CN108811496A - 曲面板玻璃的成型方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于软化板玻璃来成型为三维形状的曲面板玻璃的成型方法及装置。本发明的成型装置由模具组、输送机和连续炉构成。模具组具有形成有支撑而容纳板玻璃的边缘周边的空腔的下模具和用于通过与下模具的闭模而将板玻璃成型为曲面板玻璃的上模具。输送机被设置成能够从用于将板玻璃装载至模具组的装载站向用于从模具组卸载曲面板玻璃的卸载站移送模具组。连续炉设置于装载站与卸载站之间。连续炉中从装载站向卸载站连续地配置有预热板玻璃的预热区域、软化板玻璃以使上模具靠自重冲压板玻璃的同时预对准于下模具来将板玻璃预成型为曲面板玻璃预成型品的预对准区域、借由上模具冲压曲面板玻璃预成型品来精密成型为曲面板玻璃的冲压区域、对所述曲面板玻璃进行缓冷的缓冷区域以及冷却曲面板玻璃的冷却区域。根据本发明，能够通过板玻璃的预热、预成型、精密成型、缓冷和冷却精密地制造三维形状的曲面板玻璃，且防止不良，进而提高生产性。

Description

曲面板玻璃的成型方法及装置
技术领域
本发明涉及一种曲面板玻璃(Curved plate glass)的制造技术，尤其涉及一种用于软化(Softening)板玻璃(Plate glass)来成型为三维形状的曲面板玻璃的成型方法及装置。
背景技术
板玻璃或玻璃板(Glass plate)多用于制造智能手机(Smart phone)、平板电脑(Tablet computer)、个人数字处理机(Personal digital assistants，PD A)等移动装置(Mobilede vice)的触摸屏(Touch screen)和TFT-LCD(Th in film transistor-liquidcrystal display，薄膜晶体管液晶显示器)、PDP(Plas ma display panel，等离子显示板)等平板显示屏(Flat display)。板玻璃通过将在玻璃熔解炉(Glass melting furnace)中熔解的熔解玻璃成型为平板的成型工程和切断以符合规格的切断工程制造。一方面，也成型为边缘(Edge)弯曲(Bending)的三维形状的曲面板玻璃以用于曲面智能手机(Curvedsmart phone)的触摸屏。这种曲面板玻璃被称为边缘曲面玻璃(Edge curved glass)，由曲面板玻璃构成的触摸屏被称为曲面屏(Curved screen)或边缘曲面屏(E dge curvedscreen)。
曲面板玻璃的制造技术在美国专利第8,448,470号“曲面玻璃片的制造方法及使用于其的模具(Method for manufacturing curved glass sheet and mold employed inthe same)”中有所公开。根据该专利文献，准备包括第一模芯(First mold core)和对应于第一模芯的第二模芯(Second mold core)的模具，并在第二模芯配置平板原片玻璃(Rawglass sheet)后，加热第一、第二模芯和平板原片玻璃。关闭第一、第二模芯来将玻璃片热压成型(Hot pressing)后，冷却玻璃片来获得曲面板玻璃。然而，所具有的缺点是，热压成型时，随着平板原片玻璃即板玻璃被温度特性不同的第一模芯施压，不良率上升。因此，就当前现状而言，批量制造曲面智能手机用曲面板玻璃时遇到非常大的难度。
根据本申请人的韩国注册专利第10-1618844号“板玻璃的成型方法及装置(Method and apparatus for forming plate glass)”，利用火焰局部加热配置于下模具(Lower mold)的板玻璃的边缘来软化(Softening)后，关闭下模具和上模具(Lower andupper mold)来将曲面板玻璃成型为三维形状。为防止板玻璃直接接触下模具和上模具的表面，下模具和上模具由多孔性材料(Porous material)制成或在下模具和上模具形成有能向空腔(Cavity)内注入气体的孔。该专利文献所具有的缺点是，用于利用火焰局部加热板玻璃的边缘的火焰辐射装置(Flame radiation device)和用于板玻璃的装载(Loading)的送料机构(Transfer feeder)设置于预热炉(Preheating furnace)与缓冷炉(Annealingfurnace)之间，因而结构复杂，且板玻璃的装载需要大量的浪费时间(Dead time)，导致生产性下降。上述专利文献所公开的内容并入本说明书作为参考。
发明内容
技术课题
一方面，在移动装置产业中，对曲面板玻璃的需求呈现日益增加的趋势。尤其是，存在对利用精密成型，从而不进行加工也能用于移动装置的曲面板玻璃的要求。
本发明的目的在于，提供一种能满足如上所述的要求的新的曲面板玻璃的成型方法及装置。
解决课题的方案
根据本发明的一方案，提供一种曲面板玻璃的成型装置。本发明的曲面板玻璃的成型装置包括：模具组，其具有形成有支撑而容纳板玻璃的边缘周边的空腔的下模具和用于通过与下模具的闭模而将板玻璃成型为曲面板玻璃的上模具；输送机，其被设置成能够从用于将板玻璃装载至模具组的装载站向用于从模具组卸载曲面板玻璃的卸载站移送模具组；以及连续炉，其设置于装载站与卸载站之间，且从装载站向卸载站连续地配置有预热板玻璃的预热区域、软化板玻璃以使上模具靠自重冲压板玻璃的同时预对准于下模具来将板玻璃预成型为曲面板玻璃预成型品的预对准区域、借由上模具冲压曲面板玻璃预成型品来精密成型为曲面板玻璃的冲压区域、对所面板玻璃进行缓冷的缓冷区域以及冷却曲面板玻璃的冷却区域。
本发明的另一方案的曲面板玻璃的成型方法，包括：使板玻璃的边缘周边支撑在下模具的空腔内地装载后，在板玻璃上方配置上模具来准备模具组的步骤；预热板玻璃的步骤；软化板玻璃以使上模具靠自重冲压板玻璃的同时预对准于下模具来将板玻璃预成型为曲面板玻璃预成型品的步骤；利用上模具冲压曲面板玻璃预成型品来精密成型为曲面板玻璃的步骤；以及对曲面板玻璃进行缓冷或冷却后，从模具组卸载曲面板玻璃的步骤。
发明效果
本发明的曲面板玻璃的成型方法及装置具有如下有益效果，即：由于能够利用板玻璃的预热、预成型、精密成型、缓冷和冷却，精密地制造三维形状的曲面板玻璃，可以准确地维持曲面板玻璃的尺寸公差，且可以良好地维持曲面板玻璃的表面状态。
附图说明
图1是概略性地示出本发明的曲面板玻璃的成型装置的正面图。
图2是示出本发明的曲面板玻璃的成型装置中的连续炉的预对准区域的侧面图。
图3是示例性地示出利用本发明的曲面板玻璃的成型装置成型的曲面板玻璃的立体图。
图4是示出本发明的曲面板玻璃的成型装置中模具组与容纳箱分离的状态的剖视图。
图5是示出本发明的曲面板玻璃的成型装置中模具组闭模的状态的剖视图。
图6是为说明本发明的板玻璃的成型装置中利用模具组成型板玻璃的状态的部分放大剖视图。
图7是为说明利用本发明的曲面板玻璃的成型装置的曲面板玻璃的成型方法而示出的图。
具体实施方式
本发明的其他目的、指定优点和新的特征将在下面有关附图的详细说明和优选实施例中变得更清楚。
下面参照附图对本发明的曲面板玻璃的成型方法及装置的优选实施例进行详细说明。
首先，参照图1、图2，本发明的曲面板玻璃的成型装置100具备：装载板玻璃10的装载站(Loading station)S1、后续于装载站S1配置且用于将从装载站S1搬入的板玻璃10成型为曲面板玻璃20的工作站(Working station)S2、后续于工作站S2配置且卸载从工作站S2搬入的曲面板玻璃20的卸载站(Unloading station)S3。各站S1、S2、S3排列成一列。就站S1、S2、S3的配置形态而言，只要能有效地维持作业工程(Working process)的连续性，则任何形态皆可。板玻璃10的装载和曲面板玻璃20的卸载可以借由具有真空吸着装置(Vacuumad sorption device)的送料机构(Transfer feeder)、多自由度机器人(Multidegree of freedom robot)等实施。
本发明的曲面板玻璃的成型装置100具备设置于装载站S1与卸载站S3之间的工作站S2的连续炉(Continuous furnace)110或隧道炉(Tunnel kiln)。连续炉110的腔室(Chamber)112被划分为：从装载站S1向卸载站S3依次配置的预热区域(Preheat zone)Z1、预对准区域(Pre-fitting zone)Z2或预成型区域(Preforming zone)、冲压区域(Pressingzone)Z3或精密成型区域(Precision forming zone)、缓冷区域(Annealingzone)Z4和冷却区域(Cooling zone)Z5。腔室112的受控气氛(Controlled atmosphere)由氮气(Nitrogen gas)构成。
本发明的曲面板玻璃的成型装置100具备输送机(Conveyor)130，其被设置成能够将用于将板玻璃10成型为曲面板玻璃20的模具组(Mold set)120从装载站S1移送至卸载站S3。输送机130可以由能够连续地移送模具组120的辊式输送机(Roller conveyor)122、链式输送机(Chain conveyor)等构成。图2示例性得图示了连续炉110和输送机130构成为能够以两排连续地移送模具组120。在若干实施例中，模具组120可以搭载于货板(Pallet)、托盘(Tray)而移送，输送机130也可以构成为多个货板一体型地安装的货板输送机(Palletconveyor)。
作为加热单元，多个加热器(Heater)130、132、134、136为控制温度分别设置于预热区域Z1、预对准区域Z2、冲压区域Z3和缓冷区域Z4。腔室112内的温度借由加热器130、132、134、136的工作控制。加热器130、132、134、136可以构成为电加热器(Electricheater)、红外线陶瓷加热器(Infrared ray ceramic heater)、燃烧器(Burner)等。若干实施例中，也可以构成为预热区域Z1、预对准区域Z2、冲压区域Z3和缓冷区域Z4各自的温度借由氮气的温度控制。
参照图3，板玻璃10可以由具有平行的两对边缘周边12a、12b、14a、14b的四边形形状的板玻璃构成。曲面板玻璃20用于作为移动装置的一例的智能手机的曲面屏或曲面显示器(Curved display)，且具有配置成借由边缘周边12a、12b、14a、14b的弯曲相对置的一对曲面边缘周边22a、22b或两对曲面边缘周边22a、22b、24a、24b。
参照图1、图4至图6，模具组120由相对应的下模具(Lower mold)122和上模具(Upper mold)124构成。下模具122载于辊式输送机132而移送。下模具122具有形成为能够容纳板玻璃10的空腔122a。平坦面122b形成于空腔122a的底面。台阶(Step)122c离开平坦面122b而向空腔122a的内面凸出以能够支持板玻璃10的边缘周边12a、12b。为了一对曲面边缘周边22a、22b或两对曲面边缘周边22a、22b、24a、24b的成型，台阶122c形成为能够支撑一对边缘周边12a、12b或两对边缘周边12a、12b、14a、14b。曲面部分(Curved portion)122d或圆形部分(Round portion)从台阶122c向平坦面122b延伸以连接台阶122c和平坦面122b。曲面部分122d将边缘周边12a、12b成型为曲面边缘周边22a、22b。若干实施例中，空腔122a的底面可以形成为凹状、凸状或形成有曲折的形态等。
为了置于下模具122的板玻璃10的成型，上模具124配置于下模具122的上方以能够相对于下模具122开模(Mold opening)和闭模(Mold closing)。上模具124具有凸出的柱塞(Plunger)124a或芯，以能够对容纳于空腔122a的板玻璃10施压。柱塞124a与平坦面122b和曲面部分122d匹配而将板玻璃10成型为曲面板玻璃20。下模具和上模具122、124可以分别以黑铅(Graphite)、金属粉末(Metal powder)为材料烧结成型来构成。
参照图4、图5，本发明的曲面板玻璃的成型装置100具备：容纳箱(Container box)140，其容纳模具组120。容纳箱140可以由导热特性优秀的陶瓷(Ceramic)构成。容纳箱140由能够上下分离地结合的下箱(Lower box)142和上箱(Upper box)144构成。下模具122容纳于下箱142和上箱144的收纳空间146内。孔144a形成于上箱144以与收纳空间146连接。上模具124的上面通过孔144a凸出于箱144的上方。若干实施例中，容纳箱140可以由容纳模具组120的箱体(Box body)和开闭箱体的箱盖(Box cover)构成。若模具组120容纳于容纳箱140，则防止模具组120在装载站S1、卸载站S3等暴露于大气中或在腔室112内暴露于空气中而氧化，导致腐蚀。
再次参照图1、图2，本发明的曲面板玻璃的成型装置100具备：振动产生装置(Vibration generating device)160，其通过配置于预对准区域Z2的辊式输送机132对容纳有板玻璃10的模具组120施加振动。振动产生装置160可以由与配置于连续炉110的外侧以能够对配置于预对准区域Z2的辊式输送机132施加振动的辊式输送机132的输送机机架(Conveyor frame)134连接的振动器(Vibrator)162、驱动器(Actuator)、机械缸(Mechanical cylinder)、超声换能器(Ultrasonic transducer)等多样化地构成。
本发明的曲面板玻璃的成型装置100具备冲压装置(Pressing device)170，其在冲压区域Z3为了曲面板玻璃20的精密成型冲压上模具124。冲压装置170由能够对上模具124的上面施压的精密直线驱动器(Precision linear actuator)172构成。精密直线驱动器172可以由丝杠直线驱动器(Lead screw linear actuator)，气动无杆直线驱动器(Pneumatic rodless linear actuator)、螺线管驱动器(Solenoid actuator)等多样化地构成。
本发明的曲面板玻璃的成型装置100具备设置于冷却区域Z5的冷却装置(Coolingdevice)180。冷却装置180由安装于冷却区域Z5以能够喷射例如空气等冷却气体的多个冷却气体喷射喷嘴(Cooling gas injection nozzle)182构成。若干实施例中，也可以构成为冷却区域Z5的温度借由供应至冷却区域Z5的氮气的温度控制。此外，冷却装置180也可以借由水冷式冷却板(Liquid cooling type cold plate)冷却冷却区域Z5或水冷与空冷式并行。
下面对利用本发明的曲面板玻璃的成型装置的曲面板玻璃的成型方法进行说明。
参照图1、图4、图5、图7的(a)和(b)，在装载站S1分离上箱144和上模具124来打开空腔122a，并使板玻璃10的边缘周边12a、12b受支撑于台阶122c后，再分别关闭上模具124和上箱144。此时，上模具124的柱塞124a将在板玻璃10的上面受支撑，因而不与下模具122完全闭模。
参照图1和图7的(c)，装载有板玻璃10的模具组120借由辊式输送机132的工作被移送至预热区域Z1。预热区域Z1的温度借由加热器130的工作调成约20℃至700℃。模具组120借由辊式输送机132的工作从预热区域Z1被移送至预对准区域Z2。预对准区域Z2的温度借由加热器132的工作调成约600℃至800℃。板玻璃10借由模具组120在预对准区域Z2被加热至约600℃至800℃软化。柱塞124a靠自重对软化的板玻璃10施压来成型为曲面板玻璃预成型品16。
参照图5、图6和图7的(d)，模具组120借由辊式输送机132的工作从预对准区域Z2被移送至冲压区域Z3。冲压区域Z3的温度借由加热器134的工作调成约600℃至800℃。精密直线驱动器172工作来对上模具124施压。柱塞124a对曲面板玻璃预成型品16施压来精密成型为曲面板玻璃20。从而，可以准确地维持曲面板玻璃20的尺寸公差，且良好地维持曲面板玻璃20的表面状态。若曲面板玻璃20的精密成型结束，精密直线驱动器172恢复至初始位置。
接着，模具组120借由辊式输送机132的工作从冲压区域Z3被移送至缓冷区域Z4。缓冷区域Z4的温度借由加热器136的工作调成约500℃至800℃。模具组120借由辊式输送机132的工作从缓冷区域Z5被移送至冷却区域Z5。冷却区域Z5的温度借由通过冷却气体喷射喷嘴192供应的冷却气体调成约20℃至40℃。
参照图1和图7的(e)，模具组120借由辊式输送机132的工作从冷却区域Z5被移送至卸载站S3。最后，在卸载站S3分别分离上箱144和上模具124来打开空腔122a，并从空腔122a卸载曲面板玻璃20。通过这种经板玻璃10的预热、预成型、精密成型、缓冷和冷却的一系列工程，可以提高曲面板玻璃20的生产性。
上面说明的实施例仅用于说明本发明的优选实施例，本发明的权利范围不限于所说明的实施例，本领域的技术人员可以在本发明的技术思想和权利要求书的范围内实施多种变更、变形或置换，那些实施例应被解释为落入本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种曲面板玻璃的成型装置，其特征在于，包括：
模具组，其具有形成有支撑而容纳板玻璃的边缘周边的空腔的下模具和用于通过与所述下模具的闭模而将所述板玻璃成型为曲面板玻璃的上模具；
输送机，其被设置成能够从用于将所述板玻璃装载至所述模具组的装载站向用于从所述模具组卸载所述曲面板玻璃的卸载站移送所述模具组；以及
连续炉，其设置于所述装载站与所述卸载站之间，且从所述装载站向所述卸载站连续地配置有预热所述板玻璃的预热区域、软化所述板玻璃以使所述上模具靠自重冲压所述板玻璃的同时预对准于所述下模具来将所述板玻璃预成型为曲面板玻璃预成型品的预对准区域、借由所述上模具冲压所述曲面板玻璃预成型品来精密成型为所述曲面板玻璃的冲压区域、对所述曲面板玻璃进行缓冷的缓冷区域以及冷却所述曲面板玻璃的冷却区域。
2.根据权利要求1所述的曲面板玻璃的成型装置，其特征在于，还包括：
振动产生装置，其被设置成为了在所述预对准区域预对准所述下模具与所述上模具，能够通过所述输送机对所述模具组施加振动。
3.根据权利要求1或2所述的曲面板玻璃的成型装置，其特征在于，
所述下模具具有：形成于所述空腔的底面的平坦面、离开所述平坦面而向所述空腔的内面凸出以能够支撑所述板玻璃的边缘周边的台阶、以及从所述台阶向所述平坦面延伸以使所述板玻璃的边缘周边成型为所述曲面板玻璃的边缘曲面周边的曲面部分，
所述上模具具有柱塞，其形成为能够与所述平坦面和所述曲面部分匹配而冲压所述板玻璃。
4.根据权利要求1或2所述的曲面板玻璃的成型装置，其特征在于，还包括：
容纳箱，其容纳所述模具组。
5.一种曲面板玻璃的成型方法，其特征在于，包括：
使板玻璃的边缘周边支撑在下模具的空腔内地装载后，在所述板玻璃上方配置上模具来准备模具组的步骤；
预热所述板玻璃的步骤；
软化所述板玻璃以使所述上模具靠自重冲压所述板玻璃的同时预对准于所述下模具来将所述板玻璃预成型为曲面板玻璃预成型品的步骤；
利用所述上模具冲压所述曲面板玻璃预成型品来精密成型为曲面板玻璃的步骤；以及
对所述曲面板玻璃进行缓冷或冷却后，从所述模具组卸载所述曲面板玻璃的步骤。
6.根据权利要求5所述的曲面板玻璃的成型方法，其特征在于，
在所述预成型的步骤中，为了所述下模具与上模具的预对准，借由振动产生装置的工作对所述模具组施加振动。
7.根据权利要求6所述的曲面板玻璃的成型方法，其特征在于，
所述模具组由输送机移送，所述振动产生装置通过所述输送机对所述模具组施加振动。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的曲面板玻璃的成型方法，其特征在于，
在所述准备模具组的步骤中，还包括：将所述模具组容纳于容纳箱的步骤。
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