JP2006232635A - Device for forming thermoplastic member and method for forming the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光学素材のような熱可塑性部材の成形装置およびその成形方法に関し、より詳しくは、デジタルカメラ、プロジェクタ等のガラスあるいはプラスチック等によって形成される光学用レンズ等の熱可塑性部材をモールド成形によって製造する熱可塑性部材の成形装置およびその成形方法に関するものである。 The present invention relates to a molding apparatus for a thermoplastic member such as an optical material and a molding method thereof, and more specifically, a thermoplastic member such as an optical lens formed of glass or plastic of a digital camera, a projector or the like by molding. The present invention relates to a molding apparatus and a molding method for a thermoplastic member to be manufactured.
従来から、比較的小径の非球面レンズなどの製造に際し、光学素材を金型内に入れて加圧し成形するための成形型が知られている。このような光学素子の成形においては、加熱によって軟化した光学素材を押圧成形し、その後これを冷却して光学素子を得る成形方法およびそれを実施するための成形装置があった。この場合、コア上型とコア下型からなる金型を同一の成形装置に複数組セットして、光学素材の成形を行っていた。 2. Description of the Related Art Conventionally, when manufacturing a relatively small diameter aspherical lens or the like, a mold for putting an optical material in a mold and pressurizing and molding the mold is known. In the molding of such an optical element, there has been a molding method for molding an optical material softened by heating and then cooling it to obtain an optical element, and a molding apparatus for carrying it out. In this case, the optical material is molded by setting a plurality of sets of molds composed of the upper core mold and the lower core mold in the same molding apparatus.
従来の光学素子の成形では、加熱時に、金型配置位置において、その外周部と中心部付近との温度差が著しくなり、金型間においてガラス粘度にばらつきが発生する場合があり、このため、成形時において均一なプレス力を与えることが困難になる場合があった。また、冷却時においても、金型配置位置において、外周部と中心付近との温度差が著しくなり、金型間においてガラス粘度にばらつきが発生する場合があり、このため、冷却時において均一な冷却を与えることが困難になる場合があった。さらに、金型のメンテナンス性が悪いという面もあった。 In the molding of the conventional optical element, the temperature difference between the outer peripheral portion and the central portion becomes significant at the mold arrangement position during heating, and the glass viscosity may vary between the molds. In some cases, it may be difficult to give a uniform pressing force during molding. In addition, even during cooling, the temperature difference between the outer periphery and the vicinity of the center becomes significant at the position where the mold is placed, and there may be variations in glass viscosity between the molds. It might be difficult to give. In addition, the mold has poor maintenance.
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、光学素材のような熱可塑性部材のモールド成形において、多数個同時成形が可能であり、かつ均一加熱と冷却のスピードアップを可能にする熱可塑性部材の成形装置及びその成形方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In molding a thermoplastic member such as an optical material, a large number can be simultaneously molded, and uniform heating and cooling can be speeded up. An object of the present invention is to provide a molding apparatus and a molding method for a thermoplastic member.
本発明に係る熱可塑性部材の成形装置は、押圧部材である第1の型と、金型を複数備え前記第1の型によって該金型が押圧されて該金型内に載置した熱可塑性部材が成形される第2の型とからなり、前記第2の型に前記金型を同心円状かつ等間隔に配置したものである。このため、複数の金型によって複数の熱可塑性部材を多数同時成形ができ、また加熱時において金型内の熱可塑性部材に熱を均一に与えることができ、さらに冷却時において、金型内の熱可塑性部材を均一に冷却することができる。また、金型のメンテナンスを容易に行うことができる。 The thermoplastic member molding apparatus according to the present invention includes a first mold that is a pressing member, and a thermoplastic that includes a plurality of molds and the mold is pressed by the first mold and placed in the mold. It consists of a second mold in which members are molded, and the molds are arranged concentrically and at equal intervals in the second mold. For this reason, a plurality of thermoplastic members can be simultaneously molded by a plurality of molds, heat can be uniformly applied to the thermoplastic members in the mold during heating, and further, in the mold during cooling. The thermoplastic member can be cooled uniformly. Moreover, the maintenance of the mold can be easily performed.
また、本発明に係る熱可塑性部材の成形装置は、前記第2の型に前記複数の金型を均一に加熱する熱源を設けたものである。このため、加熱時において金型内の熱可塑性部材に熱を均一に与えることができる。 In the thermoplastic member molding apparatus according to the present invention, a heat source for uniformly heating the plurality of molds is provided on the second mold. For this reason, heat can be uniformly applied to the thermoplastic member in the mold during heating.
また、本発明に係る熱可塑性部材の成形装置は、前記熱源を、前記第2の型の中央部及び該第2の型の外側外周の少なくとも一方に設けられたものである。このため、加熱時において金型内の熱可塑性部材に熱を均一に与えることができ、金型間において熱可塑性部材の粘度にばらつきが発生することもなく、金型に均一なプレス力を与えることができる。 In the thermoplastic member molding apparatus according to the present invention, the heat source is provided in at least one of a central portion of the second mold and an outer periphery of the second mold. For this reason, heat can be uniformly applied to the thermoplastic member in the mold during heating, and uniform pressing force is applied to the mold without variation in the viscosity of the thermoplastic member between the molds. be able to.
また、本発明に係る熱可塑性部材の成形装置は、熱源が、前記第2の型の中央部付近に同心円状に設けられるとともに、前記金型が配置された同心円の外側部であって前記金型の間に同心円状に設けられたものである。このため、加熱時において金型内の熱可塑性部材に熱を均一に与えることができ、金型間において熱可塑性部材の粘度にばらつきが発生することもなく、金型に均一なプレス力を与えることができる。 In the thermoplastic member molding apparatus according to the present invention, the heat source is provided concentrically near the center of the second die, and is an outer portion of the concentric circle where the die is disposed. Concentric circles are provided between the molds. For this reason, heat can be uniformly applied to the thermoplastic member in the mold during heating, and uniform pressing force is applied to the mold without variation in the viscosity of the thermoplastic member between the molds. be able to.
また、本発明に係る熱可塑性部材の成形装置は、前記第2の型に前記金型を均一に冷却する冷却流路を設けたものである。このため、冷却時において金型内の熱可塑性部材を均一に冷却することができる。 In the thermoplastic member molding apparatus according to the present invention, a cooling channel for uniformly cooling the mold is provided in the second mold. For this reason, the thermoplastic member in a metal mold | die can be cooled uniformly at the time of cooling.
また、本発明に係る熱可塑性部材の成形装置は、前記冷却流路を、前記金型の間及びこれらの金型より内側部に同心円状にそれぞれ設けられたものである。このため、冷却時において金型内の熱可塑性部材を均一に冷却することができ、金型間において熱可塑性部材の冷却速度にばらつきが発生することもなく、熱可塑性部材を均一に冷却することができる。 In the thermoplastic member molding apparatus according to the present invention, the cooling flow path is provided concentrically between the molds and inside the molds. For this reason, the thermoplastic member in the mold can be uniformly cooled during cooling, and the thermoplastic member can be uniformly cooled without variation in the cooling rate of the thermoplastic member between the molds. Can do.
また、本発明に係る熱可塑性部材の成形装置は、金型内に該金型を均一に冷却する金型冷却流路を設け、該金型冷却流路を前記冷却流路と連通させたものである。このため、金型内の熱可塑性部材を冷却するスピードを早くすることができる。 The thermoplastic member molding apparatus according to the present invention includes a mold cooling channel for uniformly cooling the mold in the mold, and the mold cooling channel communicated with the cooling channel. It is. For this reason, the speed which cools the thermoplastic member in a metal mold | die can be made quick.
本発明に係る熱可塑性部材の成形方法は、上記のいずれかに記載の第2の型の同一円周上に配置した複数の金型内に熱可塑性部材を載置し、前記金型を均一に加熱したのち押圧しその後さらに均一に冷却するものである。このため、加熱時において金型内の熱可塑性部材に熱を均一に与えることができ、また、冷却時において金型内の熱可塑性部材を均一に冷却することができる。 The method for molding a thermoplastic member according to the present invention includes placing a thermoplastic member in a plurality of molds arranged on the same circumference of the second mold according to any one of the above, and uniformly molding the mold. After being heated, it is pressed and then cooled more uniformly. For this reason, heat can be uniformly applied to the thermoplastic member in the mold during heating, and the thermoplastic member in the mold can be uniformly cooled during cooling.
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1に係る光学素子の成形装置の概略説明図、図2は光学素子の成形装置の要部の分解斜視図、図3は図2の要部の平面図、図4は図2のA−A断面図である。光学素子である例えば光学レンズの成形装置は上型1と下型2とからなり、上型1は油圧機構(図示せず)によって上下駆動する押圧板であり、下型2は、リボルバー形状の母型3と、その下部に取り付けられた下プレート4によって構成されている。母型3の中央部にはヒータ挿入穴5が設けられてその内部にヒータ6が挿入され、母型3の外周部には赤外線ランプ7が配設され、外内部併用方式による加熱方式が採用されている。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of an optical element molding apparatus according to
中央部に位置するヒータ挿入穴5の周囲には、複数の金型挿入穴8がヒータ挿入穴5と同心円a状に一定の間隔で均一に配置され、金型挿入穴8の内部には円筒状の金型9が挿入されている。このように光学素子の成形装置は、光学素子の製造効率をはかるために金型9を同心円状に複数備え、複数の光学素子を同時に成形できるようにしてある。同心円状に配置された金型9の間にはこれらの金型9の同心円aに沿って第1の冷却流路20が設けられ、その内周側にはヒータ挿入穴5を取り巻くように同心円状の第2の冷却流路21が第1の冷却用穴20のそれぞれに対応して、すなわち対応する冷却用穴同士がヒータ挿入穴5を通る同一直線上に位置するようにして配置されている。
Around the
金型挿入穴8のそれぞれには、レンズの上面を形成する雌型凹部10を有するコア上型
11と、レンズの下面を形成する雌型凹部12を有するコア下型13とによって構成された金型9が挿入され、下プレート4によって支持されている。これらのコア上型11とコア下型13とは、共に所定の耐熱性と強度を有する材料、例えばハードメタルから形成されている。そしてコア上型11は、油圧機構によって上下駆動される押圧板である上型1によって、図1に示す矢印方向に圧力を受けるようにしてある。
Each of the
第1、第2の冷却流路20、21は、図5(冷却流路のみを示す)に示すように、母型3の上下方向に筒状に形成されている。また、下プレート4にはヒータ5の外周に沿って上下方向に冷媒導入穴22が形成され、さらに母型3側の面に沿って各冷媒導入穴22に対応した溝部23が形成され、その溝部23が第1、第2の冷却流路20、21の下部に連通するようになっている。第1の冷却流路20は図6、図7に示すように、その上下2カ所に左右の対応する金型挿入穴8に連通する横方向に形成された金型連通穴20a,20bが設けられ、金型挿入穴8に挿入された金型9に設けた金型冷却流路24a,24bに通じて、金型9を冷却するようにしてある。
As shown in FIG. 5 (only the cooling flow path is shown), the first and second
すなわち、図6(図3のB−B断面図)、図7(図3のC−C断面図)、図8、図9、図10(図3の流路状態を示す説明図)に示すように、コア上型11では、それぞれ第1の冷却用通路20より金型連通穴20aを通って金型9内に導入された冷却用水が金型9の中央部でほぼ120℃の角度をなすようにして交差し、そののちこれらの通路に対してほぼ120℃の角度をなすようにして外側方向に流れ、母型3の側面に設けた冷媒排出穴25aより母型3の外部に流出するようにしてある。同様にしてコア下型13にも、第1の冷却用通路20より金型9内に導入された冷却用水が金型9の中央部でほぼ120℃の角度をなすようにして交差し、そののちこれらの通路に対してほぼ120℃の角度をなすようにして外側方向に流れ、母型3の側面に設けた冷媒排出穴25bより母型3の外部に流出するようにしてある。
That is, it is shown in FIG. 6 (BB sectional view of FIG. 3), FIG. 7 (CC sectional view of FIG. 3), FIG. 8, FIG. 9, and FIG. Thus, in the core
次に、以上のように構成した光学素子の成形装置によって行われる光学素材のプレス成形について説明する。まず、ガラスやプラスチックなどからなる複数の光学素材をコア下型13の雌型凹部12上に載置し、内部に位置するヒータ6及び外部に位置する赤外線ランプ7により母型3の加熱を行う。この際、複数の金型9を同心円状に配置してあるので、内部あるいは外部からの熱は金型9に均一に与えられる。加熱は、光学素材が例えばガラスである場合は、ガラス温度がガラスの転移点以上となる程度まで行う。この加熱により光学素材は軟化し、可塑性を持つようになる。次に、この状態で、油圧機構により押圧板である上型1を下降させて下型2に圧力をかけ、光学素材を押圧する。これにより、光学素材は、下型2と上型1との間でレンズ形状に成形される。
Next, press molding of an optical material performed by the optical element molding apparatus configured as described above will be described. First, a plurality of optical materials made of glass, plastic or the like are placed on the
その後、N2 のような冷媒を下プレート4の冷媒導入穴22より母型3内に導入し、下プレート4に設けた溝部23を通って第1、第2の冷却流路20,21に通し、上方に移動させて上部より排出させる。一方、第1の冷却流路20を通過する冷媒の一部は金型連通穴20a,20bを横方向に流れて金型冷却流路24a,24bに至り、金型9のコア上型11、コア下型13に設けられた金型冷却流路24a,24bに入り、中央部で交わったのち外側方向に移動し、母型3の側部に設けた冷媒排出穴25a,25bより外部に排出される。このとき、複数の金型9を同心円状に配置したので、外部あるいは内部から流入した冷媒を均一に流すことができる。また、母型3内に複数の冷却流路を設けて、母型3の外周部と中心部の冷却速度を均一にしたため、金型3内の光学素材を均一に冷却することができる。そして、母型3内の冷却流路と相対する位置に金型9の金型冷却流路24a,24bを設け、その内部を冷媒が通過するようにしたので、金型9の冷却スピードを速くすることができる。その後、油圧機構により押圧板である上型1を上昇させ、成形された光学レンズをコア下型13から取り出す。このような成形装置を使用するので、金型9のメンテ性が向上する。また、単体での交換を容易に行うことができる。
Thereafter, a refrigerant such as N 2 is introduced into the mother die 3 through the
なお、上記の説明では、コア下型13及びコア上型11の両方の転写面を凹面としたが、少なくとも一方の型の転写面を凹部または平面とすることができる。転写面を凹面または平面とすることにより、より確実に偏心や偏肉の発生を防止して光学素子をプレス成形することができる。また、上記の説明では、ガラスあるいはプラスチックのような光学素子の成形を行う場合を示したが、ガラスあるいはプラスチックに限定するものではなく、その他の熱可塑性部材であればいかなるものであってもよい。
In the above description, the transfer surfaces of both the core
[実施の形態2]
図11は本発明の実施の形態2に係る光学素子の成形装置の要部の分解斜視図である。なお、図2と同一部分には同じ符号を付し説明を省略する。金型挿入穴8のそれぞれには、レンズの上面を形成する雌型凹部10を有する断面T字状のコア上型11と、コア胴筒110と、レンズの下面を形成する雌型凹部12を有する断面逆T字状のコア下型13とによって構成された金型9が挿入され、下プレート4によって支持されている。コア上型11とコア下型13のそれぞれの対向側側面は同径に縮径されてその縮径側面に中空円筒状のコア胴筒110が挿入するようにしてあり、金型9全体として同径の金型形状を構成している。コア胴筒110は、コア上型11とコア下型13の雌型凹部間に挟まれた複数の光学素材の外周を規制している。これらのコア上型11とコア胴筒110とコア下型13とは、共に所定の耐熱性と強度を有する材料、例えばハードメタルから形成されている。
その他の構成、作用、効果は実施の形態1で示した場合と実質的に同一なので、説明を省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 11 is an exploded perspective view of the main part of the optical element molding apparatus according to
Other configurations, operations, and effects are substantially the same as those shown in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[実施の形態3]
図12は本発明の実施の形態3に係る光学素子の成形装置の要部の分解斜視図、図13は図12の要部の平面図である。光学素子の成形装置は上型1と下型2とからなり、上型1は油圧機構によって上下駆動する押圧板であり、下型2は、リボルバー形状の母型3と、その下部に取り付けられた下プレート4によって構成されている。母型3には同心円状に複数の金型挿入穴8が同心円a上に一定の間隔で均一に配置され、金型挿入穴8の内部には円筒状の金型9が挿入されている。このように光学素子の成形装置は、光学素子の製造効率をはかるために金型9を同心円上に複数備え、複数の光学素子を同時に成形できるようにしてある。母型3の中央部付近には各金型9間に位置する部分に同心円状に第1のヒータ挿入穴50が設けられてその内部にヒータ6が挿入され、さらに同心円aよりも外側位置であって各金型9の間に位置する同心円b上には第2のヒータ挿入穴51が設けられてヒータ6が挿入されている。
同心円状に配置された金型11の間には前記金型9の同心円aに沿って第1の冷却流路20が設けられ、さらにその内周側には同心円に沿ってもしくは中心部に第2の冷却流路(図示せず)が一定間隔で配置されている。なお、第1、第2の冷却流路の詳細は、実施の形態1で示した場合と実質的に同一なので説明を省略する。
[Embodiment 3]
12 is an exploded perspective view of the main part of the optical element molding apparatus according to
Between the
金型挿入穴8のそれぞれには、レンズの上面形成の雌型凹部10を有するコア上型11と、レンズの下面を形成する雌型凹部12を有するコア下型13とによって構成された金型9が挿入されている。これらのコア上型11とコア下型13とは、共に所定の耐熱性と強度を有する材料、例えばハードメタルから形成されている。そしてコア上型11は、油圧機構によって上下駆動される押圧板である上型1によって、図1に示す矢印方向に圧力を受けるようにしてある。
Each of the
次に、以上のように構成した光学素子の成型装置によって行われる光学素子のプレス成形について説明する。まず、複数の光学素材をコア下型13の雌型凹部12上に載置し、内部に位置するヒータ6により母型3の加熱を行う。この際、複数の金型9を同心円状に配置してあるので、内部からの熱は金型9に均一に与えられる。加熱は、光学素材が例えばガラス素材である場合は、ガラス温度がガラスの転移点以上となる程度まで行う。この加熱により光学素材は軟化し、可塑性を持つようになる。次に、この状態で、油圧機構により押圧板である上型1を下降させて下型2に圧力をかけ、光学素材を押圧する。これにより、光学素材は、下型2と上型1との間に形成されるレンズ形状に成形される。
Next, press molding of an optical element performed by the optical element molding apparatus configured as described above will be described. First, a plurality of optical materials are placed on the
その後、N2 のような冷媒を下プレート4の冷媒導入穴22より母型3内に導入し、母型3内に設けた複数の冷却流路を通し、母型3内の冷却速度を均一にして、金型9内の光学素材を均一に冷却することができる。また、母型3内の冷却流路と相対する位置に金型9の金型冷却流路24a,24bを設けその内部を冷媒が通過するようにしたので、金型9の冷却スピードを速くすることができる。その後、油圧機構により押圧板である上型1を上昇させ、成形された光学レンズをコア下型13から取り出す。このような成形装置を使用するので、金型9のメンテ性が向上する。また、単体での交換を容易に行うことができる。
Thereafter, a refrigerant such as N 2 is introduced into the mother die 3 through the
[実施の形態4]
図14は本発明の実施の形態4に係る光学素子の成形装置の要部の分解斜視図、図15は図14のD−D断面図である。本実施の形態4では、実施の形態2で示した金型9を、実施の形態3で示した母型3の金型挿入穴8に挿入して光学素子の成形を行う成形装置を示すものである。その他の構成、作用、効果は実施の形態3で示した場合と実質的に同様なので、説明を省略する。
[Embodiment 4]
14 is an exploded perspective view of the main part of the optical element molding apparatus according to
1 上型(第1の型)、2 下型(第2の型)、8 金型挿入穴、6 ヒータ(熱源)、7 赤外線ランプ(熱源)、9 金型、20 第1の冷却流路(冷却流路)、20a,20b 金型連通穴(冷却流路)、21 第2の冷却流路(冷却流路)、24a,24b 金型冷却流路、A,B 同心円。
1 Upper mold (first mold), 2 Lower mold (second mold), 8 Mold insertion hole, 6 Heater (heat source), 7 Infrared lamp (heat source), 9 Mold, 20 First cooling flow path (Cooling channel), 20a, 20b Mold communication hole (cooling channel), 21 Second cooling channel (cooling channel), 24a, 24b Mold cooling channel, A, B Concentric circles.
Claims (8)
前記第2の型に前記金型を同心円状かつ等間隔に配置したことを特徴とする熱可塑性部材の成形装置。 A first mold that is a pressing member and a second mold that includes a plurality of molds and that is molded by pressing the mold by the first mold and placing the thermoplastic member placed in the mold. In the molding device for thermoplastic members,
An apparatus for molding a thermoplastic member, wherein the molds are arranged concentrically and at equal intervals in the second mold.
A thermoplastic member is placed in a plurality of molds arranged on the same circumference of the second mold according to any one of claims 1 to 7, and the mold is heated uniformly and then pressed. A method for molding a thermoplastic member, characterized by cooling uniformly.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080513 |