CN1903757B - 玻璃镜片模造方法及玻璃镜片模造装置 - Google Patents

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Abstract

一种玻璃镜片模造方法，包括以下步骤：将玻璃原料制成特定形状之预成型体；将该预成型体放于成型模具之下模仁上；提供一可与该下模仁构成较该预成型体大之容置空间之夹具与成型下模仁共同收容该预成型体；使该夹具与成型下模仁携上述预成型体共同绕该成型下模仁之成型面之轴线旋转；将成型模具之成型上模仁压下与上述成型下模仁合模以成型玻璃镜片。

Description

玻璃镜片模造方法及玻璃镜片模造装置
【技术领域】
本发明是关于一种玻璃镜片模造方法及一种玻璃镜片模造装置。
【背景技术】
光学组件的应用繁多，其中以影像产品最为常见，包括眼镜、望远镜、相机等产品，其余光电产品如扫描仪、传真机、复印机、光驱等，也需光学组件的搭配，因此光学镜片、镜头及各类光学组件实为光电产业不可或缺的零组件。光学产业已经具有百年的历史，近几年借着数字相机、影像手机及数字影像的应用普及，造就光学组件的市场呈现蓬勃的发展。
基本上，任何影像输出输入几乎都要各式的光学镜片或镜头，包括眼镜、传统相机、数字相机、望远镜、显微镜、复印机、传真机、激光打印机、扫描仪、条形码扫描仪、计算机相机、摄影机、保全摄影机、投影机及影像手机等，其它包括各式光驱和光通讯组件里也都需要光学镜片。
光学产品若依据各项作用及技术原理来分类，大致上可分做几何光学组件、绕射光学组件、干涉光学组件及偏振光学组件等产品，若以镜片的形状分类则大致区分为球面镜片、复合镜片与非球面镜片等，若以材质区分，大约可分为玻璃与塑料两类。
在镜片材质的选择上，在追求成本效益与外观尺寸等考量下，大部份的光电产品会同时运用玻璃镜片与塑料镜片，虽然塑料镜片具有量产成本低、重量轻等优点，并有逐渐取代玻璃镜片的趋势，但受到塑料材质有先天致命的缺点影响，如热膨胀、易吸水、不耐有机溶剂、光学系数范围狭窄等缺点，仍难以取代玻璃镜片在部分讲求光学特性产品的应用。由于玻璃的透光性能极佳，长久以来就是光学产品的重要原材料。在非球面玻璃镜片的制造方面，大体可分为研磨玻璃镜片及模造玻璃镜片两种。研磨主要适用于少量镜片的生产，而大批量生产仍以模造方法居多。
如图1所示，模造玻璃镜片是利用玻璃随温度升高黏滞度降低之特性，首先，将玻璃坯料1a制成截面为椭圆形的玻璃预型体1b；然后，再将玻璃预型体1b置于精密加工成形的模具内，在适当的环境气氛下升温至玻璃软化点附近，藉由模仁表面施压使玻璃变形，转造模仁形状，形成玻璃镜片1c的形状；最后，将已成形的玻璃镜片1c冷却后去除压力、分模，取出成品。由于玻璃坯料1a与最后需获得的玻璃镜片1c之间的形状差异较大，故通常会先将玻璃坯料1a制成与玻璃镜片1c形状较为接近的玻璃预型体1b，然后再将玻璃预型体1b加工成玻璃镜片1c的形状。
然而，在将玻璃预成型体1b放入模仁中加工成玻璃镜片1c的过程中，椭球形的玻璃预成型体1b易出现放置歪斜的情况，如图2中所示。此时，加工成的玻璃镜片品质受损，且不良品出现概率高。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种成型品质高之玻璃镜片模造方法及一种使用该方法的玻璃镜片模造装置。
一种玻璃镜片模造方法，包括以下步骤：将玻璃原料制成特定形状之预成型体；将该预成型体放于成型模具之下模仁上；提供一可与该下模仁构成较该预成型体大之容置空间之夹具与成型下模仁共同收容该预成型体；使该夹具与成型下模仁携上述预成型体共同绕该成型下模仁之成型面之轴线旋转；将成型模具之成型上模仁压下与上述成型下模仁合模以成型玻璃镜片。
一种玻璃镜片模造装置，包括一成型模具，该成型模具包括一上模仁、一下模仁，该下模仁用于承载一预成型体，该上模仁与下模仁一同将该预成型体成型为玻璃镜片之形状。该模造玻璃装置还包括一可高速旋转之转台，上述下模仁固定于该转台上。
与现有技术相比，所述玻璃镜片模造方法以旋转的方式，利用预成型体自身的离心力作用来实现纠正预成型体放置于成型下模仁上时发生歪斜的现象，从而能确保为其后成型步骤模压玻璃镜片时的准确性。
【附图说明】
图1是现有技术之模造玻璃镜片步骤的示意图。
图2是玻璃预成型体出现放置歪斜时的示意图。
图3是本发明玻璃镜片模造方法的示意图。
图4是本发明玻璃镜片模造装置的示意图。
【具体实施方式】
模造玻璃镜片为利用玻璃在高温下软化，以精密模具压制成镜片的技术。为克服在模造玻璃镜片时，预成型体放置歪斜对镜片成型品质所造成的影响，本发明采用高速旋转离心的方式来解决上述问题。
如图3所示，其为本发明一较佳实施方式玻璃镜片模造方法的示意图，本方法中玻璃材料以二氧化硅(SiO2)、氧化钡(BaO)及三氧化二硼(B2O3)的混合物为原料，该玻璃镜片模造方法包括若干工步，第一工步A为玻璃原料置入阶段，第二工步B为预成型阶段，第三工步C为回转阶段，第四工步D为成型阶段。
在第一工步A中，球形玻璃坯料10a被置入预成型模具10之一预成型下模仁12上，并随同该预成型下模仁12一起加热至约640℃。在第二工步B中，预成型模具10之一预成型上模仁14在一预成型引导件16的引导下压下，已加热的玻璃坯料10a在被预成型上模仁14与预成型下模仁12持续挤压的情况下，随预成型上模仁14与预成型下模仁12的成型面形状变化，形成特定形状(如图中所示之椭球形)之预成型体10b。在第三工步C中，加工成的预成型体10b被置入成型模具20之一成型下模仁22上，此时一成型夹具24从上方压下，并与成型下模仁22构成一闭合空间26。该闭合空间26较预成型体10b大，故预成型体10b可在该闭合空间26内移动。待夹具24与成型下模仁22构成闭合空间26后，该夹具24与成型下模仁22携同其内之预成型体10b绕成型下模仁22成型表面之轴线高速旋转。此时，在离心力的作用下，闭合空间26内的预成型体10b将调整其在成型下模仁22上的位置，并最后达到与预成型体10b的轴线与成型下模仁22的成型表面的轴线重合，即预成型体10b与成型下模仁22成型表面同轴。待成型下模仁22与其上之预成型体10b完全静止后，进入第四工步。在第四工步D中，预型体10b将跟成型下模仁22分别加热至玻璃软化点1100℃附近的温度，成型模具20之成型上模仁28在一成型引导件29的引导下压下，并对持续加压将成型下模仁22温度降至玻璃化温度即450℃之下，则预成型体10b被挤压成玻璃镜片10c之形状。当成型模具20温度降至玻璃化温度以下时，玻璃镜片10c定形之后便可移去成型上模仁28对玻璃镜片10c去压，并快速降温至300℃左右。取出后的玻璃镜片10c成品可再进行退火处理，以消除内应力。
模造用的玻璃，应选用低软化点、低色散值、高折射率的玻璃。模造步骤开始之前，一般须先将玻璃做成特定形状的预成型体，预成型体的重量误差需控制在0.5％之内，以确保成型后镜片厚度。预成型体在制造时便要有光学等级的表面，通常要求粗糙度需小于一定数值。所以，在上述第三工步C之前可采用冷抛光(cold-polishing)或火抛光(fire-polishing)等方式对预成型体进行表面处理，以确保成品的光学特性。
上述方法以二氧化硅(SiO2)、氧化钡(BaO)及三氧化二硼(B2O3)混合材料为例说明本发明玻璃镜片模造方法，该方法可根据原料的不同而改变各个步骤中的预定温度。
如图4所示，为实现上述回转过程，上述玻璃镜片模造装置100包括一转台30，其用于承载并固定上述成型模具20的成型下模仁22，该转台30之转轴与成型模具20之成型下模仁22之成型表面之轴线重合。同时，玻璃镜片模造装置100还提供一成型夹具24，该成型夹具24用于与成型下模仁22一同构成容置预成型体10b的闭合空间26，该闭合空间26需较预成型体10b大，以使预成型体10b在该闭合空间26内具有离心运动空间。在成型模具20的成型下模仁22随转台30一同转动时，该成型夹具24随之一同转动。该转台30可通过一驱动马达40控制其高速旋转，其启动及停止由控制电路(图未示)控制。
上述玻璃镜片模造方法，采用成型模具20之成型下模仁22携同放置于其上之预成型体10b一同高速旋转的方式，利用预成型体10b自身的离心力作用来实现纠正预成型体10b放置于成型下模仁22上时发生歪斜的现象，从而能确保为其后成型步骤模压玻璃镜片时的准确性。

Claims (8)

1.一种玻璃镜片模造方法，包括以下步骤：
将玻璃原料制成特定形状之预成型体；
将该预成型体放于成型模具之下模仁上；
提供一可与该下模仁构成较该预成型体大之容置空间之夹具与成型下模仁共同收容该预成型体；
使该夹具与成型下模仁携上述预成型体共同绕该成型下模仁之成型面之轴线旋转；
将成型模具之成型上模仁压下与上述成型下模仁合模以成型玻璃镜片。
2.如权利要求1所述的玻璃镜片模造方法，进一步包括以下步骤：将预成型体进行表面抛光处理。
3.如权利要求2所述的玻璃镜片模造方法，其特征在于：该表面抛光处理可采用冷抛光或火抛光方式。
4.如权利要求1或2所述的玻璃镜片模造方法，进一步包括以下步骤：将成型玻璃镜片取出后进行退火处理。
5.一种玻璃镜片模造装置，包括一成型模具，该成型模具包括一上模仁、一下模仁，该下模仁用于承载一预成型体，该上模仁与下模仁一同将该预成型体成型为玻璃镜片之形状，其特征在于：该模造玻璃装置还包括一可高速旋转之转台，上述下模仁固定于该转台上。
6.如权利要求5所述的玻璃镜片模造装置，其特征在于：该转台之旋转轴与模仁之成型表面之轴线重合。
7.如权利要求5或6所述的玻璃镜片模造装置，其特征在于：该模造玻璃装置还包括一夹具，该夹具可与下模仁一同构成一容置预成型体之空间。
8.如权利要求7所述的玻璃镜片模造装置，其特征在于：该夹具与下模仁构成空间较预成型体大。
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