JP2012062204A - モールドプレス成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多数個取りモールドプレス成形装置において、固定型及び可動型の高精度な位置合わせを確保するとともに金型の組み立て作業を簡単にする。
【解決手段】成形装置２０は、チャンバ３１外で高精度に組み立てられた金型ユニット３０がチャンバ３１内に載置されネジ３４で固定される。金型ユニット３０は、固定型５０が固定されたベース板４１に立設されたガイド軸５２と、可動型５１が固定された可動板５５に形成されたガイド孔５３が嵌合し、可動板５５がガイド軸５２にガイドされて上下に移動自在に構成される。チャンバ３１に設けられた加圧機構３５の先端に可動板５５が接続され、加圧機構３５によって固定型５０と可動型５１の開閉が行われる。可動型５１には型合わせピン９０が形成され、型閉じ時に、型合わせピン９０が固定型用胴型９７に形成された型合わせ孔９８と嵌合し、固定型５０と可動型５１が高精度に位置合わせされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学面形状を有する一対の金型の間に光学素材を装填し、加熱・加圧して前記光学面形状を前記光学素材に転写して光学素子を成形するモールドプレス成形装置に関するものである。

レンズ等の光学素子を成形する方法として、変形可能な温度にまで加熱した光学素材を一対の転写面を有する金型で加圧して転写面に形成された光学面形状を光学素材に転写し、光学素子を成形した後に冷却してから金型を開いて成形された光学素子を取り出す方法が用いられている。また、難成形材料を用いる場合にはあらかじめ最終形状に近いプリフォームを光学素材として供給する方式も考案されている。これらの方法は、成形された光学素子が成形後に研削・研磨工程を必要としない等の特徴があり、また、プリフォームや成形された光学素子の運搬をロボットで行う自動搬送装置を用いることによって無人で光学素子の生産が可能となるなどの利点がある。

下記特許文献１及び２には、チャンバ内に位置決め固定された加圧装置に一対の金型が固定され、前記一対の金型へのプリフォームの装填、加圧装置による加圧成形、成形された光学素子の金型からの取り出し、を繰り返すことで光学素子を連続的に生産する光学素子成形装置が示されている。

特開２００９−２３４８８６号公報 特開２００８−１３７８３６号公報

前述の特許文献１に記載された装置に用いられる金型は、所謂１個取り金型であるが、生産性アップのためには多数個取りが好ましい。この装置に多数個取りの金型を用いようとすると、上下型の平行度や複数のキャビの位置合わせなど格段に厳しい精度が要求されることになる。また、特許文献２では平行度対策として金型の支持部材に弾性部材を用いているが、位置精度の確保においては困難性がより高く、更に、これらの組み立てをチャンバ内で行わなければならないので、金型の組み立て作業が非常に困難である。

本発明は上記問題に鑑み、多数個取りモールドプレス成形装置において、固定型及び可動型の高精度な位置合わせを確保するとともに金型の組み立て作業を簡単にする。

本発明によるモールドプレス成形装置は、加熱された光学素材を加圧して光学素子を形成するモールドプレス成形装置であって、固定型と可動型とが開閉自在に組み立てられた金型ユニットと、前記金型ユニットが収容され着脱自在に固定されるチャンバとによって構成され、前記金型ユニットは、前記光学素材に光学面形状を転写する一対の転写面が中心軸上で対向するように先端面に配置される複数組のコアと前記複数組のコアのそれぞれ一方が装着される一対の胴型とを有する固定型及び可動型と、前記可動型が固定され複数のガイド孔が形成された可動板と、前記ガイド孔に挿通され前記可動板を移動自在に支持する複数のガイド軸が立設されたベース板と、を有することを特徴とする。

前記チャンバは内部が不活性ガスで充満されるとともに加圧機構が設けられるようにすると良く、前記チャンバの底板と前記ベース板とには前記金型ユニットを前記加圧装置に対して位置決めする位置決め部がそれぞれ形成されるようにすると良い。前記チャンバの底板に位置決め凸部が、前記ベース板に位置決め孔が形成されされるようにすると良い。前記金型ユニットは組み立てられた後に前記チャンバ内に固定されるようにすると良い。前記可動板が前記複数のガイド軸に沿って上下に移動して、前記固定型及び可動型の開閉が行われるようにすると良い。

前記固定型及び可動型は、前記複数のコアと前記一対の胴型とが固定される型枠をそれぞれに備え、前記可動型の型枠には前記一対の胴型に形成された型合わせ孔に挿通される型合わせピンが形成されるようにすると良い。前記型合わせピンの先端に円錐状のテーパ面が形成されるようにすると良い。前記固定型の型枠と前記ベース板の間、及び前記可動型の型枠と前記可動板の間には、断熱板と冷却プレートがそれぞれ設けられるようにすると良い。前記断熱板は、前記型枠と前記冷却プレートとの間に設けられるようにすると良い。前記断熱板と前記型枠との間に取付プレートが設けられるようにすると良い。

本発明によれば、多数個取りモールドプレス成形において、金型の組み立て作業をチャンバの外で行うことができるため、高精度の組み立てを簡単に行なえる。

レンズ製造システムの構成を示す外観図である。 チャンバの前板を取り外した成形装置の外観図である。 金型ユニットを取り付ける前のチャンバの外観図である。 金型ユニットの外観図である。 可動型の分解斜視図である。 可動型の分解断面図である。 固定型の分解斜視図である。 固定型の分解断面図である。 ベース板への固定型の組み付けを説明する斜視図である。 可動板への可動型の組み付けを説明する斜視図である。

図１に示されるように、レンズ製造システム１０は、モールドプレス成形装置（以下、単に成形装置という）２０と、光学素材のプリフォーム及び成形されたレンズ（光学素子）が収容される集積棚１３と、成形装置２０と集積棚１３の間に設置され、プリフォームを予熱する予熱装置１６と成形されたレンズを除熱する除熱装置１７とを備えた仮置台１８と、プリフォーム及びレンズを搬送する作業ロボット２２とによって構成される。

作業ロボット２２は、成形装置２０に対して、前後に移動する柱状部材２３と、柱状部材２３に取り付けられて上下に移動可能な梁部材２４と、梁部材２４に設けられ梁部材２４に沿って左右に移動可能なアーム部２５と、を備えている。アーム部２５は、その先端にプリフォームやレンズを吸着して移動させる吸着口２６が設けられている。集積棚１３は、複数枚の棚を備え、上段の数枚は成形前のプリフォームが載置されるプリフォームトレイ１４、下段の数枚は成形されたレンズを載せるレンズ集積トレイ１５が置かれる。

図１及び図２に示されるように、成形装置２０は、内部が不活性ガスで充満されたチャンバ３１と、チャンバ３１の内部で底板３２にネジ３４によって固定される金型ユニット３０を備える。チャンバ３１の上部には加圧機構３５が取り付けられ、四方を囲む外壁の１つである前板３３にはアーム部２５が出入りする開口３７が設けられ、開口３７の上方には開口３７を開閉するシャッタ装置３８が取り付けられている。開口３７はアーム部２５が出入りするとき以外はシャッタ板３９によって閉じられ、チャンバ３１の内部に外から酸素が入り込むことがなくなり金型の酸化を防ぐことができる。

図３に示されるように、チャンバ３１の底板３２には、金型ユニット３０を構成するベース板４１（図４参照）に形成された位置決め孔４２が所定のクリアランスを持って嵌合される位置決め凸部（位置決め部）４３と、ネジ３４（図２参照）が螺合するネジ孔（位置決め部）４４が形成される。位置決め凸部（位置決め部）４３の先端には円錐状のテーパ面４５が形成される。加圧機構３５は、チャンバ３１の内部に配置された可圧軸３６の先端に４本のネジ５９を有する接続部材５８を備え、接続部材５８と可圧軸３６の間にはゴムブロック等の弾性ジョイント部材６０が介在して、加圧時に接続部材５８が水平方向に位置修正されることを妨げないようにされている。なお、図示はしないが、チャンバ３１の内部には加熱機構や冷却機構を備えている。また、冷却媒体供給機構を備え、冷却プレート６１，７１（図５，６参照）に冷水などの冷却媒体を供給する。

図４に示されるように、金型ユニット３０は、固定型５０と可動型５１からなる一対の金型と、固定型５０が固定され３本のガイド軸５２が立設されたベース板４１と、可動型５１が固定されガイド孔５３を有する４つのガイドブッシュ５４が固定された可動板５５を備え、ガイド軸５２がガイド孔５３に挿通され、可動板５５がガイド軸５２にガイドされて上下に移動自在に支持される。ベース板４１にはネジ３４が挿通される固定孔５６が形成される。可動板５５にはネジ５９と螺合するネジ孔５７が形成される。

図５及び図６に示されるように、可動型５１は、光学素材のプリフォームに光学面形状を転写する転写面８４が先端に形成された９個の可動型用コア８５と、可動型用コア８５が装着される９個の段付き孔８６と４つの型合わせ孔８８が形成された可動型用胴型８７と、型合わせ孔８８と嵌合する４つの型合わせピン９０が形成された可動型用型枠８０により構成され、取付プレート７３には４つのネジ孔７６と４つの取付孔７９が形成される。４本のネジ９２が取付孔７９と可動型用型枠８０に形成された４つの貫通孔９１とに挿通され、可動型用胴型８７に形成された４つのネジ孔８９と螺合して可動型用胴型８７と９個の可動型用コア８５と可動型用型枠８０が取付プレート７３に固定される。

型合わせピン９０の先端は円錐状のテーパ面９３が形成され、型合わせ孔８８と嵌合する際に型合わせ孔８８の縁に当接しないようになされている。可動型用型枠８０には４つの貫通孔９１と誤組み防止ピン１０１，１０２が形成される。誤組み防止ピン１０１，１０２は、可動型用コア８５が刻印された番号に合わせて組み込まれた可動型用胴型８７が、可動型用型枠８０とともに取付プレート７３に固定される際に、回転方向で位置ずれすることを防止するためのもので、可動型用型枠８０に形成された誤組み防止孔１０３及び取付プレート７３に形成された誤組み防止孔１０４との間には大きな隙間が設けられている。なお、誤組み防止ピン１０１，１０２は連結された１本のピンであっても良い。

図７及び図８に示されるように、固定型５０は、光学素材のプリフォームに光学面形状を転写する転写面９４が先端に形成された９個の固定型用コア９５と、固定型用コア９５が装着される９個の段付き孔９６と型合わせピン９０と嵌合する４つの型合わせ孔９８が形成された固定型用胴型９７と、固定型用型枠７０とにより構成される。取付プレート６３には４つのネジ孔６６と４つの取付孔６９が形成され、４つの取付孔６９と固定型用型枠７０に形成された４つの貫通孔７７とにネジ９２が挿通され、固定型用胴型９７に形成された４つのネジ孔９９と螺合して固定型用胴型９７と９個の固定型用コア９５と固定型用型枠７０が取付プレート６３に固定される。

固定型用型枠７０には４つの貫通穴７７と誤組み防止ピン１０５，１０６が形成される。誤組み防止ピン１０５，１０６は、固定型用コア９５が刻印された番号に合わせて組み込まれた固定型用胴型９７が、固定型用型枠７０とともに取付プレート６３に固定される際に、回転方向で位置ずれすることを防止するためのもので、固定型用型枠７０に形成された誤組み防止孔１０７及び取付プレート６３に形成された誤組み防止孔１０８との間には大きな隙間が設けられている。誤組み防止ピン１０５，１０６は連結された１本のピンであっても良い。

図９に示されるように、ベース板４１と固定型５０が固定された取付プレート６３の間には冷却プレート６１と断熱板６２が設置される。ベース板４１に形成された段付き孔６４にネジ６５が挿通され、取付プレート６３に形成されたネジ孔６６（図６参照）にネジ６５が螺合して冷却プレート６１、断熱板６２が固定型５０とともにベース板４１に共締め固定される。固定型５０は、ベース板４１に形成された貫通孔６７と冷却プレート６１及び断熱板６２に形成された貫通孔６８とが一致し、そこから工具を挿入して取付プレート６３に締め付けられたネジ９２を緩め、固定型５０の位置を再調整することができる。

図１０に示されるように、可動型５１が固定された取付プレート７３と可動板５５との間に冷却プレート７１と断熱板７２とが配置される。可動板５５に形成された段付き孔７４にネジ６５が挿通され、取付プレート７３に形成されたネジ孔７６にネジ６５が螺合して冷却プレート７１、断熱板７２が可動板５５に共締め固定される。可動型５１は可動板５５に形成された貫通孔７５と冷却プレート７１及び断熱板７２に形成された貫通孔７８とが一致し、そこから工具を挿入して取付プレート７３に締め付けられたネジ９２を緩め、固定型５０の位置を再調整することができる。

固定型５０とベース板４１の間に設置された断熱板６２は成形時に加熱された固定型５０の熱の伝播・拡散を防ぎ、冷却プレート６１は断熱板６２から洩れてくる熱をベース板４１に伝えないようにするために設けられ、可動型５１と可動板５５の間に設置された断熱板６２は成形時に加熱された可動型５１の熱の伝播・拡散を防ぎ、冷却プレート６１は断熱板６２から洩れてくる熱を可動板５５に伝えないようにするために設けられる。

次に、本発明による成形装置２０の作用効果について、金型ユニット３０の組み立てとチャンバ３１内への金型ユニット３０の取り付け手順を通して説明する。金型ユニット３０は、初めに固定型５０及び可動型５１を取付プレート６３，７３にそれぞれ組み立て、一体化したものを冷却プレート６１，７１と断熱板６２，７２とともにベース板４１及び可動板５５に取り付ける。この時、固定型５０及び可動型５１の少なくとも一方の組み立てに用いられるネジ６５，９２の締め付け力を仮止め程度とする。

その後、ガイド孔５３にガイド軸５２を挿通させて可動板５５をベース板４１に組み付ける。可動板５５をガイド軸５２に沿って下降させ、型合わせピン９０を型合わせ孔９８に合わせて可動型用胴型８７と固定型用胴型９７とを突き合わせる。このとき、可動型用胴型８７と固定型用胴型９７の相対位置がズレていると、型合わせピン９０の先端に形成されたテーパ面９３が型合わせ孔９８の開口縁に当接し、仮止めされた可動型用胴型８７又は固定型用胴型９７が移動して位置合わせが行われる。

固定型用コア９５の転写面９４と可動型用コア８５の転写面８４は中心軸上で対向するように配置されているので、可動型用コア８５の転写面８４が固定型用胴型９７の段付き孔９６に挿入し、段付き孔９６の内部で成形空間が形成される。更に、可動板５５をガイド軸５２に沿って上下させて固定型５０と可動型５１の転写面８４，９４を開閉させる。この開閉動作が円滑に行われるように固定型５０と可動型５１の相対位置調整を行った後に、ネジ６５，９２を強く締め付けて金型ユニット３０の組立が完成する。

組み立てられた金型ユニット３０は、ベース板４１に形成された位置決め孔４２がチャンバ３１の底板３２に形成された位置決め凸部４３に嵌合され、ネジ３４（図２参照）によって底板３２に固定される。位置決め孔４２と位置決め凸部４３が嵌合することによって金型ユニット３０が加圧機構３５に対して位置決めされるが、位置決め孔４２と位置決め凸部４３の間にはクリアランスが設けられており、また位置決め凸部４３の先端にはテーパ面４５が形成されているので簡単に嵌合させることができる。その後、ネジ５９によって加圧機構３５の先端に可動板５５が取り付けられ、加圧機構３５によって可動型５１が上下移動可能とされる。このように、金型ユニット３０の組み立て及びチャンバ３１内への取り付け作業は容易である。

成形装置２０によるレンズの成形は、作業ロボット２２によって固定型５０にプリフォームが載置され、固定型５０と可動型５１の間でレンズに整形されるが、この工程は周知技術であるから説明を省略する。成形装置２０では、固定型５０とベース板４１の間および可動型５１と可動板５５の間のそれぞれに、冷却プレート６１と断熱板６２を設けて、成形時に加熱された固定型５０及び可動型５１の熱がベース板４１や可動板５５に伝わることを防いでおり、これによって金型ユニット３０は熱による変形がなく、高精度が維持される。

前記実施形態は、誤組み防止ピン１０１，１０２，１０５，１０６を用いたが、誤組み防止ピンを用いずに、ネジ６５及びネジ９２をそれぞれ回転非対称に配置して、固定型５０と可動型５１の位置関係がずれないようにしても良い。

１０ レンズ製造システム
２０ 成形装置（モールドプレス成形装置）
３０ 金型ユニット
３１ チャンバ
３２ 底板
３３ 前板
３４，５９，６５，９２ ネジ
３５ 加圧機構
３６ 加圧軸
４１ ベース板
４２ 位置決め孔
４３ 位置決め凸部（位置決め部）
４４ ネジ孔（位置決め部）
４５，９３ テーパ面
５０ 固定型
５１ 可動型
５２ ガイド軸
５３ ガイド孔
５４ ガイドブッシュ
５５ 可動板
５６ 固定孔
５７，６６，７６，８９，９９ ネジ孔
５８ 接続部材
６０ 弾性ジョイント部材
６１，７１ 冷却プレート
６２，７２ 断熱板
６３，７３ 取付プレート
６４，７４，８６，９６ 段付き孔
６９，７９ 取付孔
７０ 固定型用型枠
６７，６８，７５，７７，７８，９１ 貫通孔
８０ 可動型用型枠
８４，９４ 転写面
８５ 可動型用コア
８７ 可動型用胴型
８８，９８ 型合わせ孔
９０ 型合わせピン
９５ 固定型用コア
９７ 固定型用胴型
１０１，１０２，１０５，１０６ 誤組み防止ピン
１０３，１０４，１０７，１０８ 誤組み防止孔

Claims (11)

1. 加熱された光学素材を加圧して光学素子を形成するモールドプレス成形装置において、
   固定型と可動型とが開閉自在に組み立てられた金型ユニットと、前記金型ユニットが収容され着脱自在に固定されるチャンバとによって構成され、
   前記金型ユニットは、
   前記光学素材に光学面形状を転写する一対の転写面が中心軸上で対向するように先端面に配置される複数組のコアと、前記複数組のコアのそれぞれ一方が装着される一対の胴型とを有する固定型及び可動型と、
   前記可動型が固定され複数のガイド孔が形成された可動板と、
   前記ガイド孔に挿通され前記可動板を移動自在に支持する複数のガイド軸が立設されたベース板と、
   を備えることを特徴とするモールドプレス成形装置。
2. 前記チャンバは内部が不活性ガスで充満されるとともに加圧機構が設けられたされたことを特徴とする請求項１記載のモールドプレス成形装置。
3. 前記チャンバの底板と前記ベース板とには前記金型ユニットを前記加圧装置に対して位置決めする位置決め部がそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載のモールドプレス成形装置。
4. 前記チャンバの底板には位置決め凸部が形成され、前記ベース板には位置決め孔が形成されたことを特徴とする請求項３記載のモールドプレス成形装置。
5. 前記金型ユニットは組み立てられた後に前記チャンバ内に固定されることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のモールドプレス成形装置。
6. 前記可動板が前記複数のガイド軸に沿って上下に移動して、前記固定型及び可動型の開閉が行われることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のモールドプレス成形装置。
7. 前記固定型及び可動型は、前記複数のコアと前記一対の胴型とが固定される型枠をそれぞれに備え、前記可動型の型枠には前記一対の胴型に形成された型合わせ孔に挿通される型合わせピンが形成されたことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のモールドプレス成形装置。
8. 前記型合わせピンの先端には円錐状のテーパ面が形成されたされたことを特徴とする請求項１〜７いずれか記載のモールドプレス成形装置。
9. 前記固定型の型枠と前記ベース板の間、及び前記可動型の型枠と前記可動板の間には、断熱板と冷却プレートがそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１〜８いずれか記載のモールドプレス成形装置。
10. 前記断熱板は、前記型枠と前記冷却プレートとの間に設けられたことを特徴とする請求項９記載のモールドプレス成形装置。
11. 前記断熱板と前記型枠との間に取付プレートが設けられたことを特徴とする請求項１０記載のモールドプレス成形装置。
    

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