CN109664528B - 透镜的加工设备及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透镜的加工设备及其加工方法，该生产设备主要包括锥形圆辊联动组件，锥形圆辊联动组件包括小半径端通过轴承彼此相连的放料辊(1)、传动辊(2)、镜面辊(3)、结构辊(5)和收料辊(7)，锥形圆辊联动组件中的每一根锥形圆辊均可以以其连接端为中心做圆周运动；结构辊(5)表面叠设有环形沟槽结构；该生产设备还包括胶水注入循环机构，将胶水注入到镜面辊(3)和结构辊(5)之间的空隙内；该生产设备还包括固化机构(4)，其设置在所述结构辊(5)的下方。本发明成品外观、均匀性好，特别适应于大尺寸显示屏幕的生产及应用，提高产品良率，降低成本，保证屏幕具有较佳的视觉效果。

Description

透镜的加工设备及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种透镜的加工设备及其加工方法，属于光学部件制造技术领域。

背景技术

大尺寸环形沟槽结构透镜是一种一面为光面，另一面刻有同心圆或阿基米德螺线的透镜，目前在各个行业中的应用越来越广泛，比如：应用在太阳聚光领域，是聚光太阳能系统(CPV)中重要的光学部件之一，其性能优劣直接影响着CPV系统的聚光率的高低；应用在显示领域，其主要功能在于将投影机所投出的大发散角的光线收集起来，使得原来发散的光线可以集中于观众的视角内，以达到增加图像亮度的目的。在此背景及市场的需求下，制作一种高精度、高质量的结构是必要及市场必需的。

现有技术中的环形沟槽结构的加工方法多采用大型机床刻录模具，再用刻录好的模具进行整体浇注或模压成型，或者直接在镜片基材上进行磨削、刻录而成。现有技术中缺少对厚度均一性的卡控措施、胶水成型后固化前的形变及胶水/基低面气泡的排除措施。另外，在现有的锥形辊生产技术中，参见专利号为ZL201410170395.X的在先专利所公开的内容可知，该工艺方式较为简单，无法保证4V光固胶涂抹均匀性；结构辊滚压后所得结构固化前不能保证结构的稳定(4V胶水流动性)；无法完全排除胶水内气泡的影响；无法适用于大批量连续生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种透镜的加工设备及其加工方法，加工出来的成品外观性、均匀性好，特别适应于大尺寸显示屏幕的生产及应用，提高产品良率，降低成本，保证屏幕具有较佳的视觉效果。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种透镜的加工设备，所述生产设备主要包括锥形圆辊联动组件，所述锥形圆辊联动组件包括小半径端通过轴承彼此相连的放料辊、传动辊、镜面辊、结构辊和收料辊，所述锥形圆辊联动组件中的每一根锥形圆辊均可以以其连接端为中心做圆周运动；所述结构辊表面叠设有环形沟槽结构；所述生产设备包括胶水注入循环机构，将胶水注入到镜面辊和结构辊之间的空隙内；所述生产设备包括固化机构，其设置在所述结构辊的下方；一基材依次经过放料辊、传动辊、从镜面辊和结构辊的间隙中穿过，再通过固化机构并经收料辊收料，在所述透镜的加工设备中形成穿模路径。所述穿模路径呈“S”形，具体来说，所述基材从放料辊上输出，经传动辊，从镜面辊上方穿入镜面辊和结构辊的间隙中，从结构辊的下方和固化机构的上方穿出，经收料辊收料。

所述生产设备包括进距控制机构，用于在生产模式下控制基材运行进程；具体来说，所述进距控制机构包括气缸和设置在所述结构辊和收料辊之间的压力辊；在非生产模式下，结构辊和压力辊处于非压制的释放状态；在生产模式下，所述气缸驱动压力辊以控制基材运行进程。

为了调整所述镜面辊和结构辊两者之间的间隙大小，控制胶水厚度，所述生产设备还包括调节机构；所述调节机构包括设置在镜面辊和结构辊之间的限位器；在非生产模式下，镜面辊和结构辊处于非压制的释放状态；在生产模式下，所述气缸驱动限位器以控制镜面辊和结构辊之间间隙的大小；所述限位器包括：螺杆、辊珠丝杆或线性齿轮。

更具体地，所述胶水注入循环机构包括设置在镜面辊和结构辊之间的挡胶治具，所述挡胶治具与镜面辊、结构辊的外壁围设成一V形槽状注胶空间，在挡胶治具的两侧分别设有进胶管和回胶管；

胶水在进胶驱动泵的作用下经进胶管注入注胶空间后，多余的胶水从回胶管在回胶驱动泵的作用下经第一过滤装置返回到储罐内，在所述储罐中经加热的胶水经第二过滤装置后再次在进胶驱动泵的作用下从进胶管重新进行注胶，如此循环作业；

所述储罐包括位于中部的胶水储罐和整体包覆在所述胶水储罐外围的加热层，所述加热层中储存有热水。

所述进胶驱动泵和回胶驱动泵具体包括：转子泵、螺杆泵、蠕动泵、隔膜泵或齿轮泵。

根据需要，所述胶水为光固胶，其粘度范围为50-500厘泊。

为了加大辊对辊模式生产设备的固化面积和时间，保证在高速生产模式下具有良好的胶水固化成型效果，所述固化机构由多个波段相同的多个光源组成，有效照射面积为结构辊的下方包裹面积。

为了增加传送长度，所述传动辊的设置数量为多个，所述基材在多个传动辊之间的穿模路径呈“S”形。

另外，所述基材为弧形膜面，其弧形角度与所述锥形圆辊联动组件中的每一根锥形圆辊的角度对应设置。

为了适应生产设备的大规模生产，保证基材足够长，所述基材包括多个由高温胶带粘接而成的单段式弧形基材。

本发明还提供一种如上所述的透镜的加工设备的加工方法，包括如下步骤：

步骤100：开启生产设备，较低速度运行直至基材的膜面平整；

步骤300：开启进胶管和回胶管，并开启固化机构；

步骤400：胶水通过镜面辊和结构辊的结构缝隙，形成同结构辊表面沟槽一致的结构后到达固化机构的固化区域，完成瞬间固化，得到成品。

进一步地，所述步骤100和步骤300之间，还包括：

步骤200：启动进距控制机构和调节机构，在驱动气缸的驱动下，压合镜面辊和压力辊，同时调整镜面辊和结构辊之间的间隙，使其处于有效范围内。

更进一步地，所述步骤200和步骤300之间还包括：

步骤210：安装胶水注入循环机构中的挡胶治具。

所述基材在生产设备中的设置的穿模路径呈“S”形，具体包括：从放料辊上输出，经传动辊，从镜面辊上方穿入镜面辊和结构辊的间隙中，从结构辊的下方和固化机构的上方穿出，经收料辊收料。

综上所述，本发明提供一种透镜的加工设备及其加工方法，具有以下优点：1、通过锥形镜面轮与结构辊的间隙控制，精确保证胶水用量，降低损耗；2、结构成型方式为边成型边固化方式，非先成型后固化模式，得到的结构角度精确；3、鉴于上述的成型方式可选用粘度较低胶水，胶水在两轮间V型槽储存及循环，可完全排除胶水内气泡及避免胶水内杂质损坏结构辊；4、所有导辊均为结构辊同锥度、同圆心，解决了锥形导辊传送内外径线速度差的问题；5、选用同弧度的环形基材，可实现辊到辊的连续性生产，大幅度提高产能，降低报废。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明生产设备整体结构立体示意图；

图2为本发明生产设备整体结构平面示意图；

图3为本发明镜面辊、结构辊与固化机构的局部设置位置示意图；

图4为本发明进距控制机构和调节机构示意图；

图5为本发明限位器的结构示意图；

图6为本发明限位挡胶治具在镜面辊和结构辊间的设置位置示意图；

图7为本发明限位挡胶治具结构示意图；

图8为本发明胶水注入循环机构示意图；

图9为本发明基材连接结构示意图；

图10为本发明带有环形沟槽微结构的透镜成品示意图。

具体实施方式

图1为本发明生产设备整体结构立体示意图；图2为本发明生产设备整体结构平面示意图；图3为本发明镜面辊、结构辊与固化机构的局部设置位置示意图。如图1至图3所示，本发明提供一种透镜的加工设备，所述生产设备主要包括锥形圆辊联动组件，所述锥形圆辊联动组件包括小半径端通过轴承彼此相连的放料辊1、传动辊2、镜面辊3、结构辊5和收料辊7，所述锥形圆辊联动组件中的每一根锥形圆辊均可以以其连接端为中心做圆周运动。所述镜面辊3的表面电镀有硬金属涂层，结构辊5的表面叠设有环形沟槽结构。所述生产设备包括胶水注入循环机构，将胶水注入到镜面辊3和结构辊5之间的空隙内；所述生产设备包括固化机构4，其设置在所述结构辊5的下方；所述生产设备包括进距控制机构，用于在生产模式下控制基材运行进程；所述生产设备还包括调节机构，用于调整所述镜面辊3和结构辊5之间间隙的大小；一基材C从放料辊1上输出，经传动辊2，从镜面辊3上方穿入镜面辊3和结构辊5的间隙中，从结构辊5的下方和固化机构4的上方穿出，经收料辊7收料，在整个生产设备中的穿模路径呈“S”形。

图4为本发明进距控制机构和调节机构示意图。如图4所示，具体来说，所述进距控制机构包括气缸13和设置在所述结构辊5和收料辊7之间的压力辊6。在非生产模式下，结构辊5和压力辊6处于非压制的释放状态；在生产模式下，所述气缸13驱动压力辊6以控制基材C运行进程。另外，为了调整两者之间的间隙大小，控制胶水厚度，所述镜面辊3和结构辊5之间还设有调节机构，所述调节机构包括设置在镜面辊3和结构辊5之间的限位器14。在非生产模式下，镜面辊3和结构辊5处于非压制的释放状态；在生产模式下，所述气缸13驱动限位器14以控制镜面辊3和结构辊5之间间隙的大小；根据需要，所述限位器14可以包括：螺杆、辊珠丝杆或线性齿轮等多种结构。也就是说，镜面辊3和压力辊6辊在非生产模式下与结构辊5都处于非压制状态，在生产模式下通过控制汽缸13进行进距压制，同时使镜面辊3和结构辊5相应的间隙通过限位器14达到进距限位可控。

图5为本发明限位器的结构示意图。如图5并结合图1、图2所示，在如图5所示的实施例中，限位器14具体包括螺杆调节轴24和凸轮调节机构25，通过对螺杆调节轴24顶端的调节盘进行顺时针或者逆时针的旋转，带动凸轮机构25转动，从而驱动镜面辊3运动，使其靠近或者远离结构辊5，达到精确调整镜面辊3和结构辊5之间间距的目的。根据凸轮调节机构25的具体尺寸，进距可调的范围为50um-1000um。需要说明的是，图5所示的实施例仅仅为可运用的调整方式之一举例，其他的机械结构也可以实现，比如：辊珠丝杠或线性齿轮等等，本领域技术人员可以根据实际的结构需要进行选择，在此不再赘述。

图6为本发明限位挡胶治具在镜面辊和结构辊间的设置位置示意图；图7为本发明限位挡胶治具结构示意图；图8为本发明胶水注入循环机构示意图。如图6至图8所示，所述胶水注入循环机构包括设置在镜面辊3和结构辊5之间的挡胶治具11，结合图7所示，限位挡胶治具11的形状，其中第一侧边17为镜面辊3所对应的半径，第二侧边18为结构辊5所对应半径，其材质要求表面较低的摩擦力及较好的抗摩擦变形效果。所述挡胶治具11与镜面辊3、结构辊5的外壁围设成一V形槽状注胶空间，在挡胶治具11的两侧分别设有进胶管8和回胶管9；胶水在进胶驱动泵22的作用下经进胶管8注入注胶空间后，多余的胶水从回胶管9在回胶驱动泵23的作用下经第一过滤装置21返回到储罐内，在所述储罐中经加热的胶水经第二过滤装置30后再次在进胶驱动泵22的作用下从进胶管8重新进行注胶，如此循环作业。为了便于给储罐中存储的胶水加热，所述储罐包括位于中部的胶水储罐20和整体包覆在所述胶水储罐20外围的加热层19，所述加热层中储存有热水，以确保证胶水处于一恒定温度。根据需要，所述加热层19中的热水可以通过循环加热的方式来实现，该部分内容属于本领域的常规技术手段，在此不再赘述。本发明采用上述循环机构，既完成了对胶水的加热，又达到了循环效果，以保证胶水的清洁及较好的反应条件。为了有效控制流量，所述胶水注入循环机构上设置了流量控制组件，即：进胶驱动泵22和回胶驱动泵23，所述进胶驱动泵22和回胶驱动泵23，具体可以包括：转子泵、螺杆泵、蠕动泵、隔膜泵或齿轮泵等等，同时，进胶驱动泵22和回胶驱动泵23除了可以连接电路进行频率控制之外，还可以手动调整转速，以达到准确、有效控制胶水进/回流量的目的。根据需要，所述胶水为光固胶，其粘度范围为50-500厘泊。另外，为了保证循环机构中胶水的清洁，第一过滤装置21和第二过滤装置30中滤芯的可选范围为1um-300um。

为了加大辊对辊模式生产设备的固化面积和时间，保证在高速生产模式下具有良好的胶水固化成型效果，所述固化机构4由多个波段相同的多个光源组成，有效照射面积为结构辊5的下方包裹面积。根据需要，所述光源可以为4V光源或紫外线灯管。

结合图1和图3所示，为了增加传送长度，所述传动辊2的设置数量为多个，所述基材在多个传动辊之间的穿模路径呈“S”形。

另外，所述放料辊1、传动辊2、镜面辊3、结构辊5和收料辊7均为锥形圆辊，因所有导辊均为锥形，DS/OS侧所属基材运动线速度不一致，故要求基材为同锥形辊角度的弧形膜面，即：所述基材C为弧形膜面，其弧形角度与锥形辊角度对应设置。所有锥形辊的材质为软质，比如：橡胶等，或硬质，比如：金属镜面等均可。

图9为本发明基材连接结构示意图。如图9所示，为了适应生产设备的大规模生产，保证基材足够长，所述基材C亦可由单段弧形基材进行拼接，弧形单段式基材15通过耐高温胶带16拼接成所需的形状，足够的抗拉伸强度避免经过固化机构的固化区域时发生断裂。

结合图1至图9所示，本发明还提供一种如上所述的透镜的加工设备的加工方法，包括如下步骤：

步骤100：开启生产设备，较低速度运行直至基材C膜面平整；

具体包括：所述基材C在生产设备中的设置的穿模路径呈“S”形，从放料辊1上输出，经传动辊2，从镜面辊3上方穿入镜面辊3和结构辊5的间隙中，从结构辊5的下方和固化机构4的上方穿出，经收料辊7收料。

步骤200：启动进距控制机构和调节机构，在驱动气缸13的驱动下，压合镜面辊3和压力辊6；同时调整镜面辊3和结构辊5之间的间隙，使其处于有效范围内；所述的有效范围就是能够进行顺利加工的间隙范围，在应用中，可以根据实际需求来确定其具体的数值范围。

步骤300：安装胶水注入循环机构中的挡胶治具11，开启进胶管8和回胶管9，并开启固化机构4；

步骤400：胶水通过镜面辊3和结构辊5的结构缝隙，形成同结构辊5表面沟槽一致的结构后到达固化机构4的固化区域，完成瞬间固化，得到成品。

图10为本发明带有环形沟槽微结构的透镜成品示意图，由图10可知，成型后的产品表面带有环形沟槽微结构。

综上所述，本发明提供一种透镜的加工设备及其加工方法，其有益效果包括如下几点：

1、通过锥形镜面轮与结构辊的间隙控制，精确保证胶水用量，降低损耗；

2、结构成型方式为边成型边固化方式，非先成型后固化模式，得到的结构角度精确；

3、鉴于上述的成型方式可选用粘度较低胶水，胶水在两轮间V型槽储存及循环，可完全排除胶水内气泡及避免胶水内杂质损坏结构辊；

4、所有导辊均为结构辊同锥度、同圆心，解决了锥形导辊传送内外径线速度差的问题；

5、选用同弧度的环形基材，可实现辊到辊的连续性生产，大幅度提高产能，降低报废。

本发明特别适应于大尺寸显示屏幕的生产及应用，提高产品良率，降低成本，保证屏幕具有较佳的视觉效果。

Claims (14)

1.一种透镜的加工设备，其特征在于，所述加工设备主要包括锥形圆辊联动组件，所述锥形圆辊联动组件包括小半径端通过轴承彼此相连的放料辊(1)、传动辊(2)、镜面辊(3)、结构辊(5)和收料辊(7)，所述锥形圆辊联动组件中的每一根锥形圆辊均可以以其连接端为中心做圆周运动；

所述结构辊(5)表面叠设有环形沟槽结构；

所述加工设备还包括胶水注入循环机构，将胶水注入到镜面辊(3)和结构辊(5)之间的空隙内；

所述加工设备包括固化机构(4)，其设置在所述结构辊(5)的下方；

所述胶水注入循环机构包括设置在镜面辊(3)和结构辊(5)之间的挡胶治具(11)，所述挡胶治具(11)与镜面辊(3)、结构辊(5)的外壁围设成一V形槽状注胶空间，在挡胶治具(11)的两侧分别设有进胶管(8)和回胶管(9)；

胶水在进胶驱动泵(22)的作用下经进胶管(8)注入注胶空间后，多余的胶水从回胶管(9)在回胶驱动泵(23)的作用下经第一过滤装置(21)返回到储罐内，在所述储罐中经加热的胶水经第二过滤装置(30)后再次在进胶驱动泵(22)的作用下从进胶管(8)重新进行注胶，如此循环作业。

2.如权利要求1所述的透镜的加工设备，其特征在于，所述加工设备包括进距控制机构，用于在生产模式下控制基材运行进程；

所述进距控制机构包括气缸(13)和设置在所述结构辊(5)和收料辊(7)之间的压力辊(6)；

在非生产模式下，结构辊(5)和压力辊(6)处于非压制的释放状态；在生产模式下，所述气缸(13)驱动压力辊(6)以控制一基材在所述透镜的加工设备上的运行进程。

3.如权利要求2所述的透镜的加工设备，其特征在于，所述加工设备还包括调节机构，用于调整所述镜面辊(3)和结构辊(5)之间间隙的大小；

所述调节机构包括设置在镜面辊(3)和结构辊(5)之间的限位器(14)；

在非生产模式下，镜面辊(3)和结构辊(5)处于非压制的释放状态；在生产模式下，所述气缸(13)驱动限位器(14)以控制镜面辊(3)和结构辊(5)之间间隙的大小；

所述限位器(14)包括：螺杆、辊珠丝杆或线性齿轮。

4.如权利要求1所述的透镜的加工设备，其特征在于，所述储罐包括位于中部的胶水储罐(20)和整体包覆在所述胶水储罐(20)外围的加热层(19)，所述加热层中储存有热水。

5.如权利要求4所述的透镜的加工设备，其特征在于，所述进胶驱动泵(22)和回胶驱动泵(23)具体包括：转子泵、螺杆泵、蠕动泵、隔膜泵或齿轮泵。

6.如权利要求5所述的透镜的加工设备，其特征在于，所述胶水注入循环机构中的胶水为光固胶，其粘度范围为50-500厘泊。

7.如权利要求1所述的透镜的加工设备，其特征在于，所述固化机构(4)由多个波段相同的多个光源组成，有效照射面积为结构辊(5)的下方包裹面积。

8.如权利要求1所述的透镜的加工设备，其特征在于，所述传动辊(2)的设置数量为多个，一基材在多个传动辊(2)之间的穿模路径呈“S”形。

9.如权利要求8所述的透镜的加工设备，其特征在于，所述基材为弧形膜面，其弧形角度与所述锥形圆辊联动组件中的每一根锥形圆辊的角度对应设置。

10.如权利要求9所述的透镜的加工设备，其特征在于，所述基材包括多个由高温胶带粘接而成的单段式弧形基材。

11.一种如权利要求1-10任一项所述的透镜的加工设备的加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤100：开启加工设备，较低速度运行直至基材的膜面平整；

步骤300：开启进胶管(8)和回胶管(9)，并开启固化机构(4)；

步骤400：胶水通过镜面辊(3)和结构辊(5)的结构缝隙，形成同结构辊表面沟槽一致的结构后到达固化机构的固化区域，完成瞬间固化，得到成品。

12.如权利要求11所述的透镜的加工设备的加工方法，其特征在于，所述步骤100和步骤300之间，还包括：

步骤200：启动进距控制机构和调节机构，在气缸(13)的驱动下，压合镜面辊(3)和压力辊(6)，同时调整镜面辊(3)和结构辊(5)之间的间隙，使其处于有效范围内。

13.如权利要求12所述的透镜的加工设备的加工方法，其特征在于，所述步骤200和步骤300之间还包括

步骤210：安装胶水注入循环机构中的挡胶治具(11)。

14.如权利要求11-13任一项所述的透镜的加工设备的加工方法，其特征在于，所述基材在加工设备中的设置的穿模路径呈“S”形，具体包括：从放料辊(1)上输出，经传动辊(2)，从镜面辊(3)上方穿入镜面辊(3)和结构辊(5)的间隙中，从结构辊(5)的下方和固化机构(4)的上方穿出，经收料辊(7)收料。

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