JP2511084B2 - 光学素子製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光学素子のプレス成形装置に関し、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製造装置に関する。

（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
磨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。

この種の装置においては、プレス工程で形成された成
形品を冷却するのに、従来のように冷却工程に設けられ
たヒーターで調温しながら徐冷すると、成形品を固化す
るまでに長時間を要し、プレス成形を連続的に行なうに
は多数の成形用型が必要となる。

本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、冷
却工程における成形品の冷却時間を短縮することにより
成形用型の必要数に減じ、製造コストを低減できる光学
素子の製造装置について提案せんとするものである。

（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、本発明の光学素子
製造装置は、加熱部とプレスと冷却部とを有する成形室
内を成形用型を載置した載置台が移送させる光学素子製
造装置において、プレス成形された成形品が前記成形用
型内に収容されたまま前記冷却部にて流通される冷却媒
体により冷却されることを特徴とする。

（作 用） 本発明においては、冷却部に冷却媒体を流通してこの
冷却媒体によりプレス成形後の成形品を冷却する手段が
設けられている。

この種の装置による光学素子の成形工程において、単
位時間あたりの製造量を上げるにはプレス部に成形用素
材を効率良く送ることが必要とされる。ところが、プレ
ス部において成形された成形品を冷却するのに冷却部に
ヒーターを設けておいて調温しながら徐冷すると、成形
品を成形用型から取り出し得る温度まで徐冷するのに長
時間を要する。このため、成形品の取出しを終了した空
の成形用型を再び効率良くプレス部に送るには冷却部に
おいて多数の成形用型を確保しておくことが必要とな
る。成形用型、特に非球面レンズ用の成形用型は一般に
すこぶる高価であり、このため製造コストが高価になら
ざるを得ない。

本発明はこのような不都合を、冷却部に冷却媒体を流
通してこの冷却媒体によりプレス成形後の成形品を冷却
する手段を設け、成形品をヒーターによって調温しなが
ら徐冷し自然冷却する代りに冷却媒体によって効率的に
調温しながら徐冷して成形品の冷却時間を短縮すること
を可能としている。

（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〜第６図は、本発明装置の実施例に関する装置
を示す図であり、この装置の全体の平面図が第１図に示
してあり、各部の断面図が第２図〜第６図に示してあ
り、第７図（ａ）は本実施例装置における冷却部の断面
図であり、第７図（ｂ）は第７図（ａ）の横断面図であ
る。

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、冷却部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は同一ライン状にあり、これら
のラインと並列して冷却部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21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、冷却部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、冷却部６の出口近傍には第４の移送室24
が構成され、この第４の移送室24には成形品取出室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
循環経路を成す成形室59を構成している。加熱部２、素
材移替部３及びプレス部５の成形ラインをする構成する
成形室59内には素材取入室１から供給された素材をプレ
ス温度まで加熱するヒーター57が設けられ、冷却部６内
には後述する冷却媒体供給管40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り、
該パレット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。
上型13及び下型14のプレス成形面は、夫々光学素子機能
面を形成するための鏡面13a,14aが施されている。

パレット11を上記経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、この押出しシリンダーによりパレット11はプレス部
５に移動せしめられる。第２の移送室22には引出しシリ
ンダー52と押出しシリンダー53とが設けられ、引出しシ
リンダー52によりプレス部５に移動せしめられたパレッ
ト11が第２の移送室22に引出され、押出しシリンダー53
により該第２の移送室に移動されたパレット11が第３の
移送室23にまで押出される。第３の移送室23には押出し
シリンダー54が設けられ、この押出しシリンダーにより
当該第３の移送室23に移動せしめられたパレット11が第
４の移送室24直前まで押出される。第４の移送室24には
引出しシリンダー56と押出しシリンダー55とが設けられ
ており、引出しシリンダー56により第４の移送室24直前
まで移動されたパレット11が該第４の移送室24にまで引
出され、押出しシリンダー55により該第４の移送室24に
移動されたパレット11を再び第１の移送室21まで押出
す。かくして、パレット11はこれらシリンダーの押出し
或は引出し動作により各工程に移送され、本装置の成形
室59内を移動する。なお、パレット11は成形室59内に設
けられたレール28上に載置され、各シリンダーの押出し
或は引出し動作により該レール上を摺動しつつ移動す
る。

次に、上記成形室59の各部について説明する。

素材移替部２及び成形品取出室７には上型13を下型14
に所要間隔をあけて持上げるための持上げハンド16,20
が設けられている。この持上げハンドは、不図示のリフ
ト手段により上下動する。さらに、素材移替部３には、
素材取入室１にて素材載置台12上に配置された素材15を
下型14上に移替えるための吸着フィンガー４が設けられ
ており（第４図）、上記持上げハンド16の作動により上
型13が一旦持上げられた後、該吸着ハンド４が作動し、
素材15が下型14上の所定位置に移替えられる。この吸着
フィンガー４は、上記のような素材15の移替時に、該素
材が正確に下型14上の所定位置に配置されるよう、パレ
ット11上の素材載置台12と下型14とが有する所定間隔の
長さだけ正確に平行移動する一定のストロークを有して
作動するように構成されている。

又、素材取入室１及び成形品取出室７には、素材15を
載置台12上に配置したり、成形品18を上型14から取出す
ための吸着フィンガー19が設けられている（第６図）。

プレス部５には、プレス成形時に上型13を押圧するた
めのプレス用ロッド17が設けられている（第５図）。

冷却部６には、第７図（ａ）及び第７図（ｂ）に示す
ように、冷却媒体供給管40が設けられている。この供給
管40は、上型13の上方と下型14の下方に夫々成形室59の
長手方向に付設された管40a、40bを備え、夫々の各所に
はノズル41が設けられ、このノズルから成形室59の外部
に設けられたポンプ42により供給される冷却媒体43を噴
出することができる。各管40a、40bの途中にはバルブ45
が設けられ、冷却媒体43の噴出量を調整することができ
る。又、成形室59の下方には上記ノズルから噴出し、成
形室内に注入された冷却媒体を回収する回収口44が設け
られている。このような構成により、冷却媒体は成形室
59内を流通する。この冷却媒体により、プレス成形され
た成形品の温度を取出し温度まで冷却する。冷却媒体の
実例としては、型13、14の酸化防止を考慮して、例えば
N₂ガスが好適する。

又、上記冷却媒体供給管が設けられた冷却部６と第３
の移送室との境界及び冷却部６と第４の移送室との境界
に不図示のシャッターを設け、シリンダー54、56を作動
し同期して開閉するようにし、冷却媒体の漏洩を防止す
るようにする。

さらに、本実施例では冷却媒体供給管40として管40
a、40bを成形室59の内部に付設し、この管の各部にノズ
ル41を設けた構成としてあるが、管を成形室59の外部に
設けてこの管からノズルのみを成形室の内方に挿入する
構成としてもよい。

なお、本装置において成形室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。又このため、上記の持上げハンド16、
吸着フィンガー４及びプレスロッド17等と成形室59外壁
との摺動部分にはシールドを充分施しておく必要があ
る。

又、本装置においては、図示は省略してあるが、素材
15を素材取入室１に取入れる際、外気が成形室59の内部
に侵入しないように、雰囲気置換室を設ける必要があ
る。

次に、上述のように構成された装置の動作について第
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、成形室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ガスを充填す
る。次いで、ヒーター57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により第３図に示す
ように素材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。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を下型14へ移替える。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（例
えば530℃）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、第４図に示すように、持上
げハンド16により上型13を持上げ、次いで吸着フィンガ
ー４により素材15を吸着して下型14上に移替える。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。こ
の時、持上げハンド16を除去すると共に、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。

次いで、プレス用ロッド17の押圧を解除し、上型13は
プレス時における状態を維持したまま、押出しシリンダ
ー51の作動により、このパレット11はプレス部５から移
動して該プレス部５の出口付近に至る。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が冷却部６の出口付近に到る間上型13と下型14内で保
持された成形品18は冷却部６を通過し、ここで徐々に冷
却せしめられる。この冷却部６における冷却は、例えば
530℃でプレス成形された成形品18が冷却部６を通過し
た後取出し温度350℃となるようにバルブ45を調整して
冷却媒体43の温度を制御する。

かくして、冷却部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により第４の移送室４即ち成形
品取出し室７に引出される。

次に、持上げハンド20が作動して上型13が除去され、
次いで吸着フィンガー19により成形品18が取出される。
そして、この成形品取出しの完了したパレット11は押出
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に移送され、再び上述の動作を繰返す。

なお、上記の装置において、シリンダー54、56が作動
するたびに冷却部６の両側に設けられた不図示のシャッ
ターが開閉するようにコントロールする。

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、本実施例装置は、同一パレット上で素材の移替え
を行なう構成となっているため、素材載置台12と型との
位置の相対的な変化がなく、吸着フィンガー４のハンド
リングの位置決め精度が出やすい。又、吸着フィンガー
４は成形室59の内部にてパレット11と同時に加熱される
から、熱膨張によるハンドリングの位置決め精度の誤差
が生じにくい。

さらに、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。

又、成形用素材の載置台と成形用型とは同一パレット
に配設された構成となっているため、パレットの移動時
における両者間の相対的な位置変化が発生せず、例えば
オートハンド装置を用いて成形用素材を移替える際、高
温下であってもハンドリングの位置決め精度が低下する
ことなく、信頼性の高い装置を得ることができる。

さらに又、本実施例においては、冷却部６に冷却媒体
43を流通する手段を設け、成形品を該冷却媒体で調温し
つつ徐冷して、成形品の冷却時間を短縮し、成形用型の
使用数を従来装置におけるよりも減じている。

従って、本発明装置は、高精度光学素子をプレス成形
により連続的に製造でき、かつ製造コスト低減するのに
好適する。

以下、本発明の他の実施例について第８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に構成し
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８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及び冷却
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
記実施例同様に、冷却部に冷却媒体を注入できる手段を
設け、プレス成形後の成形品を該冷却媒体で調温しなが
ら徐冷するようにする。その他、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略
同様である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、光学素子を連
続的に製造できる成形装置の冷却部に冷却媒体を流通さ
せてプレス成形後の成形品を急冷することにより、冷却
工程における所要時間を減じ、このため少数の成形用型
で効率良くプレス成形することができるので製造コスト
の低減化及び量産性に有益となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置の全体的平面図、第２図〜
第６図の各工程におけるパレットの概略断面図であり、
第７図（ａ）は上記実施例装置における冷却部の断面図
であり、第７図（ｂ）は第７図（ａ）の横断面図であ
り、８図は他の実施例の概略平面図である。 1,31……素材取入室 2,32……加熱部 3,33……素材移替部 5,34……プレス部 6,35……冷却部 11,37……パレット 12,38……素材載置台 13……上型 14……下型 40……冷却媒体供給管 43……冷却媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−286011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−810（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−172230（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−101014（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−45734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−162630（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−223032（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱部とプレス部と冷却部とを有する成形
   室内を成形型を載置した載置台が移送される光学素子製
   造装置において、プレス成形された成形品が前記成形用
   型内に収容されたまま前記冷却部にて流通される冷却媒
   体により冷却されることを特徴とする光学素子製造装
   置。