本发明专利技术公开一种玻璃材料光学镜片的辊压成形装置，包括传送机构、模具辊筒和二氧化碳激光器，模具辊筒外壁设置的光学镜片模具，具有能够与光学镜片成品形状匹配的成形面，模具辊筒的自转与玻璃预形体的输送同时进行，能够通过成形面对透明垫板上的玻璃预形体进行辊压成形，同时利用二氧化碳激光器朝向玻璃预形体发射二氧化碳激光，使玻璃预形体被成形凹面模压的过程中，上表面(与光学镜片模具接触的面)受热软化，有利于实现玻璃材料光学镜片的迅速辊压成形，克服了现有技术存在的软化温度高、硬度大的玻璃材质光学镜片难以辊压成形的难题。本发明专利技术还公开一种玻璃材料光学镜片的辊压成形方法，可制造硬度和强度高、光学性能好的玻璃光学镜片。的玻璃光学镜片。的玻璃光学镜片。
【技术实现步骤摘要】
玻璃材料光学镜片的辊压成形装置及辊压成形方法
[0001]本专利技术涉及光学镜片加工领域，特别是涉及一种玻璃材料光学镜片的辊压成形装置及辊压成形方法。
技术介绍
[0002]精密光学镜片作为重要的光学元件，包括菲涅尔透镜(又名螺纹透镜)、微透镜阵列和微柱面镜阵列等，是一种精度为微纳米级的高精度复杂曲面光学镜片，其能够实现准直、成像、聚焦等光学功能，同时具有尺寸小、集成度高的优点，在光电通信、3D成像、激光器耦合等领域有着重要应用。辊压成形法作为低成本、批量化制造光学镜片的重要方法，有着重要的研究价值。
[0003]目前光学镜片的辊压成形对象还是柔性聚合物薄膜等材料，这是由辊压成形条件决定的。模具辊筒附有加热装置，在柔性聚合物薄膜光学镜片辊压成形开始前需要对模具辊筒进行加热，然后模具辊筒开始旋转运动，同时柔性聚合物薄膜与模具辊筒贴紧且同向运动。柔性聚合物材料本身为柔性材料，软化温度低，同时模具辊筒也被加热至一定温度，因此柔性聚合物薄膜在温度和压力的作用下顺利复制了模具辊筒上光学镜片的形貌，当辊压过程结束时，聚合物薄膜光学镜片不再受模具辊筒的压力及温度的作用，迅速冷却至常温。模具辊筒一直循环旋转，柔性聚合物薄膜上不断辊压成形出形貌一致的光学镜片，实现连续高效生产。由于柔性聚合物薄膜材料的软化温度低，一般将模具辊筒加热至150℃左右即可实现对柔性聚合物薄膜光学镜片的高精度、高效率辊压成形。
[0004]但是，现有的柔性聚合物薄膜光学镜片辊压成形法也存在着缺陷。与柔性聚合物薄膜光学镜片相比，玻璃光学镜片具有强度高、耐高温、导热性差等特点，一般玻璃材料的软化温度为400℃～600℃之间，加之模具辊筒的加热能力有限，只在与材料相接触时才对其进行加热，所以很难依靠模具辊筒将玻璃材料加热软化，而且玻璃材料在常温下表现出硬脆性，因此目前的辊压成形法只能加工柔性聚合物薄膜光学镜片，无法加工软化温度更高、材质更硬、光学性能更好的玻璃光学镜片，如玻璃微透镜阵列等。
[0005]因此，如何将辊压成形法应用于玻璃光学镜片的连续成形，是目前亟待解决的一个问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供一种玻璃材料光学镜片的辊压成形装置及辊压成形方法，利用激光进行局部快速加热实现玻璃材料光学镜片的迅速辊压成形，解决了现有技术存在的软化温度高、硬度大的玻璃材质光学镜片难以辊压成形的难题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术提供一种玻璃材料光学镜片的辊压成形装置，包括：
[0009]传送机构，所述传送机构包括输送装置和垫板，所述垫板设置于所述输送装置上，所述垫板上用于放置玻璃预形体；
[0010]模具辊筒，所述模具辊筒配置有加热装置和光学镜片模具，所述光学镜片模具设置于所述模具辊筒的外壁，所述光学镜片模具上设置有能够与光学镜片成品形状匹配的成形面；所述模具辊筒位于所述垫板的上方，所述模具辊筒的靠近所述垫板一侧的线速度方向与所述输送装置的输送方向相同，并能够通过所述成形面对所述玻璃预形体进行辊压成形；
[0011]二氧化碳激光器，所述二氧化碳激光器用于朝向所述玻璃预形体发射二氧化碳激光，以在所述玻璃预形体被所述成形面辊压的过程中，将所述玻璃预形体的上表面加热软化形成软化层。
[0012]可选的，所述成形面为由所述光学镜片模具外表面局部凹陷形成的成形凹面，所述软化层能够填充满所述成形凹面。
[0013]可选的，所述模具辊筒垂直于所述输送装置的所述输送方向设置。
[0014]可选的，所述垫板为透明垫板，所述二氧化碳激光器位于所述透明垫板的下方，所述二氧化碳激光器与所述模具辊筒沿所述输送方向依次布置，以在所述玻璃预形体与所述成形面初次接触时，所述二氧化碳激光器开始或已经对所述玻璃预形体的上表面加热软化。
[0015]可选的，还包括激光器调节机构，所述激光器调节机构上安装所述二氧化碳激光器，以通过调节所述二氧化碳激光器与所述透明垫板之间的间距，确保所述二氧化碳激光聚焦于所述玻璃预形体的上表面。
[0016]可选的，所述光学镜片模具为圆筒状模具，其套设于所述模具辊筒的外周，并通过磁吸方式固定于所述模具辊筒上。
[0017]可选的，所述成形面为能够与菲涅尔透镜形状匹配的同心圆凹面阵列；
[0018]或者，所述成形面为能够与微透镜阵列形状匹配的微透镜凹面的阵列；
[0019]或者，所述成形面为能够与微柱面镜阵列形状匹配的微柱面镜凹面的阵列。
[0020]可选的，所述成形面沿所述模具辊筒的周向间隔布置有至少两个。
[0021]可选的，还包括辊筒调节机构，所述辊筒调节机构上安装所述模具辊筒，以调节所述模具辊筒与所述垫板之间的间距。
[0022]同时本专利技术提出一种玻璃材料光学镜片的辊压成形方法，包括步骤：
[0023]S1、将外壁具有光学镜片模具的模具辊筒预热，所述光学镜片模具上具有与光学镜片成品形状匹配的成形面；
[0024]S2、将玻璃预形体朝向所述模具辊筒输送，同时开启预热后的所述模具辊筒；
[0025]S3、在所述模具辊筒通过所述成形面对所述玻璃预形体辊压的同时，向所述成形面与所述玻璃预形体的接触位置发射二氧化碳激光，以使所述玻璃预形体的成形面受热软化，完成所述玻璃预形体的辊压成形。
[0026]可选的，所述透明垫板采用二氧化碳激光吸收率低、二氧化碳激光透过率高、熔点高、强度高、硬度高的材料。
[0027]可选的，所述模具辊筒和所述光学镜片模具均采用不与玻璃发生反应、不与二氧化碳激光发生反应的材质，比如不锈钢等金属材质。
[0028]可选的，步骤S1中的所述光学镜片成品为平面光学镜片，所述成形面采用补偿设计。
[0029]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0030]本专利技术提出的玻璃材料光学镜片的辊压成形装置，结构设置合理，模具辊筒外壁设置的光学镜片模具，具有能够与光学镜片成品形状匹配的成形面，模具辊筒的自转与玻璃预形体的输送同时进行，能够通过成形面对透明垫板上的玻璃预形体进行辊压成形，同时利用二氧化碳激光器朝向玻璃预形体发射二氧化碳激光，使玻璃预形体被成形凹面模压的过程中，上表面(与光学镜片模具接触的面)受热软化，有利于实现玻璃材料光学镜片的迅速辊压成形，克服了现有技术存在的软化温度高、硬度大的玻璃材质光学镜片难以辊压成形的难题，适用于玻璃镜片等高熔点、高硬度光学镜片的辊压成形。
[0031]并且，通过传送机构向模具辊筒不断输送玻璃预形体，能够实现光学镜片的连续生产，可在保障镜片成形质量的同时，提升镜片成形效率，巧妙地将辊压成形法低成本、批量化制造光学镜片的优势结合到玻璃材料光学镜片的生产中；成形后的光学镜片成品在输送装置原本的输送节拍下远离模具辊筒以及二氧化碳激光器，不再受到辊压力和加热作用，可迅速冷却至常温状态，完成辊压成形。
[0032]此外，本专利技术提出的玻璃材料光学镜片的辊压成形方法，利用二氧化碳激光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种玻璃材料光学镜片的辊压成形装置，其特征在于，包括：传送机构，所述传送机构包括输送装置和垫板，所述垫板设置于所述输送装置上，所述垫板上用于放置玻璃预形体；模具辊筒，所述模具辊筒配置有加热装置和光学镜片模具，所述光学镜片模具设置于所述模具辊筒的外壁，所述光学镜片模具上设置有能够与光学镜片成品形状匹配的成形面；所述模具辊筒位于所述垫板的上方，所述模具辊筒的靠近所述垫板一侧的线速度方向与所述输送装置的输送方向相同，并能够通过所述成形面对所述玻璃预形体进行辊压成形；二氧化碳激光器，所述二氧化碳激光器用于朝向所述玻璃预形体发射二氧化碳激光，以在所述玻璃预形体被所述成形面辊压的过程中，将所述玻璃预形体的上表面加热软化形成软化层。2.根据权利要求1所述的玻璃材料光学镜片的辊压成形装置，其特征在于，所述成形面为由所述光学镜片模具外表面局部凹陷形成的成形凹面，所述软化层能够填充满所述成形凹面。3.根据权利要求1所述的玻璃材料光学镜片的辊压成形装置，其特征在于，所述垫板为透明垫板，所述二氧化碳激光器位于所述透明垫板的下方，所述二氧化碳激光器与所述模具辊筒沿所述输送方向依次布置，以在所述玻璃预形体与所述成形面初次接触时，所述二氧化碳激光器开始或已经对所述玻璃预形体的上表面加热软化。4.根据权利要求3所述的玻璃材料光学镜片的辊压成形装置，其特征在于，还包括激光器调节机构，所述激光器调节机构上安装所述二氧化碳激光器，以通过调节所述二氧化碳激光器与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：周天丰，曾子浩，张丹梅，于谦，刘朋，赵斌，梁志强，王西彬，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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