CN103974915B - 玻璃框体的成形装置以及成形方法 - Google Patents

玻璃框体的成形装置以及成形方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的玻璃框体的成形装置以及成形方法，能够提高玻璃框体的生产率。玻璃框体的成形装置(1)利用由上模单元(11)以及下模单元(12)构成的成形模对板状的玻璃坯料(50)进行冲压成形，该成形装置具有：加热板(3b)、冲压板(4b)以及冷却板(5b)，它们搭载有载置了玻璃坯料(50)的下模单元(12)，对所搭载的玻璃坯料分别进行加热、冲压以及冷却各过程；控制机构，其对上述各过程进行控制，冲压板(4b)的构成包括：下冲压板，其将从加热机构移送来的下模单元(12)搭载于该下冲压板的上表面；上冲压板，在该上冲压板的下表面固定有上模单元(11)，上模单元(11)以及下模单元(12)所具有的多个上模以及下模被保持为分别在各单元内能够独立地水平移动。

Description

玻璃框体的成形装置以及成形方法
技术领域
本发明涉及能够通过冲压成形而连续地制造玻璃框体的成形装置以及成形方法，尤其是涉及在通过一次冲压成形而对多个玻璃框体成形时，抑制产生形状不良的成形装置以及成形方法。
背景技术
近年来，使用各种使收容于成形模内的玻璃坯料加热软化并对其进行冲压来制造玻璃制的冲压成形品的方法，为了降低制造成本，提出一边将成形模向各处理台输送一边连续地成形多个冲压成形品的制造装置。这样的制造装置常用于光学元件的制造(例如，参照专利文献1～3)。另外，为了使光学元件的成形模在同轴上对位而使用滚动部件的冲压成形也是公知的(参照专利文献4)。
在上述冲压成形品的制造装置中，当玻璃坯料加热软化时以及冲压时，使成形模为规定的温度，为了加工玻璃坯料而维持足够的加热温度，在成形后，使玻璃坯料冷却凝固，最终冷却至成形模不被氧化那样的200℃以下的温度。如上所述，在冲压时使成形模的形状正确地转印于玻璃坯料，通过将其冷却、凝固从而保持成形形状，成为形状精度高的冲压成形品。
另一方面，电子产品的进步较为显著，各种便携式电子产品被开发，其形状小型化且薄型化，作为这样的紧凑的电子产品的框体已知使用树脂制、金属制、玻璃制等坯料。若能够使这样的电子产品的框体为玻璃制的框体，则存在能够具有在设计性优越的外观、较高的质感这样的优点，一部分通过切削、研磨等方法制造，由冲压成形来制造也在研讨中。
专利文献1:日本特开平8-259240号公报
专利文献2:日本特开2008-69019号公报
专利文献3:日本特开2009-96676号公报
专利文献4:国际公开第2008/053860号
然而，在通过冲压成形制造玻璃框体时，从效率性的观点出发，考虑将相同形状的成形面整齐排列多个所得到的成形模，以便能够通过一次冲压成形而制造多个玻璃框体。
然而，在这样使用多个整齐排列的成形模的情况下，所成形的玻璃与成形模的热膨胀率不同，所以必须考虑由该热膨胀率差对玻璃框体的形状产生的影响。即，在这样的成形模的各个成形面中，尤其是冷却时玻璃侧的收缩量大，因此成形面与所冲压的玻璃之间偏移而产生裂纹，由于收缩方向因成形面的位置而不同，所以产生变形而成为偏差较大的产品，存在对成品率良好地制造产生问题的情况。
发明内容
本发明是着眼于上述问题所做出的，所以目的在于提供一种在制造玻璃框体时，防止冲压时因玻璃与成形模的热膨胀率差而引起的形状不良的产生，能够成品率良好且高效地制造玻璃框体产品的玻璃框体的成形装置以及成形方法。
本发明人们认真研究的结果发现，通过本发明的玻璃框体的成形装置以及成形方法能够解决上述问题，并完成了本发明。
即，本发明的玻璃框体的成形装置，将板状的玻璃坯料向设置于腔室内的加热台、冲压台以及冷却台依次进行输送，在所述冲压台上利用成形模单元对所述玻璃坯料进行冲压成形从而能够同时成形多个玻璃框体，所述成形模单元包括：具有多个上模的上模单元、和具有多个下模的下模单元，所述玻璃框体的成形装置的特征在于，所述上模单元以及所述下模单元将所述上模以及所述下模保持为在各单元内能够分别独立地水平移动，并且具有对位机构，在冲压时该对位机构使所述上模以及所述下模水平移动以使所述上模以及所述下模的成形面符合规定的位置关系。
另外，本发明的玻璃框体的成形方法的特征在于，具有以下工序：加热工序，用权利要求1～11中任一项所述的玻璃框体的成形装置，将所述板状的玻璃坯料载置在所述下模单元上，并在加热台上对所述下模单元以及所述玻璃坯料进行加热；冲压工序，在所述冲压台上使由一对冲压板构成的冲压机构中的至少一方进行上下移动，在将设置于上模单元和下模单元的上模和下模的成形面对位之后，利用所述上模和所述下模对加热软化后的所述玻璃坯料进行加压来转印成形面形状；以及冷却工序，在冲压工序后，在所述冷却台上对所述下模单元以及转印有成形面形状的玻璃坯料进行冷却，并以与所述玻璃坯料的收缩一致的方式使所述下模水平移动。
根据本发明的玻璃框体的成形装置以及成形方法，在通过一次冲压操作来成形多个玻璃框体时，能够抑制余壁部的变形、由玻璃坯料以及成形模的热膨胀率差引起的收缩时的裂纹，有助于提高玻璃框体制造的成品率，从而提高产品的生产率。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的玻璃框体的成形装置的简要结构图。
图2是俯视观察图1的成形装置的简要结构图。
图3是用于图1的成形装置的下模单元的俯视图。
图4是图3的A-A剖面中图1的上模单元以及下模单元的侧剖视图。
图5本发明的另一个实施方式的玻璃框体的成形装置的简要结构图。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细地说明。图1是本发明的一个实施方式的玻璃框体的成形装置的简要结构图，图2是俯视观察图1的成形装置的简要结构图(同时，仅腔室2以剖面示出。另外，图2仅表示各台的下侧的板，并示出各台的板的位置关系)。
本发明的玻璃框体的成形装置1具有：作为成形室的腔室2，其用于成形玻璃框体；加热台3，其设置于该腔室2的内部且对板状的玻璃坯料50以及载置有该玻璃坯料的下模单元12进行加热以使玻璃坯料50软化；冲压台4，其对加热软化后的板状的玻璃坯料50进行冲压；冷却台5，其对通过冲压而赋予玻璃框体形状的玻璃坯料进行冷却。
其中，作为成形室的腔室2提供在其内部对玻璃框体进行成形操作的场所。在该腔室2设置有：将玻璃坯料50以及下模单元12放入内部的放入口6、和在冲压成形结束之后将成形后的玻璃坯料50以及下模单元12取出的取出口7，在该放入口6和取出口7分别设置有放入闸门6a和取出闸门7a。根据需要对这些闸门进行开闭，从而能够将下模单元12相对于腔室2取出放入，能够维持腔室2内的环境。另外，在该放入口6和取出口7设置有能够将下模单元12分别载置在该腔室2外部的成形模载置台8以及成形模载置台9。
在该腔室2的内部，为了对玻璃框体进行冲压成形而设置有加热台3、冲压台4以及冷却台5，借助上述各台依次进行处理而将玻璃坯料形成为预期的形状。实际上，载置有板状的玻璃坯料50的下模单元12从放入口6被放入到腔室2内，一边在上述各台上被实施规定的处理、一边按顺序移动，在规定的处理结束之后，将下模单元12从取出口7取出到腔室2的外部。
该腔室2的内部，为了对板状的玻璃坯料50进行软化使之容易变形而在高温下被加热，所以维持为氮等惰性气体环境，以使下模单元12以及上模单元11不被氧化。为了成为惰性气体环境，而将腔室2形成为密闭构造并对内部环境进行置换来实现，但是也可以将腔室2形成为半密闭构造，并始终向腔室2内供给惰性气体，一边使腔室内成为正压、一边以不使外部空气流入的方式维持惰性气体环境。上述的放入闸门6a以及取出闸门7a对以简单的结构将腔室2内部形成为半密闭状态是有效的。另外，上述腔室2以及闸门6a、7a由不锈钢、合金钢等材料形成，优选高温下不析出气体、杂质的材料。另外，也能够将闸门6a、7a的外周(包括成形模载置台8、9)形成为密闭构造，从而进一步抑制空气从外部流入腔室2。
接下来，对进行本发明的成形操作的各台进行说明。另外，本发明中用于玻璃坯料50的冲压成形的成形模是由上模单元11和下模单元12构成的一组成形模单元，其中，上模单元11具有形成上表面的框体形状的多个上模，下模单元12具有形成下表面的框体形状的下模。在本发明中，上模单元11固定在冲压台4上，下模单元12在载置有玻璃坯料50的状态下能够在各台上移动。其中，本发明所使用的成形模单元具有多组分别对应的一对上模和下模，通过一次冲压操作而能够成形多个玻璃框体。此外，上模以及下模分别配置为能够向水平方向微小地移动。
本发明的加热台3具有用于使载置于下模单元12的玻璃坯料50软化而在其内部埋入加热器3a的加热板3b。该加热板3b通过与下模单元12接触而对下模单元12进行加热，进而也能够间接地对载置在下模单元12上的玻璃坯料50进行加热。
另外，该加热台3具有用于对玻璃坯料50直接进行加热而使其软化的加热器3d。作为该加热器列举有筒式加热器、陶瓷加热器、SiC加热器、碳加热器等能够辐射加热的发热体。也可以将上述加热器例如埋入在不锈钢、粉末冶金材料(アンビロイ)等金属板、石英等玻璃管的内部而构成。
另外，在加热台3上，加热板3b经由隔热板3c而固定于腔室2的底板，以使板自身的热不直接传递到腔室2。
本发明的冲压台4具有上下一对冲压板4b。通过缩小上述上下一对冲压板4b之间的距离而使上模单元11与下模单元12接近，对载置在下模单元12上的板状的玻璃坯料50在软化状态下进行冲压使之变形，将上模单元11以及下模单元12所具有的上模以及下模的成形面形状转印到玻璃坯料50而成形玻璃框体。作为该冲压台4具体的结构由在内部埋入加热器4a的上下一对冲压板4b构成。一边维持前阶段的加热温度一边进行采用该冲压板4b的冲压。可以在该上下一对冲压板与隔热板之间设置冷却机构，以便能够控制板与成形模的冷却速度(以便能够迅速冷却)。作为冷却机构能够采用风冷方式或水冷方式等。
更具体而言，在该冲压台4上，上下冲压板4b与轴4d连接，该轴4d借助未图示的气缸能够使冲压板4b上下移动。这样，能够通过使冲压板4b的上下板两者(或上侧以及下侧中至少一方的板)上下移动，由此缩小上模单元11以及下模单元12之间的距离，从而由成形模对玻璃坯料50进行冲压。此时冲压以规定的压力进行，能够对板状的玻璃坯料高精度地赋予玻璃框体形状。
另外，上述上下冲压板4b经由隔热板4c而与轴4d连接，以使其自身的热量不直接传递到腔室2。另外，也能够仅使上侧或下侧中一方的冲压板可动，而将另一方固定于腔室2，此时，所固定的冲压板4b可以与加热板3b同样，只要经由隔热板4c而固定于腔室2上即可，以使冲压板4b的热量不直接传递到腔室2。
本发明的冷却台5具有冷却板5b，该冷却板5b用于将赋予了玻璃框体形状的玻璃坯料50冷却、凝固，在冷却板5b的内部埋入有加热器5a。该冷却板5b通过与经过冲压处理的下模单元12接触而能够冷却下模单元12，进而也能够间接地冷却载置于下模单元12上的玻璃坯料50。由于具有使在冷却板5b上的下模单元12上载置的玻璃框体的上部成为开放状态而使冷却速度过于加快的箱体，因此也可以在玻璃坯料50的上部设置有在加热台中所说明的加热器3d那样的加热源，来控制玻璃单体的冷却速度。
另外，在冷却台5中，冷却板5b经由隔热板5c而固定于腔室2的底板，以使其自身的热不直接传递到腔室。
该板状的玻璃坯料50的凝固在其坯料的玻璃转移点以下，更优选在变形点以下进行冷却来实现。若充分冷却，则板状的玻璃坯料的玻璃框体形状稳定，从而抑制变形。此处冷却是指使温度下降到板状的玻璃坯料50凝固为止，以便能够稳定地赋予玻璃框体形状。该温度仅比冲压板低50～150℃左右，依然是高温，所以在该冷却板5b的内部也埋入有加热器5a。
另外，冲压板4b如上所述经由隔热板而固定于轴4d，该轴4d与气缸连接。其中气缸只要能够使各板上下移动即可，例如，能够使用电动伺服气缸、液压气缸、电动液压气缸等气缸。
对于上述加热板3b、冲压板4b、冷却板5b而言，基本上其与成形模的接触面形成为和水平面平行。尤其是，在冲压板4b上，冲压板4b的与成形模单元的接触面倾斜的情况下，上模以及下模的成形面位置不一致，导致此时制造的玻璃框体的形状不良。因此上述各台中的板的管理、下模单元12的对位被严格地进行。
在上述各台中，板是在不锈钢、超硬合金、合金钢等材料的内部***、固定筒式加热器而成的部件。对该筒式加热器进行加热使板的温度上升，并维持在预期的温度。
另外，各台的隔热板3c、4c、5c只要采用陶瓷、不锈钢、锻模钢，高速工具钢(高速钢)等公知的隔热板即可，优选硬度高即使因冲压时的压力等也难以变形且极少产生偏差的陶瓷制。在采用金属系列的材料的情况下，优选对表面实施CrN、TiN、TiAlN的镀膜处理。
以上，所说明的加热台3、冲压台4、冷却台5分别形成进行规定的处理的场所(台)。为了使各台的处理依次顺利地进行，下模单元12借助输送机构(未图示)在规定的时刻移动、搭载于各台。该移动的时刻由控制机构控制。
更具体而言，一边使下模单元12按照加热板3b、冲压板4b、冷却板5b的顺序向各板上输送移动、一边依次进行规定的处理。其中，当下模单元12移动到下一个台时，则处理结束后的台变空，所以如果进一步向此处输送载置有另一板状的玻璃坯料的下模单元12，就能够连续地同时进行多个玻璃框体的成形操作。
用于进行该处理的上述输送机构虽未图示，但是例如可列举出机械臂。只要借助这样的输送机构，分别从成形模载置台8向加热台3移动，从加热台3向冲压台4移动，从冲压台4向冷却台5移动，从冷却台5向成形模载置台9移动即可。
另外，该控制机构也控制成形模的移动、加热/冲压/冷却的各台的板的温度、上下移动的时刻等，控制一系列成形操作以使其顺利且连续地进行。此时，也控制放入闸门6a以及取出闸门7a的开闭。另外，优选控制氮的供给量、时刻等，以使腔室2内的环境由惰性气体充满。
即，该玻璃框体的成形装置1为一边在1以上的位置进行温度的升降一边进行规定的处理的基于成形模的输送的玻璃框体的成形装置。
并且，本发明的玻璃框体的成形装置1的特征部分如上所述，采用具有多组成形模的成形模单元，成形模能够分别水平移动，以使对应的成形面能够对位。
关于该成形模单元的结构，参照图3以及图4进行说明。图3是图1中使用的下模单元12载置于冲压板4b上时的俯视图，图4示出在图3的A-A剖面上观察时的成形模单元的剖视图。
首先，对下模单元12的结构进行说明。下模单元12的构成包括：多个下模12a、和将该下模12a保持为能够分别独立地水平移动的下模支承部件12b。
下模支承部件12b构成为在其内部设置有将多个下模12a分别整齐排列地收容于规定的位置的小室。该小室也具有以分隔该小室的壁限制下模12a向水平方向移动的作用，该小室与上模的位置关系处于规定的范围，以使各下模12a只能在某一范围内移动。另外，此时，下模单元12以使朝向上方的下模12a的成形面开放的方式具有开口部，由此不妨碍冲压动作。另外，如图4所示，该开口部由划分下模12a的壁12e形成，将该壁12e的上部形成为剖面呈T字形，而能够将下模12a保持于小室内。通过形成为该形状，防止在冲压后下模12a与玻璃坯料50保持成为密接的状态不变，而是能够可靠地脱模。
并且，下模支承部件12b经由滚动部件12c而从下方支承下模12a。该滚动部件12c优选形成为直径均匀的球状部件。作为滚动部件12c，采用由称为轴承钢的高碳高铬钢材、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、氧化锆(ZrO)，氧化铝(Al2O3)等陶瓷、或者包括碳化钨(WC)等的金属陶瓷、其它金属等高硬度的材料形成的、直径0.1mm～5mm的正球状的部件。
由上述材料构成的滚动部件12c优选采用上述材料中的1种构成，但只要能够维持将下模12a水平地固定的状态，则可以将由不同种类的材料构成的多种材料混合而构成。
另外，滚动部件12c的形状除正球状以外，还可以形成为圆柱状、扁平球状等，但从滚动部件12c的加工容易性、高度(直径)精度的易实现、易滚动的观点出发，最优选正球状。
另外，在本实施方式中，为了能够水平移动，而对滚动部件12c的结构进行了说明，但是只要是使下模12a能够分别独立地水平移动的结构即可。为了能够水平移动，例如下模12a与下模支承部件12b的接触面可以由摩擦系数小从而能够良好地相互滑动的材料形成薄膜。此时，作为薄膜的材料，可列举出类金刚石镀膜(DLC)、非晶SiC、SiC、氮化碳等。
若该水平移动能够在360度中任一方向上移动，则优选能够与玻璃的收缩方向一致地进行移动。即，玻璃的收缩以玻璃坯料50的中心(可以是成形模单元的中心部分)附近最少，越趋向玻璃坯料50的外周收缩量越长，另外，朝向成形模单元的中心部收缩的倾向增大的方式，收缩方向因成形面的位置而不同。
下模12a的移动能够为设置在下模12a与收容下模12a的下模单元12的小室的壁12e之间的间隙的量。其中，间隙的大小比玻璃坯料50的收缩量大从而下模12a能够充分追随玻璃的收缩。若追随不充分，则对玻璃施加不必要的应力，有可能成为形状不良的原因。
另外，上模单元11具有与上述下模单元12类似的构造，由多个上模11a、和将该上模11a保持为能够水平移动的上模支承部件11b构成。另外，上模单元11配置为上模11a与下模12a的成形面相互对置，所以与下模单元12相反，使开口部朝向下方，使收容于其内部的上模11a的成形面也朝向下方进行支承。即，上模单元11正好使下模单元12表里相反来使用。
上模支承部件11b构成为在其内部设置有将多个上模11a分别整齐排列地收容于规定的位置的小室。该小室也具有以分隔该小室的壁限制上模11a向水平方向移动的作用，该小室与下模12a的位置关系处于规定的范围，以使各上模11a只能在某一范围移动。另外，此时上模单元11以使上模11a的成形面开放的方式具有开口部，以便不妨碍冲压动作。另外，如图4所示，该开口部由划分上模11a的壁11e而形成，该壁11e的下部成为剖面呈T字形，能够将上模11a保持于小室内。通过成为该形状，能够将上模11a以不会落下的方式保持于小室内。
并且，上模支承部件11b经由滚动部件11c而从下方支承上模11a的外周。滚动部件11c与在下模单元12中使用的滚动部件相同。另外，上模11a将其成形面朝向下方，所以为了不妨碍成形，支承位置成为不与成形面重合的外周部分。
并且，对于收容于上述上模单元11以及下模单元12的上模11a以及下模12a而言，各自对应的成形面的位置吻合，在一方设置有对位用的凹部，在另一方设置有对位用的凸部。虽在图3以及图4中示出在上模11a设置有对位用的凸部11d，在下模12a设置有对位用的凹部12d，但是该凹凸可以相反设置。
该对位用的凹部12d和凸部11d使相互的成形面吻合，因此分别设置于对应的位置。例如，如图3所示，在与矩形状的成形面对置的两边的外侧分别各设置有两处。另外，设置凹部以及凸部的位置不限于此，在相邻的边各设置有两处的情况、或除此以外只要是与成形面的位置吻合的配置，则可以任意配置。
在冲压时，在使上模单元11与下模单元12接近时，该凹部12d与凸部11d在玻璃坯料50冲压之前嵌合，使上模11a以及下模12a的成形面的位置成为规定的配置。另外，为了使凹部12d与凸部11d的嵌合容易且可靠，而在凹部12d的凸部11d***侧的开口部设置倾斜进行扩宽，优选以越***越窄的方式设置倾斜。
凹部12d只要能够针对上模11a与下模12a的成形面充分对位即可，在图4中示出在下模12a设置有贯通孔的例子，但不限于此。例如可以形成为不贯通下模12a的孔，进而为了充分对位，可以设置凹部直到下模支承部件12b为止，将上模11a的对位用的凸部11d设置为足够长。另外，在设置凹部直到下模保持部件12b为止并将凸部***此处进行对位的情况下，滚动部件12c优选除该通过部分以外都覆盖，以便不妨碍该凸部11d的***。
另外，由上模11a以及下模12a构成的成形模由超硬合金、陶瓷、不锈钢、碳等材料构成。另外，上模11a以及下模12a分别具有用于转印所成形的玻璃框体的面形状的成形面，该成形面的形状只要为能够制造的产品的框体的形状即可，不作特别限定。作为该框体的形状尤其是优选具有自由曲面的形状，进而，所得到的框体优选非轴对称的形状。通过现有的研磨等来制造，这样复杂的形状的框体的制造较困难，或导致高成本，但在本发明中，通过冲压成形能够容易且低成本地制造。
另外，上模支承部件11b以及下模支承部件12b也由超硬合金、陶瓷、不锈钢、碳等材料构成。
接下来，对使用玻璃框体的成形装置1的玻璃框体的成形方法进行说明。
首先，将下模单元12载置于放入口6侧的成形模载置台8，在该下模单元12的上部载置板状的玻璃坯料50。打开放入闸门6a使放入口开放，借助输送机构将该下模单元12输送到加热板3b上。若进行输送，则下模单元12由于与下侧的加热板3b接触而升温到与加热板3b相同的温度。与此同时，在加热台上所输送的下模单元12的上方配置有加热器3d，由该加热器3d通过辐射加热而对载置于下模单元12的玻璃坯料50进行加热。
此时加热板3b的温度设定为能够将下模单元12从玻璃坯料50的玻璃转移点加热到软化点的温度范围的温度，以及加热器3d的温度设定为能够将玻璃坯料50从屈伏点加热到熔点的温度范围的温度。这样将加热的温度范围单独地控制在各不相同的范围，从而玻璃坯料50在从加热工序开始的冲压工序的过程中，为了冲压而成为足够软化的状态并且能够不流淌而进行输送。并且，下模单元12在接下来的冲压工序中，能够稳定地进行冲压动作，所以能够获得预期的形状的玻璃框体。此时，升温速度优选为5～200℃/分左右。
这样在加热台3上充分加热后的下模单元12以及板状的玻璃坯料50被输送机构输送载置在下侧的冲压板4b上。此时，冲压板4b也加热到与加热板3b相同程度的温度，能够立即进行冲压。
若使上侧的冲压板4b下降而缩小冲压板4b之间的距离，则首先将上模11a的对位用的凸部11d***下模12a的凹部12d。此时，凸部11d与凹部12d在载置于冲压板的时刻大致的位置吻合，但是稍微偏移的情况也不少。然而，由于凹部12d的开口部成为锥状的开口，因此即使是稍微的偏移也能够进行对位。然后若进一步***凸部11d，则凸部11d与凹部12d嵌合，相互的成形面的位置能够正确地对位，从而提高各成形模的形状精度。
进而，缩小上模单元11与下模单元12的距离，由上模11a以及下模12a对载置于下模单元12的上部的板状的玻璃坯料50施加压力而使其变形。在该冲压工序中，如上所述通过使上模单元11和下模单元12接近，从玻璃坯料50的上下施加压力来进行冲压。通过该冲压，上模11a以及下模12a的成形面形状被转印于板状的玻璃坯料50，从而一次赋予多个玻璃框体形状。另外，在玻璃坯料50覆盖于与凸部11d以及凹部12d对应的位置的情况下，在玻璃坯料50上形成贯通孔，以便不妨碍成形面的对位。在玻璃坯料50上设置有贯通孔的情况下，以对位用的凸部11d即使水平移动也不会接触的方式，需要大小有余地形成。
另外，该冲压工序中的冲压，优选使上模11a以及下模12a的温度在玻璃转移点与屈伏点之间，使通过辐射加热软化后的玻璃坯料50的温度为软化点左右的温度。另外，冲压时对板状的玻璃坯料施加的压力优选0.01KN/mm2～2KN/mm2，考虑玻璃坯料的厚度、成形形状、变形量等而适当地确定。
并且，在这样的冲压工序中，若使上模单元11与下模单元12接近至规定的位置，则为了使成形后的玻璃坯料50从上模单元11脱模，而使上下的冲压板4b的温度下降，通过传热使上模单元11以及下模单元12的温度下降。冲压板4b的温度能够通过加热器4a变动，在冲压后，为了使玻璃坯料50从上模单元11脱模，而将冲压板4b的温度降低到低于所使用的玻璃坯料50的屈伏点，也使上模11a的温度以相同程度下降。通过该温度的下降，主要利用上模11a与玻璃坯料50的收缩率之差使其脱模。另外，可以将强制性脱模的机构设置在上模单元11侧使其脱模。
脱模后的玻璃坯料50再次被载置在下模单元12上，与下模单元12一起由输送机构从冲压板4b向冷却板5b输送。该输送机构与上述输送机构相同。
接下来，利用冷却板5b来冷却下模单元12，但这与上述加热工序相同，通过使下模单元12与下侧的冷却板5b接触来冷却下模单元12。通过该下模单元12的冷却，被冲压而与下模单元12的成形面的接触面积增大的玻璃坯料50和下模单元12一起被冷却。
在该冷却时，玻璃坯料50的收缩量最大，但本发明中使用的下模单元12所具有的多个下模12a能够分别单独地水平移动，因此下模12a一边追随玻璃的收缩而移动一边被冷却。
玻璃坯料50被充分冷却后，从腔室2打开取出闸门7a使取出口7开放，并借助输送机构向装置外部取出该下模单元12，并载置于取出口7侧的成形模载置台9。
此时，冷却优选冷却至板状的玻璃坯料的玻璃转移点(Tg)以下，更优选冷却至板状的玻璃坯料的变形点以下的温度。此时，降温速度优选5～150℃/分左右。
如以上说明的那样，玻璃坯料50经过由加热、冲压、冷却各过程构成的一系列动作，而成形为玻璃框体形状，尤其是本发明在使多个成形模能够分别单独地水平移动这点上具有特点。由此在冲压时对位容易，在冷却时追随玻璃坯料的收缩而减少施加于玻璃坯料的应力，因此能够抑制玻璃框体的裂纹等形状不良的产生。
另外，上述加热工序以及冷却工序优选分别使温度阶段性地变化，在加热工序中设置1以上的加热台，从而使板状的玻璃坯料的温度阶段性地上升，在冲压台近前的加热台，被加热到成形温度。另外，在冷却工序中也设置1以上的冷却台，从而使板状的玻璃坯料的温度阶段性地下降，而成为200℃以下的温度。这样，通过阶段性地进行加热以及冷却，从而能够抑制板状的玻璃坯料的急剧的温度变化。通过抑制该温度变化，能够不使抑制裂纹、变形的产生等的玻璃框体的特性变差。
图5中示出为了实施这样的加热工序以及冷却工序而分别具有多个加热台以及冷却台的玻璃框体的成形装置的一个例子。该图5所示的玻璃框体的成形装置21构成为具有腔室22、第一加热台23、第二加热台24、第三加热台25、冲压台26、第一冷却台27、第二冷却台28、第三冷却台29的装置。此外与玻璃框体的成形装置1相同，在腔室22内设置有：下模单元12的放入口30和能够开闭放入口30的放入闸门30a、取出口31和能够开闭取出口31的取出闸门31a，并在上述放入口30以及取出口31的外侧设置有成形模载置台32以及33。
该玻璃框体的成形装置21设置有三个加热台，且设置有三个冷却台，除阶段性地进行加热以及冷却以外，与图1的玻璃框体的成形装置1的结构相同。
在第一加热台23中，进行暂时将板状的玻璃坯料加热到玻璃转移点以下、优选为比玻璃转移点低50～200℃左右的温度的预备加热，并在第二加热台24中加热到玻璃转移点与屈伏点之间的温度，在第三加热台25中加热到玻璃的屈伏点以上、优选为软化点或比软化点高5～150℃左右的温度。另外，在冲压台26中一边维持成形温度，一边进行成形模的成形操作而赋予玻璃框体形状。然后，在第一冷却台27中冷却到成形坯料的玻璃转移点以下，优选冷却到变形点以下，在第二冷却台28中进一步冷却到200℃以下的成形模不被氧化的温度，在第三冷却台29中冷却到室温。
其中，第三冷却台通过将所使用的板形成为另一台的代替加热器而以使冷却水循环的方式设置配管的水冷板，从而能够有效地冷却。
然后，冷却获得的玻璃坯料，整齐排列多个并被转印有玻璃框体形状，为了形成为各玻璃框体形状而实施切断、研磨等加工处理，从而成为最终的产品。
如上所示，利用本发明的玻璃框体的成形装置以及成形方法，由于以冲压成形这样简单的操作，通过一次冲压成形而获得多个形状精度高的玻璃框体，因此能够提高成形品的生产率，能够稳定地以低成本制造作为最终产品的玻璃框体。
本发明的玻璃框体的成形装置，在通过冲压成形制造玻璃框体时能够被广泛使用。
附图标记说明：1…玻璃框体的成形装置；2…腔室；3…加热台；4…冲压台；5…冷却台；6…放入口；7…取出口；8、9…成形模载置台；11…上模单元；12…下模单元；50…玻璃坯料；3a、4a、5a…加热器；3b…加热板；4b…冲压板；5b…冷却板；3c、4c、5c…隔热板；3d…加热器；4d…轴；11a…上模；11b…上模支承部件；11c…滚动部件；12a…下模；12b…下模支承部件；12c…滚动部件。

Claims (18)

1.一种玻璃框体的成形装置，将板状的玻璃坯料向设置于腔室内的加热台、冲压台以及冷却台依次进行输送，在所述冲压台上利用成形模单元对所述玻璃坯料进行冲压成形而能够同时成形多个玻璃框体，所述成形模单元的构成包括：具有多个上模的上模单元、和具有多个下模的下模单元，所述玻璃框体的成形装置的特征在于，
所述上模单元和所述下模单元具有对位机构，该对位机构将所述上模和所述下模保持为能够在各单元内分别独立地水平移动，并且在冲压时使所述上模和所述下模进行水平移动以使对应的所述上模和所述下模的成形面符合规定的位置关系。
2.根据权利要求1所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述成形装置具备：加热机构、冲压机构以及冷却机构，它们将载置有所述玻璃坯料的下模单元搭载在所述加热台、所述冲压台以及所述冷却台上，并对所搭载的所述玻璃坯料分别进行加热、冲压以及冷却各过程；控制机构，其对所述加热、冲压以及冷却各过程进行控制，并且
所述冲压机构是一对冲压板，该一对冲压板的构成包括下冲压板和上冲压板，在所述下冲压板的上表面搭载有从所述加热机构移送来的所述下模单元，在所述上冲压板的下表面固定有所述上模单元。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述下模单元具有下模支承部件和多个下模，其中所述下模支承部件使多个所述下模的成形面朝向上方，且利用滚动部件从下方支承所述下模的底面。
4.根据权利要求3所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述上模单元具有上模支承部件和多个上模，其中所述上模支承部件使多个所述上模的成形面朝向下方，且利用滚动部件从下方支承所述上模的外周。
5.根据权利要求1或2所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述对位机构的构成包括：设置于所述上模和所述下模中任一方的凹部、以及设置于所述上模和所述下模的另一方且与所述凹部嵌合的凸部。
6.根据权利要求5所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述凹部作为贯通孔设置于所述下模或所述上模。
7.根据权利要求3所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述滚动部件为SiN制的球状。
8.根据权利要求4所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述滚动部件为SiN制的球状。
9.根据权利要求1或2所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述下模单元具有下模支承部件和多个下模，其中所述下模支承部件使多个所述下模的成形面朝向上方，且利用滚动部件从下方支承所述下模的底面，
所述上模单元具有上模支承部件和多个上模，其中所述上模支承部件使多个所述上模的成形面朝向下方，且利用滚动部件从下方支承所述上模的外周，
所述对位机构的构成包括：设置于所述上模和所述下模中任一方的凹部、以及设置于所述上模和所述下模的另一方且与所述凹部嵌合的凸部。
10.根据权利要求9所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述凹部作为贯通孔设置于所述下模或所述上模。
11.根据权利要求9所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述滚动部件为SiN制的球状。
12.根据权利要求10所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述滚动部件为SiN制的球状。
13.根据权利要求1或2所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述玻璃框体为具有自由曲面形状的成形品。
14.根据权利要求13所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述玻璃框体为非轴对称的形状。
15.根据权利要求2所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述加热机构的构成包括：通过传热而对所述下模进行加热的加热板、和通过辐射而对所述玻璃坯料进行加热的加热器。
16.根据权利要求15所述的玻璃框体的成形装置，其特征在于，
所述加热机构对所述加热板的温度和所述加热器的温度单独地进行管理。
17.一种玻璃框体的成形方法，其特征在于，具有以下工序：
加热工序，用权利要求1～16中任一项所述的玻璃框体的成形装置，将所述板状的玻璃坯料载置在所述下模单元上，并在加热台上对所述下模单元和所述玻璃坯料进行加热；
冲压工序，使由一对冲压板构成的冲压机构中的至少一方进行上下移动，在将设置于上模单元和下模单元的上模和下模的成形面对位之后，利用所述上模和所述下模在所述冲压台上对加热软化后的所述玻璃坯料进行加压来转印成形面形状；以及
冷却工序，在冲压工序后，在所述冷却台上对所述下模单元以及转印有成形面形状的玻璃坯料进行冷却，并以与所述玻璃坯料的收缩一致的方式使所述下模水平移动。
18.根据权利要求17所述的玻璃框体的成形方法，其特征在于，
在所述加热工序中，单独地将所述下模加热控制在从所述玻璃坯料的玻璃转移点到软化点的温度范围，将所述玻璃坯料加热控制在从屈伏点到熔点的温度范围。
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