TW201345846A - 玻璃框體之成形裝置及成形方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種可提昇玻璃框體之生產性之玻璃框體之成形裝置及成形方法。玻璃框體之成形裝置1係利用包含上模單元11及下模單元12之成形模將板狀之玻璃素材50壓製成形者，該成形裝置包含裝載載置有玻璃素材50之下模單元12且對裝載之玻璃素材分別進行加熱、壓製及冷卻之各製程之加熱板3b、壓板4b及冷卻板5b、及控制該等各製程之控制器件，且壓板4b包含將自加熱器件移送之下模單元12裝載於其上表面之下壓板、及於其下表面固定有上模單元11之上壓板，上模單元11及下模單元12所包含之複數個上模及下模分別於各單元內獨立地保持可水平移動。

Description

玻璃框體之成形裝置及成形方法
本發明係關於一種可藉由壓製成形而連續地製造玻璃框體之成形裝置及成形方法，尤其關於一種利用一次壓製成形而將複數個玻璃框體成形時，抑制形狀不良之產生之成形裝置及成形方法。
近年來，已使用各種使收容於成形模內之玻璃素材加熱軟化進行壓製，製造玻璃製之壓製成形品之方法，而為降低製造成本，提出有一面將成形模搬送至各處理台，一面將複數個壓製成形品連續地成形之製造裝置。如上所述之製造裝置已常用於光學元件之製造(例如參照專利文獻1~3)。又，亦已知有使用滾動構件以使光學元件之成形模於同軸上對準之壓製成形(參照專利文獻4)。
於該等壓製成形品之製造裝置中，在玻璃素材之加熱軟化時與壓製時，使成形模達到特定之溫度，維持著足以加工玻璃素材之加熱溫度進行成形後，使玻璃素材冷卻固化，最終，冷卻至成形模未被氧化之200℃以下之溫度為止。如上所述，壓製時將成形模之形狀正確地轉印於玻璃素材，藉由使其冷卻、固化而保持成形形狀，製成形狀精度較高之壓製成形品。
另一方面，電子製品之進步異常顯著，開發有各種可攜式電子製品，其形狀小型化、薄型化，作為如上所述之緊湊之電子製品之框體，已知有使用樹脂製、金屬製、玻璃製等素材者。若可將如上所述之電子製品之框體製成玻璃製之框體，則存在可能具備設計性優異之 外觀或高質感之類之優點，且一部分由切削、研磨等方法製造，亦研究壓製成形之製造。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平8-259240號公報
[專利文獻2]日本專利特開2008-69019號公報
[專利文獻3]日本專利特開2009-96676號公報
[專利文獻4]國際公開第2008/053860號
然而，當藉由壓製成形而製造玻璃框體時，就效率性之觀點而言，考慮整列著複數個同一形狀之成形面，以可利用一次壓製成形製造多個玻璃框體之成形模。
然而，於使用以此方式整列複數個成形面之成形模之情形時，因成形之玻璃與成形模之熱膨脹率不同，故必需考慮其熱膨脹率差對玻璃框體之形狀之影響。即，於如此之成形模之各個成形面上，尤其因進行冷卻時玻璃側之收縮量較大，而導致成形面與經壓製之玻璃之間偏移而產生裂紋，或者收縮方向因成形面之位置而不同，而導致產生應變，成為偏差較大之製品，從而存在良率較佳地進行製造中成為問題之情形。
本發明係著眼於上述問題點而完成，其目的在於提供一種當製造玻璃框體時，防止因壓製時之玻璃與成形模之熱膨脹率差所致之形狀不良之產生，從而良率較佳且有效地製造玻璃框體製品的玻璃框體之成形裝置及成形方法。
本發明者等人經努力研究，結果發現利用本發明之玻璃框體之 成形裝置及成形方法可解決上述問題，而完成本發明。
即，本發明之玻璃框體之成形裝置係依次向設置於腔室內之加熱、壓製及冷卻之各平台搬送板狀之玻璃素材，於上述壓製平台上，可利用包含含有複數個上模之上模單元及含有複數個下模之下模單元之成形模單元對上述玻璃素材進行壓製成形，將複數個玻璃框體同時成形，且其特徵在於：上述上模單元及下模單元於各單元內保持上述上模及上述下模可分別獨立地水平移動，並且包含壓製時使上述上模及下模水平移動而使上述上模及下模之成形面對準特定之位置關係的位置對準器件。
又，本發明之玻璃框體之成形方法之特徵在於，其係包含如下步驟：加熱步驟，其係使用上述本發明之玻璃框體之成形裝置，將上述板狀之玻璃素材載置於上述下模單元上，於加熱平台對上述下模單元及玻璃素材進行加熱；壓製步驟，其係使包含一對之壓板之壓製器件之至少一者於上述壓製平台上下移動，且進行設置於上模單元及下模單元之上模及下模之成形面之位置對準後，利用上述上模及下模對上述經加熱而軟化之玻璃素材進行加壓，轉印成形面形狀；及冷卻步驟，其係於壓製步驟後，於上述冷卻平台將上述下模單元及轉印有成形面形狀之玻璃素材冷卻，使上述下模配合著上述玻璃素材之收縮而水平移動。
根據本發明之玻璃框體之成形裝置及成形方法，當藉由一次壓製操作而將複數個玻璃框體成形時，可抑制餘肉部之變形或玻璃素材與成形模之熱膨脹率差所致之收縮時之裂紋，從而有助於玻璃框體之製造良率之提昇，提昇製品之生產性。
1‧‧‧玻璃框體之成形裝置
2‧‧‧腔室
3‧‧‧加熱平台
3a‧‧‧加熱器
3b‧‧‧加熱板
3c‧‧‧隔熱板
3d‧‧‧加熱器
4‧‧‧壓製平台
4a‧‧‧加熱器
4b‧‧‧壓板
4c‧‧‧隔熱板
4d‧‧‧軸
5‧‧‧冷卻平台
5a‧‧‧加熱器
5b‧‧‧冷卻板
5c‧‧‧隔熱板
6‧‧‧取入口
6a‧‧‧取入擋板
7‧‧‧取出口
7a‧‧‧取出擋板
8‧‧‧成形模載置台
9‧‧‧成形模載置台
11‧‧‧上模單元
11a‧‧‧上模
11b‧‧‧上模支撐構件
11c‧‧‧滾動構件
11d‧‧‧位置對準用之凸部
11e‧‧‧壁
12‧‧‧下模單元
12a‧‧‧下模
12b‧‧‧下模支撐構件
12c‧‧‧滾動構件
12d‧‧‧位置對準用之凹部
12e‧‧‧壁
21‧‧‧玻璃框體之成形裝置
22‧‧‧腔室
23‧‧‧第1加熱平台
24‧‧‧第2加熱平台
25‧‧‧第3加熱平台
26‧‧‧壓製平台
27‧‧‧第1冷卻平台
28‧‧‧第2冷卻平台
29‧‧‧第3冷卻平台
30‧‧‧取入口
30a‧‧‧取入擋板
31‧‧‧取出口
31a‧‧‧取出擋板
32‧‧‧成形模載置台
33‧‧‧成形模載置台
50‧‧‧玻璃素材
圖1係作為本發明之一實施形態之玻璃框體之成形裝置之概略構 成圖。
圖2係平面地觀察圖1之成形裝置所得之概略構成圖。
圖3係圖1之成形裝置中使用之下模單元之平面圖。
圖4係圖3之A-A剖面中之圖1之上模單元及下模單元之側剖面圖。
圖5係作為本發明之其他實施形態之玻璃框體之成形裝置之概略構成圖。
以下，詳細地對本發明進行說明。圖1係作為本發明之一實施形態之玻璃框體之成形裝置之概略構成圖，圖2係平面地觀察圖1之成形裝置所得之概略構成圖(並且，僅腔室2以剖面表示，又，圖2僅表示各平台之下側之板，且表示各平台中之板之位置關係)。
本發明之玻璃框體之成形裝置1包含：腔室2，其成為用以成形玻璃框體之成形室；加熱平台3，其設置於該腔室2之內部，對板狀之玻璃素材50及載置有該玻璃素材之下模單元12進行加熱，使玻璃素材50軟化；壓製平台4，其壓製經加熱軟化之板狀之玻璃素材50；及冷卻平台5，其將藉由壓製而被賦予玻璃框體形狀之玻璃素材冷卻。
此處，作為成形室之腔室2係於其內部，提供對玻璃框體進行成形操作之處。於該腔室2設置有將玻璃素材50及下模單元12取入至內部之取入口6、及於壓製成形結束後取出經成形之玻璃素材50及下模單元12之取出口7，且於該取入口6及取出口7分別設置有取入擋板6a及取出擋板7a。可視需要，開閉該等擋板，自腔室2存取下模單元12，從而維持腔室2內之環境。又，於該取入口6及取出口7，在上述腔室2外部分別設置有可載置下模單元12之成形模載置台8及9。
於該腔室2之內部，設置有加熱平台3、壓製平台4及冷卻平台5，以將玻璃框體壓製成形，且利用該等各平台依次進行處理，使玻 璃素材成為所期望之形狀。實際上，載置有板狀之玻璃素材50之下模單元12係自取入口6取入至腔室2內，一面於上述各平台上實施特定之處理一面依序移動，且於特定處理結束後，將下模單元12自取出口7取出至腔室2之外部。
該腔室2之內部係加熱至高溫，以將板狀之玻璃素材50軟化易於進行變形，因此，維持著氮氣等惰性氣體環境，以避免下模單元12及上模單元11被氧化。形成惰性氣體環境係可將腔室2設為密閉結構，置換內部環境而達成，但亦可將腔室2設為半密閉結構，一面常時地對腔室2內供給惰性氣體，使腔室內成為正壓，一面維持惰性氣體環境，以避免外部之空氣流入。上述取入擋板6a及取出擋板7a對於以簡便之構成將腔室2內部形成為半密閉狀態較為有效。再者，該等腔室2及擋板6a、7a係利用不鏽鋼、合金鋼等素材形成，且較佳為高溫下之氣體、雜質不析出之素材。又，亦可將擋板6a、7a之外周(包含成形模載置台8、9)形成為密閉結構，從而進一步抑制空氣自外部流入腔室2。
繼而，對進行本發明之成形操作之各平台進行說明。再者，本發明中用於玻璃素材50之壓製成形之成形模係包含具有複數個形成上表面之框體形狀之上模之上模單元11、與具有複數個形成下表面之框體形狀之下模之下模單元12的一組成形模單元。於本發明中，上模單元11係固定於壓製平台4中，下模單元12係載置著玻璃素材50於各平台上移動。此處，本發明中使用之成形模單元包含複數組分別對應之一對上模及下模，且可藉由一次壓製操作而成形複數個玻璃框體。進而，上模及下模分別以可朝向水平方向微小移動之方式配置。
本發明之加熱平台3包含在其內部嵌入有加熱器3a之加熱板3b，以使載置於下模單元12之玻璃素材50軟化。該加熱板3b可藉由與下模單元12接觸而加熱下模單元12，進而亦可間接地加熱載置於下模單元 12上之玻璃素材50。
又，該加熱平台3包含用以直接加熱玻璃素材50使其軟化之加熱器3d。作為該加熱器，可列舉彈筒型加熱器、陶瓷加熱器、SiC加熱器、碳加熱器等可輻射加熱之發熱體。亦可將該等加熱器嵌入於例如不鏽鋼、Ambiloy(商標名)合金等金屬板或石英等玻璃管之內部而構成。
再者，於加熱平台3，加熱板3b介隔隔熱板3c固定於腔室2之底板，以避免板自身之熱量直接傳遞至腔室2。
本發明之壓製平台4係包含上下一對之壓板4b。藉由縮短該等上下一對之壓板4b間之距離，而使上模單元11與下模單元12接近，於軟化狀態下按壓載置於下模單元12上之板狀之玻璃素材50使之變形，將上模單元11及下模單元12所具有之上模及下模之成形面形狀轉印於玻璃素材50，從而成形玻璃框體。作為具體構成，該壓製平台4包含在其內部嵌入有加熱器4a之上下一對之壓板4b。使用該壓板4b之壓製係一面維持前階段之加熱溫度一面進行。亦可於該上下一對之壓板與隔熱板之間設置冷卻機構，以便能夠控制板與成形模之冷卻速度(以便能夠加快冷卻)。作為冷卻方法，可使用氣冷方式或水冷方式等。
更具體而言，於該壓製平台4，上下之壓板4b與軸4d連接，該軸4d可藉由未圖示之缸體而使壓板4b上下移動。藉由如此般使壓板4b之上下板兩者(或上側及下側之任一板)上下移動，而縮短上模單元11及下模單元12間之距離，由此，可利用成形模壓製玻璃素材50。此時，壓製係以特定之壓力進行，從而可高精度地對板狀之玻璃素材賦予玻璃框體形狀。
再者，該等上下之壓板4b係經由隔熱板4c而與軸4d連接，以避免其自身之熱量直接傳遞至腔室2。再者，亦可僅將上側或下側之一壓板設為活動，而將另一壓板固定於腔室2，此時，固定之壓板4b係與 加熱板3b同樣地，介隔隔熱板4c固定於腔室2上，以避免將壓板4b之熱量直接傳遞至腔室2即可。
本發明之冷卻平台5包含在其內部嵌入有加熱器5a之冷卻板5b，以將被賦予玻璃框體形狀之玻璃素材50冷卻、固化。該冷卻板5b可藉由與經壓製處理之下模單元12接觸而將下模單元12冷卻，進而亦可間接地將載置於下模單元12上之玻璃素材50冷卻。載置於冷卻板5b上之下模單元12之玻璃框體之上部成為開放狀態，從而存在冷卻速度過快之情況，因此，亦可於玻璃素材50之上部設置加熱平台中說明之加熱器3d之類的加熱源，控制玻璃單體之冷卻速度。
再者，於冷卻平台5中，冷卻板5b係介隔隔熱板5c固定於腔室2之底板，以避免將其自身之熱量直接傳遞至腔室。
該板狀之玻璃素材50之固化可冷卻至上述素材之玻璃轉移點以下、更佳為應變點以下而達成。若充分進行冷卻，則板狀之玻璃素材之玻璃框體形狀穩定，可抑制變形。此處，所謂冷卻係指將溫度降低至板狀之玻璃素材50固化為止，以便可穩定地賦予玻璃框體形狀。上述溫度係較壓板僅低50~150℃左右，仍為高溫，因此，亦於該冷卻板5b在其內部嵌入加熱器5a。
又，壓板4b係如上所述介隔隔熱板固定於軸4d，且將該軸4d連接於缸體。此處，缸體可使各板上下移動即可，例如，可使用電動伺服缸體、油壓缸、電動油壓缸等缸體。
上述加熱板3b、壓板4b、冷卻板5b係與該成形模之接觸面基本上與水平面平行。尤其，於壓板4b中，壓板4b與成形模單元之接觸面傾斜之情形時，存在上模及下模之成形面位置變得不一致，導致此時製造之玻璃框體成為形狀不良之情形。因此，嚴格進行該等各平台中之板之管理、下模單元12之位置對準。
於該等各平台中，板係於不鏽鋼、超硬合金、合金鋼等素材之 內部將彈筒型加熱器插入進行固定而成者。可加熱該彈筒型加熱器，使板之溫度上升，維持於所期望之溫度。
又，各平台之隔熱板3c、4c、5c使用陶瓷、不鏽鋼、模具鋼、高速鋼(high speed steel)等公知之隔熱板即可，較佳為硬度較高、亦不易因壓製時之壓力等而變形、且較少產生偏移之陶瓷製。於使用金屬系之材料之情形時，較佳為，對表面實施CrN、TiN、TiAlN之塗佈處理。
以上說明之加熱平台3、壓製平台4、冷卻平台5係分別形成進行特定處理之場所(平台)。為依次順利地實施各平台之處理，而將下模單元12藉由搬送器件(未圖示)以特定之時序移動、裝載於各平台。該移動之時序係由控制器件控制。
更具體而言，一面按照加熱板3b、壓板4b、冷卻板5b之順序，將下模單元12搬送移動至各板上，一面依次進行特定之處理。此處，若下模單元12移動至下一平台，則處理結束之平台清空，因此，若進而將另一載置有板狀之玻璃素材之下模單元12搬送至此，則可連續地同時進行複數個玻璃框體之成形操作。
用以進行該處理之上述搬送器件雖未圖示，但可列舉例如機械臂等。可藉由如上所述之搬送器件，而自成形模載置台8向加熱平台3移動，自加熱平台3向壓製平台4移動，自壓製平台4向冷卻平台5移動，且自冷卻平台5向成形模載置台9移動即可。
再者，該控制器件亦對成形模之移動、加熱/壓製/冷卻之各平台中之板之溫度或上下移動之時序等進行控制，以可順利且連續地進行一系列成形操作之方式進行控制。此時，亦對取入擋板6a及取出擋板7a之開閉進行控制。又，較佳為，以腔室2內之環境充滿惰性氣體之方式，控制氮氣之供給量或時序等。
即，該玻璃框體之成形裝置1係於1個以上之位置一面進行溫度 之升溫降溫一面進行特定處理之依據成形模搬送的玻璃框體之成形裝置。
而且，本發明之玻璃框體之成形裝置1之特徵部分係如上所述，使用包含複數組成形模之成形模單元，使成形模分別可水平移動，從而可實現對應之成形面之位置對準。
參照圖3及4，對該成形模單元之構成進行說明。圖3係圖1中使用之下模單元12載置於壓板4b上時之平面圖，圖4係表示以圖3之A-A剖面觀察時之成形模單元之剖面圖。
首先，對下模單元12之構成進行說明。下模單元12係包含複數個下模12a、及以分別可獨立地進行水平移動之方式保持該下模12a之下模支撐構件12b。
下模支撐構件12b成為於其內部設置有將複數個下模12a分別整列地收容於特定位置之小室之構成。於該小室中，將上述小室隔開之壁亦具有限制下模12a朝向水平方向移動之作用，且為使各下模12a僅能於某範圍內移動，而將該下模12a與上模之位置關係限制於特定範圍內。又，此時，下模單元12係以將朝向上方之下模12a之成形面開放之方式包含開口部，以避免阻礙壓製動作。再者，該開口部係如圖4所示，藉由劃分下模12a之壁12e而形成，且使該壁12e之上部為剖面T字形，從而可將下模12a保持於小室內。可藉由設為該形狀，而防止於壓製後，下模12a與玻璃素材50成為密接之狀態，從而確實地進行脫模。
而且，下模支撐構件12b係介隔滾動構件12c自下方支撐下模12a。較佳為，使該滾動構件12c為直徑均一之球狀構件。作為滾動構件12c，使用由稱為軸承鋼之高碳高鉻鋼材或氮化矽(SiN)、碳化矽(SiC)、氧化鋯(ZrO)、氧化鋁(Al2O3)等陶瓷、或者含有碳化鎢(WC)等之金屬陶瓷、其他金屬等高硬度之素材所形成且直徑0.1 mm~5 mm 之球狀之構件。
含有該等素材之滾動構件12c較佳為使用上述素材中之1種而構成，但若為可維持水平地固定下模12a之狀態者，則亦可混合含有不同種類之素材之複數種而構成。
再者，滾動構件12c之形狀不僅可為球狀，亦可設為圓柱狀、扁平球狀等，但就滾動構件12c之加工之容易性、高度(直徑)精度之易獲取性、易滾動性之觀點而言，最佳為球狀者。
再者，本實施形態係為了可水平移動而說明滾動構件12c之構成，但可使下模12a分別獨立地水平移動之構成即可。為了實現水平移動，例如，亦可於下模12a與下模支撐構件12b之接觸面利用減小摩擦係數且使相互之滑動良好之素材形成薄膜。此時，作為薄膜之素材，可列舉類鑽碳(DLC，Diamond-like carbon)、非晶質SiC、SiC、氮化碳等。
該水平移動若亦可於360度之任一方向上移動，則可配合玻璃之收縮方向進行移動，故而較佳。即，其原因在於：玻璃之收縮於玻璃素材50之中心(亦於成形模單元之中心部分)附近最少，且隨著朝向玻璃素材50之外周，收縮量變長，又，收縮方向因成形面之位置而不同，以使朝向成形模單元之中心部進行收縮之傾向變大。
下模12a之移動係僅可相當於設置於下模12a與收容該下模12a之下模單元12之小室之壁12e之間之間隙。此處，間隙之大小係大於玻璃素材50之收縮量且下模12a可充分跟隨玻璃之收縮者。若跟隨不充分，則存在多餘之應力作用於玻璃，成為形狀不良之原因之虞。
又，上模單元11具有與上述下模單元12類似之結構，包括複數個上模11a、及可水平移動而保持該上模11a之上模支撐構件11b。再者，上模單元11係以上模11a與下模12a之成形面相互對向之方式配置，因此，與下模單元12相反地使開口部朝向下方，且以收容於其內 部之上模11a之成形面亦朝向下方之方式支撐。即，上模單元11係正好以使下模單元12表背相反之方式使用。
上模支撐構件11b成為於其內部設置有將複數個上模11a分別整列地收容於特定位置之小室之構成。該小室係將上述小室隔開之壁亦具有限制上模11a朝向水平方向移動之作用，且為使各上模11a僅可於某範圍內移動，而將該上模11a與下模12a之位置關係限制於特定範圍。又，此時，上模單元11係以將上模11a之成形面開放之方式包含開口部，以不阻礙壓製動作。再者，該開口部係如圖4所示，利用劃分上模11a之壁11e而形成，且將上述壁11e之下部形成為剖面T字形，從而可將上模11a保持於小室內。可藉由成為該形狀，而將上模11a保持於小室內避免落下。
而且，上模支撐構件11b係介隔滾動構件11c自下方支撐上模11a之外周。滾動構件11c係與下模單元12中使用之滾動構件相同。再者，上模11a係使其成形面朝向下方，因此，支撐位置形成為與成形面不重疊之外周部分，以不阻礙成形。
而且，於收容於上述上模單元11及下模單元12之上模11a及下模12a，於一者設置有位置對準用之凹部，於另一者設置有位置對準用之凸部，以使分別對應之成形面之位置一致。於圖3及4中，表示於上模11a設置有位置對準用之凸部11d且於下模12a設置有位置對準用之凹部12d之圖，但該凹凸可相反地設置。
該位置對準用之凹部12d與凸部11d係用以使彼此之成形面對準者，且分別設置於對應之位置上。例如圖3所示，於相對矩形狀之成形面對向之兩邊之外側分別各設置2處。再者，設置凹部及凸部之位置並不限定於此，若為於鄰接之邊各設置2處之情形、或除此以外使成形面之位置對準之配置，則可為任何配置。
該凹部12d與凸部11d係於壓製時，使上模單元11與下模單元12接 近時，在玻璃素材50之壓製前進行嵌合，使上模11a及下模12a之成形面之位置成為特定之配置。再者，為容易且確實地進行凹部12d與凸部11d之嵌合，而於凹部12d之凸部11d插入側之開口部設置斜面進行擴寬，較佳為，設置隨著插入而變窄之斜面。
凹部12d對於上模11a與下模12a之成形面可充分地進行位置對準即可，且將作為貫通孔而設置於下模12a之例示於圖4，但並不限定於此。例如，亦可形成為未貫通至下模12a之孔，進而，為充分地進行位置對準，亦可將凹部設置至下模支撐構件12b為止，且將上模11a之位置對準用之凸部11d設置為足夠長。再者，於將凹部設置至下模保持構件12b為止，且將凸部插入至其中進行位置對準之情形時，較佳為，滾動構件12c以避免阻礙上述凸部11d之插入之方式，除其之通過部分以外鋪滿。
再者，包含上模11a及下模12a之成形模係利用超硬合金、陶瓷、不鏽鋼、碳等素材構成。又，上模11a及下模12a分別具有用以轉印成形之玻璃框體之面形狀之成形面，且該成形面之形狀只要為可形成製品之框體之形狀，則並無特別限定。作為該框體之形狀，特佳為具有自由曲面之形狀，進而較佳為所得之框體為軸不對稱之形狀。根據先前之研磨等之製造，如此複雜形狀之框體之製造較為困難，或成本較高，但於本發明中，可藉由壓製成形而容易且低成本地製造。
又，上模支撐構件11b及下模支撐構件12b亦利用超硬合金、陶瓷、不鏽鋼、碳等素材而構成。
繼而，對使用該玻璃框體之成形裝置1之玻璃框體之成形方法進行說明。
首先，將下模單元12載置於取入口6側之成形模載置台8，將板狀之玻璃素材50載置於該下模單元12之上部。打開取入擋板6a，使取入口開口，利用搬送器件將該下模單元12搬送至加熱板3b上。若進行 搬送，則下模單元12因與下側之加熱板3b接觸而升溫至與加熱板3b相同之溫度為止。與此同時，於在加熱平台上搬送之下模單元12之上方配置有加熱器3d，且利用該加熱器3d藉由輻射加熱而加熱載置於下模單元12之玻璃素材50。
此時，加熱板3b之溫度設定為可在玻璃素材50之玻璃轉移點至軟化點之溫度範圍內加熱下模單元12之溫度，且加熱器3d之溫度設定為可在變形點至熔點之溫度範圍內加熱玻璃素材50之溫度。可藉由將以此方式加熱之溫度範圍單獨地控制為互不相同之範圍，而使玻璃素材50於自加熱步驟至壓製步驟中為壓製所充分之軟化狀態，並且可於未鬆弛之狀態下進行搬送。而且，下模單元12可於下一壓製步驟中穩定地進行壓製動作，因此，可獲得所期望之形狀之玻璃框體。此時，升溫速度較佳為5~200℃/分鐘左右。
如此般經加熱平台3充分加熱之下模單元12及板狀之玻璃素材50係藉由搬送器件而搬送載置於下側之壓板4b上。此時，壓板4b亦加熱至與加熱板3b相同之溫度，故可立即進行壓製。
若使上側之壓板4b下降，縮短壓板4b間之距離，則首先，將上模11a之位置對準用之凸部11d插入至下模12a之凹部12d。此時，凸部11d與凹部12d在載置於壓板之時間點大體上位置一致，但偏移較大之情形亦不少。然而，由於凹部12d之開口部成為錐狀之開口，故即便略微偏移亦可將位置對準。而且，若進而不斷插入凸部11d，則凸部11d與凹部12d嵌合，彼此之成形面之位置可準確地一致，從而將各個成形模中之形狀精度提昇。
進而，縮短上模單元11與下模單元12之距離，利用上模11a及下模12a對載置於下模單元12之上部之板狀之玻璃素材50施加壓力，使其變形。於該壓製步驟中，如上述般使上模單元11及下模單元12接近，藉由自玻璃素材50之上下施加壓力而進行壓製。藉由該壓製而將 上模11a及下模12a之成形面形狀轉印於板狀之玻璃素材50，一次性賦予複數個玻璃框體形狀。再者，於玻璃素材50被覆於與凸部11d及凹部12d對應之位置之情形時，於玻璃素材50形成貫通孔，避免阻礙成形面之位置對準。於玻璃素材50設置貫通孔之情形時，必需使大小具有裕度地形成，以使位置對準用之凸部11d即便水平移動亦不觸碰。
又，該壓製步驟中之壓製較理想為將上模11a及下模12a之溫度設為玻璃轉移點至變形點之間之溫度，且將藉由輻射加熱而軟化之玻璃素材50之溫度設為軟化點左右之溫度。又，壓製時作用於板狀之玻璃素材之壓力較佳為0.01 kN/mm2~2 kN/mm2，考慮到玻璃素材之厚度、成形形狀、變形量等而適當決定。
而且，於如上所述之壓製步驟中，為使上模單元11與下模單元12接近至特定位置為止後進行成形之玻璃素材50自上模單元11脫模，而降低上下之壓板4b之溫度，藉由熱傳遞使上模單元11及下模單元12之溫度降低。壓板4b之溫度可藉由加熱器4a而變動，且於壓製之後，為使玻璃素材50自上模單元11中脫模，而將壓板4b之溫度降低至未達所用之玻璃素材50之變形點，且亦使上模11a之溫度同等程度地降低。藉由該溫度之降低，而主要利用上模11a與玻璃素材50之收縮率之差進行脫模。又，亦可於上模單元11側設置強制性進行脫模之機構進行脫模。
經脫模之玻璃素材50係再次載置於下模單元12上，與下模單元12一併利用搬送器件自壓板4b搬送至冷卻板5b。該搬送器件係與上述搬送器件相同者。
繼而，藉由冷卻板5b而將下模單元12冷卻，但其與上述加熱步驟同樣地，藉由使下模單元12與下側之冷卻板5b接觸而進行冷卻。藉由該下模單元12之冷卻，而將經壓製使得與下模單元12之成形面之接觸面積增大之玻璃素材50與下模單元12一併進行冷卻。
於該冷卻時，玻璃素材50之收縮量最大，但本發明中使用之下模單元12所具有之複數個下模12a各自可獨立地水平移動，故下模12a一面跟隨玻璃之收縮移動一面被冷卻。
當玻璃素材50充分冷卻時，打開取出擋板7a，使取出口7開口，藉由搬送器件自腔室2將該下模單元12向裝置外部取出，並載置於取出口7側之成形模載置台9。
此時，冷卻較佳為冷卻至板狀之玻璃素材之玻璃轉移點(Tg)以下，更佳為冷卻至板狀之玻璃素材之應變點以下之溫度為止。此時，降溫速度較佳為5~150℃/分鐘左右。
如以上說明所述，玻璃素材50係經由包含加熱、壓製、冷卻之各製程之一系列動作，而成形為玻璃框體形狀，尤其，本發明之特徵在於使複數個成形模可分別獨立地水平移動之方面。藉此，於壓製時，位置對準較為容易，且於冷卻時，可減少跟隨玻璃素材之收縮而作用於玻璃素材之應力，從而抑制玻璃框體之裂紋等形狀不良之產生。
再者，上述加熱步驟及冷卻步驟較佳為分別階段性地使溫度產生變化，且於加熱步驟中設置1個以上之加熱平台，藉此，階段性地使板狀之玻璃素材之溫度上升，於壓製平台之正前方之加熱平台，加熱至成形溫度為止。又，於冷卻步驟中亦設置1個以上之冷卻平台，藉此，階段性地使板狀之玻璃素材之溫度下降，從而成為200℃以下之溫度。可藉由以此方式階段性地進行加熱及冷卻，而抑制板狀之玻璃素材之急遽之溫度變化。可藉由該溫度變化之抑制，而抑制裂紋或應變之產生等避免玻璃框體之特性變差。
為實施如上所述之加熱步驟及冷卻步驟而分別具有複數個加熱平台及冷卻平台之玻璃框體之成形裝置之一例係示於圖5。該圖5中所示之玻璃框體之成形裝置21成為具有腔室22、第1加熱平台23、第2加 熱平台24、第3加熱平台25、壓製平台26、第1冷卻平台27、第2冷卻平台28、第3冷卻平台29之裝置構成。進而，於腔室22，與玻璃框體之成形裝置1同樣地，設置有下模單元12之取入口30及可開閉該取入口30之取入擋板30a、取出口31及可開閉該取出口31之取出擋板31a，且於該等取入口30及取出口31之外側設置有成形模載置台32及33。
該玻璃框體之成形裝置21係設置3個加熱平台、及3個冷卻平台，除階段性地進行加熱及冷卻以外，與圖1之玻璃框體之成形裝置1之構成相同。
於第1加熱平台23中，將板狀之玻璃素材進行暫時加熱至玻璃轉移點以下、較佳為較玻璃轉移點低50~200℃左右之溫度的預加熱，於第2加熱平台24中，加熱至玻璃轉移點與變形點之間之溫度為止，於第3加熱平台25中，加熱至玻璃之變形點以上、較佳為軟化點或較軟化點高5~150℃左右之溫度為止。又，於壓製平台26中，一面維持成形溫度，一面進行成形模之成形操作，賦予玻璃框體形狀。繼而，於第1冷卻平台27中，冷卻至成形素材之玻璃轉移點以下、較佳為應變點以下為止，於第2冷卻平台28中，進一步冷卻至200℃以下之成形模未被氧化之溫度為止，於第3冷卻平台29中，冷卻至室溫為止。
此處，第3冷卻平台係將所用之板設為代替其他平台中之加熱器而設置有配管以使冷卻水循環之水冷板，藉此可有效地進行冷卻。
其後，經冷卻所得之玻璃素材係整列地轉印複數個玻璃框體形狀，且為形成各個玻璃框體形狀，而實施切斷、研磨等加工處理，製成最終之製品。
如以上所示，可藉由本發明之玻璃框體之成形裝置及成形方法，而以稱作壓製成形之簡易之操作利用一次壓製成形獲得複數個形狀精度較高之玻璃框體，因此，可提昇成形品之生產性，且可穩定地以低成本製造作為最終製品之玻璃框體。
[產業上之可利用性]
本發明之玻璃框體之成形裝置可於藉由壓製成形而製造玻璃框體時廣泛使用。
1‧‧‧玻璃框體之成形裝置
2‧‧‧腔室
3‧‧‧加熱平台
3a‧‧‧加熱器
3b‧‧‧加熱板
3c‧‧‧隔熱板
3d‧‧‧加熱器
4‧‧‧壓製平台
4a‧‧‧加熱器
4b‧‧‧壓板
4c‧‧‧隔熱板
4d‧‧‧軸
5‧‧‧冷卻平台
5a‧‧‧加熱器
5b‧‧‧冷卻板
5c‧‧‧隔熱板
6‧‧‧取入口
6a‧‧‧取入擋板
7‧‧‧取出口
7a‧‧‧取出擋板
8‧‧‧成形模載置台
9‧‧‧成形模載置台
11‧‧‧上模單元
12‧‧‧下模單元
50‧‧‧玻璃素材

Claims (13)

  1. 一種玻璃框體之成形裝置，其係依次向設置於腔室內之加熱、壓製及冷卻之各平台搬送板狀之玻璃素材，於上述壓製平台上，可利用包含含有複數個上模之上模單元及含有複數個下模之下模單元之成形模單元對上述玻璃素材進行壓製成形，將複數個玻璃框體同時成形者，其特徵在於：上述上模單元及下模單元於各單元內保持上述上模及上述下模可分別獨立地水平移動，並且包含壓製時使上述上模及下模水平移動而將對應之上述上模及下模之成形面對準特定之位置關係的位置對準器件。
  2. 如請求項1之玻璃框體之成形裝置，其中上述成形裝置包含在上述加熱、壓製及冷卻之各平台裝載載置有上述玻璃素材之下模單元且對所裝載之上述玻璃素材分別進行加熱、壓製及冷卻之各製程的加熱器件、壓製器件及冷卻器件、及控制上述加熱、壓製及冷卻之各製程之控制器件，且上述壓製器件係包含將自上述加熱器件移送之上述下模單元裝載於其上表面之下壓板、及於其下表面固定有上述上模單元之上壓板的一對壓板。
  3. 如請求項1之玻璃框體之成形裝置，其中上述下模單元包含：複數個下模；及下模支撐構件，其使上述複數個下模之成形面朝向上方，且自下方利用滾動構件支撐上述下模之底面。
  4. 如請求項3之玻璃框體之成形裝置，其中上述上模單元包含：複數個上模；及上模支撐構件，其使上述複數個上模之成形面朝向下方，且自下方利用滾動構件支撐上述上模之外周。
  5. 如請求項1至4中任一項之玻璃框體之成形裝置，其中上述位置 對準器件包含設置於上述上模及下模之任一者之凹部、及設置於上述上模及下模之另一者且嵌合於上述凹部之凸部。
  6. 如請求項5之玻璃框體之成形裝置，其中上述凹部係作為貫通孔設置於下模或上模。
  7. 如請求項3或4之玻璃框體之成形裝置，其中上述滾動構件為球狀之SiN製。
  8. 如請求項1至4中任一項之玻璃框體之成形裝置，其中上述玻璃框體係具有自由曲面形狀之成形品。
  9. 如請求項8之玻璃框體之成形裝置，其中上述玻璃框體係軸不對稱之形狀。
  10. 如請求項2至4中任一項之玻璃框體之成形裝置，其中上述加熱器件包含藉由熱傳遞而加熱上述下模之加熱板、及藉由輻射而加熱上述玻璃素材之加熱器。
  11. 如請求項10之玻璃框體之成形裝置，其中上述加熱器件係單獨地管理上述加熱板之溫度與上述加熱器之溫度。
  12. 一種玻璃框體之成形方法，其特徵在於包含：加熱步驟，其係使用如請求項1至4中任一項之玻璃框體之成形裝置，將上述板狀之玻璃素材載置於上述下模單元上，於加熱平台上對上述下模單元及玻璃素材進行加熱；壓製步驟，其係於上述壓製平台使包含一對壓板之壓製器件之至少一者上下移動，進行設置於上模單元及下模單元之上模及下模之成形面之位置對準後，利用上述上模及下模對上述經加熱而軟化之玻璃素材進行加壓，而轉印成形面形狀；及冷卻步驟，其係於壓製步驟後，於上述冷卻平台將上述下模單元及轉印有成形面形狀之玻璃素材冷卻，使上述下模配合著上述玻璃素材之收縮而水平移動。
  13. 如請求項12之玻璃框體之成形方法，其中於上述加熱步驟中，單獨地於上述玻璃素材之玻璃轉移點至軟化點為止之溫度範圍內加熱控制上述下模，且於變形點至熔點之溫度範圍內加熱控制上述玻璃素材。
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