JP2009242138A - 成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】型酸化を防止しながら高温環境下で成形品の取出しを行う。
【解決手段】加熱ユニット１３を一対の型１１，１２の周りで加熱する加熱位置と上方に退避する非加熱位置との間で移動自在に設ける。加熱ユニット１３は、円筒状になっており、加熱位置のときに一対の型１１，１２及びその周りの空間を遮蔽する。加熱ユニット１３の下方には、伸縮部材１４が取り付けられている。伸縮部材１４は、加熱ユニット１３が非加熱位置のときに、一対の型１１，１２及びその周りの空間を遮蔽するように、加熱ユニット１３の移動に連係して伸張される。成形品取出し時には、伸縮部材１４で遮蔽される空間に不活性ガスを供給して前記空間を高圧にしながら伸縮部材１４に設けた出入口１４ａから成形品を取り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の型間に成形素材を配し、一対の型及び成形素材を加熱して成形素材をプレスし、その後に一対の型及び成形品を徐冷して成形品を取り出す成形方法及び装置に関するものである。

近年、成形技術の高精度化によりガラス製の光学レンズ等をプレス成形法によって成形している。この場合、高精度な成形面を備えた一対の型間に、ゴブやレンズプリフォーム（以下、「成形素材」と称す）を載置し、高周波誘導加熱や赤外線ランプを用いる加熱などの加熱ユニットにより、金型、及び、成形素材をガラス転移点近傍の温度まで加熱し、その後に、一方の型を他方の型に向けて加圧して成形素材の成形を行っている。

金型、及び、成形素材を加熱するときには、金型、及び、型に隣接する部材の金属部分の酸化を防止する必要がある。そこで、金型、及び、金型を支持する上下軸の先端近傍を雰囲気調整が可能な成形室に収容し、この成形室の中に不活性ガスを流すことによって、金型及びその周囲の金属部材を含む空間を不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気に保っている（特許文献１）。

一般的に、プレス成形を用いてガラス製の光学素子を製造する作業は、図１２に示すように、成形素材の供給、加熱、プレス、徐冷、急冷、及び、成形品の取出しの行程に分けられる。プレス成形時には、金型をガラス転移点以上の温度（一般的なガラスでのプレス温度：約５００〜６００℃）に加熱にしている。しかる後に、徐冷工程によりガラス転移点以下の温度（５００〜３００℃）まで緩やかに冷却し、その後に、急冷工程により常温（０〜７０℃）まで冷やしてから成形品を取り出してしている。

ところで、徐冷及び急冷工程は、常温にまで冷やすため時間がかかる。しかも、次回の成形時に金型及び成形素材を再びガラス転移点以上の温度まで加熱する必要があるため、加熱工程も時間がかかる。そこで、急冷を省略して徐冷のみを行った後に成形品を取り出し、成形に係るサイクルタイムの短縮を図ることが望まれている。
特開２００１−２５３７２２号公報

しかしながら、徐冷工程後の金型温度は、ガラス転移点以下の温度であるものの、まだまだ高温である。このような高温環境下で成形品を取り出すと、成形室を開放することになり、外部の空気が侵入して空気中の酸素が高温の金属と反応するため、型及びそれに隣接する金属部分が酸化してしまう欠点がある。

本発明は以上の点を鑑みてなされたものであって、金型の酸化を防ぎながら高温環境下で成形品の取出しを行うことができる成形方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明では、加熱ユニットを、一対の型の周りを囲む加熱位置とこれから加圧手段の加圧方向と平行に退避させる非加熱位置との間で移動自在に支持する支持手段と；加熱ユニットが非加熱位置のときに一対の型とその周囲とを含む空間を遮蔽する伸張状態と、加熱ユニットが加熱位置のときに前記空間から退避する収縮状態との間で加熱ユニットの移動に連係して変位するとともに、伸張状態になったときに前記成形品を取り出すための出入口が生成される伸縮部材と；少なくとも成形品を取り出すときに、前記空間内に露呈して設けられた開口を通して前記空間内に不活性ガスを供給するガス供給手段と；を備えたものである。

加熱ユニットは、一対の型の周りを囲む加熱位置とこれから退避する非加熱位置との間で移動する。加熱ユニットが非加熱位置に移動することに連係して伸縮部材が伸張状態に変位して、一対の型及びその周りを含む空間を遮蔽する。加熱ユニットと伸縮部材との連係としては、加熱ユニットのうちの非加熱位置に向けて移動する方向とは逆側の端に伸縮部材の一端を取り付け、加熱ユニットが加熱位置に向けて移動する方向に配されている固定フレームに伸縮部材の他端を取り付けて、加熱ユニットの移動に連係して伸縮部材の異端を伸縮させればよい。

伸縮部材としては、ベローズや提灯の折り畳み筒のように蛇腹状に形成し、耐熱性を有する金属又は樹脂の材料で形成するのが好適である。また、形状としては、円筒や断面矩形筒、及び多角形などの形状が望ましい。出入口としては、ロボットアームや搬送アームが出入りするための大きさを有する矩形や円形が好適である。蛇腹としては、リング状に形成した複数枚の耐熱性のシートの内縁と外縁とを交互に接合して繋ぎ合わせたものが、コンパクトで大きい伸縮量が得られるので望ましい。

複数のシートを繋ぎ合わせた蛇腹では、各シート間の伸縮量が一定にならないため、伸張状態にする毎に、出入口の高さが変わるおそれがある。そこで、伸張状態のときに各シートの外縁間隔を一定間隔に規制する緊張状態と、収縮状態のときには弛む弛み状態とに変化する間隔規制部材を、外縁との間に接合し、伸張状態のときに出入口の高さを一定の高さに常に維持するようにするのが好適である。

加熱ユニットは、一対の型及び成形素材を加熱する加熱源である加熱手段と、加熱手段を保持する保持部材とを有している。保持部材は、加熱及び成形（プレス）時に加熱ユニットが加熱位置に移動することで、収縮状態の伸縮部材との協働により一対の型とその周囲とを含む空間を遮蔽する。

加熱手段としては、一対の型に対峙するように内側に配される円筒状の熱線透過性の内壁と、前記熱線透過性の内壁の外側でかつ前記加圧方向に並べて配される複数の赤外線ランプと、で構成するのが好適である。なお、赤外線ランプの代わりに、誘導加熱コイルを用いてもよい。また、熱線透過性の内壁としては、赤外線ランプから発せられる熱線が効率良く型及び成形素材に照射されるように熱線の吸収が少ない材料、例えば透明石英管等で形成する必要がある。このため、熱線透過性の内壁で保持部材の一部を構成するのが好適である。

一対の型は、成型する前に、加熱ユニットにより加熱される。加熱ユニットは、支持手段により一対の型の周りを囲む加熱位置と、これから加圧手段の加圧方向と平行に退避させる非加熱位置との間で加熱ユニットを移動する。加熱及び成形時には、加熱ユニットが加熱位置に移動され、保持部材で前記空間を遮蔽する。この空間には、型酸化を防止するために、前記空間内に露呈して設けた開口を通して不活性ガスが供給される。徐冷開始時には、加熱ユニットの加熱が停止されており、一対の型の内部に設けたガス供給路を通して前記空間に不活性ガスを供給して一対の型及び成形品を徐冷する。このとき、前記開口から排気する。成形品が取出し可能な温度まで冷却されると、前記ガス供給路への不活性ガスの供給を停止し、加熱ユニットを非加熱位置に移動して伸縮部材により前記空間を遮蔽する。このとき、前記開口から不活性ガスを供給して前記空間を外気よりも高圧にする。これにより、伸縮部材が伸張状態になったときに生成される出入口から成形品を取り出すときに、一対の型及びその周りを不活性ガス雰囲気に保った状態に維持することができる。

本発明によれば、加熱ユニットを加熱位置と非加熱位置との間で移動自在に設け、加熱ユニットを非加熱位置に移動することに連係して伸縮部材を伸張状態に変位して一対の型とその周囲とを含む空間を伸縮部材により遮蔽するとともに、その空間に不活性ガスを供給するため、前記空間を無酸素状態にすることができる。しかも、前記空間に不活性ガスを供給し続けることで、前記空間内が外気より高圧になる。このため、伸縮部材が伸張状態になったときに生成される出入口から不活性ガスが外部に流出することあっても、逆に外気が前記空間内に流入することはない。したがって、高温環境下でも酸化防止を図りながら成形品を取り出すことができる。また、伸縮部材を用いることで、加熱ユニットを加熱位置に移動したときに退避させるためのスペースが少なくて済む。

本発明を採用したレンズ成形装置１０は、大別すると、図１及び図２に示すように、上型ユニット１１、下型ユニット１２、加熱ユニット１３、及び、伸縮部材１４などで構成されている。

上型ユニット１１は、断熱部材１５を介して固定軸１６に固定されている。固定軸１６は、図示しないフレームの上部から下方に向けて伸びて設けられている。この上型ユニット１１は、ダイプレート１７、固定ダイ１８、及び、上型１９とで構成されている。ダイプレート１７は、セラミック又は金属で形成されており、上端が断熱部材１５に固定され、下端で固定ダイ１８を保持している。固定ダイ１８は、セラミック又は金属で形成され、型の一部を構成しており、上型１９をダイプレート１７に固定している。上型１９は、セラミック又は超硬合金で形成されており、下面に成形面が形成されている。

図示しないフレームの下部には、スクリュージャッキなどの駆動機構２０が設けられている。駆動機構２０は、サーボモータなどの駆動源から得られる回転を直線運動に変換して駆動軸２１を昇降させる。駆動軸２１の先端には、荷重検出器２２を介して移動軸２３が取り付けられており、移動軸２３の先端には、断熱部材２４を介して下型ユニット１２が設けられている。なお、荷重検出器２２の出力信号は、制御部２５に取り込まれる。制御部２５は、その出力信号に基づいて駆動機構２０を制御して駆動軸２１の速度、位置、及び、軸荷重などをコントロールする。

下型ユニット１２は、ダイプレート２７、移動ダイ２８、及び、下型２９とで構成されている。ダイプレート２７は、セラミック又は金属で形成されており、下端が断熱部材２４に固定され、上端で移動ダイ２８を保持している。移動ダイ２８は、セラミック又は金属で形成され、型の一部を構成しており、下型２９をダイプレート２７に固定している。下型２９は、セラミック又は超硬合金で形成されており、上面に成形面が形成されている。

加熱ユニット１３は、加熱手段を保持部材で保持した構成になっており、上・下型ユニット１１，１２の周りを加熱手段が囲む加熱位置（図２参照）と、これからプレス方向と平行に退避する非加熱位置（図１参照）との間で支持手段により移動自在に支持されている。支持手段は、プレス方向と平行に配したガイドレール３０となっている。この加熱ユニット１３は、駆動部３１から得られる駆動により前記二位置のいずれかに移動される。この駆動部３１の駆動は、制御部２５により制御される。

保持部材は、上・下プレート３３，３４と、外筒３５とで円筒状の形状で構成されている。加熱手段は、外筒３５の内側に内蔵される複数の赤外線ランプ３６、及び、内筒を構成する透明石英管（熱線透過性の内壁）３７とからなる。透明石英管３７は、円筒状の石英ガラスとなっており、保持部材の一部を構成している。赤外線ランプ３６は、透明石英管３７の外周に縦に複数段並べて設けられており、透明石英管３７を通して放射熱により一対の型及び成形素材を加熱する。保持部材は、加熱位置のときに、上・下型ユニット１１，１２及びその周りの空間を遮蔽する。

上・下型ユニット１１，１２の内部には、図示していないが、温度測定用の熱電対の先端が取り付けられている。熱電対の後端は制御部２５に接続されている。赤外線ランプ３６は、制御部２５によりオン−オフの制御が行われるとともに、熱電対から得られる検出信号に基づいて赤外線ランプ３６の出力が調節される。なお、各段の赤外線ランプ３６は、半円状（オーム状）の赤外線ランプを一対用いて円状の赤外線ランプを構成している。また、図示していないが、赤外線ランプ３６に対して透明石英管３７の逆側には、反射ミラーが設けられている。

加熱ユニット１３の上プレート３３には、詳しくは後述するガス供給・排気口４０が複数設けられている。これらガス供給・排気口４０は、不活性ガスが透明石英管３７の前面を通って前記空間内に供給されるように設けられている。これにより、加熱手段の冷却作用を行うことができるので、固定軸１６が熱源に接触又は近接されて高温になるのを防ぐことができる。上プレート３３には、内周にシール４８が取り付けられている。シール４８は、加熱ユニット１３の移動を許容しながら固定軸１６との間を気密状態に維持する。一方、移動軸２３の外周には、フレームの一部を構成する下支持板４１が設けられている。下支持板４１には、気密状態を維持しながら移動軸２３の移動を許容する気密穴３２と、詳しくは後述するガス供給・排気口４２が複数設けられている。

加熱ユニット１３が非加熱位置に向けて移動する方向とは逆側の端（下端）には、円筒状の伸縮部材１４の一端が固定されている。伸縮部材１４は、耐熱性を有する材料で形成されており、下端が下支持板４１に固定されている。この伸縮部材１４は、加熱ユニット１３の非加熱位置への移動に連係して伸張状態に変位して上・下型ユニット１１，１２及びその周りの空間を遮蔽し（図１参照）、また、加熱ユニット１３の加熱位置への移動に連係して収縮状態に変位して前記空間から退避する（図２参照）。

伸縮部材１４には、図３に示すように、伸張状態のときに矩形に生成される出入口１４ａが形成されている。この出入口１４ａは、ロボットアーム７０の出入りを許容する大きさの開口になっている。この伸縮部材１４は、伸張状態のときに円筒状となる。なお、矩形な筒であってもよい。また、伸縮部材１４を透明にすると、内部を視認することができるので好適である。さらに、出入口１４ａとしては、矩形に限らず、円形であってもよい。

伸縮部材１４は、耐熱性を有する材料で筒状に形成した蛇腹となっている。この伸縮部材１４は、図４に示すように、リング状に形成した複数枚の耐熱性のシート４４を積み重ね、各シート４４の内縁４４ａを隣接する一方のシート４４の内縁４４ａに、また、外縁４４ｂを隣接する他方のシート４４の外縁４４ｂに順に接合して繋ぎ合わせて筒状に形成したものである。なお、シート４４としては、シリコンゴム製のシートが、弾性を有しかつ耐熱性が高いので望ましい。また、伸縮部材１４としては、耐熱性を有する金属材料で筒をつくり、筒の周面に内側から圧力をかけて伸縮方向に複数の山を形成して周面が伸縮するように構成したものや、フレキシブルチューブなどを用いても良い。

各シート４４の外縁４４ｂの間には、耐熱性を有するリボン（間隔規制部材）４５が接合されている。リボン４５は、伸縮部材１４が伸張状態のときに、各シート４４の外縁４４ｂの間の間隔を一定間隔に規制する緊張状態になり、また、伸縮部材１４が収縮状態のときには弛み状態に変化する。このリボン４５を取り付けることで、伸縮部材１４が伸張したときに、出入口１４ａを常に一定高さに位置決めすることができる。リボン４５は、少なくとも出入口１４ａの両側の近傍に設けるのが好適である（図３参照）。なお、リボン４５の代わりに、耐熱性を有するロープや紐を用いてもよい。また、図３及び図４に示す符号４６は、伸縮部材１４の内部に配される上・下型ユニット１１，１２の軸を示している。

レンズ成形は、図５に示すように、成型素材の供給、加熱（待ち時間含む）、プレス、徐冷、及び、成形品の取出し、との５つの工程に大別される。加熱工程からプレス工程を経て徐冷工程までの間では、加熱ユニット１３が加熱位置に移動され、加熱ユニット１３が上・下型ユニット１１，１２及びその周りを含む空間を遮蔽する。そして、成形品の取出し工程を経て新たな成型素材の供給工程までの間では、加熱ユニット１３が非加熱位置に移動され、この移動に連係して伸縮部材１４が伸張状態に変位して、伸縮部材１４により前記空間を遮蔽する。

徐冷の開始時（同図に示す時間ｄ１）には、上・下型ユニット１１，１２及び成形品を徐々に冷却する。この冷却は、図６に示すように、固定軸１６、断熱部材１５、及び、上型ユニット１１の内部に設けたガス供給路４９を通して上型ユニット１１に設けた複数の開口５０から不活性ガス（例えばチッ素ガス）を加熱ユニット１３の内側で仕切られた空間に供給するとともに、移動軸２３、断熱部材２４、及び、下型ユニット１２の内部に設けたガス供給路５１を通して下型ユニット１２に設けた複数の開口５３から不活性ガスを前記空間に供給して、上・下型ユニット１１，１２及び成形品を冷却する。このとき、ガス供給・排気口４０，４２を介して排気することで前記空間内の不活性ガスの滞留や圧力の上昇を無くして、徐冷の制御を容易する。なお、ガス供給路４９，５１には、図示していないが、流量コントロール計が接続されており、制御部２５が流量コントロール計から得られる流量値に基づいて、各ガス供給路４９，５１に接続されたガス供給装置（本発明のガス供給手段）の供給量を調節する。

各ガス供給・排気口４０，４２に繋がる配管には、供給・排気機構（本発明の供給・排気手段））６０が各々接続されている。供給・排気機構６０は、切換器６１、排気バルブ６２、排気装置６３、及び、ガス供給装置６４で構成される。切換器６１には、ガス供給装置６４が接続されているガス供給用配管と、排気バルブ６２を介して排気装置６３が接続されている排出用配管とが接続されている。切換器６１を供給位置に切り換えると、ガス供給用配管がガス供給・排気口４０，４２に接続されてガス供給・排気口４０，４２から不活性ガスが供給される。また、排気位置に切り換えると、排出用配管がガス供給・排気口４０，４２に接続され、ガス供給・排気口４０，４２が排気口になる。各切換器６１の切換は、制御部２５により個別に制御される。なお、ガス供給用配管には、図示していないが、流量コントロール計が接続されており、制御部２５が流量コントロール計から得られる流量値に基づいてガス供給装置６４の供給量を個別に調節する。

成形品取出し工程での最初（図５に示す時間ｅ１）では、図７に示すように、加熱ユニット１３が非加熱位置に移動される。このとき、各切換器６１の切換により各ガス供給・排気口４０，４２から不活性ガスを、伸縮部材１４で遮蔽される空間に供給する。これにより、この時点から成形品の取出し及び新たな成形素材の供給までの間で、前記空間の雰囲気を不活性ガス雰囲気に保ち、型酸化を防止する。また、前記空間の内部は、不活性ガスの供給により外気よりも高圧にされる。このため、出入口１４ａを通して外部から空間内に外気が流入することはない。なお、加熱ユニット１３の非加熱位置への移動は、徐冷工程の最後に行うようにしてもよい。

上記構成の作用を簡単に説明する。図１に示すように、成形素材を供給する工程のときには、加熱ユニット１３が非加熱位置に移動され、代わりに伸縮部材１４が伸張状態に変位し、一対の型及びその周りの空間を伸縮部材１４が遮蔽している。このとき、各切換器６１は、供給位置に切り換えられており、各ガス供給・排気口４０，４２から前記空間に不活性ガスが供給されている。このような状態において、出入口１４ａを通してロボットアーム７０が出入りして成形素材７１が下型ユニット１２に移載される。

成形素材７１が供給された後には、図２に示すように、加熱ユニット１３が加熱位置に移動され、この移動に連係して伸縮部材１４が収縮状態になる。このとき、加熱ユニット１３と収縮状態の伸縮部材１４とで前記空間を遮蔽する。加熱ユニット１３が加熱位置に移動した後には、赤外線ランプ３６をオンして加熱を開始する。なお、加熱工程では、型酸化を防止するために、ガス供給路４９，５１を通して開口５０，５３から微量の不活性ガスを前記空間に供給している。なお、加熱開始時には、制御部２５は、各切換器６１を排気位置に切り換えて上下のガス供給・排気口４０，４２から前記空間内の不活性ガスを僅かな時間でいったん排気する。

成形素材及び上・下型ユニット１１，１２の温度がガラス転移点以上の所定の成形温度に到達すると、成形素材及び上・下型ユニット１１，１２が熱的に均一になるまで待ち（待ち工程）、熱的に均一になった時点で、図８に示すように、駆動機構２０を駆動して下型ユニット１２を上型ユニット１１に向けて移動して移動ダイ２８を固定ダイ１８に加圧して成形素材７１をプレスし、この状態を一定時間継続する。この間、型温度が一定になるように赤外線ランプ３６のオン−オフを制御する。また、この間、ガス供給手段は、開口５０，５３を通して微量の不活性ガスの供給を継続している。制御部２５は、加熱工程からプレス工程までの間で、型温度に基づいてガス供給手段の供給量を微量な範囲内で調節している。さらに、制御部２５は、空間内の圧力が上がらないように、加熱工程からプレス（成形）工程の間で、前記各切換器６１を排気位置に切り換えて上下のガス供給・排気口４０，４２から僅かに排気する。

一定時間経過後に、赤外線ランプ３６をオフして徐冷を行う。この徐冷は、図６に示すように、ガス供給路４９，５１に不活性ガスを供給して上・下型ユニット１１，１２及び成形品を冷却するとともに、各切換器６１を排気位置に切り換えて上下のガス供給・排気口４０，４２から排気を行う。このとき、加熱ユニット１３が加熱位置に維持されているので、上・下型ユニット１１，１２及びその周辺を含む空間の雰囲気が不活性ガス雰囲気に保たれる。なお、ガス供給路４９，５１からの不活性ガスの供給に加えて、赤外線ランプ３６の微弱点灯を制御して徐冷時に所定の温度勾配を作るように制御してもよい。

成形品及び上・下型ユニット１１，１２がガラス転移点以下の温度まで冷却されると、図９に示すように、駆動機構２０を駆動して下型ユニット１２を上型ユニット１１から退避させて型を開く。その後、図７に示すように、加熱ユニット１３を非加熱位置に移動する。この移動に連係して伸縮部材１４が伸張状態に変位して前記空間を伸縮部材１４が遮蔽する。これと同時又は一定時間経過後に、ガス供給路４９，５１に供給している不活性ガスを停止するとともに、各切換器６１を供給位置に切り換えて、上下のガス供給・排気口４０，４２から不活性ガスを前記空間に供給する。

上下のガス供給・排気口４０，４２から供給される不活性ガスは、開状態の上・下型ユニット１１，１２の周りで合流して整流となるため、上・下型ユニット１１，２及びその周りの雰囲気を高濃度の不活性ガス雰囲気に保つことができる。また、伸縮部材１４で遮蔽されている空間は、外気よりも高圧になっているので、出入口１４ａから外気が入り込むことはない。

ガス供給の切換を行った後には、図１０に示すように、出入口１４ａを通してロボットアーム７０が出入りして下型ユニット１２から成形品７３を取り出す。このとき、上・下型ユニット１１，１２は、ガラス転移点以下の高温になっている。しかし、伸縮部材１４により遮蔽されている空間の雰囲気が不活性ガス雰囲気に保たれているから、型及びその周りの金属部材の酸化を防止することができる。そして、この雰囲気を保った状態で、図１に示すように、次の成形のために新たな成形素材７１を供給する。次の成形時の加熱工程では、上・下型ユニット１１，１２及びその周りが高温に保たれているので、ガラス転移点以上の温度に迅速に加熱することができる。

屈折率（ｎd）が１．５０以上、及び、アッベ数（νd）が６０〜６５の範囲の光学定数を有し、ガラス転移点（Ｔｇ）が５００〜５８０℃の範囲内にある光学ガラス（例えば、Ｋ−ＰＢＫ４０（住田光学）の研磨プリフォーム材）を成型素材７１として用いて成形を行った。型から成形品を取り出しても問題のないガラスの粘性は、少なくとも１０^１１．５ｄＰａ・ｓ以上あればよい。実験によれば、図５に示すように、上・下型ユニット１１，１２の温度が３００〜５００℃の範囲（ガラス転移点以下の温度）で成形品を取り出しても型が酸化することがないことが分かった。これにより、急冷工程を省略することができるとともに、加熱時間の短縮も図ることができる。よって、成形に係るサイクルタイムは、図１２で説明した従来技術のものと比べて略２／３に短縮することができた。

伸縮部材１４としては、図１１に示すように、外筒８０と内筒８１との２部品の筒で構成した伸縮部材８３を用いてもよい。この場合、外筒８０の上端を加熱ユニット１３の下面に取り付け、内筒８１を外筒８０の内側で出入り自在に連係させる。これによれば、加熱ユニット１３の加熱位置に向けての移動に連係して内筒８１が下部のフレーム８４に当接して外筒８０の中に完全に収納されて伸縮部材８３が収縮状態に変位する。また、加熱ユニット１３が非加熱位置に向けて移動することに連係して、外筒８０が引き出されてその移動が内筒８１の高さを越えると、外筒８０の内面下部に設けた係合部８５に、内筒８１の外周上部に設けた被係合部が係合して、内筒８１が外筒８０と一緒に移動して伸張状態に変化する。なお、符号８０ａは、成形品取り出し用の出入口である。この出入口８０ａは、外筒８０に形成しているが、内筒８１に形成してもよいし、両方に跨るようにそれぞれに形成してもよい。なお、２部品の筒で構成する代わりに、３部品以上の筒で構成してもよい。

上記実施形態では、加熱ユニット１３の非加熱位置を上・下型ユニット１１，１２よりも上方に設定しているが、下方に設定してもよい。この場合、伸縮部材１４を加熱ユニット１３の上に取り付ければよい。さらに、加熱手段としては、赤外線ランプを用いた放射熱加熱手段としているが、これの代わりに、誘導加熱コイルを用いた誘導加熱手段としてもよい。

また、上記各実施形態では、下型ユニット１２を上型ユニット１１に加圧しているが、逆に上型ユニット１１を下型ユニットに移動して加圧する構造を用いてもよい。さらに、ガラス素材からガラス成形品を得る実施形態としているが、本発明ではこれに限らず、例えば樹脂材料を用いて樹脂成形品を得る成形装置及び方法でもよく、また、成形品としては、レンズ以外のものでもよい。

本発明を採用したレンズ成形装置の概略を示す断面図であり、成形素材を供給する工程を示している。 加熱工程で加熱ユニットを加熱位置に移動した状態のレンズ成形装置を示す断面図である。 伸縮部材の概略を示す斜視図である。 伸縮部材の一部を破断した断面図である。 各工程に対する型温度を示すグラフである。 徐冷工程の開始時のレンズ成形装置の概略を示す断面図である。 徐冷工程の途中の型開き後に加熱ユニットを非加熱位置に移動した状態を示すレンズ成形装置を示す断面図である。 プレス工程でのレンズ成形装置を示す断面図である。 徐冷工程の途中で型を開いた状態のレンズ成形装置を示す断面図である。 成形品取出し工程でのレンズ成形装置を示す断面図である。 ２部品の構成で作った他の例の伸縮部材を示す断面図であり、上方が伸張状態、下方が収縮状態を示している。 従来技術で説明した従来のレンズ成形装置での各工程に対する型温度を示すグラフである。

符号の説明

１０ レンズ成形装置
１１ 上型ユニット
１２ 下型ユニット
１３ 加熱ユニット
１４ 収縮部材
１４ａ 出入口
４４ シート
４５ リボン

Claims (11)

1. 一対の型間に成形素材を載置し、前記一対の型の周囲を囲む加熱位置に配される加熱ユニットにより前記一対の型及び成形素材を加熱した後に、加圧手段により一方の型を他方の型に向けて加圧して成形品を成形し、成形後に前記一対の型及び成形品を徐冷してから前記成形品を前記一対の型から取り出す成形装置において、
   前記加熱ユニットを前記加熱位置とこれから前記加圧手段の加圧方向と平行に退避させる非加熱位置との間で移動自在に支持する支持手段と、
   前記加熱ユニットが前記非加熱位置のときに前記一対の型とその周囲とを含む空間を遮蔽する伸張状態と、前記加熱ユニットが前記加熱位置のときに前記空間から退避する収縮状態との間で、前記加熱ユニットの移動に連係して変位するとともに、前記伸張状態になったときに前記成形品を取り出すための出入口が生成される伸縮部材と、
   少なくとも前記成形品を取り出すときに、前記空間内に露呈して設けられた開口を通して前記空間内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
   を備えたことを特徴とする成形装置。
2. 前記伸縮部材は、前記加熱ユニットのうちの非加熱位置に向けて移動する方向とは逆側の端に一端が取り付けられ、前記加熱ユニットが加熱位置に向けて移動する方向に配されている固定フレームに他端が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の成形装置。
3. 前記伸縮部材は、蛇腹になっていることを特徴とする請求項１又は２記載の成形装置。
4. 前記蛇腹は、リング状に形成した複数枚の耐熱性のシートの内縁と外縁とを交互に繋ぎ合わせて形成されていることを特徴とする請求項３記載の成形装置。
5. 前記蛇腹には、前記伸張状態のときに各シートの外縁間隔を一定間隔に規制する緊張状態と、前記収縮状態のときに弛む弛み状態との間で変位する間隔規制部材が、外縁との間に接合されていることを特徴とする請求項３又は４記載の成型装置。
6. 前記加熱ユニットは、前記加熱位置のときに前記一対の型及び成形素材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を保持しており前記加熱位置のときに前記空間を遮蔽する保持部材と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の成形装置。
7. 前記加熱手段は、前記一対の型に対峙するように内側に配される円筒状の熱線透過性の内壁と、前記熱線透過性の内壁の外側でかつ前記加圧方向に並べて配される複数の赤外線ランプと、を有しており、前記熱線透過性の内壁は、前記保持部材の一部を構成していることを特徴とする請求項６記載の成形装置。
8. 前記ガス供給手段は、徐冷時に前記加熱ユニットの前記加熱位置への移動により遮蔽される前記空間を排気する供給・排気手段を構成することを特徴とする請求項１ないし７いずれか記載の成形装置。
9. 前記一対の型の内部に不活性ガスを供給するガス供給路を備えていることを特徴とする請求項１ないし８いずれか記載の成形装置。
10. 一対の型間に成形素材を載置する工程と、前記一対の型の周囲を囲む加熱位置に配される加熱ユニットにより前記一対の型及び成形素材を加熱する工程と、加圧手段により前記一方の型を他方の型に向けて加圧して前記成形素材を成形する工程と、成形後に前記一対の型及び成形品を徐冷する徐冷工程と、徐冷後に前記一対の型から前記成形品を取り出す成形品取出し工程と、を有する成形方法において、
    前記徐冷時に、前記加熱位置と前記加熱位置から前記加圧手段の加圧方向と平行に退避させる非加熱位置との間で移動自在に支持される前記加熱ユニットを前記加熱位置に移動して前記加熱ユニットにより前記一対の型及びその周りの空間を遮蔽するステップと、
    前記成形品取出し時には、前記加熱ユニットを非加熱位置に退避させることに連係して、前記加熱ユニットの一端に取り付けた伸縮部材を収縮状態から伸張状態に変位させて前記伸縮部材により前記空間を遮蔽するステップと、
    を含むことを特徴とする成形方法。
11. 前記徐冷時には、前記加熱ユニットで遮蔽した空間にガス供給手段が前記一対の型の内部を通して不活性ガスを供給しながら、供給・排気手段が前記空間に露呈して設けた開口を通して前記空間を排気するステップと、
    前記成形品取出し時には、前記仕切部材により遮蔽される前記空間に前記供給・排気手段が不活性ガスを供給しながら、前記伸縮部材が伸張状態になったときに生成される出入口を通して前記成形品を取り出すステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１０記載の成形方法。

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