JP4878321B2 - Mold press mold and method for producing molded body - Google Patents
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Description
本発明は、光学素子などのような高い形状精度が要求される成形体をプレス成形することができるモールドプレス成形型、及びそのようなモールドプレス成形型を用いた成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a mold press mold that can press-mold a molded body that requires high shape accuracy such as an optical element, and a method of manufacturing a molded body using such a mold press mold.
ガラス素材を用いて非球面レンズなどの光学素子を製造する方法として、得ようとする成形体の形状に対応した、互いに対向する成形面を有する一対の型によって、加熱して軟化状態とした成形素材をプレス成形し、これらの型の成形面を転写するモールドプレス法が知られている。
また、モールドプレス法を実施するために用いる成形型の成形面の高温劣化を防止し、成形サイクルタイムを短縮化するために、成形型と成形素材とをそれぞれ別々に予熱し、予熱された成形素材を成形型に導入して直ちにプレス成形を行う方法が知られている。
As a method of manufacturing an optical element such as an aspherical lens using a glass material, molding that is softened by heating with a pair of molds having molding surfaces facing each other corresponding to the shape of the molded product to be obtained A mold press method is known in which a material is press-molded and the molding surface of these molds is transferred.
Also, in order to prevent high-temperature deterioration of the molding surface of the mold used to carry out the mold press method and shorten the molding cycle time, the mold and the molding material are preheated separately and preheated molding is performed. A method is known in which a material is introduced into a mold and immediately press-molded.
これらの方法は、例えば、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示された方法では、ガラス素材及び成形型を予熱しておくことにより、ガラス素材を下型に供給後、直ちに上下型の型閉めを開始してプレス成形を行っている。そして、成形型をガラス転移点以下まで冷却し、型開きを行ってガラス成形体を取り出すようにしている。
このような方法によれば、サイクルタイムを短縮して生産性を維持しつつ、面精度の優れたガラス成形体の成形が可能である。
These methods are disclosed in Patent Document 1, for example. In the method disclosed in Patent Document 1, the glass material and the mold are preheated, and after the glass material is supplied to the lower mold, the upper and lower molds are immediately closed to perform press molding. And a shaping | molding die is cooled to below a glass transition point, mold opening is performed, and it is trying to take out a glass forming body.
According to such a method, it is possible to form a glass molded body with excellent surface accuracy while shortening the cycle time and maintaining productivity.
ここで、上下型が精度良く同軸状となるように、胴型と、これによってガイドされる上下型との摺動面とのクリアランスは狭く設定される。このため、プレス成形の際の型閉め時に、胴型に対して上下型が僅かにでも傾いていると、胴型と、上下型との摺動部分に擦れやかじりが発生し、適正なプレス動作が阻害されるおそれがある。 Here, the clearance between the body mold and the sliding surface of the upper and lower molds guided thereby is set narrow so that the upper and lower molds are accurately coaxial. For this reason, if the upper and lower molds are slightly tilted with respect to the barrel mold when the mold is closed during press molding , rubbing and galling will occur at the sliding part between the barrel mold and the upper and lower molds, and an appropriate press Operation may be hindered.
現在、小型撮像機器や、光ピックアップなどに用いられる光学素子は、光学的な要求性能が非常に高い。モールドプレスにより、かかる要求を満す成形体を製造するためには、上下型の偏心精度、すなわち、同軸性が良く相対的な傾きが少ないことを、連続プレス工程の間を通じて極めて高く維持することが求められる。例えば、上型と下型との相互の水平方向のズレ(シフト)は、10μm以内、好ましくは、5μm以内、相互の倒れ角(ティルト)は、5分以内、好ましくは、2分以内であることが要求される。
したがって、胴型と上下型と間に許容されるクリアランスは、最大でも10μm以下となり、この状況下で確実に上下型の接近が連続的に行われなくてはならない。
Currently, optical elements used for small imaging devices and optical pickups have very high optical performance requirements. In order to produce a molded product that meets such requirements by mold press, the eccentric accuracy of the upper and lower molds, that is, good coaxiality and low relative inclination must be kept extremely high throughout the continuous pressing process. Is required. For example, the horizontal shift (shift) between the upper mold and the lower mold is within 10 μm, preferably within 5 μm, and the mutual tilt angle (tilt) is within 5 minutes, preferably within 2 minutes. Is required.
Therefore, the allowable clearance between the body mold and the upper and lower molds is 10 μm or less at the maximum, and the upper and lower molds must be surely continuously approached in this situation.
しかしながら、このような狭いクリアランスでの摺動を維持して、数百〜数万回もの連続プレスを行うことは一般に困難である。特に、特許文献1に開示されている方法では、型開き状態の成形型を予熱し、予熱状態で型閉めを行うので、高温環境下において上下型の同軸性を保持することが一層困難である。すなわち、上型及び下型は、それぞれ支持部材によって支持され、いずれか一方が、上下動可能となるよう、型閉め機構の主軸に固定されている。この状態で上型と下型をそれぞれ、プレス成形に適した温度となるまで予熱すると、上下型の支持部材がそれぞれ熱膨張して熱変形する。例えば、成形素材がガラスの場合には、400℃〜800℃の高温となるように予熱されるので、このような状態で、上下型の偏心精度を高く維持しつつ、数百〜数万回の連続プレスを行うことは極めて困難である。 However, it is generally difficult to perform continuous pressing hundreds to tens of thousands of times while maintaining sliding with such a narrow clearance. In particular, in the method disclosed in Patent Document 1, since the mold in the mold open state is preheated and the mold is closed in the preheated state, it is more difficult to maintain the coaxiality of the upper and lower molds in a high temperature environment. . That is, the upper mold and the lower mold are each supported by a support member, and either one is fixed to the main shaft of the mold closing mechanism so as to be movable up and down. When the upper die and the lower die are preheated to a temperature suitable for press molding in this state, the upper and lower die support members are thermally expanded and thermally deformed. For example, when the molding material is glass, it is preheated to a high temperature of 400 ° C. to 800 ° C., and in such a state, while maintaining high eccentric accuracy of the upper and lower molds, several hundred to several tens of thousands of times It is extremely difficult to perform continuous pressing.
さらに、生産効率を向上するためには、特許文献1に開示されているように、上型と下型を複数用いて、同時に複数のプレス成形を行うことが望ましい。
しかしながら、このような装置を用いると、上下型は、支持部材などの熱変形により、それぞれ僅かに位置変位する。この変位量は、各型の、プレス主軸との距離によっても異なり、また、成形素材の種類によって選択されるプレス温度によっても異なる。さらに、それぞれ単一の上型支持部材、下型支持部材に複数の上型、下型を支持させれば、上下の支持部材は単一の型を支持している支持部材よりも寸法が大きいので、熱変形も大きくなる。このため、そこに配置された複数の上型、下型のそれぞれが、正確に中心軸を一致させた状態で接近、密着する状態を、連続プレス工程を通じて維持することは困難を極める。
Furthermore, in order to improve production efficiency, as disclosed in Patent Document 1, it is desirable to perform a plurality of press moldings simultaneously using a plurality of upper molds and lower molds.
However, when such an apparatus is used, the upper and lower molds are slightly displaced due to thermal deformation of the support member or the like. The amount of displacement varies depending on the distance of each die from the press spindle, and also varies depending on the press temperature selected depending on the type of molding material. Furthermore, if a plurality of upper molds and lower molds are supported by a single upper mold support member and a lower mold support member, the upper and lower support members have larger dimensions than the support members supporting the single mold. As a result, thermal deformation also increases. For this reason, it is extremely difficult to maintain a state in which each of the plurality of upper molds and lower molds arranged therein approaches and comes into close contact with the center axes accurately aligned through a continuous pressing process.
モールドプレス成形において、成形型の同軸性が精度良く維持されていないと、下型と胴型の間に擦れやかじりが生ずる。プレス時には大きな荷重が作用するので、擦れやかじりが発生すると、成形体にかかるべき荷重が胴型、下型間に吸収され、プレス圧力が成形体に不均一に作用し、偏心精度、面精度、肉厚精度の劣化や、胴型、下型の破損などが生じる。
また、擦れやかじりによって生じた磨耗粉が成形体に付着すると、成形体は外観不良となる。さらに、こうした擦れやかじりが発生すると、胴型と下型間のクリアランスが所定範囲を超え、結果として胴型による下型の位置規制が緩くなる。これは、上型と下型の同軸性が失われることを意味し、上型と下型間の水平方向のズレ(シフト)や、上型と下型の相対的な傾き(倒れ)が生じる。特に、成形体が光学素子である場合には、深刻な性能劣化となる。
In mold press molding, if the coaxiality of the mold is not accurately maintained, rubbing or galling occurs between the lower mold and the barrel mold. Since a large load acts during pressing, if rubbing or galling occurs, the load that should be applied to the molded body is absorbed between the body mold and the lower mold, and the press pressure acts unevenly on the molded body, resulting in eccentricity accuracy and surface accuracy. Deterioration of wall thickness accuracy, damage to the trunk mold and lower mold, etc. occur.
Moreover, when the abrasion powder generated by rubbing or galling adheres to the molded body, the molded body has a poor appearance. Further, when such rubbing or galling occurs, the clearance between the trunk mold and the lower mold exceeds a predetermined range, and as a result, the position regulation of the lower mold by the trunk mold becomes loose. This means that the coaxiality between the upper mold and the lower mold is lost, and a horizontal shift (shift) between the upper mold and the lower mold and a relative inclination (falling) between the upper mold and the lower mold occur. . In particular, when the molded body is an optical element, serious performance degradation occurs.
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、成形体を高精度でプレス成形するために、上下型の偏心精度を良好に維持し、以って高精度の成形体を安定して生産することができるモールドプレス成形型及びそのような成形型を用いた成形体の製造方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in order to press-mold the molded body with high accuracy, the eccentric accuracy of the upper and lower molds is maintained satisfactorily. An object is to provide a mold press mold that can be produced and a method for producing a molded body using such a mold.
本発明のモールドプレス成形型は、任意形状の成形面が形成された下型及び上型と、前記下型及び上型が、互いの成形面が向き合うように対向配置されて同軸状に挿入される胴型と、前記上型が前記胴型内に同軸状に挿入された状態で、前記胴型とともに前記上型を保持する上型保持部材と、前記下型を保持する下型保持部材と、を少なくとも備え、前記下型は、前記成形面が形成された小径部と、前記成形面より径の大きい大径部とを同軸に配した形状とされ、下型支持台と下母型とを備える前記下型保持部材に前記下型を保持するにあたり、前記下母型は、上部側が小径内周面とされ、下部側が大径内周面とされた内周面を有し、前記小径内周面と前記大径内周面との段差部分に形成される円環状の段面と、前記下型支持台の上面との間に、前記下型の大径部が遊嵌状に保持され、前記下型の大径部の下面又は前記下型支持台の上面の一方を曲面とし、他方を平面として、前記下型と前記下型保持部材とを前記曲面を介して当接させることにより、前記下型保持部材が、前記下型が前記胴型に挿入されるとき、又は挿入された後に、前記曲面に倣って前記下型が姿勢を補正することを許容しつつ前記下型を保持している構成としてある。 The mold press mold according to the present invention includes a lower mold and an upper mold on which a molding surface of an arbitrary shape is formed, and the lower mold and the upper mold are arranged so as to face each other and are inserted coaxially. a cylinder type that, in a state where the upper die is inserted coaxially in the body mold, the upper mold holding member for holding the upper die with the body mold, the lower mold holding member for holding the lower die The lower mold has a shape in which a small diameter portion on which the molding surface is formed and a large diameter portion having a diameter larger than that of the molding surface are arranged coaxially, and a lower mold support base and a lower mother mold When holding the lower mold on the lower mold holding member, the lower mother mold has an inner peripheral surface whose upper side is a small-diameter inner peripheral surface and whose lower side is a large-diameter inner peripheral surface, and the small-diameter Between the annular step surface formed at the step portion between the inner peripheral surface and the large-diameter inner peripheral surface and the upper surface of the lower mold support base , The large-diameter portion of the lower die is held in loosely fitted, said the lower large-diameter portion of the lower surface or the curved surface of one of said lower die support the upper surface of the table, and the other as a plane, the lower and the lower die by the die holding member that is brought into contact via the curved surface, the lower mold holding member, when the lower mold is inserted into the barrel die, or after insertion, the lower die following the said curved surface Is configured to hold the lower mold while allowing the posture to be corrected.
このような構成とした本発明に係るモールドプレス成形型にあっては、プレス成形動作が開始され、下型が胴型内に挿入される際に、上型及び胴型に対して下型が傾いていても、下型は、胴型内に挿入されるとき、又は挿入された後に、結果的に上型と同軸状となるように、曲面に倣って姿勢(水平方向の傾きや、軸心方向の位置ずれ)を自ら補正しながら、胴型内に挿入される。
これにより、下型と胴型とのクリアランスを数ミクロン程度に設定しても、下型と胴型との間に擦れやかじりが生じることなく、下型が揺動しながら胴型内にスムーズに挿入されるようになり、下型と上型との同軸性を高度に確保することができる。
In the mold press mold according to the present invention having such a structure, when the press molding operation is started and the lower mold is inserted into the barrel mold, the lower mold is positioned with respect to the upper mold and the trunk mold. Even if it is tilted, the lower mold is positioned along the curved surface (horizontal tilt or shaft) so that it is coaxial with the upper mold when inserted into the barrel mold or after insertion. It is inserted into the body mold while correcting itself (positional deviation in the center direction).
As a result, even if the clearance between the lower mold and the trunk mold is set to about several microns, the lower mold swings smoothly in the trunk mold without causing rubbing or galling between the lower mold and the trunk mold. The coaxiality between the lower mold and the upper mold can be secured to a high degree.
また、本発明に係るモールドプレス成形型は、前記下型が、前記下型の小径部を含む本体部と、前記下型の大径部の下面を含む基部とを有し、前記本体部と前記基部との間に、複数の球状部材が転動可能に配設されている構成とすることができる。
このような構成とすれば、球状部材が転動することにより、下型の本体部が水平方向に移動可能となるのに加えて、微小な初期モーメントが生じただけでも、そのような移動が円滑になされるようになる。
したがって、下型は、その揺動による傾きの修正と、水平移動とにより、上型との同軸性が高度に確保されながら胴型内に挿入されるため、偏心精度(ティルト及びシフトの精度)の良好な成形体を成形することができる。
Further, in the mold press mold according to the present invention, the lower mold has a main body part including a small diameter part of the lower mold and a base part including a lower surface of the large diameter part of the lower mold, It can be set as the structure by which the several spherical member is arrange | positioned between the said base parts so that rolling is possible.
With such a configuration, when the spherical member rolls, the lower mold main body can move in the horizontal direction, and even if a small initial moment is generated, such movement is not caused. It will be done smoothly.
Therefore, the lower mold is inserted into the body mold while maintaining a high degree of coaxiality with the upper mold due to the correction of the tilt caused by the swing and the horizontal movement, and therefore the eccentricity accuracy (tilt and shift accuracy). Can be molded.
また、本発明に係るモールドプレス成形型は、前記球状部材を介して対向する前記本体部と前記基部の少なくとも一方の面に、前記球状部材を収容する凹陥部を形成した構成とすることができる。
このような構成とすれば、凹陥部に球状部材が収容されるようにすることで、成形型を組み立てる際などに、球状部材が脱落してしまうのを防止することができる。
In addition, the mold press mold according to the present invention can be configured such that a concave portion that accommodates the spherical member is formed on at least one surface of the main body portion and the base portion facing each other with the spherical member interposed therebetween. .
With such a configuration, it is possible to prevent the spherical member from falling off when the molding die is assembled by accommodating the spherical member in the recessed portion.
また、本発明に係るモールドプレス成形型は、下型を揺動させることを考慮すると、前記曲面が、球面によって形成された構成とするのが好ましい。 In addition, the mold press mold according to the present invention preferably has a configuration in which the curved surface is formed by a spherical surface in consideration of swinging the lower mold .
また、本発明に係るモールドプレス成形型は、前記胴型を前記下型に向けて付勢する弾性部材を備え、前記下型及び上型で成形素材をプレス成形する際に、前記下型が挿入される側の前記胴型の開口部端面が、前記弾性部材の付勢力によって前記下型の一部に押圧されるようにした構成とすることができる。
このような構成とすれば、プレス成形時に、弾性部材の付勢力によって胴型の開口部端面が下型に押し付けられて、下型と胴型との位置関係、特に、同軸度が正しく規定され、偏心精度の優れた成形体を得ることができる。
また、本発明に係るモールドプレス成形型は、前記上型は、前記成形面が形成された小径部と、前記成形面より径の大きい大径部とが同軸に配された形状とされ、前記上型を前記胴型内に同軸状に挿入したときに、前記上型の大径部が、前記胴型の内周側に形成された円環状の段面に当接するようにした構成とすることができる。
また、本発明に係るモールドプレス成形型は、前記胴型の上部側に径方向に張り出す張り出し部が形成され、上型支持台と上母型とを備える前記上型保持部材に前記胴型を保持するにあたり、前記張り出し部が、前記上母型の内周に形成された段面と上型支持台との間に挟持された状態で、前記上型保持部材に前記胴型を保持した構成とすることができる。
Further, press-molding mold according to the present invention includes a resilient member for biasing the barrel die to the lower die, the molding material in said lower mold and the upper mold during the press forming, the lower mold It can be set as the structure by which the opening part end surface of the said trunk | drum type | mold of the side inserted is pressed by a part of said lower mold | type by the urging | biasing force of the said elastic member.
With such a configuration, at the time of press molding, the end face of the opening of the trunk mold is pressed against the lower mold by the biasing force of the elastic member, and the positional relationship between the lower mold and the trunk mold, in particular, the coaxiality is correctly defined. Thus, a molded article having excellent eccentricity accuracy can be obtained.
Further, in the mold press mold according to the present invention, the upper mold has a shape in which a small diameter portion on which the molding surface is formed and a large diameter portion having a diameter larger than the molding surface are arranged coaxially, When the upper mold is coaxially inserted into the barrel mold, the large-diameter portion of the upper mold is in contact with an annular step surface formed on the inner peripheral side of the trunk mold. be able to.
Further, in the mold press mold according to the present invention, an overhanging portion projecting in a radial direction is formed on the upper side of the body mold, and the body mold is formed on the upper mold holding member including an upper mold support base and an upper mother mold. In the state where the overhanging portion is held between the step surface formed on the inner periphery of the upper mother die and the upper die support base, the body die is held by the upper die holding member. It can be configured.
また、本発明に係る成形体の製造方法は、任意形状の成形面が形成された下型及び上型と、前記下型及び上型が、互いの成形面が向き合うように対向配置されて同軸状に挿入される胴型と、前記上型が前記胴型内に同軸状に挿入された状態で、前記胴型とともに前記上型を保持する上型保持部材と、前記下型を保持する第一の型保持部材と、を少なくとも備え、前記下型は、前記成形面が形成された小径部と、前記成形面より径の大きい大径部とを同軸に配した形状とされ、下型支持台と下母型とを備える前記下型保持部材に前記下型を保持するにあたり、前記下母型は、上部側が小径内周面とされ、下部側が大径内周面とされた内周面を有し、前記小径内周面と前記大径内周面との段差部分に形成される円環状の段面と、前記下型支持台の上面との間に、前記下型の大径部が遊嵌状に保持され、前記下型の大径部の下面又は前記下型支持台の上面の一方を曲面とし、他方を平面として、前記下型と前記下型支持台とを前記曲面を介して当接させたモールドプレス成形型を用いて、前記下型が、前記下型が前記胴型に挿入されるとき、又は挿入された後に、前記曲面に倣って姿勢を補正できるように前記下型保持部材に保持された状態で、前記下型及び上型の成形面の間に前記成形素材を供給し、前記下型及び上型で前記成形素材をプレス成形して、それぞれの成形面形状を前記成形素材に転写する方法としてある。
このような方法とすることにより、対向している一対の下型及び上型を高い精度で同軸状態に維持できるので、成形体を精度良く製造することができる。
Further, the method for producing a molded body according to the present invention includes a lower mold and an upper mold on which a molding surface having an arbitrary shape is formed, and the lower mold and the upper mold are arranged so as to face each other so that the molding surfaces face each other. A body mold that is inserted into the body mold, an upper mold holding member that holds the upper mold together with the body mold, and a first mold that holds the lower mold. At least one mold holding member, and the lower mold has a shape in which a small-diameter portion in which the molding surface is formed and a large-diameter portion having a diameter larger than the molding surface are arranged coaxially, and the lower mold support In holding the lower mold on the lower mold holding member having a base and a lower mother mold, the lower mother mold has an inner peripheral surface in which the upper side is a small-diameter inner peripheral surface and the lower side is a large-diameter inner peripheral surface. An annular step surface formed at a step portion between the small-diameter inner peripheral surface and the large-diameter inner peripheral surface, and the lower mold support base The large-diameter portion of the lower mold is held in a loose fit between the surface, one of the lower surface of the large-diameter portion of the lower mold or the upper surface of the lower mold support base is a curved surface, the other is a plane, Using a mold press mold in which a lower mold and the lower mold support are brought into contact with each other through the curved surface, the lower mold is inserted into the body mold or after the lower mold is inserted. The molding material is supplied between the molding surfaces of the lower mold and the upper mold while being held by the lower mold holding member so that the posture can be corrected following the curved surface, and the lower mold and the upper mold The molding material is press-molded, and the shape of each molding surface is transferred to the molding material.
By setting it as such a method, since a pair of lower mold | type and upper mold | die which are facing can be maintained in a coaxial state with high precision, a molded object can be manufactured with sufficient precision.
また、本発明に係る成形体の製造方法は、より具体的には、プレス成形に先立って、前記成形素材を予熱するとともに、前記モールドプレス成形型を予熱し、予熱後の前記成形素材を予熱後の前記モールドプレス成形型に供給してプレス成形を行う方法とすることができる。
このような方法とすることにより、サイクルタイムが短縮され生産効率が高く、高精度の成形体を製造することができる。
In addition, the method for producing a molded body according to the present invention more specifically preheats the molding material prior to press molding, preheats the mold press mold, and preheats the molding material after preheating. It can be set as the method of supplying to the said said mold press shaping | molding die and performing press molding.
By setting it as such a method, a cycle time is shortened, production efficiency is high, and a highly accurate molded object can be manufactured.
また、本発明に係る成形体の製造方法は、前記下型が、前記下型の小径部を含む本体部と、前記下型の大径部の下面を含む基部とを有し、前記本体部と前記基部との間に、複数の球状部材が転動可能に配設されているモールドプレス成形型を用いて、前記成形素材をプレス成形する方法とすることができる。
このような方法とすれば、球状部材が転動することにより、下型の本体部が水平方向に移動可能となるのに加えて、微小な初期モーメントが生じただけでも、そのような移動が円滑になされるようになる。したがって、下型は、その曲面に倣った姿勢の補正と、球状部材による円滑な水平移動とにより、上型との同軸性が高度に確保された状態で胴型内に挿入されるため、偏心精度の良好な成形体を成形することができる。
A method of manufacturing a molded body according to the present invention, the lower mold includes a body portion including a small-diameter portion of the lower die, and a base portion including a bottom surface of the large diameter portion of the lower mold, the body portion The molding material can be press-molded by using a mold press mold in which a plurality of spherical members are arranged so as to roll between the base portion and the base portion.
With such a method, when the spherical member rolls, the lower mold main body can move in the horizontal direction, and even if a small initial moment is generated, such movement does not occur. It will be done smoothly. Therefore, the lower mold is inserted into the trunk mold with a high degree of coaxiality with the upper mold by correcting the posture following the curved surface and smooth horizontal movement by the spherical member. A molded body with good accuracy can be molded.
また、本発明に係る成形体の製造方法は、前記胴型を前記下型に向けて付勢する弾性部材を備えたモールドプレス成形型を用いて、前記下型及び上型で前記成形素材をプレス成形する際に、前記下型が挿入される側の前記胴型の開口部端面が、前記弾性部材の付勢力によって前記下型の一部に押圧されるようにした方法とすることができる。
このような方法とすれば、成形素材をプレス成形する際に、弾性部材の付勢力によって胴型の開口部端面が下型に押し付けられて、下型と胴型との位置関係、特に、両者の同軸度が正しく規定され、より偏心精度の優れた成形体を得ることができる。
Further, in the method for producing a molded body according to the present invention, the molding material is formed by the lower mold and the upper mold using a mold press mold having an elastic member that biases the body mold toward the lower mold. In press molding, the end face of the opening of the body mold on the side where the lower mold is inserted can be pressed against a part of the lower mold by the urging force of the elastic member. .
With such a method, when the molding material is press-molded, the end face of the opening of the trunk mold is pressed against the lower mold by the biasing force of the elastic member, and the positional relationship between the lower mold and the trunk mold, in particular, both The degree of concentricity is correctly defined, and a molded body with better eccentricity can be obtained.
以上のように、本発明では、下型と下型保持部材とが曲面を介して当接するとともに、下型保持部材は、下型が胴型に挿入されるとき、又は挿入された後に、曲面に倣って下型が姿勢を補正することを許容しつつ下型を保持しているので、プレス成形動作が開始され、下型が胴型内に挿入される際に、上型及び胴型に対して下型が傾いていても、下型は、胴型内に挿入されるとき、又は挿入された後に、結果的に上型と同軸状となるように、曲面に倣って姿勢(水平方向の傾きや、軸心方向の位置ずれ)を自ら補正しながら、胴型内に挿入される。これにより、挿入時における擦れやかじりを生じることなく、下型と上型との同軸性を高度に確保することができる。 As described above, in the present invention, together with the lower mold and the lower mold holding member abuts via a curved surface, the lower mold holding member, when the lower mold is inserted into the body mold, or after being inserted, the curved surface since holding the lower mold while allowing the lower mold to correct the posture following the press forming operation is started, when the lower mold is inserted into the body mold, the upper mold and the trunk mold Even if the lower mold is inclined, the lower mold is positioned along the curved surface (horizontal direction) so that it is coaxial with the upper mold when inserted into the barrel mold or after insertion. (Inclination and misalignment in the axial direction) while correcting by itself. Thereby, the coaxiality of the lower mold and the upper mold can be highly secured without causing rubbing or galling during insertion.
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[モールドプレス成形型/第一実施形態]
まず、本発明に係るモールドプレス成形型(以下、「成形型」という)の第一実施形態について説明する。
なお、図1、及び図2は、本実施形態に係る成形型の概略を示す断面図である。これらの図において、図1は、型開きした成形型に成形素材Gを供給した状態を示している。また、図2は、型閉めされた状態を示している。
[Mold press mold / first embodiment]
First, a first embodiment of a mold press mold (hereinafter referred to as “mold”) according to the present invention will be described.
1 and 2 are cross-sectional views showing an outline of the mold according to this embodiment. In these drawings, FIG. 1 shows a state in which a molding material G is supplied to a mold that has been opened. FIG. 2 shows a closed state.
本実施形態に係る成形型は、成形しようとするガラスレンズなどの光学素子(成形体)の形状をもとに、非球面形状又は球面形状を有する成形面11,21が形成された、上型10と、下型20とを有している。そして、互いの成形面11,21が向き合うようにして対向配置された上下型10,20が、胴型30内に挿入された状態で相互に近接することにより、上型10と下型20との間に供給された成形素材Gをプレス成形するようにしてある。
The mold according to the present embodiment is an upper mold in which molding surfaces 11 and 21 having an aspherical shape or a spherical shape are formed based on the shape of an optical element (molded body) such as a glass lens to be molded. 10 and the
図示する例において、上型10は、胴型30とともに、上型保持部材15に保持されており、下型20は、下型保持部材25に保持されている。これらの保持部材15,25は、いずれもアンビロイなどの磁性体からなり、図示しない高周波誘導加熱手段などにより加熱されて、その熱が上下型10,20や胴型30に伝わるようになっている。
In the illustrated example, the
また、上型保持部材15には、その上面側に固定軸40が取り付けられている。これとともに、下型保持部材25の下面側には、図示しないエアーシリンダなどからなる昇降機構に接続された駆動軸50が取り付けられている。これにより、上型10に対し、下型20が軸方向に沿って上下動するようにして、上下型10,20が相互に近接、離間するようにしているが、図示する例とは逆に、上型保持部材15に駆動軸を取り付けるとともに、下型保持部材25を固定軸に取り付けるようにしてもよい。上型保持部材15と下型保持部材25とに別々に駆動軸を取り付けて、上下型10,20の両方が軸方向に沿って上下動するようにしてもよい。
In addition, a fixed
胴型30とともに上型10を保持する上型保持部材15は、上型支持台16と上母型17とを備えている。上母型17は、胴型30を同軸状に取り囲む円筒状とされ、上型支持台16の下面に固定されている。
胴型30の上部側には、図示するような径方向に張り出す張り出し部31が形成されており、上母型17を上型支持台16の下面に固定するに際して、この張り出し部31が、上母型17の内周に形成された段面17aと上型支持台16の下面との間に狭持される。そして、胴型30は、張り出し部31が狭持された状態で、上型保持部材15に保持、固定されており、その水平方向及び軸方向の移動が規制されている。
The upper
A protruding
上型10は、成形面11が形成された小径部12と、成形面11より径の大きい大径部13とが同軸状に配された形状とされ、胴型30内に同軸状に挿入された状態で上型保持部材15に保持されている。そして、図1に示す型開き状態において、胴型30内に挿入された上型10の大径部13の下面が、胴型30の上部内周側に形成された円環状の段面30aに当接し、上型10の上面と、上型支持台16の下面との間に、隙間Sが形成されるようになっている。
The
したがって、上型10は、この隙間Sの分だけ胴型30内を軸方向に摺動可能とされるが、プレス成形動作がなされる間中、胴型30内に上型10が挿入された状態が維持されるため、上型10と胴型30との摺動部における水平方向のクリアランスC3は、極めて小さく(例えば、5μm以下、好ましくは2μm以下)しておくことができる。
Therefore, the
なお、下型20が上昇して型閉めがなされる際には、下型20の成形面21上の成形素材Gが、上型10の成形面11に当接して上型10を押し上げる。これにより、上型10は、上記隙間Sの分だけ胴型30内を摺動して上型支持台16の下面に当接し、図2に示すように、上型10の大径部13と、胴型30の段面30aとの間に隙間が形成される。成形体の肉厚は、一旦ここで規定されるが、この後、冷却すると、成形体の熱収縮に追従して上型10がその自重によって僅かに下降し、上下型10,20と成形体との密着を維持したまま冷却を行うことができる。
When the
一方、下型20も上型10と同様に、成形面21が形成された小径部22と、成形面21より径の大きい大径部23とを同軸に配した形状となっており、下型支持台26と、この下型支持台26の上面に固定された下母型27とを備えた下型保持部材25に保持されているところ、図示する例にあっては、下型保持部材25が備える下型支持台26に当接する下型20の大径部23の下面が曲面24とされている。
On the other hand, similarly to the
下型保持部材25が備える下母型27は、その内周面の上部側が小径内周面27aとされ、下部側が大径内周面27bとされている。そして、この小径内周面27aと大径内周面27bとの段差部分に形成される円環状の段面27cと、下型支持台26の上面とに挟まれるようにして、下型20の大径部23が、下母型27と下型支持台26との間に遊嵌状に保持されるようになっているが、これについては後述する。
The
また、下母型27は、下型20を下型保持部材25に配置したときに、小径内周面27aと、下型20の小径部22との間に、図示するような上方に開口する円環状の挿入溝28が形成されるようになっている。プレス成形動作がなされる際に、この挿入溝28には、胴型30の下部側が挿入され、これとともに、下型20の小径部22が胴型30内に挿入される(図2参照)。
Further, the lower mother die 27 opens upward as shown between the small-diameter inner
下型20の小径部22が胴型30内に挿入されると、上下型10,20のそれぞれに胴型30の内周面が摺接することとなり、これによって、上下型10,20の同軸性を確保することができる。このとき、下型20の小径部22の外周面と、胴型30の下部側の内周面とのクリアランスC4が大きすぎると、上型10と下型20の軸がずれ、ティルトやシフトなどの偏心不良を招いてしまい、上下型10,20の同軸性を確保するのが困難になる。このため、下型20の小径部22の外周面と、胴型30の下方側の内周面とのクリアランスC4は、要求される光学素子の偏心精度を考慮すると、0.5〜10μmとするのが好ましく、より好ましくは1〜5μmである。
When the small-
前述したように、図示する例では、下型20の大径部23が、下母型27と下型支持台26との間に遊嵌状に保持されるようになっている。このとき、下型20の大径部23の外周面と、下母型27の大径内周面27bとの間に、所定のクリアランスC1を確保するとともに、下型20の大径部23の上面と、下母型27の断面27cとの間に、所定のクリアランスC2を確保することで、下型20は、このクリアランスC1,C2の範囲で、大径部23の下面に形成された曲面24に沿って揺動することが許容されるように下型保持部材25に保持される。
ここで、下型20が揺動することを考慮すると、大径部23の下面に形成される曲面24は、球面であることが好ましく、その曲率半径は成形する光学素子の半径によって異なるが、例えば、100mm〜500mmとすることができる。
なお、図示する例では、曲面24の曲率を誇張して表している。
As described above, in the illustrated example, the large-
Here, considering that the
In the illustrated example, the curvature of the
以上のように、本実施形態にあっては、下型20の大径部23の下面に曲面24を形成して、この曲面24を介して下型20と下型保持部材25とを当接させるとともに、下型20を揺動可能となるように下型保持部材25に保持させている。このようにすることで、プレス成形動作が開始され、下型20が胴型30内に挿入される際に、上型10及び胴型30に対して下型20が傾いていても、下型20は、曲面24に倣って、上型10と同軸状となるように姿勢(水平方向の傾きや、軸心方向の位置ずれ)を自ら補正しながら、胴型30内に挿入されるようになっている。さらに、その際、下母型27の大径内周面27bとの間のクリアランスC1(両側)の範囲内で、下型20は水平方向に移動することが可能となっている。
これによって、本実施形態では、上下型10,20の同軸性が高度に確保されるようにしている。
As described above, in the present embodiment, the
Thereby, in this embodiment, the coaxiality of the upper and
すなわち、胴型30は、その水平方向及び軸方向の移動が規制された状態で上型保持部材15に保持、固定されているため、図3(a)に示すように、プレス成形動作が開始され、下型20が上昇して胴型30の下方開口部から胴型30内に挿入される際に、下型20の軸心C20が、上型10の軸心C10と一致していなくても、下型20は、胴型30内に挿入されながら曲面24に倣って揺動し、これによって、下型20や胴型30に無理な力が及ぼされることなく、図3(b)に示すように、上型10と下型20とが同軸となるように、下型20の姿勢が補正される。
これにより、下型20と胴型30とのクリアランスC4を数ミクロン程度に設定しても、下型20と胴型30との間に擦れやかじりが生じることなく、下型20が揺動して自らの姿勢を補正しながら胴型30内にスムーズに挿入されるようになり、上下型10,20の同軸性を高度に確保することができる。特に、400℃〜800℃の高温環境下においても、下型20が曲面24に倣って自ら姿勢を補正しながら、胴型30内に挿入されるので、擦れやかじりが生じることはない。
That is, since the
Thereby, even if the clearance C4 between the
このようにして、上下型10,20の同軸性を高度に確保するにあたり、胴型30の下部側の内周面には、下方に向かってテーパー状に拡径するガイド部32を形成しておくのが好ましい。プレス成形動作がなされる際に、このガイド部32に、下型20の小径部22の周縁部が当接するようにすれば、胴型30内への下型20の挿入が妨げられることなく、ガイド部32にガイドされながら下型20が胴型30内にスムーズに挿入されるとともに、下型20の姿勢の補正が促される。軸方向に対するガイド部32の傾斜角度θは、45°以下であるのが好ましく、より好ましくは30°以下、さらに好ましくは10°以下である。
In this way, in order to highly secure the coaxiality of the upper and
ここで、下型20が揺動可能となる範囲、すなわち、曲面24に倣って自ら姿勢を補正することができる範囲は、下型20の大径部23の外周面と、下母型27の大径内周面27bとのクリアランスC1、及び下型20の大径部23の上面と、下母型27の断面27cとのクリアランスC2によって規定されるが、このクリアランスC1,C2が小さすぎると、下型20と下母型27の熱膨張差によってクリアランスが無くなってしまい、下型20の揺動が阻害されてしまう場合がある。さらに、複数個取りのプレス成形をする場合に、クリアランスC1,C2が小さすぎると、各型の位置精度の許容範囲が小さくなる上、かじりの発生や型閉め不能になるおそれもある。
逆に、クリアランスC1,C2が大きすぎると、下型20の許容される揺動範囲が過大になることから、型閉めの際に胴型30が下型20の成形面21に接触して、成形面21を傷つけてしまったり、型閉め不能になってしまったりするおそれがある。
これらのことを考慮すると、クリアランスC1は、50〜300μmであるのが好ましく、クリアランスC2は、50〜300μmであるのが好ましい。
Here, the range in which the
On the contrary, if the clearances C1 and C2 are too large, the allowable swing range of the
Considering these, the clearance C1 is preferably 50 to 300 μm, and the clearance C2 is preferably 50 to 300 μm.
以上のような本実施形態に係る成形型において、上型10、下型20、胴型30などに用いる素材に制限はなく、例えば、炭化ケイ素、ケイ素、窒化ケイ素、炭化タングステン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化チタンなどのサーメット、又はこれらの表面にダイヤモンド、耐熱金属、貴金属合金、炭化物、窒化物、硼化物、酸化物などを被覆した硬質素材を用いることができる。また、上下型10,20の成形面11,21や、胴型30の内周面など、成形素材Gと接触する部位には、成形面との融着防止のためのコーティングを施すことができる。このようなコーティングとしては、貴金属膜、炭素膜、水素化炭素膜などとすることができ、公知の離型膜と同様の膜とすることが可能である。例えば、炭素や、炭化水素を主成分として含有する膜を、蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、プラズマCVDなどの公知の手段を用いて、所定の膜厚で成膜することができる。
In the molding die according to the present embodiment as described above, there is no limitation on materials used for the
[モールドプレス成形型/第二実施形態]
次に、本発明に係る成形型の第二実施形態について説明する。
なお、図4は、本実施形態に係る成形型の概略を示す断面図であり、図4(a)は、プレス成形動作の途中の状態を示している。また、図4(b)は、型閉めされた状態を示している。
[Mold press mold / second embodiment]
Next, a second embodiment of the mold according to the present invention will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the molding die according to the present embodiment, and FIG. 4A shows a state in the middle of the press molding operation. FIG. 4B shows a state where the mold is closed.
本実施形態に係る成形型は、胴型30を下型20に向けて付勢する弾性部材35を備えている。このような弾性部材35としては、コイルバネなどを用いることができ、例えば、図示するように、胴型30の内周面に受け座としの段部36を形成し、この段部36と、上型10の小径部12と大径部13との段差部分に形成される断面10aとの間に、弾性部材35を装着することによって、下型20に向かって胴型30が付勢されるようにすることができる。
The mold according to this embodiment includes an
プレス成形動作が開始され、下型20が上昇して胴型30内に挿入されていくことにより、上下型10,20の間で成形素材Gがプレス成形されるが、このプレス成形の過程で、胴型30の下型20側の開口部端面33が、下型20の大径部23の上面に当接する。このとき、胴型30は、弾性部材35により下型20に向かって付勢されており、上昇途中の下型20に押圧される。
したがって、胴型30の下型20側の開口部端面33と、下型20の大径部23の上面とを軸方向に直交する面としておくことにより、下型20と胴型30との位置関係、特に、同軸度が正しく規定され、より偏心精度の優れた成形体を得ることができる。
When the press molding operation is started and the
Therefore, the position of the
さらに、本実施形態では、上型支持台16の下面に、胴型30の上部側端縁を収容可能な円環状の溝16aが形成されており、上下型10,20が型閉め状態にあるときに、胴型30の上部側端縁が上型10の上面より上方に突出して、上型支持台16の下面に形成された溝16a内に収まるようにしてある。
このように構成することで、上型10や下型20に対する胴型30の摺動距離を長く確保することができ、胴型30に対する上型10や下型20の傾きを最小限に抑止できるため、より偏心精度の高い光学素子をプレス成形することができる。
Further, in the present embodiment, an
With this configuration, a long sliding distance of the
本実施形態は、以上の点で第一実施形態と異なるが、それ以外は第一実施形態と同様の構成を備えているので、他の構成についての詳細な説明は省略する。 Although this embodiment differs from 1st embodiment by the above point, since it is equipped with the structure similar to 1st embodiment other than that, detailed description about another structure is abbreviate | omitted.
[モールドプレス成形型/第三実施形態]
次に、本発明に係る成形型の第三実施形態について説明する。
なお、図5は、本実施形態に係る成形型の概略を示す断面図であり、図5(a)は、プレス成形動作の途中の状態を示している。また、図5(b)は、型閉めされた状態を示している。
[Mold press mold / third embodiment]
Next, a third embodiment of the mold according to the present invention will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the molding die according to the present embodiment, and FIG. 5A shows a state in the middle of the press molding operation. FIG. 5B shows a state where the mold is closed.
本実施形態に係る成形型は、下型20が、成形面12が形成された本体部20aと、下型保持部材25(下型支持台26)に当接する曲面81が形成された基部80とを有している。そして、本体部20aと基部80との間には、複数の球状部材60が、転動可能に配設されている。
In the mold according to the present embodiment, the
このようにすることで、球状部材60が転動することにより、下型20の本体部20aが基部80に対して水平方向に移動可能となるのに加えて、微小な初期モーメントが生じただけでも、そのような移動が円滑になされるようになる。
したがって、下型20は、その揺動による姿勢の補正と、本体部20aの水平移動とにより、上型10との同軸性が高度に確保されながら胴型30内に挿入されるため、偏心精度(ティルト及びシフトの精度)の良好な成形体を成形することができる。
By doing so, the
Accordingly, the
また、成形型の組み立て性を考慮すると、図示するように、基部80の上面に凹陥部80aを形成しておき、この凹陥部80aに球状部材60が収容されるようにするのが好ましい。このようにすることで、成形型を組み立てる際などに、球状部材60が脱落してしまうのを防止することができる。
なお、球状部材60を収容して、その脱落を防止するためには、凹陥部80aは、球状部材60を介して対向する本体部20aと、基部80との少なくとも一方の面に形成されていればよい。
In consideration of the assembling property of the mold, it is preferable that a
In order to accommodate the
ここで、球状部材60としては、Si3N4,SiC,Al2O3,超硬,その他の金属やセラミックスなどの高耐熱性及び高硬度の素材によって形成された、直径0.1mm〜5mmの真球状の部材を用いることができる。
Here, as the
また、本体部20aと基部80との間に配設する球状部材60の数nは、球状部材60の中心を通る断面の面積aと、基部80上で球状部材60が転動可能とされた範囲の面積(図示する例では、凹陥部80aの底面の面積)Aに応じて定められ、これらの間に、0.3≦a×n/A≦0.8、好ましくは、0.5≦a×n/A≦0.7の関係が成り立つようにするのが好ましい。
In addition, the number n of the
球状部材60の数nが上記関係に満たないと、球状部材60の配置が偏ってしまった場合などに、本体部20aと基部80とを平行に保持できなくなってしまうとともに、下型保持部材25から下型20への熱伝導が不十分になってしまい、効率よく下型20を加熱できなくなる傾向にある。一方、球状部材60の数nが上記関係を越えて多すぎてしまうと、各球状部材60が自由に転動できなくなってしまい、本体部20aの円滑な水平移動を阻害してしまうことがある。
If the number n of the
本実施形態は、以上の点で第二実施形態と異なるが、それ以外は第二実施形態と同様の構成を備えているので、他の構成についての詳細な説明は省略する。 Although this embodiment differs from 2nd embodiment by the above point, since it has the structure similar to 2nd embodiment except that, detailed description about another structure is abbreviate | omitted.
[プレス成形装置]
次に、以上のような成形型によってプレス成形をするのに好適なプレス成形装置の一例について説明する。
[Press forming equipment]
Next, an example of a press molding apparatus suitable for press molding with the above mold will be described.
図6は、プレス成形装置の概略平断面図である。この図に示すように、プレス成形装置100は、加熱室120および成形室130と、これらの間を連通している通路140とを備えている。
FIG. 6 is a schematic plan sectional view of the press molding apparatus. As shown in this figure, the
加熱室120、成形室130及び通路140の内部空間は、外部から遮断された密閉空間であり、ステンレス,スチールその他の部材により、この密閉空間の外壁を形成し、シーリング材によって、その気密性が保証されている。加熱室120、成形室130及び通路140の内部空間は、光学ガラスの成形時には、窒素ガスなどの非酸化性ガス雰囲気とされる。
The internal space of the
加熱室120は、供給される成形素材Gをプレスに先立って予備加熱するための領域である。加熱室120には、ガラス加熱装置122と、成形素材供給用のハンドラ(以下、供給ハンドラ123という)と、外部から成形素材Gを加熱室120内へ供給するための搬入部121が設置されている。搬入部121は、気密性を維持しつつ成形素材Gを搬入するために、図示しない搬入室を備えており、外部から供給された成形素材Gをここに搬入し、この内部を非酸化性ガスで充填した後に、加熱室120側の扉を開けて順次成形素材Gを内部へ搬入する。
The
供給ハンドラ123は、搬入部121から搬入される成形素材Gを、ガラス加熱装置122による加熱領域に搬送し、加熱後の成形素材Gを成形室130へ搬送する。供給ハンドラ123は、そのアーム124の先端に浮上皿125を備え、その上で成形素材Gを気体によって浮上させながら保持する。本例では、加熱室120内に固定される駆動部123aによって、浮上皿125を備えるアーム124が水平に支承され、アーム124は、ほぼ90°の回転角をもって水平方向に回動される。また、アーム124は、駆動部123aを中心とした半径方向に出退可能に構成されており、これによって、保持した成形素材Gを成形室130に搬送することができる。
The
ガラス加熱装置122は、供給された成形素材Gを所定の粘度に相応する温度にまで加熱するためのものである。成形素材Gを安定して一定の温度まで昇温するために、抵抗加熱や高周波加熱による加熱装置を用いることが好ましい。ガラス加熱装置122は、図示するように、アーム124上に保持した成形素材Gの移動軌跡下に設置され、アーム124による成形素材Gの搬送中に、この成形素材Gを加熱することができる。アーム124をガラス加熱装置122上で所定時間停止し、成形素材Gを加熱するようにしても良い。これらの事項は、対象となる成形素材Gの加熱に必要な時間に応じて決定される。
The
一方、成形室130は、加熱室120において予備加熱された成形素材Gをプレスして、所望の形状の成形体G1を成形するための領域であり、ここには、プレス装置133と、成形体G1の搬出用のハンドラ(以下、搬出ハンドラ132という)と、プレス成形された成形体G1を外部へ搬出するための搬出部131が設置されている。搬出部131は、成形室130の気密性を維持しつつ成形体G1を外部へ搬出するために、非酸化性ガスが充填された図示しない搬出室を備えている。搬出ハンドラ132から渡された成形体G1は、この搬出室に一旦搬入されてから外部に搬出される。
On the other hand, the
プレス装置133は、供給ハンドラ123によって加熱室120から搬送される成形素材Gを受け入れ、これをプレスして所望の形状の成形体G1を成形する。プレス装置133は、前述したような成形型Mを備えており、その上下型10,20の間に供給された成形素材Gをそれらの成形面11,21によってプレスする。成形型Mの周囲には、これを加熱するための型加熱装置134が設置されている。型加熱装置134の好ましい実施態様は、高周波誘導を用いた加熱方式のものである。成形素材Gのプレスに先立って、成形型Mをこの型加熱装置134によって加熱し、所定の温度に維持する。プレス時における成形型Mの温度は、予熱された成形素材Gの温度とほぼ同じであっても、又はそれよりも低いものであっても良い。
The
搬出ハンドラ132は、プレス装置133によってプレスされた成形体G1を、搬出部131へ受け渡すものである。搬出ハンドラ132は、駆動部132aに対し回動自在に支承されたアーム132bの先端に吸着パッド132cを備えている。吸着パッド132cは、成形型Mの下型上にある光学ガラスを真空吸着し、搬出ハンドラ132による搬送を可能にする。アーム132bの回動により吸着された成形体G1は、搬出部131下に搬送され、ここに設置された図示しない昇降手段上に置かれる。アーム132bの待避後に、この昇降手段が上昇され、成形体G1は搬出部131へ受け渡される。
The carry-out
成形室130は、その前面側に開閉扉135を備えており、開閉扉135は、プレス成形装置100の保守、点検時に、作業者が成形室内部にアクセスするためのものである。開閉扉135の周囲には、シール部材35aが備えられており、プレス時に開閉扉135を閉じた状態で、成形室130内の気密性が保証される。また、開閉扉135は、ガラス製(例えば石英ガラス)の窓135bを備えており、ここよりプレス成形の様子が外部から視認できるようになっている。
The
加熱室120と成形室130を連通している通路140は、供給ハンドラ123による成形素材Gの加熱室120から成形室130への受け渡しを可能とするとともに、両室相互間における気体の交換を可能にする。これによって、プレス成型時においては、加熱室120と成形室130の気圧、ガス濃度及び温度は、ほぼ一定にされる。通路140には、気密バルブ141が配置されており、この気密バルブ141を閉じると、加熱室120と成形室130の間が気密状態で遮断される。気密バルブ141は、プレス成形時においては全開状態とされるが、作業者による成形室130内の保守又は点検時には閉鎖され、加熱室120側の気密状態が保持される。
A
[成形体の製造方法]
次に、本発明に係る成形体の製造方法を適用した実施形態について説明する。本発明に係る成形体の製造方法は前述したような成形型を用いてプレス成形するものであり、上記プレス成形装置により好適に実施される。
上記プレス成形装置においては、その搬入部121より成形素材Gが装置内に順次供給され、成形体G1が連続的にプレス成形されるが、ここでは、一つの成形G1の成形に着目して、その手順を説明する。
[Method for producing molded article]
Next, an embodiment to which the method for producing a molded body according to the present invention is applied will be described. The method for producing a molded body according to the present invention is press-molded using the mold as described above, and is preferably carried out by the press molding apparatus.
In the press molding apparatus, the molding material G is sequentially supplied from the carry-in
(a)搬入工程
成形に先立って、加熱室120及び成形室130の内部の気体は、非酸化性ガスにガス交換される。例えば、非酸化性ガスが常時室内に供給されて、正圧状態に保たれる。この非酸化性ガス雰囲気中で、ガラス加熱装置122および型加熱装置134が通電され、所定の温度に維持される。この状態で、通路140の気密バルブ141が開かれている。
最初の工程で、加熱室120に成形素材Gが供給される。具体的には、成形素材Gは、最初に搬入部121の搬入室内へ置かれ、ここを排気後ガス置換してから、加熱室120に供給される。成形素材Gの供給時に、供給ハンドラ123のアーム124は、搬入部121の下方に位置しており、搬入室からの成形素材Gは、供給ハンドラ123の浮上皿125上に置かれる。
(A) Carry-in process Prior to molding, the gas inside the
In the first step, the molding material G is supplied to the
(b)成形素材の加熱工程
供給ハンドラ123は、成形素材G、例えば、球形状のガラスプリフォームを受け取ると、直ちにそのアームを回転し、その浮上皿125をガラス加熱装置122上へ移動する。ここで、浮上皿125には、非酸化性ガスがその下方から噴出され、したがって、成形素材Gは、浮上皿125上で浮上しながら加熱軟化される。成形素材Gは、その温度が、106〜109dPa・sの粘度に対応する温度になるまで加熱される。
(B) Molding Material Heating Step Upon receipt of the molding material G, for example, a spherical glass preform, the
(c)成形型加熱工程
また、加熱された成形素材Gが成形型Mに供給される時点で、成形型Mの温度が、ガラスの108〜1012dPa・sの粘度に対応する温度となっているように、型加熱装置134による誘導加熱によって、成形型Mが予熱される。
ここで、加熱される上下型10,20の温度設定値は、上記のように上下型10,20とも同一でもよいし、温度差を設けても良い。例えば、成形体の形状や径によって、上型10よりも下型20を高温にしたり、上型10よりも下型20を低温にしたりすることができる。温度差をつける場合には、上下型10,20の温度差は2〜15℃の範囲内とすることが望ましい。
(C) Mold heating step In addition, when the heated molding material G is supplied to the mold M, the temperature of the mold M corresponds to a temperature corresponding to a viscosity of 10 8 to 10 12 dPa · s of glass. As shown, the mold M is preheated by induction heating by the mold heating device 134.
Here, the temperature setting values of the heated upper and
(d)成形素材の供給工程
この後は、供給ハンドラ123を駆動して当該成形素材Gを成形室130におけるプレス装置133の下型20の成形面21に供給する。すなわち、加熱位置からアーム124を更に回転させ、浮上皿125が通路140を臨む位置へ来たところで停止し、次いでアーム124を伸長して浮上皿125をプレス装置133における型開き状態にある成形型Mまで伸ばし、浮上皿125上の成形素材Gを下型20上へ落下させる。その後、供給ハンドラ123は、アームを後退させて初期位置、すなわち搬入部121の下へ移動し、次の成形素材Gを受け取るために待機される。
軟化した成形素材Gを搬送して下型20に供給するときに、成形素材Gが搬送機構の部材に接触すると、表面に欠陥ができやすい。表面に欠陥ができると、成形される成形体G1の面形状に悪影響がでる。よって、軟化した成形素材Gを気体によって浮上させた状態で搬送して下型に落下させる本例の供給ハンドラ123を用いることは、かかる弊害を防止する上で有利である。
(D) Supply Step of Molding Material Thereafter, the
When the softened molding material G is transported and supplied to the
(e)プレス工程
下型20に成形素材Gが供給され、アームが成形型Mから後退すると、直ちに、型閉め(プレス動作)が開始する。図2及び図3に示すように、下型20が上昇し、上型10との間で成形素材Gをプレスし、所望の成形体G1を成形する。プレスのための下型20のストロークは、成形する成形体G1の肉厚に基づき、予め設定された値であり、次工程の冷却工程において、成形後の成形体G1が熱収縮する分を見込んで定めた量とすることができる。また、プレス成形の速度は、一般に、3〜600mm/分であることが望ましい。直径が15mm以上のガラスレンズを成形する場合には、3〜80mm/分とすることが望ましい。また、プレスの手順は、成形する光学ガラスの形状や大きさに応じて、任意に設定することができる。例えば、初期加圧の後に、荷重を開放した後に、二次加圧を行うなどの複数回の加圧を行う手順を採用することもできる。
(E) Pressing Process When the molding material G is supplied to the
ここで、本例の成形型Mにおいては、下型20が、その大径部23の下面が曲面24とされているとともに、揺動可能な状態で下型保持部材25に保持されている。したがって、型閉め時において、上型10に対して下型20が傾いていたとしても、胴型30に下型20が挿入する際に、下型20が揺動して自らの姿勢を補正し、上下型10,20の軸合わせが行われ、この状態でプレスが行われる。
よって、胴型30および下型20に擦れやかじりが生ずることなく、下型20が上型10と同軸状態となるように位置補正が行われ、プレス成形を高精度で行うことができる。
また、胴型30に下型20がある程度挿入された後であっても、下型20は曲面24に倣って姿勢を補正し、上型10の軸心と実質的に一致するように胴型30内に収まる。
Here, in the molding die M of this example, the
Therefore, position correction is performed so that the
Further, even after the
なお、上型10と下型20とが型閉めされるときには、胴型30の下型20側の開口部端面33が、下型20の大径部23の上端面に圧接されるようにするのが好ましい。これにより、下型20と胴型30とが相互に位置ずれすることなく同心状にフィックスするため、高精度の成形体を安定して成形できる。
When the
(f)冷却・離型工程
成形素材への押圧開始と同時、または押圧開始後に、型加熱装置134は断電され、さらに、非酸化性ガスが成形型の母型内に流入されるとともに、外からも吹き付けられ、これによって成形型Mが冷却される。そして、成形型150の温度がガラスの転移点以下になったところで、下型20を下降して離型し、成形体G1を搬出可能とする。
また、成形体の割れや放射傷の発生を防止するために、冷却速度は、冷却開始から離型までの平均値として、50〜200℃/分とすることができる。冷却開始の冷却速度は、平均の冷却速度より小さい方が、割れ防止の観点から好ましく、離型温度に近づくに従って冷却速度を上げることが望ましい。離型温度は、ガラス転移点Tg付近以下とすることができるが、一般には、(Tg−50℃)〜Tgまでの範囲内の値とすることが望ましい。
(F) Cooling / mold release step At the same time as or after the start of pressing the molding material, the mold heating device 134 is turned off, and a non-oxidizing gas is allowed to flow into the molding die. It is also sprayed from the outside, whereby the mold M is cooled. And when the temperature of the shaping | molding die 150 becomes below the transition point of glass, the lower mold |
Moreover, in order to prevent generation | occurrence | production of the crack of a molded object, and a radiation | damage damage, a cooling rate can be 50-200 degreeC / min as an average value from a cooling start to mold release. The cooling rate at the start of cooling is preferably smaller than the average cooling rate from the viewpoint of preventing cracking, and it is desirable to increase the cooling rate as the mold release temperature is approached. The mold release temperature can be not higher than the vicinity of the glass transition point Tg, but in general, it is desirable to set the value within the range from (Tg-50 ° C.) to Tg.
(g)取り出し工程
次いで、搬出ハンドラ132によって、下型20上の成形体G1を搬出部131へ搬送する。すなわち、図6において想像線で示すように、搬出ハンドラ132を駆動して、そのアーム132bを回転し、先端の吸着パッド132cを下型上へ移動する。吸着パッド132cによって下型上の成形体G1を吸着し、アーム132bを回転させて、これを搬出部131下方の昇降手段へ搬送し、吸着パッド132cの吸着を解除して、昇降手段上へ成形体G1を渡す。
(G) Removal Step Next, the molded body G <b> 1 on the
(h)搬出工程
次に、昇降手段を上昇して搬出部131の搬出室内を介し、成形室130外へ成形体G1を搬出する。型加熱装置134は、成形体G1が下型から搬出されると直ちに通電され、次のプレス成形に備えて成形型を所定温度にまで加熱する。
以上の手順(a)〜(h)を繰り返し行うことにより、効率的に成形体G1を製造することができる。
なお、プレス成形対象の光学ガラスの形状については、特に制限はなく、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ、両凹レンズなどの成形を行うことができる。成形体の大きさについても特に制限はないが、一般には直径2mm程度から35mm程度のものを成形できる。2mm以下の場合にはガラス素材が冷え易いので、割れ易くなり、35mm以上では成形に時間を要すると共に、良好な面を得ることが著しく困難となるからである。さらに、光学ガラスの形状は球面、非球面、あるいはこれらの組み合わせとすることができる。
(H) Unloading step Next, the lifting / lowering means is raised and the formed body G1 is unloaded from the forming
By repeatedly performing the above steps (a) to (h), the molded body G1 can be efficiently manufactured.
In addition, there is no restriction | limiting in particular about the shape of the optical glass of press molding object, A biconvex lens, a convex meniscus lens, a concave meniscus lens, a biconcave lens etc. can be shape | molded. The size of the molded body is not particularly limited, but generally a molded body having a diameter of about 2 mm to about 35 mm can be molded. This is because if the thickness is 2 mm or less, the glass material is likely to be cooled, so that it is easily broken, and if it is 35 mm or more, molding takes time and it is extremely difficult to obtain a good surface. Furthermore, the shape of the optical glass can be spherical, aspherical, or a combination thereof.
以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。 While the present invention has been described with reference to the preferred embodiment, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. .
例えば、前述の実施形態では、一対の上下型10,20を備えた成形型の例を示したが、図7に示すように、二対の上下型10,20を備えるようにしてもよく、さらには、特に図示しないが、三対以上の上下型10,20を備えるようにしてもよい。このようにすることで、一回のプレス成形動作で、複数の成形体を同時に成形することができる。
なお、図7に示す例は、前述した第一実施形態と同様の成形型を二つ並設し、これらを共通の固定軸40、駆動軸50に取り付けたものに相当する。
For example, in the above-described embodiment, an example of a mold having a pair of upper and
Note that the example shown in FIG. 7 corresponds to a configuration in which two molds similar to those of the first embodiment described above are provided side by side and these are attached to a common fixed
また、前述した実施形態では、下型20の大径部23の下面に曲面24、又は基部80の下面に曲面81を形成した例を示したが、下型20と下型支持台26とが曲面を介して当接するようになっていればよい。
Further, in the embodiment described above, the
例えば、図8に示すように、下型支持台26側に、曲面28を形成することもできる。
For example, as shown in FIG. 8, a
本発明は、ガラスプリフォームなどの成形素材をプレス成形するためのモールドプレス成形型、及びそのようなモールドプレス成形型を用いた成形体の製造方法に適用される。 The present invention is applied to a mold press mold for press molding a molding material such as a glass preform, and a method for producing a molded body using such a mold press mold.
10 上型
11 成形面
15 上型保持部材
20 下型
20a 本体部
21 成形面
24 曲面
25 下型保持部材
30 胴型
33 開口部端面
35 弾性部材
60 球状部材
80 基部
80a 凹陥部
81 曲面
G 成形素材
10
Claims (11)
前記下型及び上型が、互いの成形面が向き合うように対向配置されて同軸状に挿入される胴型と、
前記上型が前記胴型内に同軸状に挿入された状態で、前記胴型とともに前記上型を保持する上型保持部材と、
前記下型を保持する下型保持部材と、
を少なくとも備え、
前記下型は、前記成形面が形成された小径部と、前記成形面より径の大きい大径部とを同軸に配した形状とされ、下型支持台と下母型とを備える前記下型保持部材に前記下型を保持するにあたり、
前記下母型は、上部側が小径内周面とされ、下部側が大径内周面とされた内周面を有し、前記小径内周面と前記大径内周面との段差部分に形成される円環状の段面と、前記下型支持台の上面との間に、前記下型の大径部が遊嵌状に保持され、
前記下型の大径部の下面又は前記下型支持台の上面の一方を曲面とし、他方を平面として、前記下型と前記下型支持台とを前記曲面を介して当接させることにより、
前記下型保持部材が、前記下型が前記胴型に挿入されるとき、又は挿入された後に、前記曲面に倣って前記下型が姿勢を補正することを許容しつつ前記下型を保持していることを特徴とするモールドプレス成形型。 A lower mold and an upper mold in which a molding surface of an arbitrary shape is formed;
The lower mold and the upper mold are arranged so as to face each other so that their molding surfaces face each other, and are inserted coaxially,
An upper mold holding member that holds the upper mold together with the trunk mold in a state where the upper mold is coaxially inserted into the trunk mold;
And a lower mold holding member for holding the lower mold,
Comprising at least
The lower mold has a shape in which a small-diameter portion on which the molding surface is formed and a large-diameter portion having a larger diameter than the molding surface are arranged coaxially, and includes the lower die support base and a lower mother die. In holding the lower mold on the holding member,
The lower mother die has an inner peripheral surface in which the upper side is a small-diameter inner peripheral surface and the lower side is a large-diameter inner peripheral surface, and is formed at a step portion between the small-diameter inner peripheral surface and the large-diameter inner peripheral surface. The large-diameter portion of the lower mold is held in a loose fit between the annular stepped surface and the upper surface of the lower mold support base,
And the lower large-diameter portion of the lower surface or the curved surface of one of said lower die support the upper surface of the table, and the other as a plane, by the said lower die support base and the lower mold that is brought into contact via the curved surface,
The lower mold holding member, when the lower mold is inserted into the barrel die, or after insertion, the lower mold holding the lower mold while allowing it to correct the posture following the said curved surface A mold press mold characterized in that
前記本体部と前記基部との間に、複数の球状部材が転動可能に配設されている請求項1に記載のモールドプレス成形型。 The lower mold has a main body part including a small diameter part of the lower mold and a base part including a lower surface of the large diameter part of the lower mold ,
The mold press mold according to claim 1, wherein a plurality of spherical members are disposed between the main body and the base so as to be capable of rolling.
前記下型及び上型で成形素材をプレス成形する際に、
前記下型が挿入される側の前記胴型の開口部端面が、前記弾性部材の付勢力によって前記下型の一部に押圧されるようにした請求項1〜4のいずれか1項に記載のモールドプレス成形型。 An elastic member for urging the body mold toward the lower mold ;
When press molding a molding material with the lower mold and the upper mold ,
The opening end face of the trunk mold on the side where the lower mold is inserted is pressed against a part of the lower mold by the urging force of the elastic member. Mold press mold.
前記上型を前記胴型内に同軸状に挿入したときに、前記上型の大径部が、前記胴型の内周側に形成された円環状の段面に当接するようにした請求項1〜5のいずれか1項に記載のモールドプレス成形型。The large diameter portion of the upper mold is in contact with an annular step surface formed on the inner peripheral side of the trunk mold when the upper mold is coaxially inserted into the trunk mold. The mold press molding die of any one of 1-5.
前記下型及び上型が、互いの成形面が向き合うように対向配置されて同軸状に挿入される胴型と、
前記上型が前記胴型内に同軸状に挿入された状態で、前記胴型とともに前記上型を保持する上型保持部材と、
前記下型を保持する下型保持部材と、
を少なくとも備え、
前記下型は、前記成形面が形成された小径部と、前記成形面より径の大きい大径部とを同軸に配した形状とされ、下型支持台と下母型とを備える前記下型保持部材に前記下型を保持するにあたり、
前記下母型は、上部側が小径内周面とされ、下部側が大径内周面とされた内周面を有し、前記小径内周面と前記大径内周面との段差部分に形成される円環状の段面と、前記下型支持台の上面との間に、前記下型の大径部が遊嵌状に保持され、
前記下型の大径部の下面又は前記下型支持台の上面の一方を曲面とし、他方を平面として、前記下型と前記下型支持台とを前記曲面を介して当接させたモールドプレス成形型を用いて、
前記下型が、前記下型が前記胴型に挿入されるとき、又は挿入された後に、前記曲面に倣って姿勢を補正できるように前記下型保持部材に保持された状態で、前記下型及び上型の成形面の間に前記成形素材を供給し、
前記下型及び上型で前記成形素材をプレス成形して、それぞれの成形面形状を前記成形素材に転写することを特徴とする成形体の製造方法。 A lower mold and an upper mold in which a molding surface of an arbitrary shape is formed;
The lower mold and the upper mold are arranged so as to face each other so that their molding surfaces face each other, and are inserted coaxially,
An upper mold holding member that holds the upper mold together with the trunk mold in a state where the upper mold is coaxially inserted into the trunk mold;
A lower mold holding member for holding the lower mold;
Comprising at least
The lower mold has a shape in which a small-diameter portion on which the molding surface is formed and a large-diameter portion having a larger diameter than the molding surface are arranged coaxially, and includes the lower die support base and a lower mother die. In holding the lower mold on the holding member,
The lower mother die has an inner peripheral surface in which the upper side is a small-diameter inner peripheral surface and the lower side is a large-diameter inner peripheral surface, and is formed at a step portion between the small-diameter inner peripheral surface and the large-diameter inner peripheral surface. The large-diameter portion of the lower mold is held in a loose fit between the annular stepped surface and the upper surface of the lower mold support base,
A mold press in which one of the lower surface of the large-diameter portion of the lower mold or the upper surface of the lower mold support is a curved surface and the other is a flat surface, and the lower mold and the lower mold support are brought into contact with each other via the curved surface Using a mold
The lower mold is held by the lower mold holding member so that the posture can be corrected following the curved surface when the lower mold is inserted into the body mold or after the lower mold is inserted. And supplying the molding material between the molding surfaces of the upper mold,
A method for producing a molded body, wherein the molding material is press-molded with the lower mold and the upper mold, and the shape of each molding surface is transferred to the molding material.
前記本体部と前記基部との間に、複数の球状部材が転動可能に配設されているモールドプレス成形型を用いて、
前記成形素材をプレス成形する請求項8〜9のいずれか1項に記載の成形体の製造方法。 The lower mold has a main body part including a small diameter part of the lower mold and a base part including a lower surface of the large diameter part of the lower mold ,
Using a mold press mold in which a plurality of spherical members are arranged to roll between the main body portion and the base portion,
The manufacturing method of the molded object of any one of Claims 8-9 which press-molds the said shaping | molding raw material.
前記下型及び上型で前記成形素材をプレス成形する際に、
前記下型が挿入される側の前記胴型の開口部端面が、前記弾性部材の付勢力によって前記下型の一部に押圧されるようにした請求項8〜10のいずれか1項に記載の成形体の製造方法。 Using a mold press mold having an elastic member that urges the body mold toward the lower mold,
When press molding the molding material with the lower mold and the upper mold ,
Said barrel shaped opening end face of the side where the lower mold is inserted, according to any one of claims 8 to 10 which is to be pressed against the portion of the lower mold by the biasing force of the elastic member A method for producing a molded article.
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