CN101321701B - 成形品的制造方法、保持部件及成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成形品制造方法，其包括：通过在成形模具的成形面上设置由热软化性物质构成的成形原材料，将所述成形原材料加热至发生变形的温度，使该成形原材料的整个底面与所述成形面粘合，来将所述成形原材料的顶面成形为希望的形状；其中，所述成形原材料的设置是如下进行的：通过保持部件保持所述成形原材料，并且使其处于成形原材料底面边缘部的至少一部分与成形面粘合、成形原材料底面中心部与成形面分开的状态；所述通过保持部件的保持是如下进行的：使成形原材料侧面下方部与保持部件分开，而通过保持部件保持成形原材料侧面上端部的至少一部分。通过本发明，可以采用热悬垂成形法高精度地制造具有希望形状的成形品。

Description

成形品的制造方法、保持部件及成形装置

技术领域

本发明涉及利用热悬垂成形法的成形品制造方法，以及可以用于上述方法的保持部件和成形装置。 

背景技术

作为眼镜片用玻璃模的成形方法，采用了按希望获得的面形状应用不同的磨削程序、成形出具有相应面形状的母模的方法，例如使用通过机械磨削研磨法、机械磨削法或放电加工等电加工方法制作的耐热性母模，使玻璃厚板与之接触并加热软化，来转印母模的面形状的方法等。 

近年来，由于加入了轴对称的非球面镜片设计，追求轻薄化的多焦点眼镜片的需求正在增加。因此，作为获得这样的复杂形状眼镜片的模具的成形方法，提出了热悬垂成形法(参照特开平6-130333号公报，特开平4-275930号公报)。 

发明内容

热悬垂成形法是如下述的成形方法：将由玻璃等热软化性物质组成的成形原材料加载于模具之上，加热至其软化点以上的温度，使成形原材料软化并与模具粘合，由此，将模具形状转印到成形原材料上面，获得具有希望面形状的成形品。 

在热悬垂成形法中是将模具成形面的面形状转印到成形原材料上面，因此，为了获得高面精度，优选准确地控制成形原材料的加载位置。 

因而，考虑使用例如指环状的保持部件来保持成形模上的成形原材料，确定位置。但是，如果在保持部件与玻璃等成形原材料接触的状态下进行加热软化，则由于保持部件与成形原材料的热膨胀系数存在差异，接触部会产生压力或变形，这是造成成形精度下降的原因。此外，如果在保持部件与玻璃等成形原材料接触的状态下进行加热软化，则还存在如下问题：保持部件与成形原材料之间发生熔合。 

因此，为了防止上述熔合，考虑在确定位置后除去保持部件。但是，从成形原材料上除去保持部件而完全不改变设置于成形模上的成形原材料的位置，是十分困难的，此外，在热软化进行到一定程度前，如果不保持成形原材料，则还存在下述隐患：成形原材料的位置因搬运等出现偏离。 

在这种情况下，本发明的目的是：在热悬垂成形法中，准确确定成形模上的成形原材料位置，并且防止加热软化时的位置偏离，从而高成形精度地制造成形品。 

本发明涉及一种成形品的制造方法，该方法包括：通过在成形模具的成形面上设置包括热软化性物质的成形原材料，将所述成形原材料加热至发生变形的温度，通过将该成形原材料的整个底面粘合在所述成形面上，使得所述成形原材料的顶面成形为希望的形状；其中， 

所述成形原材料的设置是如下进行的：通过保持部件保持所述成形原材料，并且成形原材料底面边缘部的至少一部分与成形面粘合，使得成形原材料底面中心部处于与成形面分开的状态； 

所述通过保持部件的保持是如下进行的：在成形原材料侧面下方部与保持部件分开的状态下，通过所述保持部件保持成形原材料侧面上端部的至少一部分。 

此外，本发明还涉及一种保持部件，所述保持部件在成形品的制造方法中用来保持设置在所述成形面上的成形原材料，所述成形方法为通过将已设置于成形模具的成形面上的、包括热软化性物质的成形原材料加热至发生变形的温度，使该成形原材料的底面与所述成形面粘合，并使得所述成形原材料的顶面成形为希望的形状的成形方法，其中，该保持部件具有环状部，且在环状部的内周具有保持区与非保持区，所述保持区与设置在所述加热前的成形面上的成形原材料的侧面上端部的至少一部分相接触，所述非保持区处于与该成形原材料呈非接触状态。 

此外，本发明还涉及一种成形装置，在成形品的制造方法中使用所述成形装置，所述成形品的制造方法包括：通过在成形模具的成形面上设置包括热软化性物质的成形原材料，将所述成形原材料加热至发生变形的温度，使该成形原材料的整个底面与所述成形面粘合，来将所述成形原材料的顶面成形为希望的形状，其中， 

所述成形装置包括，具有成形面的成形模具和上述的保持部件，在所  述加热前，所述成形面具有与成形原材料底面周边部的至少一部分粘合的周边粘合部以及与成形原材料底面中心部分开的中心分开部。 

根据本发明，可以通过热悬垂成形法高精度地制造希望形状的成形品。 

附图说明

图1为示意图，示出了软化前后成形原材料与成形模的接触状态。 

图2为放大示意图，示出了软化前后保持部件与成形原材料侧面的接触状态。 

图3(a)为图1所示环状部件的顶面图，图3(b)为图3(a)的I-I线剖面图。 

具体实施方式

下面，对本发明进行更详细的说明。 

本发明涉及一种成形品制造方法，其包括：通过在成形模具的成形面上设置由热软化性物质构成的成形原材料，将所述成形原材料加热至发生变形的温度，使该成形原材料的整个底面与所述成形面粘合，来将所述成形原材料的顶面成形为希望的形状；其中，所述成形原材料的设置是如下进行的：通过保持部件保持所述成形原材料，并且使其处于成形原材料底面边缘部的至少一部分与成形面粘合、成形原材料底面中心部与成形面分开的状态；所述通过保持部件的保持是如下进行的：使成形原材料侧面下方部与保持部件分开，而通过保持部件保持成形原材料侧面上端部的至少一部分。在本发明中，通过如上述那样地进行成形原材料的设置、和通过保持部件进行保持，可以利用保持部件进行成形模上成形原材料的位置确定、保持，而不引起成形原材料与保持部件的熔合。以下，基于图1和图2对这一点进行说明。 

图1为软化前后成形原材料与成形模的接触状态的示意图。在图1所示的状态中，凸面形状的成形模具的成形面设置有底面为凸面、顶面为凹面的弯月形的成形原材料。图2为软化前后保持部件与成形原材料侧面的接触状态的放大示意图。 

本发明中，成形开始时，以用保持部件保持的状态将成形原材料设置在成形模具的成形面上。如图2(a)所示，通过保持部件的保持是如下进行的：使成形原材料侧面下方部与保持部件分开，而通过所述保持部件保持成形  原材料侧面上端部的至少一部分。这里，成形原材料侧面上端部是例如成形原材料侧面上端起4/5的范围，优选上端起1/2的范围；而成形原材料侧面下方部是指位于如上述那样被保持部件保持的部分之下的部分。 

而且，本发明中，在成形开始时，如图1(a)所示，将成形原材料设置于成形模具的成形面上，使其处于成形原材料底面边缘部与成形面粘合、成形原材料底面中心部与成形面分开的状态。此处，成形原材料底面中心部是指例如从底面中心起到半径1/2处止的位置，优选指底面中心起半径50mm的位置。此外，与成形面粘合的成形原材料底面边缘部是位于上述成形原材料底面中心部外侧的部分。在成形开始时，仅成形原材料底面边缘部与成形模具的成形面接触，边缘部内侧向成形原材料几何中心的整个范围，处于设置的成形原材料底面与成形面分离的状态，形成空间。 

这样，在仅在边缘部与成形模具的成形面接触的状态下，对成形原材料进行加热软化，则随着加热，软化了的成形原材料中心部由于其自重而在垂直方向发生变形，如图1(b)所示，成为底面中心部与成形面接触的状态。这种底面的形态变化会引起成形原材料顶面微量收缩的形态变化。在本发明中，因为通过保持部件仅在侧面上端部保持成形原材料，所以通过上述成形原材料顶面的收缩，成形原材料与保持部件的接触得以解除，如图2(b)所示，保持部件与成形原材料分开。另一方面，成形原材料周边部自成形开始时处于与成形面接触的状态，因此热膨胀引起的膨大得到抑制，所以可以维持成形原材料侧面下方部与保持部件间的非接触状态。这样一来，至少成形原材料底面整体粘合于成形模具的成形面时，成形原材料处于与保持部件分开的状态。这样，根据本发明，通过不引起成形原材料与保持部件的熔合，而确定成形模上的成形原材料的位置、防止加热软化时的位置偏离，可以高精度地进行成形。此外，在成形中，成形原材料侧面下方部不与保持部件接触，因此不存在因热膨胀的差异而起的挤压，可以防止变形等的出现。 

而且，根据本发明，随着成形原材料的加热软化引起的形状变化(成形原材料底面中心部向着与成形面接触的方向移动，以及与此相伴的成形原材料顶面的收缩)，成形原材料与保持部件间的接触得以接除，因此无需为避免熔合而除去保持部件。因而，本发明中，可以不从成形模上除去保持部件而进行成形，而不引起成形原材料与保持部件的熔合。在本发明中，  优选至少在成形原材料侧面上端部与保持部件分开前的这段时间内、优选在成形原材料顶面成形完毕前的这段时间内，维持在成形模上的保持部件的固定状态。这样，可以进行准确定位，提高成形精度。 

下面，对所述保持部件和通过保持部件进行的保持，进行详细的说明。 

如前述，本发明中使用的保持部件具有下述形状，所述形状可以使其在维持与成形原材料侧面下方部呈非接触状态的同时，保持成形原材料侧面上端部的至少一部分。作为这样的保持部件的一个例子，可以列举出下述环状部件，如图1的剖面图所示，所述环状部件沿成形原材料外周端面呈圆形，而承载成形原材料的部分为空间。图3(a)为图1所示环状部件的上面图，图3(b)为图3(a)的I-I线截面图。 

所述保持部件可以保持成形原材料侧面上端部的至少一部分，但为了稳定地保持成形原材料，优选以与成形原材料侧面上端部的至少3个点相接触的方式来保持成形原材料，更优选以与成形原材料侧面上端部整个周边接触的方式来保持成形原材料。例如，如图2所示，图1所示的环状部件在其内周具有突起部1101和端面1102，通过突起部1101与成形原材料侧面上端部相接触来保持成形原材料。端面1102是面向成形原材料侧面、且与该侧面处于非接触状态的面。而且，没有必要一定在整个保持部件内周设置所述突起部，也可以仅在其一部分设置所述突起部。例如，可以在保持部件内周上优选以等角度设置3个以上的突出部。但是，为了进行准确的定位保持，优选在整个保持部件内周以环状形成。 

突起部1101的形状，可以在考虑所定位保持的成形原材料的尺寸和形状的基础上确定。例如，当在保持部件整个内周形成突起部1101时，例如在使用外径60～90mm的成形原材料时，以成形原材料的外径为基准，相对于成形原材料的外形，突起部1101的内径可以在容许偏差-0～+0.05mm的范围。突起部1101的与成形原材料侧面上端部的接触部的宽度(图2中的d)优选为可保持成形原材料、且在软化后可以分开的程度，例如，当成形原材料侧面的宽度(图2中的D)为3～20mm时，优选为例如D的10～20％左右。而且，优选设置成突起部1101的上缘部与成形原材料上缘端接触。 

如图1和图2所示，可以对保持部件进行设置，使其嵌合在成形模周缘的上部。而且，与成形模嵌合的端面1105的形状优选设定为与成形模的形状吻合，例如，当使用上述外径的成形原材料时，可以以成形原材料的  外径为基准，容许偏差+0.1～+0.2mm。此外，可以在成形模侧面设置梯度部(段付け部)，通过与保持部件外周底面嵌合，来更稳定地支持保持部件。 

在本发明中，如图1所示，可以在设置了成形原材料的成形模上加盖防尘盖，来防止成形时混入异物(尘埃等)。当使用防尘盖时，例如如图2所示，设置防尘盖，使位于成形原材料外周梯度部的端面1103与防尘盖的开口部嵌合。端面1103的幅度应该是对防尘盖开口部而言的充分面积，可以是例如6～8mm左右。而且，为了提高与防尘盖的粘合性，可以对端面1103的表面进行镜面加工。 

所述保持部件保持由设置于内周部的突起部1101承载的成形原材料侧面上端部的至少一部分、优选成形原材料侧面上端部的整个周边，进行定位，以将成形原材料设置在成形模具的成形面的希望位置。所述希望位置例如下述位置：成形模具的成形面的几何中心与成形原材料的光学中心或几何中心一致的位置。 

所述保持部件优选由耐热材料形成。作为耐热材料，优选耐热不锈钢，例如奥氏体类是合适的。奥氏体类不锈钢材料的组成中包含C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Mo。所含化学成分的比例(质量％)为例如C 0.08％以下、Si 1.50％以下、Mn 2.00％以下、P 0.045％以下、S 0.030％以下、Ni 19.00～22.00％、Cr 24.00～26.00％。具体地，可以使用高铬高镍类的SUS310S。 

保持部件的形状加工，可以使用机械加工中心机床(マシニングセンタ)进行。优选在保持部件表面形成氧化被膜，以提高耐久性。作为用于形成被膜的表面处理，可以采用例如电解研磨处理或静电涂装等。 

下面，对本发明中使用的成形原材料进行说明。 

在本发明中，使用由热软化性物质构成的成形原材料。作为所述热软化性物质，可以使用玻璃。其中，无铅类、燧石类、钡类、磷酸盐类、含氟类、氟磷酸类等玻璃是合适的。作为玻璃材料原材料的组成成分，第一种适合的玻璃例如含有SiO₂、B₂O₃、Al₂O₃，玻璃材料的组成成分以摩尔百分比计SiO₂为45～85％，Al₂O₃为4～32％，Na₂O+Li₂O为8～30％(其中，Li₂O占Na₂O+Li₂O的70％以下)，ZnO和/或F₂的总量为2～13％(其中F₂＜8％)，Na₂O+Li₂O/Al₂O₃为2/3～4/1，SiO₂+Al₂O₃+Na₂O+Li₂O+ZnO+F₂＞90％。 

第二种适合的玻璃例如玻璃材料的组成成分以摩尔百分比计SiO₂为50～76％，Al₂O₃为4.8～14.9％，Na₂O+Li₂O为13.8～27.3％(其中，Li₂O占  Na₂O+Li₂O的70％以下)，ZnO和/或F₂的总量为3～11％(其中F₂＜8％)，Na₂O+Li₂O/Al₂O₃为2/3～4/1，SiO₂+Al₂O₃+Li₂O+Na₂O+Li₂O+ZnO+F₂＞90％。 

第三种适合的玻璃例如由SiO₂(47.8％)，Al₂O₃(14.0％)，Na₂O(12.1％)，B₂O₃(％)，ZnO(6.0％)，F₂(2％)，MgO(2％)，Li₂O(16.1％)，As₂O₃(0.3％)构成。 

第四种适合的玻璃例如由SiO₂(63.6％)，Al₂O₃(12.8％)，Na₂O(10.5％)，B₂O₃(1.5％)，ZnO(6.3％)，Li₂O(4.8％)，As₂O₃(0.3％)，Sb₂O₃(0.2％)构成。 

为了使玻璃的稳定性提高、易于熔融、着色等，还可以在玻璃中添加不超过10％的其它金属氧化物，例如MgO、PbO、CdO、B₂O₃、TiO₂、ZrO₂ 或着色金属氧化物等。 

此外，作为玻璃材料的其它特征，例如热特性包括：变形温度460℃、退火温度490℃，软化点为650℃，玻璃化转变温度(Tg)为485℃，屈服点(Ts)为535℃，比重2.47(g/cm³)，折射率Nd1.52300，热扩散比率0.3576cm²*min，泊松比0.214，光弹性常数2.82×10E-12，杨氏模量8340kgf/mm²，线膨胀系数8.5×10E-6/℃。 

但是，本发明还可以适用上述记载之外的玻璃，并不限于如上所述方案。 

上述成形原材料可通过将热软化性物质加工成所希望的形状而得到。成形原材料的加工可以采用目前公知的方法。成形原材料的形状可为平板状、球状、椭圆形状、旋转对称形状(托力克镜片、非球面旋转对称折射性镜片)、复杂曲面形状(渐增折射性镜片、非球面旋转对称折射性镜片)等，优选是在两面具有球面研磨面的弯月形状。特别是，如前述，为了使在成形开始时成形原材料低面中心部与成形面呈分离状态，同时保证随着加热软化、成形原材料顶面收缩解除与保持部件的接触，优选：将底面为凸面、顶面为凹面的弯月形成形原材料设置于凹面形的成形模具的成形面上，和将底面为凹面、顶面为凸面的弯月形成形原材料设置于凸面形的成形模具的成形面上。 

在本发明中，优选成形开始时在成形原材料底面与成形面之间设置空间，使得能够通过加热软化使成形原材料顶面收缩、使保持部件与成形原材料分开，优选考虑这一点来设定成形原材料底面和成形模具的成形面的曲率半径等。成形开始时的成形原材料底面中心与成形模具的成形面中心的距离(间隔)，因成形原材料的尺寸等而异，可以为例如0.2～5mm。在能够  保持上述分开状态的范围内，优选成形原材料底面与成形模具的成形面具有近似的表面形状。但是，例如，为了制造渐增折射性镜片用铸模而将成形模具的成形面设定为复杂曲面、将成形原材料底面设定为球面状时，成形原材料底面与成形模具的成形面的表面形状并不完全一致。优选例如：使成形模具的成形面为希望的复杂曲面状，使曲率半径在满足下述条件的范围：成形原材料底面保持加载于成形模上的状态，并且在成形原材料底面的周边部与成形面接触，在周边部以外成形原材料底面与成形面之间形成空间。进一步，优选选择成形原材料底面的曲率半径为下述值：在所有能够满足仅周边部与成形面接触、而在周边部以外与成形面形成一定间隔的曲率半径中，选择使成形原材料底面中心与成形面中心的间隔最小的值。 

而且，在本发明中，如图1所示，设成形原材料底面与成形模具的成形面接触部最外周上的任意一点为E、与E相对的一点为E’、E和E’的连接线(图1中的虚线)与成形面中心的垂直距离为dh(mm)、E-E’间的距离为D(mm)、成形原材料底面中心与成形面中心的距离为H(mm)、成形原材料底面的曲率为r、成形面的曲率(对复杂曲面而言是平均曲率)为R，则优选对成形原材料和成形模进行设计，使得满足下式： 

[数学式1] 

$\mathrm{dh}=R-\sqrt{R^2-{\left(\frac{D}{2}\right)}^2}$

$r={(\mathrm{dh}-H)}^2+\frac{{(D/2)}^2}{2(\mathrm{dh}-H)}$

成形原材料的表面优选为镜面，其表面粗糙度优选是，粗糙度最大高度Rmax0.04μm以下，算数平均粗糙度Ra为0.005μm以下。成形原材料的粗糙度的下限值例如最大粗糙度Rmax0.07μm，算数平均粗糙度Ra为0.006μm。 

在本发明中，如上述，通过保持部件以保持状态在成形模具的成形面上设置成形原材料，然后将所述成形原材料在成形模上加热至发生变形的温度。发生变形的温度是指，当成形原材料由玻璃制成时，优选为玻璃化转变温度(Tg)以上的温度。加热方法可以采用目前公知的方法，例如可以将成形模设置在电炉内来进行。控制电炉内气氛的温度，使得成形原材料达到设定好的温度，由此可以将成形原材料加热至所希望的温度。对于温度的控制，在下面详细描述。通过如上的加热软化，成形原材料的整个底面与成形面粘合。从而成形面形状转印在成形原材料的顶面上，可以将成形原材料的顶面成形为所希望的形状。特别是在本发明中，优选使用具有复杂曲面形状成形面的成形模。由此，通过组合使用具有球面形状研磨面的高精度球面形状成形原材料与复杂曲面形状模具，可以在成形原材料的顶面上容易地形成复杂曲面光学面。

作为上述成形模，可以使用一般在热悬垂成形方法中使用的公知成形模。但是，金属在软化加工的一般最高温度800℃下的耐久性不够，此外，热膨胀率大，因此在800℃附近的温度变化下，由于热膨胀而发生大的变形。变形量大，则存在下述隐患：冷却时，成形材料与成形模的接触面上，禁不住收缩差的成形原材料或成形模中的至少一个可能损坏。因此，在本发明中优选使用由热膨胀系数与成形原材料相近、且耐久性优异的耐热性材料制成的成形模。作为耐热性材料，例如以SiO₂、Al₂O₃或MgO为主成分的陶瓷是合适的，例如氧化铝类(Al₂O₃)、铝钛类(Al₂O₃-TiC)、二氧化锆(ZrO₂)、氮化硅类(Si₃N₄)、氮化铝类(AlN)、碳化硅类(SiC)、二氧化硅类(SiO₂)等。此处，主成分是指上述成分占成形模组成成分的50质量％以上。适合作为成形原材料的耐热性材料例如含SiO₂、Al₂O₃、MgO 99％以上，其它还包含K₂O等的陶瓷。 

作为成形原材料，例如下列材料是合适的，第一种材料：硬度(维氏(ビツカ一ズ)硬度)为7～24、弯曲强度为400～2000MPa、杨氏模量180～410GPa、导热率3.0～170W/mk、线膨胀系数4.30～10.8×10E-6、耐热温度750～850℃、密度3.10～10.70g/cm³；第二种材料：硬度(维氏硬度)为7～15、杨氏模量190～210GPa、线膨胀系数6.0～7.0×10E-6、耐热温度775～825℃；第三材料：硬度(维氏硬度)9～15、杨氏模量180～402GPa、线膨胀系数4.30～10.8×10E-6、耐热温度800℃以上。进一步，成形原材料优选是疏水性材料。 

而且，本发明还涉及保持部件，其在下述成形方法中用于保持配置于所述成形面上的成形原材料，所述成形方法为通过将已设置于成形模具的成形面上的由热软化性物质构成的成形原材料加热至发生变形的温度，使该成形原材料的底面与所述成形面粘合，来将所述成形原材料的顶面成形为希望的形状的成形方法。本发明的保持部件具有环状部，且在环状部的  内周具有与设置于所述加热前的成形面上的成形原材料的侧面上端部的至少一部分相接触的保持区、和与该成形原材料呈非接触状态的非保持区。本发明的保持部件的详细情况如上述。 

而且，本发明还涉及一种成形装置，其在下述成形品制造方法中使用，所述成形品制造方法包括：通过在成形模具的成形面上设置由热软化性物质构成的成形原材料，将所述成形原材料加热至发生变形的温度，使该成形原材料的整个底面与所述成形面粘合，来将所述成形原材料的顶面成形为希望的形状。本发明的成形装置包含具有成形面的成形模和本发明的保持部件。所述成形面具有在所述加热前与成形原材料底面周边部的至少一部分粘合的周边粘合部、和与成形原材料底面中心部分开的中心分开部。本发明的成形装置的详细情况如前面所述。 

下面，对本发明的成形品制造方法的具体实施方式进行说明。但，本发明并不受以下实施方式的限制。 

首先，优选的是：在洁净室内设置成形模，使其成形面朝上。然后，在成形面周边部和侧面的梯度部嵌合保持部件。接着，沿保持部件将成形原材料设置在成形面的指定位置。在水平方向上，由保持部件来支持固定成形原材料侧面上端部，另一方面在垂直方向上，成形原材料底面周边部与成形模具的成形面相接触从而被保持固定。而且，成形原材料的与成形模接触面一侧的中心部与模具成形面分开。 

接下来，优选的是：加载防尘盖，使其与保持部件嵌合。用防尘盖密封成形原材料后，将其从洁净室转移至电炉中，在电炉内加载成形模、保持部件、成形原材料和防尘盖的组合，使用电炉进行热处理。 

可以基于预先设定好的温度程序在电炉内实施温度控制，进行热软化处理。作为电炉，可以使用批处理型电炉或连续投料型电炉。先对批处理型电炉进行说明。 

批处理型电炉是一种装置，其在较小的密闭空间内设置被加工物，根据预先设置的温度程序来变化炉内温度。其具有多个传感器，可以通过多个传感器进行温度测定，来控制各加热器，进行温度管理。批处理型热软化炉的内部具有保持被加工物的支持部。而且，支持部可以在炉内移动。通过支持部的运转，可以使炉内的温度分布不均平均化。 

下面，对连续投料型电炉进行说明。 

连续投料型电炉是一种装置，其具有入口和出口，其通过搬运器(コンベア一)等搬运装置使被加工物在一定时间内通过具有设定温度分布的电炉内部，来进行热处理。在连续投料型电炉中，考虑到生热和放热，设置了多个加热器和炉内空气循环控制装置，由此可以实现炉内部温度分布的均匀化。 

可以采用PID控制来进行电炉内各传感器和加热器的温度控制。PID控制是一种控制方法，其用于检测程序设定温度与实际温度之间的偏差，并进行调整使设定温度与实际温度之间的偏差为0(反馈)。PID控制在由偏差计算输出时是以“比例Proportional”、“积分Integral”、“微分Differential”的方式求算的。PID控制的通式如下： 

[数学式2] 

PID控制的通式 

$y=K_p(e+K_I\∫\mathrm{edt}+K_D\frac{d}{\mathrm{dt}}e)$

P项 

             Kp·e_n

I项 

$\∫\mathrm{edt}=\underset{\mathrm{\Δt}\→0}{\lim }\left(\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{e}_i\mathrm{\Δt}\right)=\mathrm{\Δt\Σ}{e}_n$

D项 

$\frac{d}{\mathrm{dt}}e=\underset{\mathrm{\Δt}\→0}{\lim }\left(\frac{\mathrm{\Δe}}{\mathrm{\Δt}}\right)$

Δe＝e_n-e_n-1

$\frac{1}{\mathrm{\Δt}}(e_n-e_{n-1})$

所以 

$y=\mathrm{Kp}(e_n+K_I\mathrm{\Δt\Σ}{e}_n+\frac{\mathrm{KD}}{\mathrm{\Δt}}(e_n-e_{n-1}))$

上式中，e为偏差，K为增益(角标为P的增益是比例增益、角标为I的增益是积分增益、角标为D的增益是微分增益)，Δt为样品时间(进样时间、控制周期)，角标n表示现在的时刻。 

采用PID控制，可以根据归因于投入的处理物的形状、数量的热量分布变化，来高精度地对炉内温度进行控制。此外，电炉内的搬运可以采用无滑动方式(例如游梁)。 

可以在本发明中使用的连续投料型电炉的具体方式为——搬运方式：无滑动方式，温度控制：PID控制，测温器：プラチナ制K热电偶30ポイント，最高使用温度：800℃，通常使用温度590～650℃，内部氛围气：干燥空气(无油性粉尘(オイルダストフリ一))，氛围气控制：在入口处为空气幕、在炉内为空气吹扫、在出口处为空气幕，温度控制精度：±3℃，冷却方法：空气冷却。 

当使用玻璃材料作为成形原材料时，可以通过加热升温使电炉内的温度由室温升温至已超过玻璃化转变点但尚未达到玻璃软化点。优选在不足玻璃软化点的温度下保温一定时间，然后缓慢将温度降至室温。 

电炉内的温度控制是以一定时间为一个循环来进行的。 

下面，说明温度控制的一个例子，其使用玻璃材料作为成形原材料，并以17个小时为一个循环。但，本发明并不受以下实施方式的限制。 

炉内温度控制可以通过七个步骤进行。第一步骤为(A)预升温步骤，第二步骤为(B)快速加热升温步骤，第三步骤为(C)慢速加热升温步骤，第四步骤为(D)恒温保持步骤，第五步骤为(E)慢速冷却步骤，第六步骤为(F)快速冷却步骤，第七步骤为(G)自然冷却步骤。 

在第一步骤(A)预升温步骤中，在室温附近的一定温度保持90分钟。因为这样可以使玻璃材料各部分温度分布均匀，能够容易地重现热软化加工的温度控制引起的玻璃材料的热分布。保持温度可以是室温左右(约20～30℃)的任何温度。 

在第二步骤(B)快速加热升温步骤中，例如以4℃/min的速度加热约90分钟，使得温度由室温(例如25℃)升至[玻璃化转变(以下也称Tg)-50℃](以下也称T1)。在第三步骤(C)慢速加热升温步骤中，例如以2℃/min的速度加热约120分钟，使得温度由T1升至[玻璃软化点-约50℃](以下也称T2)。在第四步骤(D)恒温保持步骤中，在温度T2下保温约60分钟。 

恒温保持步骤中，对已在温度T2下加热的玻璃材料进行30分钟的加热。再于温度T2加热30分钟。由此，成形原材料软化变形，整个成形原材料底面与成形面粘合，可以将成形原材料顶面成形为希望的形状。 

接下来，在热软化变形结束后，进行冷却。在第五步骤(E)慢速冷却步骤中，例如以1℃/min的速度冷却约300分钟，使得温度降至(Tg-100℃)(以下也称T3)，来固定软化引起的形状变化。此外，该慢速冷却步骤也包括消除玻璃偏差的退火因素。 

接下来，在第六步骤(F)快速冷却步骤中，例如以约1.5℃/min的速度进行，使温度降至约200℃左右。软化加工完毕的玻璃和成形模有可能因自身热收缩或对温度变化的热膨胀系数彼此不同而损坏。因此，优选减小温度变化率，使得不至于出现损坏。 

进而，当温度降至200℃以下，则进行第七步骤(G)自然冷却步骤。在(G)自然冷却步骤中，当温度降至200℃以下，则采用自然冷却冷却至室温。 

软化加工完成，则玻璃材料底面与模具成形面之间彼此匹配。而另一方面，玻璃材料顶面发生变形(这种变形与玻璃材料底面的形状变形相应)，从而形成希望的光学面。在通过以上步骤形成玻璃光学面后，将玻璃材料从成形模上除去，可以获得成形品。这样获得的成形品可以作为眼镜片用模具使用。特别是，在本发明的方法中，成形模具的成形面的面形状高精度地转印到成形原材料顶面，因此，其适用于作为具有复杂面形状的眼镜片用模具的获得方法。作为这样的眼镜片用模具，可以列举出渐增折射性镜片。 

工业实用性 

本发明的成形模适用于眼镜片用模具的成形、特别是多焦点眼镜片用模具的成形。 

Claims (15)

1.一种成形品的制造方法，该方法包括：通过在成形模具的成形面上设置包括热软化性物质的成形原材料，将所述成形原材料加热至发生变形的温度，以使将该成形原材料的整个底面粘合在所述成形面上，由此得到所述成形原材料的顶面成形为希望的形状；其中，

所述成形原材料的设置是如下进行的：通过保持部件保持所述成形原材料，并且成形原材料底面边缘部的至少一部分与成形面粘合，使得成形原材料底面中心部处于与成形面分开的状态；

所述通过保持部件的保持是如下进行的：在成形原材料侧面下方部与保持部件分开的状态下，通过所述保持部件保持成形原材料侧面上端部的至少一部分。

2.权利要求1所述的成形品的制造方法，其中，至少在所述成形原材料底面粘合以后，所述成形原材料侧面上端部与保持部件分开。

3.权利要求2所述的成形品的制造方法，其中，通过加热使成形原材料顶面收缩，使得成形原材料侧面上端部与保持部件分开。

4.权利要求2所述的成形品的制造方法，其中，至少在成形原材料侧面上端部与保持部件分开之前的时间里，维持所述保持部件的固定状态。

5.权利要求3所述的成形品的制造方法，其中，至少在成形原材料侧面上端部与保持部件分开之前的时间里，维持所述保持部件的固定状态。

6.权利要求1～5中任一项所述的成形品的制造方法，其中，在所述保持中，所述保持部件与成形原材料侧面上端部的至少三个点相接触。

7.权利要求6所述的成形品的制造方法，其中，在所述保持中，所述保持部件与成形原材料侧面上端部的整个周边相接触。

8.权利要求1～5中任一项所述的成形品的制造方法，其中，所述保持部件为内周具有突起部的环状部件，通过该突起部与成形原材料侧面上端部相接触来保持所述成形原材料。

9.权利要求6所述的成形品的制造方法，其中，所述保持部件为内周具有突起部的环状部件，通过该突起部与成形原材料侧面上端部相接触来保持所述成形原材料。

10.权利要求7所述的成形品的制造方法，其中，所述保持部件为内周具有突起部的环状部件，通过该突起部与成形原材料侧面上端部相接触来保持所述成形原材料。

11.一种保持部件，所述保持部件在成形品的制造方法中用来保持设置在成形面上的成形原材料，所述成形品的制造方法为通过将已设置于成形模具的成形面上的、包括热软化性物质的成形原材料加热至发生变形的温度，使该成形原材料的底面与所述成形面粘合，并使得所述成形原材料的顶面成形为希望的形状的成形方法，其中，该保持部件具有环状部，且在环状部的内周具有保持区与非保持区，所述保持区与设置在所述加热前的成形面上的成形原材料的侧面上端部的至少一部分相接触，所述非保持区处于与该成形原材料呈非接触状态。

12.权利要求11所述的保持部件，其中，所述保持区与成形原材料的侧面上端部的至少三个点相接触，所述成形原材料设置在所述加热前的成形面上。

13.权利要求12所述的保持部件，其中，所述保持区与成形原材料的侧面上端部的整个周边相接触，所述成形原材料设置在所述加热前的成形面上。

14.权利要求11～13中任一项所述的保持部件，其中，所述保持区为形成于所述环状部的内周的突起部。

15.一种成形装置，在成形品的制造方法中使用所述成形装置，所述成形品的制造方法包括：通过在成形模具的成形面上设置包括热软化性物质的成形原材料，将所述成形原材料加热至发生变形的温度，使该成形原材料的整个底面与所述成形面粘合，来将所述成形原材料的顶面成形为希望的形状，其中，

所述成形装置包括，具有成形面的成形模具和权利要求11～14中任一项所述的保持部件，在所述加热前，所述成形面具有与成形原材料底面周边部的至少一部分粘合的周边粘合部以及与成形原材料底面中心部分开的中心分开部。

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