模制器具的制作方法

本发明涉及一种用于对尤其是光学塑料元件例如透镜进行注塑成形或注塑压缩成形的模制器具。例如，这种光学塑料元件可以用于制造智能眼镜。

背景技术：

图6中示出了传统的模制器具。图6示出的模制器具包括两个半部，其中第一半部用a表示，而第二半部用b表示。末尾带“a”的附图标记(例如，1a、2a等)指的是第一半部a，而末尾带“b”的附图标记(例如，1b、2b等)指的是第二半部b。如果在接下来的说明中省略了后缀a或b，那么该说明涉及半部a、b二者的对应元件。例如，附图标记1则意味着附图标记1a和附图标记1b。

每个半部都包括基座器具1(1a或1b)，相应的模芯3插入至其中。每个模芯3都具有相应的模面7。为了制造塑料元件，将半部a、b放到一起(如下文更详细地说明的那样)，并且塑料被注射到模面7a、7b之间，那么其中模面7a、7b的形状就决定了要制造的塑料元件的形状。

模芯3经由支撑板2通过夹持和螺纹连接固定在基座器具1中。为了安装模芯3，移除了支撑板2(通过松开对应的未示出的螺纹件)，并将模芯插入到基座器具中。模芯的高度调节通过间隔板8、9来执行。在这种情况下，间隔板8、9是在各种厚度下均可获得的简单的板形元件，以便能够以这种方式引起高度调节。在调节之后，然后可以在支撑板2重新插入并且同样与基座器具1螺纹连接之前在可能情况下将模芯与基座器具螺纹连接。

另外，基座器具1具有密封板6，当半部a、b结合在一起时，该密封板密封了模制待制造的元件(在模面7之间)的空间。此外，元件6可以用作测量参考。在这种情况下，元件6可以设计为测量参考，因为它们具有限定的几何特征，例如，限定的平坦表面、柱形、圆孔、锥形等，这些限定的几何特征可以通过合适的触觉或光学测量系统在位置和方向上进行校准。

对于相应的塑料元件的生产、也称为模制来说，半部a、b、即具有插入其中的模芯3a、3b的模制器具1a、1b移动到一起，其中，为了导向，基座器具1b的导向柱4d嵌接到基座器具1a的对应导向孔4a中并且由此能够实现导向。应该注意，同样地，导向柱可以安置在基座器具1a上，并且对应的导向孔同样可以安置在基座器具1b上。通过具有滚珠保持架(即，滚珠轴承导向件)的精密导向件5可以实现精细调节，该精细调节在模制过程之前被调准。为了制造对应的塑料元件，将半部a，b放到一起，并将对应的塑料注射到模面7a、7b之间的空间中，将其保持并且必要情况下将其再压缩(在注塑压缩成形的情况下)。

在注塑成形的情况下，塑料颗粒被加热并因此液化并且通过供料系统注射到已经移动到一起的两个模制半部之间。

在注塑压缩成形的情况下，该工艺原则上与注射成形过程相同，除了模芯3的模面7没有完全移动到一起或者在某些部分没有完全移动到一起。在注射塑料之后，在闭合行程的其余部分中施加压缩冲程/压力，以便例如能够完全填充难以填充的区域、使材料均匀化、从系统中挤出残余空气等。

在塑料充分冷却并且已经固化后，半部a、b再次分离，并且通过脱模器10释放制造的工件，该脱模器从基座器具1a中移出，以便从模芯3a上释放工件。附加地或替代地，对应的脱模器也可以布置在基座器具1b中。

应该注意，图6仅示出了传统模制器具的示意图，并且没有明确地示出传统模制工具中存在的一些细节，例如浇口、热/冷通道、传感器、液压系统、进气/排气系统、压缩功能(用于注塑压缩成形)、机器保持器(基座器具半部1a、1b与使用示出的模制器具的模制机器之间的接口)等。在此，浇口是注射成形塑料元件/注射压缩成形塑料元件上的部件，塑料在该部件处流入并且在后来的生产步骤中该部件被切掉。热/冷通道是基座器具1中的通道，塑料通过这些通道流动。它们可以没有专门的调温系统或者可以设有加热/冷却元件。此外，为注射成形/注射压缩成形需要过程数据如温度、压力、流动速率用于开环/闭环控制。基座器具1上/中的或者模芯3上/中的对应的传感器提供这些数据。可能需要液压系统来使构件元件运动，例如用于压缩，用于脱模器等。此外，当基座器具半部移动到一起时，可能会捕获空气。这会对注射成形/注射压缩成形过程具有负面影响。通过进气/排气系统，该区域可以通过泵等来抽吸真空。相反地，可能有必要通过限定的方式在打开基座器具1等时供应空气，以便避免压力减小。

应当注意，在图6的例子中，每个基座器具1都具有一个模芯3，并且每个模芯3都具有一个模面7。然而，也可以设置多个模芯和/或多个模面。因此，具有一个模芯和一个模面的模制器具的示出和描述不排除存在多个模芯和/或多个模面的情况。

利用如图6所示的模制器具可以良好地制造很多传统注塑成形部件。然而，如果公差在几微米的范围内(如光学元件所要求的)，那么图6中的模制器具就具有各种缺点。

当模芯3插入到基座器具中时，间隙尺寸通常在几微米的范围内，并且因此可能难以精确调节。在这种情况下，调节尤其是通过间隔板8、9来执行，其中必须更换板以更改该调节。为此目的，必须大程度地拆卸相应的半部a或b，即必须把相应的支撑板2拧开，并且在间隔板8、9可以更换之前必须释放相应的模芯。在装配期间，可能接着出现新的装配公差，并且因此必须多次重新调节。

此外，在传统方法中，在半部a、b移动到一起期间中的公差可能相对较高。此外，几乎不能在安装时和半部a、b移动到一起时以限定的方式单独地或相对彼此地完成模芯3的角度矫正。这使得至少使用这种传统模制器具以生产下述工件、例如光学元件更加困难，在这些工件中必须将公差维持在微米范围内。

技术实现要素：

所以，目的是完全或部分地减少上述缺点，并且提供模制器具，这些模制器具至少比传统模制器具更好地适于生产具有微米范围内公差的工件。

提供了一种如权利要求1所述的模制器具以及一种如权利要求14所述的使用方法。

从属权利要求限定了进一步的实施方式。

根据本发明，提供一种模制器具，包括：

至少一个用于确定模制器具的模芯的位置的可控调整元件。

本文中，可控调整元件应当理解为如下的元件，在该元件中，通过外部的特别是经由控制线路的控制来进行调整。特别地，该调整可以更改调整元件的尺寸和/或在其它元件上施加压力，以便通过这种方式进行调节。通过使用这种可控调整元件，可以特别是在不用拆卸模制器具的情况下进行调节。

模制器具可以包括模芯，其中，模芯具有上部表面、下部表面、以及侧表面，其中(至少一个)模面形成在上部表面上，其中，所述至少一个可控调整元件包括布置在模芯的侧表面上的一个或多个调整元件。

通过这种方式可以将模芯固定在基座器具中并且可以调整其位置。

模制器具可以包括基座器具，该基座器具具有(至少一个)用于模芯的容纳部，其中至少一个可控调整元件包括布置在基座器具中的一个或多个调整元件。

布置在基座器具中的一个或多个调整元件可以包括布置在容纳部的侧表面中的一个或多个调整元件。

通过这种方式可以将模芯固定在基座器具中并且可以调整其位置。

附加地或替代地，布置在基座器具中的一个或多个调整元件可以包括布置在容纳部的底部上的调整元件和/或布置在容纳部中的凹口的下侧上的调整元件，以用于模芯的高度位置调整。以这样方式，可以在不使用间隔板的情况下进行这种高度位置的调整。

布置在基座器具中的一个或多个调整元件可以包括在第一位置与第二位置之间可运动的一个或多个调整元件，其中，可运动的调整元件在第一位置中突出到容纳部中，以便与模芯嵌接，而在第二位置中撤回，以便释放模芯。

以这样的方式可以将模芯容易地从基座器具上移除并且重新插入到基座器具中，而不需要拆开模制器具(例如松开支撑板)。

一个或多个可运动的元件可以包括布置在基座器具中的一个或多个调整元件中的另外的调整元件，以便调整模芯的高度位置。

所述一个或多个调整元件可以布置和设定成，调整模制器具的倾斜。

模制器具可以进一步包括模芯，其中模芯具有倒圆的形状，因而其能够通过操作一个或多个可控调整元件而在容纳部中倾斜。

可以以这种方式进行角度调节。

模制器具可以进一步包括另外的基座器具，其中，所述基座器具和所述另外的基座器具可以结合起来以用于模制，其中所述基座器具和所述另外的基座器具每个都具有用于模芯的(至少一个)容纳部，其中，一个或多个可控调整元件包括调整元件，用于在结合状态下相对于所述另外的基座器具调节所述基座器具的位置。

为此目的，用于调整的调整元件可以布置在导向柱和/或导向凹深部中。

通过在用于结合基座器具半部的导向件中设置这种可控调整元件，可以实现改良的对基座器具半部相对彼此的调节。

所述至少一个可控调整元件可以包括机械的、气动的和/或液压的调整元件。

特别地，所述至少一个可控调整元件可以包括液压膨胀元件。

通过使用液压膨胀夹紧元件，可以以简单的方式来实施这种可控调整元件，并且实现了良好的调整可能性。然而，其它类型的调整元件也是可能的。

特别地，上述模制器具可以用来制造光学元件，例如透镜。

附图说明

下面参考实施例并参考附图更加详细地说明本发明。附图中：

图1示出了根据一个实施例的模制器具的一个半部；

图2示出了根据另一个实施例的模制器具的一个半部；

图3示出了根据另一个实施例的模制器具的一个半部；

图4示出了根据另一个实施例的模制器具的一个半部；

图5示出了根据另一个实施例的模制器具；

图6示出了传统的模制器具。

具体实施方式

下面详细说明不同的实施例。应该注意，这些实施例仅用于示例而不应被解释为限制性的。

为了更好地理解，下面参考图1-5来说明在开头参考图6所说明的传统模制器具的不同更改和/或拓宽。这些更改和拓宽通过累加的方式来示出，即，从图到图地添加进一步的更改和拓宽。然而应该注意，各种更改和拓宽也可以独立于彼此地实施。例如，与图1相比在图2中附加示出的更改和拓宽也可以独立于图1的更改和拓宽而实施。这里，图1-5示出了模制器具的横剖视图。

为了避免重复，彼此相同或对应的元件具有相同的附图标记。已经在开头参考图6说明的元件不再详细地说明。除了模制器具的明确示出的组件之外，可以设置未示出的进一步的组件，特别是用在传统模制器具中的组件。不定冠词“一”或“一个”不应被当成数字指示，而应该被解释为“一个或多个”的意义。

这里，图1-4每个都示出了具有基座器具1和模芯3的模制器具的一个半部。每种情况中的另一个半部可以以对应的方式来构造。由箭头30指示的方向在下面被称为竖直方向，而由箭头31指示的方向被称为水平方向。这仅用于简单的指定，并不意味着在使用期间所示模制器具的任何特定位置。

与图6中的传统方法相比，在图1的实施例中设置了可控调整元件11。这里，可控调整元件11如图1所示设置在基座器具1的容纳部(空隙)的内侧上，其中模芯3容纳在该容纳部中，和/或可控调整元件设置在模芯3的外侧上。可控调整元件11可以围绕模芯3环绕地布置和/或可以布置在不同高度中(在图1中的例子中，在三个高度中)。在这种情况下，可控调整元件11可以楔在模芯3的整个周边上，或者替代地，仅楔在周边的一部分上。通过可控调整元件11可以产生如箭头19所指示的力作用f，模芯3可以通过该力作用以可再现的位置精度固定在基座器具1中。这里，位置精度可以小于10μm，优选地小于5μm。

在此，可控调整元件通常是一种可以例如经由对应的控制线路控制其位置、延伸范围和/或施加的力的元件。这里，术语“可以控制”包括闭环控制或一些其它类型的调整的可能性。这种可控调整元件可以是机械、气动和/或液压元件。在机械元件的情况下，例如，楔入物可以相对于彼此移动，或者弹簧元件可以被操作，以便以这种方式更改元件的延伸范围，或者元件可以通过对应的驱动器来关于它们的位置进行移动。在气动或液压元件的情况下，腔室可以填充有气体(气动)或液体(液压)，以便更改其延伸范围。特别优选的是，可以被设计成单路和/或多路腔室系统的液压膨胀元件可以被用作可控调整元件。在液压膨胀元件的情况下，膨胀套筒通过液压油的作用而变形，这可以具有高可再现性。通过可控调整元件11，模芯由此可以实现在图1中的箭头19指示的方向上(在水平方向上)的可再现的定位。因为可控调整元件可以经由对应的控制线路来控制，所以另外可以在不必拆开模制器具的情况下进行调节。

图2中示出了模制器具的另一个实施例。与图1中的实施例相比，用于模芯3的高度调节(在竖直方向上的调节)的间隔板8、9已由可控调整元件12代替。如箭头20所指示的，竖直方向上的力可以通过这些可控调整元件12施加在模芯3上，从而进行高度调节。关于可控调整元件12的构造，将涉及可控调整元件11的实施形式。

可控调整元件12可以(完全或部分)围绕模芯3环绕地布置在不同位置，和/或模芯3的下侧上的各个位置。如示出的，一些调整元件12布置在容纳部的底部上，并且其它调整元件布置在容纳部的突出部(用于容纳模芯3的加宽部分)的上侧上。通过可控调整元件12特别是通过开环或闭环控制可以执行高度调节，而不必更换板，比如间隔板8、9。因此对于高度调节特别是不需要拆开模制器具，并且可以在安装状态下(例如，在制造工件的测量结果的基础上)进行调节，而没有由于拆开而出现新的不精确。

在图1和图2的实施例的情况下，模制器具必须始终被拆开，特别是支撑板2必须拆除，以便更换模芯。在图3的实施例中，这不再是必要的。特别地，图3的实施例中的基座器具11具有容纳部，其用于没有底切的模芯3。此外，基座器具1具有可控调整元件13，该可控调整元件如通过箭头21所指示的那样可运动，以便能够在第一位置与第二位置之间来回运动，在第一位置中，所述可控调整元件与模芯3中的凹深部14嵌接，在第二位置中，所述可控调整元件释放模芯3，使该模芯能够被移除。在此，可控调整元件13可以被气动地、液压地或机械地驱动。应该注意的是，可控调整元件13以及凹深部14以足以承受模制期间产生的相对大的力(直至数十千牛)的方式来确定尺寸。图3的横剖视图在此示出两个可控调整元件13。还可以围绕模芯3环绕地布置有更多个这样的元件，和/或可控调整元件13可以布置在竖直方向上的不同位置中。

如图3所示，一些可控调整元件12在此可以布置在可控调整元件13中。

图4示出了进一步的更改，其可以用在根据本发明的模芯中。在图4的实施例中，模芯3与图1-3中的有角的形状相比具有微凸的倒圆形状。在这种情况下，通过可控调整元件11与12以及可能情况下另外的可控调整元件15的单独操控可以调节模芯的倾斜，如图4中的箭头16所指示的那样。为了能够实现这一点，与凹深部14嵌接的可控调整元件13的端部同样可以倒圆地成形。以这种方式，可以实现小于20”的角度公差，优选地小于10”。

参考图1-4来说明的实施例具有用于模芯的改良的相对于它们插入的基座器具的调节能力。如已经说明的，可以彼此独立地采用各种更改。所以，实施例可以具有调整元件11、12、13和15(后者与倒圆的模芯一起)的任何组合，其中也可以省略这些调整元件中的一个或多个。在现在参考图5再讨论一个实施例中，在该实施例中改良了两个模制器具半部相对于彼此的调节，并且两个半部的模芯从而还可以以相对于彼此的增加的精确度来调节。

在图5中的实施例中，在图5的模制器具的情况下，参考图1-4所讨论的可控调整元件在这里设置在半部a和半部b中。在其它实施例中，也可以仅使用这些调整元件中的一部分或者不使用这些调整元件。

如在开头参考图6所说明的，基座器具半部中的一个(在此情况下为半部b)具有导向柱4b，其与半部a中的对应的导向孔4a嵌接。此外，设置有与半部b中的对应的凹深部5b嵌接的精确导向件5a。相反，同样可以在半部b上设置导向件，在半部a上设置凹深部。

这里，与图6中的传统模制器具对比，导向件5a具有可控调整元件17和/或凹深部5b具有可控调整元件17b。可控调整元件17a、17b可以再一次地以上文已经关于其它可控调整元件所说明的方式来构造。通过可控调整元件17a和/或17b可以使基座器具半部1a、1b以及由此的模芯3a、3b以改良的精确度相对彼此定位，因为基座器具半部可以通过可以由可控调整元件17a和/或17b产生的力(如箭头18所指示)相对彼此在水平方向上轻微移动，从而允许精确的定位。

由此通过所描述的一套可控调整元件可以增加通过模制来加工塑料元件的精确性，并且这可以特别地用来制造光学元件，例如用于智能眼镜的光学元件。