JP2003054963A

JP2003054963A - プレス成形装置

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Publication number: JP2003054963A
Application number: JP2001239010A
Authority: JP
Inventors: Hide Hosoe; 秀細江; Yoshiharu Masaki; 義治正木; Hiroshi Nagoya; 浩名古屋
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2003-02-26
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: JP4686932B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で成形型の傾きを抑えて、高精度の
プレス成形品を得るためのプレス成形装置を提供するこ
とができる。【解決手段】下成形型１は、素材に形状を転写する光学
面１ｄと反対側の面１ｆが、凸球面状に形成されるとと
もに、下成形型１を保持する母型７は、下成形型１の反
対側の面１ｆの球面形状に対応する凹球面状に形成さ
れ、凸球面と凹球面の曲率中心Ｃが、成形型１の中心軸
上において、プレスされた成形品の占める位置ないし成
形品の中心軸上の端面から成形品の中心軸上厚以内の位
置であり、プレス成形時に胴型３が上成形型２に当接す
ることで、下成形型１が揺動し、それにより成形型２，
１の傾きが自動的に調整されるようになっているるの
で、プレス成形時に、自動的に成形型２，１の軸線同士
が一致し、それにより手間のかかる傾き調整を行うこと
なく精度良い成形が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形用素材をプレ
スして高精度な成形品を成形するためのプレス成形装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プレス成形装置において、成形品の仕上
がり品質を上げるために、プレス時の型の位置ずれを抑
えることが重要である。特に、レンズ等の光学素子を成
形する成形装置においては、型の位置ずれはミクロンレ
ベルで制御する必要がある。

【０００３】例えば、図１に示すように上下成形型と成
形型に嵌合する胴型からなる構造が一般的に知られてい
る。この構造では、胴型１がガイドの役目をして、上型
１０３もしくは下型１０２が、胴型１０１の内周面に沿
って上下動して、間に介在する加熱軟化した光学素子
（不図示）をプレス成形することができる。ここで、上
下成形型１０３，１０２と胴型１が嵌合する部分の隙間
を小さくすることによって、上下成形型１０３，１０２
の横方向の偏心は、10μm以下に規制することが可能で
ある。しかしながら、かかる構成では、胴型１０１と上
下成形型１０３，１０２の嵌合長が短い場合は、胴型１
０１に対する上下成形型１０３，１０２の傾きは、数分
以上発生する場合もあり、偏心感度の大きい高精度レン
ズを成形する際に問題となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、傾きを規制す
る方法としては、たとえば特開昭６２−２９２６４１号
公報に開示の技術がある。かかる公報に開示された成形
装置の断面図を、図２に示す。この成形装置は、図２
（ａ）に示すように、成形型が上型１１３、下型１１
２、胴型１１１からなり、成形時は下型１１２と胴型１
１１がしばりばめとなるため、横ずれを防止するととも
に、下型１１２に対する上型１１３の傾き（図２（ｂ）
に示す下型１１２の中心線Ｃ_３と、上型１１３の中心線
Ｃ_４のなす角度ε）については、胴型１１１と上型１１
３の嵌合長と嵌合する隙間を、成形される素材（レン
ズ）の許容精度に応じて設定することで規制している。

【０００５】しかしながら、高精度のレンズを成形する
場合には、上型１１３の傾き（角度ε）を相当に小さく
しなくてはならないが、そのためには、図２（ｂ）に示
すように、嵌合の隙間ｄに対して嵌合長ｌを相当長くと
る必要が生じ、成形装置全体が大きくなってしまうとい
う問題がある。嵌合の隙間ｄを小さくするにしても、部
品精度上の限界がある。これに対し、このような成形装
置において、傾き検知用センサーを設置し実際の傾きを
求めて、下型１１２に対する上型１１３の傾きを修正す
るようなフィードバック制御を行うことも考えられる
が、構造が複雑となり、製作コストもかかってしまうと
いう問題がある。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題に鑑
みてなされたものであり、簡単な構造で成形型の傾きを
抑えて、高精度の成形品を得ることができるプレス成形
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のプレス
成形装置は、素材をプレスして成形するプレス成形装置
において、プレスに用いる一対の成形型のうち少なくと
も一方は、他方に対して揺動自在に支持されており、そ
の揺動中心が、成形型の中心軸上において、プレスされ
た成形品の占める位置ないし成形品の中心軸上の端面か
ら成形品の中心軸上厚以内の位置にあり、プレス成形に
よる力に応じて、前記一方の成形型が他方に対して揺動
することにより、前記成形型の傾きが自動的に調整され
るようになっているので、プレス成形前に成形型の軸線
同士にズレが生じていた場合でも、プレス成形時に自動
的に成形型の軸線同士が一致し、それにより手間のかか
る傾き調整を行うことなく精度良い成形が可能となる。

【０００８】請求項２に記載のプレス成形装置は、素材
をプレスして成形するプレス成形装置において、プレス
に用いる一対の成形型のうち、少なくとも一方の成形型
は、素材に形状を転写する成形面と反対側の面が、凸球
面状に形成されるとともに、該一方の成形型を保持する
母型は、前記成形型の反対側の面の球面形状に対応する
凹球面状に形成され、前記凸球面と凹球面の曲率中心
が、成形型の中心軸上において、プレスされた成形品の
占める位置ないし成形品の中心軸上の端面から成形品の
中心軸上厚以内の位置であり、プレス成形時に位置決め
部材が成形型に当接することで、前記少なくとも一方の
成形型が揺動し、それにより前記成形型の傾きが自動的
に調整されるようになっているるので、プレス成形時
に、自動的に成形型の軸線同士が一致し、それにより手
間のかかる傾き調整を行うことなく精度良い成形が可能
となる。尚、ここで「位置決め部材」とは、端面が両成
形型に当接する胴型であって良いが、それに限られず、
成形型の端面（この場合には端面が位置決め部材にな
る）同士を突き当てるようにしても良い。

【０００９】請求項３に記載のプレス成形装置におい
て、前記一対の成形型のうち、少なくとも一方の成形型
は、成形型を保持する母型に接する球面形状部分に沿っ
て、摺動すると好ましい。

【００１０】請求項４に記載のプレス成形装置におい
て、前記凸球面と前記凹球面の曲率中心が、前記成形型
の中心軸上において、プレスされた成形品の占める位置
ないし成形品の中心軸上の端面から成形品の中心軸上厚
の１／４以内の位置にあると、前記一方の成形型が揺動
した場合でも、成形位置における他方の成形型の横ズレ
を抑制し、より高精度な成形品の加工が可能となる。

【００１１】請求項５に記載のプレス成形装置におい
て、前記凸球面と前記凹球面の曲率中心が、成形型の中
心軸上において、プレスされた成形品の重心位置ないし
重心位置から成形品の中心軸上厚の４分の１以内である
と、より高精度な成形品の加工が可能となる。

【００１２】請求項６に記載のプレス成形装置におい
て、前記凸球面部分の軸線を含む断面における円弧の長
さが、球面の円周の１／２０から１／４であると、成形
装置にあわせて、成形型の摺動する範囲を最適化でき
る。

【００１３】請求項７に記載のプレス成形装置におい
て、前記凹球面部分の軸線を含む断面における円弧の長
さが、球面の円周の１／２０から１／２であると、成形
装置にあわせて、成形型の摺動する範囲を最適化でき
る。

【００１４】請求項８に記載のプレス成形装置におい
て、成形される素材が、光学素子用素材であると、高精
度な光学素子を容易に形成することができる。

【００１５】請求項９に記載のプレス成形装置におい
て、成形される素材が、ガラスまたはプラスチックであ
ると好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面を参照して説明する。図３は、本実施の形態に
かかるプレス成形装置の断面図である。図３に示すプレ
ス成形装置は、それぞれつば部２ａ、１ａと軸部２ｂ、
１ｂとからなる上下成形型２，１、円筒状の胴型３、不
図示の押圧装置に連結されシリンダー１９に沿って摺動
自在な母型７、固定板１８に固定されている母型８、母
型８にボルト９で取り付けられた固定部材６，母型７に
ボルト１０を用いて取り付けられた固定部材５，下成形
型１にボルト１７を用いて固定された固定部材１４、母
型８が嵌合するシリンダー１６、成型時に光学素子用素
材の外周を規制して光学素子の外形を形成する搬送部品
４から構成されている。

【００１７】上成形型２の母型８と接するつば部２ａ
は、外周面がテーパー形状となっており、母型８におけ
る対応した形状のテーパー孔８ａに嵌合している。更
に、弾性部材であるジルコニアからなるセラミックスプ
リング１３によって、成形型２は、母型８に押しつけら
れて固定されている。テーパー部同士が嵌合すること
で、母型８に対して成形型２の偏心が規制されている。

【００１８】一方、上成形型１のつば部１ａの下面（素
材に形状を転写する光学面１ｄと反対側の面）１ｆは、
球面状となっており、それに摺動自在に係合する母型７
のくぼみ７ａも対応した球面状となっている。それらの
曲率中心Ｃは、下成形型２の軸線上にあって且つ成形さ
れる光学素子の内部に位置するようになっていると好ま
しいが、例えば光学素子の両端面からその軸上厚だけ離
れた２点間の範囲にあれば足りる場合もあり、要求され
る成形品の精度にあわせて決定する。更に、下成形型１
の凸球面１ｆの軸線を含む断面における円弧の長さが、
球面の円周の１／２０から１／４であると良い。又、母
型７のくぼみ７ａの凹球面の軸線を含む断面における円
弧の長さが、球面の円周の１／２０から１／２であると
良い。

【００１９】弾性部材である部分安定化ジルコニアから
なるセラミックスプリング１１によって、下成形型１
は、母型７に押しつけられて固定されているが、それに
より母型７のくぼみ７ａの表面に沿って上成形型１のつ
ば部１ａの摺動は阻止されることはない。

【００２０】下成形型１における円筒状の軸部１ｂの外
周には、胴型３が嵌合しており、その下端のフランジ部
３ａは、下成形型１のつば部１ａの上面である基準面１
ｃ上に配置されている。尚、胴型３の上下端面は、精度
良く平行度が維持されている。

【００２１】下成形型１の軸部１ｂ端面中央には、成形
されるべき光学素子の光学面形状に対応した光学面１ｄ
が形成されており、光学面１ｄと基準面１ｃは、下成形
型１を加工する時に、ワンチャックで（ワークを掴み変
えることなく）同時加工することにより、光学面１ｄの
中心軸と、基準面１ｃとなるつき当て面の傾きとを、垂
直からのずれがほとんどないように抑えることが可能で
ある。尚、上成形型２の軸部２ｂ端面中央に形成された
光学面２ｄと、上成形型２の軸部２ｂの下面である基準
面２ｃについても同様に加工してある。又、基準面２ｃ
は、成形される光学素子のフランジを形成する面とな
る。

【００２２】尚、上下成形型２，１の横方向の偏心は、
図示していない制御装置で制御するものとする。本実施
の形態では、成形型２，１と胴型３の取り付けに、弾性
部材である部分安定化ジルコニア製のセラミックスプリ
ングを使っている。下成形型１は、固定部材５に対しセ
ラミックスプリング１１の弾性力により母型７に向かっ
て押圧されており、一方、胴型３は、別のセラミックス
プリング１２の弾性力により、固定部材１４に対し下成
形型１に向かって押圧されている。胴型３と下成形型１
を取り付けるための固定部材５，１４を分けたことで、
下成形型１を取り外すことなく胴型３を脱着することが
でき、それにより作業性が向上している。

【００２３】胴型３は、斜視図である図４に示すよう
に、上端近傍に一対の切欠３ｂを形成している。更に、
ドーナツ形状の搬送部品４は、下成形型１の軸部１ｂに
おける上端近傍に形成された段部１ｅに嵌合する内径を
有し、又、胴型３の内周（先端面取り部及び切欠３ｂを
除く）に当接する外径を有しており、かかる構成によ
り、成形品であるレンズのフランジ外周面を精度良く形
成することができる。

【００２４】尚、母型７、８を貫通し、上下成形型２，
１の中央に至るようにして、上下成形型２，１の温度を
維持又は制御するための熱電対ＴＣ及びその周囲に配置
されたヒータＨが配置されている。

【００２５】以上のような構造の成形型を用いた成形に
ついて説明する。まず、不図示の搬送アームによって、
光学素子用素材であるガラスのプリフォーム（不図示）
と、搬送部品４が成形室（上下成形型２，１の間）内に
搬入されてくる。搬送部品４が下成形型１の軸上となる
位置で搬送アームが停止し、下降して搬送部品４が下成
形型に設置される（図３参照）。

【００２６】つぎに搬送アームが上昇、移動し、プリフ
ォームが下成形型１の軸上となる位置で停止する。更に
搬送アームが下降することで、プリフォームが下成形型
１に設置される。搬送部品４とプリフォームの設置が完
了すると、搬送アームは成形室外に退避する。

【００２７】更に、不図示の押圧装置の動作により、下
成形型１が上昇して、プレスを開始する。ここで、胴型
３の上下端面の平行度が確保されているので、下成形型
１に取り付けられた胴型３の上端が、上成形型２の基準
面２ｃにつき当たることにより、上下成形型２，１が傾
いていた場合でも、母型７の球面状のくぼみ７ａに沿っ
て下成形型１が摺動し、上成形型２と胴型３のつき当て
面が互いに密着するので、成形型２，１の傾きはプレス
力により自動的に修正される。又、成形される素材に成
形品の外周形状を転写する搬送部品４が、成形品である
レンズのフランジ上面を転写する上成形型２の基準面２
ｃに載置される。

【００２８】プレスが完了し、所定時間経過してプリフ
ォームが冷却した後、下成形型１を下降させ、図４に一
点鎖線で示す搬送アームＣＡを成形室に進入させる。搬
送アームＣＡは、胴型３の軸上で停止し、一対のアーム
を切欠３ｂ内に進入させることで、搬送部品４の外周を
保持し、そのまま搬送アームＣＡを上方及び成形室外に
移動させることで、搬送部品４と一体で成形品である光
学素子が回収されるようになっている。尚、搬送アーム
ＣＡは、一対のアームで搬送部品４を把持するタイプに
限らず、成形品と搬送部品４とを一体で上方から吸着す
るタイプでも良い。回収された後、成形品は搬送部品４
から抜き出され、後加工が行われる。

【００２９】本実施の形態では、胴型３の上端面の直径
を15mm、下端面の直径を20mmとし、上下端面の平行度を
１μｍ以内に抑えている。よって、胴型３の上下端面が
上下成形型２，１のそれぞれの基準面２ｃ、１ｃにつき
あたることで、上下成形型２，１の光学面２ｄ、１ｄの
傾きは30"以内を確保している。胴型３は、光学面２
ｄ、２ｄの傾きを規制するだけでなく、成形される光学
素子（レンズ等）の軸上厚を規制する役目も合わせもっ
ている。

【００３０】本実施の形態により成形された光学素子で
あるレンズは、相対する光学面の傾きが極めて小さく、
また、型のつき当て面が成型時に必ず密着するので、成
形ショット間の軸上厚のばらつきがほとんどない良好な
精度を有している。

【００３１】以上、本発明を実施の形態を参照して説明
してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈さ
れるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることは
もちろんである。例えば、下成形型１に代えて、或いは
それに加えて上成形型２を揺動させるようにしても良
い。又、一対の基準面は平面としたが、テーパー面とす
ることもでき、それによりセンタリング効果が得られ
る。胴型は、下成形型でなく上成形型に嵌合していても
良い。弾性部材は、コイルばねに限らず、皿ばね、ばね
座金、板ばねであってよく、又、その材質は、セラミッ
クスに限らず、耐熱性Ni基合金、耐熱性Fe基合金のいず
れかであってよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、簡単な構
造で成形型の傾きを抑えて、高精度のプレス成形品を得
るためのプレス成形装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のプレス成形装置の断面図である。

【図２】従来技術のプレス成形装置の断面図である。

【図３】本実施の形態にかかるプレス成形装置の断面図
である。

【図４】本実施の形態のプレス成形装置における下成形
型１の上端周囲を拡大して示す斜視図である。

【符号の説明】

１下成形型１ｃ光学面１ｄ基準面１ｆつば部の凸球面２，２’ 上成形型２ｃ光学面２ｄ基準面３胴型４搬送部品５、６固定部材７，８母型７ａくぼみ１１，１２，１３セラミックスプリング

フロントページの続き (72)発明者名古屋浩東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内Ｆターム(参考） 4F202 AA49 AH73 CA09 CB01 CC09 CD02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素材をプレスして成形するプレス成形装
置において、プレスに用いる一対の成形型のうち少なく
とも一方は、他方に対して揺動自在に支持されており、
その揺動中心が、成形型の中心軸上において、プレスさ
れた成形品の占める位置ないし成形品の中心軸上の端面
から成形品の中心軸上厚以内の位置にあり、プレス成形
による力に応じて、前記一方の成形型が他方に対して揺
動することにより、前記成形型の傾きが自動的に調整さ
れるようになっていることを特徴とするプレス成形装
置。
【請求項２】素材をプレスして成形するプレス成形装
置において、プレスに用いる一対の成形型のうち、少な
くとも一方の成形型は、素材に形状を転写する成形面と
反対側の面が、凸球面状に形成されるとともに、該一方
の成形型を保持する母型は、前記成形型の反対側の面の
球面形状に対応する凹球面状に形成され、前記凸球面と
凹球面の曲率中心が、成形型の中心軸上において、プレ
スされた成形品の占める位置ないし成形品の中心軸上の
端面から成形品の中心軸上厚以内の位置であり、プレス
成形時に位置決め部材が成形型に当接することで、前記
少なくとも一方の成形型が揺動し、それにより前記成形
型の傾きが自動的に調整されるようになっていることを
特徴とするプレス成形装置。
【請求項３】前記一対の成形型のうち、少なくとも一
方の成形型は、成形型を保持する母型に接する球面形状
部分に沿って、摺動することを特徴とする請求項２に記
載のプレス成形装置。
【請求項４】前記凸球面と前記凹球面の曲率中心が、
前記成形型の中心軸上において、プレスされた成形品の
占める位置ないし成形品の中心軸上の端面から成形品の
中心軸上厚の１／４以内の位置にあることを特徴とする
請求項２または３に記載のプレス成形装置。
【請求項５】前記凸球面と前記凹球面の曲率中心が、
成形型の中心軸上において、プレスされた成形品の重心
位置ないし重心位置から成形品の中心軸上厚の４分の１
以内であることを特徴とする請求項４に記載のプレス成
形装置。
【請求項６】前記凸球面部分の軸線を含む断面におけ
る円弧の長さが、球面の円周の１／２０から１／４であ
ることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のプ
レス成形装置。
【請求項７】前記凹球面部分の軸線を含む断面におけ
る円弧の長さが、球面の円周の１／２０から１／２であ
ることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のプ
レス成形装置。
【請求項８】成形される素材が、光学素子用素材であ
ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のプ
レス成形装置。
【請求項９】成形される素材が、ガラスまたはプラス
チックであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
に記載のプレス成形装置。