聚光器透镜面板的自动化生产制造技术

本发明专利技术属于铸件的工业制造领域，并且涉及一种装置和方法，用于自动化生产这类具有非常精细的表面结构的铸件，尤其是包含至少一个、优选圆形的根据菲涅尔透镜的阶梯区域的聚光器透镜面板。在生产透镜面板期间，处理是尤其困难的，因为在固化过程后，由于相对大的粘附力或内聚力，模具以精确重现的方式从所述产品或所述系统中移除是非常困难的。本发明专利技术的目的是提供一种用于自动化制造聚光器透镜面板的装置和方法。这是通过下述实现的：包含上板(8)和下板(1)的阴模最初以精确限定的方式将模具(6)持握到上板上，并且位于玻璃或塑料板(2)上的可变形材料(3)以精确定位的方式放置在所述下板上，随后所述上板和所述下板一起被移动并排空上板和下板中留下的中间空间，并且整个三明治包随后以挤压的方式被连接到一起并被加热直到材料变得坚固。特别设计的固定装置(13)随后确保所述三明治包能够以重现的方式解开并且模具(6)可以以限定的方式从产品(9)中分离出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚光器透镜面板的自动化生产
技术介绍
本专利技术属于铸件的工业生产领域，涉及一种用于对具有非常精细的表面结构的铸件的自动化制造的装置和方法，尤其是涉及包含至少一个阶梯区域的聚光器透镜面板，优选根据菲涅尔(Fresnel)的环形阶梯区域。 铸造过程形成了通常的现有技术，其中液体的塑料或硅树脂(silicone)被注入到模具里。通常，该模具(阴模)在底部，将硅树脂或塑料注入并在上面放置玻璃板。随后发生长时间的硬化，并且在更长时间内(数小时)施加很小的甚至不施加额外的压力。 该过程首先是对于硅树脂而言是时间密集型的；对于较大容积的熔炉可能需要大量的模具和很大的面积。这些过程的自动化原则上至少在某种程度上是可能的，但是复杂并且耗成本。 此外，在过程中必须频繁地除去硅树脂中的气体，即在工具浸入到硅树脂中之前硅树脂必须暴露在真空中。在模具与玻璃之间铸造时这是不可能的。 欧洲专利申请EP2 159 609A1构成了相关的现有技术。其中公开了聚光器透镜面板的制造，其中低收缩率硅树脂与含有钼的催化剂混合并且被铸造到阴模的表面上。 阴模被预先制成并作为用于制造透镜面板的主模具。一旦该混合物被铸造到液态形式的模具上，硅树脂玻璃面板就被置于该液态混合物上并被挤压到该混合物上，直到该硅树脂混合物均匀地填满阴模表面并且在玻璃与阴模之间形成厚度接近0.1到0.2毫米的一层。随后，该硅树脂混合物在40摄氏度的温度在20小时的过程中聚合。 在聚合发生后，由于阴模弯曲，使玻璃与阴模分离。由此硅树脂涂覆的玻璃面板暴露出来，并且该硅树脂涂层的玻璃面板具有通常用于表面上具有环形阶梯区域的菲涅尔透镜的表面结构。 该过程不适合以自动化方式大规模地进行这种透镜面板的高效率生产。现有技术中缺少自动化能力的原因在于对液态硅树脂的处理、硅树脂的排气(液态硅树脂包含气体，必须从液相中逐渐排出气体)以及在纵向和横向接近0.1毫米容差的透镜面板的几何精度(尤其是大型设备所需要的)直到现在只能够手动地完成。在大型设备的装配中，如此低的容差产生的原因在于，透镜面板总是彼此相邻放置而使用。透镜面板必须以极端的精度来生产，以使得透镜面板的光学成像保持精确。 由于硬化过程之后粘附力相对大，模具很难完全再现地从产品移除或从设备移除，所以透镜面板生产中的处理尤其困难。 本专利技术的目的是提供一种能够自动化制造聚光器透镜面板的装置和方法。 该目的由具有权利要求1的特征的主题与独立权利要求的主题来实现。以归纳总结的方式表述，方案包括:首先包含上板和下板的工具以精确限定的方式在所述上板处握持住模具，可变形材料化合物置于玻璃板或塑料板上的下板上的一精确位置处，以及将上板和下板朝向彼此移动而排空(evacuate)留下的中间空间，随后整个三明治包(sandwichpacket)结合到一起，保持挤压的方式并加热直到材料为固态。尤其是，使配置的持握装置确保三明治包之后能够以可再现的方式解开，并且确保模具能够以限定的方式从产品分离。 从而所有步骤能够由机器人执行。特别是，可以在既没有产品也没有上板保留在模具上的情况下使机器人自动抓握住模具。因此也可以在下一挤压过程之前对模具进行自动化清洁，以及在例如1000个挤压过程之后对模具进行自动更换。从而该过程整体上变得能够可靠地自动化。 本专利技术的各个主题的有利的进一步发展和改进可见于各个从属权利要求中。 本专利技术的优势 以下参照权利要求。 I)根据本专利技术的特定实施例,在娃树脂置于玻璃上(silicone-on-glass)的聚光器透镜面板的生产中，将玻璃板置于下板上并精确地放置在相对于下板的合适位置处，所述玻璃板是在产品完成后该产品的一个组件。 此处描述的本专利技术的生产工具的下板和上板优选地由厚度接近8-30毫米的实体不锈钢组成，或通过诸如非常刚性的硬化等其他方式来构造，使得当它们位于水平位置时即使在长时间使用后也仅仅最低限度地偏斜(deflect)。这是必要的，以使得进行排气过程时模具与液态硅树脂之间不发生接触，并且使得在制造过程中优选地连接到上板的模具以非常精确的限定浸入到液态硅树脂中。 因此，液态材料在倒入到玻璃板上或底板上之后，固化后成为产品或产品的一部分，不能流出板的边缘，以像框一样环绕玻璃板的外围密封件的形式提供一保持装置。如果在没有玻璃板的情况下来执行工作，则这个密封件以相应的方式环绕下板。在特殊的情况下这样可以是故意的，以便例如为测试的目的来制造模具。在这方面必须确保硅树脂不会永久地连接到下板。 表示工具的模具优选为弹性的，使得在硅树脂固化后，可以将模具从硅树脂材料“剥离”，或者说是“滚离(rolled off)”。这样建议是为了使模具和产品能够以非破坏性的方式彼此分尚。 根据本专利技术的特定方面，在过程的开始，模具被连接到上板的一精确位置处。然后，将完整的上板与模具一起向下板连同液相硅树脂移动，以排空模具与可变形透镜材料之间的空间。优选地，提供弹簧元件作为用于这个目的垫片，垫片决定了最大接近量并优选地围绕上板与下板的边缘以分布的方式承受住上面的工具(板+模具)的重量，使得最初时模具与液相不接触。这个状态下的上板与下板形成了能够被运送到熔炉中的一个单元，该熔炉的内部空间可以被排空，例如在自动化的制造过程中。 此外，在这个熔炉中优选地提供挤压装置，其可以在排气时对模具与液相之间保持了所需间隔的前述弹簧或其他弹性元件进行过压(overpress)，并且实际上直到模具可以在真空存在下向下浸入到液相中至所期望的浸入深度。在这个过程中，模具的向下突出并以多种形式存在的浮凸边缘(relief edge)不穿透整个液态娃树脂,而是留出接近0.1到1.0毫米的剩余距离。由于真空，因此没有原本在浸入时会产生的空气包含物(inclus1n)。 下板和上板以及内置模具和液态硅树脂组成的整个三明治样结构随后在这个状态下被加热，使得硅树脂交联并且形成已知的、弹性固体形式，其表面由模具的表面浮凸所确定。硅树脂充分地交联并且在大约10分钟后固化，操作温度为大于50-60摄氏度。 这种三明治布置随后可以通过下述方式打开:将上板从最初保留在下板上的模具上升起。为了这个目的，需要使得上板与模具之间的连接装置的持握力是直接地可调的，从而使该持握力小于固化的透镜材料与模具之间的内聚力。这样的连接装置可以，例如是磁体，该磁体以各个独立磁片彼此叠置的形式形成磁体元件。充分多的这些磁体元件随后分布在模具的边缘和表面上。模具的后侧具有相应的对于磁体的紧固点，例如使对应于磁体形状的磁性材料的基盘进入到模具中或被紧固到模具的表面。 II)作为以上根据项I)描述的制造装置及与之相关联的方法的替代方案，当液态硅树脂化合物或塑料化合物位于下板上时——所述下板具有向上的去模结构，液态硅树脂化合物或塑料化合物可以被铸造到模具上，优选为在去模结构上方的空间已经被排气之后。在这个方面，当排气没有发生时，硅树脂化合物应当尽可能的粘稠，以使得产品中没有任何永久的空气包含物。随后玻璃板可以被放置在硅树脂化合物上，优选地在液态硅树脂与玻璃板之间的空间也被排气之后。如上所述，之后上板可以被放置在玻璃板上，并且优选地以容易打开的紧固方式固定。上板随后可以以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产用于表示工件的面板的方法，优选为一种聚光器透镜面板(9)，所述面板具有至少一阶梯区域，优选地是根据菲涅尔透镜的环形阶梯区域，其特征在于以下步骤：a)在生产工具的下板(1)，优选地玻璃板(2)或位于所述下板上的硅树脂板上装载可变形材料，优选为透镜材料，其中由附着于所述下板的边缘的保留装置(5)来防止所述材料的意外流失；b)相对于模具(6)来定位所述下板(1)，所述下板优选为所述玻璃板(2)，所述模具优选为柔性模具，由机械定位装置(10,11,12)来表示所述工具，其中所述模具(6)被直接地或经由内置隔板(7)固定到所述生产工具的上板(8)；c)将所述下板(1)与所述上板(8)向彼此靠近，其中，在所述模具与所述可变形透镜材料(3)之间通过垫片装置(10,11)来维持预定的最小间隔；d)在所述下板(1)与所述上板(8)接近的状态下，排空所述模具(6)与所述可变形透镜材料(3)之间空间(22)；e)在所述排空状态下，将所述模具(6)浸入到所述可变形透镜材料(3)中，用于挤压所述工件面板，优选所述聚光器透镜面板；f)在浸入的模具(6)存在下硬化所述可变形透镜材料(3)；g)将所述上板(8)从所述模具(6)升起，其中，所述模具保留在硬化的工件(9)中，其中所述上板(8)与所述模具(6)之间的连接装置(13)的持握力人为地设置为小于所述工件(9)与所述模具(6)之间的吸附力或内聚力；并且h)将所述工件(9)从所述模具(6)去模，其中，所述模具通过不断地进行弯曲打开而从硬化的工件(9)中剥离出。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.14 DE 102012004963.31.一种生产用于表示工件的面板的方法，优选为一种聚光器透镜面板(9)，所述面板具有至少一阶梯区域，优选地是根据菲涅尔透镜的环形阶梯区域， 其特征在于以下步骤: a)在生产工具的下板(I)，优选地玻璃板(2)或位于所述下板上的硅树脂板上装载可变形材料，优选为透镜材料，其中由附着于所述下板的边缘的保留装置(5)来防止所述材料的意外流失； b)相对于模具(6)来定位所述下板(I)，所述下板优选为所述玻璃板(2)，所述模具优选为柔性模具，由机械定位装置(10，11，12)来表示所述工具，其中所述模具(6)被直接地或经由内置隔板(7)固定到所述生产工具的上板(8)； c)将所述下板(I)与所述上板(8)向彼此靠近，其中，在所述模具与所述可变形透镜材料(3)之间通过垫片装置(10，11)来维持预定的最小间隔； d)在所述下板(I)与所述上板(8)接近的状态下，排空所述模具(6)与所述可变形透镜材料⑶之间空间(22)； e)在所述排空状态下，将所述模具(6)浸入到所述可变形透镜材料(3)中，用于挤压所述工件面板，优选所述聚光器透镜面板； f)在浸入的模具(6)存在下硬化所述可变形透镜材料(3)； g)将所述上板(8)从所述模具(6)升起，其中，所述模具保留在硬化的工件(9)中，其中所述上板(8)与所述模具(6)之间的连接装置(13)的持握力人为地设置为小于所述工件(9)与所述模具(6)之间的吸附力或内聚力；并且 h)将所述工件(9)从所述模具(6)去模，其中，所述模具通过不断地进行弯曲打开而从硬化的工件(9)中剥离出。2.根据权利要求1的方法，其中，在所述定位步骤中，所述模具(6)通过所述上板(8)与所述模具(6)之间的所述连接装置(13)被可拆卸地并且牢固地连接到对应于所述下板(I)的所述上板(8)，所提供的所述连接装置(13)的持握力为可调的。3.根据权利要求1的方法，其中，所述上板与所述模具之间的所述连接装置(13)的所述持握力被设置为: a)非磁性隔板(7)位于所述上板⑶与所述模具(6)之间，并且包括多个切孔(12)，所述切孔被布置为分布于所述模具的表面，用于接收相应的多个磁体(13),优选为永磁体； b)使用金属制的上板⑶； c)所述磁体(13)，优选为预定强度和大小的永磁体，被提供为吸附于所述上板(8)并在布置于所述上板⑶与所述模具(6)之间的所述隔板(7)中的所述切孔(12)中； d)所述模具(6)具有与所述隔板(7)中的所述切孔(12)相对应的多个磁性反片，所述反片相应地分布在所述模具(6)的表面上并固定地连接到所述模具(6);并且 e)其中，永磁体(13)的强度与所述永磁体距离布置于模具处的所述磁性反片的间隔被选择为，使得在所述上板(8)向所述下板(I)移动时，所述模具(6)抵抗重力作用保留在所述上板处，但是当所述上板⑶上升时，由于所述模具(6)与所述工件(9)之间的所述吸附力或所述内聚力，所述模具(6)保留在硬化的工件(9)处。4.根据权利要求1的方法，其中，在所述上板(8)与所述模具(6)之间设置所述连接装置(13)的所述持握力，替代所述永磁体的是，提供电磁体，相应地改变流经所述电磁体的电流来设置所述持握力。5.根据权利要求1的方法，其中，提供定位元件作为附着于所述上板(8)和所述下板(I)的定位装置，所述定位元件优选为圆柱形销(10)和相应的切孔(12)或适配十字元件和相应的适配槽，还有限制所述板彼此之间的间隔的邻接元件，在所述板向彼此移动时所述定位装置相互啮合并且建立了牢固的匹配。6.根据权利要求1的方法，其中，在所述上板(8)和所述下板(I)中的至少一个板处，提供弹簧(11)，所述弹簧(11)在所述上板(8)被放置在所述下板(I)上时补偿了所述上板的重量，并且维持了用于排空所述模具与所述可变形透镜材料(3)之间的空间(22)的预定的期望距离。7.一种用于生产表示工件的面板(9)的方法，优选地，所述面板是一种聚光器透镜面板，具有至少一阶梯区域，优选地是根据菲涅尔透镜的环形阶梯区域，其特征在于以下步骤: a)将模具装载可变形材料，优选透镜材料，所述模具直接地或通过内置隔板被固定在生产工具的所述下板上，所述模具优选地为柔性模具，其中由附着于所述下板的边缘的保留装置来防止所述材料的意外流失； b)由机械定位装置(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯·菲利普·安嫩，拉尔夫·洛伊茨，
申请(专利权)人：瑞飞菲涅尔光学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE