CN108885278B - 用于镜片制造期间的保形冷却的系统和方法 - Google Patents

Abstract

所披露的实施例包括用于制造镜片的系统和方法。在一个实施例中，所述系统包括镜片模具。根据所述实施例，所述镜片模具包括制件腔体以及流体地联接到所述制件腔体和镜片材料入口的材料流动路径。所述系统还包括传热插件。根据所述实施例，所述传热插件包括与所述腔体的制件表面相邻定位的插件表面、密封流体入口、密封流体出口、以及从所述密封流体入口延伸到所述密封流体出口的保形流体导管。

Description

用于镜片制造期间的保形冷却的系统和方法

技术领域

本披露总体涉及用于在注射成型工艺中制造镜片的镜片制造系统和方法。

背景技术

例如用于眼镜的眼科镜片可以使用注射成型制造工艺来形成。所述工艺包括将材料注射到模具中，并且可以用众多材料(包括弹性体、热塑性以及热固性聚合物、及其混合物)来执行。

所述工艺典型地涉及使用冲压式或螺杆式柱塞迫使熔融的聚合物材料进入模具型腔体或制件型腔体中，材料在那里凝固成模具的形状从而形成成型制件。可以在高压和高温下注射材料以确保聚合物采取希望的制件(例如可以是眼科镜片)的形状。

模具可以包括单个制件腔体或多个制件腔体。在多个腔体模具中，各个腔体可以是相同的并且形成多个相同制件，或者可以是独特的并且在单个循环期间形成多个具有不同几何形状的制件。模具总体上由工具钢制成，但是不锈钢模具和铝质模具适合于某些应用。

当在注射成型工艺中使热塑性塑料成型时，颗粒状的原材料典型地经过漏斗进给到具有往复螺杆的热桶中。在进入桶后，材料被加热，引起抵抗单独的聚合物链的相对流动的范德华力(Van de Waals force)由于分子之间的间距在高热能状态下增大而减弱。这样降低了聚合物粘度，有助于使聚合物流入模具中。

当在往复螺杆前积聚了足够的材料时，以高压力和希望的速度迫使材料进入制件成形腔体中。为了防止压力峰，所述工艺总体上是两阶段工艺，其中，在第一阶段期间螺杆控制材料流速、或速度直至腔体95％-98％满(转移位置)。注射时间的范围通常为二十五秒至五十秒或更短。

在螺杆到达转移位置时开始的第二阶段期间，螺杆操作移位以调节模具中的压力。在这个阶段期间，施加保压压力以迫使材料进入模具中，并且模具完成填充并补偿腔体中的材料的任何热收缩。与其他材料相比，热塑性塑料的收缩可能相对较大。为了弥补保压压力，模具还可以包括压力件，所述压力件在注射过程期间保持模具封闭。

施加保压压力，直至材料在腔体的进口(可以被称为浇口)处凝固。浇口体积通常相对于腔体积较小。

一旦浇口体积凝固，则不再有材料可以进入腔体，并且螺杆往复运动并获取用于下一循环的材料。同时，模具内的材料冷却，使得当从腔体脱模时所述材料在尺寸上是稳定的。一旦在冷却后获得了所希望的温度，则模具打开，并且一系列销、套筒、脱模机、或类似机构被向前驱动以使制品脱模。然后，模具封闭并重复所述过程。

发明内容

根据说明性实施例，镜片制造系统包括模具，所述模具具有制件腔体和流体地联接到制件腔体和镜片材料入口的材料流动路径。所述系统还包括传热插件，所述传热插件具有与所述腔体的制件表面相邻定位的插件表面。所述传热插件包括与所述腔体的制件表面相邻定位的插件表面、密封流体入口、密封流体出口、以及从所述密封流体入口延伸到所述密封流体出口的保形流体导管。

根据另一个说明性实施例，用于制造镜片的方法包括将熔融镜片材料输送到具有镜片材料入口和镜片材料出口的材料流动路径，所述镜片材料出口流体联接到模具的腔体，所述模腔体限定了镜片的结构。所述方法还包括使熔融镜片材料流过所述材料流动路径进入所述腔体并通过具有插件表面的传热插件从熔融镜片材料散热，所述插件表面可以形成所述腔体的制件表面，其中，所述传热插件包括保形流体导管。所述方法还包括在熔融镜片材料凝固之后从所述腔体中取出凝固的镜片。

根据另一个说明性实施例，传热插件包括插件表面，所述插件表面形成制件腔体的制件表面。传热插件包括密封流体入口、密封流体出口以及从密封流体入口延伸到密封流体出口的保形流体导管。

在以下说明和对应的附图中提供了所披露的实施例的附加细节。

附图说明

以下参照附图详细地描述了本披露的说明性实施例，附图通过援引并入本文，并且在附图中：

图1是利用常规冷却的镜片制造系统的一部分的侧视截面图，包括镜片腔体、入口管和流体导管；

图2是根据说明性实施例的利用保形冷却的镜片制造系统的一部分的侧视截面图，包括镜片腔体、流道、流体导管和传热插件；

图3A、图3B、图4A和图4B是示出了传热插件的替代性实施例的截面图，所述传热插件具有围绕厚度不均匀的镜片腔体的保形流体导管；

图5和图5A分别是示出了传热插件的替代性实施例的俯视图和侧视截面图，所述传热插件具有保形流体导管和围绕厚度不均匀的镜片腔体的加热元件；

图6是示出了用于使光学镜片成型的说明性系统的框图；

图7是展示了各种镜片制造系统的制造循环时间的线图；并且

图8是展示了用于制造镜片的方法的实施例的流程图。

所展示的附图仅是示例性的并不旨在断言或暗示与环境、架构、设计或过程有关的任何限制，在附图中可以实现不同的实施例。

具体实施方式

本披露涉及一种具有保形传热插件的注射成型系统，所述保形传热插件通过改善模具的传热能力来增强并加速成型过程。

镜片制造系统可以使用各种冷却方法来促进成型过程中熔融镜片材料的冷却。在眼科镜片的情况下，材料可以是聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氨酯、前述材料的共聚物或共混物或任何其它合适的材料。这些冷却方法可以包括将流体导管放置在模具的制件腔体周围。流体导管可以用于促进水或油从例如热电偶在整个模具系统中循环。

流体导管提供流体流动路径以使冷却流体循环来促进镜片生产循环期间的冷却。导管还可以用于使加热后的流体循环通过模具以将模具维持在选定的温度。然而，为了说明的目的，导管通常被描述为使冷却流体循环的流体导管。

某些冷却方法，包括上述流体导管的使用，可能会在模具腔体上产生不均匀的冷却，从而导致镜片缺陷。镜片缺陷的实例包括但不限于焊接线的存在、镜片翘曲、腔体内镜片的焦度变化和模具的不同腔体内的不同镜片之间的焦度变化、以及镜片的双折射。这些缺陷可能导致不可用的成型制件，从而显著增加镜片生产成本和降低镜片生产质量和数量。

镜片制造系统典型地包括镜片模具，所述镜片模具包含多个镜片腔体以在每个制造循环期间批量生产镜片。然而，一些模具配置可能无法在整个镜片模具中提供均匀的冷却。例如，靠近流体导管设置的镜片腔体中的熔融镜片材料可能比离流体导管更远设置的腔体中的熔融镜片材料更快速度地冷却。通常，在模具的每个镜片腔体中的镜片材料凝固之前，不会开始新的制造循环。因此，表现出不均匀冷却的模具配置可能导致制造循环时间延长。

本文所述的系统、模具和方法提供了进出模具腔体以及更具体地进出冷却机构的增强的传热，所述冷却机构提供熔融镜片材料在镜片制造系统的腔体中的均匀冷却和跨镜片制造系统的多个腔体的均匀冷却。

传热插件可以包括跨腔体定位的多个保形流体导管。如本文中所引用的，保形流体导管是用于跨制件腔体输送流体的导管，该制件腔体是在考虑到制件的几何形状的情况下成形的。在一些实施例中，一个或多个保形流体导管的密度和截面积可以变化，以考虑到制件厚度的变化。另外，保形流体导管可以与制件表面偏移预定距离。

在一些实施例中，冷却流体流过保形流体导管以促进熔融镜片材料的散热。保形流体导管可以具有与保形流体导管所位于的腔体表面部分处的腔体厚度成比例变化的尺寸。保形流体导管的开口也可以定位在跨腔体表面上的不同位置。也可以改变传热插件与腔体的接近度，以促进跨腔体的均匀冷却。例如，导管可以更靠近腔体的较厚部分而离较薄部分更远。

在实施例中，利用比如三维打印等增材制造技术来制造镜片制造系统的部件。在一些实施例中，可以使用混合制造技术，混合制造技术包括与增材制造结合的传统工艺的要素(例如，成型和铣削)。通常，增材制造技术使得能够基于腔体的尺寸形成各种尺寸的传热插件，以确保腔体的均匀冷却。增材制造技术还允许形成具有保形流体导管的传热插件，这些保形流体导管具有使用比如铣削等常规制造技术难以形成的几何形状。例如，保形流体导管可以形成围绕制件腔体的迂回流动路径，比如螺旋流动路径，或者可以具有在长度、直径或横断面上变化的流动路径。另外，传热插件可以被制造成包括更复杂的几何特征，以提高每个导管促进的传热速率。例如，内部传热翅片、涡流诱导导流器和其他类似特征可以被包括在保形流体导管内，以增强镜片腔体和传热插件之间的传热。使用具有保形流体导管的传热插件可以提供更均匀的成型制件冷却，有助于降低镜片缺陷的风险，比如、但不限于焊接线的存在、镜片翘曲、焦度变化和双折射。跨镜片制造系统的镜片腔体的均匀冷却还可以缩短镜片制造循环时间，从而使镜片制造效率和质量提高。

现在转到图，图1示出了利用常规冷却的说明性镜片制造系统100。镜片制造系统100包括具有若干个镜片腔体102a和102b的模具101，每个镜片腔体102a或102b具有与镜片(例如眼科镜片)的形状基本相似的形状。镜片腔体102a和102b部分地由相对的、间隔开的光学插件 110形成，这些光学插件可以是玻璃或金属。更特别地，每个光学插件 110被配置为通过在设置在镜片腔体102a或102b之一中的镜片材料与光学插件110的表面之间的界面处形成光学表面来限定光学镜片的表面。

镜片制造系统100还包括形成材料流动路径122的入口管104。入口管104具有入口开口124，该入口开口流体地联接到镜片材料源(未示出)。在一些实施例中，入口管104是单件式管，该单件式管进一步分叉成两个部分，两个部分中的每一个以相应的分叉端和出口开口126 而终止，这些出口开口分别流体地联接到镜片腔体102a和102b。在其他实施例中，入口管104由若干个部分构成，其中以出口开口126之一终止的入口管104的每个部分在接头处分开地连接或焊接，以将相应的部分连接到入口管104的、以入口开口124终止的部分。在镜片制造系统100的操作期间，熔融镜片材料从镜片材料源被注入到入口管104中，并沿着由入口管限定的流体流动路径流入每个腔体102a和102b中。然后，熔融镜片材料凝固成由镜片腔体102a和102b限定的所需形状。

流体导管106和108具有围绕模具的周界的路线，靠近每个腔体 102a和102b的边缘，以促进冷却流体围绕模腔体102a和102b的周界循环，从而允许模具101散热。然而，这种取向可能提供不均匀的冷却，因为每个镜片的最靠近流体导管106和108的部分将比位于离流体导管 106和108最远的每个镜片的部分更快地冷却。因此，图1的系统的冷却特点可能相对不均匀。

图2展示了根据本披露的利用保形冷却的镜片制造系统200的示例性实施例。系统200包括镜片腔体202a和202b以及形成材料流动路径 222的入口管204。入口管204具有入口开口224和出口开口226，该入口开口流体地联接到镜片材料源(未示出)，并且这些出口开口流体地联接到镜片腔体202a和202b，以便向镜片腔体202a和202b提供熔融材料。系统200还包括周界流体导管206和208。在一些实施例中，流体导管206和208是冷却流体导管，用以向腔体202a和202b提供冷却。在其他实施例中，流体导管206和208是加热流体导管以向腔体202a 和202b提供热量。

系统200还包括相对的传热插件210。在一些实施例中，传热插件210在整个镜片制造系统200中与腔体202a和202b的相对表面相邻定位。更特别地，每个传热插件210限定腔体202a或202b的表面的、与相应的传热插件210相邻的部分。传热插件210促进镜片制造系统200 的腔体202a和202b的基本上均匀且有利的加热和冷却。传热插件210 可以包括光学加工材料，光学加工材料位于传热插件的暴露于镜片腔体下的内表面的至少一部分上。为此，每个传热插件210可以包括适于在成型期间接触光学镜片制件的玻璃或金属表面。玻璃或金属表面可以焊接或以其他方式粘结到传热插件210的内表面280a、280b、282a或282b，或者使用例如增材制造工艺与传热插件210制造成一体。在另一个实施例中，传热插件210可以使用类似的制造技术与镜片模具201的本体形成为一体。

如图2中更具体所示，镜片模具201内形成有第一镜片腔体202a 和第二镜片腔体202b。第一和第二镜片腔体202a和202b由插件210的相对的内表面280a、280b、282a和282b限定，这些插件在镜片生产期间接触镜片材料以在使用模具201形成的成型镜片上形成光学镜片表面。入口管204具有联接到材料源(未示出)的入口开口224和联接到第一和第二镜片腔体202a和202b的出口开口226。入口管204还可以联接到附加镜片腔体(未示出)。

在图2的实施例中，传热插件210限定第一镜片腔体202a的上表面 280a和下表面282a的一部分以及第二镜片腔体202b的上表面280b和下表面282b的一部分。每个传热插件210具有密封流体入口212、密封流体出口214、以及延伸穿过传热插件210的本体的至少一部分的至少一个冷却流体导管216。密封流体入口212和密封流体出口214中的每一个具有连接到传热插件210的外表面上的近端和可密封的相反远端。在实施例中，温控流体源，比如热电偶(未示出)，流体地联接到密封流体入口212。类似地，流体出口导管流体地联接到密封流体出口214。导管216(可以是保形流体导管)提供穿过传热插件210的至少一部分从密封流体入口212到密封流体出口214的流体流动路径。

传热插件210可以由各种材料和/或复合材料构成。例如，传热插件 210可以由金属或金属合金构成，包括但不限于钢、不锈钢、铝、铜或它们的组合或合金，包括例如铍铜合金、镍基合金和矿物玻璃。在实施例中，传热插件210具有在15至250W/(m²K)之间的传热系数。

如图2所示，在实施例中，传热插件210的外表面281a、281b、283a 和283b分别限定第一腔体202a和第二腔体202b的一部分。在这样的实施例中，传热插件210可以由允许相应的传热插件210的外表面在镜片制造过程中与镜片材料接触而不会导致镜片缺陷或延迟镜片制造循环时间的材料(例如，玻璃或合适的金属)制造而成。在这样的实施例中，传热插件210的导管216被定位成促进热量从镜片材料传递到传热插件 210，并且促进任何冷却流体在那里循环通过。附加传热插件(未示出) 可以邻近第一和/或第二镜片腔体202a和202b定位，以实现均匀的冷却并减少镜片制造循环时间。

图3A展示了具有多个保形流体导管314、316、318、320和322的第一传热插件308和具有保形流体导管330、332、334、336和338的第二传热插件324的替代实施例，第一和第二传热插件308和324与镜片腔体302相邻并且具有不均匀的厚度。镜片腔体302具有凸面上表面304 和相对的凹面下表面306。镜片腔体302在腔体302的中心具有增大的厚度而在边缘具有减小的厚度以形成具有相似尺寸的镜片。第一传热插件308邻近上表面304设置，第二传热插件324邻近下表面306设置。第一传热插件308具有第一表面310和第二表面312，该第二表面具有与镜片腔体302的凸表面304互补以形成光学表面的凹面轮廓。如本文所引用的，光学表面应理解为具有所需光学特性的表面，并且可以适合用作镜片表面。第一传热插件308包括多个保形流体导管314、316、318、 320、322，这些保形流体导管被配置成从镜片腔体302和设置在其中的任何镜片材料传热。在图3A的实施例中，考虑增大的材料厚度，保形流体导管被安排成相对于镜片腔体302的端部周围的流体循环速率和相关的传热速率在镜片腔体302的中心提供更高的流体循环速率和相关的传热速率。另外，保形流体导管可以被安排成与镜片腔体302的上表面 312的轮廓相对应的凸形或凹形图形。

如图3A所示，第一传热插件308包括第一保形流体导管314和322、第二保形流体导管316和320以及第三保形流体导管318。第一保形流体导管314和322的直径最小，并位于镜片腔体302的较薄部分附近；第二保形流体导管316和320的直径略大于第一保形流体导管314和322 的直径，并且与镜片腔体302的具有中等厚度的部分相邻定位；第三保形流体导管318具有相对较大的直径并且与镜片腔体302的最厚部分相邻定位。保形流体导管可以具有任何合适的直径。例如，在包括具有直径大约十一(11)毫米的传统流体导管的模具中，保形流体导管的直径可以是四毫米，或者更大或更小，这取决于所需的传热量。另外，保形流体导管沿着凸弧安排，所述凸弧对应于镜片腔体302的上表面304的曲率。

关于就图所示和描述的项目的取向，应当注意，术语“上”和“下”是取决于附图的取向的相对术语，并且在项目的取向发生变化的情况下可替代地被称为“第一”和“第二”或任何其它合适的描述符。

与第一传热插件308类似，第二传热插件324也具有第一表面326 和第二表面328。第二传热插件324还包括类似地安排的第一保形流体导管330和338、第二保形流体导管332和336以及第三保形流体导管 334。第一表面326具有与镜片腔体302的凹形轮廓互补的凸形轮廓，以形成光学表面并且允许保形流体导管定位成更靠近镜片腔体302的下表面306。

因此，每个传热插件308和324的第一、第二和第三保形流体导管在尺寸和相对于腔体302的位置上不同，以在镜片制造过程中促进更均匀的传热速率。例如，提供最大程度的传热的第三保形流体导管318和 334邻近腔体302的最厚部分定位。类似地，提供最低程度的传热的第一保形流体导管314、322、330和338邻近镜片腔体302的最薄部分定位。由于导管截面积的变化，流过第三保形流体导管318和334的流体流量将大于流过第一保形流体导管314和330的流体流量，以促进以与冷却镜片腔体302的最薄部分的速率相同或几乎相同的速率冷却镜片腔体302的最厚部分。

在另一个实施例中，限流器(未示出)可以用于提供具有不同流速的保形流体导管，使得高流速导管可以邻近腔体302的较厚部分设置，而低流速导管可以邻近腔体302的较薄部分设置。此外，尽管图3A展示了跨腔体302的两侧的设置十个保形流体导管，但是跨腔体302定位的保形流体导管的数量、保形流体导管与腔体302的表面的接近度、保形流体导管的尺寸、流过保形流体导管的冷却流体的流速、以及保形流体导管中使用的冷却流体的组成可以全部发生变化。前述内容可以基于邻近相关保形流体导管的腔体的厚度、所使用的镜片材料的组成以及它们的组合而变化。

图3B展示了在具有不均匀厚度的腔体352周围的保形流体导管的布置。腔体352具有上表面354和相对的下表面356。类似于图3A的安排，第一传热插件358邻近第一表面354设置，并且第二传热插件374 邻近第二表面356设置。第一传热插件358具有第一表面360和凹面的第二表面362。第一传热插件358包括第一保形流体导管364和372、第二保形流体导管366和370、以及第三保形流体导管368。第二传热插件 374具有凸面的第一表面376和第二表面378。第二传热插件374包括第一保形流体导管380和388、第二保形流体导管382和386、以及第三保形流体导管384。

如图3B所示，具有最大截面积并因此能够提供更大程度的传热的第一保形流体导管364和372与镜片腔体352的最厚部分相邻定位。具有中等截面积的第二保形流体导管366和370与镜片腔体352的中等厚度相邻定位；并且具有最小截面积的第三保形流体导管368与镜片腔体 352的最薄部分相邻定位。这样，穿过第二保形流体导管366和382的流体流量相对于穿过第一保形流体导管372和388的流体流量较小，以补偿冷却较薄的腔体部分。

图4A展示了传热插件410的替代性实施例，所述传热插件具有与厚度不均匀的镜片腔体402相邻的保形流体导管。镜片腔体402具有凸面上表面404和相对的凹面下表面406。镜片腔体402在腔体402的中心具有增大的厚度而在边缘具有减小的厚度以形成具有相似尺寸的镜片。第一传热插件408邻近上表面404设置，并且第二传热插件424邻近下表面406设置。第一传热插件408具有第一表面410和第二表面412。第一传热插件408包括被配置成从镜片腔体402和设置在其中的任何镜片材料传热的多个保形流体导管414。在图4A的实施例中，保形流体导管414被安排成离镜片腔体402的较厚部分更近而离镜片腔体402的较薄部分更远。这种安排在镜片腔体402的中心提供比在镜片腔体402的周边较薄部分更大程度的传热，以提供跨腔体的均匀冷却速率。与镜片腔体402的上表面404的轮廓相比，保形流体导管414以反拱形图形安排在传热插件408中。

与第一传热插件408类似，第二传热插件424也具有第一表面426 和第二表面428。第二传热插件424还包括类似地安排的保形流体导管 414，这些保形流体导管被安排成类似于镜片腔体402的下表面406的轮廓的拱形图形。

图4B展示了保形流体导管414围绕具有不均匀厚度的腔体452的布置。腔体452具有上表面454和相对的下表面456。类似于图4A的安排，第一传热插件458邻近第一表面454设置，并且第二传热插件474 邻近第二表面456设置。第一传热插件458具有第一表面460和第二表面462。第一传热插件458包括以基本上线性图形安排的保形流体导管 414。第二传热插件474具有第一表面476和第二表面478。第二传热插件474包括也以基本上线性图形安排的保形流体导管414。

在图4B的实施例中，为了补偿镜片腔体452的厚度变化，循环通过保形流体导管414的冷却流体的流速可以变化，使得邻近镜片腔体452 的较厚部分的流体流动比在镜片腔体452的较薄部分处更快地流过保形流体导管414，以在较厚部分处提供更大的传热速率。这种安排还在镜片腔体452的较厚部分提供比在镜片腔体402的较薄部分更大程度的传热，以提供跨腔体的均匀冷却速率。

图5和图5A展示了传热插件510的另一个实施例，这些传热插件具有保形流体导管514和与厚度不均匀的镜片腔体502相邻定位的加热元件。应当注意，在先前的实施例中，当模具操作者期望加热镜片腔体 502时，保形流体导管可以用于循环加热流体。在这样的实例中，加热流体可以在成型之前或期间循环，直到操作者期望冷却镜片腔体502中的镜片材料。在图5的实施例中，加热导管516与流体导管514相邻定位。加热导管516和流体导管514可以以类似于上面关于图3A、图3B、图4A和图4B描述的保形流体导管的方式安排。然而，加热导管可以包括加热流体之外或除加热流体以外的加热机构。例如，红外或电(电阻) 加热元件可以定位在加热导管内或附近，以向模具和相关的镜片腔体 502提供热量。

如前所述，可以使用先进的制造技术(比如三维打印)形成上述传热插件。在实施例中，通过增材制造方法形成促进了将传热插件定位在邻近腔体的期望位置处，并且促进包括具有变化的流动特点(包括可能难以使用常规方法形成的限流器或迂回路径)的导管。在一个实施例中，例如，利用增材制造方法来制造传热插件210。在另一个实施例中，使用增材制造方法制作镜片制造系统200的所有部件并将其定位在系统中的所需位置。

应当注意，虽然前述传热插件通常被描述为冷却镜片腔体，但是插件也可以用于通过使加热后的流体循环通过所提及的导管来加热镜片腔体。由此可见，除了冷却镜片腔体并将镜片腔体维持在低温下之外，插件还可以用于预热镜片腔体并将镜片腔体维持在高温下。

为了使用上述保形流体导管促进模具的加热和冷却，在图6中描述了代表性系统。模具系统600包括控制器602，所述控制器通信地联接到材料源606、泵620、(可选的)加热元件610和(可选的)温度传感器608。控制器602能操作用以致动材料源606从而向模具604的镜片腔体616提供材料。控制器602可以包括存储介质或存储器、处理器和用于控制成型过程的其他必要部件。该过程可以是基于时间或基于序列的，并且可以部分地响应于从一个或多个传感器接收的输入而操作。例如，温度传感器608可以联接到保形流体导管614和/或镜片腔体616，以在适用时向控制器602提供一个或多个温度测量值。例如，控制器602 可以是能操作以接收对应于镜片腔体616的温度测量值，并且致动加热元件610以加热保形流体导管614或加热元件，或者维持相对于周围环境的高温，如果测得的温度低于所需温度，则加热元件向镜片腔体616 增加热量。类似地，在将材料注入镜片腔体616之后，控制器602可以能操作用以致动泵620以使泵620从流体源618提供加热或冷却流体到与镜片腔体616相邻的保形流体导管614。控制器可以类似地能操作用以监测在镜片腔体616处的冷却速率并加速或减速流体流动以将冷却速率改变为选定的速率。

如图7所示的曲线图所示，快速加热模具和均匀冷却镜片腔体的能力可以引起模具性能的改善。图7示出了线图，展示了各种镜片制造系统的制造循环时间。这里，线702表示成型材料的熔化温度，线704表示材料的凝固温度。线706示出了在不主动冷却模具的常规成型过程中模具材料的温度随时间的变化。线706示出了在这样的系统中，模具仍然可以相对快速地加热，但是冷却缓慢，导致在成型制件凝固并且可以从模具移除之前的相对慢的循环时间。类似地，线708示出了如何通过基本加热和冷却相对改善循环时间，比如关于图1所描述的。线708示出了由这种主动冷却产生的更快的冷却时间和相应缩短的循环时间。线 710示出了使用保形流体导管来加热和冷却模具腔体的效果。所示的效果包括加速加热和加速冷却，与具有主动冷却的模具相比，使循环时间显著减少，从而提高了成型过程的经济和时间效率。

图8是展示用于制造镜片的示例性过程的流程图。以下段落描述了在图2中所示的镜片制造系统200上执行并且利用比如图3A、图3B、图4A、图4B中所示的传热插件的过程800的操作。可以在类似的镜片制造系统上或在本文所述的镜片制造系统的任何其他实施例上执行过程 800。虽然过程800中的操作是以特定顺序示出的，但是某些操作可以以不同的顺序或在可行时同时执行。

在步骤802加热模具。在步骤804，将熔融镜片材料通过模具入口输送到模具的材料流动路径。材料流动路径包括镜片材料入口和镜片材料出口，镜片材料出口流体地联接到模具的腔体，所述腔体具有限定镜片的结构。在图2所示的实施例中，材料流动路径包括联接到镜片材料源(未示出)的镜片材料入口和流体地联接到第一腔体202a和第二腔体202b的镜片材料出口。熔融镜片材料从镜片材料源被输送到材料流动路径。在步骤806，熔融镜片材料流过材料流动路径进入到镜片腔体中。一旦熔融镜片材料流入到镜片腔体中，熔融镜片材料就被冷却以形成镜片。优选地，熔融镜片材料以均匀的速率跨每个腔体并且在整个模具中被冷却。

在步骤808，通过传热插件使熔融镜片材料散热。在图2所示的实施例中，传热插件210具有非常靠近第一腔体202a的腔体表面而定位的表面。冷却流体从密封流体入口212穿过传热插件210流到密封流体出口214，以促进来自第一腔体202a中的熔融镜片材料的传热。类似地，附加传热插件210可以具有沿着第二腔体202b的相对表面形成腔体表面的一部分的表面。传热插件210设置在多个位置，以促进第一和第二腔体202a和202b内的熔融镜片材料的均匀传热。

冷却流体流动路径可以包括跨腔体定位以促进跨腔体的均匀传热的单个保形流体导管或多个保形流体导管。在图3A所示的实施例中，十个保形流体导管314、316、318、320、322、330、332、334、336和338 设置在相对于腔体302的不同位置。一旦熔融镜片材料已经跨腔体冷却并且模具和熔融镜片材料已经凝固成所需的形状，就可以从镜片模具中取出凝固的镜片。类似地，在具有多个腔体的模具中，一旦所有腔体中的熔融镜片材料凝固成所需形状，就可以从模腔体中取出镜片。

在步骤810，在熔融镜片材料凝固之后从腔体中取出凝固的镜片。镜片模具可以包括盖子、舱口或便于取出凝固的镜片的另一种机构。一旦从镜片模具中取出凝固的镜片，就完成一个循环，并且可以开始过程 800所示的新循环。

尽管未在图8的说明性过程中示出，但应注意，所述过程还可以包括通过使加热后的流体循环通过传热插件来加热模具和相关的镜片腔体。在这样的实施例中，加热镜片腔体的方法类似于前述冷却镜片腔体的过程。

根据前述披露，图8的过程可以用于操作具有模具的镜片制造系统，所述模具具有制件腔体(例如，镜片腔体)和材料流动路径，其中，材料流动路径流体地联接到制件腔体和镜片材料入口。所述系统还包括传热插件，所述传热插件具有与腔体的制件表面相邻定位的插件表面。传热插件具有密封流体入口、密封流体出口以及从密封流体入口延伸到密封流体出口的保形流体导管。

在一些实施例中，制件腔体包括拱形上表面和拱形下表面，并且传热插件包括拱形下表面，所述下表面形成制件腔体的拱形上表面。还可以包括第二传热插件，所述第二传热插件具有上拱形插件表面，所述上拱形插件表面形成制件腔体的拱形下表面。制件腔体可以具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一厚度，所述第二部分具有第二厚度，第一厚度大于第二厚度。另外，保形流体导管可以包括覆盖第一部分的第一保形流体导管和覆盖第二部分的第二保形流体导管。在这样的实施例中，第一保形流体导管相对于第二保形流体导管可以具有增大的截面积。此外，增大的横截面积可以与第一厚度和第二厚度之间的变化成正比。

在一些实施例中，第一保形流体导管被定位成比第二保形流体导管更靠近插件表面。另外，第二保形流体导管可以包括限流器(未示出)，并且因此可以能操作用以相对于第一保形流体导管以降低的流速循环流体。在一些实施例中，传热插件进一步包括邻近第一保形流体导管的第一加热元件以及邻近第二保形流体导管的第二加热元件。

传热插件可以由选自钢、不锈钢、铝、铜、铍铜合金、它们的组合或任何其它合适材料组成的组的金属形成。传热插件可以是可插入制件腔体中和可从制件腔体中移除的独特部件，并且可替代地可以使用增材制造方法(即，三维打印)一体地形成到制件腔体上。

在说明性镜片制造系统中，模具可以包括联接到上述密封流体入口的冷却流体入口导管以及联接到上述密封流体出口的冷却流体出口导管。模具可以进一步包括多个制件腔体和多个传热插件，每个传热插件具有形成制件腔体的制件表面的插件表面、密封流体入口、密封流体出口以及从密封流体入口延伸到密封流体出口的保形流体导管。这样，模具可以包括联接到多个传热插件的密封流体入口上的冷却流体入口导管。在这样的实施例中，多个传热插件定位在多个制件腔体内或附近。因此，传热插件包括边界表面，所述边界表面被选择以形成成型制件的光学表面的边界。边界表面可以由金属、玻璃或它们的组合形成。

还披露了用于制造镜片的说明性方法。该方法包括将镜片材料加热到高于其玻璃化转变温度(T_g)的温度，并将加热后的镜片材料输送到材料流动路径，所述材料流动路径具有镜片材料入口和镜片材料出口，所述镜片材料出口流体地联接到限定镜片的模具的腔体。所述方法还包括使镜片材料流过材料流动路径进入到腔体中、并通过形成腔体的制件表面的传热插件使镜片材料散热。传热插件包括保形流体导管，并且所述方法还包括在镜片材料凝固之后从腔体中取出凝固的镜片。

在一些实施例中，所述方法还包括使腔体的表面温度升高到高于镜片材料的玻璃化转变温度(T_g)的温度。使腔体的表面温度升高的步骤可以通过使加热后的流体循环通过多个保形流体导管来实现。

在一些实施例中，所述方法还包括使镜片材料流过材料流动路径进入到腔体中，包括用镜片材料基本上填满腔体并对腔体加压。

在一些实施例中，所述方法还包括使设置在腔体内的镜片材料的温度降低至低于镜片材料的玻璃化转变温度(T_g)的预选温度，其中，所述使设置在所述腔体内的镜片材料的温度降低的步骤包括使冷却后的流体循环通过多个保形流体导管。

根据另一个说明性实施例，传热插件包括插件表面，所述插件表面形成制件腔体的制件表面。传热插件包括密封流体入口、密封流体出口以及从密封流体入口延伸到密封流体出口的保形流体导管。另外，传热插件可以包括结合上述示例性系统描述的任何特征。

出于说明目的，已经对以上披露的实施例进行了介绍，并且使本领域的普通技术人员能够实践本披露，但不旨在是穷举性的或受限于所披露的形式。在不脱离本披露的范围和精神的情况下，许多非实质性的修改和变化对本领域普通技术人员而言是明显的。例如，尽管流程图描绘了串行过程，但一些步骤/过程可以并行执行或不按顺序执行，或者组合成单个步骤/过程。权利要求的范围旨在宽泛地涵盖所披露的实施例及任何这种修改。

如本文所使用的，与腔体“相邻”或“邻近”的传热插件(反之亦然)被定义为是指传热插件的表面限定腔体的表面的、与相应的传热插件相邻的部分。

如本文使用的，单数形式“一个(a)、(an)”和“所述”旨在还包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。将进一步理解的是，术语“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”当在本说明书和/或权利要求中使用时，指定声明的特征、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、要素、部件和/或其群组的存在或添加。此外，在以上实施例和附图中描述的步骤和部件仅是说明性的并且不暗示要求保护的实施例需要任何特别的步骤或部件。

Claims (18)

1.一种用于制造镜片的方法，所述方法包括：

将镜片材料加热到高于其玻璃化转变温度(T_g)的温度；

将加热后的所述镜片材料输送到材料流动路径，所述材料流动路径具有镜片材料入口以及流体地联接到模具的腔体的镜片材料出口，所述腔体限定镜片，所述腔体包括具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分，所述第一厚度大于所述第二厚度；

使所述镜片材料流过所述材料流动路径进入到所述腔体中；

通过形成所述腔体的制件表面的传热插件从所述镜片材料散热，所述传热插件包括：

保形流体导管，所述保形流体导管包括覆盖所述第一部分的第一保形流体导管和覆盖所述第二部分的第二保形流体导管，

邻近所述第一保形流体导管的第一加热元件，以及

邻近所述第二保形流体导管的第二加热元件；并且

在所述镜片材料凝固后从所述腔体中取出凝固的镜片。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括使所述腔体的表面温度升高到高于所述镜片材料的玻璃化转变温度(T_g)的温度，其中，所述使所述腔体的表面温度升高的步骤包括使加热后的流体循环通过多个保形流体导管。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括使设置在所述腔体内的镜片材料的温度降低到低于所述镜片材料的玻璃化转变温度(T_g)的预选温度，其中，所述使设置在所述腔体内的镜片材料的温度降低的步骤包括使冷却后的流体循环通过多个保形流体导管。

4.一种镜片制造系统，包括：

模具，所述模具具有制件腔体和材料流动路径，所述材料流动路径流体地联接到所述制件腔体和镜片材料入口，所述制件腔体包括具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分，所述第一厚度大于所述第二厚度；以及

传热插件，所述传热插件具有形成所述制件腔体的制件表面的插件表面，

其中，所述传热插件包括：

密封流体入口，

密封流体出口，

从所述密封流体入口延伸到所述密封流体出口的保形流体导管，所述保形流体导管包括覆盖所述第一部分的第一保形流体导管以及覆盖所述第二部分的第二保形流体导管，

邻近所述第一保形流体导管的第一加热元件，以及

邻近所述第二保形流体导管的第二加热元件。

5.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，所述制件腔体包括拱形上表面和拱形下表面，并且其中，所述传热插件包括拱形下表面，所述拱形下表面形成所述制件腔体的拱形上表面。

6.如权利要求5所述的镜片制造系统，进一步包括第二传热插件，所述第二传热插件具有形成所述制件腔体的拱形下表面的上拱形插件表面。

7.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，所述第一保形流体导管相对于所述第二保形流体导管具有增大的截面积。

8.如权利要求7所述的镜片制造系统，其中，所述第一保形流体导管具有与所述第一厚度相关的截面积，所述第二保形流体导管具有与所述第二厚度相关的截面积。

9.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，所述第一保形流体导管被定位成比所述第二保形流体导管更靠近所述插件表面。

10.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，所述第二保形流体导管包括限流器并且能操作用以使流体相对于所述第一保形流体导管以降低的流速循环。

11.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，所述传热插件包括选自下组的金属，所述组由钢、不锈钢、陶瓷、铝、铜、铍铜合金和它们的组合组成。

12.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，所述传热插件能插入到所述制件腔体中和能从所述制件腔体中移除。

13.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，使用包括增材制造工艺的制造工艺形成所述传热插件。

14.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，所述模具包括联接到所述密封流体入口的冷却流体入口导管以及联接到所述密封流体出口的冷却流体出口导管。

15.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，所述模具包括多个制件腔体和多个传热插件，每个传热插件具有形成制件腔体的制件表面的插件表面、密封流体入口、密封流体出口以及从所述密封流体入口延伸到所述密封流体出口的保形流体导管，并且其中，所述模具还包括冷却流体入口导管，所述冷却流体入口导管联接到所述多个传热插件的密封流体入口。

16.如权利要求15所述的镜片制造系统，其中，所述多个传热插件位于所述多个制件腔体内。

17.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，用于制作所述传热插件的制造工艺包括增材制造工艺。

18.如权利要求4所述的镜片制造系统，其中，所述传热插件包括边界表面，所述边界表面被选择为形成光学表面的边界。

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