JP2007099591A - Method and apparatus for press forming optical element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and apparatus for press forming optical elements, by which precision optical elements each having a prescribed thickness can be manufactured even when there is variation in the volume or the shape of blanks. <P>SOLUTION: The method for press forming the optical elements comprises using a mold having an upper mold and a lower mold. The interval between the upper mold and the lower mold is measured during press-forming, and press-forming is finished or continued according to the measured value. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学機器に使用される高精度なガラスレンズ等の光学素子を成型するプレス成型方法およびプレス成型装置に関するものである。   The present invention relates to a press molding method and a press molding apparatus for molding an optical element such as a high-precision glass lens used in an optical apparatus.

ガラスレンズに代表される光学素子の性能は、主に光学面の面形状および光学素子の厚みによって決定される。殊に、近年は高性能な光学素子が要求されており、その性能を保つためには、光学面形状においてはサブミクロン程度、厚みにおいては数ミクロン程度の誤差しか許容できない。しかも、近年は光学素子の需要が高まっているため、このような高性能の光学素子を大量にかつ安定した性能で製造することが望まれる。   The performance of an optical element typified by a glass lens is mainly determined by the surface shape of the optical surface and the thickness of the optical element. In particular, in recent years, a high-performance optical element has been required, and in order to maintain the performance, only an error of about a submicron in the optical surface shape and a few microns in thickness can be allowed. In addition, since the demand for optical elements is increasing in recent years, it is desired to manufacture such high-performance optical elements in large quantities with stable performance.

このような光学素子の製造方法として代表的なものに、例えば特許文献1に示すようなプレス成型があり、これによると、研磨等の工程を省略できるため、量産可能な製造方法として実施されている。その中でも、リヒートプレス法が近年広く実施されている。これは、所定の形状および大きさの常温のガラス素材を、上型と下型とを有する金型内に配置し、金型を加熱してガラス素材を軟化させた後、プレス成型し、成型後に冷却する方法である。この方法によれば、成型品の光学面の転写に安定性があり、高性能の光学素子を量産可能であることが知られている。   As a typical method for manufacturing such an optical element, there is press molding as shown in, for example, Patent Document 1. According to this, since a process such as polishing can be omitted, it is implemented as a manufacturing method capable of mass production. Yes. Among them, the reheat press method has been widely practiced in recent years. This is done by placing a glass material of a predetermined shape and size at room temperature in a mold having an upper mold and a lower mold, softening the glass material by heating the mold, press molding, and molding This is a method of cooling later. According to this method, it is known that the transfer of the optical surface of the molded product is stable and high-performance optical elements can be mass-produced.

プレス成型においては、通常、成型品の形状や成型素材に応じて、プレス時の温度、プレス力、プレス時間の組み合わせからなる成型条件が設定される。成型品の形状によっては、複数段階の成型工程を有し、プレス温度やプレス力がそれぞれの段階毎に異なる設定値となることもある。通常は、プレス力とプレス時間とを対にして成型条件が設定される。さらに、成型条件は、金型の転写精度、金型の耐久性、成型サイクル時間などを配慮しながら決定される。こうして設定された一定の成型条件により、加熱、プレス成型、冷却の各工程が繰り返されるのが、従来の一般的なプレス成型方法である。   In press molding, usually, molding conditions consisting of a combination of temperature during pressing, pressing force, and pressing time are set according to the shape of the molded product and the molding material. Depending on the shape of the molded product, there may be a plurality of molding processes, and the pressing temperature and pressing force may be different from each other. Usually, the molding conditions are set by pairing the pressing force and the pressing time. Further, the molding conditions are determined in consideration of mold transfer accuracy, mold durability, molding cycle time, and the like. In the conventional general press molding method, the heating, press molding, and cooling steps are repeated according to certain molding conditions set in this way.

ところが、このようなリヒートプレス方法によって光学素子を成型する場合、成型温度やプレス力、プレス時間からなる成型条件が一定であっても、成型品の肉厚や光学転写面形状がばらつくことがある。その原因のひとつが、ガラス素材の体積や形状のばらつきである。   However, when an optical element is molded by such a reheat press method, the thickness of the molded product and the shape of the optical transfer surface may vary even if the molding conditions including the molding temperature, pressing force, and pressing time are constant. . One of the causes is variation in the volume and shape of the glass material.

ガラス素材の体積にばらつきがあるとガラス素材の熱容量がばらつき、形状にばらつきがあるとガラス素材への入熱状態が異なって、ガラス素材の温度分布が不均一になる。すなわち、ガラス素材に体積や形状のばらつきがあると、ガラス素材ごとに加熱状態が異なり、その結果、一定の成型条件で成型を行うと、成型品の肉厚、光学転写面形状のばらつきが生じることとなる。   If the volume of the glass material is varied, the heat capacity of the glass material is varied, and if the shape is varied, the heat input state to the glass material is different and the temperature distribution of the glass material is not uniform. In other words, if there is a variation in volume or shape in the glass material, the heating state will be different for each glass material. As a result, if molding is performed under certain molding conditions, the thickness of the molded product and the variation in the shape of the optical transfer surface will occur. It will be.

したがって、安定した性能を有するガラス光学素子を大量に製造するためには、できるだけ体積や形状のばらつきの少ないガラス素材を使用することが好ましい。一般に、光学素子のプレス成型に用いられるガラス素材において、許容できるばらつきは、体積ばらつきとして目標値の0.5%程度、形状ばらつきとして目標値の10μm以内と言われている。   Therefore, in order to manufacture a large amount of glass optical elements having stable performance, it is preferable to use a glass material with as little variation in volume and shape as possible. Generally, in a glass material used for press molding of an optical element, an allowable variation is said to be about 0.5% of a target value as a volume variation and within 10 μm of a target value as a shape variation.

しかしながら、ガラス素材の体積や形状を厳密に管理し、許容公差を小さくすることは、ガラス素材製造のためのコストを引き上げることとなる。また、上記のようなガラス素材の体積および形状のばらつきの公差内であっても、成型品にばらつきが生じることは不可避であり、一定の成型条件で精密な光学素子を製造するためには、素材寸法の公差を更に小さくする必要があり、コストが更に高くなる。   However, strictly controlling the volume and shape of the glass material and reducing the allowable tolerance raises the cost for manufacturing the glass material. In addition, even within the tolerance of the volume and shape variations of the glass material as described above, it is inevitable that variations occur in the molded product, and in order to manufacture a precise optical element under certain molding conditions, It is necessary to further reduce the tolerance of the material size, which further increases the cost.

また、ガラス素材の体積や形状による要因以外にも、成型時の温度やプレス圧力の誤差等により、成型品の厚さがばらつくことがある。
特開2000−327346号公報
In addition to the factors due to the volume and shape of the glass material, the thickness of the molded product may vary due to errors in temperature and pressing pressure during molding.
JP 2000-327346 A

本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであり、素材の体積や形状等にばらつきがあっても、所定の厚みを有する精密な光学素子を製造することができる光学素子のプレス成型方法およびプレス装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above prior art, and press molding of an optical element capable of producing a precise optical element having a predetermined thickness even if there are variations in the volume or shape of the material. It is an object to provide a method and a press device.

請求項1の発明は、上型と下型を有する金型を用いて光学素子をプレス成型する方法であって、プレス成型中に上型と下型間の間隔を測定し、その測定値に応じてプレス成型を終了または継続することを特徴とする光学素子のプレス成型方法を提供する。   The invention of claim 1 is a method of press-molding an optical element using a mold having an upper mold and a lower mold, wherein the distance between the upper mold and the lower mold is measured during the press molding, and the measured value is obtained. Accordingly, there is provided a press molding method of an optical element characterized in that press molding is terminated or continued in response.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、予め、温度、圧力、時間について成型条件を設定し、その成型条件でプレス開始後、設定時間経過前に、間隔が、成型品の厚み公差の下限に対応する値に達したときにプレス成型を終了し、下限に対応する値に達していなければプレス成型を継続し、設定時間に達したときに、間隔が、成型品の厚み公差の上限に対応する値に達していればプレス成型を終了し、上限に対応する値に達していなければプレス成型を最大延長時間まで延長することを特徴とする。   The invention of claim 2 is the invention of claim 1, in which molding conditions are set in advance for temperature, pressure, and time, and after the press starts under the molding conditions, the interval is a thickness tolerance of the molded product. When the value corresponding to the lower limit is reached, press molding is terminated.If the value corresponding to the lower limit is not reached, press molding is continued, and when the set time is reached, the interval is equal to the thickness tolerance of the molded product. If the value corresponding to the upper limit is reached, press molding is terminated, and if the value corresponding to the upper limit is not reached, press molding is extended to the maximum extension time.

請求項3の発明は、請求項1又は2の発明を実施するためのプレス成型装置において、上型と下型との間の間隔を測定するための測定装置を備えたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the press molding apparatus for carrying out the first or second aspect of the present invention, a measuring device for measuring the distance between the upper mold and the lower mold is provided.

請求項1の発明によると、上型と下型間の間隔を測定しながらプレス成型を行うことにより、素材の寸法にばらつきがあっても、正確に所定厚さの成型品を得ることができ、歩留まりが向上し生産効率が向上する。さらに、素材の体積や形状のばらつきの許容公差を大きくすることができるので、素材製造のためのコストを低く抑えることができる。   According to the invention of claim 1, by performing press molding while measuring the distance between the upper mold and the lower mold, a molded product having a predetermined thickness can be obtained accurately even if the dimensions of the material vary. Yield is improved and production efficiency is improved. Furthermore, since the tolerance for variation in the volume and shape of the material can be increased, the cost for manufacturing the material can be kept low.

請求項2の発明によると、予め設定した設定時間経過前に成型品の厚み公差の下限に対応する値に達した場合には、その時点でプレス成型を終了するので、成型品が厚み公差の下限よりも薄くなるのを防ぐことができる。また、設定時間に達しても厚み公差の上限に対応する値に達していない場合には、加熱状態であるプレス成型中にそれを検知してプレス成型を継続することにより、容易に対応して成型品の厚みを調整することができる。さらに、最大延長時間を設定することで、無駄にプレス時間を延ばしすぎて工程が滞るのを防ぐことができる。   According to the invention of claim 2, when the value corresponding to the lower limit of the thickness tolerance of the molded product is reached before the preset set time elapses, the press molding is terminated at that point, so that the molded product has the thickness tolerance. It can prevent becoming thinner than the lower limit. If the value corresponding to the upper limit of the thickness tolerance is not reached even after the set time has been reached, it can be easily handled by detecting it during press molding in a heated state and continuing press molding. The thickness of the molded product can be adjusted. Furthermore, by setting the maximum extension time, it is possible to prevent the process from being delayed due to excessively extending the press time.

請求項3の発明によると、上型と下型との間の間隔を測定する測定装置を備えることにより、簡単な構成で、上記請求項1および2の発明を実現することができる。   According to the invention of claim 3, the invention of claims 1 and 2 can be realized with a simple configuration by providing the measuring device for measuring the distance between the upper mold and the lower mold.

図1は、本発明のプレス成型装置の金型周辺部の概要を示す。   FIG. 1 shows an outline of a mold peripheral portion of a press molding apparatus of the present invention.

金型2は、円筒状の胴型23と、その胴型23内に嵌め込まれる下型22と、胴型23内部を摺動可能な上型21とからなる。上型21の下面および下型22の上面が成型面であり、その間に素材3を配置してプレスし、光学素子を形成する。   The mold 2 includes a cylindrical body mold 23, a lower mold 22 fitted in the body mold 23, and an upper mold 21 that can slide inside the body mold 23. The lower surface of the upper mold 21 and the upper surface of the lower mold 22 are molding surfaces, and the material 3 is placed and pressed between them to form an optical element.

金型2の上下には板材11,12が配置され、上側の板材11の上方から、プレート5に固定されたプレスロッド4により、上型21を押圧して素材3を加圧する。プレート5の上方に、接触式の位置センサ6が取り付けられる。この位置センサ6は、図示しない制御部に接続され、上型21の摺動位置を測定し、その測定値を制御部へ送る。この摺動位置は、上型21の成型面(下面)と下型22の成型面(上面)間の間隔に対応する。制御部は、その測定値と、予め設定された上型摺動位置の設定値とを比較し、プレート5によるプレス力やプレス時間を制御する。位置センサ6は、成型品の厚み精度を制御するためのデータ採取に用いられるため、成型品の厚み精度に応じた分解能力を要する。なお、位置センサ6としては、非接触式のものを使用してもよい。   Plate members 11 and 12 are disposed above and below the mold 2, and the upper die 21 is pressed by the press rod 4 fixed to the plate 5 from above the upper plate member 11 to press the material 3. A contact-type position sensor 6 is attached above the plate 5. The position sensor 6 is connected to a control unit (not shown), measures the sliding position of the upper mold 21, and sends the measured value to the control unit. This sliding position corresponds to the distance between the molding surface (lower surface) of the upper mold 21 and the molding surface (upper surface) of the lower mold 22. The control unit compares the measured value with a preset value of the upper mold sliding position, and controls the pressing force and pressing time by the plate 5. Since the position sensor 6 is used for collecting data for controlling the thickness accuracy of the molded product, the position sensor 6 requires a disassembly capability according to the thickness accuracy of the molded product. The position sensor 6 may be a non-contact type.

このような成型装置において、予め、成型温度、プレス力F、およびプレス時間Tからなる成型条件を設定し、制御部に記憶させておく。さらに、上型21の摺動位置に関する制御情報として、基準厚さの成型品を得るときに対応する上型21の摺動位置t、その基準厚さに対する公差d、プレスの最大延長時間Tex等を設定しておく。 In such a molding apparatus, molding conditions including a molding temperature, a pressing force F, and a pressing time T are set in advance and stored in the control unit. Further, as control information related to the sliding position of the upper mold 21, the sliding position t 0 of the upper mold 21 corresponding to the case where a molded product having a reference thickness is obtained, the tolerance d with respect to the reference thickness, the maximum extension time Tex of the press. Etc. are set.

図2は、本発明のプレス成型の手順を示すフローチャートである。以下、図2に従って、プレス成型方法を説明する。   FIG. 2 is a flowchart showing the press molding procedure of the present invention. Hereinafter, the press molding method will be described with reference to FIG.

ステップS1:プレス成型装置に予め記憶させた標準の成型条件により、第1成型から第n成型までのn段階によるプレスを開始する。成型条件は、温度(例えば600℃)、プレス力F(例えば100N)、および時間T(例えば50秒)の3つの条件からなり、例えば、600℃まで加熱した後、100Nで50秒加圧し、冷却工程に入るという工程である。この標準の成型条件は、成型品の肉厚が所望の寸法に得られるような組み合わせにより設定されたものであり、プレス力Fとプレス時間Tを対として、例えば複数の成型段階を有する場合には、第1成型から第n成型までの各成型段階ごとに異なるプレス力F〜Fnおよび時間T〜Tnにより設定される。 Step S1: An n-stage press from the first molding to the n-th molding is started under the standard molding conditions stored in advance in the press molding apparatus. The molding conditions consist of three conditions of temperature (for example, 600 ° C.), pressing force F (for example, 100 N), and time T (for example, 50 seconds). For example, after heating to 600 ° C., pressurizing at 100 N for 50 seconds, It is a process of entering a cooling process. This standard molding condition is set by a combination that allows the thickness of the molded product to be obtained to a desired dimension. When the pressing force F and the pressing time T are paired, for example, when there are a plurality of molding stages. Is set by different pressing forces F 1 to Fn and times T 1 to Tn for each molding stage from the first molding to the n-th molding.

ステップS2:ステップS1が始まると同時に、上型の摺動位置、すなわち上下の金型間隔の測定を開始する。   Step S2: At the same time as Step S1 starts, the measurement of the sliding position of the upper mold, that is, the upper and lower mold intervals is started.

ステップS3:金型間隔が、許容厚さの下限の成型品を得るときの金型摺動位置td、すなわち、成型品が基準値に対して公差dだけ小さい寸法となるときの金型摺動位置(td=t−d)に達しているかどうかを判定する。この公差dは、予め設定しておき、例えば成型品の基準厚さ3mmに対して、公差d=0.005mmと設定される。この時点で成型品が下限の厚さに達している場合には、予定のプレス時間が経過していなくても、これ以上プレスを行わず、ステップS10へ進んでプレスを終了する。 Step S3: Mold sliding position td when the mold interval is a lower limit of the allowable thickness, that is, mold sliding when the molded product has a dimension smaller by a tolerance d than the reference value. It is determined whether or not the position (td = t 0 −d) has been reached. This tolerance d is set in advance, and for example, a tolerance d = 0.005 mm is set with respect to a reference thickness of 3 mm for the molded product. If the molded product has reached the lower limit thickness at this point, even if the scheduled press time has not elapsed, no further pressing is performed, and the process proceeds to step S10 to end the pressing.

ステップS4:ステップS3において、金型摺動位置がtdに達していない場合には、プレスを継続する。   Step S4: If the mold sliding position has not reached td in step S3, the pressing is continued.

ステップS5:予め設定した合計プレス時間Tsに達したかどうかを判定する。Tsに達していない場合には、ステップS2に戻る。   Step S5: It is determined whether or not the preset total press time Ts has been reached. If Ts has not been reached, the process returns to step S2.

ステップS6:ステップS5において、プレス時間Tsに達している場合には、金型間隔が、許容厚さの上限の成型品を得るときの金型摺動位置tu、すなわち、成型品が基準値に対して公差dだけ大きい寸法となるときの金型摺動位置(tu=t+d)に達しているかどうかを判定する。金型摺動位置がtuに達していれば、ステップS10へ進んでプレスを終了する。 Step S6: In step S5, when the press time Ts has been reached, the mold sliding position tu when obtaining the molded product whose mold interval is the upper limit of the allowable thickness, that is, the molded product is set to the reference value. On the other hand, it is determined whether or not the mold sliding position (tu = t 0 + d) when the dimension is larger by the tolerance d is reached. If the mold sliding position has reached tu, the process proceeds to step S10 and the press is terminated.

ステップS7:ステップS6において、金型摺動位置がtuに達していない場合には、プレス時間を延長する。   Step S7: If the mold sliding position has not reached tu in step S6, the press time is extended.

ステップS8:ステップS7による延長が開始されると同時に、金型摺動位置がtuに達したかどうかを判定する。金型摺動位置がtuに達すると、ステップS10へ進んでプレスを終了する。   Step S8: At the same time as the extension in step S7 is started, it is determined whether or not the mold sliding position has reached tu. When the mold sliding position reaches tu, the process proceeds to step S10 and the press is finished.

ステップS9:ステップS8において、金型摺動位置がtuに達していない場合、あらかじめ設定したプレスの最大延長時間Texに達したかどうかを判定する。最大延長時間Texに達したときには、金型摺動位置が所定の公差内に達していなくても、ステップS10へ進んでプレスを終了する。最大延長時間Texに達していないときには、ステップS7に戻り、プレスをさらに延長する。   Step S9: In step S8, if the mold sliding position has not reached tu, it is determined whether or not the preset maximum extension time Tex has been reached. When the maximum extension time Tex is reached, even if the mold sliding position does not reach the predetermined tolerance, the process proceeds to step S10 and the press is terminated. When the maximum extension time Tex has not been reached, the process returns to step S7 to further extend the press.

ステップS11:上記の手順によりステップS10に到達した後、さらに別の素材がある場合には、ステップS1に戻り、別の素材に関するプレス成型を上記と同様に行う。別の素材がなければ、作業を終了する。   Step S11: After reaching Step S10 by the above procedure, if there is another material, the process returns to Step S1 and press molding for another material is performed in the same manner as described above. If there is no other material, the work is finished.

図3は、図2のプレス成型方法による成型例であり、予め設定した標準の成型条件によって基準厚さの成型品が得られる場合の例を示す。横軸は時間経過を示し、上から順に、温度、プレス力、金型摺動位置を示すグラフである。   FIG. 3 is an example of molding by the press molding method of FIG. 2, and shows an example in which a molded product having a reference thickness is obtained under preset standard molding conditions. The horizontal axis shows the passage of time, and is a graph showing the temperature, pressing force, and mold sliding position in order from the top.

金型に素材がセットされると、先ず金型を所定温度まで加熱する。その後、合計プレス時間Tsの間に、第1成型から第3成型までの徐々にプレス力が小さくなる3段階のプレスが行われる。第3成型のプレスが終了し、時間Tsが経過したところ(時点T)で、上型と下型の間隔が、ちょうど基準厚さの成型品が得られる位置、すなわち金型摺動位置がtに達する。これにより、基準値通りの成型品が成型され、その後、冷却工程に入る。 When the material is set in the mold, the mold is first heated to a predetermined temperature. Thereafter, during the total pressing time Ts, three-stage pressing is performed in which the pressing force gradually decreases from the first molding to the third molding. When the third molding press is completed and the time Ts has elapsed (time point T 1 ), the distance between the upper mold and the lower mold is the position where a molded product with a reference thickness is obtained, that is, the mold sliding position is t 0 is reached. Thereby, the molded product according to the reference value is molded, and then the cooling process is started.

図4は、図2のプレス成型方法による成型の異なる例であり、予め設定した標準の成型条件の合計プレス時間Tsよりも短い時間でプレスを終了する場合の例を示す。各グラフの縦軸および横軸が示す項目は図3と同様であり、太い点線は、標準の成型条件による成型工程を示す。   FIG. 4 is a different example of molding by the press molding method of FIG. 2, and shows an example in which pressing is completed in a time shorter than the total press time Ts of preset standard molding conditions. The items indicated by the vertical axis and the horizontal axis of each graph are the same as those in FIG. 3, and the thick dotted line indicates a molding process under standard molding conditions.

予め設定された3段階のプレスのうち、第2成型の途中(時点T)で、金型摺動位置がtdに達し、すなわち、成型品の厚さが公差の下限値に達したことを検知すると、予定の合計プレス時間Tsの経過を待たずして、この段階でプレスを終了し、冷却工程へ移行する。この場合、従来の成型方法では、成型品の規格に対して厚さが不足したものが生産されるが、本発明によれば、許容範囲内の最小寸法の成型品が得られる。 Among the preset three-stage presses, during the second molding (time point T 2 ), the mold sliding position has reached td, that is, the thickness of the molded product has reached the lower limit of tolerance. If detected, the press is terminated at this stage without waiting for the scheduled total press time Ts to elapse, and the process proceeds to the cooling process. In this case, the conventional molding method produces a product having a thickness that is insufficient with respect to the standard of the molded product, but according to the present invention, a molded product having a minimum dimension within an allowable range can be obtained.

図5は、図2のプレス成型方法による成型のさらに異なる例であり、予め設定した標準の成型条件の合計プレス時間Tsよりも延長してプレスを行う場合の例を示す。各グラフの縦軸および横軸が示す項目は図3と同様であり、太い点線は、標準の成型条件による成型工程を示す。   FIG. 5 is a further different example of the molding by the press molding method of FIG. 2, and shows an example in which pressing is performed by extending the total pressing time Ts of standard molding conditions set in advance. The items indicated by the vertical axis and the horizontal axis of each graph are the same as those in FIG. 3, and the thick dotted line indicates a molding process under standard molding conditions.

予め設定された3段階のプレスを行って合計プレス時間Tsが経過した後、金型摺動位置がtuに達しない場合、すなわち、まだ成型品の厚さが公差の上限値よりも厚いことが検知されると、予め指定されたプレス力で、プレスの延長を実施する。図5の場合は、標準のプレス工程の最終の第3成型時のプレス力でプレスの延長を行う。金型摺動位置がtuに到達したことが検知された段階でプレスを終了し(時点T)、冷却工程へ移行する。この場合、従来の成型方法では、成型品の規格に対して厚さが超過したものが生産されるが、本発明によれば、許容範囲内の最大寸法の成型品が得られる。 After the total press time Ts has elapsed after performing the preset three-stage press, if the mold sliding position does not reach tu, that is, the thickness of the molded product is still thicker than the upper limit of the tolerance. When detected, the press is extended with a pre-specified pressing force. In the case of FIG. 5, the press is extended with the pressing force at the time of the final third molding in the standard pressing process. When it is detected that the mold sliding position has reached tu, the press is terminated (time T 3 ), and the process proceeds to the cooling process. In this case, in the conventional molding method, a product whose thickness exceeds the standard of the molded product is produced, but according to the present invention, a molded product having a maximum dimension within an allowable range can be obtained.

図4および図5のように、金型間隔を計測し、その測定値に応じてプレス時間を調整することにより、従来の基準のプレス工程では公差内の成型品が得られない場合でも、容易に公差内の成型品を製造することができる。プレス時の温度やプレス力を変化させると、成型品の厚みが変わりすぎたり変化が少なかったりして微調整が困難であるが、プレス時間を増減する方法では、容易且つ精密に成型品の厚さを調整できる。   As shown in FIG. 4 and FIG. 5, by measuring the mold interval and adjusting the press time according to the measured value, it is easy even if the molded product within the tolerance cannot be obtained by the conventional standard pressing process. It is possible to produce molded products within tolerances. If the temperature and pressing force during pressing are changed, the thickness of the molded product will change too much or little, making fine adjustment difficult, but the method of increasing or decreasing the press time makes the thickness of the molded product easy and precise. You can adjust the height.

図6は、図2のプレス成型方法による成型のさらに異なる例である。各グラフの縦軸および横軸が示す項目は図3と同様であり、太い点線は、標準の成型条件による成型工程を示す。   FIG. 6 shows still another example of molding by the press molding method of FIG. The items indicated by the vertical axis and the horizontal axis of each graph are the same as those in FIG. 3, and the thick dotted line indicates a molding process under standard molding conditions.

予め設定された3段階のプレスを行って合計プレス時間Tsが経過した後、金型摺動位置がtuに達していないことが検知されると、プレス時間を延長する。プレスの最大延長時間Texまでプレスを延長しても、金型摺動位置がtuに達しない場合には、これ以上プレスを行うことなく、プレスを終了する(時点T)。この場合、最大延長時間Texが経過した段階で冷却工程へ移行するが、許容範囲内の寸法の成型品は得られない。このように、例えば素材の体積が大きすぎたり、金型内に異物が混入している等の原因により、基準値の公差内の成型品を得ることが不可能な場合、いつまでもプレスを継続して工程が滞ることのないように、最大延長時間Texが設定され、それ以上の時間はプレスを行わないようにする。 After the preset three-stage press is performed and the total press time Ts has elapsed, when it is detected that the mold sliding position has not reached tu, the press time is extended. If the mold sliding position does not reach tu even when the press is extended to the maximum extension time Tex, the press is terminated without further pressing (time T 4 ). In this case, the process proceeds to the cooling process when the maximum extension time Tex has elapsed, but a molded product having a size within an allowable range cannot be obtained. In this way, if it is impossible to obtain a molded product within the tolerance of the reference value due to, for example, the volume of the material being too large or foreign matter mixed in the mold, the press will continue indefinitely. The maximum extension time Tex is set so that the process is not delayed, and the press is not performed for a longer time.

図1に示すプレス成型装置で、図2に示すプレス成型方法に従って、厚さ2mmの両凸レンズの成型を行った実施例について説明する。   An embodiment in which a biconvex lens having a thickness of 2 mm was molded by the press molding apparatus shown in FIG. 1 according to the press molding method shown in FIG. 2 will be described.

金型内に配置する球形のガラス製素材の寸法は、直径2.94mm、2.97mm、3.0mm、3.03mm、3.06mmの5種類とした。これらの寸法公差は±0,005mmである。   The dimensions of the spherical glass material placed in the mold were 5.94 mm, 2.97 mm, 3.0 mm, 3.03 mm, and 3.06 mm. These dimensional tolerances are ± 0.005 mm.

先ず、これらの中から直径3.0mmのガラス素材を選択して金型に配置し、金型を赤外線ランプによって加熱した。成型条件は、成型時の温度580℃、プレス力100N、プレス時間60秒とした。この条件によって得られる成型品の厚みが2.0±0.005mmであることを確認して、これを基準の成型条件とした。このとき、金型摺動位置を示す位置センサの指示値は7.150±0.005であった。これに基づき、成型品が最も厚くなるときの金型位置を7.155、成型品が最も薄くなるときの金型位置を7.145、プレスの最大延長時間を90秒に設定した。プレス延長時のプレス力は100Nとした。   First, a glass material having a diameter of 3.0 mm was selected from these and placed in a mold, and the mold was heated by an infrared lamp. The molding conditions were a molding temperature of 580 ° C., a pressing force of 100 N, and a pressing time of 60 seconds. It was confirmed that the thickness of the molded product obtained under these conditions was 2.0 ± 0.005 mm, and this was used as the standard molding condition. At this time, the indicated value of the position sensor indicating the mold sliding position was 7.150 ± 0.005. Based on this, the mold position when the molded product was the thickest was set to 7.155, the mold position when the molded product was the thinnest was set to 7.145, and the maximum extension time of the press was set to 90 seconds. The press force when the press was extended was 100 N.

このような条件のもと、上記の5種類のガラス素材に対して各々50回のプレス成型を実施した。その結果を表1に示す。ガラス素材のサイズにかかわらず、成型品の厚さは、2.000mm±0.005mmの範囲内のものが得られた。   Under such conditions, press molding was performed 50 times for each of the above five types of glass materials. The results are shown in Table 1. Regardless of the size of the glass material, the thickness of the molded product was within the range of 2.000 mm ± 0.005 mm.

Figure 2007099591
Figure 2007099591

本発明は、加熱、プレス成型、冷却の各工程を有する成型製品を製造するプレス成型方法および成型装置に適用できる。   The present invention can be applied to a press molding method and a molding apparatus for manufacturing a molded product having steps of heating, press molding, and cooling.

本発明のプレス成型装置の金型周辺部の概略図。The schematic of the metal mold | die peripheral part of the press molding apparatus of this invention. 本発明のプレス成型方法の流れ図。The flowchart of the press molding method of this invention. 本発明によるプレス成型の標準例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the standard example of the press molding by this invention. 本発明によるプレス成型の異なる例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example from which the press molding by this invention differs. 本発明によるプレス成型の更に異なる例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the further different example of press molding by this invention. 本発明によるプレス成型の更に異なる例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the further different example of press molding by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2:金型、3:素材、4:プレスロッド、5:プレート、6:位置センサ、11,12:板材、21:上型、22:下型、23:胴型。
2: mold, 3: material, 4: press rod, 5: plate, 6: position sensor, 11, 12: plate material, 21: upper mold, 22: lower mold, 23: trunk mold.

Claims (3)

上型と下型を有する金型を用いて光学素子をプレス成型する方法であって、
前記プレス成型中に前記上型と前記下型間の間隔を測定し、該測定値に応じてプレス成型を終了または継続することを特徴とする光学素子のプレス成型方法。
A method of press-molding an optical element using a mold having an upper mold and a lower mold,
A method for press molding an optical element, comprising measuring an interval between the upper mold and the lower mold during the press molding and ending or continuing the press molding according to the measured value.
予め、温度、圧力、時間について成型条件を設定し、該成型条件でプレス開始後、前記設定時間経過前に、前記間隔が、成型品の厚み公差の下限に対応する値に達したときにプレス成型を終了し、前記下限に対応する値に達していなければプレス成型を継続し、前記設定時間に達したときに、前記間隔が、成型品の厚み公差の上限に対応する値に達していればプレス成型を終了し、前記上限に対応する値に達していなければプレス成型を最大延長時間まで延長する請求項1に記載の光学素子のプレス成型方法。   The molding conditions are set in advance for temperature, pressure, and time, and the press is started when the interval reaches a value corresponding to the lower limit of the thickness tolerance of the molded product before the set time elapses after the press starts under the molding conditions. When the molding is finished and the value corresponding to the lower limit is not reached, press molding is continued, and when the set time is reached, the interval may reach a value corresponding to the upper limit of the thickness tolerance of the molded product. The press molding method for an optical element according to claim 1, wherein the press molding is terminated and the press molding is extended to a maximum extension time if the value corresponding to the upper limit is not reached. 前記上型と前記下型との間の間隔を測定するための測定装置を備えた請求項1又は2に記載の光学素子のプレス成型方法を実施するためのプレス成型装置。
The press molding apparatus for implementing the press molding method of the optical element according to claim 1 or 2, further comprising a measuring device for measuring a distance between the upper mold and the lower mold.
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