TWI752692B

TWI752692B - 光學鏡片的製造方法

Info

Publication number: TWI752692B
Application number: TW109137136A
Authority: TW
Inventors: 高志宗; 楊春城
Original assignee: 台灣特宏光電股份有限公司
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-01-11
Also published as: TW202216415A; US20220126491A1

Abstract

一種光學鏡片的製造方法，運用尚未熔融的固態光學材料推送一液態光學材料，使得該液態光學材料注入一成型空間。本發明由於該固態光學材料中只有一部分會熔融並成為該液態光學材料，產生易於輸送且近乎無廢料的效果。又，使用者除了可以控制推送該固態光學材料時所需使用的力道之外，還可以控制該固態光學材料的移動速率，從而精準地控制注入量與注入速度。

Description

光學鏡片的製造方法

本發明是有關於一種光學鏡片，特別是指一種光學鏡片的製造方法。

早期所製造的光學鏡片多半為玻璃材質並採用模造技術。在製造的過程中，需要經過預形、打磨等多道工序，製程相當複雜且製造成本高。因此，業界開發出一種以射出成型的方式製作光學鏡片並以塑膠做為原料的製程。前述製程是透過一料筒將顆粒狀的塑膠原料加熱熔融，並透過一送料螺桿推送已熔融的塑膠原料，從而將處於熔融狀態的塑膠原料灌入模具中。灌滿模具以後，再使模具連同模具內的塑膠原料一併冷卻，最終成型為光學鏡片。

然而，基於流體的特性，推送流體時流道的設計是先粗再細以使流體被穩定的輸送。又，為了同時製造多個產品會在模具中設置許多流道進行分流。為了達成分流的目的，流道會被進一步延長並使得前段被放大、變粗。具體來說，傳統的模具組91會如圖1所示，具備一較粗的主流道911以及多個由該主流道911分歧而形成的子流道912。該主流道91與該等子流道912流向不同，會形成多個轉角而導致壓損。由於處於熔融狀態的光學原料黏度(viscosity)較高，數量眾多且長度過長的流道將產生更多的壓損並導致流道內壓力不平均。過多的壓損會導致機台需要承受相當高的負載而難以推送。流道內壓力不平均則導致無法成型較精密的產品並導致材料浪費。此外，光學原料冷卻後殘留在流道內的部分會成為廢料而無法重複利用(這是由於材料在經過第一次加溫以後便產生質變與應力結晶)，造成浪費材料以及占用生產成本的問題。具體來說，冷卻後所得到的固態胚件92如圖2所示，該固態胚件92包含冷卻在流道中的廢料部分921以及成品部分922。要得到可供販售的產品的話，必須先除去廢料部分922。

又，基於射出成型的特性，射出機只能將保壓壓力的數值做為控制參數來控制注入量，無法針對不同數量、尺寸的模穴精準地調節注入量。此外，由射出機前往模穴的途中所流經的流道也會影響保壓壓力與所需的注入量。流道又可能有各種不同的主流道與分流道設計。這些因素將導致無法精準控制注入模穴的注入量，進而影響所製造光學鏡片的品質。

因此，本發明的目的，即在提供一種於易於輸送、近乎無廢料且可精準控制注入量與注入速度的光學鏡片的製造方法。

於是，本發明光學鏡片的製造方法，包含下列步驟：

(A)運用尚未熔融的固態光學材料推送一液態光學材料，使得該液態光學材料注入一成型空間。

本發明的功效在於：由於該固態光學材料中只有一部分會熔融並成為該液態光學材料，產生易於輸送且近乎無廢料的效果。又，使用者除了可以控制推送該固態光學材料時所需使用的力道之外，還可以控制該固態光學材料的移動速率，從而精準地控制注入量與注入速度。

參閱圖3，本發明光學鏡片的製造方法的一實施例，包含步驟S1~步驟S7，詳述如後。

步驟S1，製備一固態光學材料S，該固態光學材料S呈線狀或棒狀。具體來說，該固態光學材料S可以是塑膠、玻璃或是其他適於製作鏡片的材料。

步驟S2，製備一光學鏡片模造裝置。

參閱圖4、圖5與圖6，該光學鏡片模造裝置包含一材料供給單元1、一輸送單元2、一加熱單元3、一模造單元4，及一冷卻單元5。該材料供給單元1、該輸送單元2、該加熱單元3與該模造單元4沿一輸送方向T依序設置。該冷卻單元5沿該輸送方向T設置在該加熱單元3與該輸送單元2之間。

參閱圖6與圖7，該材料供給單元1用於供給該固態光學材料S，並包括一儲存該固態光學材料S的儲料模組11，及一連接於該儲料模組11的輸出管12。該輸出管12沿該輸送方向T設置在該輸送單元2的上游。

該輸送單元2沿一輸送方向T設置在該材料供給單元1下游，並用於帶動該固態光學材料S沿該輸送方向T移動。該輸送單元2包括一第一押送輪21，及一第二押送輪22。該第一押送輪21與該第二押送輪22共同夾持該固態光學材料S，且該第一押送輪21與該第二押送輪22的至少其中一者被驅動而轉動。在本實施例中，只有該第一押送輪21被驅動而轉動，使得該固態光學材料S被帶動並一併連動該第二押送輪22。然而，在其他的變化例中，該第一押送輪21與該第二押送輪22也可以是被同步驅動而轉動的，不應以此為限。

該加熱單元3包括一本體31、一安裝於該本體31的噴嘴32、一連接於該噴嘴32上游的加熱管33、一埋設於該本體31的熱源34，及一鄰近於該熱源34的溫度感測器35。該加熱管33與噴嘴32共同界定出一供該固態光學材料S輸入的加熱通道36。該加熱通道36貫穿該噴嘴32與該加熱管33。

值得注意的是，在本實施例中該加熱管33未穿入該本體31內，使得該噴嘴32與該加熱管33的交接處在該本體31外。但是在其他的變化例中，該加熱管33也可以是穿過該本體31，使得該噴嘴32位於該本體31的下游側。或者，該加熱管33也可以穿入該本體31使得該噴嘴32與該加熱管33的交接處在該本體31內。此處只是舉例而言，不應以此為限。

該模造單元4包括二上下對合的模具41、一第一驅動模組43(如圖5所示)，及一第二驅動模組44(如圖7所示)。該等模具41可共同界定出一成型空間42(如圖8與圖9所示)。該成型空間42具有一連通於該加熱通道36的灌注口421。定義位於上側的模具41為一第一模具45，位於下側的模具41為一第二模具46。該第二模具46具有一概呈環狀的模體461、一穿入該模體461且可上下移動的活動柱462，及一設置於該模體461並供該噴嘴32插入的插入孔463。該插入孔463由該模體461的外側貫通至內側而連通於該成型空間42。該灌注口421位於該成型空間42與該插入孔463的交界處。

該第一驅動模組43驅動該第一模具45上下移動，使得該第一模具45可相對於該第二模具46在一組合位置及一分離位置之間移動。在該組合位置時(如圖8與圖9所示)，該第一模具45抵靠於該第二模具46而共同界定出該成型空間42。在該分離位置時(如圖7與圖10所示)，該第一模具45遠離於該第二模具46，使得該成型空間42向外部開放。

該第二驅動模組44驅動該活動柱462上下移動，使得該活動柱462可相對於該模體461在一支撐位置(如圖7、圖8與圖9所示)及一推出位置(如圖10所示)之間移動。

要說明的是，在本實施例中該等模具41的數目為二，但是此處只是為了舉例，本領域的技術人員可以依需求應用三個、四個或五個以上的模具41，不應以此為限。

另外，在本實施例中該第二驅動模組44具有一壓缸441，及一設置於該壓缸441的推桿442。該推桿442連接於該活動柱462。如此一來，只要透過油壓或是氣壓控制該壓缸441，該第二驅動模組44便能驅動該活動柱462上下移動。然而，此種設計方案只是舉例而言，本領域的技術人員也可以應用其他技術手段驅動該活動柱462或該第一模具45，不應以此為限。

該冷卻單元5包括一包覆該加熱管33的散熱鰭片組51，及二安裝於該散熱鰭片組51的散熱風扇52。

在本實施例中該等散熱風扇52的數目為二且分別安裝於該散熱鰭片組51的上側與下側。但是此處只是為了舉例，本領域的技術人員可以依需求應用一個、三個或四個以上的散熱風扇52，不應以此為限。

步驟S3，啟動該輸送單元2使得該固態光學材料S由該材料供給單元1輸入該加熱單元3的加熱通道33。

步驟S4，啟動該加熱單元3使得位於該加熱通道33內的固態光學材料S被該熱源34加熱。當該加熱單元3加熱位於該加熱通道33內的固態光學材料S時，該固態光學材料S中鄰近於該成型空間42的部分會熔融並成為一液態光學材料L(如圖8所示)。

要說明的是，當該活動柱462在該支撐位置時，該活動柱462的上端伸入該模體461，但不妨礙該液態光學材料L由該灌注口421注入該成型空間。該活動柱462從該支撐位置相對於該模體461朝上移動一段距離便會抵達該推出位置。

此外，設置該冷卻單元5的主要目的在於防止該固態光學材料S在進入該加熱通道36前就先因為自身的熱傳導而軟化或熔融。換句話說，該熱源34所發出的熱能朝下游傳遞時會加熱該固態光學材料S並使其熔融成為液態光學材料L。該熱源34所發出的熱能朝上游傳遞時則會由該冷卻單元5逸散而不會使該固態光學材料S軟化或熔融。

又，在本實施例中，該加熱通道36鄰近於該灌注口421的部分是逐漸減縮的，且該灌注口421的直徑小於該固態光學材料S的直徑，因此該液態光學材料L在朝該灌注口421移動的過程中壓力會逐漸增加，進而能從該灌注口421射入該成型空間42。

另外，使用者可以透過該溫度感測器35控制該熱源34以使該固態光學材料S達到足夠高的溫度並熔融。

步驟S5，啟動該輸送單元2與該加熱單元3後，尚未熔融的固態光學材料S被該輸送單元2帶動而推送該液態光學材料L，使得該液態光學材料L由該灌注口421注入該成型空間42。

要注意的是，本實施例中該模造單元4尚未被操作時，該第一模具45是處於該分離位置，該活動柱462則處於該支撐位置(如圖7所示)。欲操作該模造單元4時，應先將該第一模具45由該分離位置移動至該組合位置，該活動柱462則保持在該支撐位置(如圖8所示)。如此一來，方能構成該成型空間42，從而可執行該步驟S5。

要特別強調的是，在本實施例中是先執行該步驟S3以達成如圖5所顯示的狀態，再執行步驟S4與步驟S5以達成如圖8所顯示的狀態。然而，該步驟S3與該步驟S4之間並無特定的先後關係，可視需求依序執行、同時執行、混合執行或是重複執行。使用者可以採用人工操作或是自動控制的方式使用該光學鏡片模造裝置。

步驟S6，該模造單元4冷卻使得位於該成型空間42內的液態光學材料L固化。

步驟S7，液態光學材料L固化以後，將該第一模具45由該組合位置移動至該分離位置以使該成型空間42向外部開放。再運用該第二驅動模組44將該活動柱462由該支撐位置移動至該推出位置，以將固化完畢的光學材料推出並成為可供販售產品(如圖10所示)。要特別說明的是，在該推出位置時該活動柱462堵住該灌注口421，使得該液態光學材料L不會由該加熱通道36溢出。更進一步來說，此時該輸送單元2暫時停止推送固態光學材料S以防止該輸送單元2因為過度負載而損壞。

如此一來，本實施例中該液態光學材料L是被該固態光學材料S推送，而該固態光學材料S可以使用較穩定的方式輸送，因此較易輸送而不會造成機台的負載過高。詳細來說，該固態光學材料S是藉由被該第一押送輪21與該第二押送輪22共同夾持而產生充足的輸送力道，相較於傳統使用螺旋狀的葉片推動液態光學材料L的運輸方式，本實施例所提供的運輸方式更為穩定且固態光學材料S沒有黏度(viscosity)因素需要考量，可以有效減少推送時的負載。

此外，在本實施例中該加熱通道36為直行的通道，未有任何轉角。因此相較於先前技術來說，該液態光學材料L所產生的壓損較少，可以進一步減少推送該固態光學材料S的負載。又，該液態光學材料L不需要透過數目眾多或是長度過長的流道輸送，而會直接由該灌注口421注入該成型空間42，除了能減少機台的負載以外，還幾乎不會產生廢料。詳細來說，離開該熱源34並前往該灌注口421的液態光學材料L是逐漸冷卻的。為了避免殘留在該加熱通道36內的光學材料因為該模造單元4冷卻而固化，注料完成以後可以透過該輸送單元2逆向輸送該固態光學材料S，使得鄰近於該灌注口421附近的該液態光學材料L被抽回而不會固化。直到下次加工時，再將該液態光學材料L由該朝該熱源34朝該灌注口421推送，便可妥善運用該液態光學材料L並達成近乎無廢料的效果。此外，保持該熱源34在開啟狀態不只可以維持該液態光學材料L處於一定的溫度而不會固化，還有利於進行連續加工。

還要說明的是，由於本實施例中該固態光學材料S呈線狀或是棒狀且直接輸入該加熱通道36，所以兩個相鄰的固態光學材料S之間可以用首尾相連的方式達成連續性的輸入。傳統的射出成型方法則必須多次補充呈顆粒狀的原料，且每次補充前還必須先把整批原料烘乾才能去除滲入顆粒之間的水分並送入射出機內。換句話說，先前技術中供給材料的方式是將大量材料分割為多批，再一批又一批地輸送。本實施例則可以源源不絕地執行連續性的輸送，且不需要經過額外的烘乾程序。因此，應用本實施例較易於連續加工且有利於大量製造。

】此外，由於在本實施例中該灌注口421的直徑小於該固態光學材料S的直徑。如此一來，便可確保所射出的光學材料為液態，且可精準地控制射出時的壓力。詳細來說，該固態光學材料S扮演了類似於活塞桿的角色，推送該固態光學材料S的力道與該液態光學材料L由該灌注口421射出的壓力有著直接的關聯。相較於先前技術來說，該加熱通道36內沒有螺葉或是其他推送結構，因此可以更直接地控制由該灌注口421射出的壓力，產生精準控制注入量的效果。

又，使用者依照本實施例執行時，不只可以透過該輸送單元2控制推送該固態光學材料S時所需使用的力道，還可以控制該固態光學材料S的移動速率。有別於先前技術中只能以保壓壓力推算注入量與注入速度，由於該固態光學材料S呈線狀或棒狀，本實施例還可以透過該固態光學材料S已進給的長度來推算注入量與注入速度，因此本實施例能更精準地控制注入量與注入速度。

綜上所述，本發明光學鏡片的製造方法，由於該固態光學材料S中只有鄰近於該成型空間42的部分會熔融並成為該液態光學材料L，該輸送單元2推動該固態光學材料S的力道可以一併推送該液態光學材料L，且該等模具41不需具備分流用的流道，產生易於輸送且近乎無廢料的效果。又，使用者除了可以控制推送該固態光學材料S時所需使用的力道之外，還可以控制該固態光學材料S的移動速率，從而精準地控制注入量與注入速度，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

1:材料供給單元 11:儲料模組 12:輸出管 2:輸送單元 21:第一押送輪 22:第二押送輪 3:加熱單元 31:本體 32:噴嘴 33:加熱管 34:熱源 35:溫度感測器 36:加熱通道 4:模造單元 41:模具 42:成型空間 421:灌注口 43:第一驅動模組 44:第二驅動模組 441:壓缸 442:推桿 45:第一模具 46:第二模具 461:模體 462:活動柱 463:插入孔 5:冷卻單元 51:散熱鰭片組 52:散熱風扇 T:輸送方向 S:固態光學材料 L:液態光學材料 S1~S7:步驟

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一傳統的模具組的一結構示意圖圖2是一固態胚件的一結構示意圖；圖3是本發明光學鏡片的製造方法的一實施例的一流程圖；圖4是一光學鏡片模造裝置的一立體組合圖；圖5是圖4的一局部放大圖；圖6是一材料供給單元、一輸送單元、一冷卻單元、一加熱單元，及一第二模具的一不完整的俯視圖；圖7是該光學鏡片模造裝置沿圖6中的線Ⅶ-Ⅶ所得到的一的剖視圖，顯示一第一模具在一分離位置且一活動柱在一支撐位置；圖8是類似於圖7的視圖，顯示該第一模具在一組合位置且該活動柱在該支撐位置；圖9是圖8的一局部放大圖；及圖10是類似於圖7的視圖，顯示該第一模具在該分離位置且該活動柱在一推出位置。

S1~S7:步驟

Claims

一種光學鏡片的製造方法，包含下列步驟：(D)製備一光學鏡片模造裝置，該光學鏡片模造裝置包含一模造單元、一用於供給該固態光學材料的材料供給單元、一沿一輸送方向設置在該材料供給單元下游並用於帶動一固態光學材料沿該輸送方向移動的輸送單元、一沿該輸送方向設置在該輸送單元下游的加熱單元，及一沿該輸送方向設置在該加熱單元與該輸送單元之間的冷卻單元，該加熱單元包括一本體、一安裝於該本體的噴嘴，及一連接於該噴嘴上游的加熱管，該加熱管與噴嘴共同界定出一供該固態光學材料輸入的加熱通道，該加熱通道貫穿該噴嘴與該加熱管，該模造單元包括至少二模具，該等模具可共同界定出一成型空間，該成型空間具有一連通於該加熱通道的灌注口，該冷卻單元包括一包覆該加熱管的散熱鰭片組，及二安裝於該散熱鰭片組的散熱風扇；(B)該加熱單元加熱位於該加熱通道內的固態光學材料，使得該固態光學材料中鄰近於該成型空間的部分熔融並成為一液態光學材料；(A)運用尚未熔融的固態光學材料推送該液態光學材料，使得該液態光學材料注入該成型空間。
如請求項1所述的光學鏡片的製造方法，還包含一步驟(C)，製備該固態光學材料。
如請求項2所述的光學鏡片的製造方法，其中，步驟(C)所述的固態光學材料呈線狀或棒狀。
如請求項1所述的光學鏡片的製造方法，還包含一步驟(E)，啟動該輸送單元使得該固態光學材料由該材料供給單元輸入該加熱單元的加熱通道。
如請求項1所述的光學鏡片的製造方法，還包含一步驟(F)，該模造單元冷卻使得位於該成型空間內的液態光學材料固化。
如請求項1所述的光學鏡片的製造方法，其中，步驟(A)中尚未熔融的固態光學材料被該輸送單元推送，使得該液態光學材料由該噴嘴注入該成型空間。
如請求項1所述的光學鏡片的製造方法，其中，步驟(D)所述的該模造單元包括二上下對合的模具，定義位於上側的模具為一第一模具，位於下側的模具為一第二模具，該第二模具具有一供該噴嘴插入的插入孔，該插入孔連通於該成型空間，該灌注口位於該成型空間與該插入孔的交界處。
如請求項7所述的光學鏡片的製造方法，其中，步驟(D)所述的該模造單元還包括一驅動該第一模具上下移動的第一驅動模組，使得該第一模具可相對於該第二模具在一組合位置及一分離位置之間移動，在該組合位置時，該第一模具抵靠於該第二模具而共同界定出該成型空間，在該分離位置時，該第一模具遠離於該第二模具，使得該成型空間向外部開放。
如請求項8所述的光學鏡片的製造方法，其中，步驟(D)所述的該模造單元的該第二模具還具有一概呈環狀的模體，及一穿入該模體且可上下移動的活動柱，該插入孔設置於該模體且由外側貫通至內側，該活動柱可相對於該模體在一支撐位置及一推出位置之間移動，在該支撐位置時，該活動柱的上端伸入該模體但不妨礙該液態光學材料由該灌注口注入該成型空間，該活動柱相對於該模體朝上移動一段距離後便抵達該推出位置。
如請求項9所述的光學鏡片的製造方法，還包含一步驟(G)，將該第一模具由該組合位置移動至該分離位置以使該成型空間向外部開放，再運用該第二驅動模組將該活動柱由該支撐位置移動至該推出位置。