JP2015160418A - 灯具用レンズの成形装置、成形装置の製造方法、灯具用レンズの成形方法および灯具用レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】側面が光出射面と交差する向きに比較的長く延びている灯具用レンズを成形する場合において、当該レンズによる配光制御の精度低下を抑制する。
【解決手段】第１金型２１は、成形材料が注入されるキャビティの第１部分を区画する第１成形面２１ａを有している。第２金型２２は、キャビティの第２部分を区画する第２成形面２２ａを有している。第１成形面２１ａは、第１成形部２１ａ１と第２成形部２１ａ２を含んでいる。第１成形部２１ａ１は、灯具用レンズの光出射面を成形する。第２成形部２１ａ２は、第１成形部２１ａ１に連続して第１成形部２１ａ１と交差する向きに延びている。第１金型２１は、第１ブロック２１１と第２ブロック２１２を含んでいる。第１ブロック２１１は、第１成形部２１ａ１を含む形状を有している。第２ブロック２１２は、第１ブロック２１１と結合されている。第１ブロック２１１と第２ブロック２１２の境界線Ｂは、第２成形部２１ａ２に現れている。
【選択図】図２

Description

本発明は、灯具用レンズの成形装置に関する。また、本発明は、当該成形装置の製造方法に関する。さらに、本発明は、当該成形装置を用いた灯具用レンズの成形方法に関する。またさらに、本発明は、当該成形装置により成形された灯具用レンズに関する。

凹部を有する第１金型と凸部を有する第２金型により区画されるキャビティに樹脂などの成形材料を注入し、当該キャビティに対応する形状を有する灯具用レンズを成形する装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

実開平２−００８９１４号公報

特許文献１に記載の成形装置により成形されたレンズは、有底の円筒形状を有している。当該レンズは、円筒の底面に対応する位置に光出射面を有している。当該光出射面は、第１金型の凹部の底面により成形される。また、当該レンズは、円筒の外周面に対応する位置に側面を有している。当該側面は、光出射面と交差する向きに延びており、第１金型の凹部の内周面により成形される。すなわち、成形されたレンズは、凹部の内周面の高さに対応する長さの外周壁を有している。外周壁の先端は、開口縁を形成している。

成形されたレンズは、灯具の光源から出射された光の進行方向の制御（すなわち配光制御）に用いられる。そのため、高い寸法精度で光出射面を形成することが求められる。高い寸法精度で光出射面を形成するためには、高い寸法精度で第１金型の凹部の底面を形成する必要がある。底面の形成には切削用工具が用いられる。

一方、レンズの用途によっては、外周壁の延長寸法（光出射面から開口縁までの距離）が長いものが存在する。このようなレンズを成形する場合、凹部の内周面の高さ寸法が大きくなる。換言すると、凹部の深さ寸法が大きくなる。深い凹部の底に切削用工具の先端を到達させるには、工具の長さ寸法を大きくする必要がある。この場合、切削中における工具のぶれが大きくなる傾向があり、工具の破断や加工精度低下の原因となる。加工精度の低下は、成形されたレンズによる配光制御の精度低下を意味する。

よって本発明は、側面が光出射面と交差する向きに比較的長く延びている灯具用レンズを成形する場合において、当該レンズによる配光制御の精度低下を抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第１の態様は、灯具用レンズの成形装置であって、
成形材料が注入されるキャビティの第１部分を区画する第１成形面を有している第１金型と、
前記キャビティの第２部分を区画する第２成形面を有している第２金型と、
を備えており、
前記第１成形面は、
灯具用レンズの光出射面を成形する第１成形部と、
前記第１成形部に連続して前記第１成形部と交差する向きに延びる第２成形部と、
を含んでおり、
前記第１金型は、
前記第１成形部を含む形状を有している第１ブロックと、
前記第１ブロックと結合されている第２ブロックと、
を含んでおり、
前記第１ブロックと前記第２ブロックの境界線が、前記第２成形部に現れている。

このような構成によれば、レンズの側面の成形に関与する第２ブロックを第１ブロックから分離した状態で、光出射面の成形に関与する第１成形部を第１ブロックに形成する切削加工を行なうことができる。すなわち、第１ブロックに形成される凹部のうち、レンズの側面の成形に関与する部分を必要最小限にできる。したがって、切削加工に使用する工具の寸法を短くできる。そのような工具を用いることにより、切削加工中に加わる負荷によって工具のぶれが生じにくく、加工精度の低下を抑制できる。したがって、側面が光出射面と交差する向きに比較的長く延びているレンズを成形する場合において、当該レンズによる配光制御の精度低下を抑制できる。また、工具の破断を回避しやすくなるため、製造コストの抑制も可能である。

したがって、上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第２の態様は、上記の成形装置の製造方法であって、
前記第１ブロックと前記第２ブロックが離間した状態で、前記第１成形部を灯具用レンズの光出射面に対応する形状に加工し、
前記加工の終了後に前記第１ブロックと前記第２ブロックを結合する。

また、上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第３の態様は、上記の成形装置を用いた灯具用レンズの成形方法であって、
前記第１金型と前記第２金型の少なくとも一方を移動して前記キャビティを形成するキャビティ形成工程と、
前記キャビティに樹脂を注入し、灯具用レンズを成形する成形工程と、
前記第１金型と前記第２金型の少なくとも一方を移動して前記灯具用レンズを前記第１金型と前記第２金型から離型する離型工程と、
を備えている。

また、上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第４の態様は、上記の成形装置により成形された灯具用レンズであって、
光出射面と、
前記光出射面と交差する向きに延びる側面と、
少なくとも一部が前記光出射面と対向している入射面と、
を備えており、
少なくとも前記光出射面の一部は配光制御面とされており、
前記側面における前記第１ブロックと前記第２ブロックの境界に対応する位置には、線痕が形成されている。

上記の成形装置において、前記第１ブロックと前記第２ブロックの間に、前記キャビティと前記第１金型の外部を連通する排気路が区画されている構成としてもよい。

成形材料がキャビティに注入される際に発生するガスは、成形されるレンズに曇りを生ずる原因となる。しかしながら、上記のような構成によれば、排気路を通じて発生したガスを第１金型の外部へ排出できる。したがって、レンズの曇りを防止するための排気路を、本発明において本来的に形成される第１ブロックと第２ブロックの境界部を有効活用して比較的容易に形成できる。

本発明の一実施形態に係る成形装置により成形された灯具用レンズを示す図である。 上記成形装置の構成を説明する図である。 上記成形装置の構成を説明する図である。 上記成形装置による灯具用レンズの成形方法を説明する図である。 上記成形装置の製造方法を説明する図である。 上記成形装置の変形例を示す図である。

添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態例について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

図１は、本発明の一実施形態に係る成形装置により成形されたレンズ１０を示している。レンズ１０は、灯具の一部を構成し、当該灯具の光源より出射された光の進行方向を制御する部品である。灯具の例としては、車両の前照灯や船灯が挙げられる。図１の（ａ）は、レンズ１０の外観を示す正面図である。図１の（ｂ）は、レンズ１０の外観を示す背面図である。図１の（ｃ）は、レンズ１０の外観を示す側面図である。図１の（ｄ）は、図１の（ｂ）における線ID−IDに沿う断面を示す図である。

レンズ１０は、有底の円筒形状を有している。レンズ１０は、円筒の底面に対応する位置に光出射面１１を有している。光出射面１１は、レンズ１０の前方に向かって凸とされた面である。

レンズ１０は、円筒の外周面に対応する位置に側面１２を有している。側面１２は、光出射面１１と交差する向きに延びている。すなわち、レンズ１０は、側面１２を含み光出射面１１と交差する向きに延びる外周壁１３を有している。外周壁１３の先端１３ａは、開口縁を形成している。

レンズ１０は、外周壁１３により区画された空間内に光入射面１４を有している。光入射面１４は、光出射面１１に対向している。光入射面１４は、レンズの後方に向かって凸とされた面である。

レンズ１０は、鍔部１５を有している。鍔部１５は、レンズ１０が灯具のハウジング（図示せず）に装着される際に、位置決め部材として機能する。

灯具の光源（図示せず）から出射された光は、光入射面１４に入射する。光入射面１４に入射した光は、レンズ１０の内部を進行し、光出射面１１から出射する。本実施形態においては、光入射面１４と光出射面１１がともに凸面（配光制御面の一例）とされている。光入射面１４より入射し、光出射面１１から出射される光は、所定の配光制御を受け、レンズ１０の前方を照明する。

図２は、本発明の一実施形態に係る成形装置２０の一部を示す断面図である。成形装置２０は、図１を参照して説明した構成を有するレンズ１０を成形するための装置である。成形装置２０は、第１金型２１と第２金型２２を備えている。

図３の（ａ）は、第１金型２１と第２金型２２が結合された状態の成形装置２０を示している。第１金型２１と第２金型２２が結合されることにより、両者の間にキャビティ２３が形成される。成形装置２０は、キャビティ２３の内外を連通するゲート２４を備えている。ゲート２４を通じてキャビティ２３に溶融樹脂などの成形材料が注入される。当該成形材料が固化することにより、レンズ１０が成形される。

図２に示すように、第１金型２１は、第２金型２２と対向する側に第１成型面２１ａを有している。第１成型面２１ａは、キャビティ２３のうち、レンズ１０の光出射面１１、側面１２、および鍔部１５の一部を成形する部分（第１部分の一例）を区画する。

第１成型面２１ａは、第１成形部２１ａ１と第２成形部２１ａ２を含んでいる。第１成形部２１ａ１は、レンズ１０の光出射面１１を成形する部分である。第２成形部２１ａ２は、第１成形部２１ａ１に連続して第１成形部２１ａ１と交差する向きに延びている。第２成形部２１ａ２は、レンズ１０の側面１２を成形する部分である。

第１金型２１は、第１ブロック２１１と第２ブロック２１２を含んでいる。第１ブロック２１１は、第１成形部２１ａ１を含む形状を有している。第２ブロック２１２は、第１ブロック２１１と結合されている。当該結合により形成される第１ブロック２１１と第２ブロック２１２の境界線Ｂは、第２成形部２１ａ２に現れている。

第２金型２２は、第１金型２１と対向する側に第２成型面２２ａを有している。第２成型面２２ａは、キャビティ２３のうち、レンズ１０の光入射面１１、外周壁１３の内周面１３ｂ（図１参照）、および鍔部１５の一部を成形する部分（第２部分の一例）を区画する。

次に図４を参照して、上記のような構成を有する成形装置２０によるレンズ１０の成形方法について説明する。先ず、図４の（ａ）に示すように、第１金型２１と第２金型２２が結合され、キャビティ２３が形成される（キャビティ形成工程の一例）。本実施形態においては、第１金型２１は固定金型であり、第２金型２２は第１金型２１に対して変位する可動金型である。

第１金型２１と第２金型２２が結合された状態で、ゲート２４を通じて溶融樹脂などの成形材料がキャビティ２３内に注入され、次いで固化されることにより、キャビティ２３内でレンズ１０が成形される（成形工程の一例）。

次いで第２金型２２を変位させて第１金型２１から引き離すことにより、成形されたレンズ１０を取り出すことができる（離型工程の一例）。前述のように、第１金型２１を構成する第１ブロック２１１と第２ブロック２１２の境界線Ｂが、第１成型面２１ａの第２成形部２１ａ２に現れている。そのため、図１の（ｃ）に示すように、成形されたレンズ１０の側面１２には、境界線Ｂに対応する位置に線痕１６が形成される。すなわち、側面１２に形成された線痕１６は、レンズ１０が本発明に係る成形装置２０によって成形されたことを示す痕跡となりうる。

次に、図３と図５を参照しつつ、本発明に係る成形装置２０を用いることの利点について説明する。図３の（ａ）は、前述の通り、本発明に係る成形装置２０を示している。図３の（ｂ）は、成形装置２０により成形されるレンズ１０と同一形状のレンズを成形するための比較例に係る成形装置１２０を示している。

成形装置１２０は、第１金型１２１と第２金型１２２を備えている。成形装置１２０は、第１金型１２１が単一のブロックからなる点において、成形装置２０と相違している。第２金型１２２は、成形装置２０の第２金型２２と同一の構成を有している。

図５の（ａ）と（ｂ）は、上記のような構成を有する成形装置２０の第１金型２１を製造する方法を説明する図である。図５の（ｃ）は、上記のような構成を有する成形装置１２０の第１金型１２１を製造する方法を説明する図である。

先ず、図５の（ａ）に示すように、第１ブロック２１１と第２ブロック２１２が離間した状態で、レンズ１０の光出射面１１に対応する形状となるように、第１ブロック２１１に第１成形部２１ａ１が形成される。第１成形部２１ａ１の形成加工は、切削工具３０により行なわれる。

第１成形部２１ａ１の加工が終了すると、図５の（ｂ）に示すように、第１ブロック２１１と第２ブロック２１２が結合され、第１金型２１が完成する。

側面１２が光出射面１１と交差する向きに比較的長く延びているレンズ１０を、比較例に係る成形装置１２０のように単一ブロックからなる第１金型１２１を用いて成形する場合、図５の（ｃ）に示すように、深く窪んだ凹部１２１ａを有することになる。凹部１２１ａの内周面の高さ寸法Ｈ２は、側面１２の長さに対応している。

このような凹部１２１ａの底部に、光出射面１１を成形するための成形部を、切削加工により形成しようとする場合、寸法Ｈ２よりも長い切削工具１３０を使用する必要がある。微細な加工を施そうとする場合、工具の径は小さい方が好ましいため、切削工具１３０のアスペクト比（径に対する長さの比）は大きくなる。アスペクト比の大きな切削工具１３０で切削加工を行なうと、加工中に加わる負荷によって工具がぶれやすく、工具の破断や加工精度低下の原因となる。加工精度の低下は、成形されたレンズによる配光制御の精度低下を意味する。

一方、本発明に係る成形装置２０の金型２１は、第１ブロック２１１と第２ブロック２１２を結合することにより形成されている。第１ブロック２１１と第２ブロック２１２の結合は、両者の境界線Ｂが側面１２を成形するための第２成形部２１ａ２に現れるようになされている。これにより、側面１２の成形に関与する第２ブロック２１２を第１ブロック２１１から分離した状態で、光出射面１１の成形に関与する第１成形部２１ａ１を第１ブロック２１１に形成する切削加工を行なうことができる。すなわち、第１ブロック２１１に形成される凹部の内周面の高さ寸法Ｈ１を必要最小限にできる。

したがって、第１成形部２１ａ１を切削加工により形成するための切削工具３０の長さ寸法を短くできる。すなわち、比較例に係る切削工具１３０よりもアスペクト比の小さい切削工具を使用できる。アスペクト比の小さな切削工具３０の場合、切削加工中に加わる負荷によって工具のぶれが生じにくく、加工精度の低下を抑制できる。したがって、側面１２が光出射面１１と交差する向きに比較的長く延びているレンズ１０を成形する場合において、当該レンズ１０による配光制御の精度低下を抑制できる。また、アスペクト比の小さな切削工具３０を使用することによって工具の破断を回避しやすくなるため、製造コストの抑制も可能である。

図６は、変形例に係る製造装置２０Ａを示している。本例においては、第１ブロック２１１と第２ブロック２１２の間に、キャビティ２３と第１金型２１の外部を連通する排気路２５が区画されている。

ゲート２４を通じて成形材料をキャビティ２３に注入する際に発生するガスは、成形されるレンズ１０に曇りを生ずる原因となる。しかしながら、上記のような構成によれば、排気路２５を通じて発生したガスを第１金型２１の外部へ排出できる。したがって、レンズ１０の曇りを防止するための排気路２５を、本発明において本来的に形成される第１ブロック２１１と第２ブロック２１２の境界部を有効活用して比較的容易に形成できる。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

レンズ１０の形状は、その用途に応じて適宜に変更できる。上記の実施形態においては、レンズ１０の光出射面１１と光入射面１４の双方が軸対称な凸面とされている。しかしながら、光出射面１１の少なくとも一部が配光制御面とされていれば、光出射面１１と光入射面１４の形状は任意に定められうる。

ここで「配光制御面」とは、その面を通過する光を屈折させるものに限られず、その面を通過する光を散乱させるものや、内部反射を生じさせるものも含む。所望の配光制御が得られれば、光出射面１１と光入射面１４の形状や曲率は任意に定められうる。例えば、光出射面１１と光入射面１４の間の曲率や肉厚を緩やかに変化させることにより配光制御を実現してもよい。このような肉厚変化により配光制御がなされていれば、ハウジングとともに灯具が収容される灯室を区画する透光カバーも、本発明の適用対象である「灯具用レンズ」に含まれる。

上記の実施形態に係る成形装置２０においては、第１金型２１が固定金型であり、第２金型が可動金型である。しかしながら、第２金型２２が固定金型とされ、第１金型２１が可動金型とされてもよい。あるいは、第１金型２１と第２金型２２の双方が相対変位するように構成されてもよい。

１０：レンズ、１１：光出射面、１２：側面、１４：光入射面、１６：線痕、２０：成形装置、２１：第１金型、２１ａ：第１成型面、２１ａ１：第１成形部、２１ａ２：第２成形部、２２：第２金型、２２ａ：第２成形面、２３：キャビティ、２５：排気路、２１１：第１ブロック、２１２：第２ブロック、Ｂ：第１ブロックと第２ブロックの境界線

Claims (5)

1. 灯具用レンズの成形装置であって、
   成形材料が注入されるキャビティの第１部分を区画する第１成形面を有している第１金型と、
   前記キャビティの第２部分を区画する第２成形面を有している第２金型と、
   を備えており、
   前記第１成形面は、
   灯具用レンズの光出射面を成形する第１成形部と、
   前記第１成形部に連続して前記第１成形部と交差する向きに延びる第２成形部と、
   を含んでおり、
   前記第１金型は、
   前記第１成形部を含む形状を有している第１ブロックと、
   前記第１ブロックと結合されている第２ブロックと、
   を含んでおり、
   前記第１ブロックと前記第２ブロックの境界線が、前記第２成形部に現れている、成形装置。
2. 前記第１ブロックと前記第２ブロックの間に、前記キャビティと前記第１金型の外部を連通する排気路が区画されている、請求項１に記載の成形装置。
3. 請求項１または２に記載の成形装置の製造方法であって、
   前記第１ブロックと前記第２ブロックが離間した状態で、前記第１成形部を灯具用レンズの光出射面に対応する形状に加工し、
   前記加工の終了後に前記第１ブロックと前記第２ブロックを結合する、製造方法。
4. 請求項１または２に記載の成形装置を用いた灯具用レンズの成形方法であって、
   前記第１金型と前記第２金型の少なくとも一方を移動して前記キャビティを形成するキャビティ形成工程と、
   前記キャビティに樹脂を注入し、灯具用レンズを成形する成形工程と、
   前記第１金型と前記第２金型の少なくとも一方を移動して前記灯具用レンズを前記第１金型と前記第２金型から離型する離型工程と、
   を備えている。
5. 請求項１または２に記載の成形装置により成形された灯具用レンズであって、
   光出射面と、
   前記光出射面と交差する向きに延びる側面と、
   少なくとも一部が前記光出射面と対向している入射面と、
   を備えており、
   少なくとも前記光出射面の一部は配光制御面とされており、
   前記側面における前記第１ブロックと前記第２ブロックの境界に対応する位置には、線痕が形成されている、灯具用レンズ。

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