CN106794610B - 用于生产光扩散透镜的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种光扩散透镜生产设备，其能够有效地生产具有增强的光学性能的高品质光扩散透镜。光扩散透镜生产设备包括：一对模具（15），其由固定模具（16）和可动模具（18）构成，形成限定光扩散透镜（14）的形状的最终成型产品空腔（22）；模具夹持设备（62），一对模具（15）附接到该模具夹持设备（62）；运输装置（66），其具有能够进入和离开处于打开状态的一对模具（15）之间的空间的吸盘机构，将光扩散透镜（14）的半成型产品（12）嵌入到最终成型产品空腔（22）中；加热装置（68），其具有能够进入和离开处于打开状态的一对模具（15）之间的空间的加热机构，加热嵌入的半成型产品的面向固定模具（16）的表面，直到该表面变成熔融状态；以及注射设备（64），在将一对模具（15）夹持之后，该注射设备（64）将成型材料注射到最终成型产品空腔（22）中，使得成型材料覆盖半成型产品（12）的熔融表面。
Description
技术领域
本发明涉及用于通过注射成型生产光扩散板（例如用于机动车辆前灯）的生产设备和生产方法。
背景技术
注射成型的产品包括由多个树脂层的整体式叠层结构构成的成型产品（之后被称为成型叠层产品），例如由多种颜色和材料的组合的树脂层构成的成型产品，或者由相同材料的树脂层的叠层结构构成的成型产品。
用于生产这样的成型叠层产品的主要常规成型方法包括多色成型方法和嵌入成型方法。多色成型方法包括将多种树脂材料从多个注射设备注射到模具中的空腔中，从而叠层多个树脂层。嵌入成型方法包括将注射成型的半产品作为嵌入件放置到模具中的空腔中，并且之后向空腔中注射树脂材料以成型叠层结构。
当前，诸如塑料透镜的光学零件通常通过注射成型来生产。虽然常规实践将塑料透镜成型为单层透镜，但是还存在一些厚的塑料透镜，诸如用于室外照明、机动车辆前灯等等的光扩散透镜。
这样的厚的光扩散透镜需要是没有光学缺陷的均质透明体以便光均匀扩散。在成型由多个树脂层的叠层结构构成的透镜的情况下，即使针对各层使用相同成型材料，在树脂层之间的物理性质（诸如残余应力和内部变形）也会存在差异；因此，难以成型高质量透镜。特别是在叠层结构的多色成型的情况下，在树脂层之间的受热历程将产生差异。因此，多色成型不适于成型诸如光扩散透镜的厚透镜。因此，当前，当通过注射成型生产透镜时，光扩散透镜通常被生产为单层成型产品。
然而，在单层光扩散透镜的注射成型的情况下，易于在厚的部分中形成诸如缩痕的缺陷。因此，在压力保持过程中，必须长时间缓慢冷却成型产品。因此，会花费较长时间来成型这样的透镜。
为了缩短用于成型透镜的时间并且增加生产效率，目前的研究是，不成型由单层构成的透镜，而通过采用嵌入成型方法成型由多层叠层结构构成的透镜。
例如，PCT国际公开号WO 2012/132597已经提出了一种方法，其包括在模具中形成具有不同体积的多个空腔，并且，顺次地将中间成型产品作为嵌入件转移到具有比中间成型产品更大的体积的空腔，同时重复注射熔融树脂，从而产生成型的叠层产品。
然而，上述专利文献中公开的基于嵌入成型的透镜成型方法仅试图缩短用于成型厚透镜的时间并且使生产过程简化。在嵌入成型的情况下，将熔融树脂施加到冷却的半产品上，并且因此熔融树脂的温度降低且其流动性变差。这导致在界面处的低粘附性，从而导致最终产品中的不均匀的内部应力。因此，常规的嵌入成型方法仅能够生产具有较差光学性质的低品质塑料透镜。
发明内容
鉴于现有技术中的上述问题研发了本发明。因此本发明的目的是提供一种光扩散透镜生产设备和方法，使得能够有效地生产具有增强的光学性能的高品质光扩散透镜。
为了实现该目标，本发明提供了通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的设备，包括：一对模具，该一对模具由固定模具和可动模具构成，形成限定光扩散透镜的形状的最终成型产品空腔；模具夹持设备，所述一对模具附接到该模具夹持设备；运输装置，该运输装置具有能够进入和离开处于打开状态的所述一对模具之间的空间的吸盘机构，将所述光扩散透镜的半成型产品嵌入到所述最终成型产品空腔中；加热装置，该加热装置具有能够进入和离开处于打开状态的所述一对模具之间的空间的加热机构，加热嵌入的半成型产品的面向所述固定模具的表面，直到所述表面变成熔融状态；以及注射设备，在将所述一对模具夹持后，该注射设备将成型材料注射到所述最终成型产品空腔中，使得所述成型材料覆盖所述半成型产品的熔融表面。
本发明还提供了通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的方法，包括：嵌入步骤，在由固定模具和可动模具构成的一对模具处于打开状态时，将光扩散透镜的半成型产品嵌入到最终成型产品空腔中，该最终成型产品空腔限定所述光扩散透镜的形状，并且形成在所述一对模具中；加热步骤，允许加热机构进入处于打开状态的所述一对模具之间的空间，并且加热嵌入的半成型产品的面向所述固定模具的表面，直到所述表面变成熔融状态；模具夹持步骤，将所述一对模具夹持；注射步骤，将成型材料注射到所述最终成型产品空腔中，使得所述成型材料覆盖所述半成型产品的熔融表面；以及成型产品取出步骤，打开所述一对模具，并且从所述一对模具取出最终成型产品。
附图说明
图1A-图1C是表示通过根据本发明的第一实施方式的光扩散透镜生产设备生产的示例性半成型产品和示例性光扩散透镜的侧视图；
图2是用在根据第一实施方式的光扩散透镜生产设备中的模具的横截面图；
图3是根据第一实施方式的光扩散透镜生产设备的透视图；
图4是图示将半成型产品和光扩散透镜从模具取出以及将半成型产品嵌入到模具内且加热的方式的图；
图5A-图5D是图示根据第一实施方式的光扩散透镜生产方法中的过程步骤的图；
图6A-图6C是表示在模具中的初级成型产品、次级成型产品和作为最终成型产品的光扩散透镜的横截面图；
图7是通过根据本发明的第一实施方式的光扩散透镜生产设备（方法）生产的具有四层叠层结构的光扩散透镜的侧视图；
图8是通过根据本发明的第一实施方式的光扩散透镜生产设备（方法）生产的具有五层叠层结构的光扩散透镜的侧视图；
图9是通过根据本发明的第二实施方式的光扩散透镜生产设备（方法）生产的具有两层叠层结构的光扩散透镜的侧视图；
图10是用在根据第二实施方式的光扩散透镜生产设备（方法）中的模具的横截面图；
图11A-图11D是图示根据第二实施方式的光扩散透镜生产方法中的过程步骤的图；
图12是用在根据第二实施方式的变型例的光扩散透镜生产设备（方法）中的模具的横截面图；以及
图13A-图13D是图示根据第二实施方式的变型例的光扩散透镜生产方法中的过程步骤的图。
具体实施方式
现在将参考附图对根据本发明的光扩散透镜生产设备和方法的实施方式进行描述。
（第一实施方式）
图1A-图1C是表示通过根据第一实施方式的光扩散透镜生产设备（方法）生产的半成型产品和作为最终成型产品的光扩散透镜的图。
图1A示出初级成型产品10，其是仅由第一层构成的半成型产品。初级成型产品10最终被成型成光扩散透镜（由例如三层热塑性树脂（成型材料）的叠层结构构成），以用于室外照明、机动车前灯等等。
图1(B)示出次级成型产品（中间成型产品）12，其通过将图1A的初级成型产品10作为嵌入构件放置在模具中并在该初级成型产品10的表面上形成第二层而制得。在次级成型产品12中，透镜部分是凸面弯曲的。
图1(C)示出了三级成型产品，其通过在作为嵌入构件的图1B的次级成型产品12的表面上形成第三层而制得。在该实施方式中，初级成型产品10和次级成型产品12是用作嵌入构件的半成型产品，并且三级成型产品是作为最终成型产品的光扩散透镜14。
图2是表示模具的图，该模具用于注射成型机器的模具夹持设备中，以便成型光扩散透镜14。模具15包括固定模具16和可动模具18。固定模具16安装到模具夹持设备的固定压板17，并且可动模具18安装到可动压板19。
以下三个空腔形成在固定模具16和可动模具18的对置表面中：用于成型图1A中所示的初级成型产品10的初级成型产品空腔20；用于成型图1B中所示的次级成型产品12的次级成型产品空腔21；以及用于成型图1C中所示的最终成型产品（光扩散透镜14）的最终成型产品空腔22。
在固定模具16中，以从注入口25分支的方式形成有分别与初级成型产品空腔20、次级成型产品空腔21和最终成型产品空腔22连通的流道23a、23b、23c。下述注射设备的注射喷嘴26连接到注入口25的开口，使得熔融树脂（成型材料）被注射到模具中。
熔融树脂被同时地或者在热流道的阀门的控制下注射到初级成型产品空腔20、次级成型产品空腔21和最终成型产品空腔22中，从而初级成型产品10、次级成型产品12和最终成型产品14被同时成型。
现在将参考图3描述用于执行根据该实施方式的光扩散透镜成型方法的生产设备。
在图3中，附图标记60指代整个光扩散透镜生产设备。光扩散透镜生产设备60包括模具夹持设备62、注射设备64、第一多轴机器人66和第二多轴机器人68，所述第一多轴机器人66作为运输装置运行以用于将光扩散透镜14的半成型产品作为嵌入构件嵌入到模具15的空腔中，所述第二多轴机器人68作为加热装置运行以用于将被嵌入的半成型产品的表面加热。
模具夹持设备62包括驱动部70，该驱动部70安装在基座69上，并且具有未示出的肘杆机构，该肘杆机构用于使可动压板19前后运动来打开/闭合模具，并且在闭合模具后夹持模具。如图2所示，固定模具16安装到固定压板17，并且可动模具18安装到可动压板19。由固定模具16和可动模具18构成的模具15具有上述构造。附图标记71指代系杆，该系杆在闭合模具之后被肘杆机构拉动并产生模具夹持力。
注射设备64经由轨道72可运动地安装在基座69上。注射设备64包括桶73、容纳在桶73中的丝杠74、用于将树脂作为成型材料馈送到桶73中的漏斗75、以及用于使丝杠73旋转和前后运动的驱动器76。
注射喷嘴26设置在桶73的前端处。注射设备64前进，则注射喷嘴26连接于固定模具16，如图2所示。当熔融树脂已经被称重并聚积在桶73中的丝杠74的前方时，通过使丝杠74前进，熔融树脂从注射喷嘴26注射到模具15中的空腔中。
现在将描述第一多轴机器人66和第二多轴机器人68。
第一多轴机器人（运输装置）66进行如下过程步骤：将初级成型产品10、次级成型产品12和作为最终成型产品的光扩散透镜14（如图1A-图1C所示）从打开的模具15取出，并将另一初级成型产品10和另一次级成型产品12作为嵌入构件放在模具15中。
在该实施方式中，从模具15取出的作为最终产品的光扩散透镜14被第一多轴机器人66载置到运输传送器78。从模具15取出的初级成型产品10和次级成型产品12被第一多轴机器人66暂时放置（存储）在位于机器人存取区域中的温度调节台（存储部）80上，在此初级成型产品10和次级成型产品12的温度被调节成低于热变形温度的预定温度。
如图4所示，温度已被调节成低于热变形温度的温度的多个初级成型产品10和多个次级成型产品12被设置在温度调节台80上。第一多轴机器人66将温度已达到预定温度（适当温度）的初级成型产品10和次级成型产品12从温度调节台80取走，并且将其作为嵌入构件设置在可动模具18中。初级成型产品10作为嵌入构件被设置在次级成型产品空腔21中，并且次级成型产品12作为嵌入构件被设置在最终成型产品空腔22中。
在该实施方式中，除了执行从模具取出半产品和最终产品并将半产品嵌入到模具中的操作的第一多轴机器人66之外，还安装有第二多轴机器人（加热装置）68，该第二多轴机器人68执行加热被嵌入到可动模具18中的作为半产品的初级成型产品10和次级成型产品12的操作。红外线加热器35或者类似件作为加热机构设置在第二多轴机器人68的臂的前端处。
现在将参考图5A-图5D顺次描述由如此构造的光扩散透镜生产设备执行的光扩散透镜成型方法中的过程步骤。
在根据该实施方式的光扩散透镜生产方法中，并行执行初级成型产品10的成型、次级成型产品12的成型和作为最终成型产品的光扩散透镜14的成型，以便简化生产过程。为了更容易地理解过程步骤，描述开始于初级成型产品10、次级成型产品12和光扩散透镜14的成型的前一循环刚刚完成之时。
首先，图5A图示了在完成压力传递步骤之后从固定模具16打开可动模具18的步骤。此时，初级成型产品10、次级成型产品12和光扩散透镜14保持在可动模具18中。
图5B图示了从可动模具18取出初级成型产品10、次级成型产品12和光扩散透镜14的步骤。在该实施方式中，第一多轴机器人66的臂具有两级吸盘32。第一级吸盘36是用于吸引和保持被置于温度调节台80上且温度已被调节到预定温度的初级成型产品10和次级成型产品12的吸盘。第二级吸盘37是用于吸引和保持已成型的初级成型产品10、次级成型产品12和作为最终成型产品的光扩散透镜14、并且将其从可动模具18取出的吸盘。
在该实施方式中，第一多轴机器人66在借助第一级吸盘36保持经温度调节的初级成型产品10和次级成型产品12的同时，还允许吸盘32进入在打开的模具的固定模具16和可动模具18之间的空间。之后第一多轴机器人66借助第二级吸盘37吸引并保持初级成型产品10、次级成型产品12和光扩散透镜14，并且将其从可动模具18取出。
接着，如图5C所示，第一多轴机器人66使吸盘32旋转180度，并且将被第一级吸盘36保持的初级成型产品10和次级成型产品12作为嵌入构件分别放置到次级成型产品空腔21和最终成型产品空腔22中。
通过以上述方式使用具有前/后两个吸盘的吸盘32，能够在同一过程步骤中连续执行取出半成型产品和光扩散透镜14、以及将半产品作为嵌入构件设置到可动模具18中。
然后，将取出的初级成型产品10和次级成型产品12运输到温度调节台80，在此其温度被调节到预定温度，并且等待直到其被嵌入到模具5中。当聚碳酸酯（PC）树脂被用作成型材料时，热变形温度是130℃至140℃，但是其可根据树脂质量和等级而稍稍变化。在丙烯酸树脂（例如PMMA）的情况下，热变形温度是70℃至100℃。根据成型材料的类型，初级成型产品10和次级成型产品12的温度被调节成稍低于热变形温度的温度。
在该实施方式中，作为最终成型产品的光扩散透镜14被传送到图3所示的运输传送器78。
图5D示出了加热半成型产品的步骤，即根据该实施方式的光扩散透镜14生产过程中的最重要步骤。加热物体是作为嵌入构件被放置在次级成型产品空腔21中的初级成型产品10以及作为嵌入构件被放置在最终成型产品空腔22中的次级成型产品12。
图3中所示的第二多轴机器人68允许作为在臂的前端处设置的（外部）加热机构的红外线加热器35或者类似件进入在打开的模具的固定模具16和可动模具18之间的空间。
在作为半成型产品的初级成型产品10和次级成型产品12中，要被加热的部分是供树脂层在下一步骤中叠层的表面，即面向固定模具16的整个表面。初级成型产品10和次级成型产品12的表面被加热到高于作为成型材料的树脂的熔化温度的温度，使得仅成型产品的表面变成熔融状态。当作为成型材料的热塑性树脂是聚碳酸酯（PC）树脂时，熔化温度是大约240℃，并且在丙烯酸（PMMA）树脂的情况下，是大约160℃。加热温度的上限等于成型温度。当初级成型产品10和次级成型产品12的表面已经变成熔融状态时，第二多轴机器人68从模具15撤回红外线加热器35。
接着，将模具15闭合和夹持。然后，将图3中所示的注射设备64连接到模具15，并且执行将树脂（成型材料）注射到模具15中的填料步骤（注射填料步骤）。
在该实施方式中，模具15中的所有空腔，即初级成型产品空腔20、次级成型产品空腔21和最终成型产品空腔22，通过填料步骤同时被熔融树脂材料填充。在该实施方式中，相同的树脂从单个注射设备注射到空腔中。
图6A示出在初级成型产品空腔20中的初级成型产品10的横截面，图6B示出在次级成型产品空腔21中的次级成型产品12的横截面，并且图6C示出在最终成型产品空腔22中的光扩散透镜14的横截面。
如图6A所示，由单个树脂层构成的初级成型产品10通过熔融树脂的填充而在初级成型产品空腔20中形成。
另一方面，如图6B所示，熔融树脂被填充到次级成型产品空腔21中，在该次级成型产品空腔21中，初级成型产品10作为嵌入构件被放置；因此，第二树脂层被叠层到初级成型产品10的表面。因为初级成型产品10的表面已经被加热并且已经变成熔融状态，所以注射的熔融树脂能够以均质熔融状态粘附到与初级成型产品10的界面。此外，在与初级成型产品10的表面接触时不存在熔融树脂温度的降低。因此，熔融树脂在保持良好的流动性且没有局部固化的同时填充到次级成型产品空腔21中。
因此，注射的熔融树脂在维持与初级成型产品10的界面处的足够的粘附和流动性的同时填充到次级成型产品空腔21中。因此，压力在熔融树脂内均匀传递。这能够避免在一部分（诸如靠近门的部分）中高残余应力而在另一部分中低残余应力的现象的发生。因此，在填料步骤之后执行的、在向树脂施加压力的同时固化熔融树脂的压力传递步骤中，能够防止不均匀的残余应力留在第二层中，从而实现了应力的均匀分布。
类似地，如图6C所示，熔融树脂被填充到最终成型产品空腔22中，在该最终成型产品空腔22中，次级成型产品12作为嵌入构件被放置；第三树脂层被叠层到次级成型产品12的表面。
同样在最终成型产品空腔22中，次级成型产品12的表面已经被加热并且已经变成熔融状态，并且因此注射的熔融树脂能够以均质熔融状态粘附到与次级成型产品12的界面。因此，注射的熔融树脂在维持与次级成型产品12的界面处的足够的粘附和流动性的同时填充到三级成型产品空腔22中。因此，压力在熔融树脂内均匀传递。因此，在填料步骤之后执行的、在保持压力的同时固化熔融树脂的压力传递步骤中，能够防止不均匀的残余应力留在第三层中，从而实现了应力的均匀分布。
光扩散透镜14的叠层优选地以如下方式执行，即如在该实施方式中，透镜的凸面弯曲的突出从构成光扩散透镜14的底部的初级成型产品10逐步增加。这样的叠层方式能够稳定半成型产品在被运输到温度调节台80时的形态，并且能够有助于将半成型产品放置在温度调节台80上。
一旦完成填料步骤，则过程在保持压力的同时前进到上述压力传递步骤。
在初级成型产品空腔20、次级成型产品空腔21和三级成型产品空腔22中的熔融树脂固化之后，执行图5A中所示的模具打开步骤和图5B中所示的成型产品取出步骤。随后，连续重复相同的成型循环。
如上文所述，根据该实施方式，在第二层被叠层到初级成型产品10之前，初级成型产品10（第一半产品）的表面被加热成熔融状态，并且在第三层被叠层到次级成型产品12之前，次级成型产品12（接下来的半产品）的表面类似地被加热成熔融状态。这使得能够成型光扩散透镜14（最终成型产品），该光扩散透镜14是具有优异的光学性能且即使厚度大也具有均匀的应力分布的高品质塑料透镜。此外，能够通过使用相同的模具15同时并行地成型初级成型产品10、次级成型产品12和光扩散透镜14（最终成型产品）。因此，能够高效率地生产厚的光扩散透镜14。
此外，在该实施方式中，作为半成型产品的初级成型产品10和次级成型产品12被暂时地放置（存储）在能够调节温度的温度调节台（存储部）80上。这能够防止将用作嵌入构件的作为半成型产品的初级成型产品10和次级成型产品12完全固化，从而使得能够在之后的加热步骤中顺畅地执行加热。
虽然上述实施方式涉及由三层叠层结构构成的光扩散透镜14的成型，但也能够通过使用具有限定各叠层阶段的成型产品形状的空腔的模具来成型由四层或五层叠层结构构成的光扩散透镜14。
图7示出了由四层叠层结构构成的光扩散透镜14。在该光扩散透镜14的情况下，次级成型产品50和三级成型产品51是在初级成型产品10和最终成型产品之间的中间成型产品。每个半成型产品均在下一叠层阶段用作产品成型时的嵌入构件：初级成型产品10用作次级成型产品50成型时的嵌入构件；次级成型产品50用作三级成型产品51成型时的嵌入构件；并且三级成型产品51用作最终成型产品成型时的嵌入构件。
图8示出了由五层叠层结构构成的光扩散透镜14。在该光扩散透镜14的情况下，次级成型产品50、三级成型产品51和四级成型产品52是在初级成型产品10和最终成型产品之间的中间成型产品。每个半成型产品均在下一叠层阶段用作产品成型时的嵌入构件：初级成型产品10用作次级成型产品50成型时的嵌入构件；次级成型产品50用作三级成型产品51成型时的嵌入构件；三级成型产品51用作四级成型产品52成型时的嵌入构件；并且四级成型产品52用作最终成型产品成型时的嵌入构件。
前文描述了用于成型由三、四或五个树脂层的叠层结构构成的光扩散透镜14的过程。描述开始于半产品和光扩散透镜14的成型的前一循环刚刚完成之时。
在第一成型循环开始时，用作嵌入构件的半成型产品还没有被成型。因此，半成型产品在不同于上述用于成型最终成型产品的过程的初步成型过程中被制备，并且在第一成型循环之前经历以上述方式执行的温度调节。第一成型循环开始于将如此制备的半成型产品放置到用于下一叠层阶段的产品成型的空腔中。
（第二实施方式）
在上述第一实施方式中，最终成型产品14（其是由三层或更多层的叠层结构构成的光扩散透镜）以如下方式被成型：次级成型产品12通过使用初级成型产品10作为嵌入构件而被叠层成型，并且之后次级成型产品12用作嵌入构件。
另一方面，在下述第二实施方式中，具有两层叠层结构的光扩散透镜通过使用初级成型产品10作为嵌入构件而被成型。
图9示出了借助根据第二实施方式的生产设备（方法）生产的光扩散透镜14。如第一实施方式那样，用作嵌入构件的初级成型产品10构成透镜的底部：通过将热塑性树脂层叠层到初级成型产品10，形成凸面弯曲透镜部分。
图10是表示在光扩散透镜的成型中使用的模具的图。与图2中所示的第一实施方式所用的附图标记相同的附图标记用于表示相同部件，并且省略了对其的详细描述。
在图10所示的模具40中，由固定模具41和可动模具42的对置表面形成限定光扩散透镜14的形状的最终成型产品空腔44。流道43与最终成型产品空腔44连通。初级成型产品10被嵌入到最终成型产品空腔44中。初级成型产品10已在不同的注射成型机器中被成型，并且其温度已经被调节。
现在将参考图11A-图11D来描述使用模具40的成型过程。
图11A图示了在完成先前的成型循环之后从固定模具41打开可动模具42的步骤。在先前的成型循环中生产的作为最终成型产品的光扩散透镜14等候从模具移除。
接着，如图11B所示，吸盘32将初级成型产品10从图3所示的温度调节台80运输到固定模具41和可动模具42之间，且在保持初级成型产品10的同时吸引并保持作为最终成型产品的光扩散透镜14，并将其从可动模具42取出。接着，如图11C所示，整个吸盘32旋转180度，并且将由第一级吸盘36保持的初级成型产品10作为嵌入构件放置到空腔44中。其后，作为最终成型产品的光扩散透镜14被运输到运输传送器78。
接着，如图11D所示，红外线加热器35进入固定模具41和可动模具42之间的空间中，并且加热初级成型产品10的表面直到其变成熔融状态。然后将模具闭合并夹持。其后，如图10所示，将注射设备64的注射喷嘴26连接到模具，并且将成型材料填充到空腔44中。
在上述实施方式中，已在不同的成型设备中被成型的初级成型产品10被用作嵌入构件。但是，如第一实施方式那样，初级成型产品10和作为最终成型产品的光扩散透镜14也可以通过使用如图12所示的模具同时成型。
在图12所示的模具50中，由固定模具51和可动模具52的对置表面，形成限定初级成型产品10的形状的初级成型产品空腔53和限定光扩散透镜14的形状的最终成型产品空腔54。在固定模具51中，形成有从流道55分支且分别与初级成型产品空腔53和最终成型产品空腔54连通的流道56a、56b。
现在将参考图13A-图13D来描述使用模具50的成型过程。
图13A图示了在完成先前的成型循环之后从固定模具51打开可动模具52的步骤。已在先前的成型循环中生产的初级成型产品10和作为最终成型产品的光扩散透镜14等候从模具移除。
接着，如图13B所示，吸盘32的第一级吸盘36将经温度调节的初级成型产品10从温度调节台80运输到固定模具51和可动模具52之间，同时第二级吸盘37吸引并保持作为最终成型产品的光扩散透镜14，并将其从可动模具52取出。接着，如图13C所示，整个吸盘32旋转180度并且将由第一级吸盘36保持的初级成型产品10作为嵌入构件放置到最终成型产品空腔54中。其后，已成型的初级成型产品10和作为最终成型产品的光扩散透镜14被运输到运输传送器78。
接着，如图13D所示，红外线加热器35进入固定模具51和可动模具52之间的空间，并且加热初级成型产品10的表面直到其变成熔融状态。然后将模具闭合并夹持。其后，如图12所示，将注射设备64的注射喷嘴26连接到模具，并且将相同的成型材料同时填充到初级成型产品空腔53和最终成型产品空腔54中。以此方式，能够并行地同时成型作为半成型产品的初级成型产品10和作为最终成型产品的光扩散透镜14。
如上文所述，在接下来的第二层被叠层到初级成型产品10之前，将初级成型产品10（第一半产品）的表面加热成熔融状态。这使得能够将光扩散透镜14（最终成型产品）成型成具有优异的光学性能且具有均匀的应力分布的高品质塑料透镜。
虽然已经参考成型由2、3、4或5个树脂层的叠层结构构成的透镜的优选实施方式描述了根据本发明的光扩散透镜生产设备和方法，但本发明也能够应用到包括成型和叠层5个以上的树脂层来形成光扩散透镜的成型过程。
Claims (14)
1.一种通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的设备，包括：
一对模具，该一对模具由固定模具和可动模具构成，形成限定光扩散透镜的形状的最终成型产品空腔；
模具夹持设备，所述一对模具附接到该模具夹持设备；
运输装置，该运输装置具有能够进入和离开处于打开状态的所述一对模具之间的空间的吸盘机构，将所述光扩散透镜的半成型产品嵌入到所述最终成型产品空腔中；
加热装置，该加热装置具有能够进入和离开处于打开状态的所述一对模具之间的空间的加热机构，加热嵌入的半成型产品的面向所述固定模具的表面，直到所述表面变成熔融状态；以及
注射设备，在将所述一对模具夹持后，该注射设备将成型材料注射到所述最终成型产品空腔中，使得所述成型材料覆盖所述半成型产品的熔融表面。
2.根据权利要求1所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的设备，其特征在于，所述一对模具除了所述最终成型产品空腔外还具有至少一个半成型产品空腔，并且其中所述固定模具具有流动路径，该流动路径分支成与所述最终成型产品空腔连通的路径和与所述至少一个半成型产品空腔连通的路径。
3.根据权利要求2所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的设备，其特征在于，所述一对模具具有初级成型产品空腔和用于在初级成型产品与最终成型产品之间的中间成型产品的至少一个空腔，作为所述至少一个半成型产品空腔。
4.根据权利要求3所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的设备，其特征在于，所述至少一个中间成型产品空腔由至少两个空腔构成，该至少两个空腔均限定下一叠层阶段的中间成型产品的形状。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的设备，其特征在于，所述加热装置的所述加热机构能够同时加热被嵌入到所述至少一个半成型产品空腔和所述最终成型产品空腔中的半成型产品的表面。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的设备，还包括存储部，该存储部用于暂时存储被所述运输装置从所述一对模具取出的所述半成型产品，并且调节所述半成型产品的温度。
7.根据权利要求6所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的设备，其特征在于，所述运输装置的所述吸盘机构能够连续执行下述操作：从所述一对模具取出所述半成型产品和所述最终成型产品；将从所述存储部运输来的经温度调节的半成型产品嵌入到所述空腔中。
8.一种通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的方法，包括：
嵌入步骤，在由固定模具和可动模具构成的一对模具处于打开状态时，将光扩散透镜的半成型产品嵌入到最终成型产品空腔中，该最终成型产品空腔限定所述光扩散透镜的形状，并且形成在所述一对模具中；
加热步骤，允许加热机构进入处于打开状态的所述一对模具之间的空间，并且加热嵌入的半成型产品的面向所述固定模具的表面，直到所述表面变成熔融状态；
模具夹持步骤，将所述一对模具夹持；
注射步骤，将成型材料注射到所述最终成型产品空腔中，使得所述成型材料覆盖所述半成型产品的熔融表面；以及
成型产品取出步骤，打开所述一对模具，并且从所述一对模具取出最终成型产品。
9.根据权利要求8所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的方法，其特征在于，所述一对模具除了所述最终成型产品空腔外还具有至少一个半成型产品空腔，并且其中在所述注射步骤中，将所述成型材料从单个注射设备同时注射到所述最终成型产品空腔和所述至少一个半成型产品空腔中。
10.根据权利要求9所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的方法，其特征在于，所述一对模具具有初级成型产品空腔和用于在初级成型产品与最终成型产品之间的中间成型产品的至少一个空腔，作为所述至少一个半成型产品空腔，并且其中在所述嵌入步骤中，将所述初级成型产品嵌入到所述中间成型产品空腔中，并且将所述中间成型产品嵌入到所述最终成型产品空腔中。
11.根据权利要求10所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的方法，其特征在于，所述至少一个中间成型产品空腔由至少两个空腔构成，所述至少两个空腔均限定下一叠层阶段的中间成型产品的形状，并且其中在所述嵌入步骤中，将所述初级成型产品和所述中间成型产品均嵌入到限定下一叠层阶段的成型产品的形状的空腔中。
12.根据权利要求8至11中任意一项所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的方法，其特征在于，在所述加热步骤中，将嵌入到所述至少一个半成型产品空腔和所述最终成型产品空腔中的半成型产品的表面同时加热。
13.根据权利要求8至11中任意一项所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的方法，其特征在于，将在所述成型产品取出步骤中被运输装置从所述一对模具取出的所述半成型产品暂时存储在存储部中，在该存储部中调节所述半成型产品的温度，并且，在完成温度调节之后，将所述半成型产品嵌入到所述空腔中。
14.根据权利要求13所述的通过成型和叠层至少两个树脂层来生产光扩散透镜的方法，其特征在于，连续执行以下动作：在所述成型产品取出步骤中取出所述半成型产品和所述最终成型产品，在下一循环中的所述嵌入步骤中将从所述存储部运输来的经温度调节的半成型产品嵌入到所述空腔中。
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