TWI481570B - 連續式工件模造設備及方法 - Google Patents

Description

連續式工件模造設備及方法

本發明涉及一種工件製造設備及方法，特別涉及一種連續式工件模造設備及方法。

習知之玻璃工件之模造方法，以一模板或套筒配合成對之上、下模仁以形成模穴，並利用玻璃材料之高溫軟化特性，於模穴中藉由上模仁及下模仁之加壓過程，將玻璃材料壓造成型，使其變形並接近預期中之表面形狀與厚度而形成模造半成品，隨後於玻璃材料冷卻收縮且粘滯度升高之過程中再給予模造半成品適當之二次加壓成型，此時上、下模仁之表面形狀將真實地轉印於玻璃材料上，並最終獲得所需表面形狀之玻璃工件的模造成品。

為提高玻璃模造制程之生產效率，目前產業界於生產上常採用一模多穴型模造設備。該一模多穴型玻璃模造裝置之基本構造，其包括上模板及下模板，同一上模板同時設置有若干上模仁，同樣地，同一下模板也同時設置有若干下模仁，且每一下模板在數量與位置上是相對應於下模仁。該等上模仁、下模仁與上模板、下模板之間配置有墊片，以調整上模仁、下模仁於上模板、下模板中之放置深度，使各模穴所壓造出之工件厚度趨於一致。生產時藉由傳動系統帶動上模板或下模板沿垂直方向活動，使固定安裝於上模板及下模板之上模仁、下模仁產生合模、開模等動作，從而完成玻璃工件之模造。

惟，該習知模造設備中之上、下模仁係分別固定成形於上、下模板中，倘若其中某個模仁有缺陷，則必須將整個模板拆卸才能進行零元件更換，以致延誤生產，或者以塞穴方式處理，但若塞穴數量增多，則生產效率必定相應降低。另，由於每一對模仁皆係藉由墊片來調整其相對高度，為確保由各模穴壓出之玻璃工件厚度尺寸一致，需要精確計算及控制全部墊片的尺寸，並進行高精度之安裝及調試以使各模仁之高度一致，故，會造成組模、修模過程繁瑣且冗長，需要熟練技工花費大量之時間及精力。故，習知模造設備組模、修模工時較長且過程較為繁瑣，從而降低生產效率。

有鑑於此，有必要提供一種連續式工件模造設備，其內配置的各上模仁乃為獨立分離設置與運作而非設置在同一上模板上同時運作，且下模仁乃為移動式地運作於該些上模仁之間，如此在某個模仁有缺陷時，無需將整個模板拆卸才能進行零元件更換，且無需高精度地安裝及調試各模仁之高度，藉此可提高整體的生產效率。

一種連續式工件模造設備，包括：複數上模仁，分別設置於複數不同之加工工位上；以及單一下模仁，在該複數上模仁之間移動於不同之加工工位，藉由該複數上模仁之運作進行不同之加工作業。

進一步地，該複數不同之加工工位包括順序設置的預熱預壓工位、高溫加熱加壓工位及退火工位。

進一步地，該預熱預壓工位及退火工位均包括用於對工件進行低溫加熱之紅外加熱板，該下模仁可放置于該紅外加熱板上。

進一步地，該紅外加熱板包括外殼、固定於該外殼上之絕熱保溫板、均勻分佈於該絕熱保溫板之一側面上之複數紅外線加熱燈、填充於該外殼與該絕熱保溫板之間之保溫棉、固定於該絕熱保溫板靠近該複數紅外線加熱燈之表面之測溫探頭。

進一步地，該高溫加熱加壓工位包括用於對工件進行高溫加熱之感應加熱機構。

進一步地，該感應加熱機構採用銅質感應線圈，並通以高週波電源。

進一步地，該預熱預壓工位、高溫加熱加壓工位及退火工位分別包括用於對該上模仁及下模仁施加壓力之加壓機構，該每一加壓機構包括一上壓頭、一下壓頭及二隔熱墊，該二隔熱墊分別固定於該上壓頭及下壓頭上，該上模仁固定於上壓頭之隔熱墊上，紅外加熱板固定於下壓頭之隔熱墊上。

進一步地，該連續工件模造設備還包括裝卸料傳動機構，該裝卸料傳動機構用於將該下模仁及工件一併順序移動至該複數不同之加工工位。

進一步地，該連續式工件模造設備還包括用於控制紅外加熱板及感應加熱機構之加熱溫度之溫度檢測控制機構。

進一步地，該連續式工件模造設備還包括用於冷卻成形後之工件之冷卻板。

進一步地，該上模仁及下模仁皆形成有彎曲之成型面，以便於成形具有曲面之工件。

另，還有必要提供一種連續式工件模造方法。

一種連續式工件模造方法，包括步驟：a)提供複數固定於不同加工工位之上模仁及一可移動之下模仁，工件放置於該下模仁上；b)移动该下模仁及工件於不同之加工工位，藉由該複數上模仁之運作對該工件進行不同之加工作業。

上述連續式工件模造設備內配置的各上模仁乃為獨立分離設置與運作，而非設置在同一上模板上同時運作，故，避免產生習知一模多穴模模造設備的上述修模工時較長且過程較為繁瑣的問題；另，由於上述連續式工件模造設備無需使用墊片，故，省去調試墊片繁瑣過程。同時，上述連續式模造設備採用上、下模仁獨立分離之模具組，包括複數個固定式上模仁及流動式下模仁，其中固定於不同工位之每個上模仁均可同流動之下模仁合模，以便於對工件進行連續式成形，若其中某一模仁出現問題，則可快速更換該模仁，其並不影響整體成形流程，故，上述連續式工件模造設備修模工時較短且過程較為簡單，克服習知工件模造設備的缺陷，從而提高生產效率。上述連續式工件模造方法可對複數工件連續地成形，以提高生產效率。

請一併參閱圖1及圖2，連續式工件模造設備100包括複數上模仁130及、一下模仁180及複數不同之加工工位，該些加工工位可以包括預熱預壓工位1、高溫加熱加壓工位2、退火工位3，該些上模仁130分別設置于不同之加工工位上，例如預熱預壓工位1、高溫加熱加壓工位2、退火工位3上，工件4放置于下模仁180上，下模仁180順序移動於該不同之加工工位，在不同之加工工位配合上模仁的開模、合模之動作對工件4進行加工。

根據本發明實施例，下面對不同加工工位之結構分別進行說明。

如圖2所示，預熱預壓工位1包括紅外加熱板110、上模仁130、加壓機構140。該加壓機構140包括一上壓頭141、一下壓頭143、驅動氣缸145及二隔熱墊(圖未示)。二隔熱墊分別固定於上壓頭141、下壓頭143上。上模仁130固定於上壓頭141之隔熱墊上，紅外加熱板110固定於下壓頭143之隔熱墊上。具體於本實施例中，下壓頭143為一承載板；下模仁180可移動地放置於紅外加熱板110上，工件放置於下模仁180上，通過紅外加熱板110對工件進行加熱。驅動氣缸145驅動上壓頭141及上模仁130朝向下模仁180運動，施加一較小壓力於工件上，使工件預成形。預成形后，工件4和下模仁180被移動至下一工位。可以理解，與具體實施例中，該預熱預壓工位1可以是多個，以分別獨立地對工件進行預熱預壓加工。

請參閱圖3，每一紅外加熱板110包括複數紅外線加熱燈111、一絕熱保溫板113、一外殼115、一保溫棉117及一測溫探頭119。紅外線加熱燈111選擇優質材料製成之短波紅外線加熱燈為熱源。紅外線加熱燈111能長期對物體快速加熱到900℃而不損壞，滿足加熱溫度要求及升溫速度要求。複數紅外線加熱燈111均勻分佈於耐高溫之絕熱保溫板113一側面上，且紅外線加熱燈111之冷極端穿過絕熱保溫板，並於絕熱保溫板113內接引線。絕熱保溫板113固定於外殼115上，具體地，該外殼可用不鏽鋼材質制成。保溫棉117填充於外殼115與絕熱保溫板113之間。測溫探頭119固定於絕熱保溫板113靠近紅外線加熱燈111之表面。具體於本實施例中，測溫探頭119為一熱電偶，熱電偶貼近到被加熱物體表面，測量被加熱物體所被照射到之部位溫度。測溫探頭119測到溫度訊號傳送到智慧溫度、功率控制儀錶，並根據回饋之溫度訊號再指令可控矽功率控制單元對紅外線加熱燈111之電源進行電壓、電流或功率輸出進行即時調整控制，從而實現對被加熱物體進行快速加熱以及加熱恒溫。同時，每種工件之自身吸熱之波長範圍皆不一樣，故，需要根據工件之吸收波長，匹配相對應之紅外線加熱燈111亦為最佳節能之方式之一。

請參閱圖4，高溫加熱加壓工位2包括感應加熱機構120、上模仁130及上述加壓機構140，上模仁130固定於該加壓機構的上壓頭141之隔熱墊上，下模仁180及工件4可一併移動地放置于該加壓機構140的下壓頭143之隔熱墊上。具體與本實施例中，下模仁180及工件4可一併上升至該感應加熱機構120內，進行高溫加熱，加壓機構140施加一較大壓力於上模仁130上，上模仁130與下模仁180配合以形成該工件。

感應加熱機構140採用銅質感應線圈，通以高週波電源使上模仁130及下模仁180內產生感應電流，感應電流於上模仁130及下模仁180中流動時因電阻而產生熱量使工件升至所需溫度。

退火工位3包括一紅外加熱板110、一上模仁130及一加壓機構140。上模仁130固定於加壓機構140之上壓頭141上，下模仁180放置於紅外加熱板110上，紅外加熱板110固定於加壓機構140之下壓頭143上。工件4放置於下模仁180上，加壓機構140施加一較小壓力於該上模仁，使工件保持形變。

如圖1所示，上述連續式工件模造設備100還包括裝卸料傳動機構150。複數上模仁130分別設置於複數不同之加工工位上，下模仁180和工件4一併通過該裝卸料傳動機構150的傳動作用移動於預熱預壓工位1、高溫加熱加壓工位2及退火工位3之不同加工位置，藉由複數上模仁130之運作進行不同之加工作業。可以理解，該裝卸料傳動機構150亦可為其他傳動機構，例如，採用傳動皮帶輪或智能機械手等。具體於本實施例中，上模仁130及下模仁180皆形成有彎曲之成型面，以便於成形具有曲面之工件。

上述連續式工件模造設備100還包括進料板181、出料板183及冷卻板185。進料板181用於放置待加工之工件。出料板183用於放置加工冷卻後之工件。冷卻板185用於冷卻加工成形後之工件。具體於本實施方式中，冷卻板185採用水冷結構，以保證冷卻速度。

請參閱圖5，本發明提供之連續式工件模造設備還包括一收容該紅外加熱板110、感應加壓機構120、上模仁130、下模仁180、加壓機構140及裝卸料傳動機構150之固定箱體170，固定箱體170內設有石英管，石英管用於提升加熱溫度極限。固定箱體170外側壁上開有氮氣進氣口，並於進氣口前面裝有電磁閥，可實現自動充氣。於下法蘭處設有一抽氣口及泄壓口，並皆裝有電磁閥，可根據工藝需要於抽氣口處連接一個機械泵171對石英管進行預抽真空，然後再通保護氮氣，當工件成形結束後，藉由泄壓口將保護氮氣排出，如不需要預抽真空，只需將閥門關閉即可。固定箱體170之外側壁上還開設有送料門172、出料門(未圖示)及觀察窗173。

上述連續式工件模造設備內配置的各上模仁乃為獨立分離設置與運作而非設置在同一上模板上同時運作，故，避免產生習知一模多穴模模造設備的上述修模工時較長且過程較為繁瑣的問題；另，由於上述連續式工件模造設備無需使用墊片，故，省去調試墊片繁瑣過程。同時，上述連續式工件模造設備採用上、下模仁獨立分離之模具組，包括複數個固定式上模仁及流動式下模仁，其中固定於不同工位之每個上模仁均可同流動之下模仁合模，以便於對工件進行連續式成形，若其中某個模仁出現問題，則可快速更換該模仁，其並不影響整個成形流程，故，上述連續式工件模造設備修模工時較短且過程較為簡單，克服習知模造設備的缺陷，從而提高生產效率。上述連續式模造方法可對複數工件連續地成形，以提高生產效率。

請參閱圖6，採用上述連續式工件模造設備100成形工件之方法包括如下步驟：

步驟S201，提供複數固定於不同加工工位之上模仁及一可移動之下模仁，工件放置於下模仁上。

接著，移动该下模仁及工件於不同之加工工位，藉由該複數上模仁之運作對該工件進行不同之加工作業，詳細步驟可參考以下描述的步驟S202~S205。該不同之加工工位可以包括預熱預壓工位、高溫加熱加壓工位、退火工位及冷卻工位。

步驟S202，對該工件進行預熱預壓，預熱預壓成形後，工件跟隨下模仁移動至下一工位。具體於本實施例中，在預熱預壓工位，可採用紅外加熱板對待工件進行預熱，採用一加壓架構對待工件進行加壓。預熱預壓成形后，工件跟隨下模仁移動至高溫加熱加壓工位。該待加工之工件可以是一玻璃工件，對玻璃工件預熱預壓，可有效防止玻璃工件突然受到太高之溫度或壓力破裂。

步驟S203，對該工件進行高溫加熱加壓，成形後工件跟隨下模仁移動至下一工位。具體於本實施例中，在高溫加熱加壓工位，可採用一感應加熱機構對該工件進行高溫加熱，該感應加熱機構採用銅質感應線圈，通以高週波電源使該上模仁及下模仁內產生感應電流，感應電流於該上模仁及下模仁中流動時因電阻而產生熱量使工件升至所需溫度。成形后工件跟隨下模仁移動至退火工位。

步驟S204，對該工件進行退火，退火後工件跟隨下模仁移動至下一工位。具體於本實施例中，在退火工位對工件進行退火，退火後工件跟隨下模仁移動至冷卻工位。可採用用紅外加熱板對該工件進行退火，採用一加壓架構對成形工件施加一較小壓力使工件保持形變。工件退火后，可保證工件之尺寸進度，消除工件熱彎后之內應力。

步驟S205，對該工件進行冷卻。具體於本實施例中，可採用冷卻板對該工件進行冷卻，該冷卻板採用水冷結構。

上述連續式工件模造方法可對複數工件連續地成形，以提高生產效率。

綜上所述，本發明確已符合新型專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本發明之申請專利範圍。舉凡熟悉本發明技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1．．．預熱預壓工位

2．．．高溫加熱加壓工位

3．．．退火工位

4．．．工件

100．．．連續式工件模造設備

110．．．紅外加熱板

111．．．紅外線加熱燈

113．．．絕熱保溫板

115．．．外殼

117．．．保溫棉

119．．．測溫探頭

120．．．感應加熱機構

130．．．上模仁

140．．．加壓機構

141．．．上壓頭

143．．．下壓頭

145．．．驅動氣缸

150．．．裝卸料傳動機構

170．．．固定箱體

172．．．送料門

173．．．觀察窗

180．．．下模仁

181．．．進料板

183．．．出料板

185．．．冷卻板

圖1為一實施例之連續工件模造設備之局部立體圖。

圖2為圖1所示之連續工件模造設備之預熱預壓工位之結構示意圖。

圖3為圖1所示之連續工件模造設備之紅外加熱板之結構示意圖。

圖4為圖1所示之連續工件模造設備之高溫加熱加壓工位之結構示意圖。

圖5為圖1所示之連續工件模造設備之局部立體圖。

圖6為一實施例之連續工件模造方法之流程圖。

1．．．預熱預壓工位

2．．．高溫加熱加壓工位

3．．．退火工位

100．．．連續式工件模造設備

130．．．上模仁

150．．．裝卸料傳動機構

180．．．下模仁

181．．．進料板

183．．．出料板

185．．．冷卻板

Claims (15)

1. 一種連續式工件模造設備，其改良在於，該連續式工件模造設備包括：複數上模仁，分別設置於複數不同之加工工位上；以及單一下模仁，在該複數上模仁之間移動於不同之加工工位，藉由該複數上模仁之運作進行不同之加工作業。
2. 如申請專利範圍第1項所述之連續式工件模造設備，其中，該複數不同之加工工位包括順序設置的預熱預壓工位、高溫加熱加壓工位及退火工位。
3. 如申請專利範圍第2項所述之連續式工件模造設備，其中，該預熱預壓工位及退火工位均包括用於對工件進行低溫加熱之紅外加熱板，該下模仁可放置于該紅外加熱板上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之連續式工件模造設備，其中，該紅外加熱板包括外殼、固定於該外殼上之絕熱保溫板、均勻分佈於該絕熱保溫板之一側面上之複數紅外線加熱燈、填充於該外殼與該絕熱保溫板之間之保溫棉、固定於該絕熱保溫板靠近該複數紅外線加熱燈之表面之測溫探頭。
5. 如申請專利範圍第2項所述之連續式工件模造設備，其中，該高溫加熱加壓工位包括用於對工件進行高溫加熱之感應加熱機構。
6. 如申請專利範圍第5項所述之連續式工件模造設備，其中，該感應加熱機構採用銅質感應線圈，并通以高週波電源。
7. 如申請專利範圍第3項所述之連續式工件模造設備，其中，該預熱預壓工位、高溫加熱加壓工位及退火工位分別包括用於對該上模仁及下模仁施加壓力之加壓機構，該每一加壓機構包括一上壓頭、一下壓頭及二隔熱墊，該二隔熱墊分別固定於該上壓頭及下壓頭上，該上模仁固定於上壓頭之隔熱墊上，紅外加熱板固定於下壓頭之隔熱墊上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之連續式工件模造設備，其中，該連續工件模造設備還包括裝卸料傳動機構，該裝卸料傳動機構用於將該下模仁及工件一併順序移動至該複數不同之加工工位。
9. 如申請專利範圍第1項所述之連續式工件模造設備，其中，該連續式工件模造設備還包括用於冷卻成形後之工件之冷卻板。
10. 如申請專利範圍第1項所述之連續式工件模造設備，其中，該上模仁及下模仁皆形成有彎曲之成型面，以便於成形具有曲面之工件。
11. 一種連續式工件模造方法，其包括步驟：a)提供複數固定於不同加工工位之上模仁及一可移動之下模仁，工件放置於該下模仁上；b)移动该下模仁及工件於不同之加工工位，藉由該複數上模仁之運作對該工件進行不同之加工作業。
12. 如申請專利範圍第11項所述之連續式工件模造方法，其中步驟b)包括：(1)對該工件進行預熱預壓，預熱預壓成形後，工件跟隨該下模仁移動至下一工位；(2)對該工件進行高溫加熱加壓，成形後工件跟隨該下模仁移動至下一工位；(3)對該工件進行退火，退火後工件跟隨該下模仁移動至下一工位；以及(4)對該工件進行冷卻。
13. 如申請專利範圍第12項所述之連續式工件模造方法，其中，步驟(1)包括採用紅外加熱板對該工件進行預熱，步驟(3)包括採用紅外加熱板對該工件進行退火。
14. 如申請專利範圍第12項所述之連續式工件模造方法，其中，步驟(2)包括採用感應加熱機構對該工件進行高溫加熱，該感應加熱機構採用銅質感應線圈，通以高週波電源使該上模仁及下模仁內產生感應電流，感應電流於該上模仁及下模仁中流動時因電阻而產生熱量使工件升至所需溫度。
15. 如申請專利範圍第12項所述之連續式工件模造方法，其中，步驟(4)包括採用冷卻板對該工件進行冷卻，該冷卻板採用水冷結構。