JP2007153658A - Apparatus for molding optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学素子の成形装置に係り、特に得ようとする光学素子の形状に基づき、精密に形状加工された成形面を備える一対の成形型を用いて、加熱軟化された光学素子素材を所定の圧力で加圧(プレス成形)することにより、ガラスレンズなどの光学素子を製造するために用いられる成形装置に関する。 The present invention relates to an optical element molding apparatus, and in particular, a heat-softened optical element material using a pair of molding dies having a precisely shaped molding surface based on the shape of the optical element to be obtained. The present invention relates to a molding apparatus used for producing an optical element such as a glass lens by pressurization (press molding) at a predetermined pressure.
一対の成形型である上型と下型との間に、加熱軟化された光学素子素材が搬入された後に、上型と下型とを所定の圧力で加圧(プレス成形)することにより、ガラスレンズやプリズム、回析格子などの高い形状精度及び面精度が要求される光学素子を製造する成形装置は知られている(例えば、特許文献1参照)。
ちなみに、この特許文献1に記載の成形装置に用いられている成形型は、上下に貫通させた貫通孔を有する胴型と、この胴型の貫通孔に上下から摺動自在に挿入されて型締め(型合わせ)がなされる上型及び下型とで構成されている。
After the heated and softened optical element material is carried between the upper mold and the lower mold, which are a pair of molds, by pressing the upper mold and the lower mold with a predetermined pressure (press molding), A molding apparatus for manufacturing an optical element that requires high shape accuracy and surface accuracy such as a glass lens, a prism, and a diffraction grating is known (for example, see Patent Document 1).
Incidentally, the molding die used in the molding apparatus described in Patent Document 1 is a barrel die having a through-hole penetrating vertically, and a mold that is slidably inserted into the through-hole of the barrel die from above and below. It consists of an upper mold and a lower mold that are clamped (mold matching).
そして、このような光学素子を製造する成形装置に用いられている上型及び下型の成形面は、得ようとする光学素子の形状に基づき、精密な形状加工が施されることにより、高い形状精度及び面精度を有する光学素子が製造されるように形成されている。つまり、プレス成形では、上型と下型とを所定の圧力で型締めすることにより、上型と下型との成形面が、両型の間に搬入される光学素子素材の表面(光学機能面)としてそのまま転写される。 The molding surfaces of the upper mold and the lower mold used in the molding apparatus for manufacturing such an optical element are high by being subjected to precise shape processing based on the shape of the optical element to be obtained. An optical element having a shape accuracy and a surface accuracy is formed. In other words, in press molding, the upper mold and the lower mold are clamped at a predetermined pressure, so that the molding surfaces of the upper mold and the lower mold are the surfaces of the optical element material (optical function) carried between the two molds. Surface).
また、近年では、複雑で手間の掛かる工程が必要不可欠になる研磨仕上げ(後仕上げ加工)を無くしたプレス成形による一発成形によって、非球面レンズのみならず、プリズムやその他の種々の光学素子を製造する試みがなされている。そのためには、上型と下型との成形面を、前記したように、製造する光学素子形状に基づく精密な形状に高精度にて加工して形成する加工精度とともに、上型と下型との型芯を高精度に一致(合致)させる芯合わせ(芯出し)精度が非常に重要である。
ところで、前記した従来の成形装置の成形型のように、胴型を用いて上型と下型との型芯を高精度に一致させるためには、上型及び下型と、胴型とのクリアランスをできる限り小さくする必要がある。しかし、このようにクリアランスを小さくしてしまうと、胴型に対して上型及び下型がスムーズに摺動することが困難になることが予想される。 By the way, in order to match the cores of the upper mold and the lower mold with high accuracy using the barrel mold as in the mold of the conventional molding apparatus described above, the upper mold, the lower mold, and the trunk mold Clearance should be as small as possible. However, if the clearance is reduced in this way, it is expected that it will be difficult for the upper mold and the lower mold to slide smoothly with respect to the body mold.
そこで、図2に示すように、胴型を使用せずに、上型32と下型33との型芯を合わせた状態で上下両取付板37,38にそれぞれ取り付けることにより成形装置を構成することも考えられる。
しかし、このように胴型を使用しない成形装置の場合は、熱影響によって上型32と下型33との型芯に芯ずれが生じるという問題が残る。
つまり、加熱軟化された光学素子材料を、上型と下型との間、主に下型の成形面に搬入させ、両型の型締めによってガラスレンズなどの光学素子をプレス成形するときの型温度は、プレス成形に適した温度、例えば400〜700℃の範囲まで加熱上昇される。
そして、その一方でプレス成形後において成形されたガラスレンズを徐々に冷却して取り出せる温度(光学素子素材の表面に成形面が転写される温度)、例えば300〜350℃の範囲まで型温度を冷却(除冷)降下される。
そのために、例えば、モリブデン合金(Mo)やタングステン合金(Wc)などの誘導加熱可能な型材によって形成されている上型及び下型は、加熱による膨張と冷却による収縮とを1サイクル毎(加熱→プレス成形(型締め)→冷却(除冷)→製品取り出し(型開き))に繰り返すことになる。
Therefore, as shown in FIG. 2, the molding apparatus is configured by attaching the upper and
However, in the case of a molding apparatus that does not use a body mold as described above, there remains a problem that misalignment occurs in the mold cores of the
In other words, a mold for heating and softening optical element material between the upper mold and the lower mold, mainly into the molding surface of the lower mold, and press molding optical elements such as glass lenses by clamping both molds. The temperature is raised to a temperature suitable for press molding, for example, in the range of 400 to 700 ° C.
On the other hand, the mold temperature is cooled to a temperature at which the glass lens molded after press molding can be gradually cooled and taken out (temperature at which the molding surface is transferred to the surface of the optical element material), for example, in the range of 300 to 350 ° C. (Decool) is lowered.
For this purpose, for example, an upper mold and a lower mold formed of a mold material capable of induction heating, such as molybdenum alloy (Mo) and tungsten alloy (Wc), are subjected to expansion and contraction due to cooling every cycle (heating → Press molding (clamping) → cooling (removal cooling) → product removal (mold opening)) is repeated.
このように、胴型を使用しない成形装置の場合、1サイクル毎に繰り返される加熱と冷却との熱影響によって上型と下型との間には芯ずれ(成形面の軸ずれ)が発生するという問題があった。この芯ずれは、光学素子の光学機能に大きな影響を与え、生産歩留まりの低下を招く要因になっていた。つまり、製造されるガラスレンズの一方の光学機能面の光軸と他方の光学機能面の光軸との軸ずれが生じ、結果として、軸ずれの影響を受けてレンズ性能が安定せずに、生産歩留まりの低下を招くという問題があった。 Thus, in the case of a molding apparatus that does not use a body mold, misalignment (axial misalignment of the molding surface) occurs between the upper mold and the lower mold due to the thermal effects of heating and cooling repeated every cycle. There was a problem. This misalignment has had a great influence on the optical function of the optical element, and has been a factor in reducing the production yield. In other words, the optical axis of one optical functional surface of the glass lens to be manufactured and the optical axis of the other optical functional surface are displaced, and as a result, the lens performance is not stabilized under the influence of the axial displacement, There was a problem that the production yield was reduced.
ちなみに、熱影響による芯ずれは、図2の(a)及び(b)に示すように、上型32及び下型33に一体に形成される締結部34,35の四隅コーナーが、ボルト36…によって締結される上下両取付板37,38に対する四ヶ所の締結力(締付け力)のバラツキが原因とされている。そして、この四ヶ所の締結力のバラツキは、上型32及び下型33を上下両取付板37,38にそれぞれ取付セットするときの締結作業において発生するものとされている。このとき、トルクレンチを用いて行われるものであるが、四ヶ所のボルト止め部を一定の締結力にすることは、トルクレンチの精度などから見ると非常に困難とされている。
Incidentally, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), misalignment due to thermal influence is caused by the four corners of the fastening
また、前記締結力のバタツキは、熱影響により上型32及び下型33が膨張したり、収縮することが繰り返されることで発生するとされている。
つまり、プレス成形するときに加熱上昇される上型32及び下型33の成形面39,40側の熱が、上下両取付板37,38に対する上型32及び下型33の締結部34,35側に熱伝導され、その一方では成形されたガラスレンズを取り出すときに冷却降下される上型32及び下型33の成形面39,40側の熱が、前記締結部34,35側に熱伝導されることが繰り返される。
これにより、熱影響(熱サイクル)により締結部34,35を含めたボルト36…自体も膨張したり、収縮することを繰り返すこととなる。特に、上型32及び下型33の成形面39,40が加熱上昇されたときの熱影響によりボルト36…に伸びが生じるために、締結力は低下する。そして、受ける熱影響は四ヶ所のボルト止め部において異なるために、四ヶ所の締結力にバラツキが発生する。
Further, the flapping of the fastening force is caused by repeated expansion and contraction of the
In other words, the heat on the
As a result, the
したがって、例えば四ヶ所のボルト止め部のうち、一ヶ所または二ヶ所の締結力が他のボルト止め部の締結力よりも低下するなどの締結力のバラツキが発生すると、上型32及び下型33が膨張したときや、膨張状態から収縮するなどの膨張・収縮を繰り返したときに、締結力が低下した締結部を含む型部側は、締結力が低下せずに残る他のボルト止め部を起点に、ボルト36…と締結部34,35に開口されているボルト止め孔41,42との間に依存する僅かなクリアランスにおいて膨張・収縮を繰り返し移動する。このために、上型32と下型33との間に芯ずれが発生する。
Therefore, for example, when variations in fastening force occur such that the fastening force at one or two of the four bolt fastening portions is lower than the fastening force of the other bolt fastening portions, the
そこで、本発明は、成形型に生じる芯ずれの発生原因が、型取付板に締結される締結部側に及ぼす成形面側からの熱影響(熱サイクル)による締結部の膨張・収縮であることに着目し、前記の課題を解決するために創案されたものであり、加熱や冷却などの熱影響が、型取付板との締結部側に及ばないように成形型を改良し、高い形状精度と面精度を有する光学素子を安定して製造することができる光学素子の成形装置を提供することにある。 Therefore, in the present invention, the cause of misalignment occurring in the mold is expansion / contraction of the fastening part due to the thermal effect (thermal cycle) from the molding surface side on the fastening part side fastened to the mold mounting plate. In order to solve the above-mentioned problems, the mold has been improved so that heat effects such as heating and cooling do not reach the fastening part side with the mold mounting plate. It is an object of the present invention to provide an optical element molding apparatus capable of stably manufacturing an optical element having surface accuracy.
前記課題を解決するために本発明は、請求項1では、加熱軟化された光学素子素材を、一対の成形型を用いて加圧成形することにより光学素子を製造する成形装置であって、前記一対の成形型は、所望の型材によって一体型構造に形成されるとともに、型取付板にボルト止めによって締結される締結部を一体に備え、かつ、前記光学素子素材を加圧する前記一対の成形型の成形面が加熱されたときの熱影響を、前記締結部が受けないように、前記一対の成形型の前記成形面から前記締結部に至る長さ寸法が設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides, in claim 1, a molding apparatus for manufacturing an optical element by pressure-molding a heat-softened optical element material using a pair of molds, The pair of molding dies are integrally formed with a desired mold material, and integrally include a fastening portion fastened to the mold mounting plate by bolting, and the pair of molding dies that pressurize the optical element material. The length dimension from the molding surface of the pair of molding dies to the fastening portion is set so that the fastening portion does not receive the thermal influence when the molding surface is heated. .
請求項1に記載の構成によれば、成形面が加熱されたときの熱影響を受けないように、成形面から型取付板に締結される締結部までの長さが設定される。これにより、締結部における熱影響を抑制することができる。つまり、熱影響(熱サイクル)による締結部の膨張・収縮を抑制することで、一対の成形型が型締めされたときの芯ずれを防ぐことができる。
また、一対の成形型は一体型構造であることで、成形面と締結部との型途中部位などに、例えば、熱伝導を抑える断熱材などを介在するなどの型構造の複雑化を招く手法を採用することなく、締結部に及ぼす熱影響を抑制し、一対の成形型の芯ずれを防ぐことができる。また、型構造が簡単であることから、一対の成形型を簡単に、かつ、低コストで製作することができる。
According to the structure of Claim 1, the length from the shaping | molding surface to the fastening part fastened to a type | mold mounting plate is set so that it may not receive the heat influence when a shaping | molding surface is heated. Thereby, the thermal influence in a fastening part can be suppressed. That is, by suppressing the expansion / contraction of the fastening portion due to thermal influence (thermal cycle), it is possible to prevent misalignment when the pair of molds are clamped.
In addition, since the pair of molds has an integral structure, the mold structure is complicated, for example, a heat insulating material that suppresses heat conduction is interposed in the middle of the mold between the molding surface and the fastening portion. Without adopting, it is possible to suppress the thermal effect on the fastening portion and prevent misalignment of the pair of molds. Further, since the mold structure is simple, a pair of molds can be manufactured easily and at low cost.
また、本発明では、前記一対の成形型に、前記締結部側を開口させ、前記成形面の近傍まで至る空洞部が形成されている(請求項2)。
このように構成することにより、一対の成形型の成形面が加熱されたときの熱の締結部側への熱伝導による熱移動量を小さくすることができる。つまり、空洞部が締結部側への熱の熱移動量を抑制する断熱空間として作用し、この断熱作用によって一対の成形型の成形面が加熱されたときの熱が、締結部側へ熱伝導されないように、その熱伝導を効果的に抑制することができる。さらに、成形面の近傍まで至るように設けた空洞部に冷却ガスを導入することによって、冷却効率を向上させることができる。しかも、成形面に影響がない型内部側から冷却を行うことができることによって、酸化の影響を考えることなく、窒素ガスより安価なエア冷却が可能となる。
In the present invention, the pair of molds are formed with hollow portions that open to the fastening portion side and reach the vicinity of the molding surface (Claim 2).
By comprising in this way, the heat transfer amount by the heat conduction to the fastening part side of the heat | fever when the shaping | molding surface of a pair of shaping | molding die is heated can be made small. In other words, the cavity acts as a heat insulating space that suppresses the amount of heat transferred to the fastening part, and the heat when the molding surfaces of the pair of molds are heated by this heat insulation acts to the fastening part. Therefore, the heat conduction can be effectively suppressed. Furthermore, the cooling efficiency can be improved by introducing the cooling gas into the cavity provided so as to reach the vicinity of the molding surface. In addition, since cooling can be performed from the inside of the mold that does not affect the molding surface, air cooling that is less expensive than nitrogen gas can be performed without considering the effect of oxidation.
また、本発明は、前記一対の成形型の前記成形面が形成される一端側部位を、該成形面から所望の長さ範囲で断面積が小さい小径型部とし、この小径型部から前記締結部に至る長さ範囲を、前記小径型部よりも断面積が大きい大径型部とし、前記小径型部の断面積よりも前記大径型部の断面積が大きく形成されている(請求項3)。
このように構成されていることにより、成形面を効率的に加熱上昇させることができる。つまり、型取付板に取り付ける大径型部側に比べて断面積(型厚または型幅方向)を小さくし、単位時間及び単位面積当たりの熱移動率を高めた小径型部に成形面を形成していることで、例えば小径型部の周りに配された加熱手段によって成形面の加熱を効率的に行うことができる。また、小径型部側よりも断面積を大きくした大径型部側を、この大径型部に一体に備えた締結部を介して型取付板に締結するようにしているから、型取付板に対して成形型を安定よく取付セットすることができる。
In the present invention, the one end side portion where the molding surfaces of the pair of molding dies are formed is a small-diameter mold portion having a small cross-sectional area within a desired length range from the molding surfaces, and the fastening is performed from the small-diameter mold portion. The length range leading to the part is a large-diameter mold part having a cross-sectional area larger than that of the small-diameter mold part, and the cross-sectional area of the large-diameter mold part is formed larger than the cross-sectional area of the small-diameter mold part. 3).
By being comprised in this way, a molding surface can be heated up efficiently. In other words, the molding surface is formed on the small-diameter mold part that has a smaller cross-sectional area (in the mold thickness or mold width direction) than the large-diameter mold part attached to the mold mounting plate and has an increased heat transfer rate per unit time and unit area. By doing so, for example, the molding surface can be efficiently heated by the heating means disposed around the small-diameter mold portion. In addition, since the large-diameter mold part side having a larger cross-sectional area than the small-diameter mold part side is fastened to the mold mounting plate via a fastening part provided integrally with the large-diameter mold part, the mold mounting plate In contrast, the mold can be mounted and set stably.
また、本発明では、前記型取付板に冷却手段が備えられている(請求項4)。
このように構成されていることにより、冷却手段による型取付板の冷却は、型取付板に面接触状態にある一対の成形型の締結部側に熱伝導により熱移動される。これにより、型取付板と締結部とは常に同じ温度状態に保たれる。つまり、成形面が加熱されたときの締結部の熱影響をより効果的に抑制することが期待できる。
In the present invention, the mold mounting plate is provided with a cooling means.
By being configured in this way, the cooling of the mold mounting plate by the cooling means is transferred by heat conduction to the fastening part side of the pair of molding dies in surface contact with the mold mounting plate. Thereby, the mold mounting plate and the fastening portion are always kept at the same temperature state. That is, it can be expected to more effectively suppress the thermal influence of the fastening portion when the molding surface is heated.
本発明に係る光学素子の成形装置は以上のように構成されていることで、一対の成形型である上型と下方との成形面が加熱されたときの熱影響による上型と下型との芯ずれを抑制することできる。これにより、高い形状精度と面精度を有する光学素子を安定して製造することができる。 The optical element molding apparatus according to the present invention is configured as described above, so that the upper mold and the lower mold are affected by heat when the upper and lower molding surfaces are heated. Misalignment can be suppressed. Thereby, an optical element having high shape accuracy and surface accuracy can be stably manufactured.
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明に係る光学素子の成形装置の実施形態を示し、(a)は、成形装置を構成する主要部を概略的に示す断面図であり、(b)は、上型及び下型を成形面側から見た図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
1A and 1B show an embodiment of an optical element molding apparatus according to the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing main parts constituting the molding apparatus, and FIG. It is the figure which looked at the type | mold from the molding surface side.
≪成形装置の説明≫
図1に示すように、成形装置1は、一対の成形型となる可動側の上型2と固定側の下型3とを備えている。この上型2と下型3は、それぞれの型取付板(以後、上型用を「上取付板」、下型用を「下取付板」と称する)4,5に、複数のボルト6…によって締結されることにより、上下同一軸線上において対向状に設置されるように形成されている。
≪Description of molding equipment≫
As shown in FIG. 1, the molding apparatus 1 includes a movable-side
また、成形装置1は、可動側の上取付板4に可動軸(プレス軸)7を備えている。この可動軸7によって上型2を上下方向に移動させることにより、上型2が下型3に対して所定の圧力で型締めされるプレス成形が行われ、そして、光学素子としてのガラスレンズが成形された後においてガラスレンズを取り出すために上型2を下型3から離す型開きが行われるように構成されている。固定側の下取付板5は、上取付板4(上型2)に対向させた定位置に固定される。
なお、可動軸7は、油圧またはエアなどの動作媒体により駆動する型締めシリンダ(図示省略)のシリンダロッドであり、型締めシリンダの駆動によって、下型3に対する型締め、型開き方向に上型2を移動させるように構成されている。
Further, the molding apparatus 1 includes a movable shaft (press shaft) 7 on the movable upper mounting plate 4. By moving the
The
また、図1に示すように、成形装置1は、上型2と下型3の周りに加熱手段(後記のヒータ16)を備えている。この加熱手段によって上型2と下型3との後記する成形面10,11を、プレス成形に適した型温度、例えば、400〜700℃の範囲まで加熱上昇させるように構成されている。
また、成形装置1は、上取付板4及び下取付板5に冷却手段を備えている。この冷却手段によって上取付板4及び下取付板5とともに上型2及び下型3の後記する締結部8,9をも冷却することにより、上型2及び下型3の成形面10,11が前記の加熱手段によって加熱されたときに、上取付板4と上型2の締結部8、そして、下取付板5と下型3の締結部9との間に温度差が生じないように構成されている。
As shown in FIG. 1, the molding apparatus 1 includes heating means (a
In addition, the molding apparatus 1 includes a cooling means for the upper mounting plate 4 and the lower mounting plate 5. By cooling the upper mounting plate 4 and the lower mounting plate 5 together with the
≪上型及び下型の説明≫
上型2及び下型3は、所望の型材によって一体型構造に形成されている。
ここで、型材としては、得ようとするガラスレンズの形状に基づいて、精密な形状加工が可能で、かつ、繰り返し加圧(プレス成形荷重)に耐える硬度と耐熱性を有した型素材であれば、特に限定されるものではない。例えば、極めて高いガラスレンズの表面精度(光学機能面)の獲得という観点から見れば、炭化ケイ素(SiC)や窒化ケイ素(Si3N4)などのセラミックスを挙げることができる。
≪Explanation of upper mold and lower mold≫
The
Here, the mold material may be a mold material that can be precisely shaped based on the shape of the glass lens to be obtained and has hardness and heat resistance that can withstand repeated pressing (press molding load). For example, there is no particular limitation. For example, from the viewpoint of obtaining extremely high surface accuracy (optical function surface) of a glass lens, ceramics such as silicon carbide (SiC) and silicon nitride (Si 3 N 4 ) can be mentioned.
そして、上型2及び下型3には、図1に示すように、対向する端面に成形面10,11が形成されており、他端側周囲には締結部8,9が一体に形成されている。
成形面10,11は、得ようとするガラスレンズの形状に基づいて、精密に形状加工が施されている。
締結部8,9は、上型2及び下型3に鍔状(フランジ状)に突設されるとともに、図1の(b)に示すように、四隅コーナーにボルト止め孔12…,13…がそれぞれ開口されており、ボルト6…によって上取付板4及び下取付板5にそれぞれ締結されるように形成されている。この締結時において、ボルト6と締結部8,9との間にはワッシャ19が介在される。このワッシャ19は、ステンレス鋼材(SUS)などからなり、ボルト6…の緩みを防止するようにしている。
As shown in FIG. 1, the
The molding surfaces 10 and 11 are precisely shaped based on the shape of the glass lens to be obtained.
The
また、上型2及び下型3は、成形面10,11が加熱手段によって加熱、そして図示省略の冷却手段によって冷却されたときの熱影響を、締結部8,9が受けないように、成形面10,11から締結部8,9に至る長さL1,L2が設定されている。
ここで、上型2及び下型3の長さL1,L2は、型材によって適宜に定められるものである。例えば、モリブデン合金(Mo)やタングステン合金(Wc)などの誘導加熱可能な型材である場合と、セラミックスのように誘導加熱に適さない型材である場合などでは長さL1,L2の設定長さに大きな違いが出てくる。つまり、熱伝導率の大きい型材と熱伝導率の小さい型材とでは長さL1,L2の設定に大きな違いがある。
Further, the
Here, the lengths L1 and L2 of the
また、上型2及び下型3は、図1に示すように、成形面10,11が形成される一端側部位を、該成形面10,11から所望の長さL3,L4の範囲で小径型部2a,3aとし、この小径型部2a,3aから締結部8,9に至る長さL5,L6の範囲を大径型部2b,3bとしている。
ここで、小径型部2a,3aとは、水平に断面されたときの断面積(型厚または型幅方向)が、大径型部2b,3b側の断面積より小さいことを意味し、一方、大径型部2b,3bとは、水平に断面されたときの断面積が、小径型部2a,3a側の断面積より大きいことを意味するものであり、断面形状が円形(丸形)であるという形状を意味しているのではない。したがって、小径型部2a,3a及び大径型部2b,3bの水平に断面されたときの断面形状は、円形または正方形や長方形などの角形でもよい。
Further, as shown in FIG. 1, the
Here, the small-
また、上型2及び下型3の大径型部2b,3bには、図1に示すように、締結部8,9側を開口させた空洞部14,15が形成されている。
Moreover, as shown in FIG. 1, the cavity parts 14 and 15 which opened the
≪空洞部の説明≫
空洞部14,15は、加熱手段により所定の型温まで加熱される上型2及び下型3の成形面10,11の熱が、小径型部2a,3aから大径型部2b,3b側へと熱伝導されるときの熱量を遮断する断熱空間として作用し、成形面10,11の熱が大径型部2b,3bに一体に備えられている締結部8,9側へ熱伝導されることを抑制するものである。
この空洞部は、図1に示すように、大径型部2b,3bの締結部8,9側を開口させるとともに、成形面10,11を備える小径型部2a,3aとの段付き境界近傍部位が穴底となるように抉られて大径型部2b,3bに形成されている。
≪Description of hollow part≫
The cavities 14 and 15 are such that the heat of the molding surfaces 10 and 11 of the
As shown in FIG. 1, the hollow portion opens the
≪加熱手段の説明≫
加熱手段は、電気を熱源とする赤外線ランプからなるヒータ16であり、図1に示すように、上型2及び下型3の小径型部2a,3aの周りに適宜の間隔をおいて配設され、小径型部2a,3a(成形面10,11)及びガラス素材18をプレス成形に適した所定の型温、例えば、400〜700℃の範囲まで加熱上昇させるように形成されている。
≪Explanation of heating means≫
The heating means is a
≪冷却手段の説明≫
冷却手段は、上取付板4及び下取付板5と、この上下両取付板4,5にボルト6…によって締結される上型2及び下型3の締結部8,9との間の温度差を抑制するように冷却するものである。
この冷却手段は、上取付板4及び下取付板5の面方向に、冷却管を内蔵させたり、または、冷却孔17を設けるなどにより上取付板4及び下取付板5に備えられ、水などの冷却媒体が強制循環方式により送り込まれるように形成されている。
なお、水などの冷却媒体の循環流量や循環流速などは、図示省略の冷却装置によって任意に調整し得るようにしている。つまり、上取付板4及び下取付板5の材質や、上型2及び下型3の型材、そしてボルト6…の材質などによって異なる熱伝導率に応じて任意に調整し得るようにしている。
≪Description of cooling means≫
The cooling means includes a temperature difference between the upper mounting plate 4 and the lower mounting plate 5 and the
This cooling means is provided in the upper mounting plate 4 and the lower mounting plate 5 by incorporating a cooling pipe or providing a cooling hole 17 in the surface direction of the upper mounting plate 4 and the lower mounting plate 5, such as water. The cooling medium is fed in by a forced circulation system.
The circulation flow rate and circulation flow rate of a cooling medium such as water can be arbitrarily adjusted by a cooling device (not shown). In other words, the upper mounting plate 4 and the lower mounting plate 5, the materials of the
そして、図1の(a)に示すように、上取付板4及び下取付板5には、上型2及び下型3の空洞部14,15内、特に空洞部14,15の穴底に向けてエアまたは窒素ガスなどの不活性ガスを導入するためのガス導入孔20,21がそれぞれ備えられており、小径型部2a,3a(成形面10,11)を型内部(型内側)から冷却する。つまり、プレス成形後において成形されたガラスレンズを徐々に冷却して取り出せる温度(ガラス素材18の表面に成形面10,11が転写される温度)、例えば300〜350℃の範囲まで型温度を冷却(除冷)させることができるようにしている。
As shown in FIG. 1A, the upper mounting plate 4 and the lower mounting plate 5 are formed in the cavity portions 14 and 15 of the
次に、本実施形態では、上型2及び下型3の成形面10,11が加熱されたときに、上取付板4及び下取付板5にボルト6…により締結されている上型2及び下型3の締結部8,9に及ぼす熱影響を調べるために,以下に示す試験条件に基づいて試験を行った。
試験条件
上型及び下型の型材 :セラミックス
上型及び下型の長さL1,L2 :60mm
小径型部の長さL3,L4 :20mm
大径型部の長さL5,L6 :40mm
成形面の加熱温度 :700℃
上取付板、下取付板の材質 :インバー材(低膨張合金)
ボルトの材質 :アンビロイ材
試験室の温度 :25℃(室温)
ここで、上型及び下型の型材となるセラミックスの線膨張係数は3.2×10−6/(700℃)であり、上取付板及び下取付板の材質となるインバー材の線膨張係数は、100℃におけるセラミックスと同等であり、ボルトの材質となるアンビロイ材の線膨張係数は、5.6×10−6/(700℃)である。そして、ボルトと上型及び下型の締結部との間には、アンビロイ材より線膨張係数が大きいステンレス鋼材(SUS)からなるワッシャを介在することで、ボルトの緩みを防止するようにしている。
Next, in this embodiment, when the molding surfaces 10 and 11 of the
Test conditions Upper and lower mold materials: Ceramics Upper and lower mold lengths L1, L2: 60 mm
Small diameter part length L3, L4: 20mm
Large diameter part length L5, L6: 40 mm
Molding surface heating temperature: 700 ° C
Upper mounting plate and lower mounting plate materials: Invar material (low expansion alloy)
Bolt material: Ambiloy material Test chamber temperature: 25 ° C (room temperature)
Here, the linear expansion coefficient of the ceramics used as the upper mold and the lower mold is 3.2 × 10 −6 / (700 ° C.), and the linear expansion coefficient of the invar material used as the material of the upper mounting plate and the lower mounting plate. Is equivalent to ceramics at 100 ° C., and the linear expansion coefficient of the ambiloy material used as the bolt material is 5.6 × 10 −6 / (700 ° C.). And, between the bolt and the fastening portion of the upper die and the lower die, a washer made of a stainless steel material (SUS) having a linear expansion coefficient larger than that of the ambiloy material is interposed to prevent loosening of the bolt. .
このような試験条件において、過熱軟化されたガラス素材18を下型3の成形面11に搬入し(図1の(a)参照)、上型2を可動軸7により降下移動させて所定の圧力で下型3へ型締めするプレス成形ショットを繰り返し行った。すると、上型2及び下型3の締結部8,9に及ぼす熱影響は100℃以下に抑えられていることが分かった。つまり、700℃に加熱上昇される成形面10,11から締結部8,9への熱伝導が大幅に抑制されたことが試験の結果より実証された。なお、温度測定は、締結部8,9または上下両取付板4,5に熱電対などの測定器を挿入内蔵したり、表面セットするなどにより行った。
Under such test conditions, the overheat-softened glass material 18 is carried into the
このように構成された本実施形態の成形装置1によれば、上型2及び下型3の成形面10,11が加熱されたときの熱影響(熱サイクル)による締結部8,9の膨張・収縮を抑制することで、上型2が下型3に対して型締めされたときの芯ずれを防ぐことができる。
また、上型2及び下型3は一体型構造であることで、成形面10,11と締結部8,9との型途中などに、例えば断熱材などを介在するなどの型構造の複雑化を招く手法を採用することなく、締結部8,9に及ぼす熱影響を抑制し、上型2と下型3との芯ずれを確実に防ぐことができる。これに加えて、型構造が簡単であることから、上型2及び下型3を前記した炭化ケイ素や窒化ケイ素などのセラミックスからなる型材を用いて簡単に、かつ、低コストで製作し、提供することができる。
しかも、成形面10,11が加熱されたときの熱の締結部8,9側への熱伝導による熱移動量を、空洞部14,15が断熱空間として作用することにより小さくすることができる。これにより、締結部8,9側へ熱伝導される熱影響をより一層効果的に抑制することができる。
According to the molding apparatus 1 of the present embodiment configured as described above, expansion of the
Further, since the
In addition, the amount of heat transferred by heat conduction to the
なお、本発明の実施形態の具体的な構成は、前記した実施形態に限られるものではなく、請求項1〜請求項4に記載の本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計において変更などがあっても本発明に含まれるものである。
上型2及び下型3は、段付き型構造に限定されるものではなく、例えば、成形面10,11から締結部8,9に至る長さL1,L2において、水平に断面されたときの断面積(型厚または型幅方向)を同じとするストレートの一体型構造としてもよい。この場合、空洞部14,15は、加熱軟化されたガラス素材18を所定の圧力で加圧する上で成形面10,11に要求される硬度(剛性)などを考慮した上で、該成形面10,11の近傍まで設ける。
また、加熱手段としては、赤外線ランプに限定されるものではなく、誘導加熱コイルなどからなるヒータを用いることができる。
The specific configuration of the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and there is a change in the design within the scope of the invention described in claims 1 to 4 without departing from the gist of the present invention. However, it is included in the present invention.
The
Further, the heating means is not limited to the infrared lamp, and a heater composed of an induction heating coil or the like can be used.
1 成形装置
2 上型(成形型)
3 下型(成形型)
4 上取付板(型取付板)
5 下取付板(型取付板)
6 ボルト
8,9 締結部
10,11 成形面
12,13 ボルト止め孔
14,15 空洞部
16 ヒータ(加熱手段)
17 冷却孔(冷却手段)
1
3 Lower mold (molding mold)
4 Upper mounting plate (mold mounting plate)
5 Lower mounting plate (mold mounting plate)
6
17 Cooling hole (cooling means)
Claims (4)
前記一対の成形型は、所望の型材によって一体型構造に形成されると共に、型取付板にボルト止めによって締結される締結部を一体に備え、
かつ、前記光学素子素材を加圧する前記一対の成形型の成形面が加熱されたときの熱影響を、前記締結部が受けないように、前記一対の成形型の前記成形面から前記締結部に至る長さ寸法が設定されていることを特徴とする光学素子の成形装置。 A molding apparatus for producing an optical element by pressurizing a heat-softened optical element material using a pair of molding dies,
The pair of molds is integrally formed with a desired mold material and integrally includes a fastening portion fastened to the mold mounting plate by bolting,
And from the molding surface of the pair of molds to the fastening part, the thermal effect when the molding surfaces of the pair of molding dies that pressurize the optical element material are heated is not received by the fastening part. An apparatus for molding an optical element, characterized in that a length dimension is set.
前記小径型部の断面積よりも前記大径型部の断面積が大きく形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光学素子の成形装置。 In the pair of molds, one end side portion where the molding surface is formed is a small-diameter mold part within a desired length range from the molding surface, and a length range from the small-diameter mold part to the fastening part is large-diameter. Mold part,
3. The optical element molding apparatus according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the large-diameter mold portion is formed larger than a cross-sectional area of the small-diameter mold portion.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011513166A (en) * | 2008-02-28 | 2011-04-28 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ | Apparatus and method for producing glass product by heat forming |
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2005
- 2005-12-02 JP JP2005349819A patent/JP2007153658A/en active Pending
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