JP2004091281A - ガラスレンズの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各金型毎に成形条件を制御し最適な条件下で成形を行うことで、レンズ品質が安定し、生産性向上を図ることができる製造装置を提供する。
【解決手段】プレス量測定手段６は、各々の上ヒータブロック３ａの鉛直方向の移動量を測定する。レンズ素材が軟化していない場合、金型２の上型と第一の胴型の間に隙間が出来るため、プレス量は設定値に満たない。プレス量が設定値に達した場合、金型２内のレンズ９が一定の変位になったと判断出来る。従って、金型のプレス量を測定し、プレス量が設定値に達してから次のポジションへ金型を移載する。この動作を繰り返すことによって、金型内のレンズ素材を一定の形状にすることが出来るので形状の安定した高品質なレンズを製造することが可能である。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の光学機器に使用されるガラスレンズ等を、精密ガラス成形により作成する製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学的精度の機能面を有する成形型により、ブランク材、即ちガラス素材を精密成形してレンズを作成し、研磨等の工程を省略して、簡略化する製造方法が実用化されている。この方法は非球面を有するレンズを容易に形成できるという特徴を持つため、レンズの製造方法として、今後も引き続き重要な位置を占めるものと考えられる（特開平４−１６４８２６号公報参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１６４８２６号公報
【０００４】
以下、図面を参照しながら、上述した従来例をガラスレンズの製造装置の動作と合わせて説明する。
【０００５】
図７は従来法によるガラスレンズ製造装置の概略図であって、レンズの製造装置１は、昇温工程、プレス工程、冷却工程とからなる。レンズ形状に近似した形に予備加工されたガラス素材が金型２内に封入された状態で製造装置１の投入部から矢印方向に投入される。各工程の鉛直上下方向に配置された一対のヒータブロック３は、各々複数の発熱体４が嵌合されており、かつ上部ヒータブロック３ａは図示しないエアシリンダに連結し、エア圧を操作することによって鉛直上下方向に稼動し、金型の上下面を任意の圧力で挟持し昇温、プレス、冷却可能となっている。なお、ヒータブロック３の設定温度は、ヒータブロック３の中央付近に取り付けた図示しない熱電対に入る温度を基に、温度設定手段５を用いて一定の設定温度になるようフィードバック制御されている。
【０００６】
製造装置内における各ステージ間の金型２の移載は、金型移動手段７により上下ヒータブロック間に配接された図示しない串状のステージ移載治具によって順次取り出し側に一定タクトで移載される。まず、昇温工程でガラスが変形可能な温度まで加熱される。次にプレス工程で上部ヒータブロックに配置されたプレスシリンダにより加圧成形される。その後、成形されたレンズは冷却工程で徐冷されて、変形や歪が発生しにくい温度以下に冷却後、製造装置から取り出し、金型２から抜き取られて所望のレンズが完成する。
【０００７】
また、図８は従来のレンズの製造装置において、昇温工程、プレス工程、冷却工程間における、金型内のレンズ素材の光学面中央部の温度測定を行った結果（温度プロファイルという）を示した図である。横軸は時間、縦軸は温度である。そして、図８における符号１９は、昇温工程中の第１の昇温時間、２０は第２の昇温時間、２１は第３の昇温時間、２２はプレス工程時間、２３は第１の冷却時間、２４は第２の冷却時間、２５は第３の冷却時間を示す。１９から２５までの各々の送り時間は、金型がヒータブロック上に移載されてから次の移載までの送り時間となる。この送り時間は１個のレンズが製造装置から取り出されるタクトに相当する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金型やヒータブロックの酸化などにより同一条件下で成形すると品質がばらついてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明はこれらの問題点を鑑みてなされたもので、各金型毎に成形条件を制御し最適な条件下で成形を行うことで、レンズ品質が安定し、生産性向上を図ることができる製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるガラスレンズの製造装置は、上記従来の製造装置の問題を解決するためのもので、まず、金型のプレス量を測定し、プレス量が設定値に達してから次工程へ金型を移載することによって、金型内のレンズを一定の変位にすることが出来るという作用効果を有する。
【００１１】
第二に、一定時間内にプレス量が設定値に達しない場合、ヒータブロックの温度を上げることによって、短時間で金型内のレンズを一定の変位にすることが出来るという作用効果を有する。
【００１２】
第三に、各工程で金型の温度を測定し、温度が設定値になるようにヒータブロックの温度を制御することによって、最適な温度条件下で成形することが出来るという作用効果を有する。
【００１３】
第四に、ヒータブロックの温度を変更した金型及び変更温度を記憶しておき、次回の投入時に予め変更温度に設定することによって、短時間で最適な温度条件下で成形することが出来るという作用効果を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかるガラスレンズの製造装置は、ガラス素材と、一対のレンズ面形状を成し、ガラス素材を所望の形状に成形する金型と、金型の上下面に接触する複数の発熱体が嵌合された上下ヒータブロックと、各々のヒータブロックの温度測定手段と、温度測定手段からの温度を制御可能なヒータブロック数と同数の温度設定手段と、金型の上下面から昇温するヒータブロックで構成した複数の昇温工程と、金型が昇温後に加温しながら押圧するヒータブロックと同じ構成のプレス工程と、金型を押圧後、徐冷するヒータブロックと同じ構成の複数の冷却工程を備えた装置であって、金型のプレス量を測定するプレス量測定手段を備え、プレス量が設定値に達してから次工程へ金型を移載することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項２にかかるガラスレンズの製造装置は請求項１に記載したものであり、一定時間内にプレス量が設定値に達しない場合、ヒータブロックの温度を上げることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項３にかかるガラスレンズの製造装置は請求項１に記載したものであり、各工程で金型の温度を測定し、温度が設定値になるようにヒータブロックの温度を制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項４にかかるガラスレンズの製造装置は請求項１に記載したものであり、ヒータブロックの温度を変更した金型及び変更温度を記憶しておき、次回の投入時に予め変更温度に設定することを特徴とする。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１にかかるガラスレンズの製造装置の全体構成を示す概略図であり、図２は金型と、金型内に封入されたレンズを示した断面図である。そして、図１における符号１はレンズの製造装置、３ａは鉛直方向に稼動可能な上ヒータブロック、３ｂは上ヒータブロック３ａと一対の下ヒータブロック、４は発熱体、５は温度設定手段、６は上ヒータブロック３ａの鉛直方向の移動量を測定するプレス量測定手段、７は金型を次のポジションへ移動管理する金型移動手段、８は供給取り出し手段である。図２における符号９は金型内に封入されたレンズ素材であって、１０は上型、１１は下型、１２は第一の胴型、１３は第二の胴型で金型を構成している。また、上ヒータブロック３ａは、製造装置上面とエア駆動シリンダとを接続しているので鉛直方向に摺動すると共に、各々のシリンダは、任意の圧力に設定可能である。
【００２０】
次に、本実施の形態にかかるガラスレンズの製造装置の動作を説明する。まず、供給取り出し手段８は、図示しないレンズ素材パレットからレンズ素材を金型２内に１個ずつ投入し、且つ本製造装置でレンズ９に成形終了後、金型２内から成形完了のレンズ９を取出し、図示しないレンズパレットに収めるという一連の動作を行う機構を有している。この供給取り出し手段８でレンズ素材を投入した金型２を、レンズの製造装置１の投入部に図示しないコンベアで搬送する。次に、レンズ素材を封入した金型２をレンズの製造装置１の中に入れる。間もなく昇温工程の上ヒータブロック３ａが鉛直下方向に下降し、金型２の上型１０に接触する位置で停止する。この際、上ヒータブロック３ａは、昇温工程、プレス工程、冷却工程とも圧力設定は異なっても、シーケンスプログラムによって各々摺動下降する。設定時間到達後、上ヒータブロック３ａは鉛直上方向に退避し、図示しない金型移載治具で第２の昇温工程に移載される。第２の昇温工程に移載後、上ヒータブロックは前記同様下降し、金型２の上型１０に接触する位置で停止するという動作を繰り返し行うことによって、昇温工程では金型２内のレンズ素材がプレス変形可能な温度まで上昇する。その後、設定時間内に変形完了となる温度と圧力でプレスされる。プレス工程終了後、同金型２は前記金型移載治具で冷却工程に移載される。冷却時に注意すべきことは、レンズの軟化点近傍の冷却条件、いわゆる冷却勾配によって収縮時に目的の形状が得られない場合がある。そこで、レンズ９の物性上、収縮が少なくなる温度領域まで徐冷させていく必要がある。冷却工程終了後、レンズの製造装置１から取り出し、供給取り出し手段８よって金型２から成形完了のレンズ９を抜き取り終了となる。
【００２１】
本実施の形態にかかるガラスレンズの製造装置が備えるプレス量測定手段６は、各々の上ヒータブロック３ａの鉛直方向の移動量を測定する。レンズ素材が軟化していない場合、金型２の上型１０と第一の胴型１２の間に隙間が出来るため、プレス量は設定値に満たない。プレス量が設定値に達した場合、金型２内のレンズ９が一定の変位になったと判断出来る。従って、金型のプレス量を測定し、プレス量が設定値に達してから次のポジションへ金型を移載する。この動作を繰り返すことによって、金型内のレンズ素材を一定の形状にすることが出来るので形状の安定した高品質なレンズを製造することが可能である。
【００２２】
（実施の形態２）
図３は実施の形態２にかかるガラスレンズの製造装置において、各部材を模式的に示した概略図である。なお、本実施の形態にかかるガラスレンズの製造装置の全体構成は、金型移動制御手段１４を除いて実施の形態１と同様、つまり、図１で示した通りであるから、ここでのレンズの製造装置の説明は省略する。
【００２３】
本実施の形態にかかるレンズの製造装置が備える金型移動制御手段１４は、図３で示すように、プレス量測定手段６での測定値を管理し、一定時間経過後もプレス量が設定値に満たない場合、温度設定手段５を介して該当するポジションのヒータブロック３の温度を上げる。そして、プレス量が設定値になるのを待つ。次に、プレス量が設定値に達した場合、ヒータブロック３の温度を元の設定温度に戻すと同時に、次のポジションへ金型を移載する。この動作を繰り返すことによって、金型内のレンズを一定の形状にすることが出来るので形状の安定した高品質なレンズを短時間で製造することが可能である。
【００２４】
（実施の形態３）
図４は実施の形態３にかかるガラスレンズの製造装置において、各部材を模式的に示した概略図である。なお、本実施の形態にかかるレンズの製造装置の全体構成は、金型温度測定手段１５を除いて実施の形態２と同様、つまり、図３で示した通りであるから、ここでのガラスレンズの製造装置の説明は省略する。
【００２５】
図５は実施の形態３にかかる、レンズ精度が安定して生成出来る時の昇温工程、プレス工程、冷却工程の金型温度の時系列変化を測定した結果を示した図である。横軸は時間、縦軸は温度である。
【００２６】
本実施の形態にかかるガラスレンズの製造装置が備える金型温度測定手段１５は、金型２がセットされているポジションで、金型２の側面に熱電対を当てて金型２の温度を測定する。金型移動制御手段１６は図５で示した各ポジションでの温度になるように温度設定手段５を介して該当するポジションのヒータブロック３の温度を制御する。同時にプレス量測定手段６での測定値が設定値になったのを確認した後、次のポジションへ金型を移載する。この動作を繰り返すことによって、金型温度も管理出来、レンズ素材を一定の形状及び温度にすることが出来るので形状の更に安定した高品質なレンズを短時間で製造することが可能である。
【００２７】
（実施の形態４）
図６は実施の形態４にかかるガラスレンズの製造装置の全体構成を示す概略図である。なお、本実施の形態にかかるレンズの製造装置の全体構成は、投入金型管理手段１７及び金型移動制御手段１８を除いて実施の形態３と同様、つまり、図４で示した通りであるから、ここでのガラスレンズの製造装置の説明は省略する。
【００２８】
本実施の形態にかかるガラスレンズの製造装置が備える投入金型管理手段１７はレンズの製造装置１の投入される金型２の番号を管理する。通常、金型は、生産性を高めるため複数個（１０個以上）用意される。また、金型の投入順番は変わらない。投入金型管理手段１７は現在、レンズの製造装置１の各ポジションにセットされている金型の番号を管理する。
【００２９】
金型移動制御手段１８は、各ポジションで設定温度を変更した場合、そのポジション番号、金型番号及び変更温度値を記憶する。そして、次回、条件を変更した金型が投入された場合、前回変更したポジションに投入する前に温度設定手段５を介して該当するポジションのヒータブッロク３の温度を記憶値に設定する。この動作を繰り返すことによって、瞬時に各々の金型に最適な温度条件下で成形できるので高品質なレンズを短時間で製造することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるレンズの製造装置によれば、金型やヒータブロックの酸化等により熱伝導率や熱抵抗が変わっても、金型内のレンズ素材の形状及び温度ばらつきを抑制し、同じ品質のレンズが大量に生産可能なため、レンズの品質が安定し、更に生産性向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す概要図
【図２】金型構成とレンズ素材を示す金型断面図
【図３】本発明の実施の形態２を示す概要図
【図４】本発明の実施の形態３を示す概要図
【図５】金型の温度変化図
【図６】本発明の実施の形態４を示す概要図
【図７】従来のガラスレンズ製造装置の概要図
【図８】ガラス素材の温度変化図
【符号の説明】
１　レンズの製造装置
２　金型
３　一対のヒータブロック
４　発熱体
５　温度設定手段
６　プレス量測定手段
７　金型移動手段
８　供給取り出し手段
９　レンズ
１０　上型
１１　下型
１２　第一の胴型
１３　第二の胴型
１４、１６、１８　金型移動制御手段
１５　金型温度測定手段
１７　投入金型管理手段

Claims (4)

1. ガラス素材と、一対のレンズ面形状を成し、前記ガラス素材を所望の形状に成形する金型と、前記金型の上下面に接触する複数の発熱体が嵌合された上下ヒータブロックと、前記各々のヒータブロックの温度測定手段と、前記温度測定手段からの温度を制御可能な前記ヒータブロック数と同数の温度設定手段と、前記金型の上下面から昇温する前記ヒータブロックで構成した複数の昇温工程と、前記金型が昇温後に加温しながら押圧する前記ヒータブロックと同じ構成のプレス工程と、前記金型を押圧後、徐冷する前記ヒータブロックと同じ構成の複数の冷却工程を備えた装置であって、
   前記金型のプレス量を測定するプレス量測定手段を備え、前記プレス量が設定値に達してから次工程へ前記金型を移裁することを特徴とするガラスレンズの製造装置。
2. 一定時間内に前記プレス量が設定値に達しない場合、前記ヒータブロックの温度を上げることを特徴とするガラスレンズの製造装置。
3. 前記各工程で前記金型の温度を測定し、温度が設定値になるように前記ヒータブロックの温度を制御することを特徴とするガラスレンズの製造装置。
4. 前記ヒータブロックの温度を変更した金型及び変更温度を記憶しておき、次回の投入時に予め変更温度に設定することを特徴とするガラスレンズの製造装置

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