JP2005104807A - Apparatus and method for forming optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学ガラス素材を加熱加圧してレンズ、プリズム等の光学素子を成形する成形装置及び成形方法に関する。 The present invention relates to a molding apparatus and a molding method for molding optical elements such as lenses and prisms by heating and pressing an optical glass material.
光学素子の成形では、対向する上下の型を胴型内に挿入し、胴型内で上下の型を摺動させてプレス成形することが行われている。このような構造の従来の成形装置としては、特開平7−2535号公報に開示されている。 In the molding of optical elements, the upper and lower molds facing each other are inserted into a body mold, and the upper and lower molds are slid in the body mold to perform press molding. A conventional molding apparatus having such a structure is disclosed in JP-A-7-2535.
この従来の成形装置は、光学ガラス素材を挟んだ上型及び下型を胴型に摺動可能に挿入することにより上下型の光軸を芯合わせ状態とし、この状態で上下一対のプレスヘッドの間に設置する構造となっている。これに加えて、胴型を挟持して固定する胴型固定ヘッドが配置されている。このような構造の成形装置では、加熱によって光学ガラス素材が変形可能な温度に達したとき、胴型固定ヘッドが胴型を挟持して胴型の位置規制を行い、その後、上型を移動させて光学ガラス素材を加圧変形させて光学素子を成形する。
上述した従来の成形装置では、胴型の内面と上下型の外面とが接触した状態となっており、この接触状態で上下型(上型)が胴型内を摺動する。すなわち、胴型はクリアランスがゼロとなるように上下型を挟むものであり、胴型及び上下型がいずれも剛体によって成形されていることから、これらにおける接触部分が必然的に摩耗する。この摩耗が発生すると真円度が崩れるため、上下型の光軸を合わせることが難しくなり、型を交換する必要がある。 In the above-described conventional molding apparatus, the inner surface of the barrel mold and the outer surfaces of the upper and lower molds are in contact with each other, and the upper and lower molds (upper mold) slide in the barrel mold in this contact state. That is, the upper and lower molds are sandwiched between the upper and lower molds so that the clearance is zero, and since both the upper and lower molds are formed of a rigid body, the contact portions of these are inevitably worn. When this wear occurs, the roundness is lost, so it becomes difficult to align the optical axes of the upper and lower molds, and the molds must be replaced.
このような摩耗を防止するため、上下型と胴型と間に1〜3μm程度のクリアランスを設けることがなされているが、この場合には、成形のプレス方向と直交状に交差する方向へずれるシフトずれ及びプレス方向と傾斜した方向でずれるチルトずれが上下型の間で発生し易くなる。そして、これらのずれが発生すると、成形される光学素子の精度が低下する原因となる。 In order to prevent such wear, a clearance of about 1 to 3 μm is provided between the upper and lower molds and the body mold, but in this case, the direction deviates perpendicularly to the pressing direction of molding. Shift deviation and tilt deviation that deviates in the direction inclined with respect to the press direction are likely to occur between the upper and lower molds. When these deviations occur, the accuracy of the optical element to be molded decreases.
また、このような1〜3μm程度のクリアランスに対するシフトずれやチルトずれを防止することは構造的にも難しいものであるが、これらのずれを防止する機構を成形装置に組み込む場合には、成形装置の全体が複雑となり、制御も難しくなる新たな問題が発生する。 In addition, it is structurally difficult to prevent such shift and tilt shifts with respect to a clearance of about 1 to 3 μm. A new problem arises that makes the entire system complicated and difficult to control.
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、胴型による上下型の位置決めを摩耗が発生することなく、且つ簡単に行うことができ、光学素子の成形を高精度に行うことが可能な光学素子の成形装置及び成形方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such conventional problems, and the positioning of the upper and lower molds by the barrel mold can be easily performed without causing wear, and the optical element can be molded with high performance. An object of the present invention is to provide an optical element molding apparatus and molding method that can be performed with high accuracy.
請求項1の発明の光学素子の成形装置は、光学ガラス素材を加熱軟化して成形することにより光学素子とする成形装置において、加熱軟化された光学ガラス素材をプレスする一対の成形型と、成形型相互の位置決めとなる基準面を有する胴型と、胴型を支持する受け部材と、前記一対の成形型を前記受け部材に支持された胴型の基準面に当接させて位置決めするため、一対の成形型の外周部を同じ方向から光軸に対して交差する方向に押圧する押圧部材と、を具備することを特徴とする。 An optical element molding apparatus according to claim 1 is a molding apparatus that forms an optical element by heating and softening an optical glass material, and a pair of molding dies for pressing the heat-softened optical glass material, and molding In order to position the barrel mold having a reference surface for positioning between the molds, a receiving member that supports the barrel mold, and the pair of molding dies in contact with the reference surface of the barrel mold supported by the receiving member, A pressing member that presses the outer peripheral portions of the pair of molds in the direction intersecting the optical axis from the same direction.
請求項1の発明では、胴型が受け部材に支持された状態で、押圧部材が一対の成形型を同じ方向から光軸と交差する方向に押圧することにより、胴型の基準面に一対の成形型を当接させる。この当接により、一対の成形型は、基準面を基準として相互の位置決め状態となり、この位置決め状態で光学素子の成形が行われる。 In the first aspect of the present invention, the pressing member presses the pair of molding dies in the direction intersecting the optical axis from the same direction in a state where the barrel mold is supported by the receiving member, so Contact the mold. By this contact, the pair of molding dies are in a mutual positioning state with reference to the reference surface, and the optical element is molded in this positioning state.
このような請求項1の発明では、一対の成形型を光軸と交差する方向から胴型の基準面に当接させて位置決めするため、シフトずれやチルトずれが発生することがなく、簡単な構造で、一対の成形型を高精度に位置決めすることができ、光学素子を高精度に成形することができる。 In such a first aspect of the invention, the pair of molds are positioned in contact with the reference surface of the body mold from the direction intersecting the optical axis, so that no shift deviation or tilt deviation occurs, and simple With the structure, the pair of molds can be positioned with high accuracy, and the optical element can be molded with high accuracy.
請求項2の発明は、請求項1に記載の光学素子の成形装置であって、前記胴型は筒状であり、その外周面に前記押圧部材が進退可能な開口部が設けられていることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the optical element molding apparatus according to the first aspect, wherein the body mold has a cylindrical shape, and an opening is provided on the outer peripheral surface thereof so that the pressing member can advance and retract. It is characterized by.
請求項2の発明は、筒状の胴型に形成した開口部を通じて押圧部材が進退するため、押圧部材が胴型に対して正確に進退することができる。これにより、押圧部材による押圧を確実に行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, since the pressing member advances and retreats through the opening formed in the cylindrical body mold, the pressing member can accurately advance and retract with respect to the body mold. Thereby, the press by a press member can be performed reliably.
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の光学素子の成形装置であって、前記押圧部材は、一方の成形型を押圧する第1押圧部材と、他方の成形型を押圧する第2押圧部材とから構成されており、第2押圧部材は前記受け部材に対して略対向して配置されていることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the optical element molding apparatus according to the first or second aspect, wherein the pressing member includes a first pressing member that presses one molding die and a first pressing member that presses the other molding die. The second pressing member is disposed substantially opposite to the receiving member.
請求項3の発明では、一対の成形型のそれぞれに押圧部材が設けられているため、2つの押圧部材の押圧力を異なるように調整することができ、基準面に対する一対の成形型の当接状態の制御を良好に行うことができる。
In the invention of
また、請求項3の発明では、第2押圧部材が受け部材に略対向して配置されているため、第2押圧部材による押圧で胴型を受け部材に支持させて位置を規制することができ、胴型が安定した状態となる。このため、胴型の基準面に成形型が当接することによる位置決めを高精度に行うことができる。
Further, in the invention of
請求項4の発明の光学素子の成形方法は、光学ガラス素材を加熱軟化して成形することにより光学素子とする成形方法において、成形型相互の位置決めとなる基準面を有する胴型内に、一対の成形型と光学ガラス素材を挿入する工程と、前記胴型の位置を規制した状態で、前記一対の成形型の外周部を同じ方向から光軸に対して交差する方向に押圧して一対の成形型を胴型の基準面に当接させて位置決めする位置決め工程と、前記光学ガラス素材を一対の成形型により成形する工程と、を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for molding an optical element, wherein the optical glass material is heated and softened to form an optical element. In a state in which the molding die and the optical glass material are inserted, and the position of the barrel die is restricted, the outer peripheral portions of the pair of molding dies are pressed in the direction intersecting the optical axis from the same direction. The method includes a positioning step of positioning a molding die in contact with a reference surface of a body mold, and a step of molding the optical glass material with a pair of molding dies.
光学ガラス素材を保持した一対の成形型を胴型内に挿入した後、一対の成形型を同じ方向から光軸と交差する方向に押圧することにより、胴型の基準面に一対の成形型を当接させて一対の成形型を相互の位置決め状態とする。このような基準面への当接による位置決めでは、シフトずれやチルトずれが発生することがなく、しかも簡単な操作で、一対の成形型を高精度に位置決めすることができる。 After inserting the pair of molds holding the optical glass material into the barrel mold, the pair of molds are pressed in the direction intersecting the optical axis from the same direction, thereby forming the pair of molds on the reference surface of the barrel mold. A pair of molds are brought into a mutual positioning state by abutting. In such positioning by contact with the reference surface, no shift shift or tilt shift occurs, and the pair of molds can be positioned with high accuracy by a simple operation.
請求項5の発明は、請求項4に記載の光学素子の成形方法であって、前記位置決め工程は、一方の成形型を胴型の基準面に当接させた後、他方の成形型を胴型の基準面に当接させることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the optical element molding method according to the fourth aspect, wherein in the positioning step, after the one mold is brought into contact with the reference surface of the cylinder mold, the other mold is moved to the cylinder. It is made to contact | abut to the reference plane of a type | mold.
請求項5の発明では、胴型の基準面に対して成形型を段階的に当接させることにより位置決めを行うため、過度の押圧力が胴型に作用することがなく、胴型の位置を確実に規制することができ、成形型の位置決めを高精度に行うことができる。
In the invention of
本発明の光学素子の成形装置によれば、一対の成形型を光軸と交差する方向から胴型の基準面に当接させて位置決めするため、簡単な構造でシフトずれやチルトずれが発生することを防止することができ、一対の成形型を高精度に位置決めすることができる。 According to the optical element molding apparatus of the present invention, since the pair of molding dies are positioned in contact with the reference surface of the barrel mold from the direction intersecting the optical axis, shift deviation and tilt deviation occur with a simple structure. This can be prevented, and the pair of molds can be positioned with high accuracy.
本発明の光学素子の成形方法によれば、一対の成形型を同じ方向から光軸と交差する方向に押圧して胴型の基準面に一対の成形型を当接させることにより、一対の成形型を相互の位置決め状態とするため、シフトずれやチルトずれが発生することがなく、簡単な操作で、一対の成形型を高精度に位置決めすることができる。 According to the method for molding an optical element of the present invention, a pair of molding dies are brought into contact with the reference surface of the barrel mold by pressing the pair of molding dies in the direction intersecting the optical axis from the same direction. Since the molds are in the mutual positioning state, no shift deviation or tilt deviation occurs, and the pair of molding dies can be positioned with high accuracy by a simple operation.
以下、本発明を図示する実施の形態により具体的に説明する。図1は、本発明の一実施の形態による光学素子の成形装置を示し、図2及び図3は、成形型の位置決め作動を示す。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows an optical element molding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 show a positioning operation of a mold.
成形装置1は、図1に示すように、一対の成形型としての上型2及び下型3と、これらの型2,3が対向状態で挿入される胴型4と、胴型4を支持する受け部材5と、一対の成形型に対応して設けられた押圧部材6とを備えている。成形される光学ガラス素材10は、下型3と上型2との間に挟まれた状態でプレス成形に供される。
As shown in FIG. 1, the molding apparatus 1 supports an
上型2及び下型3が挿入された状態の胴型4は、下型ヒータプレート7上に載置された状態で光学ガラス素材10の成形が行われる。下型ヒータプレート7は、下軸(図示省略)に支持された下型ヒータ8の上面に取り付けられている。一方、上型2に対しては、上型ヒータプレート11が当接するように配置されている。上型ヒータプレート11は、上軸13に取り付けられた上型ヒータ12の下面に取り付けられている。上軸13は、光軸と平行な矢印B方向に沿ってプレス力を作用させ、これにより上型2が下型3方向に移動して光学ガラス素材10のプレス成形が行われる。
The
この実施の形態において、上軸13には、シフトフリー機構14が設けられている。シフトフリー機構14は、一対の平行板14a、14bの間に小径の鋼球15を挟み込んだ構造であり、一対の平行板14a、14bが平行状態を維持した状態で光軸と直交したシフト方向(矢印A方向)に移動可能となっている。また、上軸13は一方の平行板14aに取り付けられ、他方の平行板14bが成形装置の本体に取り付けられており、これにより、上軸13は一方の平行板14aと共にシフト方向に移動することができる。従って、上軸13に取り付けられている上型ヒータ12及び上型ヒータプレート11がシフト方向Aに移動可能となっている。このようなシフトフリー機構14を設けることにより、後述するように上型2がシフト移動しても、これに追随して上軸13、上型ヒータ12及び上型ヒータプレート11が同方向に移動できるため、上型2に対してプレス力を確実に作用させることが可能となる。
In this embodiment, the
胴型4は、円筒等の筒状に成形されており、一対の上下型2,3は胴型4と略同じ外形の円柱状に成形されて胴型4内に上下型2,3が挿入される。筒状の胴型4の内面は、一対の上下型2,3の位置決めを行う基準面17となっている。上下型2,3の位置決めは、上下型2,3が基準面17と当接して基準面17に倣うことにより行われるものである。
The
また、胴型4における基準面17と反対側には、後述する押圧部材6が進退するための縦長スリット状の開口部18が形成されている。このように開口部18を通じて押圧部材6が進退することにより、押圧部材6が胴型4に対して正確に進退することができるため、押圧部材6による上下型から2,3への押圧を確実に行うことができる。
Further, on the side opposite to the
胴型4を支持する受け部材5は、胴型4の外側に位置するように下型ヒータプレート7上に固定されている。受け部材5は、胴型4の外面に当接する先鋭状の支持突起5aを有しており、この支持突起5aが胴型4における基準面17側の外面に当接して胴型4の支持を行っている。なお、支持突起5aによる胴型4への当接位置は、後述する図2のように設定されるものである。
The receiving
押圧部材6は、上下型2,3を押圧するものであり、胴型4の開口部18と対向するように配置されている。この実施の形態において、押圧部材6は、下側の第1押圧部材21及び上側の第2押圧部材22の2部材によって構成されている。第1の押圧部材21は下型3の外周部に対応し、第2押圧部材22は上型2の外周部に対応するように配置されている。また、押圧部材21,22は、これらが胴型4の開口部18と対向するように配置されることから、同じ方向から上下型2,3を押圧するようになっている。
The
これらの押圧部材21,22は、流体圧シリンダが使用されており、そのピストンロッド21a、22aが胴型4の開口部18に対して進退し、その進出によって対応した型2,3の外周部を押圧する。この押圧は、押圧部材21,22が光軸方向である矢印B方向と直交状に交差して配置されるため、光軸に対して交差する方向から行われる。
These
押圧部材21,22は、いずれも高さ調整が可能となっており、これにより、上下型2,3に対して任意の高さ位置で押圧することができると共に、上下型2,3の長さ寸法に合わせた位置調整が可能となっている。なお、上側の第2押圧部材22は、矢印Cで示す上下方向に移動可能となっている。これは、プレス成形の際の上型2の下降に合わせた移動を行うためである。
Each of the
押圧部材21,22における押圧力は、下側の第1押圧部材21が大きく、上側の第2押圧部材22が相対的に小さくなるように設定される。すなわち、矢印F1及びF2の長さで示すように、第1押圧部材の押圧力F1が大きく、第2押圧部材22の押圧力F2が小さくなるように設定されるものである。これは、第1押圧部材21が下型3を押圧し、この押圧状態で、第2押圧部材22が上型2を押圧することから、第2押圧部材22の押圧力によって胴型4が倒れないようにするためである。
The pressing force in the
ここで、受け部材5による胴型4の支持位置と、第1押圧部材21による下型3の押圧位置の関係を図2により説明する。第1押圧部材21のピストンロッド21aが下型3の外周部を押圧する位置をH1とし、下型3の上下の端部が胴型4と上下で当接する位置をH2、H3とした場合、受け部材5の支持突起5aが銅型4の外面と当接して支持する位置は、H2及びH3の間に設定される。すなわち、受け部材5が胴型4を支持する位置は、H1、H2、H3の3点によって決定される三角形の辺に対応するように設定されるものである。このような位置で受け部材5が胴型4を支持することにより、第1押圧部材21のピストンロッド21aが下型3を押圧することにより下型3の外周面が胴型4の基準面17に当接して受け部材5に胴型4押し付けられたとき、受け部材5は胴型4を傾くことなく支持することができる。これにより、胴型4の基準面17が下型3を良好に位置決めすることができる。
Here, the relationship between the support position of the
次に、この実施の形態による光学素子の成形を説明する。図1に示すように、光学ガラス素材10を挟み込んだ上型2及び下型3を胴型4内に挿入して組立状態とし、この組立状態で下型ヒータプレート7上に載置する。このとき、受け部材5の支持突起5aが胴型4における基準面17側の外面に臨んでいる。そして、上型ヒータプレート11及び下型ヒータプレート7をそれぞれの型2,3に軽く接触させた状態とし、それぞれのヒータプレート7,11によって下型3、上型2、胴型4を加熱する。この加熱により、上型2及び下型3に挟み込まれた光学ガラス素材10が加熱される。
Next, molding of the optical element according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the
光学ガラス素材10が成形可能な所定の温度に加熱されたとき、上軸13及び下軸8を駆動して上型ヒータプレート11及び下型ヒータプレート7を相対的に接近させる。これにより、上型2及び下型3による光学ガラス素材10のプレス成形が開始される。このプレスにより光学ガラス素材10が徐々に変形して終了直前になった時点で、プレスを一時的に中断し、押圧部材6による上下型2,3の位置決めを行う。押圧部材6による位置決めを図2及び図3により説明する。なお、これらの図において、胴型4の左半分、すなわち胴型4における開口部18の形成側は、作動を明確にするため省略してある。
When the
まず、図2に示すように、第1押圧部材21が伸長作動し、そのピストンロッド21aが胴型4の開口部18を通過して胴型4内部の下型3の外周部を押圧する。この押圧により、下型3が胴型4内で移動して基準面17に当接する。この場合、胴型4の外面が受け部材5の支持突起5aに支持されて胴型4が定位置に安定して停止しているため、下型3は胴型4の基準面17に当接した位置決め状態となる。
First, as shown in FIG. 2, the first pressing
その後、第1押圧部材21による押圧状態を維持したままで、第2押圧部材22が伸長作動し、図3に示すようにピストンロッド22aが胴型4の開口部18を通過して胴型4内部の上型2の外周部を押圧する。この押圧は、第1押圧部材21の押圧方向と同じ方向から行われ、この押圧により、上型2が胴型4内で移動して基準面17に当接する。かかる基準面17への当接は、受け部材5が胴型4を支持している部分よりも上方に対して行われるが、第1押圧部材21の押圧力F1よりも第2押圧部材22の押圧力F2が小さくなるように調整されているため、第2押圧部材22による押圧があっても、胴型4は倒れ方向に傾くことがない。このため、上型2は下型3と共通となっている基準面17に対して位置決めされる。すなわち、上下の型2,3は、胴型4の基準面17に当接することにより、上下の型2,3が相互の位置決め状態となる。なお、上型2の移動に際しては、上軸13、上型ヒータ12及び上型ヒータプレート11がシフトフリー機構14により上型2と同方向に追従移動するため、上型2に対するプレス力を確実に作用させることができる。
Thereafter, the second pressing
以上によって上下の型2,3が相互に位置決めされた後は、押圧部材21,22による押圧力を小さくして上下の型2,3と胴型4との摺動が可能な状態とする。そして、さらにプレスを再開することにより、光軸が合った状態の上型2及び下型3によるプレス成形を行い、目的の厚さとなった時点でプレスを終了する。そして、上下のヒータプレート8,12をOFFとし、冷却の後、上型ヒータプレート12を上昇させ、上下型2,3及び胴型4を下型ヒータプレート7から取り出す。
After the upper and
このような実施の形態では、第1押圧部材21及び第2押圧部材22によって上下の型2,3を胴型4の基準面に当接させて位置決めするため、シフトずれやチルトずれが発生することがない。このため、上型2及び下型3を高精度に位置決めすることができ、光学素子を高精度に成形することができる。また、シフトずれやチルトずれを防止するような複雑な構造が不要であり、制御も容易となる。また、高精度な真円度で胴型4と上下型2,3とが接触する必要がないため、これらの間で摩耗が発生することがなく、長期間使用することができる。
In such an embodiment, the first pressing
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々変形が可能である。例えば、胴型4の基準面17としては、上下の型2,3が当接することによりその位置決めを行うものであれば良く、上下型2,3の外周面に合わせて設定することができる。このため、例えば、上下の型2,3が円柱状の場合には、半円の曲面或いは半円以下の曲面であっても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the
また、第1押圧部材21及び第2押圧部材22による押圧作動を逆にしても良く、同時に押圧作動しても良い。さらに、これらの押圧部材による上下型2,3の位置決めは、光学ガラス素材10のプレス開始前であっても良く、上型2及び下型3によるプレス中に複数回行っても良い。また、さらに、押圧部材21,22としては、光軸と交差する方向から上下型2,3を押圧するものであれば良く、モータを駆動源としたラックピニオン、その他の機構であっても良い。
Moreover, the pressing operation by the first pressing
1 成形装置
2 上型
3 下型
4 胴型
5 受け部材
6 押圧部材
10 ガラス光学素材
17 基準面
18 開口部
21 第1押圧部材
22 第2押圧部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
加熱軟化された光学ガラス素材をプレスする一対の成形型と、
成形型相互の位置決めとなる基準面を有する胴型と、
胴型を支持する受け部材と、
前記一対の成形型を前記受け部材に支持された胴型の基準面に当接させて位置決めするため、一対の成形型の外周部を同じ方向から光軸に対して交差する方向に押圧する押圧部材と、
を具備することを特徴とする光学素子の成形装置。 In a molding apparatus that forms an optical element by heating and softening an optical glass material,
A pair of molds for pressing the heat-softened optical glass material;
A body mold having a reference surface for positioning between the molds;
A receiving member for supporting the trunk mold;
In order to position the pair of molds in contact with the reference surface of the body mold supported by the receiving member, the pressing of pressing the outer peripheral portions of the pair of molds in the direction intersecting the optical axis from the same direction Members,
An optical element molding apparatus comprising:
成形型相互の位置決めとなる基準面を有する胴型内に、一対の成形型と光学ガラス素材を挿入する工程と、
前記胴型の位置を規制した状態で、前記一対の成形型の外周部を同じ方向から光軸に対して交差する方向に押圧して一対の成形型を胴型の基準面に当接させて位置決めする位置決め工程と、
前記光学ガラス素材を一対の成形型により成形する工程と、
を有することを特徴とする光学素子の成形方法。 In the molding method to make the optical element by heating and softening the optical glass material,
A step of inserting a pair of molds and an optical glass material into a barrel mold having a reference surface that serves as a positioning between the molds;
In a state where the position of the barrel mold is regulated, the outer peripheral portions of the pair of molding dies are pressed in the direction intersecting the optical axis from the same direction to bring the pair of molding dies into contact with the reference surface of the trunk mold. A positioning step for positioning;
Forming the optical glass material with a pair of molds;
A method for molding an optical element, comprising:
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