向。作为根据图6的冲孔轮廓72的替代，第一冲孔元件54具有自身闭合的、图7中用虚线示出的冲孔轮廓80。作为根据图6的冲孔轮廓78的，第二冲孔元件56具有用实线示出的冲孔轮廓82。冲孔轮廓80和/或82例如是圆形。

由于冲孔轮廓82沿着冲孔轮廓80的整个周边从冲孔轮廓80伸出，所以在应用具有这样的轮廓80、82的冲孔工具52的情况下可以制作环绕的、例如环形的操作部分64，该操作部分64在所有方向上平坦地从耦合元件48伸出(参见图8)。在从模制体42冲孔出耦合元件48的过程中，在制作根据图8的构造的情况下附加地制造附图中未示出的、环形的材料部分，该材料部分环绕耦合元件48。该材料部分形成在冲孔元件54和56之间的环形间隙内，并且能够在冲孔工具52从平坦体42移开/升起之后被从环形的操作部分64取走并且清除。

多个冲孔工具52可以有利地被联合形成冲孔工具组件，以在一个冲孔工序中同时将多个耦合元件48从平坦体42分开。

可选地，模具16可以在注入可流动的并且要硬化的硅酮材料后用盖板18覆盖，以避免在硬化过程期间灰尘或者别的异物的潜在影响。此外可选地可以实现，尤其在将耦合元件48从平坦体42分开之前，将保护膜置于已经硬化的或者仍要硬化的平坦体42之上。

在将耦合元件48分开的过程中，紧接着借助冲孔工具52首先将该保护膜断开，该保护膜的停留在耦合元件上的部分于是构成耦合元件48的上侧66的保护元件。耦合元件48的下侧68通过底层部分62保护，该底层部分62构成保护元件70。

保护元件70或者多个保护元件在耦合元件48制作后立即并且直到将耦合元件48安装在汽车挡风玻璃的内侧上之前保护耦合元件48，在其中，耦合元件48被布置在汽车挡风玻璃的内侧和光学传感器的耦合面之间。