TWI734411B - 多站式玻璃模壓系統及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種多站式玻璃模壓系統，包括：第一至第三加工站、第一、第二輸送機構。第二加工站包括加熱器、壓板、基座、伺服馬達。壓板與加熱器熱耦接。伺服馬達可驅動壓板。控制器與加熱器及伺服馬達電性連接。基座暴露於外界。第一輸送機構連接第一、第二加工站。第二輸送機構連接第二、第三加工站。另，一種多站式玻璃模壓系統的製造方法被提出。

Description

多站式玻璃模壓系統及其製造方法

本發明是有關於一種玻璃模壓系統及其製造方法，且特別是有關於一種多站式玻璃模壓系統及其製造方法。

由於玻璃鏡片在溫度耐受性方面較塑膠鏡片優異，其適用於在環境溫度變異較大的車用與安防等應用領域的光學鏡頭。近年來，隨著上述應用領域的需求爆發，玻璃鏡片的製造需求也急遽地增加。

一般製造玻璃鏡片的模壓系統可分為兩種，一種為單站式玻璃模壓系統，另一種則為多站式玻璃模壓系統。單站式玻璃模壓系統的作法是將多個玻璃模造的製造流程整合在同一個工作站中，相較而言，多站式玻璃模壓系統則是將不同的製造流程分散於不同工作站中。單站式玻璃模壓系統的作法製造速度較慢，難以滿足現有的製造需求。為求較快的製造速度，多站式玻璃模壓系統已成為製造玻璃鏡片的主流。

在現有多站式玻璃模壓系統中，通常會有一個加工站是專責進行玻璃壓合製程。於此加工站中，通常會設有內、外套筒，其中內套筒內設有下模仁以作為玻璃材料的放置台，外套筒則容置內套筒且外套筒的高度高於內套筒。接著，藉由壓板施加壓力於上模仁，以使上模仁往下模仁的方向靠近，以對玻璃材料進行壓合製程。通常壓板的大小會大於外套筒的直徑大小，當壓板往下壓合到臨界點時，外套筒會施與壓板一個反作用力，以使壓板無法再下壓，代表玻璃材料已被壓合完成。換言之，現有多站式玻璃模壓系統藉由外套筒的高度可控制上模仁的壓造距離。

本發明提供一種多站式玻璃模壓系統，其採用較少的構件並可即時監控實際壓造深度，且具有良好的製造良率。

本發明提供一種多站式玻璃模壓系統的製造方法，其用以製造上述的多站式玻璃模壓系統。

本發明的一實施例提供一種多站式玻璃模壓系統，包括：第一加工站、第二加工站、控制器、第三加工站、第一輸送機構以及第二輸送機構。第二加工站包括加熱器、壓板、基座、伺服馬達以及電源供應器。基座設有第一定位結構，第一定位結構可與一模具的第二定位結構相對應。基座暴露於外界。伺服馬達可驅動壓板。電源供應器與伺服馬達電性連接。控制器與加熱器及伺服馬達電性連接。。第一輸送機構，連接第一加工站及第二加工站。第二輸送機構，連接第二加工站及第三加工站。

本發明的一實施例提供一種多站式玻璃模壓系統，包括第一加工站、第二加工站、第三加工站、第一輸送機構以及第二輸送機構。第二加工站包括加熱器、壓板、基座、伺服馬達以及控制器。壓板與加熱器熱耦接。基座設有第一定位結構，第一定位結構可與一模具的第二定位結構相對應。基座暴露於外界。伺服馬達可接受一特定大小的電流以沿一軸向驅動壓板。控制器，與加熱器及伺服馬達電性連接。。第一輸送機構連接第一加工站及第二加工站。第二輸送機構，連接第二加工站及第三加工站。

本發明的一實施例提供一種多站式玻璃模壓系統的製造方法，其主要包括以下步驟。組裝一第一加工站。組裝一第二加工站。第二加工站包括一加熱器、一壓板、一基座、一伺服馬達、一電源供應器以及一控制器，壓板與加熱器熱耦接，基座設有一第一定位結構，第一定位結構可與一模具的一第二定位結構相對應，其中基座暴露於外界，伺服馬達與壓板耦接，電源供應器與伺服馬達電性連接，控制器與加熱器及伺服馬達電性連接。組裝一第三加工站。組裝一第一輸送機構與一第二輸送機構，其中第一輸送機構連接第一加工站及第二加工站，第二輸送機構連接第二加工站及第三加工站。

基於上述，在本發明實施例的多站式玻璃模壓系統中，由於基座暴露於外界而省略了外套筒，可使玻璃鏡片的製造成本降低。另外，本發明的實施例另提供了一種用來製作上述多站式玻璃模壓系統的製造方法。

圖1為本發明的一實施例的多站式玻璃模壓系統的架構示意圖。圖2A至圖2E分別為圖1實施例的多站式玻璃模壓系統的不同加工站的剖面示意圖。圖3是利用圖1實施例中的多站式玻璃模壓系統在第一加熱壓合製程所製造的不同工件的時間與壓造距離的關係圖。

請參照圖1與圖2A至圖2E，於本例中，多站式玻璃模壓系統100包括多個加工站PS1~PS5(以五個為例)及多個輸送結構TM1~TM5(以五個為例)。於本例中，這些加工站PS1~PS5係分別用以專責於玻璃模造製程中的不同步驟。請參照圖1與圖2A至圖2E，加工站PS1用以專責於玻璃模造製程中的上料、下料步驟。加工站PS2（或稱第一加工站）用以專責於玻璃模造製程中的預熱步驟。加工站PS3（或稱第二加工站）、PS4（或稱第三加工站）分別用以專責於玻璃模造製程中的第一、第二加熱壓合步驟。加工站PS5用以專責於玻璃模造製程中的冷卻步驟。加工站PS1~PS5亦可被視為進行不同步驟的不同區域。於以下段落中會分別來說明各加工站PS1~PS5的具體架構。

請參照圖2A，加工站PS1包括輸送帶CB、基座B及模具(molding mold)M的第一定位結構FS1。基座B設於輸送帶CB上。基座B具有容置空間AS。並且，基座B的容置空間AS內設有第一定位結構FS1，此第一定位結構FS1可與模具M的第二定位結構FS2(未示於圖2A，示於圖2C)相對應。於本例中，模具M的第一、第二定位結構FS1、FS2分別例如是下、上模仁(mold core)。值得一提的是，基座B暴露於外界，換言之，基座B的外側不設有外套筒。

請參照圖2B，加工站PS2(或稱第一加工站)包括加熱器H1、H2與連桿R1。加熱器H1、H2係泛指通電後可發熱的構件，加熱器H1、H2彼此對向設置。連桿R1的一端與加熱器H1機械耦接，其中連桿R1適於受力而驅動加熱器H1以使加熱器H1以沿著連桿R1的軸向移動。

請參照圖2C，加工站PS3(或稱第二加工站)包括模具M的第二定位結構FS2、加熱器H3、H4、連桿R2、伺服馬達SM1、壓板P、電源供應器PS及控制器C。第二定位結構FS2例如是模具M的上模仁。加熱器H3、H4彼此對向設置。壓板P設於加熱器H3與第二定位結構FS2之間，且與加熱器H3熱耦接。伺服馬達SM1與電源供應器PS電性連接，且伺服馬達SM1與連桿R2機械耦接，其中連桿R2適於接受來自伺服馬達SM1的力而驅動加熱器H3以使加熱器H3以沿著連桿R2的軸向移動。電源供應器PS用以提供電流給伺服馬達SM1。控制器C可以是計算器、微處理器（Micro Controller Unit, MCU）、中央處理單元（Central Processing Unit，CPU），或是其他可程式化之控制器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）或其他類似裝置。

請參照圖2D，加工站PS4(或稱第三加工站)的功能因與加工站PS3的功能類似，因此其架構類似於加工站PS3的架構，於此不再贅述。

請參照圖2E，加工站PS5包括加熱器H5、H6與連桿R3。加熱器H5、H6彼此對向設置。連桿R3的一端與加熱器H5機械耦接，其中連桿R3適於受力而驅動加熱器H5以使加熱器H5以沿著連桿R3的軸向移動。

請參照圖1與圖2A至圖2E，於本例中，輸送結構TM1~TM5例如是可夾取或推送工件W並使工件W往一方向輸送的結構。輸送結構TM1~TM5(以箭頭標示)可為輸送臂或者是具有推動桿的馬達。

於以下段落中會詳細說明本實施例的多站式玻璃模壓系統100的作動方式。

請參照圖1及圖2A，首先，輸送帶CB將設有第一定位結構FS1的基座B傳送至工作站PS1。在工作站PS1中，可置入未加工工件W(例如是玻璃硝材)於模具M的第一定位結構FS1(下模仁)上，以完成上料步驟。輸送機構TM1並將基座B由工作站PS1往工作站PS2移動。

請參照圖1及圖2B，接著輸送機構TM1將基座B設於加熱器H2上。在工作站PS2中，連桿R1驅動加熱器H1往下移動與基座B接觸，以使基座B置於加熱器H1、H2之間。加熱器H1、H2將熱傳遞至工件W，以使工件W預熱，以完成預熱步驟，其中整個預熱步驟的溫度範圍落在450度至500度的範圍內，但不以此為限。預熱步驟完成後，連桿R1即驅動加熱器H1移離基座B，而輸送機構TM2將基座B由工作站PS2往工作站PS3移動。

請參照圖1及圖2C，接著輸送機構TM2將基座B設於加熱器H4上。在工作站PS3中，大體的作法是：伺服馬達SM1驅動連桿R2而帶動加熱器H3、壓板P及第二定位結構FS2(上模仁)往下移動，以使第二定位結構FS2與工件W接觸。加熱器H3、H4將熱傳遞至工件W，並且壓板P透過第二定位結構FS2壓合工件W的另一側，以完成第一加熱壓合步驟，其中整個第一加熱壓合步驟的溫度範圍落在500度至600度的範圍內。

在本實施例中，由於基座B暴露於外界，即其外側不設有外套筒，也就是說，在圖2C的加熱壓合過程中缺少了習知技術外套筒施與第二定位結構FS2的反作用力以控制第二定位結構的FS2的壓造距離(或稱下壓距離)，若不控制壓造距離容易造成良率下降及不必要的工時增加。於以下的段落中會先詳述本實施例的多站式玻璃模壓系統100的工作站PS3如何控制壓造距離。

請參照圖3，在進行第一加熱壓合製程的時段大致分為三個時段，例如分別稱為第一時段T1、第二時段T2、第三時段T3，其中第一時段T1代表的意義是：第二定位結構FS2未接觸工件W或稍微到接觸工件W的時段，第二時段T2代表的意義是：第二定位結構FS2接觸工件W後被加熱器H3、H4進行加熱的階段，而第三時段T3代表的意義是：工件W成型的階段。

首先，在第一時段T1中，控制器C會對電源供應器PS輸出控制訊號CS，以使電源供應器PS對伺服馬達SM1輸出持續第一時間長度且具第一電流大小的電流，其中第一電流大小為固定值。此時，伺服馬達SM1接收此第一電流大小的電流後，驅動連桿R2帶動加熱器H3、壓板P、第二定位結構FS2下壓至工件W。並且，伺服馬達SM1中的編碼器亦根據第一時間長度及第一電流大小的電流而得出壓板P的第一高度資訊。

接著，在第二時段T2中，控制器C會對電源供應器PS輸出控制訊號CS，以使電源供應器PS對伺服馬達SM1輸出持續第二時間長度且具第二電流大小的電流，其中第二電流大小為固定值。此時，伺服馬達SM1接收此第二電流大小的電流後，再驅動連桿R2帶動加熱器H3、壓板P、第二定位結構FS2下壓並加熱工件W，而此時工件W本身因加熱的關係處於融熔態，導致此時段的壓造距離大幅地增加。並且，伺服馬達SM1中的編碼器亦根據第二時間長度及第二電流大小的電流而得出壓板P的第二高度資訊。

最後，在第三時段T3中，控制器C會對電源供應器PS輸出控制訊號CS，以使電源供應器PS對伺服馬達SM1輸出持續第三時間長度且具第三電流大小的電流，其中第三電流大小為固定值。此時，伺服馬達SM1接收此第三電流大小的電流後，持續驅動連桿R2帶動加熱器H3、壓板P、第二定位結構FS2下壓並加熱工件W，而此時工件W已成型，導致此時段的壓造距離並不會大幅地增加。並且，伺服馬達SM1中的編碼器亦根據第三時間長度及第三電流大小的電流而得出壓板P的第三高度資訊。

據此，控制器C可根據伺服馬達SM1的編碼器所取得的壓板P的第一至第三高度資訊，以推估壓板P的高度位置。值得一提的是，因第三時段T3是工件成型階段，壓造距離並不會有太大的變化，於其他的實施例中控制器C亦可以只根據第一、第二高度資訊以推估壓板P的高度位置。接著，控制器C依據推估的壓板P的高度位置，判斷是否落在一高度預設範圍。若壓板P的高度位置落在此高度預設範圍時，則代表工件W的加熱壓合步驟所引入的誤差較小，而代表此第一加熱壓合製程是沒有問題的，那麼控制器C持續運作加工站PS3的步驟。若壓板P的高度位置不落在此高度預設範圍時，則代表工件W的加熱壓合步驟所引入的誤差較大，而代表此步驟是有問題（例如是圖3的工件9，明顯壓造距離較小）。此時，控制器C發出一警示訊號以通知使用者以停止多站式玻璃模壓系統100或直接停止多站式玻璃模壓系統100。

承上述，在本實施例的多站式玻璃模壓系統100中，由於基座B暴露於外界(即基座B外側不設有外套筒)，在不使用外套筒的情況下，其能夠即時地監控壓造距離，並具有良好的製造良率。

請參照圖1及圖2D，接著輸送機構TM3將基座B設於加熱器H4上。在工作站PS4中，因製程與工作站PS3相同，於此不再贅述。

請參照圖1及圖2E，接著輸送機構TM4將基座B設於加熱器H6上。在工作站PS5中，連桿R3驅動加熱器H5往下移動與基座B接觸，以使基座B被加熱器H5、H6夾持，其中整個冷卻步驟的溫度範圍小於第一壓合步驟的溫度範圍，且例如是落在590度至20度的範圍內。是以，工件W比較不會因快速冷卻而碎裂。完成冷卻步驟後，最後輸送機構TM5基座B由工作站PS5往工作站PS1移動。並在工作站PS1中將完成上述步驟的工件W(玻璃透鏡)取出，以完成下料步驟(圖未示)。

在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的部分內容，省略了相同技術內容的說明，關於相同的元件名稱可以參考前述實施例的部分內容，下述實施例不再重複贅述。

請再一次參照圖2C，於另一實施例中，亦可以採取變電流方式來得出壓板P的第一至第三高度資訊。

詳細來說，控制器C可執行第一至第三程序，其中第一程序可使伺服馬達SM1在第一時段T1內以第一速度V1移動第一距離D1，第二程序可使伺服馬達SM1在第二時段T2內以第二速度V2移動第二距離D2，第三程序可使伺服馬達SM1在第三時段T3內以第三速度V3移動第三距離D3。也就是說，在不同的時段T1~T3中，控制器C設定伺服馬達SM1以特定的速度移動特定距離。但是，在各時段T1~T3中，各時段T1~T3內的不同時刻的工件W的狀態亦不相同，不相同的工件W狀態會導致壓板P受到來自工件W的阻力亦有所不同，但為了要滿足以特定速度移動特定距離的條件，因此在任一時段內電源供應器PS施與伺服馬達SM1的電流值亦不相同（即變電流）。但伺服馬達SM1都可以依據變電流值及不同時段T1~T3的時間長度來決定壓板P的第一至第三高度資訊，來判斷壓板P的高度位置。後續的步驟大致類似於前述的段落，於此不再贅述。

圖4為製造圖1的多站式玻璃模壓系統的步驟流程圖。

製造圖1的多站式玻璃模壓系統的製造方法大致有如圖4中所述的以下幾個步驟S100~S400，於以下分段敘述。

在步驟S100中：組裝第一加工站PS2。

在步驟S200中，組裝第二加工站PS3，第二加工站PS3包括一加熱器H3、一壓板P、一基座B、一伺服馬達SM1、一電源供應器PS以及一控制器C，壓板P與加熱器H3熱耦接，基座B設有第一定位結構FS1，第一定位結構FS1可與模具M的第二定位結構FS2相對應，其中基座B暴露於外界，伺服馬達SM1與壓板P耦接，電源供應器PS與伺服馬達SM1電性連接，控制器C與H3加熱器及伺服馬達SM1電性連接。

在步驟S300中，組裝第三加工站PS4。

在步驟S400中，組裝第一輸送機構與第二輸送機構，其中第一輸送機構TM1連接第一加工站PS2及第二加工站PS3，第二輸送機構TM2連接第二加工站PS3及第三加工站PS4。

綜上所述，相較於現有技術的多站式玻璃模壓系統採用了外套筒的設計，使得玻璃鏡片的製造成本無法有效地降低。在本發明實施例的多站式玻璃模壓系統中，由於基座暴露於外界(即基座外側不設有外套筒)，省略了外套筒，可使玻璃鏡片的製造成本降低。並且，在不使用外套筒的情況下，當多站式玻璃模壓系統利用壓板在壓合工件的過程中，控制器可根據電源供應器的電流值與其電流施加時間長度，來判斷壓板高度。或者是，控制器可給定伺服馬達在不同時段下移動不同的速度與距離，並依據這些時段所使用的電流值與時間長度，來判斷壓板高度。控制器再根據壓板高度來判斷壓造距離是否符合預設範圍。若否，則控制器發出警示訊號或停機，以提醒使用者對多站式玻璃模壓系統進行障礙排除。因此，多站式玻璃模壓系統可即時監控實際壓造深度，並可降低後續品質管理成本，並具有良好的製造良率。另外，本發明的實施例另提供了一種用來製作上述多站式玻璃模壓系統的製造方法。

100:多站式玻璃模壓系統 AS:容置空間 B:基座 C:控制器 CB:輸送帶 CS:控制訊號 FS1:第一定位結構 FS2:第二定位結構 H1~H6:加熱器 M:模具 P:壓板 PS:電源供應器 PS1~PS5:加工站 R1~R3:連桿 SM1:伺服馬達 S100~S400:步驟 T1~T3:第一至第三時段 TM1~TM5:輸送結構 W:工件

圖1為本發明的一實施例的多站式玻璃模壓系統的架構示意圖。 圖2A至圖2E分別為圖1實施例的多站式玻璃模壓系統的不同加工站的剖面示意圖。 圖3是利用圖1實施例中的多站式玻璃模壓系統在第一加熱壓合製程所製造的不同工件的時間與壓造距離的關係圖。 圖4為製造圖1的多站式玻璃模壓系統的步驟流程圖。

C:控制器

CS:控制訊號

FS1:第一定位結構

FS2:第二定位結構

H3、H4:加熱器

M:模具

P:壓板

PS:電源供應器

PS3:加工站

R2:連桿

SM1:伺服馬達

TM2、TM3:輸送結構

W:工件

B:基座

Claims (10)

1. 一種多站式玻璃模壓系統，包括：一第一加工站；一第二加工站，包括：一加熱器；一壓板，與該加熱器熱耦接；一基座，設有一第一定位結構，該第一定位結構可與一模具的一第二定位結構相對應，其中該基座暴露於外界；一伺服馬達，與該壓板耦接；一電源供應器，與該伺服馬達電性連接；以及一控制器，與該加熱器及該伺服馬達電性連接；一第三加工站；一第一輸送機構，連接該第一加工站及該第二加工站；以及一第二輸送機構，連接該第二加工站及該第三加工站。
2. 如申請專利範圍第1項所述的多站式玻璃模壓系統，其中該控制器可執行一第一程序，該第一程序包括：對該電源供應器輸出該控制信號，以使該電源供應器對該伺服馬達輸出，持續一第一時間長度，且具一第一電流大小的電流，以帶動該加熱器、該壓板、該第二定位結構，使該壓版下壓；以及對該電源供應器輸出該控制信號，以使該電源供應器對該伺服馬達輸出，持續一第二時間長度，且具一第二電流大小的電 流，以帶動該加熱器、該壓板、該第二定位結構，使該壓版下壓，並且加熱該加熱器。
3. 如申請專利範圍第2項的多站式玻璃模壓系統，其中該第一程序更包括：對該電源供應器輸出該控制信號，以使該電源供應器對該伺服馬達輸出，持續一第三時間長度，且具一第三電流大小的電流。
4. 如申請專利範圍第3項的多站式玻璃模壓系統，其中該第一電流大小為固定值，該第二電流大小為固定值，且該第三電流大小為固定值。
5. 一種多站式玻璃模壓系統，包括：一第一加工站；一第二加工站，包括：一加熱器；一壓板，與該加熱器熱耦接；一基座，設有一第一定位結構，該第一定位結構可與一模具的一第二定位結構相對應，其中該基座暴露於外界；一伺服馬達，可接受一特定大小的電流以沿一軸向驅動該壓板；以及一控制器，與該加熱器及該伺服馬達電性連接；一第三加工站；一第一輸送機構，連接該第一加工站及該第二加工站；以及 一第二輸送機構，連接該第二加工站及該第三加工站。
6. 如申請專利範圍第5項的多站式玻璃模壓系統，其中，該控制器可執行一第一程序及一第二程序，包括：該第一程序可使該伺服馬達在一第一時段內以一第一速度移動一第一距離；該第二程序可使該伺服馬達在一第二時段內以一第二速度移動一第二距離。
7. 如申請專利範圍第6項的多站式玻璃模壓系統，其中該控制器更可執行一第三程序，該第三程序可使該伺服馬達在一第三時段內以一第三速度移動一第三距離。
8. 如申請專利範圍第7項的多站式玻璃模壓系統，其中該第一速度為固定值，該第二速度為固定值，且該第三速度為固定值。
9. 如申請專利範圍第7項所述的多站式玻璃模壓系統，其中該第二加工站更包括一電源供應器，與該伺服馬達電性連接，該電源供應器供應該伺服馬達電流，其中，在該第一時段內，該電源供應器供應給該伺服馬達的電流值為非定值，在該第二時段內，該電源供應器供應給該伺服馬達的電流值為非定值，且在該第三時段內，該電源供應器供應給該伺服馬達的電流值為非定值。
10. 一種製造多站式玻璃模壓系統的製造方法，包括： 組裝一第一加工站；組裝一第二加工站，該第二加工站包括一加熱器、一壓板、一基座、一伺服馬達、一電源供應器以及一控制器，該壓板與該加熱器熱耦接，該基座設有一第一定位結構，該第一定位結構可與一模具的一第二定位結構相對應，其中該基座暴露於外界，該伺服馬達與該壓板耦接，該電源供應器與該伺服馬達電性連接，該控制器與該加熱器及該伺服馬達電性連接；組裝一第三加工站；以及組裝一第一輸送機構與一第二輸送機構，其中該第一輸送機構連接該第一加工站及該第二加工站，該第二輸送機構連接該第二加工站及該第三加工站。

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