JP2501608B2 - 光学素子の成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光学素子の成形方法に関し、プレス成形後
の後加工を不要とした高精度光学素子を連続的に製造で
きる光学素子の成形方法に関する。

（従来の技術） 近年、所定の表面精度を有する成形用型内に光学素子
材料を収容してプレス成形することにより、研削及び研
摩等の後加工を不要とした高精度光学面を有する光学素
子を成形する方法が開発されている。

このようなプレス成形法を用い、しかも光学素子の連
続成形に好適する光学素子成形方法は、例えば特開昭59
−150728号公報或いは特開昭61−26528号公報に示され
たように、光学素子の成形用素材を成形用型内に収容配
置して、この素材を型内で保持したまま加熱部と成形部
と冷却部とを有する連続炉内に順次取入れ、加熱部にて
成形用型とともに成形用素材を成形可能な温度まで加熱
軟化した後、成形部にてプレスし、次に冷却部にてプレ
ス時における成形用型の状態を維持したまま成形用素材
がガラス転移点以下になるまで冷却し、しかる後型内か
ら成形品を取出すという工程を含むものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのような工程中、光学素子の成形用素
材が成形可能な温度まで加熱される過程において、該成
形用素材は成形用型内にて型の表面に接触するか、又は
近接した状態にあるため、プレス成形前に成形用素材と
型の表面が反応してこの型表面が侵されてしまうという
問題点があった。特に、光学素子の成形用素材が鉛含有
ガラス素材である場合、ガラス素材と型表面の間隔が1m
m程度の非接触状態であっても、加熱後においては型表
面にガラス素材中の鉛成分が付着して該型表面は急速に
侵され、型の表面精度が著しく低下してしまう。

本発明者等は、このような問題点を解決すべく、プレ
ス成形時における成形用型のガラス成分による侵食を防
止して該成形用型の耐久性及び表面精度を維持し、高精
度光学素子を連続的かつ量産的に製造することができる
光学素子製造装置について既に提案してある。

本発明は、このような光学素子の製造装置を用いて、
ガラス成形材料をプレス成形する場合、ガラス成形材料
を型部材と共にパレット上に保持して、加熱工程、プレ
ス工程に移送する際、加熱工程でのパレットの熱膨張に
よる寸法変化で、ガラス成形素材および型部材と、プレ
ス部材との相対的な位置ずれを起こさないように、正確
に位置調整できるようにしようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 上述した問題点を解決するために、本発明では、ガラ
ス成形材料と、該ガラス成形材料をプレス成形する型部
材をそれぞれ加熱工程に移送し、プレス工程において所
定位置にて昇降移動するプレス部材により前記ガラス成
形材料をプレス成形する光学素子の成形方法において、
前記ガラス成形材料および、前記型部材をパレット上に
保持して前記加熱工程およびプレス工程に移送し、前記
型部材上のガラス成形材料をプレス成形するに際し、前
記プレス部材の位置と前記パレット上の前記ガラス成形
材料との位置を調整した後に、前記プレス部材により前
記ガラス成形材料をプレス成形するようにしたことを特
徴とする。

（作用） 従って、本発明の成形方法によれば、加熱工程で、成
形材料、型部材が熱膨張による寸法変化を起こしても、
プレス成形する前に、プレス部材との位置合わせを行う
ので、正確なプレス成形ができる。

即ち、型部材の、例えば、型台の熱膨張による寸法変
化に応じて、その型台をプレス用ロッドの押圧手段の所
定位置に対して相対的に移動する方法として、上記型台
を炉体の長手方向、及び幅方向に相対的に移動すること
が考えられる。従って、このように型台を所定位置に合
わせるには、例えば、プレス部材の成形部分に到る所定
の位置で、予め、型台の位置確認を行えばよい。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図はこの装置全体の平面図であり、第２〜６図は
工程順における各部の断面図であり、第７図は素材移替
部周辺の斜視図であり、第８図（Ａ）は第７図のＡ−Ａ
線に沿う断面図であり、第８図（Ｂ）は第８図（Ａ）の
平面図であり、第８図（Ｃ）は確認窓から二股ハンドに
設けられた確認マークを目視した状況を示す図である。

第１図に示すように、この装置の全体的構成は、素材
取入室１、加熱部２、素材移替部３、プレス部５、徐冷
部６及び成形品取出室７から成るものである。素材取入
室１、加熱部２、素材移替部３及びプレス部５は、同一
ライン上にあり、これらのラインと並列して徐冷部６が
配設されている。

加熱部２の入口近傍には第１の移送室21が構成され、
この第１の移送室21に上記素材取入室１が設けられてい
る。又、プレス部５の出口近傍には第２の移送室22が構
成され、徐冷部６の入口には第３の移送室23が構成さ
れ、これら第２と第３の移送室は移送路25で連結されて
いる。さらに、徐冷部６の出口付近には第４の移送室24
が構成されている。この第４の移送室24には素材取出室
７が設けられ、第４の移送室24と上記第１の移送室21と
は回送路26で連結されている。これらの各室各部は連続
的な循環経路を成して炉体59を構成し、加熱部２、素材
移替部３及びプレス部５を加熱するヒーター57と徐冷部
６を加熱するヒーター58とが設けられている。

11は、この経路を移送せしめられるパレットである。
パレット11上には素材載置台12とプレス成形用の上型13
及び下型14とが一定の間隔を有して配設されている。
又、第２図に示すように、下型14の外周には、上型13の
載置動作を案内するとともに上型13の位置決め用として
ガイド部材27が下型14の上端部よりやや突出するように
固設されれている。上型13及び下型14のプレス成形面に
は、夫々光学素子機能面を成形するための鏡面13a,14a
が施されている。

パレット11を上記径路中にて移送せしめる手段とし
て、第１の移送室21には押出しシリンダー51が設けら
れ、第２の移送室22には押出しシリンダー53と引出しシ
リンダー52とが設けられ、第２の移送室23には押出しシ
リンダー54が設けられ、第４の移送室24には押出しシリ
ンダー55と引出しシリンダー56とが設けられており、パ
レット11はこれらシリンダーの押出し或いは引出し動作
により各工程に移送される。

このパレット11の移動動作について、第１図を参照し
ながらより詳細に説明する。パレット11は加熱部２の入
口付近からプレス部５の出口付近まで複数配列され、第
１の移動室21の押出しシリンダー51の押出動作によりこ
れらのパレット11は互いに接触した状態でプレス部５の
方向に移動する。

押出しシリンダー51の作動により先頭パレットＡがプ
レス部５の位置まで押出され、次いで、このパレットＡ
上の上型13に対してプレス成形した後、引出しシリンダ
ー52を作動して該パレットＡは第２の移送室22まで引出
される。次いで、パレットＡは、第２の移送室22にて押
出しシリンダー53により押出されて移送路25を移動した
後、第３の移送室23に移送せしめられる。この第３の移
送室23に移送された１個のパレット11は、押出しシリン
ダー54により徐冷部６の方向に押出されると、徐冷部６
に配列された複数のパレット11が上記同様玉突き式に移
動し、これらパレット11のうち先頭のパレットＢが第４
の移送室24に押出される。そして、このパレットＢが該
移送室24にて押出しシリンダー55により押出され、回送
路26を経て第１の移送室21に到る。かくして、パレット
11は上述の動作により上記循環経路を移動することがで
きる。

次に、上記循環経路の各部について説明する。

素材移替部３及びプレス部５は、第７図及び第８図に
示すように、炉体59の上側にフランジカバー60が両端を
ボルト締結61により固定されて構成されている。このボ
ルト61が貫通する孔はフランジカバー60の幅方向に遊び
を有しており、ボルト61の調整よりフランジカバー60は
炉体59の幅方向に移動して該炉体との相対位置を変える
ことができる。炉体59内の底部両側にはレール28が設け
られ、この上にパレット11が載置され、上述した各種シ
リンダーの押出し及び引出し動作により該レール上を移
動する。

図中、12、13、14は夫々素材載置台、上型、下型を示
している。

素材移替部３に該当するフランジ60の中央付近には、
二股ハンド16がシールド62を介して上下方向に摺動可能
に設けられている。この二股ハンド16の各先端には吸着
フィンガー16a、16bが設けられ、夫々独立した吸着動作
により、一方の吸着フィンガー16aにより上型13を吸着
するとともに他方の吸着フィンガー16bにより素材15を
吸着して二股ハンド16全体を回転し、素材15を下型14上
に移し替えた後、再び二股ハンド16全体を元の状態に回
転して吸着フィンガー16aに吸着されている上型13を素
材15が収容された下型14上に載置する。

又、プレス部５に該当するフランジ60の中央付近に
は、プレス用のロッド17が、二股ハンド16と同様にシー
ルド62を介して上下方向に摺動可能に設けられている。
これら二股ハンド16及びロッド17は不図示のシリンダー
により駆動される。

二股ハンド16の上方に該当するフランジ60の所定位置
には確認窓40が設けられている。この確認窓40には、レ
ンズ41の面に、その中心で交差する十字の基準マーク42
を備えたトランシートスコープが用いられる。一方、パ
レット11の上面には、その位置合わせ確認用のマーク43
が施されている。そして、初期設定では、確認窓40から
の目視により、基準マーク42の中央基準位置を、確認用
のマーク43に一致するように、調整する。また、二股ハ
ンド16の所定位置にはその位置合わせ確認用のマーク44
が施されており、これもまた、初期設定では、上述同様
に目視により、基準マーク42の所定位置と一致するよう
に調整する。

なお、パレット11の確認用のマーク43と二股ハンド16
の確認用のマーク44とは、確認窓40からは、それぞれ、
不等距離にあるが、トランシートスコープのピント調整
にて、正確に位置調整ができる。

45はフランジカバー60に設けられた確認窓40の近傍に
設けられたライトであり、炉体59内部の照明用として設
けられている。

又、素材取入室１及び成形品取出室７の夫々には、第
６図に示すように、上型13を持上げるための持上げハン
ド20、上型13が持上げられた際、素材15を取り入れ又は
成形品18を取り出す吸着フィンガー19が設けられてい
る。

なお、本装置において炉体59の内部は、上型13及び下
型14を形成する型材が高温下で酸化されるのを防止する
よう、真空排気の後、N₂ガス等の非酸化性ガスを充填す
る必要があるため、上記の持上げハンド20、二股ハンド
16及びプレスロッド17等と炉体59外壁との摺動部分には
充分のシールドを施しておく必要がある。

次に、上述のように構成された装置の動作について第
１図の全体平面図及び第２図〜第６図に示すプレス成形
工程順に従って説明する。第２図は素材15が配置されて
いない状態のパレット11を示す。

まず、上記したように、上下型13,14の型材の酸化防
止のために、炉体59の内部を不図示の真空ポンプにより
１×10^-2Torrまで真空排気した後、N₂ガス又はその他の
非酸性ガスを充填する。

又、確認窓40から目視でパレット11上の確認マーク43
及び吸着フィンガー16の確認マーク44を検知して確認窓
40の基準マーク42と比較たうえで、位置ずれに応じてフ
ランジ60を移動して炉体59の幅方向に対するパレット11
の位置合せを行なう。さらに、炉体59の長手方向に対す
るパレット11の位置ずれは押出しシリンダー51のストロ
ークを調整することにより行なう。

次いで、ヒーター57,58に通電し、炉内温度を所定値
にまで昇温する。昇温完了後、素材取入室１にて上記雰
囲気置換室を通し、吸着フィンガー19を用いて素材15を
素材取入室１にあるパレット11の載置台12上に配置する
（第３図）。

次に、上述した如く押出しシリンダー51,53,54,55及
び引出しシリンダー52,56を作動して順次パレット11が
成形品取出室７から素材取入室１に送られてくるたびに
素材15を上記の方法で各々の載置台12上に配置する。こ
のような動作を繰り返し行うことにより、最初のパレッ
ト11に供給された素材15と上型13及び下型14が素材移替
部３付近においてプレス成形に必要な温度にまで加熱さ
れた時点で素材15の下型14への移替えを行なう。なお、
この時、素材15と上型13及び下型14とは略同温度にまで
加熱されていることが望ましい。こうすることにより、
移替後の素材15の温度が上型13或いは下型14の温度によ
って変化することなく最適なプレス温度条件下でプレス
成形を行なうことができる。そして、素材移替部３にお
いて、二股ハンド16の、上型吸着用の吸着フィンガー16
aにより、上型13を持ち上げ、同時に、二股ハンド16の
素材吸着用のフィンガー16bを下型14の真上に来るよう
に回転させ、その後、二股ハンド16を降下させ、素材吸
着用のフィンガー16bの吸着を解除して、素材15を下型1
4の上に移し替える。更に、再度、二股バンド16を上昇
させ、回転を戻して、上型吸着用の吸着フィンガー16a
を下型14の上に持っていき、上型13を下型４の上に置
く。この後、押出しシリンダー51を押出して素材15の移
替えが完了したパレット11をプレス部５の位置に移動さ
せる（第４図）。

次いで、プレス用ロッド17を作動させ、所定のプレス
圧にて、上型13を押圧し、素材15に対するプレス成形を
行なう（第５図）。

次ぎに、プレス用ロッド17の押圧を解除し、上型13は
下型14上に載置したままで押出しシリンダー51を作動さ
せてパレット11をプレス部５から該プレス部５の出口付
近に移動する。さらに、このパレット11を引出しシリン
ダー52により引出して第２の移送室22に移動した後、押
出しシリンダー53により押出し、移送路25を経て移送室
23に移送する。

次いで、パレット11は押出しシリンダー54の押出しに
より、成形品の取出室７の方向に押出されるが、押出し
方向の前方には他のパレット11が配列された状態にある
ので、上述のような動作が継続する中で、当該パレット
11が徐冷部６の出口付近に致る間上型13と下型14内で保
持された成形品18は徐冷部６を通過し、ここで徐々に冷
却せしめられる。

かくして、徐冷部６の先頭位置まで移動したパレット
11は引出しシリンダー56により成形品取出室７に致る。

次ぎに、持上げハンド20を作動して上型13を除去し、
吸着フィンガー19により成形品18を取出する。そして、
この成形品取出しの完了したパレット11を押出しシリン
ダー55の押出しにより回送路26を経て素材取入室１に移
送し、該素材取入室１にて再び上述の動作を行なう。

以上説明したような実施例装置によれば、素材15はプ
レス成形の直前まで素材載置台12上に配置され上型13及
び下型14から分離された状態にあるため、素材15と型1
3,14との反応が防止される。勿論、プレス成形時及びそ
の後の徐冷時において素材15と型13,14との反応が生じ
ることは妨げられないが、プレス成形後の降温下にあっ
ては、プレス成形時ほどの反応も生じず、上述した反応
時間の短縮効果と合わせ、型の耐久性向上に有益とな
る。

又、本実施例装置によれば、上述したように型の耐久
性が保証されると共に、成形面の侵食が防止され、比較
的長期間に渡り成形面の鏡面性が保持されるから、高精
度光学素子の連続製造に好適する。

さらに又、本実施例においては、素材移替部３の所定
位置に基準マーク42が付された確認窓40を設け、さらに
パレット11に該パレットの位置合せ確認用基準マーク42
と対応した確認マーク43を設けておき、確認窓の基準マ
ーク42とパレットの確認マークとを比較することにより
パレット11の位置ずれを検知し、これに基づきプレス部
５におけるプレス用ロッド17と成形用素材の移替え手段
たる二股ハンド16をパレット11に対して相対的に移動す
ることができる。

従って、定期的に上記方法によりパレット11の位置ず
れを検知してこの位置合せを行なうことにより、的確な
素材15の移し替え及び正確なプレス用ロッドによる押圧
動作を行なうことができる。

以下、本発明の他の実施例について第９図を参照しな
がら説明する。本実施例における光学素子製造装置は、
上記実施例がライン状の工程経路を有し、パレットの移
動を押出し又は引出しシリンダーで行なうよう構成した
のに対し、ロータリーテーブルを用いてパレットの回転
移動を行なう構成を有するものである。全体的構成は、
第９図に示すように、不図示の駆動装置によるロータリ
ーテーブル36上に素材取入室31（成形品取出室を兼ね
る）、加熱部32、素材移替部33、プレス部34及び徐冷室
35から成り、このテーブル上にパレット37を一定ピッチ
で配置し、このパレット37上に素材載置台38と型39が所
定間隔で配設されたものである。この装置に対して上記
実施例同様のパレット37の位置合せを行なう手段を設け
ることができる。この装置の基本的な動作及び効果は、
本装置がロータリーテーブル形式で動作してパレットの
移動が行なわれる点以外は上記実施例と略同様である。

（発明の効果） 本発明は、以上詳述したように、ガラス成形材料と、
該ガラス成形材料をプレス成形する型部材をそれぞれ加
熱工程に移送し、プレス工程において所定位置にて昇降
移動するプレス部材により前記ガラス成形材料をプレス
成形する光学素子の成形方法において、前記ガラス成形
材料および、前記型部材をパレット上に保持して前記加
熱工程およびプレス工程に移送し、前記型部材上のガラ
ス成形材料をプレス成形するに際し、前記プレス部材の
位置と前記パレット上の前記ガラス成形材料との位置を
調整した後に、前記プレス部材により前記ガラス成形材
料をプレス成形するようにしたので、加熱工程でのパレ
ットの熱膨張による寸法変化で、ガラス成形素材および
型部材と、プレス部材との相対的な位置ずれを起こすこ
とがなく、正確に位置調整ができるから、高精度光学素
子を成形するのに好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成形方法を実施するための装置の全体
の平面図であり、第２〜６図は工程順における各部の断
面図であり、第７図は素材移替部周辺の斜視図であり、
第８図（Ａ）は第７図のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、
第８図（Ｂ）は第８図（Ａ）の平面図であり、第８図
（Ｃ）は確認窓から二股ハンドに設けられた確認マーク
を目視した状況を示す図であり、第９図は他の実施例を
示す概略平面図である。 1,……素材取入室 2,……加熱部 3,……素材移替部 5,……プレス部 6,……徐冷部 11,……パレット 12,……素材載置台 13……上型 14……下型 16……二股ハンド 17……プレス用ロッド 40……確認窓 42……基準マーク 43、44……確認マーク 59……炉体 60……フランジカバー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス成形材料と、該ガラス成形材料をプ
   レス成形する型部材をそれぞれ加熱工程に移送し、プレ
   ス工程において所定位置にて昇降移動するプレス部材に
   より前記ガラス成形材料をプレス成形する光学素子の成
   形方法において、前記ガラス成形材料および、前記型部
   材をパレット上に保持して前記加熱工程およびプレス工
   程に移送し、前記型部材上のガラス成形材料をプレス成
   形するに際し、前記プレス部材の位置と前記パレット上
   の前記ガラス成形材料との位置を調整した後に、前記プ
   レス部材により前記ガラス成形材料をプレス成形するよ
   うにしたことを特徴とする光学素子の成形方法。