CN102922653B - 一种硅胶透镜的全自动化生产方法 - Google Patents

Abstract

一种硅胶透镜的全自动化生产方法，包括如下步骤：⑴原料按比例加注；⑵原料混合，将原料进行混合的设备是全封闭的混合筒，A组分硅胶和B组分硅胶按比例被同步推进到混合筒后，在混合筒中被充分混合，达到非常均匀的程度后被送入下一工序的注射缸内；⑶真空脱泡，⑷原料注射，注射缸将混合均匀的、没有气泡的原料以一定的压力和速度定量注射进已设计好的模具中；⑸模具成型，模具分内模具和外模具两部分，内模具位于外模具中，原料定量注射进内模具中；⑹产品高温固化；⑺产品脱模；⑻模具自动清洁。本发明自动化程度高，产品质量好，生产成本较低，原料损耗少，使得硅胶透镜从实验室、小规模走向产业化、大规模批量生产。

Description

一种硅胶透镜的全自动化生产方法

技术领域

本发明涉及硅胶透镜的生产方法技术领域，特别是涉及一种硅胶透镜的全自动化生产方法。

背景技术

利用半导体发光二极管(LED)照明被人们认为是21世纪最具发展前景的高新技术领域之一，它在引发照明革命的同时，也将为推动节能减排、建立节约型社会做出重大的贡献。在LED照明灯具的实际应用中，人们为了得到适当的光线分布和光照亮度，往往需要在LED灯珠上再安装一个透镜。目前，生产透镜选用的比较理想的材料是双组分硅胶。由于生产硅胶透镜的原材料为双组分硅胶，双组分硅胶在用量方面需要科学配比，且要将双组分硅胶混合均匀，并在生产过程中还要避免在原料中产生气泡，以便保证硅胶透镜的产品质量。现有技术的硅胶透镜生产方法主要是半自动化的，其自动化程度不高，而且产品质量不稳定，生产成本高，原料损耗大。随着社会不断地发展和科学技术不断地进步，硅胶透镜生产工艺也急需改进。因此，人们迫切希望一种硅胶透镜的全自动化生产方法问世。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的硅胶透镜生产方法自动化程度不高、产品质量不稳定、生产成本高，原料损耗大的缺陷，提供一种硅胶透镜的全自动化生产方法，这种硅胶透镜的全自动化生产方法自动化程度高，产品质量好，生产成本较低，原料损耗少，使得硅胶透镜从实验室、小规模走向产业化、大规模批量生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硅胶透镜的全自动化生产方法，包括如下步骤：

⑴、原料按比例加注，生产硅胶透镜的原料由A组分硅胶和B组分硅胶组成，将原料按比例加注的设备是按比例加注设备，将A组分硅胶输入按比例加注设备的A胶缸，将B组分硅胶输入按比例加注设备的B胶缸，按比例加注设备同步推动A胶缸中的A组分硅胶和B胶缸中的B组分硅胶，A胶缸的直径和B胶缸的直径按照A组分硅胶和B组分硅胶的加注比例而设定，按比例加注设备将A组分硅胶和B组分硅胶同步推进到下一工序的混合筒中；

⑵、原料混合，将原料进行混合的设备是全封闭的混合筒，A组分硅胶和B组分硅胶按比例被同步推进到混合筒后，在混合筒中被充分混合，达到非常均匀的程度后被送入下一工序的注射缸内；

⑶、真空脱泡，原料由混合筒进入注射缸内，在注射缸上段安装有连通注射缸内的管道，所述管道接通真空泵，原料在注射前需要启动真空泵对注射缸内抽真空，注射缸内的真空度要达到15～25英寸汞柱，原料中不能混入气泡；

⑷、原料注射，注射缸将混合均匀的、没有气泡的原料以一定的压力和速度定量注射进已设计好的模具中；

⑸、模具成型，模具分内模具和外模具两部分，内模具位于外模具中，原料定量注射进内模具中；

⑹、产品高温固化，当内模具中填满定量注射的原料后，开始对模具加热，达到加速产品固化的目的，对模具加热的温度范围为80℃～350℃，对模具加热的时间范围为1分钟～120分钟；

⑺、产品脱模，当产品高温固化完成后，产品脱模机构将外模具自动打开，机械手从外模具中取出内模具，并将内模具放在工作台上；操作人员从内模具中取出硅胶透镜，并对硅胶透镜上的边角料进行模切，从而获得硅胶透镜成品，再将硅胶透镜成品进行检验、包装、入库；

⑻、模具自动清洁，当操作人员从内模具中取出硅胶透镜后，由于在内模具上还残留有多余的已固化的硅胶，这就需要用机械手配合旋转的铜丝圆刷对内模具进行轻轻地清扫，为防止硅胶残渣污染模具，在铜丝圆刷的后方配备有真空吸尘器，真空吸尘器及时将扫下的硅胶残渣吸走；清扫干净后的内模具用于上述原料注射步骤注射原料，生产下一个硅胶透镜。

在上述技术方案中，在⑴步骤中，所述原料按比例加注是原料按体积比例加注，原料加注的体积比例为：A组分硅胶:B组分硅胶=1:1～1:10。

其中，在⑴步骤中，按比例加注设备加注原料的动力为气动装置或电动装置。

其中，在⑵步骤中，当所述A组分硅胶和B组分硅胶的侵润性能好时，将原料进行混合的设备是静态螺旋管混合筒。

其中，在⑵步骤中，当所述A组分硅胶和B组分硅胶的侵润性能较差时，将原料进行混合的设备是带有搅拌器的混合筒，搅拌器由可调速电机带动。

优选的，在⑶步骤中，注射缸内的真空度要达到17～23英寸汞柱，所述注射缸是全封闭的。

其中，在⑷步骤中，注射缸进行注射的动力为气动装置或电动装置。

优选的，在⑹步骤中，对模具加热的温度范围为100℃～300℃。

优选的，在⑹步骤中，对模具加热的时间范围为10分钟～100分钟。

本发明的有益效果是：1、本发明自动化程度高，产品质量好，生产成本较低，原料损耗少，使得硅胶透镜从实验室、小规模走向产业化、大规模批量生产。2、本发明采用了按比例加注设备对原料按体积比例加注，在任何时刻都能确保原料按体积比例加注，A组分硅胶和B组分硅胶的体积比例可以使用从1:1到1:10之间的混合比例，且体积比例的误差不超过1%。3、本发明采用了全封闭的混合筒，能确保双组分原料混合均匀。4、本发明采用了全封闭的注射缸进行真空脱泡，彻底解决了产品中混合有气泡的问题，使产品质量得到提高。5、本发明中的注射缸将混合均匀的、没有气泡的原料以一定的压力和速度定量注射进已设计好的模具中，这不仅使得每个产品的体积均匀、性能稳定，而且最大限度的节省了原材料。6、本发明中的模具分内模具和外模具后，彻底解决了产品形状尺寸不均匀、产品脱模困难、生产效率低等问题。7、本发明采用自动清洁模具技术，确保了产品质量稳定，并降低了生产成本。8、本发明可以生产多种规格的硅胶透镜。9、本发明可以连续自动化生产，只需要技术人员监测数据，添加原料及耗材，生产出产品后只需要将产品清洁、包装即可，生产过程全自动进行。10、本发明中的硅胶固化温度可以在80℃～350℃之间任意设置，温度误差不超过±5 ℃。

附图说明

图1是本发明的生产方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1所示，本实施例所述的一种硅胶透镜的全自动化生产方法，包括如下步骤：

⑴、原料按比例加注，生产硅胶透镜的原料由A组分硅胶和B组分硅胶组成，生产硅胶透镜的原料属于现有技术，即生产硅胶透镜的原料有两个组分：A组分硅胶和B组分硅胶，A组分硅胶为固化剂或主剂，B组分硅胶为主剂或固化剂；将原料按比例加注的设备是按比例加注设备，将A组分硅胶输入按比例加注设备的A胶缸，将B组分硅胶输入按比例加注设备的B胶缸，按比例加注设备同步推动A胶缸中的A组分硅胶和B胶缸中的B组分硅胶，A胶缸的直径和B胶缸的直径按照A组分硅胶和B组分硅胶的加注比例而设定，按比例加注设备将A组分硅胶和B组分硅胶同步推进到下一工序的混合筒中；

在⑴步骤中，所述原料按比例加注是原料按体积比例加注，原料加注的体积比例为：A组分硅胶:B组分硅胶=1:1～10。

A组分硅胶和B组分硅胶的体积比例可以使用从1:1到1:10之间的混合比例，且体积比例的误差不超过1%。

在⑴步骤中，按比例加注设备加注原料的动力装置为气动装置或电动装置。用气动装置或电动装置同步推动A胶缸中的A组分硅胶和B胶缸中的B组分硅胶，配合行程开关和方向阀即可实现同步比例定量加注原料。由于A组分硅胶和B组分硅胶是同一个动力装置推动的，所以推进的行程是同步的，当选择不同截面积的A胶缸和B胶缸时，就可以实现精确控制其体积比例和容量。这种方法即简单又有效，非常实用。A胶缸和B胶缸制成标准固定接口和长度，可以快速更换，方便清洁及更换物料。

⑵、原料混合，将原料进行混合的设备是全封闭的混合筒，A组分硅胶和B组分硅胶按比例被同步推进到混合筒后，在混合筒中被充分混合，达到非常均匀的程度后被送入下一工序的注射缸内；

在⑵步骤中，当所述A组分硅胶和B组分硅胶的浸润性能好时，将原料进行混合的设备是静态螺旋管混合筒。采用静态螺旋管混合筒将原料进行混合的好处是所述混合筒结构简单，如果原料凝固而造成报废其成本也低。

在⑵步骤中，当所述A组分硅胶和B组分硅胶的浸润性能较差时，将原料进行混合的设备是带有搅拌器的混合筒，搅拌器由可调速电机带动。采用带有搅拌器的混合筒将原料进行混合的好处是原料混合得非常均匀，通过调节搅拌器的形状和转速可以达到最佳的混合效果。缺点是如果原料固化在混合筒后清洁很困难，如果原料硬度很高可能造成混合筒报废。

⑶、真空脱泡，原料由混合筒进入注射缸内，在注射缸上段安装有连通注射缸内部的管道，所述管道接通真空泵，原料在注射前需要启动真空泵对注射缸内部抽真空，注射缸内部的真空度要达到15～25英寸汞柱，原料中不能混入气泡；

在⑶步骤中，优选的，注射缸内部的真空度要达到17～23英寸汞柱，所述注射缸是全封闭的。

真空脱泡的作用是确保原料通透，没有气泡，防止产品中产生气泡而造成不良品。

⑷、原料注射，注射缸将混合均匀的、没有气泡的原料以一定的压力和速度定量注射进已设计好的模具中；

在⑷步骤中，注射缸进行注射的动力装置为气动装置或电动装置。通过调节气动装置或电动装置，可根据产品的要求将注射的力度、行程及速度均调节到最佳状态。

⑸、模具成型，模具分内模具和外模具两部分，内模具位于外模具中，原料定量注射进内模具中；

内模具是注塑成型的。采用耐高温的塑胶材料，例如：耐温250℃以上的PBT、PPA等原料在注塑模具中精密注射成型。其内模腔可以真实的反映透镜产品的形状，产品重复尺寸公差在±0.02mm以内。在内模具上设有很多密密麻麻的透气孔，孔的直径不超过0.05mm，通气孔连接内模腔和外模具。

外模具的腔体和内模具的外形相匹配，在外模具上也设有很多小孔，这些小孔的直径就比较大，大约在0.1～0.5mm之间。

当注射缸开始注射时，同步启动真空泵。这样做的原因是有些硅胶原料的黏度很高，当上面压，下面吸的时候，注射的周期会缩短，另外，增加内模具内的真空度及内模具的毛细孔可以确保注射成型的透镜胶位饱满，不会有空缺等不良品。

内模具分为上模和下模，同时，在上模和下模之间也会进行真空抽气，其作用是将多余的原料填满在空隙中，让注射缸可以完全清空，方便下次注射。由于硅胶密度的变化，两种原料混合后体积的变化，注射前抽气泡产生的变化，所以在计算原料加注量的时候会加多一点点余量，用于抵消上述的变化，确保产品成型胶量充足。但是如果胶量过多，会影响注射缸清空缸体，所以成型模具中的上下模具会特别留出0.05～0.2mm的空隙，一方面用来填充多余的原料，另一方面填充了模具间的空隙有助于密封模腔内的硅胶不受外界温度、压力、灰尘等的影响。

⑹、产品高温固化，当内模具中填满定量注射的原料后，开始对模具加热，达到加速产品固化的目的，对模具加热的温度范围为80℃～350℃，对模具加热的时间范围为1分钟～120分钟；

在⑹步骤中，优选的，对模具加热的温度范围为100℃～300℃。

在⑹步骤中，优选的，对模具加热的时间范围为10分钟～100分钟。

高温固化就是在内模具注满原料后，在模具中开始加热，加速产品的固化。在模具中加热的方法有两种：

一种是直接加热法。就是在模具中预埋发热管和探温线。通过发热管对模具加热。

另一种是媒体加热法。就是在模具中始终流动着热油，通过模温机来控制流出的油的温度，然后通过热油加热模具。这两种方法各有特点，直接加热法对于模具要求高，需要进行模具的热传导模拟分析，得出最佳的热分布及热平衡，所以模具复杂，但是对于生产设备就比较简单，只是调节温度而已。媒体加热法对于模具比较简单，模具只是需要加工出需要的管道即可，由于是使用热油间接加热，所以不需要特别的热传导分析就能得到比较均匀的温度。但是这种加热法其模具相对比较复杂，因为油管的分布和转换。在实际生产中应根据产品的要求选择最佳的固化模式。

⑺、产品脱模，当产品高温固化完成后，产品脱模机构将外模具自动打开，机械手从外模具中取出内模具，并将内模具放在工作台上；操作人员从内模具中取出硅胶透镜，并对硅胶透镜上的边角料进行模切，从而获得硅胶透镜成品，再将硅胶透镜成品进行检验、包装、入库；

⑻、模具自动清洁，当操作人员从内模具中取出硅胶透镜后，由于在内模具上还残留有多余的已固化的硅胶，这就需要用机械手配合旋转的铜丝圆刷对内模具进行轻轻地清扫，为防止硅胶残渣污染模具，在铜丝圆刷的后方配备有真空吸尘器，真空吸尘器及时将扫下的硅胶残渣吸走；清扫干净后的内模具用于上述原料注射步骤注射原料，生产下一个硅胶透镜。

当模具清洁完成后，用机械手自动一次性取下一个循环的注塑成型的内模具，然后定位放在外模具固定的模腔内，准备下一个循环的生产。

整机同步运动。整机中只有模具在间断地运转。运转和同步分为圆盘型和椭圆盘型。

圆盘型同步运动机构的核心是一个分割间歇运动的转盘。这个转盘到达设定的时间后会每次精密地旋转一定的角度后停下来自锁，然后到达设定的时间后开锁，并进行下一个旋转。这种方式的好处是结构简单，定位准确。一个圆盘可以做成8～16分割，甚至更多。缺点是当分割的份数增加的时候，转盘会迅速扩大，同时转动惯量也迅速增大，给定位和旋转造成很多困难。所以转盘式比较适合比较小规模、热固化周期短、产品尺寸小、产品产能要求不高的情况。

椭圆型同步运动机构的核心是链传动。在椭圆型的轨道内，由链条链接各个模具。在椭圆型的两端是两个圆形的链盘，用来驱动及定位链条的轨迹。椭圆型同步机构的好处是可以很容易做多组模具，同样的模具比圆盘型占地小，特别是当模具比较多时、模具受力和平衡性比较好。缺点是每个模具需要独立定位及自锁。比较适合产品固化周期长、产能要求比较高的情况。

本发明采用自动化转盘或拖链技术，确保系统同步运作，定位准确。

整机PLC电脑控制。由于本发明的系统需要精确的控制和完善的程序连锁及保护。所以需要用大规模PLC来控制整个系统的运作。通过自行设计编程，根据不同的模具选择不同的控制模式，以达到最佳的效果。

统一的PLC电脑程控系统，确保生产准确高效运作，而且有充分的保护措施，确保生产安全。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (5)

1.一种硅胶透镜的全自动化生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

⑴、原料按比例加注，生产硅胶透镜的原料由A组分硅胶和B组分硅胶组成，将原料按比例加注的设备是按比例加注设备，将A组分硅胶输入按比例加注设备的A胶缸，将B组分硅胶输入按比例加注设备的B胶缸，A胶缸的直径和B胶缸的直径是按照A组分硅胶和B组分硅胶的加注比例而设定的，按比例加注设备将A组分硅胶和B组分硅胶同步推进到下一工序的混合筒中，所述原料按比例加注是原料按体积比例加注，原料加注的体积比例为：A组分硅胶:B组分硅胶=1:1～1:10，体积比例的误差不超过1%，按比例加注设备加注原料的动力装置为气动装置或电动装置；

⑵、原料混合，将原料进行混合的设备是全封闭的静态螺旋管混合筒，静态螺旋管混合筒是带有搅拌器的混合筒，搅拌器由可调速电机带动，A组分硅胶和B组分硅胶按比例被同步推进到混合筒后，在混合筒中被充分混合之后被送入下一工序的注射缸内；

⑶、真空脱泡，原料由混合筒进入注射缸内，原料在注射前需要启动真空泵对注射缸内抽真空，注射缸内的真空度为15～25英寸汞柱；

⑷、原料注射，注射缸将混合均匀的、没有气泡的原料以一定的压力和速度定量注射进模具中；

⑸、模具成型，模具分内模具和外模具两部分，内模具位于外模具中，原料定量注射进内模具中；

⑹、产品高温固化，当内模具中填满定量注射的原料后，开始对模具加热，在模具中加热的方法为以下的两种方法之一：一种是直接加热法，就是在模具中预埋发热管和探温线，通过发热管对模具加热；另一种是媒体加热法，就是在模具中始终流动着热油，通过模温机来控制流出的油的温度，然后通过热油加热模具；对模具加热的温度范围为80℃～350℃，对模具加热的时间范围为1分钟～120分钟；

⑺、产品脱模，当产品高温固化完成后，从内模具中取出硅胶透镜，并对硅胶透镜的边角料进行模切，从而获得硅胶透镜成品，再将硅胶透镜成品进行检验、包装、入库。

2.根据权利要求1所述的一种硅胶透镜的全自动化生产方法，其特征在于：还包括如下步骤：⑻、模具自动清洁，对内模具进行清扫，清除硅胶残渣；清扫后的内模具再次用于注射原料，生产下一个硅胶透镜。

3.根据权利要求1所述的一种硅胶透镜的全自动化生产方法，其特征在于：在步骤⑶中，注射缸内的真空度为17～23英寸汞柱，所述注射缸是全封闭的。

4.根据权利要求1所述的一种硅胶透镜的全自动化生产方法，其特征在于：在步骤⑷中，注射缸进行注射的动力装置为气动装置或电动装置。

5.根据权利要求1所述的一种硅胶透镜的全自动化生产方法，其特征在于：在步骤⑹中，对模具加热的温度范围为100℃～300℃；对模具加热的时间范围为10分钟～100分钟。