TW201731777A - 玻璃成型爐 - Google Patents

Abstract

一種玻璃成型爐，包括，一爐體、一輸送通道、一推桿裝置、至少一第一加熱器、至少一第二加熱器與一冷卻裝置。爐體包括一裝載區、一成型區、一冷卻區及一卸載區。輸送通道適於乘載多個成型下模具。推桿裝置設置於該輸送通道之一端，以一推桿推動成型下模具，使成型下模具依序輸送穿過裝載區、成型區、冷卻區與卸載區。第一加熱器設置於輸送通道上方。第二加熱器設置於輸送通道下方。冷卻裝置適於將一冷卻氣體注入冷卻區，並使冷卻氣體依序通過該冷卻區、成型區與裝載區，冷卻氣體從裝載區離開該爐體。

Description

玻璃成型爐

一種玻璃成型爐，特別是一種能夠提供三種加熱方式並且適用於多種成型製程的玻璃成型爐。

隨科技進步，許多電子裝置陸續採用觸控裝置來取代傳統的機械式操作裝置，並且加大操作空間與顯示器的大小，提供較為直覺與方便的操作方式，例如智慧型手機或汽車的中控螢幕等裝置。在這樣的背景下，觸控裝置在不同領域的需求性大增，觸控裝置上的玻璃也需要不同的形狀來配合不同的裝置。 目前玻璃的形狀製作，是透過將平板玻璃原料放置於模具上，並將模具加熱，使玻璃原料軟化。隨後透過負壓或模壓的方式，將玻璃原料與模具貼合，使玻璃原料成型為對應模具的形狀，再冷卻後便可完成具有特定形狀的玻璃元件。 在玻璃成型的過程中，玻璃原料與模具能否均勻受熱，將影響玻璃成型的結果。若玻璃無法均勻受熱，在成型過程中會使玻璃產生難以預期的錯誤，導致生產效能降低、良率較低，使整體製程能力指數（CPK, Process Capability Index）低落。 而目前常用的玻璃成型製程中，其成型爐多無法使玻璃均勻加熱，因此，如何讓玻璃在成型中能夠均勻受熱，提高生產效能，便是本領域具通常知識者值得去思量地。

為解決上述問題，本發明之目的在於提供一種玻璃成型爐，能夠提供更均勻的加熱，提高玻璃成型的產能與良率。 本發明提供一種玻璃成型爐，包括，一爐體、一輸送通道、一推桿裝置、至少一第一加熱器、至少一第二加熱器與一冷卻裝置。爐體包括一裝載區、一成型區、一冷卻區及一卸載區。輸送通道適於乘載多個成型下模具。推桿裝置設置該輸送通道之一端，以一推桿推動成型下模具，使成型下模具依序輸送穿過裝載區、成型區、冷卻區與卸載區。第一加熱器設置於輸送通道上方。第二加熱器設置於輸送通道下方。冷卻裝置適於將一冷卻氣體注入冷卻區，並使冷卻氣體依序通過該冷卻區、成型區與裝載區，冷卻氣體從裝載區離開該爐體。 上述之玻璃成型爐，其中，第一加熱器與該第二加熱器為電阻式加熱器。 上述之玻璃成型爐，其中，成型下模具為碳化矽、石墨、合金或氧化鋁製成。 上述之玻璃成型爐，其中，冷卻氣體為氮氣。 上述之玻璃成型爐，其中，爐體還包括一加熱區，設置於成型區與裝載區之間。 上述之玻璃成型爐，其中，還包括一降溫裝置，冷卻氣體從裝載區進入降溫裝置，降溫裝置適於降低冷卻氣體之溫度，並將降溫後的冷卻氣體輸送至冷卻裝置。 上述之玻璃成型爐，其中，一冷卻液體是流經該冷卻區周邊。 上述之玻璃成型爐，其中，還包括至少一壓力裝置，該壓力裝置裝設於該成型區的該輸送通道上方，該壓力裝置具有一壓桿，壓桿的一端具有一成型上模具，壓力裝置適於使壓桿向下移動，使成型上模具與成型下模具合模。 上述之玻璃成型爐，其中，還包括一真空裝置，真空裝置適於透過一真空管路提供成型下模具所需的真空。

請參閱圖1，圖1所繪示為本發明之玻璃成型爐100。一毛坯玻璃112放置於一成型下模具111上（如圖2所示），成型下模具111可從爐體入口101進入玻璃成型爐100的爐體中。玻璃成型爐100可透過多種高溫加熱毛坯玻璃112與成型下模具111，溫度升高的毛坯玻璃112會軟化，再給予正壓與負壓（真空）的方式，使毛坯玻璃112根據成型下模具111的形狀而成型。成形後的毛坯玻璃112與成型下模具111會經過冷卻後從爐體出口102離開玻璃成型爐100。在本實施例中，毛坯玻璃112為電子級之精密玻璃，成型後之玻璃成本適用於各種類的電子產品上。以下，將說明玻璃成型爐100的構造與功能。 請參閱圖2A，圖2A所繪示為玻璃成型爐100之爐體示意圖。玻璃成型爐100包括一爐體、一輸送通道110、至少一第一加熱器120、至少一第二加熱器130與一冷卻裝置140。爐體中包括了一裝載區10、一加熱區20、一成型區30、一冷卻區40與一卸載區50等工作區域。輸送通道110適於乘載多個成型下模具111與毛坯玻璃112。而玻璃成型爐100還包括一推桿裝置170，推桿裝置170設置於輸送通道110之其中一端，推桿裝置170還包括一推桿171，推桿171會推動成型下模具111，使多個成型下模具111與毛坯玻璃112依序輸送通過裝載區10、加熱區20、成型區30、冷卻區40與卸載區50，已完成玻璃加熱與成型作業。請參閱圖2B，圖2B所繪示為成型下模具111的移動示意圖。在本實施例中，是在輸送通道110上擺放多個成型下模具111，在由推桿裝置170來推動成型下模具111，使多個成型下模具111可相互推動，並沿著輸送通道110移動。 第一加熱器120設置於輸送通道110上方，並且與輸送通道110之間具有一特定距離。第一加熱器120適於發出熱量，並且經由熱輻射的方式對經過第一加熱器120下方的成型下模具111與毛坯玻璃112進行加熱。 第二加熱器130則設置於輸送通道110下方，相較於輸送通道110與第一加熱器120間的距離，第二加熱器130與輸送通道110間的距離較短。因此，第二加熱器所130所發出的熱量會經由熱輻射的方式傳送到輸送通道110，之後再經由熱傳導的方式傳送到成型下模具111與毛坯玻璃112上。換言之，第二加熱器130是以熱傳導的方式給予成型下模具111與毛坯玻璃112加熱。 此外，在本實施例中，第一加熱器120與第二加熱器130是採用電阻式的陶瓷加熱器。因此，利用第一加熱器120與第二加熱器130能對成型下模具111的上下雙面進行加熱，能夠確保溫度的有效轉移，使成型下模具111與毛坯玻璃112能夠均勻的受熱。 冷卻裝置140是設置於輸送通道上方，並且是設置於冷卻區40。冷卻裝置140適於將一冷卻氣體141注入冷卻區40中，並且該冷卻裝置140會使冷卻氣體141依序流經冷卻區40、成型區30、加熱區20與裝載區10，並從裝載區10區從一冷卻氣體回收口離開爐體。而冷卻區40中的成型下模具111與毛坯玻璃112是已經通過成型區30帶有高溫的成型下模具111與毛坯玻璃112，冷卻氣體141可在冷卻區40中將成型下模具111與毛坯玻璃112上的熱量帶走，使成型下模具111與毛坯玻璃112溫度降低加以冷卻。而在較佳實施例中，所使用的冷卻氣體141為氮氣，氮氣是一種鈍性氣體，故以氮氣填充於爐體中，可抑制爐體中氧氣的活性，避免氧氣在高溫狀態下產生無法預期的活動，對爐體或模具造成損害。 冷卻氣體141吸收成型下模具111與毛坯玻璃112的熱量後溫度便會升高，冷卻氣體141會依序通過成型區30、加熱區20與卸載區10。此時，高溫的冷卻氣體141也能夠加熱在成型區30、加熱區20與卸載區10中的成型上模具113、成型下模具111與毛坯玻璃112。換言之，冷卻氣體141可經由熱對流的方式對成型上模具113、成型下模具111與毛坯玻璃112進行加熱。 冷卻氣體141在流經冷卻區40、成型區30、加熱區20與卸載區10後，會從卸載區10中的冷卻氣體回收口離開爐體，並進入一降溫裝置150。降溫裝置150能夠降低冷卻氣體141的溫度，使冷卻氣體141回到進入冷卻區40前的溫度。降溫後的冷卻氣體141會被輸送至冷卻裝置140，完成冷卻氣體141的循環，持續提供冷卻與熱對流加熱。 當成型下模具111與毛坯玻璃112從爐體入口101進入後，會先抵達裝載區10。在裝載區時，成型下模具111與毛坯玻璃112會先受到冷卻氣體141的預先加熱，逐漸將溫度提高。成型下模具111與毛坯玻璃112到達加熱區20時，便會再受到第一加熱器120與第二加熱器130的加熱，也就是說成型下模具111與毛坯玻璃112會受到冷卻氣體141、第一加熱器120、第二加熱器130同時加熱。而在本實施例中，成型下模具111與毛坯玻璃112在加熱區20中會被加熱到攝氏750度。隨後成型下模具111與毛坯玻璃112抵達成型區30，其溫度會被持續加熱到攝氏950度，使毛坯玻璃112軟化，依據成型下模具111的形狀完成成型。 在本實施例中，成型區30中的成型作業是採用正壓與負壓共行的成型法。因此，玻璃成型爐100在成型區中還包括一真空裝置180，真空裝置180可經由一真空管路181提供成型下模具111所需的真空。真空管路181設置於輸送通道110下方，並可對應至成型下模具111中的真空孔。因此，真空裝置180透過抽真空的方式，使成型下模具111上的毛坯玻璃112與成型下模具111貼合，完成負壓成型。 且在成型區30中還包括多個壓力裝置160，壓力裝置160設置於輸送通道上方，壓力裝置160具有一壓桿161，壓桿161的一端設置有一成型上模具113。當成型下模具111進入成型區30，壓桿161會向下移動，讓成型上模具113與成型下模具111合模，進一步促使毛坯玻璃112成型。因此，在本實施例中，玻璃成型爐100是透過一個正壓（由壓力裝置161提供）與一負壓（由真空裝置180提供），完成雙面成型的玻璃成型方法。 完成成型後的成型下模具111與毛坯玻璃112會進入冷卻區40，成型下模具111與毛坯玻璃112在冷卻區40中會受到冷卻氣體141影響。冷卻氣體141會帶走成型下模具111與毛坯玻璃112上的熱量，使成型下模具111與毛坯玻璃112的溫度逐漸降低。在本實施例中，成型下模具111與毛坯玻璃112的溫度將降低至攝氏550度。吸收熱量的冷卻氣體141會往爐體入口101的方向循環，給予其他的成型下模具111與毛坯玻璃112加熱。 在較佳實施例中，在冷卻區40中會有冷卻液體451流過，而這些冷卻液體451是流經冷卻區40的周邊，藉此將成型下模具111與毛坯玻璃112的溫度帶走，將成型下模具111與毛坯玻璃112的溫度快速降低至攝氏150度。在本實施例中，冷卻液體451的流通管路是設置於冷卻區40的0周邊。也就是說，冷卻液體451並不與成型下模具111與毛坯玻璃112直接接觸，而是採用間接接觸的冷卻方式。冷卻液體451則為酸鹼值7.5~8.5的液體。完成冷卻的成型下模具111與毛坯玻璃112則會從卸載區50與爐體出口102離開爐體，進行下一步製程。 而且，爐體中的裝載區10、加熱區20、成型區30、冷卻區40與卸載區50等工作區域，是採直線式的排列，有利於冷卻氣體141的流動，可有效提高冷卻氣體141的熱對流加熱效果，進一步使成型下模具111與毛坯玻璃112的受熱更加平均。 此外，在本實施例中，成型下模具111是選用碳化矽、氧化鋁或石墨、合金等高導熱材料製成。因此成型下模具111本身也具有較佳的導熱係數。因此在成型下模具111與毛坯玻璃112加熱的過程中，能夠更快速更均勻的加熱成型下模具111與毛坯玻璃112，同時減少加熱過程中的熱損失。 請參閱圖3，圖3所繪示為成型下模具111與毛坯玻璃112受熱的示意圖。綜上所述，在本發明之玻璃成型爐100中，成型下模具111與毛坯玻璃112至少受到來自三個熱源的熱量加熱。分別是： 1. 來自第一加熱器120，從成型下模具111與毛坯玻璃112上方經由熱輻射加熱的熱量121。 2. 來自第二加熱器130，從成型下模具111與毛坯玻璃112下方經由熱傳導加熱的熱量131。 3. 來自冷卻氣體141，利用吸熱後轉為高溫的冷卻氣體141，經由熱對流加熱的熱量142。 經由上述三種熱源的加熱，能夠使成型下模具111與毛坯玻璃112的受熱更加均勻，大大提高玻璃成型的品質。也因此，本發明之玻璃成型爐100不須裝置習知成型爐所需要的均熱板，即可讓成型下模具111與毛坯玻璃112均勻的受熱。並且透過直線式的工作區域安排，可有效提高產能，縮短玻璃成型所需的時間，大大提高製程能力指數。

10‧‧‧裝載區
20‧‧‧加熱區
30‧‧‧成型區
40‧‧‧冷卻區
50‧‧‧卸載區
100‧‧‧玻璃成型爐
101‧‧‧爐體入口
102‧‧‧爐體出口
110‧‧‧輸送通道
111‧‧‧成型下模具
112‧‧‧毛坯玻璃
113‧‧‧成型上模具
120‧‧‧第一加熱器
121、131、142‧‧‧熱量
130‧‧‧第二加熱器
140‧‧‧冷卻裝置
141‧‧‧冷卻氣體
150‧‧‧降溫裝置
160‧‧‧壓力裝置
161‧‧‧壓桿
170‧‧‧推桿裝置
171‧‧‧推桿
180‧‧‧真空裝置
181‧‧‧真空管路
451‧‧‧冷卻液體

圖1所繪示為本發明之玻璃成型爐。 圖2A所繪示為玻璃成型爐之爐體示意圖。 圖2B所繪示為成型下模具的移動示意圖。 圖3所繪示為成型下模具與毛坯玻璃受熱的示意圖。

100‧‧‧玻璃成型爐

101‧‧‧爐體入口

102‧‧‧爐體出口

Claims (9)

1. 一種玻璃成型爐，包括： 一爐體，包括一裝載區、一成型區、一冷卻區及一卸載區； 一輸送通道，該輸送通道適於乘載多個成型下模具； 一推桿裝置，設置於該輸送通道之一端，以一推桿推動該成型下模具，使該成型下模具依序輸送穿過該裝載區、該成型區、該冷卻區與該卸載區； 至少一第一加熱器，設置於該輸送通道上方； 至少一第二加熱器，設置於該輸送通道下方；及 一冷卻裝置，適於將一冷卻氣體注入該冷卻區，並使該冷卻氣體依序通過該冷卻區、該成型區與該裝載區，該冷卻氣體從該裝載區離開該爐體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃成型爐，其中，該第一加熱器與該第二加熱器為電阻式加熱器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃成型爐，其中，該成型下模具為碳化矽、石墨、合金或氧化鋁所製成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃成型爐，其中，該冷卻氣體為氮氣。
5. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃成型爐，其中，該爐體還包括一加熱區，設置於該成型區與該裝載區之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃成型爐，其中，還包括一降溫裝置，該冷卻氣體從該裝載區進入該降溫裝置，該降溫裝置適於降低該冷卻氣體之溫度，並將降溫後的該冷卻氣體輸送至該冷卻裝置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃成型爐，其中一冷卻液體是流經該冷卻區之周邊。
8. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃成型爐，其中，還包括至少一壓力裝置，該壓力裝置裝設於該成型區的該輸送通道上方，該壓力裝置具有一壓桿，該壓桿的一端具有一成型上模具，該壓力裝置適於使該壓桿向下移動，使該成型上模具與該成型下模具合模。
9. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃成型爐，其中，還包括一真空裝置，該真空裝置適於透過一真空管路提供該成型下模具所需的真空。