注射成型部件的制作方法

1.本发明总体上涉及注射成型部件。它尤其涉及在成型工艺期间发生的收缩。


背景技术：

2.注射成型期间的收缩是众所周知的问题。事实上，已知的是，设计模具使得收缩被考虑到，并且尽管在注射成型工艺的冷却和凝固阶段期间有收缩，但最终生产的产品仍具有期望的形状。
3.一些部件需要特别好的质量和其形状的可重复性，并且随着大小的增加，这变得越来越困难。
4.产品形状对产品性能至关重要的一个示例是注射成型透镜或透镜阵列。这种透镜或透镜阵列例如应用于led模块，以便提供平坦表面的均匀照明。当然，许多其他光束整形光学器件可以被设计成注射成型部件。
5.实现平坦表面照明的一种方法是使用所谓的蝙蝠翼强度分布（也称为宽光束强度分布）。术语蝙蝠翼指的是极坐标图中强度分布的高峰值形状。
6.蝙蝠翼光分布允许平坦表面的均匀照明，例如甚至高达140
°
光束角。这种光分布以及由此的透镜设计被用于例如街道照明和洗墙灯应用中。在这些示例中，蝙蝠翼分布以远场中的平坦表面照为目标：被照射的表面位于比光模块尺寸大得多的距离处。
7.图1以极坐标图示出了蝙蝠翼强度分布的示例。在这个示例中，两个翼10、12在法线的每侧60度处具有峰值强度，并且目的是在整个120度范围内提供均匀的表面照明。掠射角处的强度更高，因为每单位角度被照射的表面积急剧增加。
8.环14是垂直方向上的光强度。对于旋转对称的光分布，这也将是蝙蝠翼分布。对于线性光源，它例如是圆形（即朗伯）分布。
9.为了从led产生期望的蝙蝠翼轮廓（profile），需要光学部件来补偿众所周知的适用于朗伯点光源的余弦第四定律（根据该定律，照度遵循cos
4 ϑ
函数下降）。因此，光学设计需要将朗伯强度分布从led输出强度分布改变为蝙蝠翼分布。
10.有两种已知的透镜设计能够将朗伯强度分布改变成蝙蝠翼强度分布。
11.第一个示例是所谓的花生状设计，第二个示例是所谓的气泡光学器件。
12.举例来说，图2中示出了花生状透镜设计20（从上方和从侧面），并且图3中示出了这种透镜的阵列。
13.图3中的每个透镜20设置在led阵列的led 30之上，从而形成灯具，诸如道路照明灯具。将朗伯分布变为蝙蝠翼的表面是花生状透镜的外部透镜表面，而对于气泡光学器件，它是内部表面。
14.已知的是，这种类型的透镜和透镜阵列使用注射成型。然而，当制造如图3中所示的大透镜板时，在光学表面存在注射成型收缩的风险。这将影响光分布准确性。
15.监控注射成型工艺的已知过程是，当发现光分布已经恶化、并因此怀疑光学表面的准确性时，对产品进行激光扫描或3d扫描。这当然有高的成本。
16.因此，需要一种低成本的解决方案，其使得注射成型工艺的准确性能够被监控，尤其是使得缺陷或问题可以尽可能快地被识别，使得可以防止不合格产品的生产和销售。然而，光度测量的次数应保持在最小值，因为在大规模生产环境中对大量已制作产品进行详细的光学分析测试是不实际的。
17.us20170291343a1公开了一种能够检测每个腔的异常的成型系统。
18.de102017003001a1公开了一种注射成型系统，该注射成型系统包括图像存储确定单元，该图像存储确定单元被配置为根据由物理量获取单元获得的物理量和由图像存储条件设置单元设置的条件来确定是否存储与该物理量对应的成型产品的图像，并且根据确定结果来存储图像。


技术实现要素：

19.本发明由权利要求限定。
20.根据本发明一个方面的示例，提供了一种注射成型部件，包括：功能部分；和质量控制部分，其中质量控制部分包括至少一个突起，该至少一个突起适于响应于注射成型收缩而可见地扭曲，从而实现视觉质量控制检查。
21.通过提供用于视觉检查的质量控制部分，可以以低成本检查大量部件（或者甚至每个部件）。注射成型工艺质量的任何变化都可以通过至少一个突起的视觉检查来监控。突起可以例如具有取决于收缩程度的高度。因此，一旦看到高度降低，就可以标记出问题。例如，突起的尺寸（即宽度）小于部件的功能部分中的任何突起。
22.在平行于部件的一般平面、垂直于高度方向的方向上的最小尺寸在本文中称为“厚度”。因此，质量控制部分中的突起的厚度小于功能部分中的特征的厚度（具有与突起相对应的高度）。
23.质量控制部分不干扰部件的主要功能目的，并且部件不需要执行其主要功能目的。因此，它是作为虚拟部分添加的，其唯一目的是实施视觉质量检查。
24.功能部分可以具有光滑的表面。因此，基于功能部分的视觉检查，难以观察到注射成型工艺的变化。功能部分是光滑的，因为突起的高度大于功能部分中具有相应厚度的任何特征。
25.功能部分例如包括透镜元件。透镜功能对用作折射率边界的表面质量有至关重要的依赖性。因此，注射成型问题的早期识别对于防止制作出不合格产品是重要的。
26.功能部分例如包括透镜元件阵列。这些可以用于安装在相应的led阵列之上，其中一个透镜为相应的led或led子阵列提供光束整形。
27.该部件可以包括对响应于注射成型收缩的变形具有不同敏感性的突起的集合。
28.以此方式，基于对该突起集合的视觉检查以及对哪些突起具有可见裂纹的识别，可以识别注射成型工艺的不同性能水平。
29.该突起集合例如包括各自具有不同大小的突起。
30.不同大小的突起将或多或少地容易收缩。例如，它们可以布置在一行中。可以有突起的集合，每一个突起具有不同的大小，但是可以有每个不同的突起大小的多个示例。在部
件的不同位置处也可以有突起的多个集合，使得可以检查跨部件区域的注射成型质量的均匀性。
31.该突起集合例如包括至少3个相同高度但不同厚度的不同突起，例如5个相同高度但不同厚度的不同突起设计。
32.不同突起中的可见收缩然后可能指示不同的严重性水平。例如，不同水平的收缩将对最终产品具有不同的影响，并且不同的行动可能是合适的，诸如执行光度测试。
33.不同的厚度例如各自存在于0.1 mm到1.0 mm的范围内。例如可以有厚度0.2 mm、0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm和1.0 mm的集合。
34.该突起集合可以包括至少2个相同厚度但不同高度的不同突起。不同的高度可以各自存在于1 mm到5 mm的范围内。
35.例如，可以有2 mm高的突起（或不同宽度的突起集合，每个突起具有2 mm高）和4 mm高的突起（或不同宽度的突起集合，每个具有4 mm高）。
36.该至少一个突起例如包括在垂直于柱高度方向的平面中具有圆形或矩形（例如正方形）截面的柱。
37.整个部件例如具有大于100 cm2的面积。部件的大小越大，部件在注射成型期间就越容易出现收缩问题。
38.该部件例如包括用于对led光进行光束整形的透镜板。例如，透镜板可以具有30 cm长和15cm宽的大小，具有90个独立的花生状透镜。
39.本发明还提供了一种灯具，其包括外壳、安装在外壳中的led光源布置、以及用于led光源布置光输出的光束整形的透镜板，该透镜板包括如上所限定的部件。
40.本发明还提供了一种注射成型方法，包括使用注射模具形成部件，该部件具有：功能部分；和质量控制部分，其中质量控制部分包括至少一个突起，该至少一个突起适于响应于注射成型收缩而可见地扭曲，从而实现视觉质量控制检查。
41.参考下文描述的（多个）实施例，本发明的这些和其他方面将变得清楚并得到阐述。
附图说明
42.为了更好地理解本发明，并且更清晰地示出可以如何实施本发明，现在将仅通过示例的方式对所附附图进行参考，在附图中：图1示出了蝙蝠翼强度分布作为极坐标图的示例；图2示出了花生状镜片设计；图3示出了led阵列之上的花生状透镜的阵列；图4以平面视图示出了根据本发明一个示例的部件；图5示出了图4的部件的截面；以及图6示出了突起可以如何响应于注射成型收缩而变化。
具体实施方式
43.将参照附图描述本发明。
44.应该理解的是，详细描述和具体示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于说明的目的，并且不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、所附权利要求和所附附图，本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。应当理解，各图仅仅是示意性的，并没有按比例绘制。还应该理解，遍及各图，相同的附图标记用于指示相同或相似的部分。
45.本发明提供一种注射成型部件，其具有功能部分和质量控制部分。质量控制部分包括至少一个突起，该至少一个突起适于响应于注射成型收缩而可见地扭曲，从而实现视觉质量控制检查。
46.图4以平面视图示出了部件。
47.功能部分40是部件的主体，并且它具有用于执行期望功能的三维形状。该功能可以是光学的，并且为此目的，示出了透镜阵列42。透镜一般地具有光滑的表面，使得注射成型期间的变化难以基于透镜的视觉检查来观察。每个透镜42安装在led阵列的相应led（或led组）之上，并为相关联的led或led组提供光束整形。
48.例如，功能部分40包括长度为30 cm并且宽度为15 cm的透镜板，具有90个独立的花生状透镜（在图4的示意性表示中仅示出了36个）。
49.质量控制部分44位于部件的不减损其主要功能的区域中，即远离功能部分40。
50.质量控制部分在图4中以放大的尺寸示出。例如，它可以占据小于10 mm乘小于10 mm的尺寸的面积，而整个部件可以具有几十厘米的尺寸，用于形成灯具的光输出窗口。
51.在部件上的不同位置处可以有质量控制部分的集合。质量控制部分不需要位于边缘处。如果那些特征之间的空间没有起到功能部分的作用，则它们可以代替地散置（intersperse）有功能部分的特征（在该示例中为透镜）。
52.质量控制部分包括至少一个突起46，该至少一个突起46适于响应于注射成型收缩而可见地扭曲，从而实现视觉质量控制检查。
53.该示例示出了具有5个突起的集合48。该集合的突起对响应于注射成型收缩的变形具有不同的敏感性。它们在平面视图中都是矩形，但是具有不同的最小尺寸（即短矩形边长）。这是本文件中称为厚度的尺寸。
54.正是这个厚度具有特别的重要性。较长的尺寸不太重要。实际上，突起可以是正方形的（或者具有统一长宽比的其他形状，诸如任何规则的多边形或圆形），或者它们可以是细长的，如该示例中所示。
55.下面的表1示出了集合48的5个突起的可能尺寸的示例。
56.表1 长度宽度高度突起13mm0.2mm2mm突起23mm0.4mm2mm突起33mm0.6mm2mm突起43mm0.8mm2mm突起53mm1.0mm2mm
57.在这个示例中，突起具有如图4中所示的矩形形状（当从上面观看时）。宽度逐渐变窄，但是该集合的突起都具有相同的高度。
58.不同的厚度例如一般地存在于0.1 mm至1.0 mm的范围内。该示例具有5种不同的突起设计，但是可以有更少的（例如3个或4个）或者可以有多于5个。在极限情况下，可能只有一个突起。
59.重要的参数是突起的最小尺寸，其在本文中称为“厚度”。对于圆形形状，这将是直径。对于矩形，这将是最短的边长，并且对于任何其他形状，它将是相对边之间的最短距离。
60.选择该厚度的尺寸，使得突起容易收缩，使得它可见地扭曲，从而实现视觉质量控制检查。
61.图5示出了部件的截面，并示出了五个不同的突起46a至46e（未按比例）。功能部分40是光滑的，因为它具有比突起更少的突变特征。透镜的弯曲表面和该表面上的光折射使得视觉识别任何形状变化非常困难。突起被设计成比功能部分的任何部分（包括功能部分的任何不光滑部分）具有更大的限定收缩问题的视觉外观。
62.突起例如包括厚度高度比小于功能部分的任何特征的垂直特征。上述突起设计具有5:15、4:15、3:15、2:15和1:15的厚度高度比。更特别地，突起包括垂直特征，该垂直特征具有比相应高度的功能部分的任何特征更小的厚度高度比，例如，具有高于阈值（诸如1 mm）的高度。质量控制部分因此具有高、薄的突起。给定厚度的突起将比具有相应厚度的功能部分中的任何特征具有更大的高度。
63.代替地或附加地，可以有不同高度的突起。
64.例如，表2示出了10个突起的集合，分成两组，每组5个。每组具有与表1中相同的长度和宽度尺寸，但是有一组的高度为2 mm并且一组的高度为4 mm。
65.表2 长度宽度高度突起13mm0.2mm2mm突起23mm0.4mm2mm突起33mm0.6mm2mm突起43mm0.8mm2mm突起53mm1.0mm2mm突起63mm0.2mm4mm突起73mm0.4mm4mm突起83mm0.6mm4mm突起93mm0.8mm4mm突起103mm1.0mm4mm
66.不同的高度可以一般地存在于1 mm到5 mm的范围内。
67.通过提供用于视觉检查的质量控制部分44，可以以低成本检查大量部件（或者甚至每个部件）。注射成型工艺的质量的任何变化都可以通过至少一个突起的视觉检查来监控。
68.图6示出了表1中的突起如何响应于注射成型收缩而变化。
69.图6a示出没有任何收缩。因为生产的产品是完美的，所以不需要采取任何行动。
70.图6b示出了非常轻微的收缩。它已经影响了最薄的突起46e，对于该突起46e，可以在视觉上看到高度降低。这可能不影响产品，但它可以用于仔细监控生产中的任何另外的问题。
71.图6c示出了轻微的收缩。它已经影响了最薄的两个突起46d、46e，对于这两个突起，可以在视觉上看到高度降低。这可能影响产品功能，并且它可以用于触发进一步的光度测试。例如，可以通知供应商质量工程师（sqe）。
72.图6d示出中等的收缩。它已经影响了最薄的三个突起46c、46d、46e。最薄的根本尚未形成。这将影响产品功能，并且因此可能需要检查来自生产线的所有产品、以及进行进一步测试。
73.图6e示出了严重的收缩，并且图6f示出了非常严重的收缩。
74.可以看出，突起的高度取决于收缩的程度。因此，一旦看到高度降低，就可以标记出问题。基于对该突起集合的视觉检查以及对哪些突起具有可见裂纹的识别，可以识别注射成型工艺的不同性能水平。然后可以采取适当的补救行动以及进一步的质量控制措施和行动。
75.本发明对大面积部件（例如面积大于100 cm2的部件）特别感兴趣，对于这种部件，难以保证注射成型工艺的质量，特别是对于功能部分的形状至关重要的部件（诸如透镜板）。另一个优点是较大的产品具有较高的成本。简易检查方法可以有助于尽早识别任何缺陷，从而减少要报废的缺陷零件的数量。
76.然而，本发明可以应用于其他产品，并且一般地对注射成型工艺的质量控制感兴趣。
77.本发明还提供了一种注射成型方法，其包括使用注射模具来形成上面描述的部件。
78.根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的几个项目的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不指示这些措施的组合不可以被有利地使用。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如光学存储介质或固态介质，与其他硬件一起供应或作为其他硬件的一部分供应；但是也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或者其他有线或无线电信系统。如果在权利要求或说明书中使用了术语“适于”，则要注意，术语“适于”旨在等同于术语“配置成”。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。