JP2007001854A - プレス成形における回転式熱伝達による加熱方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な光学素子を成形すべく所定のプロセス時間内に早く均一に加熱できる方法及び装置が望ましい。
【解決手段】本発明は、その表面に成形金型を載置するテーブルと、テーブルの上部に設けられ、移動可能に成形金型の外周部を取り囲む発熱素子を有する加熱手段と、テーブルに接続され、テーブルを回転駆動させる駆動手段と、を含んでなる加熱装置を用いて、光学素子材料が封入された成形金型をテーブル上にセットし、加熱手段を移動下降させ、テーブル上にセットされた成形金型を囲みこんで、駆動手段によってテーブルを回転させ、成形金型を加熱手段に対して回転させ、成形金型が加熱される。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学素子のプレス成形における回転式熱伝達による加熱方法及び装置に関する。

図６は、従来の光学素子の製造装置６の概略断面図である。図６において、金型６０は、架台に固定された下型６１、加圧移動される上型６２及び下型６１と上型６２を囲み込んでガイドして滑り移動可能な型枠６３からなる。符号６４は所定形状に予備加工された光学素子材料、６７、６８は下型６１、上型６２をそれぞれ加熱する上、下加熱体、６９は成品としての光学素子である。

図示のように、製造装置１内において、ステージＩでは、成形された成品の光学素子６９を取出し、成形しようとする光学素子材料６４を下型６１の成形面上にセットする。ステージＩＩでは、セットされた光学素子材料６４へ上型６２が降下する。ステージＩＩＩでは、上型６２が型枠６３内に挿入されると共に、光学素子材料６４が封入された金型６０を符号で明示しないコンベアで成形室入口へ搬送する。ステージＩＶでは、成形室６５内へ順に搬送されてきた金型６０に対して予備加熱する。金型６０が移載治具６６によって成形室６５に移載され、ステージＶ〜ＶＩＩＩへ移動定位されながら加熱与圧とさらに加圧成形され、ステージＩＸ〜ＸＩにて徐々に冷却され、移載治具６６によって冷却作業を終えた金型を成形室６５から取出す。また、コンベアによってステーＸＩＶまで搬送され、上型６２が上昇する。このようにして、加熱工程、プレス工程及び冷却工程などの一連の作業を所定時間内に行って光学素子６９が製造される。

成形室６５内には、光学素子材料６４を加熱するとき、下型６１及び上型６２へ、図６に示す接触加熱素子６７、６８の熱伝導による加熱、または図７に示す輻射加熱素子７７によって熱を伝達させ、光学素子材料６４が所定の軟化温度に加熱される。

図７は、他の従来の光学素子の製造装置７の概略断面図である。光学素子材料７４が封入された金型７０をテーブル上にセットして金型７０と間隔をおいて囲まれた輻射タイプの加熱素子７７によって加熱して光学素子材料７４が軟化される。

接触タイプ或いは輻射タイプの加熱素子によって光学素子材料６４、７４に対して均一に熱を加え光学素子材料６４、７４を加熱させようとするが、熱源、光学素子材料又は成形金型６０、７０の構造、材質によって均一に加熱されるまで時間がかかり、所定のプロセス時間内に均一に加熱されないことがある。一方、長く加熱されると、光学素子材料が一部酸化され、光学素子の特性を損い兼ねないため、加熱時間が限られる。したがって、高精度な光学素子を成形すべく所定のプロセス時間内に均一に加熱できる方法及び装置が望ましい。

本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであり、加熱作業が簡単で、高品質な光学素子を成形することができる加熱方法及び装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく本発明の１の観点によれば、本発明は、光学素子材料が封入された成形金型をテーブル上にセットするセットステップと、加熱手段によって成形金型の外部を取り囲んで加熱する加熱ステップと、加熱手段及び成形金型のいずれかを回転させる相対回転ステップとを有するプレス成形における回転式熱伝達による加熱方法を提供しようとする。

加熱ステップにおいては、加熱手段を移動手段によってテーブル上にセットされた成形金型に対して近づいたり遠ざかったりするよう移動させる。

回転ステップにおいては、駆動手段によってテーブルを回転させることが好ましい。

また、本発明の他の観点によれば、本発明は、光学素子材料がセットされた成形金型を加熱させるプレス成形における回転式熱伝達による加熱装置であって、その表面に成形金型を載置するテーブルと、テーブルの上部に設けられ、移動可能に成形金型の外周部を取り囲む発熱素子を有する加熱手段と、テーブルに接続され、テーブルを回転駆動させる駆動手段と、を含んでなることを特徴とするプレス成形における回転式熱伝達による加熱装置をも提供しようとする。

加熱手段では、移動可能に成形金型の上部を遮蔽して、成形金型の外部を取り囲む発熱素子と共に、テーブル側に向う開口を有する空間を画成する第２の発熱素子を有することが好ましい。

第２の発熱素子はさらに、成形金型をプレスするための加圧素子を貫通させる通孔が設けられることが好ましい。

加熱装置では、加熱手段をテーブルに近づいたり遠ざかったりするよう移動させる移動素子を設けることが好ましい。

本発明によれば、光学素子材料を封入した金型が発熱素子によって囲まれた空間内に加熱されるとき、テーブルを回転させて、空間における発熱素子の配置によらずテーブル上にセットされた成形金型の周りに対して加熱することができ、所定時間内に早く均一加熱させ、製造時間を短縮することができる。

以下、この発明の好適な実施例を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例のプレス成形における回転式熱伝達による加熱方法を概略示す。図２は、本発明のプレス成形における回転式熱伝達による加熱方法を用いる装置１を概略示す縦断面図である。図３は、本発明方法を用いた装置１の加熱状態を概略して示す縦断面図である。図中、符号２は成形金型１２をセットするためのテーブル、３は成形金型１２を加熱させる加熱手段、４は回転軸１３を介してテーブル２を回転させるための駆動手段である。

本発明のプレス成形における回転式熱伝達による加熱方法は、図１に示されるよう、ステップＳ１０では、光学素子材料１１が封入された成形金型１２をテーブル２上にセットする。ステップＳ１２では、加熱手段３によって成形金型１２の外部を取り囲んで加熱する。なお、加熱手段３が移動素子１５によって、テーブル２上にセットされた成形金型１２に対して近づいたり遠ざかったり昇降する。そして、ステップＳ１４では、加熱手段３及び成形金型１２のいずれかの一方を回転させ、他方に対して相対回転させる。図２に示すように、駆動手段としてモータ４が設けられ、回転軸１３を介してテーブル２を回転させる。

本発明方法を用いる装置１は、図２に示されているように、光学素子材料１１が封入された成形金型１２を加熱させるプレス成形における回転式熱伝達によるものとして、テーブル２と、加熱手段３と、駆動手段４を含む。

テーブル２は、断面方形をする枠体１０に囲まれたチャンバー内に設けられており、その表面２１に成形金型１２をセットする。

加熱手段３は、テーブル２の上部に設けられており、移動可能に成形金型１２の外周部１２１を取り囲む第１の発熱素子３１と、成形金型１２の上部を遮蔽して、第１の発熱素子３１と共に、テーブル２側に向う開口を有する空間３０を画成する第２の発熱素子３２を有する。この例においては、第２の発熱素子３２にはさらに、通孔３２２が設けられて、成形金型１２をプレスするための加圧素子１４としてシリンダ管１４２に設けられた可動ロッド１４１を貫通させる。また、加熱手段３の第１の発熱素子３１に接続される移動素子１５を設け、第１の発熱素子３１が第１テーブル側に近づいたり遠ざかったりするよう移動される。なお、移動素子１５は、この例においてはシリンダ装置が用いられ、可動ロッドによって枠体１０を介して加熱手段３を昇降させる。また、第２の発熱素子３２は、成形金型１２に対して加熱するときに第１の発熱素子３１と共に密閉空間を画成できればよく、その本体は発熱をしなくてもよい。

駆動手段４として、例えばモータを用いるとよく、枠体１０の外部に回転軸１３を介してテーブル２に接続されており、テーブル２を回転駆動させる。

本発明方法を用いた装置においては、ステップＳ１０では、光学素子材料１１が封入された成形金型１２をテーブル２上にセットする（図２）。ステップＳ１２では、移動素子１５によって加熱手段３を下降させ、テーブル２上にセットされた成形金型２を囲む。ステップＳ１４では、駆動手段４によって回転軸１３を介してテーブル２を回転させ、成形金型１２を加熱手段３に対して回転させ、空間３０内に成形金型１２が加熱される。

そして、成形金型１２が所定温度に加熱されると、駆動手段４によってテーブル２の回転を停止させ、可動ロッド１４１が通孔３２２を通して成形金型１２側に下降して光学素子のプレス成形作業を始める。そして、冷却作業を経て、所定形状を有する光学素子が得られる。

以上により、光学素子材料１１を封入した金型１２が加熱手段３によって囲まれた空間３０内に加熱されるとき、テーブル２を回転させて、テーブル２上にセットされた成形金型１２に対して加熱することができ、成形金型１２を早く均一に加熱させ、製造時間を短縮可能な上、光学素子の品質も保つことができる。

図４、図５は、本発明の方法を用いる他の装置を概略して示す縦断面図である。

図示の如く、断面方形の枠体によって画成されたチャンバー１００内には、加熱、プレス、冷却の加工に対応する複数のステージ１３０Ｈ_１、１３０Ｈ_２、１３０Ｐ、１３０Ｃ_１、１３０Ｃ_２、１３０Ｃ_３が設けられており、各ステージ１３０Ｈ_１、１３０Ｈ_２、１３０Ｐ、１３０Ｃ_１、１３０Ｃ_２、１３０Ｃ_３の間に移載素子１５０、１５０、・・・が設けられ、各移載素子１５０によって特定のステージ１３０Ｈ_１、１３０Ｈ_２、１３０Ｐ、１３０Ｃ_１、１３０Ｃ_２、１３０Ｃ_３へ搬送されてくる成形金型１８０に対してそれぞれ加熱処理、プレス処理、冷却処理を行う。各ステージの加熱手段又は冷却手段は、成形金型１８０に向う開口を有するコ字形本体があり、それぞれが第１の連結素子１１４によって連結される。各加熱手段や冷却手段を昇降させる移動素子１１０、１１０はそれぞれ、チャンバー１００の上枠の外面部に固設され、シリンダー管１１１及び可動ロッド１１２を有し、第２の連結素子１１５によって連結され、縦材１１３、１１３を介して第１の連結素子１１４に連結される。

プレス処理を行うステージ１３０Ｐでは、第１の連結素子１１４及び加熱手段１３３の上部に互いに対応する通孔が設けられ、上枠の外面に設けられたプレス装置１２０の可動ロッド１２２が貫通し、成形金型１８０に対してプレスすることができる。各ステージに対応する載置テーブル１４０、１４０、・・・は、対応する回転軸１７０、１７０、・・・を介してモータの動力装置１９０によって駆動される歯車装置１６０に接続される。

図４、図５に示されているように、光学素子材料が封入された各成形金型１８０、１８０、・・・がそれぞれ各ステージのテーブル１４０、１４０、・・・に定位される。移動素子１１０を駆動してコ字形の加熱素子や冷却素子を下降させ、各金型１８０を密封する。次いでモータ１９０によって歯車装置１６０を駆動して回転軸１７０を介してテーブル１４０を回転させ、金型１８０を早く均一に加熱または降温させる。したがって、成形する光学素子の特性を損うことも大幅に低減される。このように、本発明の回転式加熱方法は、一連の製造プロセスにも対応することが可能である。

以上により、本発明の方法及び装置は、成形装置における金型を加熱して早めに均一加熱させることができ、製造時間を短縮することができ、高品質な光学素子が得られる。

本発明の実施例のプレス成形における回転式熱伝達による加熱方法を概略示す。 本発明のプレス成形における回転式熱伝達による加熱方法を用いる装置１を概略示す縦断面図である。 本発明方法を用いた装置の加熱状態を概略して示す縦断面図である。 本発明の方法を用いる他の装置を概略して示す縦断面図である。 本発明の方法を用いる他の装置を概略して示す縦断面図である。 従来の光学素子の製造装置の概略断面図である。 従来の他の光学素子の製造装置の概略断面図である。

符号の説明

１０ 枠体
１１ 光学素子材料
１２ 成形金型
１３ 回転軸
１４ 加圧素子
１４１ 可動ロッド
１４２ シリンダ管
１５ 移動素子
２ テーブル
２１ 表面
３ 加熱手段
３０ 空間
３１ 第１の発熱素子
３２ 第２の発熱素子
３２２ 通孔
４ モータ（駆動手段）
１００ チャンバー
１１０ 移動素子
１１１ シリンダー管
１１２ 可動ロッド
１１３ 縦材
１１４ 第１の連結素子
１１５ 第２の連結素子
１２０ プレス装置
１２１ 外周部
１２２ 可動ロッド
１３０Ｈ_１、１３０Ｈ_２、１３０Ｐ、１３０Ｃ_１、１３０Ｃ_２、１３０Ｃ_３ ステージ
１３３ 加熱手段
１４０ 載置テーブル
１５０ 移載素子
１６０ 歯車装置
１７０ 回転軸
１８０ 成形金型
１９０ 動力装置

Claims (7)

1. 光学素子材料が封入された成形金型をテーブル上にセットするセットステップと、
   加熱手段によって前記成形金型の外部を取り囲んで加熱する加熱ステップと、
   前記加熱手段及び前記成形金型のいずれかを回転させる相対回転ステップと、を有するプレス成形における回転式熱伝達による加熱方法。
2. 前記加熱ステップにおいては、前記加熱手段を、移動手段によって前記テーブル上にセットされた前記成形金型に対して近づいたり遠ざかったりするよう移動させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記回転ステップにおいては、駆動手段によって前記テーブルを回転駆動させ、前記成形金型を前記加熱手段に対して回転させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記光学素子材料がセットされた前記成形金型を加熱させるプレス成形における回転式熱伝達による加熱装置であって、
   その表面に前記成形金型を載置するテーブルと、
   前記テーブルの上部に設けられ、移動可能に前記成形金型の外周部を取り囲む発熱素子を有する加熱手段と、
   前記テーブルに接続され、前記テーブルを回転駆動させる駆動手段と、
   を含んでなることを特徴とするプレス成形における回転式熱伝達による加熱装置。
5. 前記加熱手段ではさらに、移動可能に前記成形金型の上部を遮蔽して、前記成形金型の外部を取り囲む前記発熱素子と共に、前記テーブル側に向う開口を有する空間を画成する第２の発熱素子を有することを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記第２の発熱素子はさらに、前記成形金型をプレスするための加圧素子を貫通させる通孔が設けられることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記加熱装置では、前記加熱手段をテーブルに近づいたり遠ざかったりするよう移動させる移動素子を設けることを特徴とする請求項４に記載の装置。

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