CN111216297B

CN111216297B - 冲压成型装置、冲压成型方法以及冲压成型程序

Info

Publication number: CN111216297B
Application number: CN201911180629.8A
Authority: CN
Inventors: 石岭刚志; 宇野贤; 山崎清钟
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: CN111216297A; JP2020082137A; JP7108523B2

Abstract

本发明提供可以获得高品质且品质稳定的冲压成型品的冲压成型装置、冲压成型方法以及冲压成型程序。冲压成型装置(1)的特征在于，具有：一对成型模具(10、20)，其对冲压材料(P)进行冲压而得到冲压成型品(L)；控制部(50)，其基于从所述一对成型模具(10、20)分开的初始位置直至所述一对成型模具(10、20)接近的压切位置为止的预定移动时间和预定移动位置，控制所述一对成型模具(10、20)的冲压成型参数。

Description

冲压成型装置、冲压成型方法以及冲压成型程序

技术领域

本发明涉及一种冲压成型装置、冲压成型方法以及冲压成型程序。

背景技术

专利文献1中公开有一种光学元件的成型装置以及成型方法，通过使压轴移动而对光学元件素材进行加压成型。在专利文献1中，监视加压成型中的压轴的加速度，当压轴达到规定的加速度时，改变冲压压力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-115022号公报

发明内容

(发明要解决的技术问题)

但是，在专利文献1的光学元件的成型装置以及成型方法中，光学元件的成型精度可能不够。例如，可能在光学元件上产生放射状裂纹、不均匀的干涉条纹、镜片气泡、不完整(破裂或者缺损)。

本发明是基于以上的问题意识而完成的，其目的在于提供一种能够得到高品质且品质稳定的冲压成型品的冲压成型装置、冲压成型方法以及冲压成型程序。

(用于解决技术问题的技术方案)

本实施方式的冲压成型装置，其特征在于，具有：一对成型模具，其对冲压材料进行冲压而得到冲压成型品；控制部，其基于从所述一对成型模具分开的初始位置直至所述一对成型模具接近的压切位置为止的预定移动时间和预定移动位置，控制所述一对成型模具的冲压成型参数。

所述控制部可以使所述冲压成型参数发生变动，以使得在从所述初始位置直至所述压切位置为止的多个点上，当前移动时间和当前移动位置追随于所述预定移动时间和所述预定移动位置。

所述多个点可以包括第一点和第二点的至少一方，所述第一点为利用所述一对成型模具进行的所述冲压材料的冲压开始时间或者冲压开始位置，所述第二点为所述一对成型模具到达所述压切位置的到达时间或者到达位置。

作为所述多个点，可以在包括所述第一点和所述第二点的至少一方的区域内包括相对多的时间的/位置的点，在不包括所述第一点和所述第二点的区域内包括相对少的时间的/位置的点。

作为所述多个点，可以在从所述初始位置直至所述第一点为止的区域内包括相对少的时间的/位置的点，在从所述第一点直至所述压切位置为止的区域内包括相对多的时间的/位置的点。

所述冲压成型参数可以包括冲压负荷、冲压速度以及冲压加速度的至少一个。

本实施方式的冲压成型方法，其为通过一对成型模具对冲压材料进行冲压而得到冲压成型品的冲压成型方法，其特征在于，具有基于从所述一对成型模具分开的初始位置直至所述一对成型模具接近的压切位置为止的预定移动时间和预定移动位置，控制所述一对成型模具的冲压成型参数的步骤。

本实施方式的冲压成型程序，其为通过一对成型模具对冲压材料进行冲压而得到冲压成型品的冲压成型程序，其特征在于，在计算机中执行基于从所述一对成型模具分开的初始位置直至所述一对成型模具接近的压切位置为止的预定移动时间和预定移动位置，控制所述一对成型模具的冲压成型参数的步骤。

(发明的效果)

根据本发明，能够提供可以获得高品质且品质稳定的冲压成型品的冲压成型装置、冲压成型方法以及冲压成型程序。

附图说明

图1A和图1B为示出本实施方式的冲压成型装置的构成的一例的图。

图2A和图2B为示出品质良好的镜片和品质劣化的镜片的一例的图。

图3为示出本实施方式的冲压成型装置的构成的一例的功能性框图。

图4为示出由控制部进行的冲压成型参数的变动控制的一例的图。

图5为示出使用本实施方式的冲压成型装置的四个样品的移动时间和移动位置的关系的一例的图。

图6为示出使用比较例的冲压成型装置的五个样品的移动时间和移动位置的关系的一例的图。

附图标记说明

1 冲压成型装置

10 上模具(一对成型模具)

11 冲床上部

12 上基部

13 冲头

15 筒形模具

20 下模具(一对成型模具)

21 冲床下部

22 下基部

23 台座

30 伺服马达单元

40 最佳轨迹数据保持部

50 控制部

60 计时器

70 编码器

P 预成型件(冲压材料)

L 镜片(冲压成型品)。

具体实施方式

参照图1A至图6，对本实施方式的冲压成型装置、冲压成型方法以及冲压成型程序进行详细说明。

如图1A、图1B所示，本实施方式的冲压成型装置1具有构成一对成型模具的上模具10和下模具20，在上模具10和下模具20的上下分别具有冲床上部11和冲床下部21。冲床上部11具有上基部12和形成于上基部12的下方的冲头13。冲床下部21具有下基部22和设置于下基部22的上方的台座23。在台座23上载置有上模具10和下模具20。此外，在上模具10和下模具20的侧方设置有包围上模具10和下模具20的筒形模具15。

冲压成型装置1具有伺服马达单元30。伺服马达单元30使冲床下部21朝向冲床上部11上升，由此，通过上模具10对载置于下模具20的成型面上的预成型件(冲压材料)进行冲压而形成镜片(冲压成型品)。图1A描绘了利用上模具10和下模具20进行冲压前的预成型件(冲压材料)P，图1B描绘了利用上模具10和下模具20进行冲压后的镜片(冲压成型品)L。

此外，在上述的例子中，使冲床下部21上升以使得上模具10和下模具20接近，但也可以使冲床上部11下降以使得上模具10和下模具20接近。还可以使冲床上部11下降的同时使冲床下部21上升以使得上模具10和下模具20接近。

图1A对应于上模具10和下模具20(一对成型模具)分开的“初始位置”，图1B对应于上模具10和下模具20(一对成型模具)接近的“压切位置”。该初始位置和压切位置例如由机械的止动机构来规定。本实施方式的“压切位置”通过冲头13的下端抵接于筒形模具15的上端而规定。用于规定“压切位置”的机械的止动机构并不限定于此，能够进行各种设计变更。

本申请发明人等专心研究的结果是发现如果从上模具10和下模具20(一对成型模具)分开的初始位置直至上模具10和下模具20(一对成型模具)接近的压切位置为止的移动时间和移动位置有偏差的话，则镜片(冲压成型品)L的成型精度可能会劣化(产生放射状裂纹、不均匀的干涉条纹、镜片气泡、不完整(破裂或者缺损))。

即，可知当上模具10和下模具20(一对成型模具)的初始位置中的移动时间和移动位置为零时，上模具10和下模具20(一对成型模具)到达直至压切位置之前的任意位置的移动时间过早或过晚都会给镜片成型带来不利影响，上模具10和下模具20(一对成型模具)到达直至压切位置之前的任意时间点的移动位置过前或过后都会给镜片成型带来不利影响。

从初始位置直至压切位置为止的移动时间和移动位置的偏差例如由预成型件(冲压材料)P的尺寸、形状、姿势或硬度等、温度或湿度等外部环境因素引起。

图2A示出从初始位置直至压切位置为止的移动时间和移动位置为适当范围从而品质良好的镜片L的一例。图2B示出从初始位置直至压切位置为止的移动时间和移动位置不是适当范围从而品质劣化的镜片L的一例。图2A的镜片整体形成有均匀的干涉条纹，而图2B的镜片中放射状裂纹和不均匀的干涉条纹非常明显。

本申请发明人等构思如下：预先进行通过上模具10和下模具20(一对成型模具)对预成型件P冲压而得到镜片L的实验或模拟，监视上模具10和下模具20(一对成型模具)从初始位置直至压切位置为止的移动时间和移动位置，然后取得镜片L的成型精度优异时的移动时间和移动位置的曲线图作为“最佳轨迹数据”。

该最佳轨迹数据示出如下内容：例如，在冲压成型开始(成型模具移动开始)○秒后，一对成型模具必须位于△的位置，或者相反地，从冲压成型开始(成型模具移动开始)，一对成型模具到达△的位置必须在○秒后。以下，将最佳轨迹数据示出的移动时间和移动位置的关系称为“预定移动时间”和“预定移动位置”。

表1示出包括预定移动时间和预定移动位置在内的最佳轨迹数据的一例。

[表1]

在表1的最佳轨迹数据中，当冲压成型开始后的移动时间(预定移动时间)为1秒时，规定冲压成型开始后的移动位置(预定移动位置)为10mm，当冲压成型开始后的移动时间(预定移动时间)为2秒时，规定冲压成型开始后的移动位置(预定移动位置)为20mm。重复同样的规定，当冲压成型开始后的移动时间(预定移动时间)为11秒时，规定冲压成型开始后的移动位置(预定移动位置)为110mm。当然，表1所示的内容只是一例，也可以包括冲压成型开始后的移动时间(预定移动时间)为11秒之后并且冲压成型开始后的移动位置(预定移动位置)为110mm之后的最佳轨迹数据。

图3为示出冲压成型装置1的构成要素的功能性框图。如图3所示，冲压成型装置1具有最佳轨迹数据保持部40和控制部50。本实施方式的冲压成型方法以及冲压成型程序通过在构成控制部50的计算机(CPU)中执行各种处理步骤而实现。

最佳轨迹数据保持部40保持(存储)如参照表1说明的最佳轨迹数据(预定移动时间和预定移动位置)。

控制部50基于最佳轨迹数据保持部40所保持(存储)的最佳轨迹数据(预定移动时间和预定移动位置)控制上模具10和下模具20(一对成型模具)的冲压成型参数。控制部50对于作为冲压成型参数的冲压负荷(冲压压力)、冲压速度以及冲压加速度的至少之一进行控制。在本实施方式中，冲压成型时，冲床下部21朝向冲床上部11上升，因此，控制部50主要控制冲床下部21(具体而言，台座23的位置)的冲压成型参数。

除了最佳轨迹数据保持部40之外，伺服马达单元30、计时器60和编码器70也连接于控制部50。计时器60测量冲压成型开始后(成型模具移动开始后)的上模具10和下模具20(一对成型模具)的当前移动时间(实测移动时间)。编码器70例如通过检测伺服马达单元30的伺服马达的旋转角度(旋转位置)或旋转速度(移动速度)来测量冲压成型开始后的上模具10和下模具20(一对成型模具)的当前移动位置(实测移动位置)。控制部50可以参照计时器60测量到的当前移动时间(实测移动时间)和编码器70检测出的当前移动位置(实测移动位置)。

在本实施方式中，冲压成型时，冲床下部21朝向冲床上部11上升，因此，上模具10和下模具20(一对成型模具)的当前移动时间(实测移动时间)以及当前移动位置(实测移动位置)连同最佳轨迹数据示出的预定移动时间以及预定移动位置以冲床下部21的台座23的移动时间和移动位置为对象。

控制部50使上模具10和下模具20(一对成型模具)的冲压成型参数发生变动，以使得在上模具10和下模具20(一对成型模具)从初始位置(图1A)直至压切位置(图1B)为止的多个点(在包括时间和位置两者的概念下使用)，计时器60测量到的当前移动时间和编码器70检测出的当前移动位置追随于最佳轨迹数据保持部40所保持的最佳轨迹数据的预定移动时间和预定移动位置。

表2示出利用控制部50进行的冲压成型参数的变动控制的一例。

[表2]

图4为示出利用控制部50进行的冲压成型参数的变动控制的一例的图。在表2、图4中，将冲压成型开始后(成型模具移动开始后)的经过时间为1秒、2秒、……、11秒的十一个点规定为上述的多个点。

如表2、图4所示，在直至冲压成型开始后的经过时间到达1秒～4秒为止的点，当前移动位置与预定移动位置一致(追随)。但是，在冲压成型开始后的经过时间到达5秒的点，当前移动位置为55mm，与之对比，预定移动位置为50mm，当前移动位置超过预定移动位置。在该阶段，控制部50例如通过降低伺服马达单元30的伺服马达的旋转速度(移动速度)来控制上模具10和下模具20(一对成型模具)的冲压成型参数(例如，降低台座23的上升速度)。其结果是，在冲压成型开始后的经过时间到达6秒的点，当前移动位置与预定移动位置均为60mm，达成一致。

之后，直至冲压成型开始后的经过时间到达6秒～9秒的点，当前移动位置与预定移动位置一致(追随)。但是，在冲压成型开始后的经过时间到达10秒的点，当前移动位置为95mm，与之对比，预定移动位置为100mm，当前移动位置相对于预定移动位置较短。在该阶段，控制部50例如通过提高伺服马达单元30的伺服马达的旋转速度(移动速度)来控制上模具10和下模具20(一对成型模具)的冲压成型参数(例如，加大台座23的上升速度)。其结果是，在冲压成型开始后的经过时间到达11秒的点，当前移动位置与预定移动位置均为110mm，达成一致。

利用控制部50进行的上模具10和下模具20(一对成型模具)的冲压成型参数的控制即下模具20的位置控制例如如下执行。伺服马达单元30的伺服马达的旋转角度(旋转位置)和旋转速度(移动速度)由位置指令决定，控制部50根据该位置指令动作。例如，以规定时间间隔运算位置指令信号和编码器70的检测结果的差分，执行基于该差分的反馈控制(增强或减弱向伺服马达的输出信号)。此外，在伺服马达停止期间，挂上用于保持台座23的当前位置的电性致动器(servo clamp，伺服夹具)。

另外，代替/除了上述的位置控制，控制部50也可以通过控制在伺服马达单元30的伺服马达中流动的电流来执行控制产生扭矩的扭矩控制。例如，也以规定时间间隔，执行对扭矩指令信号和将该扭矩指令信号功率放大得到的信号的差分进行运算的处理循环，并将该处理循环的输出从编码器70反馈给控制器(图示省略)。

另外，代替/除了上述的位置控制和扭矩控制，控制部50也可以执行根据速度指令电压而无级改变速度的速度控制。例如，也可以以规定时间间隔，执行对速度指令信号和将该速度指令信号功率放大得到的信号的差分进行运算的处理循环，并将该处理循环的输出从编码器70反馈给控制器(图示省略)。

这样，控制部50使上模具10和下模具20(一对成型模具)的冲压变形参数变动，以使得计时器60测量到的当前移动时间和编码器70检测出的当前移动位置追随于最佳轨迹数据保持部40所保持的最佳轨迹数据的预定移动时间和预定移动位置。由此，能够得到高品质并且品质稳定的镜片(冲压成型品)L。

但是，根据本申请发明人等的专心研究，判明当前移动时间和预定移动时间的偏离、以及当前移动位置和预定移动位置的偏离在以下的两个时间点和位置点及其附近格外容易发生。

(1)利用上模具10和下模具20(一对成型模具)进行的预成型件(冲压材料)P的冲压开始时间或者冲压开始位置(冲头13的下面接触上模具10的上面的时间或者位置)即第一点(第一拐点)。其理由在于，如果在预成型件P的冲压前，能够使冲床下部21(台座23)无障碍地上升，因此，能够进行比较高精度的控制，另一方面，预成型件P的冲压时刻由于预成型件P的尺寸或形状或姿势或硬度等、温度或湿度等外部环境因素而(不得不)略有不同。第一点(第一拐点)或其附近的当前移动时间和预定移动时间的偏离、以及当前移动位置和预定移动位置的偏离直接关系到压切时间的偏差进而直接关系到镜片L的成型精度的劣化。

(2)上模具10和下模具20(一对成型模具)到达压切位置的到达时间或到达位置即第二点(第二拐点)。其理由在于，冲压直至预成型件P到达压切位置为止时的时间或位置由于预成型件P的尺寸或形状或姿势或硬度等、温度或湿度等外部环境因素而(不得不)略有不同。第二点(第二拐点)或其附近的当前移动时间和预定移动时间的偏离、以及当前移动位置和预定移动位置的偏离直接关系到压切时间的偏差进而直接关系到镜片L的成型精度的劣化。

作为控制部50对当前移动时间以及当前移动位置、与预定移动时间以及预定移动位置进行比较的多个点，优选包括上述的第一点(第一拐点)以及第二点(第二拐点)的至少一方。由此，能够得到更高品质且品质更加稳定的镜片(冲压成型品)L。

基于上述着眼点，作为多个点，可以在包括第一点(第一拐点)和第二点(第二拐点)的至少一方的区域内包括相对多的时间的/位置的点，同时，在不包括第一点(第一拐点)和第二点(第二拐点)的区域内包括相对多的时间的/位置的点。

例如，在包括第一点(第一拐点)的区域和包括第二点(第二拐点)的区域，可以使监视当前移动位置和预定移动位置的偏离的时间间隔相对减小(例如0.5秒)，在不包括第一点(第一拐点)和第二点(第二拐点)的任何一点的区域，可以使监视当前移动位置和预定移动位置的偏离的时间间隔相对增大(例如2秒)。

或者，作为多个点，可以在从初始位置直至第一点(第一拐点)为止的区域内包括相对少的时间的/位置的点，同时，在从第一点(第一拐点)直至压切位置为止的区域(该区域包括第二点(第二拐点))内包括相对多的时间的/位置的点。

例如，在从初始位置直至第一点(第一拐点)为止的区域，可以使监视当前移动位置和预定移动位置的偏离的时间间隔相对增大(例如2秒)，在从第一点(第一拐点)直至压切位置为止的区域，可以使监视当前移动位置和预定移动位置的偏离的时间间隔相对减小(例如0.5秒)。

由此，能够减少控制部50的计算机的运算量和运算时间，同时，能够得到高品质且品质稳定的镜片(冲压成型品)L。

图5为示出使用本实施方式的冲压成型装置1的四个样品的移动时间和移动位置的关系的一例的图。如图5中明确示出，由于每个样品在移动时间和移动位置中的偏差小，因此，抑制了压切时间的偏差，再现性高，能够得到高品质且品质稳定的镜片(冲压成型品)L。

图6为示出使用比较例的冲压成型装置的五个样品的移动时间和移动位置的关系的一例的图。如图6中明确示出，由于每个样品在移动时间和移动位置中的偏差大，因此，助长了压切时间的偏差，可能导致镜片品质劣化(放射状裂纹、不均匀的干涉条纹、镜片气泡、不完整(破裂或者缺损))。

在以上的实施方式中，示例性说明了通过冲压预成型件P得到镜片L的情况，例如，也可以是冲压成型镜片L以外的光学元件的方式。

Claims

1.一种冲压成型装置，其特征在于，具有：

一对成型模具，其对预成型件进行冲压而得到镜片；

控制部，其基于从所述一对成型模具分开的初始位置直至所述一对成型模具接近的压切位置为止的预定移动时间和预定移动位置，控制所述一对成型模具的冲压成型参数，

所述控制部使所述冲压成型参数发生变动，以使得在从所述初始位置直至所述压切位置为止的多个点上，当前移动时间和当前移动位置追随于所述预定移动时间和所述预定移动位置，

所述多个点包括第一点和第二点，所述第一点为利用所述一对成型模具进行的所述预成型件的冲压开始时间或者冲压开始位置，所述第二点为所述一对成型模具到达所述压切位置的到达时间或者到达位置，

作为所述多个点，在从所述初始位置直至所述第一点为止的区域内包括相对少的时间的/位置的点，在从所述第一点直至所述第二点为止的区域内包括相对多的时间的/位置的点。

2.根据权利要求1所述的冲压成型装置，其特征在于，

所述冲压成型参数包括冲压负荷、冲压速度以及冲压加速度的至少一个。

3.一种冲压成型方法，其为通过一对成型模具对预成型件进行冲压而得到镜片的冲压成型方法，其特征在于，

具有控制步骤，所述控制步骤基于从所述一对成型模具分开的初始位置直至所述一对成型模具接近的压切位置为止的预定移动时间和预定移动位置，控制所述一对成型模具的冲压成型参数，

在所述控制步骤中，使所述冲压成型参数发生变动，以使得在从所述初始位置直至所述压切位置为止的多个点上，当前移动时间和当前移动位置追随于所述预定移动时间和所述预定移动位置，

4.一种冲压成型程序，其为通过一对成型模具对预成型件进行冲压而得到镜片的冲压成型程序，其特征在于，

在计算机中执行控制步骤，所述控制步骤基于从所述一对成型模具分开的初始位置直至所述一对成型模具接近的压切位置为止的预定移动时间和预定移动位置，控制所述一对成型模具的冲压成型参数，