超高温成型装置的制作方法

本实用新型涉及一种不仅将平板状态的被成型物成型为曲面，还能够在超高温下成型为使被成型物的厚度或尺寸不同的超高温成型装置(ULTRA HIGH TEMPERATURE FORMING DEVICE)。

背景技术：

以往，在便携式终端中使用扁平的玻璃，而近来为了改善握感或提高信息显示性，有必要采用具有曲面部的玻璃、陶瓷、蓝宝石。

被成型物包括摄像头透镜、具有曲面部的玻璃、表盖玻璃、用于表盖的蓝宝石、汽车仪表盘玻璃、各种测量仪盖、用于便携式终端的前盖及后盖的陶瓷片。

另一方面，为了成型用于盖玻璃具有特殊的形状的最新型便携式终端或具有相对大面积的汽车的透明部件，可能会需要在超高温下对平板形态的材料进行3D成型以根据部位具有较厚或较薄部分的曲面玻璃等的被成型物。

现有技术文献

专利文献

韩国授权专利：第10-1206328号。

技术实现要素：

当进行3D成型以在平板形态的被成型物中存在较厚或较薄部分时，无法凭借只能成型曲面部的以往的成型装置来成型，需要开发一种在超高温下熔融并按压平板形态的被成型物而成型的超高温成型装置。

由于包括用于最新型终端的特殊形状的前盖、用于表盖的蓝宝石、用于汽车仪表盘玻璃的无机物质片、各种计测器盖、用于便携式终端的后盖的陶瓷片等的本实用新型的被成型物需要在远远高于以往的用于弯曲玻璃的成型装置的弯曲加工的温度的温度下成型，若直接利用以往的成型装置的结构或部件，难免装置的热损伤。

为了开发新概念的超高温成型装置，有必要重新开发对被成型物加热和加压的机构部件的材质或加热机构、加压机构的结构或材质。

上述本实用新型的目的可以通过如下技术方案实现。

一方面，本实用新型提供一种超高温成型装置，包括：腔室，其在内部包含容纳被成型物的模具单元；加热单元，其在所述腔室内部将所述模具单元加热至第一温度；以及加压单元，其在第二温度下按压所述模具单元来成型所述被成型物，所述超高温成型装置通过当所述模具单元被所述加压单元加压时的所述第二温度低于所述第一温度的冷却成型方式来成型所述被成型物。

在所述超高温成型装置，所述第一温度至少是400℃以上，所述模具单元具有高于所述第一温度的熔点，当所述加热单元将所述模具单元加热至所述第一温度时，所述腔室内部的氧浓度为10,000ppm以下，在所述加热单元施加至所述被成型物的荷重为被分离为多个块的所述模具单元施加至所述被成型物的上侧的所述模具单元的自重，由所述加压单元施加至所述被成型物的荷重至少是5kgf以上，所述加热单元以非接触方式加热所述模具单元，所述加热单元与所述模具单元的隔开距离至少是10mm以上。

在所述超高温成型装置，所述加热单元不与所述模具单元接触，且将所述模具单元加热至所述第一温度。

在所述超高温成型装置，所述被成型物在所述加热单元被加热，且其厚度在与所述加热单元隔开的所述加压单元变化。

在所述超高温成型装置，感应线圈设置于所述腔室内部，所述感应线圈将通过电磁感应而感应到的二次电流施加至所述模具单元来将所述模具单元加热至所述第一温度，所述模具单元由电导体或半导体材质形成。

在所述超高温成型装置，感应线圈设于所述腔室内部，所述模具单元被移送至所述感应线圈的内部，支撑所述模具单元的加热单元台设于所述感应线圈的内部，与所述感应线圈对置的所述加热单元台具有高于所述第一温度的熔点。

在所述超高温成型装置，所述加热单元在不与所述模具单元接触的状态下将所述模具单元加热至所述第一温度，所述加压单元在为了成型所述被成型物而与所述模具单元接触的状态下对所述模具单元加压，并将所述模具单元加热至所述第二温度。

在所述超高温成型装置，所述加压单元包括与所述模具单元的上部对置的上部块和与所述模具单元的下部对置的下部块，使所述上部块或所述下部块相对于所述模具单元升降的主缸设于所述腔室外部，所述上部块或所述下部块具备供加热器设置的加热板和供冷却水循环的冷却板。

在所述超高温成型装置，所述加压单元包括覆盖所述模具单元的上部而加压的上部块和与所述上部块独立地按压所述模具单元的辅助加压部。

在所述超高温成型装置，具备包围所述模具单元的感应线圈，且具备检测露出于所述感应线圈之间的所述模具单元的温度的非接触式温度计。

在所述超高温成型装置，具备向所述腔室的内部投入所述模具单元的装载部，依次配置有所述装载部、所述加热单元以及所述加压单元，且具备在所述腔室内部移送所述模具单元的移送臂，所述移送臂从所述装载部向所述加热单元移送所述模具单元，当所述模具单元被升温至所述第一温度时，将所述模具单元从所述加热单元移送至所述加压单元。

在所述超高温成型装置，所述加热单元包括以非接触式方式加热所述模具单元的感应线圈，具备对位于所述感应线圈的内部的所述模具单元进行支撑的加热单元台，具备使与所述加热单元台对置的所述模具单元升降的第一销，且具备在所述腔室内部移送所述模具单元的移送臂，当所述移送臂将所述模具单元移送至所述感应线圈的内部时，所述第一销上升而支撑模具单元的下部，所述移送臂从所述模具单元退避，且所述第一销一边下降一边将所述模具单元安放于所述加热单元台，所述模具单元在被安放于所述加热单元台的状态下被加热至所述第一温度。

在所述超高温成型装置，具备在所述腔室内部移送所述模具单元的移送臂，使所述模具单元升降的第一销设于所述加热单元，使所述模具单元升降的第二销设于所述加压单元，当所述移送臂移送所述模具单元时，所述第一销及所述第二销与所述模具单元隔开，当所述第一销或所述第二销使所述模具单元升降时，所述移送臂与所述模具单元隔开。

另一方面，本实用新型提供一种超高温成型装置，包括：腔室，其供放置有被成型物的下部模具移送；加热单元，其设于所述腔室内部，且以非接触式方式对放置于所述下部模具的所述被成型物进行加热；加压单元，其设于所述加热单元的下游侧，具备放置所述下部模具的下部块，且具备连接有与所述下部模具对置的上部模具的上部块，当所述上部块及所述下部块接近时，所述上部模具及所述下部模具按压所述被成型物来成型所述被成型物。

在所述超高温成型装置，覆盖被所述加热单元加热的所述下部模具及所述被成型物的盖设于所述腔室内部，当所述下部模具从所述加热单元被移送至所述加压单元时，所述盖与所述下部模具隔开，且连接至所述上部块的所述上部模具接近所述下部模具及所述被成型物。

本实用新型的效果如下。

根据本实用新型，能够将被成型物加热至具有充分的流动性的超高温，因而能够进行改变被成型物的厚度的3D成型。

即使以高温加热至第一温度，为了防止腔室内部的机构部件的热损伤，加热单元以感应线圈等的非接触式方式加热被成型物。

在将被加热至充分高的温度而具有充分的流动性的被成型物冷却至第二温度的过程中施加加压力。从而，能够通过冷却成型方式来提高3D形状成型精度。

根据分离上部模具而安装于加压单元的实施例，能够缩短将被成型物投入至腔室内部的时间，且提高非接触加热效率，因而能够提高生产性。

附图说明

图1和图2是表示本实用新型的超高温成型装置的截面布局的主剖视图。

图3至图8是图示本实用新型的超高温成型装置的动作顺序的侧视图。

图9是表示本实用新型的加压单元的主要部分的主视图。

图10是图示本实用新型的超高温成型装置的另一实施例的主剖视图。

符号说明

10—装载部，20—加热单元，30—加压单元，50—被成型物，100—模具单元，101—下部模具，103—上部模具，105—盖，107—盖缸，109—固定部件，110—主缸，112—下部块，114—上部块，115—加热板，116—散热板，117—冷却板，118—加热器，120—辅助缸，122—辅助加压部，130—非接触式温度计，140—腔室，142—隔热层，150—移送驱动器，152—移送臂，154—装载台，160—第一销，162—第二销，170—隔壁，200—感应线圈，210—加热单元台。

具体实施方式

参照图1至图9，对本实用新型的超高温成型装置的一实施例进行说明。

本实用新型的超高温成型装置可以包括腔室140、加热单元20、加压单元30。

在腔室140内部可以设置有加热单元20及加压单元30。

在腔室140内部可以具备抑制热放出的隔热层142。腔室140可以具有隔热功能以能够将被成型物50加热至超高温，且可以维持温度以能够在超高温下加压。

为了快速升温至第一温度，可以在热单元20与装载部10之间，或加热单元20与加压单元30之间具备阻断热损失的隔壁170。

腔室140可以将被成型物50的周边维持为真空或用惰性气体密封，以免在加热及加压工程中发生被成型物50或模具单元100的氧化。可以在腔室140内部形成有真空氛围或填充氮、氩、氦等惰性气体，以防止氧气流入。当加热单元20加热模具单元100时，腔室140内部的氧浓度可以为10,000ppm以下，或者1％百分比浓度以下。

腔室140可以与外气隔绝，且可以只有在模具单元100出入腔室140时被限制性地部分开放。模具单元100可以通过装载部10被投入至腔室140内部。

通过卸载部从腔室140取出装有成型完的被成型物50的模具单元100。虽然未图示，卸载部可以设于加压单元30的下游。平常，装载部10及卸载部可以被关闭以使腔室140内部与外气隔绝，而只有在模具单元100出入时被开放。

本实用新型中，被成型物不仅包括将平板形态的透明板的一部分或全部简单地成型为曲面的成型物，还包括平板形态的透明板的不同位置的厚度在成型前后不同的3D成型物。平板形态的透明板可以以玻璃、蓝宝石、陶瓷、石墨等为材质，甚至可以具有高于金属的熔点，因而很难使升温至成型温度，并恒定地控制。

本实用新型的超高温成型装置能够在被成型物50局部地形成曲面部，且还能够成型形成被成型物50的一部分变厚的突出部或一部分变薄的凹陷部的3D被成型物。

若是在位于加压单元30的被成型物50局部地仅形成曲面部的简单曲面部成型，则以低至为被成型物50赋予柔性的程度的温度加热也无妨。

被成型物50的转变温度(glass transition temperature)指被成型物50由固体状态转变为液体状态的温度。转变过程可以连续地进行，并且，根据被成型物50的添加物，变动幅度可以较大。

如本实用新型所示，若限定为在腔室140内成型被成型物50的情形，则被成型物50的转变温度可以被限定为至少400℃以上的特定温度。

本实用新型中，可以在加热单元20将被成型物50加热至高于转变温度的第一温度，而在加压单元30以低于第一温度的第二温度对被成型物50加压来成型为期望的形状。该方式称为冷却成型方式。

若要将被成型物50成型为3D形状，则应为被成型物50赋予最大限度的流动性，只有模具单元100、加热单元20及加压单元30在第一温度下也不被熔融而能够维持预定的刚性和形态，才能将被成型物50成型为期望的形状。因此，采取冷却成型方式，并在加热单元20以非接触方式加热模具单元100来从根源上阻断部件的热损伤。根据这样的本实用新型的构成，能够将被成型物50加热至具有充足的流动性的第一温度，且能够防止腔室140内部的机械部件的热损伤。

在发生利用机构部件的接触的加压作用的加压单元30的情况下，优选作为在加压单元30成型被成型物50的温度的第二温度高于转变温度，且低于第一温度。不限于此，只要是能够将被成型物50成型为期望的形状的条件，则低于第一温度的第二温度可以低于转变温度。

本实用新型中，可以将被成型物50引起相变的转变温度定义为第一温度的最小值。被成型物50可以是多样的种类的材质，因而第一温度可以是至少400℃以上的特定值。

可以对平板形态的被成型物50进行3D成型，以形成弯曲部或使厚度增加或减少。若要进行弯曲成型或包括厚度的变化的3D成型，则有必要将被成型物50加热至高于转变温度的第一温度。

作为一实施例，第一温度以转变温度为最小值，且可以是被成型物50的熔点或其以上的温度。第一温度为至少400℃以上，为了具有充足的流动性，优选为900～3000℃之间的特定值。为了防止腔室140内部的机构部件的热损伤，第二温度低于第一温度。

被成型物50在腔室140内部以至少一部分被模具单元100容纳的状态被移送、加热、加压，而不是以上面及背面均露出的状态被移送、加热、加压。加压单元30按压模具单元100，而被成型物50被模具单元100按压。从而，防止异物粘附于被成型物50，而粘附于模具单元100的异物可以在腔室140外部通过清洗工程去除。

模具单元100具有高于第一温度的熔点。模具单元100可以使用陶瓷或石墨等能够进行感应加热的导体或半导体材料。优选在超高温下只有被成型物50被熔融，而模具单元100不被熔融或热变形的材质。当选定了被成型物50时，则模具单元100的材质或结构可以被设计为满足这样的条件。

加热单元20在腔室140内部将模具单元100或被成型物50加热至第一温度。优选加热单元20包括非接触式加热机构。由于加热单元20是非接触式，因而不对成型物50加压。

因此，在加热单元20施加于被成型物50的荷重可以不超过模具单元100的自重。在被分离为多个块的模具单元100的情况下，施加于被成型物50的上侧的荷重可以是位于被成型物50的上侧的模具单元100的部分自重。

加热单元20可以利用感应加热、感应电加热、微波加热、超声波加热、辐射加热、对流加热等方式。作为一实施例，加热单元20可以包括用于进行感应加热的感应线圈200。

优选加热单元20与模具单元100的隔开距离为至少10mm以上。虽然有必要使被移送的模具单元100与加热单元20的隔开距离大至一定值以上，以免干扰，但过度的隔开距离降低感应加热性能，因而优选最小限度的隔开距离为10mm。

感应线圈200可以将通过电磁感应而感应到的二次电流施加至模具单元100来将模具单元100或被成型物50加热至第一温度。为了进行感应加热，模具单元100可以由电导体或半导体材质形成。作为机构部件的模具单元100的熔点高于第一温度，作为被成型物的被成型物50在第一温度下具有充分的流动性。

模具单元100被移送至感应线圈200的内部，在感应线圈200的内部可以具备支撑模具单元100的加热单元台210。与感应线圈200对置的加热单元台210为具有高于第一温度的熔点的材质，例如，可以为陶瓷材质。

感应线圈200可以是以高频电流经的方式卷绕的螺旋形的线圈形态。模具单元100可以露出于构成感应线圈200的各个线圈之间的空隙。为了测量模具单元100或被成型物50的温度，非接触式温度计130可以检测露出于感应线圈200之间的模具单元100或被成型物50的温度。

加压单元30在第二温度下按压模具单元100或被成型物50来将被成型物50成型为期望的形状。被加热为具有充分的流动性的被成型物50可以在加压单元30进行其厚度变化的3D成型。优选在加压单元30施加至被成型物50的荷重为至少5kgf以上。

加压单元30可以在为了成型被成型物50而与模具单元100接触的状态下对模具单元100加压并将模具单元100维持为第二温度。加压单元30可以包括支撑模具单元100的下面的下部块112和与模具单元100的上侧对置的上部块114。

使上部块114或下部块112相对于模具单元100升降的主缸110可以设于腔室140外部。主缸110可以通过气压进行动作。据此，具有能够阻止腔室140内部的超高温导致的装置破损，防止液压动作时的火灾顾虑，能够期待利用加压时气压的阻尼效应的优点。

为了进行加压单元30的恒定温度控制，可以具备作为升温机构的加热器118和作为冷却机构的冷却水通道。作为一实施例，上部块114或下部块112可以具备设置加热器118的加热板115和供冷却水循环的冷却板117。散热板116介于加热板115与冷却板117之间，可以调节加热板115与冷却板117之间的导热面积来调节向冷却板117侧放出的热量。

加压单元30可以包括覆盖模具单元100的上部而以第一压力加压的上部块114和与上部块114独立地以第二压力对模具单元100加压的辅助加压部122，以能够根据模具单元100的不同位置独立控制加压单元30的加压力。辅助加压部122可以是仅与模具单元100的一部分接触的销形状。辅助加压部122的设置位置可以随着欲向模具单元100施加压力的位置变更来调节。辅助加压部122可以通过设置于腔室140外部的辅助缸120升降。

另一方面，上部块114可以在第一时间点对模具单元100加压，辅助加压部122可以在第二时间点对模具单元100加压，以能够根据模具单元100的不同位置独立控制加压时间点和加压力的作用位置。当第二时间点早于第一时间点时，可以通过辅助加压部122先成型被成型物50的曲面部，并通过上部块114按压被成型物50的整体面积。反之，当第二时间点晚于第一时间点时，上部块114可以固定模具单元100，以免其移动，在抑制模具单元100的游动的状态下，辅助加压部122可以对期望的位置进一步加压，以使加压力集中地作用于被成型物50的特定部位。

可以依次具备装载部10、加热单元20、加压单元30、卸载部(未图示)。

移送臂152由移送驱动器150驱动，且可以在腔室140内部移送模具单元100。为了防止热损伤，移送驱动器150可以设于腔室140外部。移送臂152可以从装载部10向加热单元20移送模具单元100。当模具单元100被升温至第一温度时，移送臂152可以从加热单元20向加压单元30移送模具单元100。

移送臂152可以朝水平方向移送模具单元100，第一销160或第二销162可以垂直地移送模具单元100。

在配置于感应线圈200的内部而支撑模具单元100的加热单元台210可以具备第一销160。第一销160可以使模具单元100升降。

若移送臂152将模具单元100移送至感应线圈200的内部，则第一销160可以上升而支撑模具单元100的下部。若模具单元100被置于第一销160上，则移送臂152可以从模具单元100退避。若移送臂152从模具单元100退避，则第一销160可以一边下降一边将模具单元100安放至加热单元台210。模具单元100可以在被安放于加热单元台210的状态下被加热至第一温度。

在加压单元30可以具备使模具单元100升降的第二销162。当移送臂152在腔室140内部朝水平方向移送模具单元100时，第一销160或第二销162可以与模具单元100隔开。

当第一销160或第二销162在腔室140内部使模具单元100朝垂直方向升降时，负责水平移送的移送臂152可以与模具单元100隔开。

参照图3，在设于装载部10的装载台154安放有模具单元100。模具单元100被连接至移送驱动器150的移送臂152推动而移送至感应线圈200的内部。

参照图4，第一销160使模具单元100升降，移送臂152如图5所示地退避至装载部10并等待装载下一个模具单元100。第一销160一边下降一边使模具单元100安放于加热单元台210。

参照图6，移送臂152从加热单元20向加压单元30移送模具单元100。若第二销162上升，则移送臂152朝加热单元20方向退避。若第二销162下降，则模具单元100被安放于加压单元30的下部块112。

参照图7，上部块114或辅助加压部122一边下降一边对模具单元100的上侧加压。参照图8，被成型物50在模具单元100内部被加压而成型为期望的形状。图示于图7和图8的辅助加压部122和上部块114的加压顺序可以变更。

图9是加压单元30的上部块114及下部块112与模具单元100的上侧及下侧对置的实施例。图10是在加压单元30的上部块114结合有模具单元100的上部模具102的实施例。

参照图10，模具单元100可以被分为多个块，且可以包括与被成型物50的下侧对置的下部模具101和与被成型物50的上侧对置的上部模具102。

如此，当模具单元100被分为多个块时，若将模具单元100的一部分安装于加压单元30，则将被成型物50投入时腔室140内部时，可以以模具单元100的上侧露出的状态投入至装载部10。由此，能够提高生产性。

从业人员即使在将被成型物50投入至模具单元100且不用上部模具102覆盖也能直接投入至装载部10，而在加热单元20可以由盖105代替上部模具102覆盖下部模具101，因而能够发挥隔热功能且缩短感应加热时间。若具备盖105，则异物流入也得到抑制，因而还能够使感应线圈200与盖105或下部模具101隔开的距离最小化。

在将被成型物50安放于下部模具101的状态下，通过装载部10投入至腔室140内部。下部模具101被移送至加热单元20。加热单元20以非接触方式加热下部模具101，为了防止异物流入，可以用盖105覆盖下部模具101的上侧。

盖105可以通过盖缸107升降。当下部模具101流入加热单元20或被排出至加压单元30时，盖105可以退避至上侧。若下部模具101被移送至加热单元20的常规位置，则盖105可以下降而覆盖下部模具101的露出的部分。

由于盖105需要在第一温度下不熔融而被感应加热至至少第一温度以上，且能够向容纳于内部的被成型物50很好地传递热，因而可以由与模具单元100类似的材质形成。盖105可以使用陶瓷或石墨等能够进行感应加热的导体或半导体材料。

构成模具单元100的上部模具102可以通过固定部件109连接至加压单元30的上部块114。若被成型物50露出的下部模具101被移送至加压单元30，则可以在贴附有上部模具102的上部块114下降的同时，由上部模具102对被成型物50加压来成型为期望的形状。