JP2006160564A - Optical device forming apparatus and optical device manufacturing method - Google Patents

Optical device forming apparatus and optical device manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To mass-produce a highly precision optical device by press-forming. <P>SOLUTION: A first heating part 51-1 and a second heating part 51-2 is brought into contact with a forming mold to heat the forming mold 12. The heating parts (the first heating part 51-1 and a second heating part 51-2) are moved to be in contact with the forming mold 12 by the less number of servomotors than the heating parts. The forming mold 12 after heated is pressurized by a pressurizing part 52 to form a forming base material 11 in the forming mold 12. The forming mold 12 is brought into contact with a first cooling part 53-1 and a second cooling part 53-2 to cool the forming mold 12 after pressurized. The cooling parts (the first cooling part 53-1 and the second cooling part 53-2) are moved to be in contact with the forming mold 12 by the less number of servomotors 1-3 than the cooling parts. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、加圧成形技術に関し、特に、光学機器に使用されるガラスレンズ等の光学素子の加圧成形技術に関する。   The present invention relates to a pressure molding technique, and more particularly to a pressure molding technique for an optical element such as a glass lens used in an optical apparatus.

光学素子を高精度且つ安価に製造する方法として、光学的精度の機能面を有する成形型を用い、ガラス材料等の成形素材に対する加圧成形を高温下で行って光学素子を形成し、研削・研磨等の工程を省略するという方法が実用化されている(例えば、特許文献1参照)。この方法は、非球面を有する光学素子の形成が容易であるという特徴を有している。以下、この技術について説明する。   As a method of manufacturing an optical element with high accuracy and at low cost, a molding die having a functional surface of optical accuracy is used, and pressure molding is performed on a molding material such as a glass material at a high temperature to form an optical element. A method of omitting a process such as polishing has been put into practical use (see, for example, Patent Document 1). This method has a feature that it is easy to form an optical element having an aspherical surface. Hereinafter, this technique will be described.

図2は、従来の光学素子成形装置の一例を示している。
この光学素子成形装置200の成形室25には、成形型12やこの成形装置200の酸化を防止するために、成形型12や成形装置200を形成している金属素材に対して不活性なガスである窒素ガスが窒素パイプ26から充填されている。
FIG. 2 shows an example of a conventional optical element molding apparatus.
In the molding chamber 25 of the optical element molding apparatus 200, in order to prevent oxidation of the molding die 12 and the molding apparatus 200, a gas inert to the metal material forming the molding die 12 and the molding apparatus 200 is provided. Is filled from the nitrogen pipe 26.

成形装置200内では、成形素材11を加圧して光学機能面を転写するために使用される成形型12の内部に成形素材11を挟み込むことで加熱、加圧、冷却の各工程が行われ、1つの工程を終えたときには、当該成形型12を同図における右端から左方向へと移動させて次の工程へ送る。   In the molding apparatus 200, the steps of heating, pressurizing, and cooling are performed by sandwiching the molding material 11 inside the molding die 12 that is used to pressurize the molding material 11 and transfer the optical functional surface. When one process is finished, the mold 12 is moved from the right end in the figure to the left and sent to the next process.

成形型12の構造の詳細を図3に示す。同図に示すように、成形型12は上型12a、下型12b、及び胴型12cを組み合わせて構成される。この成形型12の上型12aと下型12bとの間に成形素材11を挟み込み、加熱しながら上型12aと下型12bとで成形素材11を加圧することにより光学素子が形成される。   Details of the structure of the mold 12 are shown in FIG. As shown in the figure, the molding die 12 is configured by combining an upper die 12a, a lower die 12b, and a body die 12c. An optical element is formed by sandwiching the molding material 11 between the upper mold 12a and the lower mold 12b of the molding mold 12 and pressurizing the molding material 11 with the upper mold 12a and the lower mold 12b while heating.

図2の説明へ戻る。成形素材11をその内部に挟み込ませた成形型12は、まず入口チャンバ21に投入される。
型移動具13は成形型12を成形室25内で移動させるためのものである。
Returning to the description of FIG. The molding die 12 having the molding material 11 sandwiched therein is first put into the inlet chamber 21.
The mold moving tool 13 is for moving the mold 12 in the molding chamber 25.

型移動具13の構造の詳細を図4に示す。図2においては型移動具13を横から見た形態が表されているが、図4では、型移動具13を上方から見た形態を表している。
図4において、運動装置14は、櫛状の形状を有している型移動具13を運動させる。
Details of the structure of the mold moving tool 13 are shown in FIG. 2 shows a form of the mold moving tool 13 viewed from the side, but FIG. 4 shows a form of the mold moving tool 13 viewed from above.
In FIG. 4, the exercise device 14 moves the mold moving tool 13 having a comb shape.

運動装置14の動作を開始させると、まず、縦移動シリンダ15が動作して型移動具13を同図における下方向へ移動させ、その櫛の歯に相当する部分が、同図において複数配置されている成形型12の列の間へ挿入される。続いて、横移動シリンダ16が動作して型移動具13を同図における左方向へ移動させる。このとき、前述の櫛の歯に相当する部分が成形型12を左方向へ突き動かす。   When the operation of the exercise device 14 is started, first, the longitudinal movement cylinder 15 operates to move the mold moving tool 13 downward in the figure, and a plurality of portions corresponding to the comb teeth are arranged in the figure. Between the rows of molds 12 that are in between. Subsequently, the lateral movement cylinder 16 operates to move the mold moving tool 13 in the left direction in FIG. At this time, the portion corresponding to the comb teeth pushes the mold 12 leftward.

その後、成形型12をその隣の成形型12の位置にまで移動させたところで、縦移動シリンダ15が再び動作して型移動具13を同図における上方向へ移動させ、前述の櫛の歯に相当する部分を成形型12の列から抜き出す。そしてその後、横移動シリンダ16が動作して型移動具13を同図における右方向へ移動させる。この結果、型移動具13は元の位置へと戻る。   After that, when the mold 12 is moved to the position of the adjacent mold 12, the longitudinal movement cylinder 15 operates again to move the mold moving tool 13 upward in the figure, and the above comb teeth Corresponding portions are extracted from the row of molds 12. Thereafter, the lateral movement cylinder 16 operates to move the mold moving tool 13 in the right direction in FIG. As a result, the mold moving tool 13 returns to the original position.

運動装置14は、型移動具13の上述した運動を繰り返し行わせる。その結果、成形型12は、同図における左方向へ移動し、左隣の成形型12の位置へと順次送られる。
図2において、型移動具13が移動させる成形型12の移動先の位置の鉛直方向には、熱交換部材30が上下一対となって合計5組配置されている。熱交換部材30は、成形型31と接触する、熱伝導性の良好な当接板31と、プレス軸42に固定されている断熱材32との間に、ヒータ33と熱電対34とが挟み込まれた構造を有しており、成形型12に接触させることで、成形素材11の内包されている成形型12を加熱することができる。なお、熱電対34は、ヒータ33によって加熱される当接板31の測温のために設けられており、当接板31は、不図示の制温装置により、熱電対34を用いた測温結果に応じてその温度が所定の温度となるように制御されている。
The exercise device 14 repeatedly performs the above-described movement of the mold moving tool 13. As a result, the mold 12 moves to the left in the figure and is sequentially sent to the position of the mold 12 on the left side.
In FIG. 2, a total of five heat exchange members 30 are arranged in the vertical direction of the movement destination position of the mold 12 to which the mold moving tool 13 moves. In the heat exchange member 30, a heater 33 and a thermocouple 34 are sandwiched between an abutting plate 31 that is in contact with the mold 31 and has good thermal conductivity and a heat insulating material 32 that is fixed to the press shaft 42. The molding die 12 in which the molding material 11 is contained can be heated by contacting the molding die 12. The thermocouple 34 is provided for measuring the temperature of the contact plate 31 heated by the heater 33. The contact plate 31 is measured by a thermocouple 34 using a thermostat (not shown). The temperature is controlled to be a predetermined temperature according to the result.

サーボモータ41−1、41−2、41−3、41−4、及び41−5は、プレス軸42に固定されている上側の熱交換部材30を下方向へ移動させて成形型12と接触させると共に、所定の力で成形型12を加圧して成形型12内の成形素材11を成形する原動機であり、成形室25の室外に配置されている。   Servo motors 41-1, 41-2, 41-3, 41-4, and 41-5 move the upper heat exchange member 30 fixed to the press shaft 42 downward to contact the mold 12. This is a prime mover that presses the molding die 12 with a predetermined force to mold the molding material 11 in the molding die 12, and is disposed outside the molding chamber 25.

このうち、サーボモータ41−1及び41−2は、主に成形型12を加熱する第一加熱部51−1及び第二加熱部51−2を構成する2つの上側の熱交換部材30を、各々移動させて成形型12に接触させる。   Among these, the servo motors 41-1 and 41-2 mainly include the two upper heat exchange members 30 constituting the first heating unit 51-1 and the second heating unit 51-2 that heat the molding die 12. Each is moved and brought into contact with the mold 12.

また、サーボモータ41−3は、加熱部51によって加熱された後の成形型12を加圧して成形型12内の成形素材11を成形する加圧部52を構成する上側の熱交換部材30を移動させて成形型12に接触・加圧を行わせる。   The servo motor 41-3 presses the upper heat exchange member 30 constituting the pressurizing unit 52 that pressurizes the molding die 12 heated by the heating unit 51 and molds the molding material 11 in the molding die 12. The mold 12 is moved to contact and pressurize.

更に、サーボモータ41−4及び41−5は、加圧部52による加圧後の成形型12に接触することで主に成形型12を冷却する(加圧部52よりも低い所定温度となるようにヒータ53の温度を制御して成形型12を徐冷する)第一冷却部53−1及び第二冷却部53−2を構成する上側の2つの熱交換部材30を、各々移動させて成形型12に接触させる。   Furthermore, the servomotors 41-4 and 41-5 mainly cool the molding die 12 by contacting the molding die 12 after being pressurized by the pressurizing unit 52 (the temperature becomes a predetermined temperature lower than that of the pressurizing unit 52). The temperature of the heater 53 is controlled so that the mold 12 is gradually cooled.) The upper two heat exchange members 30 constituting the first cooling part 53-1 and the second cooling part 53-2 are moved respectively. Contact the mold 12.

まず、成形素材11を挟み込ませた成形型12を成形装置200の外部から入口チャンバ21に配置する。すると、成形室入口シャッタ23が上方に開くと共に、型移動具13がその成形型12を成形室23内へ引き込み、その成形型12を第一加熱部51−1の位置へ配置する。このとき成形室入口シャッタ23が下方に閉じる。なお、このとき、成形室出口シャッタ24は下方に閉じており、成形室23内は、窒素パイプ26から送り込まれる窒素ガスで満たされている。   First, the molding die 12 sandwiching the molding material 11 is placed in the inlet chamber 21 from the outside of the molding apparatus 200. Then, the molding chamber entrance shutter 23 opens upward, and the mold moving tool 13 pulls the molding die 12 into the molding chamber 23 and places the molding die 12 at the position of the first heating unit 51-1. At this time, the molding chamber entrance shutter 23 closes downward. At this time, the molding chamber outlet shutter 24 is closed downward, and the molding chamber 23 is filled with nitrogen gas fed from the nitrogen pipe 26.

ここで、サーボモータ41−1が動作して第一加熱部51−1を構成する上側の熱交換部材30を下降させて成形型12に接触させ、成形型12を上下から所定の温度で所定の時間加熱する。この第一の加熱工程が完了するとサーボモータ41−1が動作して第一加熱部51−1を構成する上側の熱交換部材30を上昇させ、続いて型移動具13が動作して成形型12を第二加熱部51−2の位置へ移動して配置する。次に、サーボモータ41−2が動作して第二加熱部51−2を構成する上側の熱交換部材30を下降させて成形型12に接触させ、成形型12を上下から所定の温度で所定の時間加熱する。この第二の加熱工程が完了するとサーボモータ41−2が動作して第二加熱部51−2を構成する上側の熱交換部材30を上昇させ、続いて型移動具13が動作して成形型12を加圧部52の位置へ移動して配置する。   Here, the servo motor 41-1 operates to lower the upper heat exchange member 30 constituting the first heating unit 51-1 and bring it into contact with the mold 12, and the mold 12 is predetermined at a predetermined temperature from above and below. Heat for hours. When this first heating step is completed, the servo motor 41-1 operates to raise the upper heat exchange member 30 constituting the first heating unit 51-1, and then the mold moving tool 13 operates to form the mold. 12 is moved to the position of the second heating unit 51-2 and disposed. Next, the servo motor 41-2 is operated to lower the upper heat exchange member 30 constituting the second heating unit 51-2 to come into contact with the molding die 12, and the molding die 12 is predetermined at a predetermined temperature from above and below. Heat for hours. When this second heating step is completed, the servo motor 41-2 operates to raise the upper heat exchange member 30 constituting the second heating unit 51-2, and then the mold moving tool 13 operates to form the mold. 12 is moved to the position of the pressure unit 52 and arranged.

次に、サーボモータ41−3が動作して加圧部52を構成する上側の熱交換部材30を下降させて成形型12を押圧し、成形型12を上下から所定の温度で加熱しながら所定の時間加圧する。この加圧工程により、成形素材11の所定形状への成形が完了するとサーボモータ41−3が動作して加圧部52を構成する上側の熱交換部材30を上昇させ、続いて型移動具13が動作して成形型12を第一冷却部53−1の位置へ移動して配置する。   Next, the servo motor 41-3 is operated to lower the upper heat exchange member 30 constituting the pressurizing unit 52 to press the molding die 12, and while heating the molding die 12 at a predetermined temperature from above and below, Pressurize for a period of time. When molding of the molding material 11 into a predetermined shape is completed by this pressurization step, the servo motor 41-3 operates to raise the upper heat exchange member 30 constituting the pressurizing unit 52, and then the mold moving tool 13 Operates to move the mold 12 to the position of the first cooling unit 53-1 and arrange it.

次に、サーボモータ41−4が動作して第一冷却部53−1を構成する上側の熱交換部材30を下降させて成形型12に接触させ、成形型12を上下から所定の温度で所定の時間冷却する。この第一の冷却工程が完了するとサーボモータ41−4が動作して第一冷却部53−1を構成する上側の熱交換部材30を上昇させ、続いて型移動具13が動作して成形型12を第二冷却部53−2の位置へ移動して配置する。次に、サーボモータ41−5が動作して第二冷却部53−2を構成する上側の熱交換部材30を下降させ、成形型12を上下から所定の温度で所定の時間冷却する。この第二の冷却工程が完了するとサーボモータ41−5が動作して第二冷却部53−2を構成する上側の熱交換部材30を上昇させる。   Next, the servo motor 41-4 is operated to lower the upper heat exchange member 30 constituting the first cooling section 53-1, and contact the molding die 12, and the molding die 12 is predetermined at a predetermined temperature from above and below. Cool for hours. When this first cooling step is completed, the servo motor 41-4 operates to raise the upper heat exchange member 30 constituting the first cooling unit 53-1, and then the mold moving tool 13 operates to form the mold. 12 is moved to the position of the second cooling section 53-2 and arranged. Next, the servo motor 41-5 is operated to lower the upper heat exchange member 30 constituting the second cooling section 53-2, thereby cooling the mold 12 from above and below at a predetermined temperature for a predetermined time. When this second cooling step is completed, the servo motor 41-5 operates to raise the upper heat exchange member 30 constituting the second cooling unit 53-2.

すると、成形室出口シャッタ24が上方に開くと共に、型移動具13がその成形型12を成形室23の外へ押し出して出口チャンバ22へ配置する。その後、成形室出口シャッタ24が下方に閉じる。   Then, the molding chamber outlet shutter 24 opens upward, and the mold moving tool 13 pushes the molding die 12 out of the molding chamber 23 and arranges it in the outlet chamber 22. Thereafter, the molding chamber outlet shutter 24 closes downward.

こうして成形型12が成形装置200から取り出され、その内部より成形された光学素子が取り出されて光学素子の製造が完了する。
以上の説明においては、1個の成形型12に注目して光学素子が製造される工程を説明したが、型移動具13は、複数の成形型12を一定の時間間隔で順次移送するので、成形素材11を挟み込ませた成形型12を順次成形装置200へ投入することより、光学素子が量産される。
特開平4−164826号公報
In this way, the molding die 12 is taken out from the molding apparatus 200, and the molded optical element is taken out from the inside thereof to complete the production of the optical element.
In the above description, the process in which the optical element is manufactured by paying attention to one mold 12 has been described. However, the mold moving tool 13 sequentially transfers the plurality of molds 12 at regular time intervals. The optical element is mass-produced by sequentially feeding the molding die 12 sandwiching the molding material 11 into the molding apparatus 200.
JP-A-4-164826

上述した成形装置200においては、第一加熱部51−1、第二加熱部51−2、加圧部52、第一冷却部53−1、及び第二冷却部53−2の各々に対して、それぞれサーボモータ41−1、41−2、41−3、41−4、及び41−5を1台ずつ設けているため、装置コストが高価なものとなってしまっている。ここで、加熱工程や冷却工程は、熱交換部材30を成形型12に接触させれば十分であり、加圧工程のように、成形型12を加圧する力の制御を高度に行う必要はない。   In the shaping | molding apparatus 200 mentioned above, with respect to each of the 1st heating part 51-1, the 2nd heating part 51-2, the pressurization part 52, the 1st cooling part 53-1, and the 2nd cooling part 53-2. Since the servo motors 41-1, 41-2, 41-3, 41-4, and 41-5 are provided one by one, the apparatus cost is expensive. Here, the heating step and the cooling step are sufficient if the heat exchanging member 30 is brought into contact with the mold 12, and it is not necessary to highly control the force for pressing the mold 12 as in the pressurizing step. .

また、前述した成形装置200においては、成形室25内を窒素雰囲気で保つようにしているものの、成形室入口シャッタ23及び成形室出口シャッタ24の開閉により、またプレス軸42を成形室25内へ通す穴と当該プレス軸42との隙間より、外気が成形室25内へ侵入し、代わりに成形室25内の窒素ガスが外部へ漏出してしまう。そのため、成形室25内の酸素濃度の上昇により成形型12や成形装置200の酸化が生じるのみならず、熱交換部材30の温度が所定の設定温度から低下してしまう、あるいはその温度にムラが生じてしまう、などという場合が発生し、結果として、製造される光学素子の品質が不安定となり得る。   In the molding apparatus 200 described above, the interior of the molding chamber 25 is maintained in a nitrogen atmosphere, but the press shaft 42 is moved into the molding chamber 25 by opening and closing the molding chamber inlet shutter 23 and the molding chamber outlet shutter 24. Outside air enters the molding chamber 25 through the gap between the hole to be passed and the press shaft 42, and instead, nitrogen gas in the molding chamber 25 leaks to the outside. Therefore, not only the mold 12 and the molding apparatus 200 are oxidized due to an increase in the oxygen concentration in the molding chamber 25, but the temperature of the heat exchange member 30 is lowered from a predetermined set temperature, or the temperature is uneven. In some cases, the quality of the manufactured optical element may become unstable.

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、高精度な光学素子の加圧成形による量産を低廉に行えるようにすることである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and a problem to be solved is to enable mass production of a highly accurate optical element by pressure molding at low cost.

本発明の態様のひとつである光学素子成形装置は、成形型に接触することで当該成形型を加熱する複数の加熱手段と、当該加熱手段を移動させて当該成形型に接触させる第一の原動機と、加熱された後の当該成形型を加圧して当該成形型内の成形素材を成形する加圧手段と、当該成形型に接触することで当該加圧後の当該成形型を冷却する冷却手段と、当該冷却手段を移動させて当該成形型に接触させる第二の原動機と、を備えており、当該第一の原動機は、当該加熱手段よりも少ない台数で当該加熱手段を移動させることを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。   An optical element molding apparatus according to an aspect of the present invention includes a plurality of heating units that heat the molding die by contacting the molding die, and a first prime mover that moves the heating unit to contact the molding die. A pressurizing unit that pressurizes the mold after being heated to form a molding material in the mold, and a cooling unit that cools the mold after the pressurization by contacting the mold And a second prime mover that moves the cooling means to contact the mold, and the first prime mover moves the heating means in a smaller number than the heating means. The above-described problems are solved by this feature.

また、本発明の別の態様のひとつである光学素子成形装置は、成形型に接触することで当該成形型を加熱する加熱手段と、当該加熱手段を移動させて当該成形型に接触させる第一の原動機と、加熱された後の当該成形型を加圧して当該成形型内の成形素材を成形する加圧手段と、当該成形型に接触することで当該加圧後の当該成形型を冷却する複数の冷却手段と、当該冷却手段を移動させて当該成形型に接触させる第二の原動機と、を備えており、当該第二の原動機は、当該冷却手段よりも少ない台数で当該冷却手段を移動させることを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。   An optical element molding apparatus according to another aspect of the present invention includes a heating unit that heats the molding die by contacting the molding die, and a first unit that moves the heating unit to contact the molding die. And the pressurizing means for pressurizing the heated mold and molding the molding material in the mold, and cooling the pressed mold by contacting the mold A plurality of cooling means and a second prime mover that moves the cooling means to contact the mold, and the second prime mover moves the cooling means in a smaller number than the cooling means. The above-described problems are solved by this feature.

なお、上述した本発明に係る光学素子成形装置において、加熱、加圧、及び冷却は、いずれも不活性なガスが充填されている成形室内で行われ、当該成形室に隣接して配置されており外部から成形型が投入された後に当該不活性なガスで充填されるチャンバを更に備えており、当該成形型を、当該不活性なガスが充填された後の当該チャンバから当該成形室に移動させて当該加熱、当該加圧、及び当該冷却をそれぞれ行うようにしてもよい。   In the optical element molding apparatus according to the present invention described above, heating, pressurization, and cooling are all performed in a molding chamber filled with an inert gas, and are arranged adjacent to the molding chamber. And a chamber that is filled with the inert gas after the molding die is charged from the outside, and the molding die is moved from the chamber after being filled with the inert gas to the molding chamber. The heating, the pressurization, and the cooling may be performed.

また、前述した本発明に係る光学素子成形装置において、加熱、加圧、及び冷却は、いずれも不活性なガスが充填されている成形室内で行われ、第一及び第二の原動機は当該成形室外に配置されており、当該第一及び当該第二の原動機で生じさせた力をそれぞれ加熱手段及び冷却手段へ伝達する軸を覆う蛇腹部材を更に備えるようにしてもよい。   In the above-described optical element molding apparatus according to the present invention, heating, pressurization, and cooling are all performed in a molding chamber filled with an inert gas, and the first and second prime movers are used for the molding. You may make it further provide the bellows member which is arrange | positioned outdoors and covers the axis | shaft which transmits the force produced with the said 1st and 2nd prime mover to a heating means and a cooling means, respectively.

なお、上述したいずれかの本発明に係る光学素子成形装置を使用して行う成形素材の加圧成形により製造することを特徴とする光学素子の製造方法も、本発明に係るものである。   In addition, the manufacturing method of the optical element characterized by manufacturing by the pressure molding of the shaping | molding raw material performed using the optical element shaping | molding apparatus which concerns on one of this invention mentioned above also concerns this invention.

本発明によれば、以上のようにすることにより、高精度な光学素子の加圧成形による量産が低廉に行えるようになるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that mass production by pressure molding of a highly accurate optical element can be performed at a low cost.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を実施する光学素子成形装置の構成を示している。なお、同図に示した成形装置100において、図2に示した従来の光学素子成形装置200と同様の構成要素には同一の符号を付している。ここでは、これらについての詳細な説明は重複するので省略することとし、図1と図2との差異点を中心に説明する。なお、成形型12の構造も図3に示したものと同一であり、型移動具13の構造・動作も図4に示したものと同一である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of an optical element molding apparatus for carrying out the present invention. In the molding apparatus 100 shown in the figure, the same components as those in the conventional optical element molding apparatus 200 shown in FIG. Here, the detailed description thereof will be omitted because it overlaps, and the description will focus on the differences between FIG. 1 and FIG. The structure of the mold 12 is the same as that shown in FIG. 3, and the structure / operation of the mold moving tool 13 is also the same as that shown in FIG.

サーボモータ1−1、1−2、及び1−3は、プレス軸42に固定されている上側の熱交換部材30を下方向へ移動させて成形型12と接触させると共に、所定の力で成形型12を加圧して成形型12内の成形素材11を成形する原動機であり、成形室25の室外に配置されている。   The servo motors 1-1, 1-2, and 1-3 move the upper heat exchanging member 30 fixed to the press shaft 42 downward to contact the forming die 12 and are formed with a predetermined force. A prime mover that pressurizes the mold 12 to mold the molding material 11 in the molding mold 12, and is disposed outside the molding chamber 25.

ここで、サーボモータ1−1の軸2−1は板材である連結材3−1の一方の面に固定されており、この連結材3−1の他方の面には2つのプレス軸42が固定されている。この2つのプレス軸42には、第一加熱部51−1及び第二加熱部51−2を構成する2つの上側の熱交換部材30がそれぞれ固定されている。   Here, the shaft 2-1 of the servo motor 1-1 is fixed to one surface of a connecting member 3-1, which is a plate material, and two press shafts 42 are provided on the other surface of the connecting member 3-1. It is fixed. Two upper heat exchange members 30 constituting the first heating unit 51-1 and the second heating unit 51-2 are fixed to the two press shafts 42, respectively.

また、サーボモータ1−2の軸2−2は板材である連結材3−2の一方の面に固定されており、この連結材3−2の他方の面にはプレス軸42が固定されている。このプレス軸42には、加圧部52を構成する上側の熱交換部材30がそれぞれ固定されている。   Further, the shaft 2-2 of the servo motor 1-2 is fixed to one surface of a connecting material 3-2 that is a plate material, and a press shaft 42 is fixed to the other surface of the connecting material 3-2. Yes. The upper heat exchange members 30 constituting the pressurizing unit 52 are fixed to the press shafts 42, respectively.

また、サーボモータ1−3の軸2−3は板材である連結材3−3の一方の面に固定されており、この連結材3−3の他方の面には2つのプレス軸42が固定されている。この2つのプレス軸42には、第一冷却部53−1及び第二冷却部53−2を構成する2つの上側の熱交換部材30がそれぞれ固定されている。   Further, the shaft 2-3 of the servo motor 1-3 is fixed to one surface of a connecting material 3-3 that is a plate material, and two press shafts 42 are fixed to the other surface of the connecting material 3-3. Has been. Two upper heat exchange members 30 constituting the first cooling part 53-1 and the second cooling part 53-2 are fixed to the two press shafts 42, respectively.

また、連結材3−1、3−2、及び3−3と成形室25の上部プレートとの間には、プレス軸42を覆う収縮ベローズ(蛇腹部材)4が各々連結されている。収縮ベローズ4は、サーボモータ1−1、1−2、及び1−3で生じさせた力をそれぞれ第一加熱部51−1及び第二加熱部51−2、加圧部52、並びに第一冷却部53−1及び第二冷却部53−2へ伝達するプレス軸42と当該プレス軸42を成形室25内へ通す穴との隙間による、外気の成形室25内への侵入と成形室25内の窒素ガスの外部への漏出とを防止して成形室25内の気密性を向上させるためのものである。この収縮ベローズ4を設けることにより、成形型12や成形装置100の酸化が防止される。更に、成形室25内の気密性の向上によって成形室25内の温度低下も抑制されるので、ヒータ33によるエネルギー消費が低減する結果、高精度な光学素子の加圧成形による量産の低廉化に寄与する。   Further, between the connecting members 3-1, 3-2 and 3-3 and the upper plate of the molding chamber 25, shrinkable bellows (bellows member) 4 covering the press shaft 42 are respectively connected. The contraction bellows 4 includes the first heating unit 51-1, the second heating unit 51-2, the pressurizing unit 52, and the first force generated by the servo motors 1-1, 1-2, and 1-3, respectively. Intrusion of outside air into the molding chamber 25 and the molding chamber 25 due to a gap between the press shaft 42 transmitted to the cooling unit 53-1 and the second cooling unit 53-2 and a hole through which the press shaft 42 passes into the molding chamber 25. This is to improve the air tightness in the molding chamber 25 by preventing the nitrogen gas from leaking outside. By providing this contraction bellows 4, oxidation of the mold 12 and the molding apparatus 100 is prevented. Furthermore, since the temperature drop in the molding chamber 25 is suppressed by improving the airtightness in the molding chamber 25, the energy consumption by the heater 33 is reduced. As a result, mass production is reduced by high-precision pressure molding of optical elements. Contribute.

この他、入口チャンバ21と出口チャンバ22とには窒素パイプ5が各々導かれており、各チャンバ内を窒素雰囲気で満たすことができる。また、入口チャンバ21は真空ポンプ9を動作させることで真空雰囲気とすることもできる。更に、入口チャンバ21と出口チャンバ22とには、外気から遮断する入口チャンバシャッタ7と出口チャンバシャッタ8とがそれぞれ設けられており、成形室25内の気密性を向上させている。   In addition, nitrogen pipes 5 are respectively led to the inlet chamber 21 and the outlet chamber 22 so that each chamber can be filled with a nitrogen atmosphere. Further, the inlet chamber 21 can be in a vacuum atmosphere by operating the vacuum pump 9. Further, the inlet chamber 21 and the outlet chamber 22 are respectively provided with an inlet chamber shutter 7 and an outlet chamber shutter 8 that are shielded from the outside air, thereby improving the airtightness in the molding chamber 25.

この成形装置100を使用する成形素材11の加圧成形による光学素子の製造は、以下のような手順で行われる。
初期状態として、入口チャンバシャッタ7、出口チャンバシャッタ8、成形室入口シャッタ23、及び成形室出口シャッタ24はいずれも下方に閉じられている。
The optical element is manufactured by pressure molding of the molding material 11 using the molding apparatus 100 in the following procedure.
As an initial state, the inlet chamber shutter 7, the outlet chamber shutter 8, the molding chamber inlet shutter 23, and the molding chamber outlet shutter 24 are all closed downward.

まず、入口チャンバシャッタ7が上方に開き、成形素材11を挟み込ませた成形型12を成形装置100の外部から入口チャンバ21に配置する。
ここで、まず、真空弁10が開放される。すると、真空ポンプ9の作用により入口チャンバ21内の空気が抜かれ、真空雰囲気となる。その後、真空弁10を閉止すると共に、今度は窒素流入弁6を開放する。すると、窒素パイプ5から窒素ガスが送り込まれ、入口チャンバ21内は窒素雰囲気となる。この後、成形室入口シャッタ23が上方に開き、型移動具13がその成形型12を入口チャンバ21から成形室25内へ引き込み、その成形型12を第一加熱部51−1の位置へ配置する。すると成形室入口シャッタ23が下方に閉じる。
First, the inlet chamber shutter 7 is opened upward, and the molding die 12 sandwiching the molding material 11 is placed in the inlet chamber 21 from the outside of the molding apparatus 100.
Here, first, the vacuum valve 10 is opened. Then, the air in the inlet chamber 21 is extracted by the action of the vacuum pump 9 to form a vacuum atmosphere. Thereafter, the vacuum valve 10 is closed and the nitrogen inflow valve 6 is opened this time. Then, nitrogen gas is sent from the nitrogen pipe 5 and the inside of the inlet chamber 21 becomes a nitrogen atmosphere. Thereafter, the molding chamber entrance shutter 23 opens upward, the mold moving tool 13 draws the molding die 12 from the inlet chamber 21 into the molding chamber 25, and the molding die 12 is disposed at the position of the first heating unit 51-1. To do. Then, the molding chamber entrance shutter 23 closes downward.

このように、成形型12や成形装置100に対して不活性なガスである窒素ガスを入口チャンバ21内に充填してから成形型12を成形室25に移動させるようにしたことにより、成形室25内への入口チャンバ21側からの外気の侵入が良好に防止されるので、成形型12や成形装置100の酸化が防止される。   As described above, the molding chamber 12 is moved to the molding chamber 25 after filling the inlet chamber 21 with nitrogen gas, which is an inert gas to the molding die 12 and the molding apparatus 100, thereby forming the molding chamber. Intrusion of outside air from the inlet chamber 21 side into the inside 25 is satisfactorily prevented, so that the molding die 12 and the molding apparatus 100 are prevented from being oxidized.

ここで、サーボモータ1−1が動作して第一加熱部51−1を構成する上側の熱交換部材30を下降させて成形型12に接触させ、成形型12を上下から所定の温度で所定の時間加熱する。この第一の加熱工程が完了するとサーボモータ1−1が動作して第一加熱部51−1を構成する上側の熱交換部材30を上昇させ、続いて型移動具13が動作して成形型12を第二加熱部51−2の位置へ移動して配置する。ここで、サーボモータ1−1が再び動作して第二加熱部51−2を構成する上側の熱交換部材30を下降させて成形型12に接触させ、成形型12を上下から所定の温度で所定の時間加熱する。この第二の加熱工程が完了するとサーボモータ1−2が動作して第二加熱部51−2を構成する上側の熱交換部材30を上昇させ、続いて型移動具13が動作して成形型12を加圧部52の位置へ移動して配置する。   Here, the servo motor 1-1 is operated to lower the upper heat exchange member 30 constituting the first heating unit 51-1 so as to come into contact with the molding die 12, and the molding die 12 is predetermined at a predetermined temperature from above and below. Heat for hours. When this first heating step is completed, the servo motor 1-1 operates to raise the upper heat exchange member 30 constituting the first heating unit 51-1, and then the mold moving tool 13 operates to form the mold. 12 is moved to the position of the second heating unit 51-2 and disposed. Here, the servo motor 1-1 operates again to lower the upper heat exchanging member 30 constituting the second heating unit 51-2 and bring it into contact with the mold 12, and the mold 12 is moved from above and below at a predetermined temperature. Heat for a predetermined time. When this second heating step is completed, the servo motor 1-2 operates to raise the upper heat exchange member 30 constituting the second heating unit 51-2, and then the mold moving tool 13 operates to form the mold. 12 is moved to the position of the pressure unit 52 and arranged.

次に、サーボモータ1−2が動作して加圧部52を構成する上側の熱交換部材30を下降させて成形型12を押圧し、成形型12を上下から所定の温度で加熱しながら所定の時間加圧する。この加圧工程により、成形素材11の所定形状への成形が完了するとサーボモータ1−2が動作して加圧部52を構成する上側の熱交換部材30を上昇させ、続いて型移動具13が動作して成形型12を第一冷却部53−1の位置へ移動して配置する。   Next, the servo motor 1-2 is operated to lower the upper heat exchange member 30 constituting the pressurizing unit 52 to press the molding die 12, and while heating the molding die 12 at a predetermined temperature from above and below, Pressurize for a period of time. When the molding of the molding material 11 into the predetermined shape is completed by this pressurization step, the servo motor 1-2 operates to raise the upper heat exchange member 30 constituting the pressurizing unit 52, and then the mold moving tool 13. Operates to move the mold 12 to the position of the first cooling unit 53-1 and arrange it.

次に、サーボモータ1−3が動作して第一冷却部53−1を構成する上側の熱交換部材30を下降させて成形型12に接触させ、成形型12を上下から所定の温度で所定の時間冷却する。この第一の冷却工程が完了するとサーボモータ1−3が動作して第一冷却部53−1を構成する上側の熱交換部材30を上昇させ、続いて型移動具13が動作して成形型12を第二冷却部53−2の位置へ移動して配置する。次に、サーボモータ1−3が再び動作して第二冷却部53−2を構成する上側の熱交換部材30を下降させ、成形型12を上下から所定の温度で所定の時間冷却する。この第二の冷却工程が完了するとサーボモータ1−3が動作して第二冷却部53−2を構成する上側の熱交換部材30を上昇させる。   Next, the servo motor 1-3 is operated to lower the upper heat exchange member 30 constituting the first cooling unit 53-1 to come into contact with the mold 12, so that the mold 12 is predetermined at a predetermined temperature from above and below. Cool for hours. When this first cooling step is completed, the servo motor 1-3 operates to raise the upper heat exchange member 30 constituting the first cooling section 53-1, and then the mold moving tool 13 operates to form the mold. 12 is moved to the position of the second cooling section 53-2 and arranged. Next, the servo motor 1-3 is operated again to lower the upper heat exchange member 30 constituting the second cooling unit 53-2, and the mold 12 is cooled from the upper and lower sides at a predetermined temperature for a predetermined time. When this second cooling step is completed, the servo motor 1-3 operates to raise the upper heat exchanging member 30 constituting the second cooling unit 53-2.

すると、成形室出口シャッタ24が上方に開くと共に、型移動具13がその成形型12を成形室25の外へ押し出して出口チャンバ22へ配置する。なお、このとき、出口チャンバ22内は、窒素パイプ5から窒素ガスが予め送り込まれており、窒素雰囲気が保たれている。その後、成形室出口シャッタ24が下方に閉じる。   Then, the molding chamber outlet shutter 24 opens upward, and the mold moving tool 13 pushes the molding die 12 out of the molding chamber 25 and arranges it in the outlet chamber 22. At this time, nitrogen gas is previously fed from the nitrogen pipe 5 into the outlet chamber 22, and a nitrogen atmosphere is maintained. Thereafter, the molding chamber outlet shutter 24 closes downward.

この後、出口チャンバシャッタ8が上方に開き、成形型12が成形装置100から取り出される。その後には出口チャンバシャッタ8が下方に閉じ、出口チャンバ22内には窒素パイプ5から窒素ガスが充填される。こうすることにより、成形室25内への出口チャンバ22側からの外気の侵入が良好に防止されるので、成形型12や成形装置100の酸化が防止される。   Thereafter, the outlet chamber shutter 8 opens upward, and the molding die 12 is taken out from the molding apparatus 100. Thereafter, the outlet chamber shutter 8 is closed downward, and the outlet chamber 22 is filled with nitrogen gas from the nitrogen pipe 5. By doing so, it is possible to prevent the outside air from entering the molding chamber 25 from the outlet chamber 22 side well, so that the molding die 12 and the molding apparatus 100 are prevented from being oxidized.

最後に、成形型12の内部より成形された光学素子が取り出されて光学素子の製造が完了する。
以上の説明においては、1個の成形型12に注目して光学素子が製造される工程を説明したが、型移動具13は、複数の成形型12を一定の時間間隔で順次移送するので、成形素材11を挟み込ませた成形型12を順次成形装置100へ投入することより、光学素子が量産される。
Finally, the optical element molded from the inside of the mold 12 is taken out, and the manufacture of the optical element is completed.
In the above description, the process in which the optical element is manufactured by paying attention to one mold 12 has been described. However, the mold moving tool 13 sequentially transfers the plurality of molds 12 at regular time intervals. Optical elements are mass-produced by sequentially inserting the molding die 12 with the molding material 11 sandwiched between them into the molding apparatus 100.

以上のように、この成形装置100においては、2つの加熱部(第一加熱部51−1及び第二加熱部51−2)よりも数(段数)の少ない、1台のサーボモータ1−1でこれらの加熱部を移動させるようにし、また、2つの冷却部(第一冷却部53−1及び第二冷却部53−2)よりも数の少ない、1台のサーボモータ1−3でこれらの冷却部を移動させるようにしている。このように、加熱部・冷却部の数よりも少ない台数の原動機でこれらの加熱部・冷却部を移動させるようにしたことにより、成形装置100のコストが低下するので、高精度な光学素子の加圧成形による量産が低廉に行えるようになる。   As described above, in the molding apparatus 100, one servo motor 1-1 having a smaller number (number of stages) than the two heating units (the first heating unit 51-1 and the second heating unit 51-2). These heating units are moved by a single servo motor 1-3 having a smaller number than the two cooling units (first cooling unit 53-1 and second cooling unit 53-2). The cooling part is moved. As described above, since the heating unit / cooling unit is moved by a smaller number of prime movers than the number of heating units / cooling units, the cost of the molding apparatus 100 is reduced. Mass production by pressure molding can be performed at low cost.

なお、図1に示した成形装置100においては、加熱部の数よりも少ない台数の原動機(サーボモータ1−1)でこれらの加熱部を移動させると共に、冷却部の数よりも少ない台数の原動機(サーボモータ1−3)でこれらの冷却部を移動させるようにしていたが、そのいずれか一方のみを少ない台数の原動機で移動させるようにしてもよい。   In the molding apparatus 100 shown in FIG. 1, the number of prime movers (servo motors 1-1) less than the number of heating units is used to move these heating units, and the number of prime movers less than the number of cooling units. Although these cooling units are moved by (servo motor 1-3), only one of them may be moved by a small number of prime movers.

また、図1に示した成形装置100においては、加圧部52については1段としていたが、加圧部52を複数段としてもよい。なお、この場合、成形精度に配慮し、加圧部52については、同数の原動機を用いて成形型12を加圧するようにしてもよい。また、その一方で、成形精度に余裕があるのであれば、加圧部52についても、少ない台数の原動機で成形型12を加圧するようにしてもよい。   Further, in the molding apparatus 100 shown in FIG. 1, the pressurizing unit 52 has one stage, but the pressurizing unit 52 may have a plurality of stages. In this case, in consideration of molding accuracy, the pressurizing unit 52 may pressurize the molding die 12 using the same number of prime movers. On the other hand, if there is a margin in molding accuracy, the pressurizing unit 52 may be pressurized with a small number of prime movers.

その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and changes can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明を実施する光学素子成形装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical element shaping | molding apparatus which implements this invention. 従来の光学素子成形装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional optical element shaping | molding apparatus. 成形型の構造の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the structure of a shaping | molding die. 型移動具の構造の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the structure of a type | mold moving tool.

符号の説明Explanation of symbols

1−1、1−2、1−3 サーボモータ
2−1、2−2、2−3 軸
3−1、3−2、3−3 連結材
4 収縮ベローズ
5 窒素パイプ
6 窒素流入弁
7 入口チャンバシャッタ
8 出口チャンバシャッタ
9 真空ポンプ
10 真空弁
11 成形素材
12 成形型
12a 上型
12b 下型
12c 胴型
13 型移動具
14 運動装置
15 縦移動シリンダ
16 横移動シリンダ
21 入口チャンバ
22 出口チャンバ
23 成形室入口シャッタ
24 成形室出口シャッタ
25 成形室
26 窒素パイプ
30 熱交換部材
31 当接板
32 断熱材
33 ヒータ
34 熱電対
41−1、41−2、41−3、41−4、41−5 サーボモータ
42 プレス軸
51−1 第一加熱部
51−2 第二加熱部
52 加圧部
53−1 第一冷却部
53−2 第二冷却部
100、200 光学素子成形装置

1-1, 1-2, 1-3 Servo motor 2-1, 2-2, 2-3 shaft 3-1, 3-2, 3-3 connecting material 4 contraction bellows 5 nitrogen pipe 6 nitrogen inflow valve 7 inlet Chamber shutter 8 Exit chamber shutter 9 Vacuum pump 10 Vacuum valve 11 Molding material 12 Mold 12a Upper mold 12b Lower mold 12c Body mold 13 Mold moving tool 14 Exercise device 15 Vertical movement cylinder 16 Horizontal movement cylinder 21 Inlet chamber 22 Outlet chamber 23 Molding Chamber entrance shutter 24 Molding chamber exit shutter 25 Molding chamber 26 Nitrogen pipe 30 Heat exchange member 31 Abutting plate 32 Heat insulating material 33 Heater 34 Thermocouple 41-1, 41-2, 41-3, 41-4, 41-5 Servo Motor 42 Press shaft 51-1 First heating unit 51-2 Second heating unit 52 Pressurizing unit 53-1 First cooling unit 53-2 Second cooling unit 100 200 optical element molding device

Claims (5)

成形型に接触することで当該成形型を加熱する複数の加熱手段と、
前記加熱手段を移動させて前記成形型に接触させる第一の原動機と、
加熱された後の前記成形型を加圧して当該成形型内の成形素材を成形する加圧手段と、
前記成形型に接触することで前記加圧後の当該成形型を冷却する冷却手段と、
前記冷却手段を移動させて前記成形型に接触させる第二の原動機と、
を備えており、
前記第一の原動機は、前記加熱手段よりも少ない台数で当該加熱手段を移動させる
ことを特徴とする光学素子成形装置。
A plurality of heating means for heating the mold by contacting the mold;
A first prime mover that moves the heating means to contact the mold;
Pressurizing means for pressurizing the mold after being heated to mold the molding material in the mold; and
Cooling means for cooling the mold after pressurization by contacting the mold;
A second prime mover that moves the cooling means to contact the mold;
With
The optical element molding apparatus according to claim 1, wherein the first prime mover moves the heating means by a smaller number than the heating means.
成形型に接触することで当該成形型を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を移動させて前記成形型に接触させる第一の原動機と、
加熱された後の前記成形型を加圧して当該成形型内の成形素材を成形する加圧手段と、
前記成形型に接触することで前記加圧後の当該成形型を冷却する複数の冷却手段と、
前記冷却手段を移動させて前記成形型に接触させる第二の原動機と、
を備えており、
前記第二の原動機は、前記冷却手段よりも少ない台数で当該冷却手段を移動させる
ことを特徴とする光学素子成形装置。
Heating means for heating the mold by contacting the mold;
A first prime mover that moves the heating means to contact the mold;
Pressurizing means for pressurizing the mold after being heated to mold the molding material in the mold; and
A plurality of cooling means for cooling the mold after pressurization by contacting the mold;
A second prime mover that moves the cooling means to contact the mold;
With
The second prime mover moves the cooling means by a smaller number than the cooling means.
前記加熱、前記加圧、及び前記冷却は、いずれも不活性なガスが充填されている成形室内で行われ、
前記成形室に隣接して配置されており外部から前記成形型が投入された後に前記不活性なガスで充填されるチャンバを更に備えており、
前記成形型を、前記不活性なガスが充填された後の前記チャンバから前記成形室に移動させて前記加熱、前記加圧、及び前記冷却をそれぞれ行う、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光学素子成形装置。
The heating, pressurization, and cooling are all performed in a molding chamber filled with an inert gas,
Further comprising a chamber disposed adjacent to the molding chamber and filled with the inert gas after the molding die has been introduced from the outside;
The mold is moved from the chamber after being filled with the inert gas to the molding chamber to perform the heating, pressurization, and cooling, respectively.
The optical element molding apparatus according to claim 1 or 2,
前記加熱、前記加圧、及び前記冷却は、いずれも不活性なガスが充填されている成形室内で行われ、
前記第一及び前記第二の原動機は前記成形室外に配置されており、
前記第一及び前記第二の原動機で生じさせた力をそれぞれ前記加熱手段及び前記冷却手段へ伝達する軸を覆う蛇腹部材を更に備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載の光学素子成形装置。
The heating, pressurization, and cooling are all performed in a molding chamber filled with an inert gas,
The first and second prime movers are disposed outside the molding chamber,
A bellows member covering a shaft for transmitting the force generated by the first and second prime movers to the heating means and the cooling means, respectively;
The optical element molding apparatus according to claim 1.
請求項1から4までのうちのいずれか一項に記載の光学素子成形装置を使用して行う成形素材の加圧成形により製造することを特徴とする光学素子の製造方法。

A method for manufacturing an optical element, wherein the optical element is manufactured by pressure molding of a molding material using the optical element molding apparatus according to any one of claims 1 to 4.

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