JP2005126318A - Press molding apparatus and method for press-molding optical element - Google Patents

Press molding apparatus and method for press-molding optical element Download PDF

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Tadayuki Fujimoto
忠幸 藤本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a press molding apparatus where molding accuracy can be improved because the inclination of a main shaft to support a molding die and the like are eliminated and where a large-sized apparatus is not needed if the stroke at die opening or closing is large. <P>SOLUTION: The press molding apparatus 1 has freely openable and closable upper and lower molding dies 22, 23 and a drive part 3 for opening or closing by moving one of the upper and lower molding dies 22, 23. The drive part 3 has the main shaft 24 to support the freely movable molding die 23, a vertically moving member 32 supporting the main shaft 24, a plurality of screw shafts 33 positioned to be eccentric from the shaft line of the main shaft 24 and threaded with a screw part 32b on the vertically moving member 32, drivers M1, M2 to rotate the screw shafts 33 respectively and synchronously and a control unit to control the drivers M1, M2. The screw shafts 33 are rotated while being controlled with the drivers M1, M2 not to cause the inclination of the main shaft 24 when a material is molded in the closed molding die 23. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、開閉可能な一対の成形型の間にガラスプリフォーム等の材料を供給し、前記成形型を型閉めして前記材料を加圧することによって、所定形状の成形品を成形するプレス成形装置及びこのプレス成形装置を用いた光学素子の成形方法に関する。   The present invention supplies a material such as a glass preform between a pair of molds that can be opened and closed, press-molds a molded product of a predetermined shape by closing the mold and pressurizing the material. The present invention relates to an apparatus and a method for molding an optical element using the press molding apparatus.

開閉可能な一対の成形型を有し、この成形型の間に材料を供給して型閉めを行い、所定形状の成形品を形成するプレス成形装置が知られている。そして、このようなプレス成形装置を、レンズなどの光学素子の成形に用いたものとしては、加熱軟化させた材料を上下一対の成形型の間に供給し、これら一対の成形型を互いに接近させる方向に移動させて成形するものがある(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art There is known a press molding apparatus that has a pair of molds that can be opened and closed, supplies a material between the molds, and closes the mold to form a molded product having a predetermined shape. As such a press molding apparatus used for molding an optical element such as a lens, the heat-softened material is supplied between a pair of upper and lower molds, and the pair of molds are brought close to each other. There are some which are moved in the direction of molding (for example, see Patent Document 1).

下型を上昇させて上下一対の成形型を接近させる方法としては、下型をねじ軸で上昇させるもの(例えば、特許文献2)や、下型をシリンダで上昇させるものがある(例えば、特許文献3)。   As a method of raising the lower die and bringing the pair of upper and lower molds closer, there are a method of raising the lower die with a screw shaft (for example, Patent Document 2) and a method of raising the lower die with a cylinder (for example, patents). Reference 3).

特開平6−16432号公報(明細書の[0002]の記載参照)。Japanese Patent Laid-Open No. 6-16432 (refer to the description of [0002] in the specification). 実開平7−6242号公報Japanese Utility Model Publication No. 7-6242 特開平3−265527号公報JP-A-3-265527

特許文献2に記載の技術は、主軸とねじ軸とが同一の軸線上にあるので、主軸に傾きが生じにくく、成形精度を向上させることができるという利点がある。
しかしながら、主軸と同一の軸線上にねじ軸を配置しているため、成形型の昇降のストロークが長くなるほど主軸にねじ軸の長さを加えた鉛直方向の装置の高さが高くなり、装置が大型化するとともに作業性も悪くなるという問題がある。
The technique described in Patent Document 2 has an advantage that since the main shaft and the screw shaft are on the same axis, the main shaft is hardly inclined and the molding accuracy can be improved.
However, since the screw shaft is arranged on the same axis as the main shaft, the length of the vertical device with the length of the screw shaft added to the main shaft increases as the lifting / lowering stroke of the mold increases. There is a problem that the workability becomes worse as the size increases.

さらに、上記特許文献2に記載の技術では、成形型の昇降のストロークが長くなるほど、成形を行う際に軸線方向に作用する座屈荷重により、ねじ軸の撓みが大きくなり、成形精度に悪影響を及ぼすという問題がある。すなわち、前記の座屈荷重により、一対の成形型の成形面の間に水平方向の位置ズレ(シフト)や角度のズレ(傾き、ティルト)が生じ、成形精度を低下させる。   Furthermore, in the technique described in Patent Document 2, the longer the lifting stroke of the molding die, the greater the deflection of the screw shaft due to the buckling load acting in the axial direction during molding, which adversely affects the molding accuracy. There is a problem of affecting. That is, due to the buckling load, horizontal displacement (shift) and angular displacement (tilt, tilt) occur between the molding surfaces of the pair of molds, and the molding accuracy is lowered.

また、特許文献3に記載の技術は、例えば、その図2にも示されているように、保持軸の下端面の軸心に点接触状態で成形の際の駆動力や加圧力が伝達されるので、成形の際に不必要な軸径方向のモーメントが作用せず、保持軸の傾きを抑制することができるという利点がある。
しかしながら、この技術においても、その図3に示すように、駆動体を保持軸の直下に設けると装置が大型化し、作業性が悪くなるという問題がある。また、装置の小型化のために、その図1や図2に示すように、駆動体及びネジ駆動軸を保持軸から偏心した位置に設けると、保持軸とネジ駆動軸との間に生じるモーメントによって保持軸が傾斜し、成形精度を低下させるという問題がある。
Further, in the technique described in Patent Document 3, for example, as shown in FIG. 2, the driving force and the applied pressure at the time of molding are transmitted to the shaft center of the lower end surface of the holding shaft in a point contact state. Therefore, there is an advantage that an unnecessary moment in the axial diameter direction does not act at the time of molding, and the inclination of the holding shaft can be suppressed.
However, even in this technique, as shown in FIG. 3, if the driving body is provided directly below the holding shaft, there is a problem that the apparatus becomes large and the workability deteriorates. Further, in order to reduce the size of the apparatus, as shown in FIGS. 1 and 2, if the drive body and the screw drive shaft are provided at positions deviated from the hold shaft, the moment generated between the hold shaft and the screw drive shaft is generated. As a result, there is a problem that the holding shaft is inclined and the molding accuracy is lowered.

本発明者は、上記課題を解決するため研究を重ねた。まず、主軸と同一の軸線上に下型のねじ軸を配置することによって生じる問題を解決するため、主軸と下型のねじ軸を偏心させて配置した図6に示すプレス成形装置を試作し、種々検討した。   The inventor has conducted research in order to solve the above problems. First, in order to solve the problem caused by placing the lower mold screw shaft on the same axis as the main shaft, the press molding apparatus shown in FIG. 6 in which the main shaft and the lower mold screw shaft are arranged eccentrically is prototyped, Various studies were made.

図6に示すプレス成形装置300は、成形室321の内部に上下一対の成形型322,323を備えた成形部320と、下方の成形型323を支持する主軸324を鉛直上下方向に昇降させる駆動部330とから構成されている。
駆動部330は、サーボモータMと、このサーボモータMの駆動によって回転するねじ軸333と、主軸324の下端に取り付けられ、ねじ軸333とともにボールねじ・ナット機構を構成するナット332aを備えた昇降部材332とを有している。
A press molding apparatus 300 shown in FIG. 6 drives a molding unit 320 including a pair of upper and lower molding dies 322 and 323 inside a molding chamber 321 and a main shaft 324 supporting a lower molding 323 in the vertical direction. Part 330.
The drive unit 330 is attached to a servo motor M, a screw shaft 333 that rotates by driving of the servo motor M, and a lower end of the main shaft 324, and includes a nut 332a that forms a ball screw / nut mechanism together with the screw shaft 333. Member 332.

また、駆動部330には、基台331に取り付けられた支持部材334aと、この支持部材334aに鉛直上下方向に設けられたガイドレールと334bと、このガイドレール334bに嵌合する昇降部材332の嵌合溝332bとからなるガイド334を有している。
上記構成により、サーボモータMが駆動してねじ軸333が回転すると、この回転が昇降部材332のナット332aによって主軸324の軸線と平行な鉛直上下方向の移動に変換され、ガイド334に案内されながら、主軸324及び成形型323が鉛直上下方向に昇降する。
The drive unit 330 includes a support member 334a attached to the base 331, guide rails 334b vertically provided on the support member 334a, and an elevating member 332 fitted to the guide rail 334b. A guide 334 including a fitting groove 332b is provided.
With the above configuration, when the servo motor M is driven to rotate the screw shaft 333, this rotation is converted into vertical vertical movement parallel to the axis of the main shaft 324 by the nut 332 a of the elevating member 332, while being guided by the guide 334. The main shaft 324 and the mold 323 are moved up and down in the vertical direction.

図6に示すプレス成形装置によれば、鉛直方向の装置の高さを抑制することができるので、装置の小型化を図ることが可能となり、かつ作業性もよくなるといった利点がある。一方、図示するような駆動部330では、ねじ軸333が主軸324に対して偏心した位置に設けられているので、材料をプレス成形する際の負荷が図中矢印Iで示す方向に作用すると、ねじ軸333に作用する矢印II方向の力により、昇降部材332に傾斜が生じ、主軸324とともに成形型323が傾くという新たな問題のあることを見出した。   According to the press molding apparatus shown in FIG. 6, since the height of the apparatus in the vertical direction can be suppressed, there is an advantage that the apparatus can be downsized and the workability is improved. On the other hand, in the driving unit 330 as shown in the figure, the screw shaft 333 is provided at a position eccentric with respect to the main shaft 324. Therefore, when the load during press molding of the material acts in the direction indicated by the arrow I in the figure, It has been found that there is a new problem that the lifting member 332 is inclined due to the force in the direction of the arrow II acting on the screw shaft 333, and the mold 323 is inclined together with the main shaft 324.

主軸324及び成形型323に傾きが生じると、上下の成形型322,323の当接面の水平性が失われることになる。これは、上下の成形型322,323の嵌合精度を悪化させることを意味している。すなわち、一対の成形型322,323の成形面の中心軸に角度のずれ(ティルト)が生じ、成形される光学素子の偏心精度を悪化させる。さらに、上下の成形型322,323の位置決め部材(例えばスリーブやガイドピン)が、上下の成形型322,323の当接面から突出して設けられている場合には、成形型322,323の開閉を行うたびに、これらにこすれやかじりが生じるという問題がある。これを防ぐために、嵌合クリアランスを大きくすると、上下の成形型322,323の水平方向への位置ずれ(ディセンタ)も悪化し、光学素子の偏心精度が損なわれる。   If the main shaft 324 and the mold 323 are inclined, the horizontality of the contact surfaces of the upper and lower molds 322 and 323 is lost. This means that the fitting accuracy of the upper and lower molds 322 and 323 is deteriorated. That is, an angle shift (tilt) occurs in the center axis of the molding surfaces of the pair of molding dies 322 and 323, and the eccentric accuracy of the optical element to be molded is deteriorated. Further, when positioning members (for example, sleeves and guide pins) of the upper and lower molds 322 and 323 are provided so as to protrude from the contact surfaces of the upper and lower molds 322 and 323, the molds 322 and 323 are opened and closed. There is a problem that these are rubbed and galling each time. In order to prevent this, if the fitting clearance is increased, the horizontal misalignment (decenter) of the upper and lower molds 322 and 323 is also deteriorated, and the eccentric accuracy of the optical element is impaired.

ところで、最近では、デジタルカメラの画素数の拡大、又はDVDなどの光記録媒体の記録密度の増加などにより、これらの光学機器に用いられる光学素子の精度をより高くすることが求められている。特に、非球面レンズの成形においては、ひとつの成形面形状によって一つの中心軸(非球面中心と、非球面曲率中心を結んだもの)が規定されるため、上下の成形面の中心軸を一致させる必要があり、一対の成形面の相互の位置精度が極めて重要である。
例えば、これらの光学素子は、ティルトが2分以内となる条件で成形することが求められる。しかしながら、常にティルトを所定範囲内に制御して、多数回の連続プレスを行うことは容易ではない。
Recently, there has been a demand for higher accuracy of optical elements used in these optical devices by increasing the number of pixels of a digital camera or increasing the recording density of an optical recording medium such as a DVD. In particular, in the molding of aspherical lenses, one central axis (which connects the aspherical center and the aspherical curvature center) is defined by one molding surface shape, so that the central axes of the upper and lower molding surfaces coincide. The positional accuracy of the pair of molding surfaces is extremely important.
For example, these optical elements are required to be molded under a condition that the tilt is within 2 minutes. However, it is not easy to always perform the continuous pressing by controlling the tilt within a predetermined range.

本発明者は、ティルト劣化の要因を解析し、成形型の昇降にともなう駆動機構に、改良の余地があることを見出すとともに、図6に示すプレス成形装置の生じる問題点をも加味し、さらに、研究を重ねた。その結果、成形型を支持する主軸を、この主軸と偏心した位置に設けた複数のねじ軸で昇降させる構成とすることにより、前記課題を解決することができることを見出した。   The present inventor analyzed the factor of tilt deterioration, found that there was room for improvement in the drive mechanism accompanying the raising and lowering of the mold, and also took into account the problems caused by the press molding apparatus shown in FIG. , Repeated research. As a result, it has been found that the above problem can be solved by adopting a configuration in which the main shaft that supports the mold is moved up and down by a plurality of screw shafts provided at positions eccentric from the main shaft.

そこで、本発明では、成形型を開閉させる駆動部について、光学素子等の成形品の偏心を生じさせない構造とし、成形精度を向上させることを目的とする。また、移動自在な成形型の移動方向である主軸に傾斜を生じさせることなく、装置の大型化や作業性の悪化を防止することのできる成形装置及び成形方法の提供を目的とする。
さらに、非稼働状態で成形型の交換や点検を行う際や、稼働状態で材料を供給する際、成形された光学素子を搬出するべく搬出手段が成形型間に入退出する際には、十分に上下の成形型を開く必要があるが、このように、成形型の型開きを十分に大きくしても、プレス成形装置を比較的コンパクトにすることができるプレス成形装置及び成形方法の提供を目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to improve the molding accuracy by using a structure that does not cause eccentricity of a molded product such as an optical element in the drive unit that opens and closes the mold. It is another object of the present invention to provide a molding apparatus and a molding method capable of preventing an increase in the size of the apparatus and a deterioration in workability without causing an inclination in a main shaft that is a moving direction of a movable mold.
Furthermore, when exchanging and inspecting the mold in the non-operating state, supplying the material in the operational state, and when the unloading means enters and exits between the molds to carry out the molded optical element, it is sufficient. It is necessary to open the upper and lower molds in this way. Thus, even if the mold opening of the mold is sufficiently large, it is possible to provide a press molding apparatus and a molding method capable of making the press molding apparatus relatively compact. Objective.

上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、相対向する成形面を有する開閉自在な上下の成形型と、この上下の成形型のうちの少なくとも一方を、上下方向に移動させて前記成形型の開閉を行う駆動部とを有するプレス成形装置において、前記駆動部は、移動自在な前記成形型を支持する主軸と、この主軸を支持して昇降する昇降部材と、前記主軸の軸線から偏心した位置に配置され、前記昇降部材に形成された複数のねじ部とそれぞれ螺合して前記昇降部材を昇降させる複数のねじ軸と、このねじ軸の各々を同期して回転させる駆動体と、この駆動体の駆動を制御する制御装置とを有する構成としてある。
この構成によれば、主軸にはモーメントによる傾斜が生じることなく、昇降部材を精密に鉛直上下方向に昇降させることができる。また、ねじ軸の各々を駆動体で回転させるので、ねじ軸ごとのピッチ誤差等による悪影響を各ねじ軸ごとに補正して、材料を高精度にプレス成形することが可能になる。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that an openable upper and lower molds having opposed molding surfaces and at least one of the upper and lower molds are moved in the vertical direction. In the press molding apparatus having a drive unit that opens and closes the mold, the drive unit includes a main shaft that supports the movable mold, a lifting member that supports the main shaft and moves up and down, and the main shaft. A plurality of screw shafts that are arranged at positions deviated from the axis of the shaft and screwed with a plurality of screw portions formed on the lifting member, respectively, and the screw shafts are rotated in synchronization with each other. The driving body and a control device that controls driving of the driving body are provided.
According to this configuration, the elevating member can be precisely raised and lowered in the vertical vertical direction without causing a tilt due to a moment on the main shaft. Further, since each of the screw shafts is rotated by the driving body, it is possible to correct a bad influence due to a pitch error or the like for each screw shaft for each screw shaft and press-mold the material with high accuracy.

請求項2に記載の発明は、前記昇降部材の複数のねじ部を、前記主軸を中心として対称位置に設けた構成としてある。このようにすることで、昇降部材の水平を維持するために、複数のねじ軸に作用する負荷を均等にすることができ、加圧成形に際して負荷制御が行いやすく、成形型の水平を精度高く維持することが可能である。さらに、仮に昇降部材の剛性や厚みにより、撓みが生じた場合でも、主軸部分に対してねじ部は対称位置にあるので、昇降部材には傾斜が生じず、主軸部分は、水平に保たれる。   The invention according to claim 2 is configured such that the plurality of screw portions of the elevating member are provided at symmetrical positions with the main shaft as a center. In this way, in order to maintain the level of the elevating member, the load acting on the plurality of screw shafts can be made uniform, load control can be easily performed during pressure molding, and the level of the molding die is highly accurate. It is possible to maintain. Further, even if bending occurs due to the rigidity and thickness of the elevating member, since the screw portion is in a symmetrical position with respect to the main shaft portion, the elevating member is not inclined and the main shaft portion is kept horizontal. .

また、請求項3に記載するように、前記複数のねじ軸は、前記成形型を型閉めしてプレス成形する際の荷重をそれぞれ均等に受けるように構成することが好ましい。このようにプレス荷重が複数のねじ軸に均等に掛かることで、主軸が傾斜することを抑止でき、成形型の水平を精度高く維持することが可能となる。   According to a third aspect of the present invention, it is preferable that the plurality of screw shafts are configured so as to equally receive a load when the mold is closed and press-molded. In this way, the press load is evenly applied to the plurality of screw shafts, so that the main shaft can be prevented from being inclined, and the level of the mold can be maintained with high accuracy.

また、請求項4に記載するように、前記複数のねじ軸の各々に対応して駆動体を設け、各駆動体の駆動制御を前記制御装置によって行うようにしてもよい。このようにすると、高いトルク(負荷)が必要とされる場合にも適用が可能になり、かつ、最も精度高く同期性が確保できる点で有利である。
この場合、前記制御装置は、請求項5に記載するように、前記成形材料の成形の際に、前記複数のねじ軸の回転による前記昇降部材の移動位置を制御する位置制御を行うことが好ましい。
この構成によれば、前記位置制御によって成形型を高精度で水平に保ったまま、型閉めを行うことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, a driving body may be provided corresponding to each of the plurality of screw shafts, and drive control of each driving body may be performed by the control device. This is advantageous in that application is possible even when high torque (load) is required, and synchronization can be secured with the highest accuracy.
In this case, as described in claim 5, the control device preferably performs position control for controlling a moving position of the elevating member by rotation of the plurality of screw shafts when the molding material is molded. .
According to this configuration, the mold can be closed by the position control while keeping the molding die horizontal with high accuracy.

請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載のプレス成形装置を用いた光学素子の成形方法であって、前記成形型を予め所定温度に加熱する工程と、加熱軟化させた材料を搬送して、型開き状態の前記成形型のうちの下方の前記成形型に前記材料を供給する工程と、前記成形型の型閉めを行って前記材料を加圧成形する工程とを有し、前記加圧成形工程において、複数のねじ軸の回転による前記成形型の位置制御を行う方法である。
これらの方法によれば、高い成形精度でレンズ等の光学素子を成形することができる。
The invention of claim 6 is a method for molding an optical element using the press molding apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the mold is preheated to a predetermined temperature and softened by heating. A step of conveying the material and supplying the material to the lower mold of the mold in an open state; and a step of pressure-molding the material by closing the mold. In the pressure forming step, the position of the forming die is controlled by rotating a plurality of screw shafts.
According to these methods, an optical element such as a lens can be molded with high molding accuracy.

本発明によれば、プレス成形装置の主軸に傾き等を発生させることなく、プレス成形品の成形精度、特に偏心精度(成形ティルト、成形シフトの抑止)を高くすることができる。また成形型の移動のストロークが大きくなっても、装置を大型化することもない。   According to the present invention, it is possible to increase the molding accuracy of a press-molded product, in particular, the eccentric accuracy (determination of molding tilt and molding shift) without causing an inclination or the like in the main shaft of the press molding apparatus. Even if the stroke of movement of the mold is increased, the apparatus is not increased in size.

[発明の実施の形態]
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明のプレス成形装置をガラス光学素子の製造装置に適用した場合におけるガラス光学素子の製造装置の概略平断面図である。
図1に示す製造装置は、球状のガラスプリフォーム(成形素材の抑止)をプレスし、小型のコリメーターレンズを製造するものである。
[Embodiment of the Invention]
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic plan sectional view of a glass optical element manufacturing apparatus when the press molding apparatus of the present invention is applied to a glass optical element manufacturing apparatus.
The manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is for manufacturing a small collimator lens by pressing a spherical glass preform (inhibition of molding material).

図1に示すように、このガラス光学素子の製造装置は、加熱室100と、この加熱室100に隣接して設けられた成形室200とを備えている。加熱室100と成形室200は、開閉バルブ131を備えた通路130で相互に連通されており、この加熱室100、成形室200及び通路130によって、外部から遮断された一つの密閉空間が形成されている。この密閉空間の外壁は、ステンレスその他の部材により形成されており、シーリング材によって、その気密性が保持されている。この加熱室100、成形室200及び通路130によって形成される密閉空間は、ガラス光学素子の成形に際して、不活性ガス雰囲気にされる。   As shown in FIG. 1, the glass optical element manufacturing apparatus includes a heating chamber 100 and a molding chamber 200 provided adjacent to the heating chamber 100. The heating chamber 100 and the molding chamber 200 are connected to each other through a passage 130 having an opening / closing valve 131, and the heating chamber 100, the molding chamber 200, and the passage 130 form a single sealed space that is blocked from the outside. ing. The outer wall of the sealed space is formed of stainless steel or other members, and the hermeticity is maintained by a sealing material. The sealed space formed by the heating chamber 100, the molding chamber 200, and the passage 130 is set to an inert gas atmosphere when the glass optical element is molded.

加熱室100は、供給されるガラスプリフォームをプレスするに先立って予備加熱するための領域であり、ここには、加熱室100の外部からガラスプリフォームを加熱室100内へ供給するためのプリフォーム供給手段111と、プリフォーム供給手段111から成形室200へガラスプリフォームを搬送するプリフォーム搬送手段112、及び、成形室200へ搬送するガラスプリフォームを予め加熱するプリフォーム加熱手段113が設置されている。   The heating chamber 100 is an area for preheating prior to pressing the glass preform to be supplied. In this area, the glass preform is supplied into the heating chamber 100 from the outside of the heating chamber 100. A reform supply unit 111, a preform transfer unit 112 that transfers a glass preform from the preform supply unit 111 to the molding chamber 200, and a preform heating unit 113 that preheats the glass preform transferred to the molding chamber 200 are installed. Has been.

プリフォーム搬送手段112は、加熱室100内に設けられていて、プリフォーム供給手段111から供給されるガラスプリフォームを受け取り、プリフォーム加熱手段113による加熱領域に搬送し、さらに、加熱軟化したガラスプリフォームを成形室200へ搬送する。プリフォーム搬送手段112は、そのアーム112cの先端に4つの皿112dを備え、その上でガラスプリフォームを保持する。
実施形態のものは、加熱室100内に固定されている摺動部112a上を移動する駆動台112bによって、皿112dを備えるアーム112cが水平に支承され、該アーム112cはほぼ90度の回転角をもって水平方向に回動する構成としてある。
The preform conveying means 112 is provided in the heating chamber 100, receives the glass preform supplied from the preform supply means 111, conveys it to a heating region by the preform heating means 113, and further heat-softened glass. The preform is transferred to the molding chamber 200. The preform conveying means 112 includes four plates 112d at the tip of the arm 112c, and holds the glass preform thereon.
In the embodiment, an arm 112c including a tray 112d is horizontally supported by a drive base 112b that moves on a sliding portion 112a fixed in the heating chamber 100, and the arm 112c has a rotation angle of approximately 90 degrees. Is configured to rotate in the horizontal direction.

プリフォーム搬送手段112は、駆動台112bの内部に、図示しないアーム開閉機構を備え、これによってアーム112cの先端を開いて皿112d上のガラスプリフォームを成形型上に落下させる。
ガラスプリフォームが予熱され、軟化した状態で搬送されるときに、搬送治具に接触することでガラス表面に欠陥が生じると、成形後の光学素子の形状精度を損なうため、本実施形態のアーム112cは、ガラスプリフォームをガス浮上させた状態で搬送する浮上搬送型としてある。
そして、例えば、該アーム112cをその幅方向に分割可能な一対のアーム分割体で構成し、該アーム分割体の先端側を相互に開くことによって、該開かれた隙間から皿112d上のガラスプリフォームを成形型上に落下供給するようにするとよい。
The preform conveying means 112 is provided with an arm opening / closing mechanism (not shown) inside the drive base 112b, thereby opening the tip of the arm 112c and dropping the glass preform on the plate 112d onto the mold.
When the glass preform is preheated and transported in a softened state, if the glass surface is defective due to contact with the transport jig, the shape accuracy of the optical element after molding is impaired. 112c is a levitation conveyance type that conveys the glass preform in a state where the glass preform is floated.
Then, for example, the arm 112c is constituted by a pair of arm divided bodies that can be divided in the width direction, and the front ends of the arm divided bodies are opened to each other, so that the glass plate on the plate 112d is opened from the opened gap. It is advisable that the reform is dropped onto the mold.

プリフォーム加熱手段113は、供給されたガラスプリフォームを、所定の粘度に対応した温度まで加熱するためのものである。プリフォーム加熱手段113は、側面から見て概略コ字状を有しており、その内側の上下面にヒータ部材を備えている。プリフォーム加熱手段113は、アーム112d上に保持したガラスプリフォームの移動経路上に設置される。   The preform heating means 113 is for heating the supplied glass preform to a temperature corresponding to a predetermined viscosity. The preform heating unit 113 has a substantially U-shape when viewed from the side, and includes heater members on the upper and lower surfaces thereof. The preform heating means 113 is installed on the moving path of the glass preform held on the arm 112d.

この製造装置では、プリフォーム加熱手段113のヒータ表面温度は約1100℃、炉内雰囲気、すなわち上下ヒータ間の雰囲気は約700〜800℃とするとよい。なお、本実施形態においては、上下ヒータ間に温度差を設けることによって、アーム112cの縦方向における反りを防止するようにしている。   In this manufacturing apparatus, the heater surface temperature of the preform heating means 113 is preferably about 1100 ° C., and the atmosphere in the furnace, that is, the atmosphere between the upper and lower heaters is preferably about 700 to 800 ° C. In the present embodiment, the arm 112c is prevented from warping in the vertical direction by providing a temperature difference between the upper and lower heaters.

一方、成形室200には、加熱室100において予備加熱されたガラスプリフォームをプレスして、所望の形状のガラス光学素子を成形するためのプレス成形装置1と、吸着パッドを備え、成形後の光学素子をプレス成形装置1から自動的に取り出して素子取出し手段230まで搬送する搬出手段220が設置されている。
素子取出し手段230は、プレス成形されたガラス光学素子を成形室200の外部へ搬出する。
On the other hand, the molding chamber 200 includes a press molding apparatus 1 for molding a glass optical element having a desired shape by pressing the glass preform preliminarily heated in the heating chamber 100, and a suction pad. Unloading means 220 for automatically taking out the optical element from the press molding apparatus 1 and conveying it to the element taking-out means 230 is provided.
The element taking-out means 230 carries out the press-molded glass optical element to the outside of the molding chamber 200.

図2及び図3は、上記の製造装置に設けられたプレス成形装置の詳細を示す図で、図2はその概略構成を説明する側面断面図、図3は、図2のI−I方向断面図である。
プレス成形装置1は、ガラスプリフォームのプレス成形を行う成形部2と、この成形部2の下方に設けられ、成形部2の上下一対の成形型22,23のうち下方の成形型23を昇降させる駆動部3とから構成されている。
成形部2は、ガラスプリフォームを加熱する加熱室100(図1参照)と通路130を介して相互に連通する成形室200と、この成形室200の内部に設けられた上下一対の成形型22,23とを有している。上方の成形型22は成形室200の天井部分に固定され、下方の成形型23は、鉛直上下方向に昇降自在な主軸24の上端に取り付けられている。
2 and 3 are diagrams showing details of the press forming apparatus provided in the above manufacturing apparatus, FIG. 2 is a side sectional view for explaining the schematic configuration, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line II in FIG. FIG.
The press molding apparatus 1 is provided below the molding unit 2 that performs press molding of the glass preform and the molding unit 2, and moves up and down the lower molding die 23 among the upper and lower molding dies 22 and 23 of the molding unit 2. And a driving unit 3 to be operated.
The molding unit 2 includes a heating chamber 100 (see FIG. 1) for heating the glass preform, a molding chamber 200 communicating with each other via a passage 130, and a pair of upper and lower molding dies 22 provided in the molding chamber 200. , 23. The upper mold 22 is fixed to the ceiling portion of the molding chamber 200, and the lower mold 23 is attached to the upper end of the main shaft 24 that can be moved up and down in the vertical vertical direction.

1サイクルのプレス成形で成形される光学素子の個数は、一個でも複数個でもよい。成形型22,23は、光学素子の取り個数に応じて母型20a,20b上に何個配置してもよいが、母型20a,20bの面積が大きくなると、プレス時の高温による熱変形による反りの影響で、成形精度が悪化する。特に、母型20a,20b上の端部近くに配置された成形型22,23において、上下の軸ずれによる偏心精度の悪化が生じる。また、上下の成形型22,23の嵌合精度が悪く、位置決め部材のかじりや、こすれが生じる。さらに、これらの問題を解決するために位置決め部材のクリアランスを大きくすれば、偏心精度が悪化する。そこで、成形型22,23の個数は、母型20a,20b上のすべての成形型22,23によって成形される光学素子において、上下の成形型22,23における成形面の中心軸の傾き(ここでは、成形ティルトという)が2分以内となる個数を選択することが好ましい。母型20a,20bの材質、成形型22,23の大きさ、配置間隔などにもよるが、一つの母型20a,20bに配置する成形型22,23の数は1〜4個が好ましい。   The number of optical elements molded by one cycle of press molding may be one or more. Any number of the molds 22 and 23 may be arranged on the master dies 20a and 20b according to the number of optical elements. However, when the areas of the master dies 20a and 20b are increased, it is caused by thermal deformation due to high temperature during pressing. Molding accuracy deteriorates due to the effect of warping. In particular, in the molds 22 and 23 arranged near the ends on the mother dies 20a and 20b, the eccentric accuracy is deteriorated due to the vertical axis deviation. Further, the fitting accuracy of the upper and lower molds 22 and 23 is poor, and the positioning member is galled or rubbed. Furthermore, if the clearance of the positioning member is increased in order to solve these problems, the eccentricity accuracy is deteriorated. Therefore, the number of molding dies 22 and 23 is the inclination of the central axis of the molding surface of the upper and lower molding dies 22 and 23 in the optical element molded by all the molding dies 22 and 23 on the mother dies 20a and 20b (here. In this case, it is preferable to select a number in which the molding tilt is less than 2 minutes. Although depending on the material of the mother dies 20a and 20b, the size of the dies 22 and 23, the arrangement interval, etc., the number of the dies 22 and 23 arranged on one mother dies 20a and 20b is preferably 1 to 4.

成形ティルトは、例えば、周縁に平坦部を有する上下の成形型22,23を用いて、周縁につば形状の平坦部を有する光学素子(レンズ)をプレス成形し、成形された光学素子の第一面、第二面の平坦部の角度を測定することで求めることができる。また、プレス成形装置1の上下の成形型22,23の角度によって求めてもよい。母型20a,20bの材質は、耐熱性に富むものが好ましい。また、成形型22,23を加熱する機構として、母型20a,20bからの熱伝導を利用する場合、母型20a,20bの材質を高周波誘導可能な素材(主として鉄、コバルト、ニッケルなどの金属)とし、母型20a,20bの加熱手段として高周波誘導コイルを用いることができる。成形型22,23にセラミック素材を用いる場合には、熱膨張率が近似するタングステン合金などを用いることが好ましい。   The molding tilt is performed by, for example, press-molding an optical element (lens) having a flange-shaped flat portion on the periphery using upper and lower molds 22 and 23 having a flat portion on the periphery, and the first of the formed optical elements. It can obtain | require by measuring the angle of the flat part of a surface and a 2nd surface. Moreover, you may obtain | require by the angle of the upper and lower shaping | molding type | molds 22 and 23 of the press molding apparatus 1. FIG. The material of the mother dies 20a and 20b is preferably a material having high heat resistance. Further, when heat conduction from the mother dies 20a and 20b is used as a mechanism for heating the molds 22 and 23, the material of the mother dies 20a and 20b can be a material capable of high frequency induction (mainly metal such as iron, cobalt, nickel, etc.). ) And a high frequency induction coil can be used as a heating means for the mother dies 20a and 20b. When a ceramic material is used for the molds 22 and 23, it is preferable to use a tungsten alloy or the like whose thermal expansion coefficient approximates.

通路130(図1参照)を通して加熱室100から成形室200の内部に搬入されたガラスプリフォームが、型開き状態の上下の成形型22,23の間に搬送され、下方の成形型23に供給される。そして、主軸24とともに下方の成形型23が上昇して型閉めを行うことにより、ガラスプリフォームのプレス成形が行われる。   The glass preform carried into the molding chamber 200 from the heating chamber 100 through the passage 130 (see FIG. 1) is conveyed between the upper and lower molding dies 22 and 23 in the mold open state and supplied to the lower molding die 23. Is done. Then, the lower mold 23 rises together with the main shaft 24 to close the mold, whereby the glass preform is press-molded.

図中、符号25は、プレス成形を行うに先立ち、成形型22,23を所定温度に加熱するためのヒータや誘導加熱用のコイルで、上方の成形型22の周囲及び下方の成形型23の昇降経路上にそれぞれ設けられている。
ここで、昇降部材32の材質及び断面形状は、剛性が高く、主軸24に負荷が作用しても容易に撓まないものであるのが好ましい。材質としては、例えば、JIS機械構造用鋼である炭素鋼や圧延鋼、セラミックを用いるのが好ましい。このような昇降部材32を用いることで、成形品の成形精度をより高くすることができる。
In the figure, reference numeral 25 denotes a heater or induction heating coil for heating the molds 22 and 23 to a predetermined temperature prior to press molding, and around the upper mold 22 and the lower mold 23. Each is provided on the lifting path.
Here, it is preferable that the material and the cross-sectional shape of the elevating member 32 have high rigidity and are not easily bent even when a load is applied to the main shaft 24. As the material, for example, carbon steel, rolled steel, or ceramic that is JIS machine structural steel is preferably used. By using such an elevating member 32, the molding accuracy of the molded product can be further increased.

主軸24は、成形室200の床部分に形成された貫通孔を挿通して、駆動部3の内部まで延びている。駆動部3は、基台31と、この基台31の下部に取り付けられた駆動体としての二つのサーボモータM1,M2と、このサーボモータM1,M2の駆動軸に連結され、サーボモータM1,M2の駆動により回転する左右一対のねじ軸33,33と、主軸24の下端に取り付けられ、ねじ軸33,33と螺合し、ねじ軸33,33とともにボールねじ・ナット機構を構成するねじ穴32b,32b(図3参照)が形成された昇降部材32と、この昇降部材32を左右両側から案内する第一のガイド34,34及び昇降部材32を背面側から案内する第二のガイド36とを有している。   The main shaft 24 extends through the through-hole formed in the floor portion of the molding chamber 200 to the inside of the drive unit 3. The drive unit 3 is connected to a base 31, two servo motors M 1 and M 2 as drive bodies attached to the lower part of the base 31, and drive shafts of the servo motors M 1 and M 2. A pair of left and right screw shafts 33, 33 that are rotated by driving M2, and screw holes that are attached to the lower ends of the main shaft 24 and screwed with the screw shafts 33, 33 together with the screw shafts 33, 33 to form a ball screw / nut mechanism. Lifting member 32 formed with 32b, 32b (see FIG. 3), first guides 34, 34 for guiding the lifting member 32 from both the left and right sides, and a second guide 36 for guiding the lifting member 32 from the back side, have.

左右一対のねじ軸33,33は、主軸24の軸心から偏心した位置、すなわち主軸24の軸線と異なる位置であって、主軸24を中心として180度対向する左右対称位置(図3における同一線(X)上となる位置)に配置されている。
昇降部材32は剛性の高い材質のもので形成されているから、ガラスプリフォームをプレス成形する際に、主軸24の軸線方向に負荷が作用しても、ねじ軸33,33には鉛直方向に相互に等しい負荷が作用するだけで、昇降部材32は常に水平状態に維持され、かつ、主軸24も傾斜することがない。
ねじ軸33,33が、主軸24を中心として対称位置に配置されていなくても、昇降部材32の水平を維持することは可能であるが、ねじ軸33,33の各々に作用する負荷が異なるため、制御が複雑になる。さらに、昇降部材32に撓みが生じても主軸24が傾斜しないため、対称位置に配置するのが好ましい。
The pair of left and right screw shafts 33, 33 are positions deviated from the axis of the main shaft 24, that is, positions different from the axis of the main shaft 24, and are symmetrically opposed to each other by 180 degrees about the main shaft 24 (the same line in FIG. (X) the upper position).
Since the elevating member 32 is made of a material having high rigidity, even when a load is applied in the axial direction of the main shaft 24 when the glass preform is press-molded, the screw shafts 33 and 33 are arranged in the vertical direction. The lifting member 32 is always maintained in a horizontal state only by applying equal loads to each other, and the main shaft 24 is not inclined.
Even if the screw shafts 33 and 33 are not arranged at symmetrical positions around the main shaft 24, it is possible to maintain the level of the elevating member 32, but the load acting on each of the screw shafts 33 and 33 is different. Therefore, the control becomes complicated. Furthermore, even if the elevating member 32 is bent, the main shaft 24 does not incline, so that it is preferable to arrange it at a symmetrical position.

上記したねじ軸33,33の上端は、基台31の上部に、軸受等により回転自在に支持され、その下端は、サーボモータM1,M2の駆動軸に連結されている。
昇降部材32の左右両側を案内する第一のガイド34,34は、基台31の天井部分から鉛直方向に垂下して設けられた左右一対の支持部材34a,34aと、この支持部材34a,34aの一端に、鉛直上下方向に敷設されたガイドレール34b,34bと、昇降部材32に形成され、ガイドレール34b,34bと嵌合するガイド溝32a,32a(図3参照)とから構成されている。
The upper ends of the above-described screw shafts 33, 33 are rotatably supported on the upper portion of the base 31 by bearings or the like, and the lower ends thereof are connected to the drive shafts of the servo motors M1, M2.
The first guides 34, 34 for guiding the left and right sides of the elevating member 32 are a pair of left and right support members 34 a, 34 a provided vertically from the ceiling portion of the base 31, and the support members 34 a, 34 a. The guide rails 34b and 34b laid in the vertical up and down direction at one end, and guide grooves 32a and 32a (see FIG. 3) formed on the elevating member 32 and fitted to the guide rails 34b and 34b. .

また、昇降部材32を後方から案内する第二のガイド36は、基台31の天井部分から鉛直方向に垂下して設けられた支持部材36aと、この支持部材36aのほぼ中央に敷設され、軸線Xと直交し主軸24の軸心を通る軸線Y上に設けられた鉛直上下方向のガイドレール36bと、昇降部材32に形成され、ガイドレール36bと嵌合するガイド溝32c(図3参照)とから構成されている。支持部材36aと支持部材34a,34aとは、互いの剛性を高めるために、図3に示すように一体のものとして形成するのが好ましい。
また、第一のガイド34,34及び第二のガイド36としては、案内精度の高いリニアガイドを用いるのが好ましい。
The second guide 36 for guiding the elevating member 32 from the rear is provided with a support member 36a that is suspended from the ceiling portion of the base 31 in the vertical direction, and is laid at substantially the center of the support member 36a. A vertical vertical guide rail 36b provided on an axis Y perpendicular to X and passing through the axis of the main shaft 24, and a guide groove 32c (see FIG. 3) formed in the elevating member 32 and fitted to the guide rail 36b. It is composed of The support member 36a and the support members 34a and 34a are preferably formed integrally as shown in FIG. 3 in order to increase mutual rigidity.
Further, as the first guides 34 and 34 and the second guide 36, it is preferable to use linear guides with high guidance accuracy.

サーボモータM1,M2の駆動は、制御装置により制御される。
図4は、サーボモータM1,M2の駆動を制御する制御装置の構成を説明するブロック図である。
制御装置は、予め設定された各種の条件を記憶するメモリ82と、当該設定条件に即した動作が行われるようにサーボモータM1,M2を制御する制御部81と、制御部81の駆動指令にしたがってサーボモータM1,M2の各々を駆動させるドライバ84,84と、ねじ軸33,33の回転角を検出する位置検出部85,85と、ねじ軸33,33に作用する負荷(トルクと称することがある)を、サーボモータM1,M2を介して検出する負荷検出部86,86とを有している。
制御部81は、所定の周期で駆動指令(目標値信号)を出力して、サーボモータM1、M2を制御することができる。
The drive of the servo motors M1, M2 is controlled by a control device.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a control device that controls driving of the servo motors M1 and M2.
The control device includes a memory 82 for storing various preset conditions, a control unit 81 for controlling the servomotors M1 and M2 so that an operation in accordance with the set conditions is performed, and a drive command for the control unit 81. Therefore, drivers 84 and 84 that drive each of the servo motors M1 and M2, position detection units 85 and 85 that detect the rotation angles of the screw shafts 33 and 33, and loads (referred to as torque) acting on the screw shafts 33 and 33. And load detectors 86 and 86 that detect the motors M1 and M2 through servomotors M1 and M2.
The controller 81 can control the servo motors M1 and M2 by outputting a drive command (target value signal) at a predetermined cycle.

ねじ軸33,33の回転角を検出する位置検出部85,85としては、公知のエンコーダを用いることができる。エンコーダは、ねじ軸33の回転角に相当する検出信号を出力する。図示するように、この実施形態の制御装置8では、位置検出部85,85によって検出された回転角に関する検出信号を、ドライバ84,84に入力するようにしている。また、各ドライバ84、84から制御部81に対して、駆動状態に関する情報が常時入力される。   As the position detectors 85 and 85 for detecting the rotation angle of the screw shafts 33 and 33, a known encoder can be used. The encoder outputs a detection signal corresponding to the rotation angle of the screw shaft 33. As shown in the figure, in the control device 8 of this embodiment, a detection signal related to the rotation angle detected by the position detectors 85 and 85 is input to the drivers 84 and 84. In addition, information regarding the driving state is constantly input from the drivers 84 and 84 to the control unit 81.

ドライバ84、84は、回転角に関する検出信号をフィードバック信号として利用し、検出値を目標値に一致させるようにフィードバック制御を行う。この検出信号の検出は、可能な限り短い間隔で行うのが好ましく、例えば数ms間隔で行うのが好ましい。このようにすることで、ねじ軸33,33の回転を高精度に同期させることができ、昇降部材32を高い精度で水平に維持することができる。   The drivers 84 and 84 use the detection signal regarding the rotation angle as a feedback signal, and perform feedback control so that the detected value matches the target value. The detection of the detection signal is preferably performed at an interval as short as possible, for example, at an interval of several ms. By doing in this way, rotation of the screw shafts 33 and 33 can be synchronized with high precision, and the raising / lowering member 32 can be maintained horizontally with high precision.

また、ドライバ84、84から制御部81に入力された両者の情報は、制御部81内で比較され、各ドライバ84、84によって駆動されるモータM1、M2の回転位置(すなわち、ねじ軸33、33の回転角)が実質的に同じになるように、ドライバ84、84への駆動指令を出力する。なお、昇降部材32又は成形型23の位置を図示しない光学式センサにより検出し、その信号を制御部に入力してもよい。   Further, both information inputted from the drivers 84, 84 to the control unit 81 are compared in the control unit 81, and the rotational positions of the motors M1, M2 driven by the drivers 84, 84 (that is, the screw shaft 33, The drive command to the drivers 84 and 84 is output so that the rotation angle of 33 is substantially the same. In addition, the position of the raising / lowering member 32 or the shaping | molding die 23 may be detected with the optical sensor which is not shown in figure, and the signal may be input into a control part.

また、負荷検出部86,86としては、例えば、モータに供給される電流量とモータの回転速度との関係から負荷の増減を検出するものを用いることができる。図示するように、負荷検出部86,86によって検出されたねじ軸33,33に作用する負荷に関する検出信号は、ドライバ84,84及び制御部81に入力され、所定の負荷を超えたときにトルクリミッタが働いて、モータM1,M2に過度の負荷がかからないようにドライバ84,84で制御できるようになっている。   Further, as the load detectors 86 and 86, for example, a detector that detects the increase or decrease of the load from the relationship between the amount of current supplied to the motor and the rotational speed of the motor can be used. As shown in the figure, a detection signal related to the load acting on the screw shafts 33, 33 detected by the load detection units 86, 86 is input to the drivers 84, 84 and the control unit 81, and torque is exceeded when a predetermined load is exceeded. The limiter works so that the motors M1 and M2 can be controlled by the drivers 84 and 84 so that an excessive load is not applied.

さらに、制御部81は、ドライバ84、84からの情報に基づいて演算された昇降部材32の位置がメモリ82に予め設定した位置に達しているか否かを比較し、型閉めが完了したかどうかを判断する。そして、型閉めが完了したことを確認した時点でモータM1,M2の駆動を停止させるように、ドライバ84、84に指令を出す。
なお、本発明のプレス成形装置の動作を制御部81で制御するにあたり、上下の成形型22,23間に供給されたガラスプリフォームを押圧成形しながら上下の成形型22,23が所定の位置に達するまで位置制御した後、位置制御から負荷制御への切り替えを行ってもよい。すなわち、成形を開始した後、主軸24に傾斜を生じさせないように、ねじ軸33,33を同期回転させて成形型の一方(ここでは、下型23)を他方(上型22)に対する水平性を維持しながら所定位置へ近接させるまでは、位置制御を行う。
Furthermore, the control unit 81 compares whether or not the position of the elevating member 32 calculated based on information from the drivers 84 and 84 has reached a position preset in the memory 82, and whether or not the mold closing has been completed. Judging. Then, when it is confirmed that the mold closing has been completed, a command is issued to the drivers 84 and 84 to stop the driving of the motors M1 and M2.
In controlling the operation of the press molding apparatus of the present invention by the control unit 81, the upper and lower molding dies 22, 23 are placed at predetermined positions while pressing the glass preform supplied between the upper and lower molding dies 22, 23. After the position control is performed until reaching the position, switching from the position control to the load control may be performed. That is, after the molding is started, the screw shafts 33 and 33 are synchronously rotated so that the main shaft 24 is not inclined so that one of the molding dies (here, the lower die 23) is horizontal with respect to the other (the upper die 22). Position control is performed until the position is brought close to a predetermined position while maintaining.

次いで、上下の成形型22,23間に掛かる負荷、あるいはプレス荷重検出手段によって検出されるプレス荷重を制御部81で制御する負荷制御への切り替えを行う。この負荷制御を行う際、予め設定された負荷数値(例えば、10MPa)に達するまで、サーボモータM1,M2が駆動する。
なお、設定数値は経時的に多段階の設定をしておいてもよい。このように、位置制御と負荷制御とを複合させてプレス成形装置を制御することにより、成形される光学素子の面精度および肉厚精度を高くすることができ、成形が困難な凹メニスカスレンズや両凹レンズの成形に有効である。
Next, switching to load control in which the load applied between the upper and lower molds 22 and 23 or the press load detected by the press load detecting means is controlled by the control unit 81 is performed. When performing this load control, the servo motors M1 and M2 are driven until a preset load value (for example, 10 MPa) is reached.
The set numerical value may be set in multiple stages over time. Thus, by controlling the press molding apparatus by combining position control and load control, the surface accuracy and thickness accuracy of the optical element to be molded can be increased, and a concave meniscus lens that is difficult to mold or It is effective for forming biconcave lenses.

以上の装置を用いたプレス成形の工程は、例えば、以下のように行われる。
(a)型加熱工程
プレス成形に先立ち、上下の母型20a,20bを、加熱手段25,25、好ましくは高周波誘導加熱コイルによって所定温度に加熱することにより上下の成形型22,23を加熱する。連続成形の場合には、前回成形時における取り出し工程で、上下の成形型22,23がTg(ガラス転移温度)付近の温度まで冷却されているため、次回成形のために所定温度まで加熱が行われる。上下の成形型22,23の温度は、ガラスプリフォームの粘度で10〜1012、好ましくは10〜1010ポアズ相当とすることができる。
The press molding process using the above apparatus is performed as follows, for example.
(A) Mold heating step Prior to press molding, the upper and lower molds 20a, 20b are heated to a predetermined temperature by heating means 25, 25, preferably a high frequency induction heating coil, thereby heating the upper and lower molds 22, 23. . In the case of continuous molding, since the upper and lower molds 22 and 23 are cooled to a temperature near Tg (glass transition temperature) in the take-out process at the previous molding, heating is performed to a predetermined temperature for the next molding. Is called. Temperature of the upper and lower molds 22 and 23, 10 8 to 10 12 in the viscosity of the glass preform, preferably to 10 8 to 10 10 poises equivalent.

(b)供給工程
加熱された上下の母型20a,20bの間に、予熟されたガラスブリフォームが搬送され、下方の成形型23上に落下供給配置される。供給工程は、予め適切な重量の所定形状に予備成形されたガラスブリフォームを適切な温度に加熱したものを供給する。予め、型の設定温度よりも高温に加熱し、成形に適した、軟化した状態のガラス素材を供給する(いわゆる非等温プレス)ことが好ましく、この場合、特に型温度の制御が精密に行われていることが必要である。これにより成形サイクルタイムを短縮して生産効率を向上できる。
(B) Supplying process The pre-ripened glass foam is conveyed between the heated upper and lower mother dies 20a, 20b, and dropped and arranged on the lower forming die 23. In the supplying step, a glass preform preliminarily molded into a predetermined shape having an appropriate weight is heated to an appropriate temperature. It is preferable to heat in advance to a temperature higher than the set temperature of the mold and supply a glass material in a softened state suitable for molding (so-called non-isothermal press). In this case, the mold temperature is particularly precisely controlled. It is necessary to be. This shortens the molding cycle time and improves production efficiency.

このときのガラス素材の温度は、粘度で1010未満相当の温度とし、好ましくは10ポアズ未満、具体的には10〜108.5ポアズ相当とすることができる。ただし、後述のように、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、屈折率ndが1.7以上のガラスをガラス素材として用いる場合においては、比較的低温とすることが好ましく、107.5〜10ポアズ相当とすることが好ましい。また、ガラス素材の温度は、上下成形型22、23の温度より高いことが好ましい。
加熱されて軟化したガラス素材を搬送して下方の成形型23上に配置するときには、ガラス素材が搬送部材に接触して、表面に欠陥が起きると、成形される光学素子の面形状に影響するため、軟化したガラス素材を上記の方法で気体に浮上させた状態で搬送し、下方の成形型23上にガラス素材を落下させる搬送手段を用いることが好ましい。次いで、以下のプレス工程が行われる。
The temperature of the glass material at this time is a temperature corresponding to less than 10 10 in terms of viscosity, preferably less than 10 9 poise, specifically 10 6 to 10 8.5 poise. However, as described later, phosphate glass, borate glass, when the refractive index nd used 1.7 or more glass as the glass material is preferably a relatively low temperature, 10 7.5 ~ It is preferable to be equivalent to 10 9 poise. Further, the temperature of the glass material is preferably higher than the temperature of the upper and lower molds 22 and 23.
When the heated and softened glass material is transported and placed on the lower mold 23, if the glass material comes into contact with the transport member and a defect occurs on the surface, the surface shape of the optical element to be molded is affected. For this reason, it is preferable to use a conveying means that conveys the softened glass material in a state of being floated in the gas by the above method and drops the glass material on the lower mold 23. Next, the following pressing process is performed.

(c)プレス工程
ガラス素材が供給された後、ただちに、下方の母型20b側の駆動手段であるサーボモータM1,M2を作動させて位置制御を行いながら下方の母型20bを上昇させ、上方の母型20aに対して下方の母型20bを加圧し、上下の成形型22,23の成形面をガラスプリフォームに転写することによって、所定面形状をもったガラス成形体を成形する。このとき、上方の母型20aは成形室200の天井部分に固定されているため、成形荷重の反力が下方の母型20bを介して主軸24に掛かり、さらには昇降部材32、ねじ軸33,33を介してサーボモータM1,M2に負荷が掛かる。サーボモータM1,M2の負荷は負荷検出部86,86で検出され、その検出値が所定値(例えば、400kgf/cm)を超えた場合は、ドライバ84,84又は制御部81に設けられたトルクリミッタが作動してサーボモータM1,M2の駆動を停止させる。
(C) Pressing process Immediately after the glass material is supplied, the lower mother die 20b is raised while operating the servo motors M1 and M2 which are driving means on the lower mother die 20b side to perform position control. By pressing the lower mold 20b against the mold 20a and transferring the molding surfaces of the upper and lower molds 22, 23 to the glass preform, a glass molded body having a predetermined surface shape is molded. At this time, since the upper master die 20a is fixed to the ceiling portion of the molding chamber 200, the reaction force of the molding load is applied to the main shaft 24 via the lower master die 20b, and further, the lifting member 32 and the screw shaft 33. , 33, a load is applied to the servo motors M1, M2. Loads of the servo motors M1 and M2 are detected by the load detectors 86 and 86. When the detected value exceeds a predetermined value (for example, 400 kgf / cm 2 ), the load is provided in the drivers 84 and 84 or the controller 81. The torque limiter is activated to stop the driving of the servo motors M1 and M2.

(d)冷却・離型工程
加圧開始と同時、またはそれ以後に成形型22,23の冷却を開始する。すなわち加圧を維持するように位置制御しながら、または加圧を減じた状態で、成形された光学素子と成形型22,23の密着を保ち、ガラスの粘度で1012ポアズ相当の温度以下になるまで冷却したのち、下方の母型20bを下降させることで上下の成形型22,23を離間し、離型する。離型温度は、1012.5〜1013.5ポアズ相当で行うことが好ましい。
(D) Cooling / mold release step Cooling of the molds 22 and 23 is started simultaneously with the start of pressurization or thereafter. In other words, while maintaining the pressure so as to maintain the pressure, or in a state where the pressure is reduced, the molded optical element and the molds 22 and 23 are kept in close contact, and the viscosity of the glass is equal to or lower than the temperature equivalent to 10 12 poise. After cooling to the end, the lower mold 20b is lowered to separate the upper and lower molds 22, 23 and release them. The mold release temperature is preferably 10 12.5 to 10 13.5 poise.

(e)取り出し工程
吸着部材を備えた搬送手段により、成形された光学素子の自動取り出しを行う。
(E) Taking-out process The molded optical element is automatically taken out by a conveying means provided with an adsorbing member.

図5は、プレス工程における制御の手順を説明するフローチャートである。
ガラスプリフォームが下方の成形型23に供給され、成形を開始させるためのスタート信号が制御部81に入力されると(ステップS1)、制御部81は、位置制御を開始し(ステップS2)、ドライバ84,84に対して、サーボモータM1,M2を同期駆動させるための駆動指令信号(目標値信号)を所定の周期で出力する(ステップS3)。
サーボモータM1、M2の駆動と同時にサーボモータM1側の位置及びサーボモータM2側の位置が位置検出手段で検出され(ステップS4,S5)、各位置検出信号はドライバ84、84に入力される。このとき、各サーボモータM1、M2の駆動状態に関する情報は常時制御部81に入力されていて、制御部81はモータM1、M2の回転位置が実質的に一致(同期)するように、ドライバ84、84へ駆動指令信号を出力する(ステップS6)。駆動指令を入力したドライバ84、84は、検出位置信号と駆動指令信号との差に基づいて駆動電流を生成し、各サーボモータM1、M2を駆動する。これにより、昇降部材32の水平性、すなわち、下方の成形型23の水平性が維持される。
FIG. 5 is a flowchart for explaining a control procedure in the pressing process.
When the glass preform is supplied to the lower mold 23 and a start signal for starting molding is input to the control unit 81 (step S1), the control unit 81 starts position control (step S2). A drive command signal (target value signal) for synchronously driving the servo motors M1 and M2 is output to the drivers 84 and 84 at a predetermined cycle (step S3).
Simultaneously with the driving of the servo motors M1 and M2, the position on the servo motor M1 side and the position on the servo motor M2 side are detected by the position detection means (steps S4 and S5), and each position detection signal is input to the drivers 84 and 84. At this time, information related to the drive state of each servo motor M1, M2 is always input to the control unit 81, and the control unit 81 causes the driver 84 to make the rotational positions of the motors M1, M2 substantially coincide (synchronize). , 84 is output to the drive command signal (step S6). The drivers 84 and 84 having received the drive command generate a drive current based on the difference between the detected position signal and the drive command signal, and drive the servo motors M1 and M2. Thereby, the horizontality of the elevating member 32, that is, the horizontality of the lower mold 23 is maintained.

この上昇の過程で、左右のねじ軸33,33の回転角度が一致しなくなったときは(ステップS6)、異常が生じたと判断してアラームを出力し、サーボモータM1,M2を停止させる。左右のねじ軸33,33の回転角度が一致しているときは、ねじ軸33,33の回転角から昇降部材32の上昇高さ(現在位置)を判断し、メモリ82に予め設定された位置と比較して、目標位置に達したかどうかを判断する(ステップS7)。
なお、下方の成形型23に供給されたガラスプリフォームが、上方の成形型22に接触するとき、又は接触後さらに昇降部材32が上昇したときの所定位置を、前記目標位置として設定することができる。好ましくは、昇降部材32が上昇し、下方の成形型23の上昇によってガラスプリフォームが変形を開始した後、ガラスプリフォーム(成形体)が所定の肉厚になる位置の所定位置を目標位置とする。
If the rotation angles of the left and right screw shafts 33 and 33 do not coincide with each other during the ascending process (step S6), it is determined that an abnormality has occurred, an alarm is output, and the servo motors M1 and M2 are stopped. When the rotation angles of the left and right screw shafts 33, 33 coincide with each other, the ascending height (current position) of the elevating member 32 is determined from the rotation angles of the screw shafts 33, 33, and the position preset in the memory 82 It is determined whether or not the target position has been reached (step S7).
The predetermined position when the glass preform supplied to the lower mold 23 comes into contact with the upper mold 22 or when the elevating member 32 is further raised after the contact may be set as the target position. it can. Preferably, after the elevating member 32 is raised and the glass preform starts to be deformed by raising the lower mold 23, a predetermined position at which the glass preform (molded body) has a predetermined thickness is defined as a target position. To do.

目標位置は、成形するレンズの形状や用いる材料組成によって適宜に決定する。例えば、材料を大きく変形させて最終形状に近似した形状とするための初期加圧を行い、初期加圧と同時もしくは初期加圧後に成形型22,23を冷却し、その後再加圧(第2加圧)して成形体の面形状を補正する場合、初期加圧が終了する位置を目標位置とすることができる。   The target position is appropriately determined depending on the shape of the lens to be molded and the material composition to be used. For example, initial pressurization is performed to largely deform the material so as to obtain a shape approximate to the final shape, the molds 22 and 23 are cooled simultaneously with the initial pressurization or after the initial pressurization, and then repressurized (second When the surface shape of the molded body is corrected by pressurizing), the position where the initial pressurization is completed can be set as the target position.

昇降部材32が目標位置に達したと判断すると(ステップS7)、すなわち初期加圧が終了したと判断すると、第2加圧を行うために、制御部81は第2の位置制御を開始する(ステップ8)。第2加圧においては、初期加圧に比べ加圧力が小さくなるように位置制御を行う。たとえば、第2加圧の加圧力は、初期加圧の5〜70%の負荷となるよう、5MPa〜30MPa(約50〜300kgf/cm)の範囲内となるように設定される。
なお、第2加圧においても過大な加圧力、負荷が生じないように、サーボモータM1,M2のトルクに制限値を設けることが好ましい。
When it is determined that the elevating member 32 has reached the target position (step S7), that is, when it is determined that the initial pressurization has ended, the control unit 81 starts the second position control in order to perform the second pressurization ( Step 8). In the second pressurization, position control is performed so that the applied pressure is smaller than the initial pressurization. For example, the pressurizing force of the second pressurization is set to be in the range of 5 MPa to 30 MPa (about 50 to 300 kgf / cm 2 ) so that the load is 5 to 70% of the initial pressurization.
It should be noted that it is preferable to provide a limit value for the torque of the servo motors M1 and M2 so that excessive pressurization and load are not generated even in the second pressurization.

初期加圧力の付与と同時に、又は、付与後に、成形型22,23の冷却が開始されるため、初期加圧から第2加圧への移行は、成形型22,23の温度がガラス粘度で1010〜1013ポアズ相当になっていることが好ましい。また、初期加圧から第2加圧への移行は、成形される光学素子の最終肉厚の0.1%〜5%位手前に下方の成形型23が達した時点とすることができる。 Since the cooling of the molds 22 and 23 is started simultaneously with the application of the initial pressurizing force or after the application, the transition from the initial pressurization to the second pressurization is performed by the temperature of the molds 22 and 23 being the glass viscosity. It is preferably 10 10 to 10 13 poise. The transition from the initial pressurization to the second pressurization can be made when the lower mold 23 reaches about 0.1% to 5% of the final thickness of the optical element to be molded.

第2加圧を開始した後、サーボモータM1,M2のそれぞれの位置検出が行われ(ステップS9,S10)、各検出信号がドライバ84,84および制御部81に入力される。制御部81は、第2加圧時の回転位置が予め設定された目標値に達したか否かを判断し、未達の場合は、目標値に達するようにサーボモータM1,M2を駆動させるための指令信号を出力する(ステップS11)。   After the second pressurization is started, the respective positions of the servo motors M1 and M2 are detected (steps S9 and S10), and the respective detection signals are input to the drivers 84 and 84 and the control unit 81. The controller 81 determines whether or not the rotational position at the time of the second pressurization has reached a preset target value, and if not, drives the servo motors M1 and M2 to reach the target value. Command signal is output (step S11).

このようにして、サーボモータM1,M2によって回転するねじ軸33,33の回転角が第2加圧時における設定値に到達するまで位置制御を続行しながら、成形型22,23及び成形体を冷却し、ねじ軸33,33の回転角が第2加圧時における設定値に到達した時点で、制御部81はサーボモータM1,M2の駆動を停止させ、プレス成形が終了したと判断する(ステップS12)。
以後、成形型22,23を、例えばガラス粘度で1012.5〜1013.5ポアズ相当の温度以下まで冷却し、下成形型23を下降させることで型開きを行って成形品を取り出す。そして、次の成形品を成形するために、ステップS1〜S12の工程を繰り返す。
このように、多段階制御は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に有用である。
In this way, the molds 22 and 23 and the molded body are moved while continuing the position control until the rotation angle of the screw shafts 33 and 33 rotated by the servo motors M1 and M2 reaches the set value at the time of the second pressurization. When the cooling is performed and the rotation angle of the screw shafts 33 and 33 reaches the set value at the time of the second pressurization, the control unit 81 stops driving the servo motors M1 and M2 and determines that the press molding is completed ( Step S12).
Thereafter, the molds 22 and 23 are cooled to a temperature equal to or lower than, for example, 10 12.5 to 10 13.5 poise in terms of glass viscosity, and the lower mold 23 is lowered to open the mold and take out the molded product. And in order to shape | mold the next molded product, the process of step S1-S12 is repeated.
As described above, the multistage control is useful for molding a convex meniscus lens, a concave meniscus lens, a biconcave lens, and the like.

以上説明したプレス成形方法によれば、位置制御によって、成形型の水平性(すなわち、一対の成形型の上方、下方の光軸の一致性)を維持した状態でガラスを大きく変形させ、最終形状に近い形状とする。次いで、冷却中の所定粘度範囲内にあるときに、再度、適切な荷重(二次加圧など)がかかるよう、位置制御(速度制御)を行って面形状を補正するとともに、最終肉厚に向けてプレスするのである。
したがって、凹メニスカスレンズ、両凹レンズなどの成形難度の高い形状の光学素子は、プレス成形後の冷却時にガラスの収縮が不均一に生じることから、面精度に狂いを生じやすいが、本発明のプレス成形方法によりこれを防止することができる。
According to the press molding method described above, the glass is greatly deformed by the position control while maintaining the level of the mold (that is, the consistency between the upper and lower optical axes of the pair of molds), and the final shape is obtained. The shape is close to. Next, when it is within the predetermined viscosity range during cooling, the surface shape is corrected by performing position control (speed control) again so that an appropriate load (secondary pressurization, etc.) is applied, and the final wall thickness is adjusted. Press towards.
Therefore, an optical element having a high molding difficulty such as a concave meniscus lens or a biconcave lens is likely to cause a deviation in surface accuracy because the glass shrinks unevenly during cooling after press molding. This can be prevented by the molding method.

本発明が適用される材料には特に制約はない。ガラスプリフォームとしては、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラスなどからなる光学ガラスを用いることができる。特に、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラスにおいては、ガラスと成形型表面の反応性が高く、融着防止のために比較的低温で(すなわち高粘度で)プレス成形を行う場合がある。このようなときに高い加圧力が必要になるが、先行技術と比べ、高加圧力でプレス成形する場合においても主軸の鉛直性が維持されるので、本発明はこれらの材料の成形に特に好適である。   There are no particular restrictions on the material to which the present invention is applied. As the glass preform, optical glass made of phosphate glass, borate glass, silicate glass, borosilicate glass, or the like can be used. In particular, phosphate glass and borate glass have high reactivity between the glass and the mold surface, and press molding may be performed at a relatively low temperature (that is, at a high viscosity) to prevent fusion. In such a case, a high pressing force is required. However, since the verticality of the main shaft is maintained even when press forming at a high pressing force as compared with the prior art, the present invention is particularly suitable for forming these materials. It is.

また、例えば屈折率ndが1.7以上の高屈折率の光学ガラスにおいては、多量に添加される高屈折率成分(W、Nb、又はTiなど)に起因して、上記同様に、成形面における反応性が高くなる。したがって、同様に、低温、高加圧力でのプレスを行ってもプレス軸の鉛直性が維持される本発明の効果が顕著に得られる。   Further, for example, in a high refractive index optical glass having a refractive index nd of 1.7 or more, the molding surface is similarly formed as described above due to a high refractive index component (W, Nb, Ti, etc.) added in a large amount. The reactivity in becomes high. Accordingly, similarly, the effect of the present invention in which the verticality of the press shaft is maintained even when pressing is performed at a low temperature and a high pressurizing force can be obtained remarkably.

本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の説明により何ら限定されるものではない。
例えば、ねじ軸33は左右対称位置に二つ設けるものとしたが、三つ以上のねじ軸を設けるようにしてもよい。この場合も、例えば、主軸24の軸線を中心とする同一の円周上に、等間隔でねじ軸を配置するなどして、各ねじ軸に曲げモーメントが作用しないようにする。
また、ガイドの形態も、昇降部材32の左右両側と後方側に設けるものとしているが、例えば、左右及び前後両側にガイドを設けるようにしてもよい。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to the above description.
For example, although two screw shafts 33 are provided at symmetrical positions, three or more screw shafts may be provided. Also in this case, for example, the screw shafts are arranged at equal intervals on the same circumference centered on the axis of the main shaft 24 so that no bending moment acts on each screw shaft.
The guides are also provided on both the left and right sides and the rear side of the elevating member 32. For example, the guides may be provided on the left and right and both front and rear sides.

さらに、上記で説明した本態様の装置では、二つのねじ軸33,33に対してそれぞれにサーボモータM1,M2を設けているが、ひとつのモータで2つのボールねじを駆動してもよい。例えば、モータとボールねじの間をギアで連結してもよい。この場合は、二つのボールねじの回転の同期性が簡単に得られる。また、モータとボールねじをプーリーで連結してもよい。また、成形型のいずれか一方を移動させることができるのであれば、駆動体はサーボモータに限らず、他の種類のモータやシリンダ等を用いてもよい。   Furthermore, in the apparatus of this aspect described above, servomotors M1 and M2 are provided for the two screw shafts 33 and 33, respectively, but two ball screws may be driven by one motor. For example, the motor and the ball screw may be connected with a gear. In this case, the synchronization of the rotation of the two ball screws can be easily obtained. Further, the motor and the ball screw may be connected by a pulley. In addition, as long as any one of the molds can be moved, the driving body is not limited to the servo motor, and other types of motors, cylinders, and the like may be used.

さらに、第2加圧以降においては、成形する光学素子の厚さや形状に応じ、二次加圧、三次加圧など多段階の加圧スケジュールを利用してもよい。このような多段階の加圧スケジュールによれば、成形される光学素子の面精度、及び肉厚精度を高くすることができ、成形が困難な凹メニスカスレンズ、両凹レンズの高精度成形に特に有効である。   Furthermore, after the second pressurization, a multi-stage pressurization schedule such as secondary pressurization and tertiary pressurization may be used according to the thickness and shape of the optical element to be molded. According to such a multi-stage pressurization schedule, the surface accuracy and thickness accuracy of the optical element to be molded can be increased, and it is particularly effective for high-precision molding of concave meniscus lenses and biconcave lenses that are difficult to mold. It is.

実施例1
図1及び図2に示すプレス成形装置を用いて、周縁に平坦部を有する両凸レンズ(径12.8mm、中心厚2.02mm)をプレス成形した。2本のボールネジ33,33の間隔は200mmとし、母型20a、20bに4組の成形型22,23を組み込み、加熱手段として高周波誘導加熱ヒータ25を用いた。成形用のガラスプリフォームは、転移点温度Tgが500℃、屈伏点温度Tsが540℃であるバリウム硼珪酸塩系ガラスを予め両凸曲面形状に熱間成形したものであり、その表面に炭素系膜をつけたものを使用した。成形型22,23は炭化珪素(SiC)製であり、上型、下型及び両者を規制する円筒状の胴型から構成されている。上型と下型の成形面には炭素系離型膜を施してある。成形型22,23を、タングステン合金製の母型20a,20bに、上下の母型20a,20bが当接しても成形品に荷重がかかるように、組み込んだ。
ガラスプリフォームを610℃に予熱し、成形型22,23の予熱温度を580℃として、予熱された4個のガラスプリフォームを4個の下型成形面に落下供給した後、直ちに下型23を、位置制御を繰り返しながら上昇させ上型22に近接させた。サーボモータM1,M2の回転軸にそれぞれ連設された2本のボールネジ33,33を同期させて回転させることにより、昇降部材32を約2.5mm/sの速度で上昇させた。昇降部材32は鉛直方向に対して水平を維持しながら上昇することにより、下母型20bを載せた主軸24が傾斜することなく上昇した。
プレス開始から約3秒後、上母型20aと下母型20bとが当接するまで押し切った。当接後は、予め設定しておいたトルクリミッタが作動し約400kgfの荷重で加圧した。上下の母型を当接させたまま80℃/minで冷却し、480℃になった時点で下型を下降させ成形されたレンズを取り出した。この直後、加熱位置に母型を移動し加熱を開始し、次のプレスサイクルに移った。このプレスを100回繰り返し、400個のレンズを得た。この中から40個選び、周縁の平坦部の厚みを測定することによりティルトを測定した。その結果、ティルトは平均0.8分、最大1.5分であり、いずれも基準値を満たしていた。
Example 1
A biconvex lens (diameter 12.8 mm, center thickness 2.02 mm) having a flat portion at the periphery was press-molded using the press-molding apparatus shown in FIGS. 1 and 2. The distance between the two ball screws 33 and 33 was 200 mm, four sets of molding dies 22 and 23 were incorporated in the mother dies 20a and 20b, and a high-frequency induction heater 25 was used as a heating means. A glass preform for molding is obtained by hot-forming barium borosilicate glass having a transition temperature Tg of 500 ° C. and a yield temperature Ts of 540 ° C. into a biconvex curved surface in advance, and carbon on the surface thereof. What attached the system membrane was used. The molds 22 and 23 are made of silicon carbide (SiC), and are composed of an upper mold, a lower mold, and a cylindrical body mold that regulates both. Carbon mold release films are applied to the molding surfaces of the upper mold and the lower mold. The molding dies 22 and 23 were assembled to the tungsten alloy mother dies 20a and 20b so that even if the upper and lower mother dies 20a and 20b contacted each other, a load was applied to the molded product.
The glass preform is preheated to 610 ° C., the preheating temperature of the molds 22 and 23 is set to 580 ° C., and the four preheated glass preforms are dropped and supplied to the four lower mold forming surfaces, and then immediately the lower mold 23 Was raised while repeating the position control and brought close to the upper die 22. The two elevating members 32 were raised at a speed of about 2.5 mm / s by rotating the two ball screws 33 and 33 connected to the rotation shafts of the servomotors M1 and M2 in synchronization. The elevating member 32 was raised while maintaining the horizontal with respect to the vertical direction, so that the main shaft 24 on which the lower mother die 20b was placed rose without being inclined.
About 3 seconds after the start of pressing, the upper mother die 20a and the lower mother die 20b were pressed until they contacted each other. After the contact, a preset torque limiter was activated and pressurized with a load of about 400 kgf. Cooling at 80 ° C./min with the upper and lower mother molds in contact with each other, when the temperature reached 480 ° C., the lower mold was lowered and the molded lens was taken out. Immediately after this, the mother die was moved to the heating position to start heating, and the next press cycle was started. This press was repeated 100 times to obtain 400 lenses. 40 pieces were selected from these, and the tilt was measured by measuring the thickness of the flat portion at the periphery. As a result, the tilt was an average of 0.8 minutes and a maximum of 1.5 minutes, both satisfying the standard values.

実施例2
上記実施例1と同様のプレス成形装置を用いて、周縁に平坦部を有する凸メニスカスレンズ(径12mm、中心厚2.10mm)をプレス成形した。成形用のガラスプリフォームも実施例1と同様の素材を用いた。
610℃に予熱したガラスプリフォームを580℃に加熱した下型23の成形面に落下供給した後、直ちに下型23を、位置制御を繰り返しながら上昇させ上型22に近接させた。このときの上昇速度(プレス速度)は2.5mm/sになるように、4msごとに位置制御した。
プレスを開始して約2秒後に成形型22,23に冷却ガスを吹き付けて80℃/minの速度で冷却を開始した。なお、冷却開始後も下型23の上昇は一定の速度で続けられた。やがて、成形体の中心厚が2.2mmに到達した時点(目標値の直前)で、下型23の上昇は停止し(プレス速度ゼロ)、その位置を維持させた。そして、さらに冷却を続けて、成形型22,23の温度が550℃に到達した時点で、第2次加圧を開始した。このとき、第2次加圧のプレス速度が0.01mm/sになるように、100msごとに位置制御が行われるように設定値を切り換えた。第2次加圧を開始してから約15秒後に上下の母型20a,20bが当接した。
この状態で冷却を続行し、成形型22,23内のガラス成形体が転移点Tgに到達した後、下型23を下降させ、成形されたレンズを取り出した。その後、母型20bを加熱位置に移動させ加熱を開始し、次のプレスサイクルに移った。このプレスを100回繰り返し、得られたレンズの中から任意に40個を抽出し、平坦部の肉厚を測定することによりティルトを算出した。その結果、ティルトは平均0.7分、最大1.5分であり、いずれも基準値を満たしていた。
Example 2
Using the same press molding apparatus as in Example 1, a convex meniscus lens (diameter 12 mm, center thickness 2.10 mm) having a flat portion at the periphery was press molded. The same material as in Example 1 was used for the glass preform for molding.
After the glass preform preheated to 610 ° C. was dropped and supplied to the molding surface of the lower mold 23 heated to 580 ° C., the lower mold 23 was immediately raised while repeating position control to bring it close to the upper mold 22. At this time, the position was controlled every 4 ms so that the ascending speed (pressing speed) was 2.5 mm / s.
About 2 seconds after the start of pressing, cooling gas was blown onto the molds 22 and 23 and cooling was started at a rate of 80 ° C./min. Even after the cooling was started, the lower mold 23 continued to rise at a constant speed. Eventually, when the center thickness of the compact reached 2.2 mm (immediately before the target value), the lower mold 23 stopped rising (press speed zero) and maintained its position. Then, the cooling was further continued, and the second pressurization was started when the temperature of the molds 22 and 23 reached 550 ° C. At this time, the set value was switched so that the position control was performed every 100 ms so that the pressing speed of the second pressurization was 0.01 mm / s. About 15 seconds after the start of the second pressurization, the upper and lower mother dies 20a and 20b contacted each other.
Cooling was continued in this state, and after the glass molded bodies in the molds 22 and 23 reached the transition point Tg, the lower mold 23 was lowered and the molded lens was taken out. Thereafter, the mother die 20b was moved to the heating position to start heating, and the next press cycle was started. This press was repeated 100 times, 40 pieces were arbitrarily extracted from the obtained lenses, and the tilt was calculated by measuring the thickness of the flat part. As a result, the tilt was 0.7 minutes on average and 1.5 minutes at the maximum, both satisfying the standard values.

本発明は、高い成形精度が求められる成形品のプレス成形に適用が可能で、特に、デジタルカメラなどの撮像装置やDVDなどの光記録媒体の記録再生装置に用いられる光学レンズのプレス成形に好適である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to press molding of a molded product that requires high molding accuracy, and is particularly suitable for press molding of an optical lens used in an imaging device such as a digital camera or a recording / reproducing device of an optical recording medium such as a DVD. It is.

本発明のプレス成形装置をガラス光学素子の製造装置に適用した場合におけるガラス光学素子の製造装置の概略平断面図である。It is a schematic plan sectional view of the glass optical element manufacturing apparatus when the press molding apparatus of the present invention is applied to the glass optical element manufacturing apparatus. 本発明のプレス成形装置の概略構成を説明する側面断面図である。It is side surface sectional drawing explaining schematic structure of the press molding apparatus of this invention. 図2のI−I方向断面図である。It is the II sectional view taken on the line of FIG. サーボモータM1,M2の駆動を制御する制御装置の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the control apparatus which controls the drive of servomotor M1, M2. この実施形態のプレス装置の作用を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the effect | action of the press apparatus of this embodiment. 参考プレス成形装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a reference press molding apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 プレス成形装置
2 成形部
22,23 成形型
24 主軸
25 ヒータ
3 駆動部
31 基台
32 昇降部材
33 ねじ軸
34 第一のガイド
34a 支持部材
34b ガイドレール
36 第二のガイド
36a 支持部材
36b ガイドレール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Press molding apparatus 2 Molding part 22,23 Mold 24 Main shaft 25 Heater 3 Drive part 31 Base 32 Lifting member 33 Screw shaft 34 1st guide 34a Support member 34b Guide rail 36 2nd guide 36a Support member 36b Guide rail

Claims (6)

相対向する成形面を有する開閉自在な上下の成形型と、この上下の成形型のうちの少なくとも一方を、上下方向に移動させて前記成形型の開閉を行う駆動部とを有するプレス成形装置において、
前記駆動部は、移動自在な前記成形型を支持する主軸と、
この主軸を支持して昇降する昇降部材と、
前記主軸の軸線から偏心した位置に配置され、前記昇降部材に形成された複数のねじ部とそれぞれ螺合して前記昇降部材を昇降させる複数のねじ軸と、
このねじ軸の各々を同期して回転させる駆動体と、
この駆動体の駆動を制御する制御装置とを有していること、
を特徴とするプレス成形装置。
In a press molding apparatus having an openable upper and lower molds having opposed mold surfaces, and a drive unit that moves at least one of the upper and lower molds in the vertical direction to open and close the mold ,
The drive unit includes a main shaft that supports the movable mold, and
An elevating member that supports the main shaft and moves up and down;
A plurality of screw shafts arranged at positions deviated from the axis of the main shaft, and screwed with a plurality of screw portions formed on the elevating member, respectively, to raise and lower the elevating member;
A driver that rotates each of the screw shafts in synchronization;
Having a control device for controlling the driving of the driving body;
A press molding apparatus characterized by the above.
前記昇降部材の複数のねじ部を、前記主軸を中心とした対称位置に設けたことを特徴とする請求項1に記載のプレス成形装置。   The press molding apparatus according to claim 1, wherein the plurality of screw portions of the elevating member are provided at symmetrical positions around the main shaft. 前記複数のねじ軸は、前記成形型を型閉めしてプレス成形する際の荷重をそれぞれ均等に受けることを特徴とする請求項2に記載のプレス成形装置。   The press forming apparatus according to claim 2, wherein the plurality of screw shafts receive the load at the time of press forming by closing the forming die. 前記複数のねじ軸の各々に対応して駆動体を設け、各駆動体の駆動制御を前記制御装置によって行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のプレス成形装置。   The press forming apparatus according to claim 1, wherein a driving body is provided corresponding to each of the plurality of screw shafts, and driving control of each driving body is performed by the control device. 前記制御装置は、成形材料の成形の際、前記ねじ軸の回転による前記成形型の移動位置を制御する位置制御を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のプレス成形装置。   5. The press molding apparatus according to claim 1, wherein the control device performs position control for controlling a moving position of the molding die by rotation of the screw shaft when molding a molding material. . 請求項1〜5のいずれかに記載のプレス成形装置を用いた光学素子の成形方法であって、
前記成形型を予め所定温度に加熱する工程と、
加熱軟化させた材料を搬送して、型開き状態の前記成形型のうちの下方の前記成形型に前記材料を供給する工程と、
前記成形型の型閉めを行って前記材料を加圧成形する工程とを有し、
前記加圧成形工程において、複数のねじ軸の回転による前記成形型の位置制御を行うこと、
を特徴とする光学素子の成形方法。
An optical element molding method using the press molding apparatus according to claim 1,
Heating the mold to a predetermined temperature in advance;
Conveying the heat-softened material and supplying the material to the lower mold of the mold in an open state;
Performing the mold closing of the mold and press-molding the material,
In the pressure molding step, performing position control of the mold by rotation of a plurality of screw shafts;
An optical element molding method characterized by the above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103395971A (en) * 2013-08-07 2013-11-20 湖州和晟玻璃机械有限公司 Servo punching mechanism suitable for glassware press
CN113815096A (en) * 2021-08-25 2021-12-21 淮北卓本科技有限责任公司 Refractory material compression molding device

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