玻璃框體的成形裝置以及成形方法

玻璃框體的成形裝置以及成形方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的玻璃框體的成形裝置以及成形方法，能夠提高玻璃框體的生產(chǎn)率。玻璃框體的成形裝置(1)利用由上模單元(11)以及下模單元(12)構(gòu)成的成形模對板狀的玻璃坯料(50)進(jìn)行沖壓成形，該成形裝置具有：加熱板(3b)、沖壓板(4b)以及冷卻板(5b)，它們搭載有載置了玻璃坯料(50)的下模單元(12)，對所搭載的玻璃坯料分別進(jìn)行加熱、沖壓以及冷卻各過程；控制機(jī)構(gòu)，其對上述各過程進(jìn)行控制，沖壓板(4b)的構(gòu)成包括：下沖壓板，其將從加熱機(jī)構(gòu)移送來的下模單元(12)搭載于該下沖壓板的上表面；上沖壓板，在該上沖壓板的下表面固定有上模單元(11)，上模單元(11)以及下模單元(12)所具有的多個(gè)上模以及下模被保持為分別在各單元內(nèi)能夠獨(dú)立地水平移動。
【專利說明】玻璃框體的成形裝置以及成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠通過沖壓成形而連續(xù)地制造玻璃框體的成形裝置以及成形方法，尤其是涉及在通過一次沖壓成形而對多個(gè)玻璃框體成形時(shí)，抑制產(chǎn)生形狀不良的成形裝置以及成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，使用各種使收容于成形模內(nèi)的玻璃坯料加熱軟化并對其進(jìn)行沖壓來制造玻璃制的沖壓成形品的方法，為了降低制造成本，提出一邊將成形模向各處理臺輸送一邊連續(xù)地成形多個(gè)沖壓成形品的制造裝置。這樣的制造裝置常用于光學(xué)元件的制造(例如，參照專利文獻(xiàn)I~3)。另外，為了使光學(xué)元件的成形模在同軸上對位而使用滾動部件的沖壓成形也是公知的(參照專利文獻(xiàn)4)。
[0003]在上述沖壓成形品的制造裝置中，當(dāng)玻璃坯料加熱軟化時(shí)以及沖壓時(shí)，使成形模為規(guī)定的溫度，為了加工玻璃坯料而維持足夠的加熱溫度，在成形后，使玻璃坯料冷卻凝固，最終冷卻至成形模不被氧化那樣的200°C以下的溫度。如上所述，在沖壓時(shí)使成形模的形狀正確地轉(zhuǎn)印于玻璃坯料，通過將其冷卻、凝固從而保持成形形狀，成為形狀精度高的沖壓成形品。
[0004]另一方面，電子產(chǎn)品的進(jìn)步較為顯著，各種便攜式電子產(chǎn)品被開發(fā)，其形狀小型化且薄型化，作為這樣的緊湊的電子產(chǎn)品的框體已知使用樹脂制、金屬制、玻璃制等坯料。若能夠使這樣的電子產(chǎn)品的框體為玻璃制的框體，則存在能夠具有在設(shè)計(jì)性優(yōu)越的外觀、較高的質(zhì)感這樣的優(yōu)點(diǎn)，一部分通過切削、研磨等方法制造，由沖壓成形來制造也在研討中。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開平8-259240號公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開2008-69019號公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-96676號公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)4:國際公開第2008/053860號
[0009]然而，在通過沖壓成形制造玻璃框體時(shí)，從效率性的觀點(diǎn)出發(fā)，考慮將相同形狀的成形面整齊排列多個(gè)所得到的成形模，以便能夠通過一次沖壓成形而制造多個(gè)玻璃框體。
[0010]然而，在這樣使用多個(gè)整齊排列的成形模的情況下，所成形的玻璃與成形模的熱膨脹率不同，所以必須考慮由該熱膨脹率差對玻璃框體的形狀產(chǎn)生的影響。即，在這樣的成形模的各個(gè)成形面中，尤其是冷卻時(shí)玻璃側(cè)的收縮量大，因此成形面與所沖壓的玻璃之間偏移而產(chǎn)生裂紋，由于收縮方向因成形面的位置而不同，所以產(chǎn)生變形而成為偏差較大的產(chǎn)品，存在對成品率良好地制造產(chǎn)生問題的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是著眼于上述問題所做出的，所以目的在于提供一種在制造玻璃框體時(shí)，防止沖壓時(shí)因玻璃與成形模的熱膨脹率差而引起的形狀不良的產(chǎn)生，能夠成品率良好且高效地制造玻璃框體產(chǎn)品的玻璃框體的成形裝置以及成形方法。[0012]本發(fā)明人們認(rèn)真研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過本發(fā)明的玻璃框體的成形裝置以及成形方法能夠解決上述問題，并完成了本發(fā)明。
[0013]即，本發(fā)明的玻璃框體的成形裝置，將板狀的玻璃坯料向設(shè)置于腔室內(nèi)的加熱臺、沖壓臺以及冷卻臺依次進(jìn)行輸送，在所述沖壓臺上利用成形模單元對所述玻璃坯料進(jìn)行沖壓成形從而能夠同時(shí)成形多個(gè)玻璃框體，所述成形模單元包括:具有多個(gè)上模的上模單元、和具有多個(gè)下模的下模單元，所述玻璃框體的成形裝置的特征在于，所述上模單元以及所述下模單元將所述上模以及所述下模保持為在各單元內(nèi)能夠分別獨(dú)立地水平移動，并且具有對位機(jī)構(gòu)，在沖壓時(shí)該對位機(jī)構(gòu)使所述上模以及所述下模水平移動以使所述上模以及所述下模的成形面符合規(guī)定的位置關(guān)系。
[0014]另外，本發(fā)明的玻璃框體的成形方法的特征在于，具有以下工序:加熱工序，用權(quán)利要求I~11中任一項(xiàng)所述的玻璃框體的成形裝置，將所述板狀的玻璃坯料載置在所述下模單元上，并在加熱臺上對所述下模單元以及所述玻璃坯料進(jìn)行加熱；沖壓工序，在所述沖壓臺上使由一對沖壓板構(gòu)成的沖壓機(jī)構(gòu)中的至少一方進(jìn)行上下移動，在將設(shè)置于上模單元和下模單元的上模和下模的成形面對位之后，利用所述上模和所述下模對加熱軟化后的所述玻璃坯料進(jìn)行加壓來轉(zhuǎn)印成形面形狀；以及冷卻工序，在沖壓工序后，在所述冷卻臺上對所述下模單元以及轉(zhuǎn) 印有成形面形狀的玻璃坯料進(jìn)行冷卻，并以與所述玻璃坯料的收縮一致的方式使所述下模水平移動。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的玻璃框體的成形裝置以及成形方法，在通過一次沖壓操作來成形多個(gè)玻璃框體時(shí)，能夠抑制余壁部的變形、由玻璃坯料以及成形模的熱膨脹率差引起的收縮時(shí)的裂紋，有助于提聞玻璃框體制造的成品率，從而提聞廣品的生廣率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的玻璃框體的成形裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是俯視觀察圖1的成形裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3是用于圖1的成形裝置的下模單元的俯視圖。
[0019]圖4是圖3的A-A剖面中圖1的上模單元以及下模單元的側(cè)剖視圖。
[0020]圖5本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的玻璃框體的成形裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明。圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的玻璃框體的成形裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖，圖2是俯視觀察圖1的成形裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖(同時(shí)，僅腔室2以剖面示出。另外，圖2僅表示各臺的下側(cè)的板，并示出各臺的板的位置關(guān)系)。
[0022]本發(fā)明的玻璃框體的成形裝置I具有:作為成形室的腔室2，其用于成形玻璃框體；加熱臺3，其設(shè)置于該腔室2的內(nèi)部且對板狀的玻璃坯料50以及載置有該玻璃坯料的下模單元12進(jìn)行加熱以使玻璃坯料50軟化；沖壓臺4，其對加熱軟化后的板狀的玻璃坯料50進(jìn)行沖壓；冷卻臺5，其對通過沖壓而賦予玻璃框體形狀的玻璃坯料進(jìn)行冷卻。
[0023]其中，作為成形室的腔室2提供在其內(nèi)部對玻璃框體進(jìn)行成形操作的場所。在該腔室2設(shè)置有:將玻璃坯料50以及下模單元12放入內(nèi)部的放入口 6、和在沖壓成形結(jié)束之后將成形后的玻璃坯料50以及下模單元12取出的取出口 7，在該放入口 6和取出口 7分別設(shè)置有放入閘門6a和取出閘門7a。根據(jù)需要對這些閘門進(jìn)行開閉，從而能夠?qū)⑾履卧?2相對于腔室2取出放入，能夠維持腔室2內(nèi)的環(huán)境。另外，在該放入口 6和取出口 7設(shè)置有能夠?qū)⑾履卧?2分別載置在該腔室2外部的成形模載置臺8以及成形模載置臺9。
[0024]在該腔室2的內(nèi)部，為了對玻璃框體進(jìn)行沖壓成形而設(shè)置有加熱臺3、沖壓臺4以及冷卻臺5，借助上述各臺依次進(jìn)行處理而將玻璃坯料形成為預(yù)期的形狀。實(shí)際上，載置有板狀的玻璃坯料50的下模單元12從放入口 6被放入到腔室2內(nèi)，一邊在上述各臺上被實(shí)施規(guī)定的處理、一邊按順序移動，在規(guī)定的處理結(jié)束之后，將下模單元12從取出口 7取出到腔室2的外部。
[0025]該腔室2的內(nèi)部，為了對板狀的玻璃坯料50進(jìn)行軟化使之容易變形而在高溫下被加熱，所以維持為氮等惰性氣體環(huán)境，以使下模單元12以及上模單元11不被氧化。為了成為惰性氣體環(huán)境，而將腔室2形成為密閉構(gòu)造并對內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行置換來實(shí)現(xiàn)，但是也可以將腔室2形成為半密閉構(gòu)造，并始終向腔室2內(nèi)供給惰性氣體，一邊使腔室內(nèi)成為正壓、一邊以不使外部空氣流入的方式維持惰性氣體環(huán)境。上述的放入閘門6a以及取出閘門7a對以簡單的結(jié)構(gòu)將腔室2內(nèi)部形成為半密閉狀態(tài)是有效的。另外，上述腔室2以及閘門6a、7a由不銹鋼、合金鋼等材料形成，優(yōu)選高溫下不析出氣體、雜質(zhì)的材料。另外，也能夠?qū)㈤l門6a、7a的外周(包括成 形模載置臺8、9)形成為密閉構(gòu)造，從而進(jìn)一步抑制空氣從外部流入腔室2。
[0026]接下來，對進(jìn)行本發(fā)明的成形操作的各臺進(jìn)行說明。另外，本發(fā)明中用于玻璃坯料50的沖壓成形的成形模是由上模單元11和下模單元12構(gòu)成的一組成形模單元，其中，上模單元11具有形成上表面的框體形狀的多個(gè)上模，下模單元12具有形成下表面的框體形狀的下模。在本發(fā)明中，上模單元11固定在沖壓臺4上，下模單元12在載置有玻璃坯料50的狀態(tài)下能夠在各臺上移動。其中，本發(fā)明所使用的成形模單元具有多組分別對應(yīng)的一對上模和下模，通過一次沖壓操作而能夠成形多個(gè)玻璃框體。此外，上模以及下模分別配置為能夠向水平方向微小地移動。
[0027]本發(fā)明的加熱臺3具有用于使載置于下模單元12的玻璃坯料50軟化而在其內(nèi)部埋入加熱器3a的加熱板3b。該加熱板3b通過與下模單元12接觸而對下模單元12進(jìn)行加熱，進(jìn)而也能夠間接地對載置在下模單元12上的玻璃坯料50進(jìn)行加熱。
[0028]另外，該加熱臺3具有用于對玻璃坯料50直接進(jìn)行加熱而使其軟化的加熱器3d。作為該加熱器列舉有筒式加熱器、陶瓷加熱器、SiC加熱器、碳加熱器等能夠輻射加熱的發(fā)熱體。也可以將上述加熱器例如埋入在不銹鋼、粉末冶金材料(7.> )等金屬板、石英等玻璃管的內(nèi)部而構(gòu)成。
[0029]另外，在加熱臺3上，加熱板3b經(jīng)由隔熱板3c而固定于腔室2的底板，以使板自身的熱不直接傳遞到腔室2。
[0030]本發(fā)明的沖壓臺4具有上下一對沖壓板4b。通過縮小上述上下一對沖壓板4b之間的距離而使上模單元11與下模單元12接近，對載置在下模單元12上的板狀的玻璃坯料50在軟化狀態(tài)下進(jìn)行沖壓使之變形，將上模單元11以及下模單元12所具有的上模以及下模的成形面形狀轉(zhuǎn)印到玻璃坯料50而成形玻璃框體。作為該沖壓臺4具體的結(jié)構(gòu)由在內(nèi)部埋入加熱器4a的上下一對沖壓板4b構(gòu)成。一邊維持前階段的加熱溫度一邊進(jìn)行采用該沖壓板4b的沖壓?？梢栽谠撋舷乱粚_壓板與隔熱板之間設(shè)置冷卻機(jī)構(gòu)，以便能夠控制板與成形模的冷卻速度(以便能夠迅速冷卻)。作為冷卻機(jī)構(gòu)能夠釆用風(fēng)冷方式或水冷方式
坐寸O
[0031]更具體而言，在該沖壓臺4上，上下沖壓板4b與軸4d連接，該軸4d借助未圖示的氣缸能夠使沖壓板4b上下移動。這樣，能夠通過使沖壓板4b的上下板兩者(或上側(cè)以及下側(cè)中至少一方的板)上下移動，由此縮小上模單元11以及下模單元12之間的距離，從而由成形模對玻璃坯料50進(jìn)行沖壓。此時(shí)沖壓以規(guī)定的壓力進(jìn)行，能夠?qū)Π鍫畹牟Ａ髁细呔鹊刭x予玻璃框體形狀。
[0032]另外，上述上下沖壓板4b經(jīng)由隔熱板4c而與軸4d連接，以使其自身的熱量不直接傳遞到腔室2。另外，也能夠僅使上側(cè)或下側(cè)中一方的沖壓板可動，而將另一方固定于腔室2，此時(shí)，所固定的沖壓板4b可以與加熱板3b同樣，只要經(jīng)由隔熱板4c而固定于腔室2上即可，以使沖壓板4b的熱量不直接傳遞到腔室2。
[0033]本發(fā)明的冷卻臺5具有冷卻板5b，該冷卻板5b用于將賦予了玻璃框體形狀的玻璃坯料50冷卻、凝固，在冷卻板5b的內(nèi)部埋入有加熱器5a。該冷卻板5b通過與經(jīng)過沖壓處理的下模單元12接觸而能夠冷卻下模單元12，進(jìn)而也能夠間接地冷卻載置于下模單元12上的玻璃還料50。由于具有使在冷卻板5b上的下模單兀12上載置的玻璃框體的上部成為開放狀態(tài)而使冷卻速度過于加快的箱體，因此也可以在玻璃坯料50的上部設(shè)置有在加熱臺中所說明的加熱器3d那樣的加熱源，來控制玻璃單體的冷卻速度。
[0034]另外，在冷卻臺5中，冷卻板5b經(jīng)由隔熱板5c而固定于腔室2的底板，以使其自身的熱不直接傳遞到腔室。
[0035]該板狀的玻璃坯料50的凝固在其坯料的玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)以下，更優(yōu)選在變形點(diǎn)以下進(jìn)行冷卻來實(shí)現(xiàn)。若充分冷卻，則板狀的玻璃坯料的玻璃框體形狀穩(wěn)定，從而抑制變形。此處冷卻是指使溫度下降到板狀的玻璃坯料50凝固為止，以便能夠穩(wěn)定地賦予玻璃框體形狀。該溫度僅比沖壓板低50~150°C左右，依然是高溫，所以在該冷卻板5b的內(nèi)部也埋入有加熱器5a。
[0036]另外，沖壓板4b如上所述經(jīng)由隔熱板而固定于軸4d，該軸4d與氣缸連接。其中氣缸只要能夠使各板上下移動即可，例如，能夠使用電動伺服氣缸、液壓氣缸、電動液壓氣缸等氣缸。
[0037]對于上述加熱板3b、沖壓板4b、冷卻板5b而言，基本上其與成形模的接觸面形成為和水平面平行。尤其是，在沖壓板4b上，沖壓板4b的與成形模單元的接觸面傾斜的情況下，上模以及下模的成形面位置不一致，導(dǎo)致此時(shí)制造的玻璃框體的形狀不良。因此上述各臺中的板的管理、下模單元12的對位被嚴(yán)格地進(jìn)行。
[0038]在上述各臺中，板是在不銹鋼、超硬合金、合金鋼等材料的內(nèi)部插入、固定筒式加熱器而成的部件。對該筒式加熱器進(jìn)行加熱使板的溫度上升，并維持在預(yù)期的溫度。
[0039]另外，各臺的隔熱板3c、4c、5c只要采用陶瓷、不銹鋼、鍛模鋼，高速工具鋼(高速鋼)等公知的隔熱板即可，優(yōu)選硬度高即使因沖壓時(shí)的壓力等也難以變形且極少產(chǎn)生偏差的陶瓷制。在采用金屬系列的材料的情況下，優(yōu)選對表面實(shí)施CrN、TiN、TiAlN的鍍膜處理。
[0040]以上，所說明的加熱臺3、沖壓臺4、冷卻臺5分別形成進(jìn)行規(guī)定的處理的場所(臺)。為了使各臺的處理依次順利地進(jìn)行，下模單元12借助輸送機(jī)構(gòu)(未圖示)在規(guī)定的時(shí)刻移動、搭 載于各臺。該移動的時(shí)刻由控制機(jī)構(gòu)控制。[0041]更具體而言，一邊使下模單元12按照加熱板3b、沖壓板4b、冷卻板5b的順序向各板上輸送移動、一邊依次進(jìn)行規(guī)定的處理。其中，當(dāng)下模單元12移動到下一個(gè)臺時(shí)，則處理結(jié)束后的臺變空，所以如果進(jìn)一步向此處輸送載置有另一板狀的玻璃坯料的下模單元12，就能夠連續(xù)地同時(shí)進(jìn)行多個(gè)玻璃框體的成形操作。
[0042]用于進(jìn)行該處理的上述輸送機(jī)構(gòu)雖未圖示，但是例如可列舉出機(jī)械臂。只要借助這樣的輸送機(jī)構(gòu)，分別從成形模載置臺8向加熱臺3移動，從加熱臺3向沖壓臺4移動，從沖壓臺4向冷卻臺5移動，從冷卻臺5向成形模載置臺9移動即可。
[0043]另外，該控制機(jī)構(gòu)也控制成形模的移動、加熱/沖壓/冷卻的各臺的板的溫度、上下移動的時(shí)刻等，控制一系列成形操作以使其順利且連續(xù)地進(jìn)行。此時(shí)，也控制放入閘門6a以及取出閘門7a的開閉。另外，優(yōu)選控制氮的供給量、時(shí)刻等，以使腔室2內(nèi)的環(huán)境由惰性氣體充滿。
[0044]即，該玻璃框體的成形裝置I為一邊在I以上的位置進(jìn)行溫度的升降一邊進(jìn)行規(guī)定的處理的基于成形模的輸送的玻璃框體的成形裝置。
[0045]并且，本發(fā)明的玻璃框體的成形裝置I的特征部分如上所述，采用具有多組成形模的成形模單元，成形模能夠分別水平移動，以使對應(yīng)的成形面能夠?qū)ξ弧?br> [0046]關(guān)于該成形模單元的結(jié)構(gòu)，參照圖3以及圖4進(jìn)行說明。圖3是圖1中使用的下模單元12載置于沖壓板4 b上時(shí)的俯視圖，圖4示出在圖3的A-A剖面上觀察時(shí)的成形模單元的剖視圖。
[0047]首先，對下模單元12的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。下模單元12的構(gòu)成包括:多個(gè)下模12a、和將該下模12a保持為能夠分別獨(dú)立地水平移動的下模支承部件12b。
[0048]下模支承部件12b構(gòu)成為在其內(nèi)部設(shè)置有將多個(gè)下模12a分別整齊排列地收容于規(guī)定的位置的小室。該小室也具有以分隔該小室的壁限制下模12a向水平方向移動的作用，該小室與上模的位置關(guān)系處于規(guī)定的范圍，以使各下模12a只能在某一范圍內(nèi)移動。另外，此時(shí)，下模單元12以使朝向上方的下模12a的成形面開放的方式具有開口部，由此不妨礙沖壓動作。另外，如圖4所示，該開口部由劃分下模12a的壁12e形成，將該壁12e的上部形成為剖面呈T字形，而能夠?qū)⑾履?2a保持于小室內(nèi)。通過形成為該形狀，防止在沖壓后下模12a與玻璃坯料50保持成為密接的狀態(tài)不變，而是能夠可靠地脫模。
[0049]并且，下模支承部件12b經(jīng)由滾動部件12c而從下方支承下模12a。該滾動部件12c優(yōu)選形成為直徑均勻的球狀部件。作為滾動部件12c，采用由稱為軸承鋼的高碳高鉻鋼材、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、氧化鋯(ZrO)，氧化鋁(Al2O3)等陶瓷、或者包括碳化鎢(WC)等的金屬陶瓷、其它金屬等高硬度的材料形成的、直徑0.1mm~5_的正球狀的部件。
[0050]由上述材料構(gòu)成的滾動部件12c優(yōu)選采用上述材料中的I種構(gòu)成，但只要能夠維持將下模12a水平地固定的狀態(tài)，則可以將由不同種類的材料構(gòu)成的多種材料混合而構(gòu)成。
[0051]另外，滾動部件12c的形狀除正球狀以外，還可以形成為圓柱狀、扁平球狀等，但從滾動部件12c的加工容易性、高度(直徑)精度的易實(shí)現(xiàn)、易滾動的觀點(diǎn)出發(fā)，最優(yōu)選正球狀。
[0052]另外，在本實(shí)施方式中，為了能夠水平移動，而對滾動部件12c的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但是只要是使下模12a能夠分別獨(dú)立地水平移動的結(jié)構(gòu)即可。為了能夠水平移動，例如下模12a與下模支承部件12b的接觸面可以由摩擦系數(shù)小從而能夠良好地相互滑動的材料形成薄膜。此時(shí)，作為薄膜的材料，可列舉出類金剛石鍍膜(DLC)、非晶SiC、SiC、氮化碳等。
[0053]若該水平移動能夠在360度中任一方向上移動,則優(yōu)選能夠與玻璃的收縮方向一致地進(jìn)行移動。即，玻璃的收縮以玻璃坯料50的中心(可以是成形模單元的中心部分)附近最少，越趨向玻璃坯料50的外周收縮量越長，另外，朝向成形模單元的中心部收縮的傾向增大的方式，收縮方向因成形面的位置而不同。
[0054]下模12a的移動能夠?yàn)樵O(shè)置在下模12a與收容下模12a的下模單元12的小室的壁12e之間的間隙的量。其中，間隙的大小比玻璃坯料50的收縮量大從而下模12a能夠充分追隨玻璃的收縮。若追隨不充分，則對玻璃施加不必要的應(yīng)力，有可能成為形狀不良的原因。
[0055]另外，上模單元11具有與上述下模單元12類似的構(gòu)造，由多個(gè)上模11a、和將該上模Ila保持為能夠水平移動的上模支承部件Ilb構(gòu)成。另外，上模單元11配置為上模Ila與下模12a的成形面相互對置，所以與下模單元12相反，使開口部朝向下方，使收容于其內(nèi)部的上模Ila的成形面也朝向下方進(jìn)行支承。即，上模單元11正好使下模單元12表里相反來使用。
[0056]上模支承部件Ilb構(gòu)成為在其內(nèi)部設(shè)置有將多個(gè)上模Ila分別整齊排列地收容于規(guī)定的位置的小室。該小室也具有以分隔該小室的壁限制上模Ila向水平方向移動的作用，該小室與下模12a的位置關(guān)系處于規(guī)定的范圍，以使各上模Ila只能在某一范圍移動。另外，此時(shí)上模單元11以使上模Ila的成形面開放的方式具有開口部，以便不妨礙沖壓動作。另外，如圖4所示，該開口部由劃分上模Ila的壁lie而形成，該壁lie的下部成為剖面呈T字形，能夠?qū)⑸夏 Ia保持于小室內(nèi)。通過成為該形狀，能夠?qū)⑸夏la以不會落下的方式保持于小室內(nèi) 。
[0057]并且，上模支承部件Ilb經(jīng)由滾動部件Ilc而從下方支承上模Ila的外周。滾動部件Ilc與在下模單元12中使用的滾動部件相同。另外，上模Ila將其成形面朝向下方，所以為了不妨礙成形，支承位置成為不與成形面重合的外周部分。
[0058]并且，對于收容于上述上模單元11以及下模單元12的上模Ila以及下模12a而言，各自對應(yīng)的成形面的位置吻合，在一方設(shè)置有對位用的凹部，在另一方設(shè)置有對位用的凸部。雖在圖3以及圖4中示出在上模Ila設(shè)置有對位用的凸部lld，在下模12a設(shè)置有對位用的凹部12d，但是該凹凸可以相反設(shè)置。
[0059]該對位用的凹部12d和凸部Ild使相互的成形面吻合，因此分別設(shè)置于對應(yīng)的位置。例如，如圖3所示，在與矩形狀的成形面對置的兩邊的外側(cè)分別各設(shè)置有兩處。另外，設(shè)置凹部以及凸部的位置不限于此，在相鄰的邊各設(shè)置有兩處的情況、或除此以外只要是與成形面的位置吻合的配置，則可以任意配置。
[0060]在沖壓時(shí)，在使上模單元11與下模單元12接近時(shí)，該凹部12d與凸部I Id在玻璃坯料50沖壓之前嵌合，使上模Ila以及下模12a的成形面的位置成為規(guī)定的配置。另外，為了使凹部12d與凸部Ild的嵌合容易且可靠，而在凹部12d的凸部Ild插入側(cè)的開口部設(shè)置傾斜進(jìn)行擴(kuò)寬，優(yōu)選以越插入越窄的方式設(shè)置傾斜。
[0061]凹部12d只要能夠針對上模IIa與下模12a的成形面充分對位即可，在圖4中示出在下模12a設(shè)置有貫通孔的例子，但不限于此。例如可以形成為不貫通下模12a的孔，進(jìn)而為了充分對位，可以設(shè)置凹部直到下模支承部件12b為止，將上模Ila的對位用的凸部Ild設(shè)置為足夠長。另外，在設(shè)置凹部直到下模保持部件12b為止并將凸部插入此處進(jìn)行對位的情況下，滾動部件12c優(yōu)選除該通過部分以外都覆蓋，以便不妨礙該凸部Ild的插入。
[0062]另外，由上模Ila以及下模12a構(gòu)成的成形模由超硬合金、陶瓷、不銹鋼、碳等材料構(gòu)成。另外，上模Ila以及下模12a分別具有用于轉(zhuǎn)印所成形的玻璃框體的面形狀的成形面，該成形面的形狀只要為能夠制造的產(chǎn)品的框體的形狀即可，不作特別限定。作為該框體的形狀尤其是優(yōu)選具有自由曲面的形狀，進(jìn)而，所得到的框體優(yōu)選非軸對稱的形狀。通過現(xiàn)有的研磨等來制造，這樣復(fù)雜的形狀的框體的制造較困難，或?qū)е赂叱杀荆诒景l(fā)明中，通過沖壓成形能夠容易且低成本地制造。
[0063]另外，上模支承部件Ilb以及下模支承部件12b也由超硬合金、陶瓷、不銹鋼、碳等材料構(gòu)成。
[0064]接下來，對使用玻璃框體的成形裝置I的玻璃框體的成形方法進(jìn)行說明。
[0065]首先，將下模單元12載置于放入口 6側(cè)的成形模載置臺8，在該下模單元12的上部載置板狀的玻璃坯料50。打開放入閘門6a使放入口開放，借助輸送機(jī)構(gòu)將該下模單元12輸送到加熱板3b上。若進(jìn)行輸送，則下模單元12由于與下側(cè)的加熱板3b接觸而升溫到與加熱板3b相同的溫度。與此同時(shí)，在加熱臺上所輸送的下模單元12的上方配置有加熱器3d，由該加熱器3d通過輻射加熱而對載置于下模單元12的玻璃坯料50進(jìn)行加熱。
[0066]此時(shí)加熱板3b的 溫度設(shè)定為能夠?qū)⑾履卧?2從玻璃坯料50的玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)加熱到軟化點(diǎn)的溫度范圍的溫度，以及加熱器3d的溫度設(shè)定為能夠?qū)⒉Ａ髁?0從屈伏點(diǎn)加熱到熔點(diǎn)的溫度范圍的溫度。這樣將加熱的溫度范圍單獨(dú)地控制在各不相同的范圍，從而玻璃坯料50在從加熱工序開始的沖壓工序的過程中，為了沖壓而成為足夠軟化的狀態(tài)并且能夠不流淌而進(jìn)行輸送。并且，下模單元12在接下來的沖壓工序中，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行沖壓動作，所以能夠獲得預(yù)期的形狀的玻璃框體。此時(shí)，升溫速度優(yōu)選為5~200°C /分左右。
[0067]這樣在加熱臺3上充分加熱后的下模單元12以及板狀的玻璃坯料50被輸送機(jī)構(gòu)輸送載置在下側(cè)的沖壓板4b上。此時(shí)，沖壓板4b也加熱到與加熱板3b相同程度的溫度，能夠立即進(jìn)行沖壓。
[0068]若使上側(cè)的沖壓板4b下降而縮小沖壓板4b之間的距離，則首先將上模Ila的對位用的凸部Ild插入下模12a的凹部12d。此時(shí)，凸部Ild與凹部12d在載置于沖壓板的時(shí)刻大致的位置吻合，但是稍微偏移的情況也不少。然而，由于凹部12d的開口部成為錐狀的開口，因此即使是稍微的偏移也能夠進(jìn)行對位。然后若進(jìn)一步插入凸部lld，則凸部Ild與凹部12d嵌合，相互的成形面的位置能夠正確地對位，從而提高各成形模的形狀精度。
[0069]進(jìn)而，縮小上模單元11與下模單元12的距離，由上模Ila以及下模12a對載置于下模單元12的上部的板狀的玻璃坯料50施加壓力而使其變形。在該沖壓工序中，如上所述通過使上模單元11和下模單元12接近，從玻璃坯料50的上下施加壓力來進(jìn)行沖壓。通過該沖壓，上模Ila以及下模12a的成形面形狀被轉(zhuǎn)印于板狀的玻璃坯料50，從而一次賦予多個(gè)玻璃框體形狀。另外，在玻璃坯料50覆蓋于與凸部Ild以及凹部12d對應(yīng)的位置的情況下，在玻璃坯料50上形成貫通孔，以便不妨礙成形面的對位。在玻璃坯料50上設(shè)置有貫通孔的情況下，以對位用的凸部Ild即使水平移動也不會接觸的方式，需要大小有余地形成。[0070]另外，該沖壓工序中的沖壓，優(yōu)選使上模Ila以及下模12a的溫度在玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)與屈伏點(diǎn)之間，使通過輻射加熱軟化后的玻璃坯料50的溫度為軟化點(diǎn)左右的溫度。另外，沖壓時(shí)對板狀的玻璃坯料施加的壓力優(yōu)選0.ΟΙΚΝ/mm2~2KN/mm2，考慮玻璃坯料的厚度、成形形狀、變形量等而適當(dāng)?shù)卮_定。
[0071]并且，在這樣的沖壓工序中，若使上模單元11與下模單元12接近至規(guī)定的位置，則為了使成形后的玻璃坯料50從上模單元11脫模，而使上下的沖壓板4b的溫度下降，通過傳熱使上模單元11以及下模單元12的溫度下降。沖壓板4b的溫度能夠通過加熱器4a變動，在沖壓后，為了使玻璃坯料50從上模單元11脫模，而將沖壓板4b的溫度降低到低于所使用的玻璃坯料50的屈伏點(diǎn)，也使上模Ila的溫度以相同程度下降。通過該溫度的下降，主要利用上模Ila與玻璃坯料50的收縮率之差使其脫模。另外，可以將強(qiáng)制性脫模的機(jī)構(gòu)設(shè)置在上模單元11側(cè)使其脫模。
[0072]脫模后的玻璃坯料50再次被載置在下模單元12上，與下模單元12 —起由輸送機(jī)構(gòu)從沖壓板4b向冷卻板5b輸送。該輸送機(jī)構(gòu)與上述輸送機(jī)構(gòu)相同。
[0073]接下來，利用冷卻板5b來冷卻下模單元12，但這與上述加熱工序相同，通過使下模單元12與下側(cè)的冷卻板5b接觸來冷卻下模單元12。通過該下模單元12的冷卻，被沖壓而與下模單元12的成形面的接觸面積增大的玻璃坯料50和下模單元12 —起被冷卻。
[0074]在該冷卻時(shí)，玻璃坯料50的收縮量最大，但本發(fā)明中使用的下模單元12所具有的多個(gè)下模12a能夠分別單獨(dú)地水平移動，因此下模12a —邊追隨玻璃的收縮而移動一邊被冷卻。
[0075]玻璃坯料50被充分冷卻后，從腔室2打開取出閘門7a使取出口 7開放，并借助輸送機(jī)構(gòu)向裝置外部取出該下模單元12，并載置于取出口 7側(cè)的成形模載置臺9。
[0076]此時(shí)，冷卻優(yōu)選冷卻至板狀的玻璃坯料的玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)(Tg)以下，更優(yōu)選冷卻至板狀的玻璃坯料的變形點(diǎn)以下的溫度。此時(shí)，降溫速度優(yōu)選5~150°C /分左右。
[0077]如以上說明的那樣，玻璃坯料50經(jīng)過由加熱、沖壓、冷卻各過程構(gòu)成的一系列動作，而成形為玻璃框體形狀，尤其是本發(fā)明在使多個(gè)成形模能夠分別單獨(dú)地水平移動這點(diǎn)上具有特點(diǎn)。由此在沖壓時(shí)對位容易，在冷卻時(shí)追隨玻璃坯料的收縮而減少施加于玻璃坯料的應(yīng)力，因此能夠抑制玻璃框體的裂紋等形狀不良的產(chǎn)生。
[0078]另外，上述加熱工序以及冷卻工序優(yōu)選分別使溫度階段性地變化，在加熱工序中設(shè)置I以上的加熱臺，從而使板狀的玻璃坯料的溫度階段性地上升，在沖壓臺近前的加熱臺，被加熱到成形溫度。另外，在冷卻工序中也設(shè)置I以上的冷卻臺，從而使板狀的玻璃坯料的溫度階段性地下降，而成為200°C以下的溫度。這樣，通過階段性地進(jìn)行加熱以及冷卻，從而能夠抑制板狀的玻璃坯料的急劇的溫度變化。通過抑制該溫度變化，能夠不使抑制裂紋、變形的產(chǎn)生等的玻璃框體的特性變差。
[0079]圖5中示出為了實(shí)施這樣的加熱工序以及冷卻工序而分別具有多個(gè)加熱臺以及冷卻臺的玻璃框體的成形裝置的一個(gè)例子。該圖5所示的玻璃框體的成形裝置21構(gòu)成為具有腔室22、第一加熱臺23、第二加熱臺24、第三加熱臺25、沖壓臺26、第一冷卻臺27、第二冷卻臺28、第三冷卻臺29的裝置。此外與玻璃框體的成形裝置I相同，在腔室22內(nèi)設(shè)置有:下模單元12的放入口 30和能夠開閉放入口 30的放入閘門30a、取出口 31和能夠開閉取出口 31的取出閘門31a，并在上述放入口 30以及取出口 31的外側(cè)設(shè)置有成形模載置臺32以及33。
[0080]該玻璃框體的成形裝置21設(shè)置有三個(gè)加熱臺，且設(shè)置有三個(gè)冷卻臺，除階段性地進(jìn)行加熱以及冷卻以外，與圖1的玻璃框體的成形裝置I的結(jié)構(gòu)相同。
[0081]在第一加熱臺23中，進(jìn)行暫時(shí)將板狀的玻璃坯料加熱到玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)以下、優(yōu)選為比玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)低50~200°C左右的溫度的預(yù)備加熱，并在第二加熱臺24中加熱到玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)與屈伏點(diǎn)之間的溫度，在第三加熱臺25中加熱到玻璃的屈伏點(diǎn)以上、優(yōu)選為軟化點(diǎn)或比軟化點(diǎn)高5~150°C左右的溫度。另外，在沖壓臺26中一邊維持成形溫度，一邊進(jìn)行成形模的成形操作而賦予玻璃框體形狀。然后，在第一冷卻臺27中冷卻到成形坯料的玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)以下，優(yōu)選冷卻到變形點(diǎn)以下，在第二冷卻臺28中進(jìn)一步冷卻到200°C以下的成形模不被氧化的溫度，在第三冷卻臺29中冷卻到室溫。
[0082]其中，第三冷卻臺通過將所使用的板形成為另一臺的代替加熱器而以使冷卻水循環(huán)的方式設(shè)置配管的水冷板，從而能夠有效地冷卻。
[0083]然后，冷卻獲得的玻璃坯料，整齊排列多個(gè)并被轉(zhuǎn)印有玻璃框體形狀，為了形成為各玻璃框體形狀而實(shí)施切斷、研磨等加工處理，從而成為最終的產(chǎn)品。
[0084]如上所示，利用本發(fā)明的玻璃框體的成形裝置以及成形方法，由于以沖壓成形這樣簡單的操作，通過一次沖壓成形而獲得多個(gè)形狀精度高的玻璃框體，因此能夠提高成形品的生產(chǎn)率，能夠穩(wěn)定地以低成本制造作為最終產(chǎn)品的玻璃框體。
[0085]本發(fā)明的玻璃框體的成形裝置，在通過沖壓成形制造玻璃框體時(shí)能夠被廣泛使 用。
[0086]附圖標(biāo)記說明:1…玻璃框體的成形裝置；2…腔室；3…加熱臺；4…沖壓臺；5..?冷卻臺；6…放入口 ；7…取出口 ；8、9…成形模載置臺；11…上模單兀；12…下模單兀；50...玻璃還料；3a、4a、5a...加熱器；3b...加熱板；4b...沖壓板；5b...冷卻板；3c、4c、5c...隔熱板；3d...加熱器；4d...軸；lla…上模；llb…上模支承部件；llc…滾動部件；12a…下模；12b…下模支承部件；12c…滾動部件。
【權(quán)利要求】
1.一種玻璃框體的成形裝置，將板狀的玻璃坯料向設(shè)置于腔室內(nèi)的加熱臺、沖壓臺以及冷卻臺依次進(jìn)行輸送，在所述沖壓臺上利用成形模單元對所述玻璃坯料進(jìn)行沖壓成形而能夠同時(shí)成形多個(gè)玻璃框體，所述成形模單元的構(gòu)成包括:具有多個(gè)上模的上模單元、和具有多個(gè)下模的下模單元，所述玻璃框體的成形裝置的特征在于， 所述上模單元和所述下模單元具有對位機(jī)構(gòu)，該對位機(jī)構(gòu)將所述上模和所述下模保持為能夠在各單元內(nèi)分別獨(dú)立地水平移動，并且在沖壓時(shí)使所述上模和所述下模進(jìn)行水平移動以使對應(yīng)的所述上模和所述下模的成形面符合規(guī)定的位置關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃框體的成形裝置，其特征在于， 所述成形裝置具備:加熱機(jī)構(gòu)、沖壓機(jī)構(gòu)以及冷卻機(jī)構(gòu)，它們將載置有所述玻璃坯料的下模單元搭載在所述加熱臺、所述沖壓臺以及所述冷卻臺上，并對所搭載的所述玻璃坯料分別進(jìn)行加熱、沖壓以及冷卻各過程；控制機(jī)構(gòu)，其對所述加熱、沖壓以及冷卻各過程進(jìn)行控制，并且 所述沖壓機(jī)構(gòu)是一對沖壓板，該一對沖壓板的構(gòu)成包括下沖壓板和上沖壓板，在所述下沖壓板的上表面搭載有從所述加熱機(jī)構(gòu)移送來的所述下模單元，在所述上沖壓板的下表面固定有所述上模單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃框體的成形裝置，其特征在于， 所述下模單元具有下模支承部件和多個(gè)下模，其中所述下模支承部件使多個(gè)所述下模的成形面朝向上方，且利用滾動部件從下方支承所述下模的底面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的玻璃框體的成形裝置，其特征在于， 所述上模單元具有上模支承部件和多個(gè)上模，其中所述上模支承部件使多個(gè)所述上模的成形面朝向下方，且利用滾動部件從下方支承所述上模的外周。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的玻璃框體的成形裝置，其特征在于， 所述對位機(jī)構(gòu)的構(gòu)成包括:設(shè)置于所述上模和所述下模中任一方的凹部、以及設(shè)置于所述上模和所述下模的另一方且與所述凹部嵌合的凸部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃框體的成形裝置，其特征在于， 所述凹部作為貫通孔設(shè)置于所述下?；蛩錾夏！?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求3~6中任一項(xiàng)所述的玻璃框體的成形裝置，其特征在于， 所述滾動部件為SiN制的球狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的玻璃框體的成形裝置，其特征在于， 所述玻璃框體為具有自由曲面形狀的成形品。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃框體的成形裝置，其特征在于， 所述玻璃框體為非軸對稱的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求2~9中任一項(xiàng)所述的玻璃框體的成形裝置，其特征在于， 所述加熱機(jī)構(gòu)的構(gòu)成包括:通過傳熱而對所述下模進(jìn)行加熱的加熱板、和通過輻射而對所述玻璃坯料進(jìn)行加熱的加熱器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的玻璃框體的成形裝置，其特征在于， 所述加熱機(jī)構(gòu)對所述加熱板的溫度和所述加熱器的溫度單獨(dú)地進(jìn)行管理。
12.—種玻璃框體的成形方法，其特征在于，具有以下工序: 加熱工序，用權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)所述的玻璃框體的成形裝置，將所述板狀的玻璃坯料載置在所述下模單元上，并在加熱臺上對所述下模單元和所述玻璃坯料進(jìn)行加熱；沖壓工序，使由一對沖壓板構(gòu)成的沖壓機(jī)構(gòu)中的至少一方進(jìn)行上下移動，在將設(shè)置于上模單元和下模單元的上模和下模的成形面對位之后，利用所述上模和所述下模在所述沖壓臺上對加熱軟化后的所述玻璃坯料進(jìn)行加壓來轉(zhuǎn)印成形面形狀；以及 冷卻工序，在沖壓工序后，在所述冷卻臺上對所述下模單元以及轉(zhuǎn)印有成形面形狀的玻璃坯料進(jìn)行冷卻，并以與所述玻璃坯料的收縮一致的方式使所述下模水平移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的玻璃框體的成形方法，其特征在于， 在所述加熱工序中，單獨(dú)地將所述下模加熱控制在從所述玻璃坯料的玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)到軟化點(diǎn)的溫度范圍，將所述玻璃坯料加熱控制在從屈伏點(diǎn)到熔點(diǎn)的溫度范圍。
【文檔編號】C03B11/00GK103974915SQ201280060718
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月5日
【發(fā)明者】增田賢一 申請人:旭硝子株式會社