DE112012005570B4

DE112012005570B4 - Formvorrichtung und Formverfahren für Glasgehäuse

Info

Publication number: DE112012005570B4
Application number: DE112012005570.5T
Authority: DE
Inventors: co ASAHI GLASS COMPANY LIMITED Masuda Kenichi
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2018-11-22
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: CN103974915A; WO2013103102A1; CN103974915B; JP6221745B2; JPWO2013103102A1; US20140283555A1; TW201345846A; TWI551554B; DE112012005570T5

Abstract

Formvorrichtung für Glasgehäuse, umfassend:eine Kammer mit einer Erwärmungsstufe, einer Pressstufe und einer Kühlstufe, wobei die Kammer eine Formwerkzeugeinheit mit einer oberen Formeinheit undeiner unteren Formeinheit, wobei die obere Formeinheit eine Mehrzahl von oberen Formen aufweist, die untere Formeinheit eine Mehrzahl von unteren Formen aufweist, die Formwerkzeugeinheit eine Mehrzahl von Glasgehäusen in der Pressstufe aus einem einzelnen plattenförmigen Glasmaterial, das aufeinander folgend von der Erwärmungsstufe gefördert wird, gleichzeitig formen kann und jede der oberen Formeinheit und der unteren Formeinheit die Mehrzahl von oberen Formen und die Mehrzahl von unteren Formen innerhalb jeder der oberen Formeinheit und der unteren Formeinheit bewegbar hält, sodass jede unabhängig in horizontaler Richtung bewegbar ist, undeine Ausrichtungseinheit umfasst, die Formoberflächen der oberen Formen und der unteren Formen entsprechend zueinander durch horizontales Bewegen der oberen Formen und der unteren Formen bei dem Pressen durch die Formwerkzeugeinheit so ausrichtet, dass eine vorgegebene Positionsbeziehung eingehalten wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formvorrichtung und ein Formverfahren, mit denen Glasgehäuse durch Formpressen kontinuierlich hergestellt werden können, und sie betrifft insbesondere eine Formvorrichtung und ein Formverfahren, welche die Erzeugung von fehlerhaften Formen zum Zeitpunkt des Formens einer Mehrzahl von Glasgehäusen durch einen Formpressvorgang unterdrücken.
HINTERGRUND
In den letzten Jahren wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung von formgepressten Produkten, die aus Glas hergestellt sind, durch Erwärmen und Erweichen eines Glasmaterials, das in einem Formwerkzeug vorliegt, und Pressen des Materials verwendet, und es wurde eine Herstellungsvorrichtung vorgeschlagen, bei der eine Mehrzahl von formgepressten Produkten kontinuierlich geformt wird, während die Formwerkzeuge zu jeweiligen Verarbeitungsstufen gefördert werden, um Herstellungskosten zu senken. Eine solche Herstellungsvorrichtung wird häufig zur Herstellung von optischen Elementen verwendet (vgl. beispielsweise die Patentdokumente 1 bis 3). Ferner ist auch ein Formpressen unter Verwendung von Rollelementen zum koaxialen Ausrichten von Formwerkzeugen für ein optisches Element bekannt (vgl. das Patentdokument 4).
Bei der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung für formgepresste Produkte werden die Formwerkzeuge so eingestellt, dass sie eine vorgegebene Temperatur aufweisen, wenn das Glasmaterial erwärmt und erweicht wird und das Glasmaterial gepresst wird, so dass eine ausreichende Erwärmungstemperatur zum Verarbeiten des Glasmaterials aufrechterhalten wird, das Glasmaterial wird nach dem Formen zum Erstarren gekühlt und schließlich wird ein Kühlen bis zu einer Temperatur von 200 °C oder weniger durchgeführt, bei der die Formwerkzeuge nicht oxidiert werden. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird die Form des Formwerkzeugs zum Zeitpunkt des Pressens genau auf das Glasmaterial übertragen und das Glasmaterial wird gekühlt und erstarrt, so dass eine geformte Form beibehalten wird, wodurch ein formgepresstes Produkt mit einer hohen Formgenauigkeit hergestellt wird.
Ferner gibt es einen beträchtlichen Fortschritt bezüglich elektronischer Produkte und es werden verschiedene tragbare bzw. mobile elektronische Produkte entwickelt. Die Größen und Dicken der Formen der elektronischen Produkte werden vermindert und als Gehäuse solcher kompakten elektronischen Produkte sind Gehäuse bekannt, bei denen Materialien verwendet werden, die aus Kunstharz bzw. Kunststoff, Metall, Glas und dergleichen hergestellt sind. Wenn als das Gehäuse des elektronischen Produkts, wie es vorstehend beschrieben worden ist, ein aus Glas hergestelltes Gehäuse verwendet werden kann, besteht der Vorteil, dass ein Aussehen mit einer hervorragenden Gestaltung und einer starken Textur bereitgestellt werden kann. Einige Gehäuse werden durch Verfahren des Schneidens, Polierens und dergleichen hergestellt und es wird auch eine Herstellung durch Formpressen in Betracht gezogen.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: JP H8-259240 A (KOKAI)
Patentdokument 2: JP 2008-69019 A (KOKAI)
Patentdokument 3: JP 2009-96676 A (KOKAI)
Patentdokument 4: Internationale Veröffentlichung WO 2008/053860 (KOKAI) beschreibt ein Presswerkzeug und ein Formverfahren für einen geformten Gegenstand.
Patentdokument 5: JP 2007-302484 A beschreibt ein Formverfahren und ein Formwerkzeug.

ZUSAMMENFASSUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Bei der Herstellung von Glasgehäusen durch Formpressen können im Hinblick auf die Effizienz Formwerkzeuge in Betracht gezogen werden, bei denen eine Mehrzahl von Formoberflächen, welche die gleiche Form bzw. Gestalt aufweisen, ausgerichtet sind, so dass eine große Zahl von Glasgehäusen durch einen Formpressvorgang hergestellt werden kann.
Wenn die vorstehend beschriebene Mehrzahl von ausgerichteten Formwerkzeugen verwendet wird, sind jedoch der Wärmeausdehnungskoeffizient des zu formenden Glases und derjenige des Formwerkzeugs verschieden, so dass ein Einfluss auf die Form des Glasgehäuses aufgrund des Unterschieds beim Wärmeausdehnungskoeffizienten berücksichtigt werden muss. Insbesondere gibt es manchmal Probleme hinsichtlich der Durchführung der Herstellung mit einer guten Ausbeute, wobei bei jeder Formoberfläche eines solchen Formwerkzeugs Risse aufgrund einer Verschiebung zwischen der Formoberfläche und dem gepressten Glas auftreten, da das Schrumpfungsausmaß auf der Glasseite insbesondere dann groß ist, wenn gekühlt wird, und eine Spannung auftritt, da die Schrumpfungsrichtung abhängig von einer Position der Formoberfläche unterschiedlich ist, was zur Herstellung von Produkten führt, deren Form stark variiert.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Formvorrichtung und eines Formverfahrens für Glasgehäuse, mit denen bei der Herstellung der Glasgehäuse die Erzeugung einer fehlerhaften Form aufgrund eines Unterschieds beim Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen einem Glas und einem Formwerkzeug zum Zeitpunkt des Pressens verhindert wird und Glasgehäuseprodukte mit einer guten Ausbeute effizient hergestellt werden.
Mittel zum Lösen der Probleme
Als Ergebnis von intensiven Untersuchungen haben die vorliegenden Erfinder gefunden, dass die vorstehend beschriebenen Probleme durch eine Formvorrichtung und ein Formverfahren für Glasgehäuse der vorliegenden Erfindung gelöst werden können, und haben die vorliegende Erfindung gemacht.
Insbesondere handelt es sich bei der Formvorrichtung für Glasgehäuse der vorliegenden Erfindung um eine Formvorrichtung für Glasgehäuse, die gleichzeitig eine Mehrzahl von Glasgehäusen durch aufeinander folgendes Fördern eines plattenförmigen Glasmaterials zu jeder von einer Erwärmungsstufe, einer Pressstufe und einer Kühlstufe, die innerhalb einer Kammer bereitgestellt sind, formen kann, wobei in der Pressstufe das Glasmaterial unter Verwendung von Formwerkzeugeinheiten, die aus einer oberen Formeinheit mit einer Mehrzahl von oberen Formen und einer unteren Formeinheit mit einer Mehrzahl von unteren Formen ausgebildet sind, formgepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Formvorrichtung für Glasgehäuse eine Ausrichtungseinheit aufweist, die Formoberflächen der oberen Formen und der unteren Formen durch horizontales Bewegen der oberen Formen und der unteren Formen zum Zeitpunkt des Pressens so ausrichtet, dass eine vorgegebene Positionsbeziehung eingehalten wird, wobei die oberen Formen und die unteren Formen durch die obere Formeinheit und die untere Formeinheit jeweils unabhängig innerhalb jeder Einheit in einer horizontalen Richtung bewegbar gehalten sind.
Ferner ist ein Formverfahren für Glasgehäuse der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es einen Erwärmungsschritt des Erwärmens der unteren Formeinheit und des Glasmaterials in der Erwärmungsstufe unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Formvorrichtung für Glasgehäuse der vorliegenden Erfindung nach dem Anordnen des plattenförmigen Glasmaterials auf die untere Formeinheit, einen Pressschritt des Beaufschlagens des erwärmten und erweichten Glasmaterials unter Verwendung der oberen Formen und der unteren Formen mit Druck zum Übertragen von Formen der Formoberflächen nach dem Durchführen eines Ausrichtens der Formoberflächen der oberen Formen und der unteren Formen, die in der oberen Formeinheit und der unteren Formeinheit bereitgestellt sind, durch vertikales Bewegen mindestens einer von einem Paar von Pressplatten, bei dem es sich um eine Presseinheit in der Pressstufe handelt, und einen Kühlschritt des Kühlens der unteren Formeinheit und des Glasmaterials, auf das die Formen der Formoberflächen übertragen worden sind, nach dem Pressschritt in der Kühlstufe, und des horizontalen Bewegens der unteren Formen gemäß einer Schrumpfung des Glasmaterials aufweist.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß einer Formvorrichtung und eines Formverfahrens für Glasgehäuse der vorliegenden Erfindung ist es beim Formen einer Mehrzahl von Glasgehäusen durch einen Pressvorgang möglich, eine übermäßige Verformung und Risse zu unterdrücken, wenn aufgrund eines Unterschieds beim Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen einem Glasmaterial und einem Formwerkzeug eine Schrumpfung stattfindet, was zu einer Verbesserung der Herstellungsausbeute der Glasgehäuse führt und die Produktivität von Produkten erhöht.
Figurenliste

[1] 1 ist ein schematisches Aufbaudiagramm einer Formvorrichtung für Glasgehäuse, bei der es sich um eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt.
[2] 2 ist ein schematisches Aufbaudiagramm, in dem die Formvorrichtung von 1 von oben gezeigt ist.
[3] 3 ist eine Draufsicht einer unteren Formeinheit, die in der Formvorrichtung von 1 verwendet wird.
[4] 4 ist eine Schnittansicht einer oberen Formeinheit und der unteren Formeinheit von 1 bei einem Querschnitt von A-A in der 3.
[5] 5 ist ein schematisches Aufbaudiagramm einer Formvorrichtung für Glasgehäuse, bei der es sich um eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend detailliert beschrieben. Die 1 ist ein schematisches Aufbaudiagramm einer Formvorrichtung für Glasgehäuse, bei der es sich um eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, und die 2 ist ein schematisches Aufbaudiagramm, in dem die Formvorrichtung von 1 von oben gezeigt ist. (Sowohl in der 1 als auch in der 2 ist nur eine Kammer 2 durch einen Querschnitt gezeigt. Ferner zeigt die 2 nur Platten auf einer unteren Seite der jeweiligen Stufen und zeigt eine Positionsbeziehung der Platten in den jeweiligen Stufen.)
Eine Formvorrichtung 1 für Glasgehäuse der vorliegenden Erfindung weist eine Kammer 2, die eine Formkammer zum Formen der Glasgehäuse ist, eine Erwärmungsstufe 3, die innerhalb der Kammer 2 bereitgestellt ist und ein plattenförmiges Glasmaterial 50 und eine untere Formeinheit 12, auf der das Glasmaterial angeordnet ist, erwärmt, so dass das Glasmaterial 50 erweicht wird, eine Pressstufe 4, die das erwärmte und erweichte plattenförmige Glasmaterial 50 erweicht, und eine Kühlstufe 5 auf, die das Glasmaterial kühlt, das durch das Pressen Formen der Glasgehäuse erhalten hat.
Im Inneren der Kammer 2, bei der es sich um die Formkammer handelt, wird der Formvorgang der Glasgehäuse durchgeführt. Die Kammer 2 ist mit einem Einlass 6, durch den das Glasmaterial 50 und die untere Formeinheit 12 in das Innere der Kammer 2 eingebracht werden, und einem Auslass 7 versehen, aus dem das geformte Glasmaterial 50 und die untere Formeinheit 12 entnommen werden, nachdem das Formpressen abgeschlossen ist, und der Einlass 6 und der Auslass 7 sind mit einem Einlassverschluss 6a bzw. einem Auslassverschluss 7a versehen. Die untere Formeinheit 12 kann durch Öffnen und Schließen dieser Verschlüsse je nach Bedarf in die Kammer 2 eingeführt und aus der Kammer 2 entnommen werden und die Atmosphäre in der Kammer 2 wird aufrechterhalten. Ferner sind an dem Einlass 6 und dem Auslass 7 Formwerkzeug-Anordnungstische 8 und 9, auf denen die untere Formeinheit 12 angeordnet werden kann, an Abschnitten außerhalb der Kammer 2 bereitgestellt.
Im Inneren der Kammer 2 sind die Erwärmungsstufe 3, die Pressstufe 4 und die Kühlstufe 5 zum Durchführen eines Formpressens der Glasgehäuse bereitgestellt und durch diese jeweiligen Stufen wird eine Verarbeitung aufeinander folgend durchgeführt, so dass das Glasmaterial eine gewünschte Form erhält. Die untere Formeinheit 12, auf der das plattenförmige Glasmaterial 50 angeordnet wird, wird durch den Einlass 6 in die Kammer 2 eingebracht, durch die vorgegebene Verarbeitung in den vorstehend beschriebenen jeweiligen Stufen in dieser Reihenfolge bewegt und nach dem Abschluss der vorgegebenen Verarbeitung wird die untere Formeinheit 12 aus dem Auslass 7 nach außerhalb der Kammer 2 entnommen.
Da das Innere der Kammer 2 auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, so dass in einfacher Weise ein Erweichen und ein Verformen des plattenförmigen Glasmaterials 50 verursacht werden, wird darin eine Atmosphäre eines Inertgases, wie z.B. Stickstoff, aufrechterhalten, so dass die untere Formeinheit 12 und die obere Formeinheit 11 nicht oxidiert werden. Die Inertgasatmosphäre kann durch eine abgedichtete Struktur der Kammer 2 und Ersetzen einer inneren Atmosphäre erhalten werden, und es ist auch möglich, die Kammer 2 so zu gestalten, dass sie eine teilabgedichtete Struktur aufweist und die Inertgasatmosphäre derart aufrechterhalten wird, dass ein Einströmen von Außenluft in die Kammer verhindert wird, wobei der Druck in der Kammer durch ständiges Zuführen von Inertgas in die Kammer 2 auf einen Überdruck eingestellt wird. Der Einlassverschluss 6a und der Auslassverschluss 7a, die vorstehend beschrieben worden sind, sind zum Erzeugen des teilabgedichteten Zustands innerhalb der Kammer 2 mit einem einfachen Aufbau effektiv. Es sollte beachtet werden, dass es bevorzugt ist, dass die Kammer 2 und die Verschlüsse 6a, 7a aus Materialien wie rostfreier Stahl, legierter Stahl oder dergleichen ausgebildet sind, die bei hohen Temperaturen keine Gase und Verunreinigungen abgeben. Ferner kann ein Außenumfang der Verschlüsse 6a, 7a (einschließlich die Formwerkzeug-Anordnungstische 8, 9) so ausgebildet werden, dass er eine abgedichtete Struktur aufweist, um das Einströmen von Luft von außen in die Kammer 2 weiter zu unterdrücken.
Als nächstes werden die jeweiligen Stufen zur Durchführung des Formvorgangs der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die Formwerkzeuge, die für das Formpressen des Glasmaterials 50 in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ein Satz von Formwerkzeugeinheiten sind, der durch eine obere Formeinheit 11, die eine Mehrzahl von oberen Formen aufweist, die Gehäuseformen einer oberen Oberfläche bilden, und eine untere Formeinheit 12, die eine Mehrzahl von unteren Formen aufweist, die Gehäuseformen einer unteren Oberfläche bilden, ausgebildet ist. In der vorliegenden Erfindung ist die obere Formeinheit 11 in der Pressstufe 4 fixiert und die untere Formeinheit 12 ist so eingestellt, dass sie sich auf den jeweiligen Stufen bewegt, während das Glasmaterial 50 darauf angeordnet ist. Dabei weisen die Formwerkzeugeinheiten, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, eine Mehrzahl von Sätzen eines Paars einer entsprechenden oberen Form und unteren Form auf, und es ist möglich, eine Mehrzahl von Glasgehäusen durch einen Pressvorgang zu formen. Ferner sind die jeweiligen oberen Formen und unteren Formen so angeordnet, dass sie sich nur wenig in einer horizontalen Richtung bewegen können.
Die Erwärmungsstufe 3 der vorliegenden Erfindung weist eine Heizplatte 3b mit einer darin eingebetteten Heizeinrichtung 3a zum Erweichen des auf der unteren Formeinheit 12 angeordneten Glasmaterials 50 auf. Die Heizplatte 3b erwärmt die untere Formeinheit 12 dadurch, dass sie mit der unteren Formeinheit 12 in Kontakt gebracht wird, und sie kann ferner das auf der unteren Formeinheit 12 angeordnete Glasmaterial 50 indirekt erwärmen.
Ferner weist die Erwärmungsstufe 3 eine Heizeinrichtung 3d zum direkten Erwärmen zum Erweichen des Glasmaterials 50 auf. Als derartige Heizeinrichtung kann ein Heizelement genannt werden, das ein Strahlungserwärmen durchführen kann, wie z.B. eine Heizpatrone, eine keramische Heizeinrichtung, eine SiC-Heizeinrichtung und eine Kohlenstoff-Heizeinrichtung. Es ist auch möglich, dass die Erwärmungsstufe durch Einbetten dieser Heizeinrichtungen z.B. in eine Metallplatte aus rostfreiem Stahl, Ambiloy oder dergleichen oder ein Glasrohr aus Quarz oder dergleichen ausgebildet wird.
Es sollte beachtet werden, dass in der Erwärmungsstufe 3 die Heizplatte 3b an eine Bodenplatte der Kammer 2 mittels einer wärmeisolierenden Platte 3c angebracht ist, so dass verhindert wird, dass Wärme von der Heizplatte 3b selbst direkt auf die Kammer 2 übertragen wird.
Die Pressstufe 4 der vorliegenden Erfindung weist ein Paar von oberen und unteren Pressplatten 4b auf. Durch Vermindern des Abstands zwischen diesem Paar von oberen und unteren Pressplatten 4b werden die obere Formeinheit 11 und die untere Formeinheit 12 angenähert, das plattenförmige Glasmaterial 50, das auf der unteren Formeinheit 12 angeordnet ist, wird in einem erweichten Zustand gepresst, so dass es verformt wird, und Formen der Formoberflächen der oberen Formen und der unteren Formen, die an der oberen Formeinheit 11 und der unteren Formeinheit 12 bereitgestellt sind, werden auf das Glasmaterial 50 übertragen, wodurch Glasgehäuse geformt werden. Als eine konkrete Konfiguration ist diese Pressstufe 4 durch das Paar von oberen und unteren Pressplatten 4b mit darin eingebetteten Heizeinrichtungen 4a ausgebildet. Das Pressen unter Verwendung der Pressplatten 4b wird durchgeführt, während die Heiztemperatur bei der Vorstufe gehalten wird. Es ist auch möglich, an Positionen zwischen dem Paar von oberen und unteren Pressplatten und wärmeisolierenden Platten einen Kühlmechanismus bereitzustellen, so dass die Kühlgeschwindigkeiten der Platten und der Formwerkzeuge gesteuert werden können (so dass das Kühlen beschleunigt werden kann). Als Kühleinheit kann ein Luftkühlungssystem, ein Wasserkühlungssystem oder dergleichen eingesetzt werden.
Insbesondere sind in der Pressstufe 4 die oberen und unteren Pressplatten 4b mit Stangen 4d verbunden und die Stangen 4d ermöglichen eine vertikale Bewegung der Pressplatten 4b unter Verwendung eines nicht gezeigten Zylinders. Durch vertikales Bewegen sowohl der oberen als auch der unteren Platten (oder der Platte von jeder der oberen Seite und der unteren Seite) der Pressplatten 4b, wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann das Glasmaterial 50 durch die Formwerkzeuge durch Vermindern des Abstands zwischen der oberen Formeinheit 11 und der unteren Formeinheit 12 gepresst werden. Dabei wird das Pressen mit einem vorgegebenen Druck durchgeführt und die Formen der Glasgehäuse können dem plattenförmigen Glasmaterial mit einer hohen Genauigkeit verliehen werden.
Es sollte beachtet werden, dass diese oberen und unteren Pressplatten 4b durch wärmeisolierende Platten 4c mit den Stangen 4d verbunden sind, so dass verhindert wird, dass Wärme von den Pressplatten 4b selbst direkt auf die Kammer 2 übertragen wird. Es sollte beachtet werden, dass es auch möglich ist, die Gestaltung so auszuführen, dass nur eine Pressplatte von den Pressplatten der oberen Seite und der unteren Seite bewegt werden kann, und dass die andere Pressplatte an der Kammer 2 fixiert ist, und dass in diesem Fall die zu fixierende Pressplatte 4b mittels der wärmeisolierenden Platte 4c an der Kammer 2 fixiert werden kann, so dass eine direkte Übertragung der Wärme der Pressplatte 4b auf die Kammer 2 wie bei der Heizplatte 3b verhindert wird.
Die Kühlstufe 5 der vorliegenden Erfindung weist eine Kühlplatte 5b mit einer darin eingebetteten Heizeinrichtung 5a zum Kühlen und Erstarrenlassen des Glasmaterials 50, dem die Formen der Glasgehäuse verliehen worden sind, auf. Diese Kühlplatte 5b kann die untere Formeinheit 12 durch Inkontaktbringen mit der unteren Formeinheit 12 nach der Pressverarbeitung kühlen und kann ferner das auf der unteren Formeinheit 12 angeordnete Glasmaterial 50 indirekt weiter kühlen. Obere Teile der Glasgehäuse, die auf der unteren Formeinheit 12 auf der Kühlplatte 5b angeordnet sind, werden freigelegt und die Kühlgeschwindigkeit kann zu hoch werden, so dass es auch möglich ist, die Kühlgeschwindigkeit des Glaskörpers durch Bereitstellen einer Wärmequelle, wie z.B. der Heizeinrichtung 3d, die bezüglich der Erwärmungsstufe erläutert worden ist, auf einem Teil oberhalb des Glasmaterials 50 zu steuern.
Es sollte beachtet werden, dass in der Kühlstufe 5 die Kühlplatte 5b an der Bodenplatte der Kammer 2 mittels einer wärmeisolierenden Platte 5c fixiert ist, so dass Wärme von der Kühlplatte 5b selbst direkt auf die Kammer übertragen wird.
Das Erstarren des plattenförmigen Glasmaterials 50 kann durch Kühlen des Glasmaterials auf den Glasübergangspunkt des Materials oder darunter, mehr bevorzugt auf den unteren Kühlpunkt des Materials oder darunter, erreicht werden. Wenn das plattenförmige Glasmaterial ausreichend gekühlt ist, wird die Form des Glasgehäuses stabilisiert und eine Verformung wird unterdrückt. Dabei bedeutet das Kühlen, dass die Temperatur vermindert wird, bis das plattenförmige Glasmaterial 50 erstarrt ist, so dass die Form des Glasgehäuses stabil erhalten werden kann. Die Temperatur ist nur um etwa 50 bis 150 °C niedriger als die der Pressplatte und es handelt sich nach wie vor um eine hohe Temperatur, so dass die Kühlplatte 5b ebenfalls mit einer darin eingebetteten Heizeinrichtung 5b ausgestattet ist.
Ferner sind die Pressplatten 4b an den Stangen 4d mittels der wärmeisolierenden Platten fixiert, wie es vorstehend beschrieben worden ist, und die Stangen 4d sind mit dem Zylinder verbunden. Dabei muss der Zylinder lediglich dazu in der Lage sein, die jeweiligen Platten vertikal zu bewegen, und ein Zylinder wie z.B. ein elektrischer Servozylinder, ein Hydraulikzylinder und ein elektrohydraulischer Zylinder kann verwendet werden.
Eine Kontaktoberfläche zwischen jeder der vorstehend beschriebenen Heizplatte 3b, der Pressplatte 4b und der Kühlplatte 5b und den Formwerkzeugen ist im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Ebene. Insbesondere passen in der Pressplatte 4b, wenn die Kontaktoberfläche zwischen der Pressplatte 4b und der Formwerkzeugeinheit geneigt ist, Positionen der Formoberflächen der oberen Formen und der unteren Formen nicht zusammen und Formen von Glasgehäusen, die dabei geformt werden, werden manchmal fehlerhaft. Daher werden die Handhabung von Platten in den jeweiligen Stufen und die Ausrichtung der unteren Formeinheit 12 genau durchgeführt.
In diesen jeweiligen Stufen ist die Platte in einer Weise ausgebildet, dass eine Heizpatrone in ein Material wie z.B. rostfreien Stahl, Hartmetall und einen legierten Stahl eingesetzt und fixiert wird. Durch Erwärmen der Heizpatrone wird die Temperatur der Platte erhöht und die Temperatur kann bei einer gewünschten Temperatur gehalten werden.
Ferner kann für jede der wärmeisolierenden Platten 3c, 4c, 5c der jeweiligen Stufen eine bekannte wärmeisolierende Platte aus Keramik, rostfreiem Stahl, Gesenkstahl, Schnellarbeitsstahl oder dergleichen verwendet werden und sie sind vorzugsweise aus Keramik mit einer großen Härte hergestellt, bei der eine Verformung selbst durch Druck und dergleichen während des Pressens nur schwer stattfindet und es unwahrscheinlich ist, dass eine Verschiebung stattfindet. Wenn ein Material auf Metallbasis verwendet wird, ist es bevorzugt, auf einer Oberfläche eine CrN-, TiN- oder TiAIN-Beschichtungsverarbeitung durchzuführen.
Die Erwärmungsstufe 3, die Pressstufe 4 und die Kühlstufe 5, die vorstehend beschrieben worden sind, bilden jeweils Orte (Stufen), bei denen die vorgegebene Verarbeitung durchgeführt wird. Zur aufeinander folgenden und problemlosen Durchführung der Verarbeitung in den jeweiligen Stufen wird die untere Formeinheit 12 durch eine Fördereinheit (nicht gezeigt) in einem vorgegebenen zeitlichen Ablauf zu jeder Stufe bewegt und bei jeder Stufe angeordnet. Der zeitliche Ablauf der Bewegung wird durch eine Steuereinheit gesteuert.
Insbesondere wird die vorgegebene Verarbeitung aufeinander folgend durchgeführt, während die untere Formeinheit 12 auf die jeweiligen Platten in der Reihenfolge der Heizplatte 3b, der Pressplatte 4b und der Kühlplatte 5b gefördert und bewegt wird. Wenn die untere Formeinheit 12 zur nächsten Stufe bewegt wird, bleibt die Stufe nach dem Abschluss der Verarbeitung unbesetzt, so dass es durch weiteres Fördern der unteren Formeinheit 12, auf der ein weiteres plattenförmiges Glasmaterial angeordnet ist, möglich wird, dass der Formvorgang einer Mehrzahl von Glasgehäusen kontinuierlich und simultan ablaufen kann.
Als die vorstehend beschriebene Fördereinheit zur Durchführung der Verarbeitung kann ein Roboterarm oder dergleichen genannt werden, obwohl ein solcher nicht gezeigt ist. Eine solche Fördereinheit kann eine Fördereinheit sein, welche die untere Formeinheit 12 von dem Formwerkzeug-Anordnungstisch 8 zu der Erwärmungsstufe 3, von der Erwärmungsstufe 3 zu der Pressstufe 4, von der Pressstufe 4 zu der Kühlstufe 5 und von der Kühlstufe 5 zu dem Formwerkzeug-Anordnungstisch 9 bewegen kann.
Es sollte beachtet werden, dass diese Steuereinheit sogar die Bewegung der Formwerkzeuge, die Temperaturen der Platten in der jeweiligen Erwärmungsstufe, Pressstufe und Kühlstufe, den zeitlichen Ablauf der vertikalen Bewegung und dergleichen steuert und die Steuerung so ausführt, dass eine Reihe von Formvorgängen problemlos und kontinuierlich durchgeführt werden kann. Dabei werden auch das Öffnen und Schließen des Einlassverschlusses 6a und des Auslassverschlusses 7a gesteuert. Ferner ist es bevorzugt, die Menge und den zeitlichen Ablauf der Zuführung von Stickstoff so zu steuern, dass die Atmosphäre in der Kammer 2 ein Inertgas ist.
Insbesondere ist diese Formvorrichtung 1 für Glasgehäuse eine Formvorrichtung für Glasgehäuse, die eine vorgegebene Verarbeitung durchführt, während die Temperatur an einer oder mehreren Position(en) durch Fördern von Formwerkzeugen erhöht oder gesenkt wird.
Ferner besteht ein charakteristischer Teil der Formvorrichtung 1 für Glasgehäuse der vorliegenden Erfindung darin, dass die Formwerkzeugeinheiten verwendet werden, welche die Mehrzahl von Sätzen von Formwerkzeugen aufweisen, die jeweiligen Formwerkzeuge so eingestellt sind, dass sie sich in der horizontalen Richtung bewegen können und die Ausrichtung der entsprechenden Formoberflächen durchgeführt werden kann, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
Der Aufbau dieser Formwerkzeugeinheiten wird unter Bezugnahme auf die 3 und die 4 beschrieben. Die 3 ist eine Draufsicht, wenn die untere Formeinheit 12, die in der 1 verwendet wird, auf der Pressplatte 4b montiert ist, und die 4 zeigt eine Schnittansicht der Formwerkzeugeinheiten bei einem Querschnitt A-A in der 3.
Als erstes wird der Aufbau der unteren Formeinheit 12 beschrieben. Die untere Formeinheit 12 ist aus einer Mehrzahl von unteren Formen 12a und einem Halteelement für die untere Form 12b ausgebildet, das die unteren Formen 12a jeweils unabhängig in einer in der horizontalen Richtung bewegbaren Weise stützt.
Das Halteelement für die untere Form 12b ist so ausgebildet, dass es mit kleinen Kammern versehen ist, in deren Innerem die Mehrzahl von unteren Formen 12a durch Ausrichten der Formen in jeweiligen vorgegebenen Positionen untergebracht ist. Bezüglich der kleinen Kammer hat eine Wand, welche die kleinen Kammern trennt, auch eine Funktion des Regulierens einer Bewegung der unteren Form 12a in der horizontalen Richtung, und durch eine Einstellung, die derart ist, dass sich die jeweiligen unteren Formen 12a nur innerhalb eines bestimmten Bereichs bewegen können, wird eine Positionsbeziehung zwischen der unteren Form und der oberen Form so eingestellt, dass sie in einen vorgegebenen Bereich fällt. Ferner weist die untere Formeinheit 12 Öffnungen auf, so dass die Formoberflächen der unteren Formen 12a nach oben geöffnet sind, so dass der Pressvorgang nicht behindert wird. Es sollte beachtet werden, dass die Öffnungen durch eine Wand 12e gebildet werden, welche die unteren Formen 12a teilt, wie es in der 4 gezeigt ist, und ein oberer Teil der Wand 12e so ausgebildet ist, dass er im Querschnitt eine T-Form aufweist, so dass die untere Form 12a innerhalb der kleinen Kammer gehalten werden kann. Durch Verwenden dieser Form wird verhindert, dass die untere Form 12a und das Glasmaterial 50 haften bleiben und ein Lösen der Form nach dem Pressen kann sichergestellt werden.
Ferner stützt das Halteelement für die untere Form 12b die unteren Formen 12a mittels der Rollelemente 12c von unten. Die Rollelemente 12c sind vorzugsweise als kugelförmige Elemente mit einem einheitlichen Durchmesser ausgebildet. Als Rollelement 12c wird ein kugelförmiges Element mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 5 mm verwendet, das aus einem Material mit großer Härte ausgebildet ist, wie z.B. einem Stahlprodukt mit hohem Kohlenstoffgehalt und hohem Chromgehalt, das als Lagerstahl bezeichnet wird, einer Keramik, wie z.B. Siliziumnitrid (Si₃N₄), Siliziumcarbid (SiC), Zirkoniumoxid (ZrO₂) und Aluminiumoxid (Al₂O₃), einem Cermet, das Wolframcarbid (WC) enthält, einem weiteren Metall oder dergleichen.
Das Rollelement 12c, das aus diesen Materialien hergestellt ist, wird vorzugsweise unter Verwendung eines Typs der vorstehend beschriebenen Materialien ausgebildet. Es kann jedoch auch durch Mischen einer Mehrzahl von Typen, die aus verschiedenen Materialtypen hergestellt sind, ausgebildet werden, solange ein Zustand beibehalten werden kann, bei dem die untere Form 12a horizontal fixiert werden kann.
Es sollte beachtet werden, dass die Form des Rollelements 12c anstelle einer Kugelform als solche auch in einer Säulenform, einer flachen Kugelform oder dergleichen ausgebildet sein kann, wobei jedoch die Kugelform als solche bezüglich einer einfachen Verarbeitung, eines einfachen Erreichens einer Höhengenauigkeit (Durchmessergenauigkeit) und eines einfachen Rollens des Roll-elements 12c bevorzugt ist.
Es sollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration erläutert wird, die eine horizontale Bewegung durch die Rollelemente 12c ermöglicht, jedoch muss es sich bei der Konfiguration nur um eine Konfiguration handeln, bei der die unteren Formen 12a jeweils unabhängig in der horizontalen Richtung bewegt werden können. Um die horizontale Bewegung zu ermöglichen, kann z.B. unter Verwendung eines Materials, das einen kleinen Reibungskoeffizienten bewirkt und das Gleiten zwischen der Form und dem Element verbessert, ein Dünnfilm auf einer Kontaktoberfläche zwischen der unteren Form 12a und dem Halteelement für die untere Form 12b gebildet werden. Dabei kann als Material des Dünnfilms Diamant-artiger Kohlenstoff (DLC), amorphes SiC, SiC, Kohlenstoffnitrid oder dergleichen genannt werden.
Die horizontale Bewegung wird vorzugsweise so eingestellt, dass die Bewegung in jedweder Richtung von 360 Grad realisiert werden kann, so dass die Bewegung gemäß einer Schrumpfungsrichtung des Glases ausgeführt werden kann. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die Schrumpfungsrichtung abhängig von Positionen der Formoberflächen unterschiedlich ist, so dass die Schrumpfung des Glases in der Nähe eines Zentrums des Glasmaterials 50 (bei dem es sich auch um einen zentralen Teil der Formwerkzeugeinheiten handelt) am geringsten ist, ein Außenumfang des Glasmaterials 50 ein größeres Schrumpfungsausmaß aufweist und ferner die Schrumpfungstendenz in der Richtung des zentralen Teils der Formwerkzeugeinheiten größer wird.
Die untere Form 12a kann sich um das Ausmaß eines Spalts, der zwischen der unteren Form 12a und der Wand 12e der kleinen Kammer der unteren Formeinheit 12, in der die Form untergebracht ist, bereitgestellt ist, bewegen. Dabei wird die Größe des Spalts so eingestellt, dass sie größer ist als das Schrumpfungsausmaß des Glasmaterials 50, so dass die untere Form 12a der Schrumpfung des Glases ausreichend folgen kann. Wenn die untere Form der Schrumpfung des Glases nicht ausreichend folgen kann, wird auf das Glas eine unnötige Belastung ausgeübt, was zu einer fehlerhaften Form führen kann.
Ferner weist die obere Formeinheit 11 eine Struktur auf, die derjenigen der vorstehend beschriebenen unteren Formeinheit 12 ähnlich ist und durch eine Mehrzahl von oberen Formen 11a und ein Halteelement für die obere Form 11b, das die oberen Formen 11a in einer in der horizontalen Richtung bewegbaren Weise hält, ausgebildet ist. Es sollte beachtet werden, dass die obere Formeinheit 11 so angeordnet ist, dass die Formoberflächen der oberen Formen 11a und der unteren Formen 12a aufeinander zu gerichtet sind, so dass die obere Formeinheit 11 in einer Weise gehalten ist, dass die Öffnungen nach unten gerichtet sind und die Formoberflächen der oberen Formen 11a, die im Inneren der Öffnungen untergebracht sind, ebenfalls nach unten gerichtet sind, und zwar entgegengesetzt zu der Art und Weise der unteren Formeinheit 12. Insbesondere wird die obere Formeinheit 11 in einem Zustand verwendet, der derart ist, wie wenn die untere Formeinheit 12 umgedreht wird.
Das Halteelement für die obere Form 11b ist so ausgebildet, dass es mit kleinen Kammern versehen ist, in deren Innerem die Mehrzahl von oberen Formen 11a durch Ausrichten der Formen in jeweiligen vorgegebenen Positionen untergebracht sind. Bezüglich der kleinen Kammer hat eine Wand, welche die kleinen Kammern trennt, auch eine Funktion des Regulierens einer Bewegung der oberen Form 11a in der horizontalen Richtung, und durch eine Einstellung, die derart ist, dass sich die jeweiligen oberen Formen 11a nur innerhalb eines bestimmten Bereichs bewegen können, wird eine Positionsbeziehung zwischen der oberen Form 11a und der unteren Form 12a so eingestellt, dass sie in einen vorgegebenen Bereich fällt. Ferner weist die obere Formeinheit 11 Öffnungen auf, so dass die Formoberflächen der oberen Formen 11a geöffnet sind, so dass der Pressvorgang nicht behindert wird. Es sollte beachtet werden, dass die Öffnungen durch eine Wand 11e gebildet werden, welche die oberen Formen 11a teilt, wie es in der 4 gezeigt ist, und ein unterer Teil der Wand 11e so ausgebildet ist, dass er im Querschnitt eine T-Form aufweist, so dass die obere Form 11a innerhalb der kleinen Kammer gehalten werden kann. Durch Verwenden dieser Gestalt kann die obere Form 11 so innerhalb der kleinen Kammer gehalten werden, dass sie nicht herabfällt.
Ferner stützt das Halteelement für die obere Form 11b einen Außenumfang der oberen Formen 11a mittels der Rollelemente 11c von unten. Die Rollelemente 11c entsprechen den Rollelementen, die in der unteren Formeinheit 12 verwendet werden. Es sollte beachtet werden, dass die Stützposition auf einen Außenumfangsteil eingestellt ist, der nicht mit der Formoberfläche überlappt, da die Formoberflächen der oberen Formen 11a nach unten gerichtet sind, so dass das Formen nicht behindert wird.
Ferner ist bezüglich jeder der oberen Formen 11a und der unteren Formen 12a, die in der oberen Formeinheit 11 und der unteren Formeinheit 12, die vorstehend beschrieben worden sind, untergebracht sind, ein konkaver Abschnitt zur Ausrichtung auf einer der oberen Form 11a und der unteren Form 12a bereitgestellt, und ein konvexer Abschnitt zur Ausrichtung ist auf der anderen Form bereitgestellt, so dass die Positionen der jeweiligen entsprechenden Formoberflächen ausgerichtet werden. In jeder der 3 und der 4 ist ein Diagramm gezeigt, bei dem konvexe Abschnitte 11d zur Ausrichtung auf der oberen Form 11a bereitgestellt sind und konkave Abschnitte 12d zur Ausrichtung auf der unteren Form 12a bereitgestellt sind, jedoch können die konkaven und konvexen Abschnitte auch in einer umgekehrten Weise bereitgestellt sein.
Die konkaven Abschnitte 12d und die konvexen Abschnitte 11d zur Ausrichtung sind so bereitgestellt, dass sie die zusammengehörigen Formoberflächen ausrichten, und sie sind in entsprechenden Positionen bereitgestellt. Beispielsweise sind, wie es in der 3 gezeigt ist, die konkaven Abschnitte 12d oder die konvexen Abschnitte 11d jeweils an 2 Positionen auf jeder der Außenseiten von beiden seitlich gegenüber liegenden Seiten bezüglich einer rechteckigen Formoberfläche bereitgestellt. Es sollte beachtet werden, dass die Positionen, an denen der konkave Abschnitt und der konvexe Abschnitt bereitgestellt sind, nicht darauf beschränkt sind, und es möglich ist, die jeweiligen Abschnitte an zwei Positionen an benachbarten Stellen vorzusehen, und anders als es vorstehend beschrieben worden ist, kann jedwede Anordnung eingesetzt werden, solange die Positionen der Formoberflächen ausgerichtet werden können.
Wenn die obere Formeinheit 11 und die untere Formeinheit 12 beim Pressen angenähert werden, werden der konkave Abschnitt 12d und der konvexe Abschnitt 11d vor dem Pressen des Glasmaterials 50 zusammengeführt, wodurch die Positionen der Formoberflächen der oberen Form 11a und der unteren Form 12a auf die vorgegebenen Positionen eingestellt werden. Es sollte beachtet werden, dass es zum einfachen und sicheren Zusammenführen bzw. -passen des konkaven Abschnitts 12d und des konvexen Abschnitts 11d bevorzugt ist, eine Öffnung des konkaven Abschnitts 12d auf einer Seite, in die der konvexe Abschnitt 11d eingesetzt wird, durch Bereitstellen einer Neigung, durch welche die Öffnung enger wird, wenn der konvexe Abschnitt 11d eingesetzt wird, zu vergrößern.
Der konkave Abschnitt 12d muss lediglich in ausreichender Weise die Ausrichtung bezüglich der Formoberflächen der oberen Form 11a und der unteren Form 12a bewirken können und obwohl in der 4 ein Beispiel gezeigt ist, bei dem der konkave Abschnitt 12d auf der unteren Form 12a als Durchgangsloch bereitgestellt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, den konkaven Abschnitt 12d auf der unteren Form 12a als ein Loch auszubilden, das nicht durch die untere Form 12a hindurchreicht, und es ist auch möglich, dass zur ausreichenden Durchführung der Ausrichtung der konkave Abschnitt auch auf dem Halteelement für die untere Form 12b bereitgestellt wird und der konvexe Abschnitt 11d zur Ausrichtung der oberen Form 11a so bereitgestellt wird, dass er eine ausreichend große Länge aufweist. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn der konkave Abschnitt auch auf dem Halteelement für die untere Form 12b bereitgestellt ist und der konvexe Abschnitt in den konkaven Abschnitt eingesetzt wird, um die Ausrichtung durchzuführen, die Rollelemente 12c vorzugsweise dicht beieinander angeordnet werden, mit Ausnahme eines Abschnitts, durch den der konvexe Abschnitt 11d hindurchtritt, so dass das Einsetzen des konvexen Abschnitts 11d nicht behindert wird.
Es sollte beachtet werden, dass das Formwerkzeug, das aus der oberen Form 11a und der unteren Form 12a ausgebildet ist, aus einem Material aus Hartmetall, Keramik, rostfreiem Stahl, Kohlenstoff oder dergleichen ausgebildet ist. Ferner weist jede der oberen Form 11a und der unteren Form 12a die Formoberfläche zum Übertragen einer Oberflächenform des zu formenden Glasgehäuses auf und die Form der Formoberfläche ist nicht speziell beschränkt, solange es eine Form ist, die ein Produktgehäuse bildet. Als Form des Gehäuses ist eine Form, die eine frei gekrümmte Oberfläche aufweist, besonders bevorzugt, und ferner ist eine axial asymmetrische Form eines zu erhaltenden Gehäuses bevorzugt. Obwohl die Herstellung des Gehäuses mit einer solchen komplizierten Form abhängig von einer herkömmlichen Herstellung durch Polieren oder dergleichen schwierig ist oder hohe Kosten erfordert, ist es in der vorliegenden Erfindung möglich, das Gehäuse einfach mit niedrigen Kosten durch Formpressen herzustellen.
Ferner ist auch jedes des Halteelements für die obere Form 11b und des Halteelements für die untere Form 12b aus einem Material aus Hartmetall, Keramik, rostfreiem Stahl, Kohlenstoff oder dergleichen hergestellt.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Formen der Glasgehäuse unter Verwendung der Formvorrichtung 1 für Glasgehäuse beschrieben.
Als erstes wird die untere Formeinheit 12 auf dem Formwerkzeug-Anordnungstisch 8 auf der Seite des Einlasses 6 angeordnet und das plattenförmige Glasmaterial 50 wird auf einem oberen Teil der unteren Formeinheit 12 angeordnet. Der Einlassverschluss 6a wird zum Öffnen des Einlasses geöffnet und die untere Formeinheit 12 wird durch die Fördereinheit auf die Heizplatte 3b gefördert. Wenn die untere Formeinheit 12 gefördert wird, wird die Temperatur der Einheit auf eine Temperatur erhöht, die mit derjenigen der Heizplatte 3b identisch ist, da sie mit der Heizplatte 3b auf der unteren Seite in Kontakt gebracht wird. Gleichzeitig wird die Heizeinrichtung 3d oberhalb der geförderten unteren Formeinheit 12 in der Erwärmungsstufe angeordnet und das Glasmaterial 50, das auf der unteren Formeinheit 12 angeordnet ist, wird durch die Heizeinrichtung 3d mittels Strahlungserwärmen erwärmt.
Dabei wird die Temperatur der Heizplatte 3b so eingestellt, dass sie in einen Temperaturbereich vom Glasübergangspunkt bis zum Erweichungspunkt des Glasmaterials 50 fällt, und die Temperatur der Heizeinrichtung 3d wird auf eine Temperatur eingestellt, bei der das Glasmaterial 50 auf einen Temperaturbereich des Verformungspunkts bis zum Schmelzpunkt erwärmt werden kann. Durch individuelles Steuern der Temperaturbereiche des Erwärmens, so dass sie in die jeweiligen vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Bereiche fallen, kann das Glasmaterial 50 vom Erwärmungsschritt zum Pressschritt gefördert werden, ohne selbst in einem ausreichend erweichten Zustand zum Pressen durchzuhängen. Da ferner mit der unteren Formeinheit 12 der Pressvorgang in der nachfolgenden Pressstufe stabil durchgeführt werden kann, können Glasgehäuse mit einer gewünschten Form erhalten werden. Dabei beträgt die Heizrate vorzugsweise etwa 5 bis 200 °C/Minute.
Die untere Formeinheit 12 und das plattenförmige Glasmaterial 50, das in der vorstehend beschriebenen Erwärmungsstufe 3 ausreichend erwärmt worden ist, werden durch eine Fördereinheit gefördert und auf der Pressplatte 4b auf der unteren Seite angeordnet. Dabei wird auch die Pressplatte 4b auf eine Temperatur erwärmt, die mit derjenigen der Heizplatte 3b nahezu identisch ist, so dass das Pressen sofort durchgeführt werden kann.
Wenn die Pressplatte 4b auf der oberen Seite abgesenkt wird, so dass der Abstand zwischen den Pressplatten 4b vermindert wird, wird der konvexe Abschnitt 11d zur Ausrichtung der oberen Form 11a zuerst in den konkaven Abschnitt 12d der unteren Form 12a eingesetzt. Dabei werden die Positionen des konvexen Abschnitts 11d und des konkaven Abschnitts 12d zu einem Zeitpunkt, bei dem die untere Formeinheit 12 auf der Pressplatte angeordnet wird, grob ausgerichtet, jedoch gibt es viele Fälle, bei denen die Positionen mehr als nur geringfügig abweichen. Da jedoch die Öffnung des konkaven Abschnitts 12d als konische Öffnung ausgebildet ist, können die Positionen ausgerichtet werden, selbst wenn eine gewisse Abweichung vorliegt. Anschließend werden, wenn der konvexe Abschnitt 11d weiter in den konkaven Abschnitt 12d eingesetzt wird, der konvexe Abschnitt 11d und der konkave Abschnitt 12d zueinander passend eingesetzt und demgemäß können die Positionen der zusammengehörigen Formoberflächen korrekt ausgerichtet werden und die Genauigkeit der Form in jedem der Formwerkzeuge wird erhöht.
Der Abstand zwischen der oberen Formeinheit 11 und der unteren Formeinheit 12 wird weiter vermindert und das plattenförmige Glasmaterial 50, das auf dem oberen Teil der unteren Formeinheit 12 angeordnet ist, wird durch die oberen Formen 11a und die unteren Formen 12a mit Druck beaufschlagt, so dass es verformt wird. In dem Pressschritt werden die obere Formeinheit 11 und die untere Formeinheit 12 einander angenähert und der Druck wird von oberhalb und unterhalb des Glasmaterials 50 ausgeübt, wodurch das Pressen durchgeführt wird, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Durch das Pressen werden Formen der Formoberflächen der oberen Formen 11a und der unteren Formen 12a auf das plattenförmige Glasmaterial 50 übertragen und die Formen der Mehrzahl von Glasgehäusen werden gleichzeitig erhalten. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn das Glasmaterial 50 mit der Position überlappt wird, die dem konvexen Abschnitt 11d und dem konkaven Abschnitt 12d entspricht, ein Durchgangsloch in dem Glasmaterial 50 ausgebildet wird, so dass die Ausrichtung der Formoberflächen nicht behindert wird. Wenn das Durchgangsloch in dem Glasmaterial 50 ausgebildet wird, muss es in einer Größe ausgebildet werden, die ausreichend ist, so dass der konvexe Abschnitt 11d zur Ausrichtung daran gehindert wird, mit dem Glasmaterial 50 in Kontakt gebracht zu werden, wenn der Abschnitt horizontal bewegt wird.
Ferner wird beim Pressen in diesem Pressschritt die Temperatur von jeder der oberen Formen 11a und der unteren Formen 12a vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen dem Glasübergangspunkt bis zum Verformungspunkt eingestellt und die Temperatur des Glasmaterials 50, das durch das Strahlungserwärmen erweicht worden ist, wird vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa dem Erweichungspunkt eingestellt. Ferner beträgt der Druck, der auf das plattenförmige Glasmaterial zum Zeitpunkt des Pressens ausgeübt wird, vorzugsweise 0,01 kN/mm² bis 2 kN/mm² und wird durch Berücksichtigen der Dicke, der Formwerkzeugform, des Verformungsausmaßes und dergleichen des Glasmaterials festgelegt.
Ferner werden in dem Pressschritt, wie er vorstehend beschrieben worden ist, wenn die obere Formeinheit 11 und die unteren Formeinheit 12 der vorgegebenen Position angenähert werden, die Temperaturen der oberen und unteren Pressplatten 4b auf unter die Temperaturen der oberen Formeinheit 11 und der unteren Formeinheit 12 durch Wärmeübertragung gesenkt, so dass das geformte Glasmaterial 50 von der oberen Formeinheit 11 gelöst wird. Die Temperaturen der Pressplatten 4b können durch die Heizeinrichtungen 4a variiert werden und um das Glasmaterial 50 nach dem Pressen von der oberen Formeinheit 11 zu lösen, werden die Temperaturen der Pressplatten 4b auf eine Temperatur unter den Verformungspunkt des verwendeten Glasmaterials 50 gesenkt und die Temperaturen der oberen Formen 11a werden ebenfalls auf nahezu die gleiche Temperatur gesenkt. Durch die Senkung der Temperaturen wird das Glasmaterial vorwiegend durch Nutzen einer Differenz der Schrumpfungsprozentsätze der oberen Formen 11a und des Glasmaterials 50 gelöst. Ferner kann auch ein Mechanismus bereitgestellt werden, der ein Lösen der Form zur Seite der oberen Formeinheit 11 hin erzwingt, so dass das Lösen der Form verursacht wird.
Das Glasmaterial 50 wird nach dem Lösen von den Formen erneut auf der unteren Formeinheit 12 angeordnet und zusammen mit der unteren Formeinheit 12 durch eine Fördereinheit von der Pressplatte 4b zu der Kühlplatte 5b gefördert. Diese Fördereinheit entspricht der vorstehend beschriebenen Fördereinheit.
Als nächstes wird die untere Formeinheit 12 durch die Kühlplatte 5b gekühlt, wobei die untere Formeinheit 12 durch Inkontaktbringen mit der Kühlplatte 5b auf der unteren Seite ähnlich wie bei dem vorstehend beschriebenen Erwärmungsschritt gekühlt wird. Durch Kühlen der unteren Formeinheit 12 wird das Glasmaterial 50, dessen Kontaktfläche mit den Formoberflächen der unteren Formeinheit 12 durch Pressen erhöht wird, zusammen mit der unteren Formeinheit 12 gekühlt.
Obwohl das Schrumpfausmaß des Glasmaterials 50 während dieses Kühlens am größten ist, kann die Mehrzahl von unteren Formen 12a, die für die untere Formeinheit 12, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bereitgestellt wird, jeweils unabhängig in der horizontalen Richtung bewegt werden, so dass das Kühlen in einem Zustand durchgeführt wird, bei dem die unteren Formen 12a gemäß der Schrumpfung des Glases bewegt werden.
Nachdem das Glasmaterial 50 ausreichend gekühlt worden ist, wird der Auslassverschluss 7a der Kammer 2 geöffnet, so dass der Auslass 7 geöffnet wird, die untere Formeinheit 12 wird durch eine Fördereinheit zur Außenseite der Vorrichtung entnommen und auf dem Formwerkzeug-Anordnungstisch 9 auf der Seite des Auslasses 7 angeordnet.
Dabei wird das Kühlen vorzugsweise bis zum Glasübergangspunkt (Tg) oder weniger des plattenförmigen Glasmaterials durchgeführt und wird mehr bevorzugt bis zu einer Temperatur durchgeführt, die gleich dem unteren Kühlpunkt oder weniger des plattenförmigen Glasmaterials ist. Dabei beträgt die Kühlgeschwindigkeit vorzugsweise etwa 5 bis 150 °C/Minute.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird das Glasmaterial 50 dadurch zu den Formen der Glasgehäuse geformt, dass es einer Reihe von Vorgängen unterzogen wird, die jedes des Erwärmungsverfahrens, des Pressverfahrens und des Kühlverfahrens umfassen, und insbesondere ist die vorliegende Erfindung dahingehend charakteristisch, dass die Mehrzahl von Formwerkzeugen jeweils unabhängig in der horizontalen Richtung bewegt werden kann. Demgemäß ist das Ausrichten zum Zeitpunkt des Pressens einfach und während des Abkühlens kann durch Vermindern der Belastung, die auf das Glasmaterial gemäß der Schrumpfung des Glasmaterials ausgeübt wird, die Erzeugung einer fehlerhaften Form, wie z.B. von Rissen in dem Glasgehäuse, unterdrückt werden.
Es sollte beachtet werden, dass es bevorzugt ist, dass die Temperaturen in Stufen in jedem des vorstehend genannten Erwärmungsschritts und Kühlschritts geändert werden, wobei durch Bereitstellen von einer oder mehreren Erwärmungsstufe(n) in dem Erwärmungsschritt die Temperatur des plattenförmigen Glasmaterials in Stufen erhöht wird, und das Material in der Erwärmungsstufe unmittelbar vor der Pressstufe auf die Formtemperatur erwärmt wird. Ferner wird durch Bereitstellen von einer oder mehreren Kühlstufe(n) auch in dem Kühlschritt die Temperatur des plattenförmigen Glasmaterials in Stufen gesenkt und auf eine Temperatur von 200 °C oder weniger eingestellt. Durch Durchführen des Erwärmens und des Kühlens in Stufen, wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann eine schnelle Temperaturänderung des plattenförmigen Glasmaterials unterdrückt werden. Durch Unterdrücken der Temperaturänderung wird das Auftreten von Rissen und einer Spannung unterdrückt und somit kann eine Beeinträchtigung der Eigenschaften des Glasgehäuses verhindert werden.
5 zeigt ein Beispiel einer Formvorrichtung für Glasgehäuse, die eine Mehrzahl von Erwärmungsstufen und Kühlstufen zum Durchführen des Erwärmungsschritts und des Kühlschritts aufweist, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Eine Formvorrichtung 21 für Glasgehäuse, wie sie in dieser 5 gezeigt ist, ist als eine Vorrichtung ausgebildet, die eine Kammer 22, eine erste Erwärmungsstufe 23, eine zweite Erwärmungsstufe 24, eine dritte Erwärmungsstufe 25, eine Pressstufe 26, eine erste Kühlstufe 27, eine zweite Kühlstufe 28 und eine dritte Kühlstufe 29 aufweist. Ferner sind für die Kammer 22 ein Einlass der unteren Formeinheit 12, ein Einlassverschluss 30a, der den Einlass 30 öffnen/schließen kann, ein Auslass 31 und ein Auslassverschluss 31a, der den Auslass 31 öffnen/schließen kann, bereitgestellt, und Formwerkzeug-Anordnungstische 32 und 33 sind außen am Einlass 30 und am Auslass 31 wie bei der Formvorrichtung 1 für Glasgehäuse bereitgestellt.
Die Konfiguration der Formvorrichtung 21 für Glasgehäuse entspricht derjenigen der Formvorrichtung 1 für Glasgehäuse in der 1, mit der Ausnahme, dass das Erwärmen und das Kühlen durch Bereitstellen der drei Erwärmungsstufen und der drei Kühlstufen in Stufen durchgeführt werden.
In der ersten Erwärmungsstufe 23 wird ein Vorerwärmen durchgeführt, bei dem das plattenförmige Glasmaterial einmal auf eine Temperatur gleich einem Glasübergangspunkt oder weniger erwärmt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur, die um etwa 50 bis 200 °C unterhalb des Glasübergangspunkts liegt, in der zweiten Erwärmungsstufe 24 wird ein Erwärmen auf eine Temperatur zwischen dem Glasübergangspunkt und einem Verformungspunkt durchgeführt und in der dritten Erwärmungsstufe 25 wird ein Erwärmen auf den Verformungspunkt des Glases oder mehr durchgeführt, vorzugsweise auf den Erweichungspunkt oder eine Temperatur, die um etwa 5 bis 150 °C höher ist als der Erweichungspunkt. Ferner wird in der Pressstufe 26 ein Formvorgang unter Verwendung der Formwerkzeuge durchgeführt, während eine Formtemperatur aufrechterhalten wird, wodurch die Formen von Glasgehäusen erhalten werden. Ferner wird in der ersten Kühlstufe 27 ein Kühlen auf den Glasübergangspunkt oder weniger, vorzugsweise den unteren Kühlpunkt oder weniger, des geformten Materials durchgeführt, in der zweiten Kühlstufe 28 wird weiter ein Kühlen auf 200 °C oder weniger durchgeführt, bei dem die Formwerkzeuge nicht oxidiert werden, und in der dritten Kühlstufe 29 wird ein Kühlen auf Raumtemperatur durchgeführt.
Dabei kann in der dritten Kühlstufe durch Ausbilden der verwendeten Platte als eine wassergekühlte Platte, in der ein Rohr bzw. eine Leitung bereitgestellt ist, durch das bzw. die Kühlwasser umgewälzt wird, anstelle von Heizeinrichtungen in den anderen Stufen ein Kühlen effizient durchgeführt werden.
Danach wird auf das durch Kühlen erhaltene Glasmaterial eine Mehrzahl von ausgerichteten Formen von Glasgehäusen übertragen und zum Erhalten von individuellen Formen von Glasgehäusen wird das Glasmaterial einer Schneidverarbeitung, einer Polierverarbeitung und dergleichen unterzogen, so dass ein Endprodukt erhalten wird.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist es gemäß der Formvorrichtung und dem Formverfahren für Glasgehäuse der vorliegenden Erfindung möglich, eine Mehrzahl von Glasgehäusen mit einer hohen Formgenauigkeit durch einen einfachen Vorgang des einmaligen Formpressens zu erhalten, und demgemäß kann die Produktivität von Formprodukten verbessert werden und die Glasgehäuse, bei denen es sich um Endprodukte handelt, können bei niedrigen Kosten stabil hergestellt werden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Eine Formvorrichtung für Glasgehäuse der vorliegenden Erfindung kann beim Herstellen von Glasgehäusen mittels Formpressen vielfältig eingesetzt werden.

Claims

Formvorrichtung für Glasgehäuse, umfassend: eine Kammer mit einer Erwärmungsstufe, einer Pressstufe und einer Kühlstufe, wobei die Kammer eine Formwerkzeugeinheit mit einer oberen Formeinheit und einer unteren Formeinheit, wobei die obere Formeinheit eine Mehrzahl von oberen Formen aufweist, die untere Formeinheit eine Mehrzahl von unteren Formen aufweist, die Formwerkzeugeinheit eine Mehrzahl von Glasgehäusen in der Pressstufe aus einem einzelnen plattenförmigen Glasmaterial, das aufeinander folgend von der Erwärmungsstufe gefördert wird, gleichzeitig formen kann und jede der oberen Formeinheit und der unteren Formeinheit die Mehrzahl von oberen Formen und die Mehrzahl von unteren Formen innerhalb jeder der oberen Formeinheit und der unteren Formeinheit bewegbar hält, sodass jede unabhängig in horizontaler Richtung bewegbar ist, und eine Ausrichtungseinheit umfasst, die Formoberflächen der oberen Formen und der unteren Formen entsprechend zueinander durch horizontales Bewegen der oberen Formen und der unteren Formen bei dem Pressen durch die Formwerkzeugeinheit so ausrichtet, dass eine vorgegebene Positionsbeziehung eingehalten wird.
Formvorrichtung für Glasgehäuse nach Anspruch 1, wobei das einzelne plattenförmige Glasmaterial auf der unteren Formeinheit, die gefördert wird durch die Erwärmungsstufe mit einer Heizeinheit zur Durchführung eines Erwärmungsverfahrens mit dem einzelnen plattenförmigen angeordneten Glasmaterial, die Pressstufe mit einer Presseinheit zur Durchführung eines Pressverfahrens mit dem erwärmten einzelnen plattenförmigen Glasmaterial und die Kühlstufe mit einer Kühleinheit zur Durchführung eines Kühlverfahrens mit dem gepressten einzelnen plattenförmigen Glasmaterial, angeordnet ist, und wobei eine Steuereinheit der Formvorrichtung das jeweilige Erwärmungsverfahren, Pressverfahren und Kühlverfahren steuert und die Presseinheit ein Paar von Pressplatten umfasst, das durch eine untere Pressplatte, bei der die untere Formeinheit, die von der Heizeinheit gefördert worden ist, auf einer oberen Oberfläche davon angeordnet ist, und eine obere Pressplatte, bei der die obere Formeinheit an einer unteren Oberfläche davon fixiert ist, ausgebildet ist.
Formvorrichtung für Glasgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Halteelement für die untere Form untere Oberflächen der unteren Formen von unten durch Rollelemente derart hält, dass Formoberflächen der Mehrzahl von unteren Formen nach oben gerichtet sind.
Formvorrichtung für Glasgehäuse nach Anspruch 3, wobei ein Halteelement für die obere Form einen Außenumfang der oberen Formen von unten durch Rollelemente derart hält, dass Formoberflächen der Mehrzahl von oberen Formen nach unten gerichtet sind.
Formvorrichtung für Glasgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Ausrichtungseinheit durch einen konkaven Abschnitt, der entweder an der oberen Form oder der unteren Form bereitgestellt ist, und einen konvexen Abschnitt, der an der anderen Form bereitgestellt ist und mit dem konkaven Abschnitt zusammenpasst, ausgebildet ist.
Formvorrichtung für Glasgehäuse nach Anspruch 5, bei welcher der konkave Abschnitt auf der unteren Form oder der oberen Form als Durchgangsloch bereitgestellt ist.
Formvorrichtung für Glasgehäuse nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der das Rollelement eine Kugelform aufweist und aus Si₃N₄ hergestellt ist.
Formvorrichtung für Glasgehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die Heizeinheit aus einer Heizplatte, welche die unteren Formen durch Wärmeübertragung erwärmt, und aus einer Heizeinrichtung ausgebildet ist, die das Glasmaterial durch Strahlung erwärmt.
Formvorrichtung für Glasgehäuse nach Anspruch 8, bei der die Heizeinheit einzeln die Temperatur der Heizplatte und die Temperatur der Heizeinrichtung steuert.
Formverfahren für Glasgehäuse, durchgeführt in der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: das Anordnen eines einzelnen plattenförmigen Glasmaterials auf der unteren Formeinheit, das Fördern des angeordneten Glases auf der unteren Formeinheit zu der Erwärmungsstufe und das Erwärmen der unteren Formeinheit und des Glasmaterials in der Erwärmungsstufe zum Erhalten eines erwärmten und erweichten Glasmaterials, das Fördern der unteren Formeinheit mit dem erwärmten und erweichten Glasmaterial zu der Pressstufe, die Durchführung eines Ausrichtens der Formoberflächen der oberen Formen und der unteren Formen, die an der oberen Formeinheit und der unteren Formeinheit bereitgestellt sind, das Beaufschlagen des erwärmten und erweichten Glasmaterials mit Druck unter Verwendung der ausgerichteten oberen Formen und unteren Formen zum Übertragen von Formen der Formoberflächen auf das erwärmte und erweichte einzelne plattenförmige Glasmaterial durch vertikales Bewegen mindestens einer des Paars von Pressplatten, bei dem es sich um die Presseinheit in der Pressstufe handelt, und das Fördern des gepressten erwärmten und erweichten Glasmaterials auf der unteren Formeinheit zu der Kühlstufe und das Kühlen der unteren Formeinheit und des gepressten Glasmaterials, auf das die Formen der Formoberflächen in der Kühlstufe übertragen worden sind, und das horizontale Bewegen der unteren Formen gemäß einer Schrumpfung des Glasmaterials.
Formverfahren für Glasgehäuse nach Anspruch 10, bei dem in der Erwärmungsstufe eine Erwärmungssteuerung bezüglich der unteren Formen und des Glasmaterials derart einzeln durchgeführt wird, dass die unteren Formen auf einen Temperaturbereich des Glasübergangspunkts bis zum Erweichungspunkt des Glasmaterials erwärmt werden und das Glasmaterial auf einen Temperaturbereich des Verformungspunkts bis zum Schmelzpunkt erwärmt wird.