JP2558415Y2 - 光学素子の成形装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、レンズまたはプリズム
などの光学素子の成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス素材よりレンズまたはプリズムな
どを押圧成形するだけで光学素子を製造する装置は知ら
れている。この成形装置に関する文献としては、例えば
特開昭６２−１０５９３４号公報がある。この公報に記
載されている技術を図５と図６に基づいて説明する。図
５は、上記公報の技術を示す成形装置の要部正面よりの
断面図である。図６は、図５の成形作用を説明する成形
装置の要部正面よりの断面図である。図５に示す状態
は、加熱軟化されたガラス素材を搬送部材に載置し、上
型と下型との間に搬送されて成形する前の状態を示して
いる。また、図６に示す状態は、押圧成形している状態
を示している。

【０００３】上型３と下型４との間にガラス素材１を載
置して搬送されたリング状の搬送部材２は、内周面に段
部を設けて円形のガラス素材１の載置面５と外周を規制
する規制面６とを形成し、ガラス素材１の載置と搬送と
を行なうように形成されている。また、上型３と下型４
による成形中においては、光学素子７外周を拘束できる
ように構成されている。この成形装置においては、図６
に示すように、搬送部材２の内周と上型３および下型４
のそれぞれの外周間に、間隙を構成して成形時光学素子
７の外周部にガラス素材１の残余部が成形型３と４から
流出し、上下方向にはみ出すように脹らんだフランジ部
８が形成されるように構成されている。

【０００４】尚、一般において予め加熱軟化したガラス
素材を、上型３と下型４とで押圧成形する場合、短時間
の成形で高い形状精度の光学素子を得るためには、ガラ
ス素材の加熱温度は、当該ガラス素材の軟化点（粘度１
０^７．６ポアズ）温度付近とし、成形型は当該ガラス素
材の転移温度か、それ以下に設定することが有効であ
る。また、ガラス素材を成形型で押圧成形している時間
は、例えば上記公報に示すように数秒から数十秒であ
る。

【０００５】しかし、上記した公報による技術は、種々
なる問題点がある。即ち、上記したような構成の押圧成
形装置においては、おおよそ二つの工程から成っている
と考えられる。その一つは、ガラス素材１が加圧された
瞬間である。この工程は、概略の形状に大きく変形する
流動工程である。この工程において、光学素子７の外周
に脹らみ状のフランジ部８が形成されることである。他
の一つは、押圧成形後にガラス素材１と一対の成形型３
と４とで熱交換が行なわれる冷却工程である。この工程
においては、成形された光学素子７を均等に冷却するこ
とが重要であり、その結果成形したガラスの収縮が均一
に行なわれることにより形状精度の良好な光学素子７を
形成することができるのである。

【０００６】上記した従来の技術の公報における冷却工
程では、光学素子７が収縮するときフランジ部８が一対
の成形型３と４のそれぞれの先端外周９と１０による規
制（拘束力）を受け、軸心方向には収縮できない構成と
なっている。このため、光学素子７の中央部に引張り応
力が生じ、そのため内部歪が発生して光学性能が低下し
たり、クラックが生じて外観不良となるという問題が生
じていた。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】本考案は、上記問題点
に鑑みてなされたもので、内部歪やクラックなどの発生
を解消し、かつ形状精度の良い光学素子を短いタクトタ
イムにて連続して成形することを可能とした光学素子の
成形装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案の概念を図面に基
づいて説明する。図１は、本考案の光学素子の成形装置
の概念を説明するための正面よりの断面図である。光学
素子１１の一方の機能面を形成し、上下動自在に構成し
た円柱形状の上型１２と、この上型１２の外周に摺動可
能に配設した、少なくとも成形時には上型１２の先端面
１３よりも突出するように構成したリング状の成形面１
４を先端面に形成した円筒状の離型部材１５と、光学素
子１１の他方の機能面を形成し上下動自在に構成された
円柱形状の下型１６と、この下型１６の外径が挿通可能
な内径を形成し、その内径の中間位置に成形される、ガ
ラス素材を載置するように段部を形成した載置面１７
と、上型１２と下型１６により成形されるガラス素材の
外周を拘束するように外周規制面１８とを形成したガラ
ス素材および成形された光学素子１１を載置して上記上
型１２と下型１６間および次工程へ搬送する搬送手段に
より移送するように構成された搬送部材１９が配設され
ている。

【０００９】上記上下動自在に構成された下型１６の外
周部に、上下方向へ摺動し調整後固定するように構成さ
れている位置出し部材２１を配設している。即ち、成形
時に上記搬送部材１９の載置面１７と対応した下面の凹
部と係合して、成形時において下型１６の先端面２０よ
り前記載置面１７を突出する（即ち、先端面２０よりも
載置面１７を上方位置とさせる）ように構成し、上記ガ
ラス素材の載置面１７の軸方向（上下方向）の位置決め
をする位置出し部材を配設して構成した光学素子の成形
装置である。

【００１０】

【作用】上記構成による成形装置によれば、その成形工
程、即ち、流動工程において、上型１２の外周に配設し
た離型部材１５と、下型１６の外周に配設した位置出し
部材２１とが、上型１２および下型１６による押圧成形
と共に、それぞれに成形部材の脹らみ出し部（公報によ
るフランジ部８）を押圧成形するため、次工程である冷
却工程において、ガラス素材が収縮するとき、上型１２
と下型１６とによって拘束力を受けることが無いので軸
心方向へもスムーズに収縮可能となり、内部歪やクラッ
クの発生が生じない。

【００１１】

【実施例１】本考案の具体例を図面に基づいて説明す
る。図２は、本考案に係わる光学素子の成形装置全体を
示す概要図である。なお、押圧成形工程中の作用状態
と、搬送部材の構成については、上記概念を説明した図
１と同一に付き図１に基づいて説明する。従って、上記
図１と同一部材、同一形状および同一構成については、
同一符号を付し、その説明を省略する。

【００１２】図２に示すように、本実施例の光学素子の
成形装置は大きく分けて、左側に搬送部３０と中央に加
熱部５０と、右側に加圧部７０の３部門（工程）のゾー
ンに分離されており、その加熱部５０と加圧部７０との
間は、隔壁７１およびシャッター５１を設けて分離され
ている。また、搬送部３０と加熱部５０とは、隔壁３１
により外部と遮断構成されている。また、搬送部３０の
上壁には、送風機３２が配設されて搬送部３０内へクリ
ーンな空気が供給されるように構成されており、下方の
架台９０と隔壁３１との境界位置には、排気孔３３が設
けられ搬送部３０内の塵、ゴミなどを排出し常に搬送部
材３０内を無塵状態に保つように構成されている。

【００１３】搬送部３０内の架台９０上に示す符号３４
は、ガラス素材２７を載置した搬送部材１９を順次加熱
部５０内に供給するためのコンベアである。コンベア３
４の端部際には、コンベア３４により搬送されてきた搬
送部材１９を受けて上昇させる突上げ部材３５が、その
基端（下端）に駆動手段であるエアシリンダー３６が架
台９０上に直立に配設されている。また、上記コンベア
３４の上方の長手方向には、上記突上げ部材３５に載置
されて上昇された搬送部材１９を加熱部５０および加圧
部７０内に搬送供給するために先端部に搬送部材載置部
３９を設けた搬送アーム３７がその側方に駆動手段であ
るエアシリンダー３８を連設して配設構成されている。

【００１４】上記搬送アーム３７がエアシリンダ３８の
駆動によりガラス素材２７を載置した搬送部材１９を載
置して搬送する方向の加熱部５０内には、架台９０上に
脚立て保持されたドーム状の加熱炉５２が配設されてい
る。また、加熱部５０と加圧部７０との隔壁７１の中
程、即ち上記加熱炉５２により所望の温度に加熱軟化さ
れたガラス素材２７を載置し、次工程である加圧部７０
内に搬送する搬送部材１９を載置した搬送アーム３７の
搬送路位置には、開閉自在なシャッタ５１が設けられて
いる。このシャッタ５１の上端部は、駆動手段と連設す
るように折り曲げ形成し、その折り曲げ部を先端に装着
した駆動手段であるエアシリンダー５３が隔壁７１に吊
架装着されて、搬送アーム３７が加圧部７０内への搬
入、搬出と同期して開閉するように構成されている。

【００１５】上記搬送部材１９の形状は、図１に示した
ように、内周部にガラス素材２７の載置面（段部）１７
と光学素子１１の外周規制面（内周面）１８とを形成
し、内周部の段部１７の下面には、載置面１７と対応形
成した位置出し部材２１の先端が嵌合挿入して係合する
ように対応した内径を有する円筒面２３と、当て付け平
面部（段部）２２とが形成されている。なお、上記した
外周規制面１８は、光学素子１１を取り出し易くするた
めに、上方向が若干広くなるように勾配に形成されてい
る。また、搬送部材１９を構成する材料としては、光学
素子１１を取り出し易くするために、成形されるガラス
材料よりも小さい熱膨張率を有する材料がよく、本実施
例におては、超硬合金を使用した。また、搬送部材１９
の外周上端部には、搬送アーム３７の先端部に形成した
搬送部材載置部３９のＲ（２又形状、即ち半径がＲ（ア
ール）の半円形状で穿設されているのでその先端形状が
２又形状となっている）と係合するように対応した段部
（アーム係合部）２４が形成されている。

【００１６】次に、図１にて示す成形型である上型１２
と、下型１６を収納した加圧部７０の構成を説明する。
一対の成形型１２と１６と、離型部材１５と位置出し部
材２１および搬送部材１９の配置などは、上記図１に説
明した通りであるので、簡単な説明に留める。光学素子
１１の一方の機能面を形成する上型１２および光学素子
１１の他方の機能面を形成する下型１６は、それぞれの
型の基端部と接続した主軸７４と７５と、固定部材７２
と７３を介して装着されている。上記上型１２の基端と
下型１６の基端と、それぞれに接続構成した主軸７４と
７５内には、それぞれの型を加熱するヒータ７６と７７
が埋設されている。また、上記主軸７４と７５のそれぞ
れの基端部には、主軸７４と７５を駆動するエアシリン
ダ７８と７９が加圧部７０を囲う成形室外上部の主軸７
４上方と架台９０の下部の主軸７５の下方に配設し、そ
のそれぞれの先端部と直列に接続構成されてそれぞれ上
下動するよう構成されている。

【００１７】上記上型１２の外周に嵌着構成した離型部
材１５には、離型部材１５を上下方向に駆動するため、
離型部材１５の外周より伸延構成した腕杆と連設したエ
アシリンダ８１が加圧部７０の外壁に設けられている。
また、下型１６の外周に配設した位置出し部材２１が、
主軸７５および下型１６に装着されている。この場合、
成形時に搬送部材１９の当て付け平面部２２と係合し、
搬送部材１９の載置面１７が下型１６の先端面２０より
も突出させるように調整可能に構成されており、そして
載置面１７と当て付け平面部２２とで形成される肉厚に
応じ、突出して固設されている。

【００１８】加圧部７０の成形室上壁には、窒素やアル
ゴンなどの不活性ガスの供給孔８０が穿設されており、
加圧部７０内が酸化するのを防止している。また、主軸
７４とエアシリンダ７８を連設し加圧部７０を囲設した
隔壁に穿設した孔には、主軸７４が傾きがなく上下駆動
させるための軸受８２が配設されている。また、主軸７
５とエアシリンダ７９を連設し、加圧部７０を囲設した
架台９０に穿設した孔にも上記と同様に主軸７５が傾き
がなく上下駆動させるための軸受８３が配設されてい
る。

【００１９】次に上記構成よりなる本実施例の作用を説
明する。まず、ガラス素材２７を搬送部材１９の載置面
１７上に載置する。続いてガラス部材２７を載置した搬
送部材１９をコンベア３４上に載置して搬送部３０内に
搬送供給される。供給された搬送部材１９は突上げ部材
３５上に移されると突上げ部材３５はシリンダ３６の駆
動により、搬送アーム３７の前方に上昇（突上げられ
る）する。上昇してきた搬送部材１９は、その外周に設
けたアーム係合部２４と、エアシリンダ３８の駆動によ
り移動してきた搬送アーム３７の先端部に設けられた搬
送部材載置部３９とが係合し、該載置部３９に載置され
るとともに搬送アーム３７の移動によって、加熱部５０
に設けられた加熱炉５２内に搬送供給される。この加熱
炉５２にてガラス素材２７は、所望の軟化点温度まで加
熱軟化される。ガラス素材２７が加熱軟化されると加熱
炉５２の前方向に配設されたシャッタ５１が開作動す
る。その開放時に搬送部材１９は、シリンダ３８の作動
により加圧部７０内に搬送され、予めヒータ７６と７７
によりガラス素材２７の転移点温度と同一温度に加熱保
持された上型１２と下型１６との間に搬送供給される。

【００２０】搬送された搬送部材１９内のガラス素材２
７上へ、エアシリンダ７８の駆動により上型１２が主軸
７４を介して下降する。この上型１２の下降と連動し
て、エアシリンダ８１が駆動し、離型部材１５が、上型
１２の先端面１３より突出した状態を維持して下降す
る。予め下型１６の外周に設けた位置出し部材２１は、
搬送部材１９のガラス素材２７の載置面１７が、下型１
６の先端面２０より突出させる位置になるよう、下型１
６に位置調整の上固設されている。このように、構成さ
れた下型１６がエアシリンダ７９の駆動により主軸７５
を介して上昇し、搬送部材１９内のガラス素材２７の下
面（成形面）と当接すると共に、位置出し部材２１は搬
送部材１９の当て付け平面部２２に当接する。

【００２１】上記の作動にてガラス素材２７は押圧成形
される。即ち、上型１２の下降と下型１６の上昇と搬送
部材１９の載置面１７と外周規制面１８および離型部材
１５の成形面１４とによって押圧成形される。この押圧
成形されることによって、載置面１７と成形面１４との
間のガラス素材は上下型１２，１６の軸心方向へスムー
ズに収縮可能となり、キャビティ内でガラス素材２７
は、１０秒間押圧成形されて光学素子が得られる。

【００２２】上記押圧成形工程の終了により、成形され
た光学素子１１は冷却される。冷却された光学素子１１
は、成形型１２，１６より離型される離型工程を経て外
部に搬送される。即ち、下型１６を微かに下降させる
と、位置出し部材２１も下降する。続いて、離型部材１
５を下降させると、上型１２は光学素子１１と離型す
る。上型１２より離型された搬送材１９は、アーム係合
部２４が搬送アーム３７の搬送部材載置部１９に載置さ
れる。この状態で更に下型１６を下降させると下型１６
から光学素子１１は離型し、搬送部材１９上の光学素子
１１は外部に搬送されて取り出されて工程を終わる。

【００２３】上記構成の本実施例によば、ガラス素材と
成形型は、別々に加熱されるため、ガラス素材が成形型
に接触する時間は短時間でよいので、ガラス成分が型に
着することが少ないため型の劣化することが少ないと共
に、短かいタクトタイムで成形できるので型の数量も少
なくてもすむなどの利点がある。

【００２４】

【実施例２】図３と図４に基づいて、本考案の実施例２
を説明する。図３は本考案に係わる光学素子の成形装置
の実施例２の要部を示す正面よりの断面図である。図４
は、図３に示す光学素子とは形状の異なる光学素子の成
形装置の要部を示す正面よりの断面図である。図中にお
いて、上記した図１と同一部材および形状については、
同一符号を付してその説明は簡略に記す。

【００２５】図３に示すように、搬送部材１９の載置面
１７上には、両面凹形状の光学素子２５が押圧成形され
ている。即ち、円柱形状で先端面（成形面）４２が凸形
状に形成された上型４１と、この上型４１の外周面に摺
動自在に嵌着構成した離型部材１５と、円柱形状で先端
面（成形面）４３が凸形状に形成された下型４４と、搬
送部材１９の載置面１７と、離型部材１５の成形面１４
および位置出し部材２１と係合した当て付け平面部２２
とにより、ガラス素材は押圧成形されて両機能面を凹形
状に成形された光学素子２５が挟持されている。

【００２６】また、図４に示すように、上型４１と下型
１６間には、メニスカスタイプの光学素子２６が押圧成
形されている状態が示されている。即ち、凸形状の先端
面４２を形成した上型４１と凹形状の先端面２０を形成
した下型１６間には、メニスカスレンズ２６が押圧成形
されている。図３におよび図４に示す上記以外の構成お
よび作用（工程）は、実施例１と同様に付き説明は省略
する。なお、上記した本考案の光学素子の成形装置は、
上記実施例にて示した両凸あるいは、両凹またはメニス
カスなどの光学素子に限らず、本考案の創作精神に基づ
く応用範囲をも含するものである。

【００２７】

【考案の効果】上記構成と作用による本考案によれば、
押圧成形初期の流動工程において、上型の外周に離型部
材と下型の外周に位置出し部材とを、それぞれ設けてガ
ラス素材の外周部を押圧成形するように構成したので、
冷却工程にてガラス素材が収縮するとき、ガラス素材が
光軸方向にスムーズに収縮可能となり、内部歪やクラッ
クなどが生じない。また、ガラス素材の全周を覆うよう
に、キャビティが構成された中で押圧成形することがで
きるので、高い内圧を得ることができるため、形状精度
の良い光学素子を短いタクトタイムにて連続して成形す
ることができるなど多くの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わる光学素子の成形装置の概念の要
部を示す正面よりの断面図である。

【図２】本考案に係わる光学素子の成形装置の実施例１
の全体構成を示す概要図である。

【図３】本考案に係わる光学素子の成形装置の実施例２
の要部を示す正面よりの断面図である。

【図４】図３に示す光学素子の成形装置における光学素
子の異形の要部を示す正面よりの断面図である。

【図５】従来における光学素子の成形装置の成形状態の
要部を示す正面よりの断面図である。

【図６】図５に続く光学素子の成形装置の成形状態の要
部を示す正面よりの断面図である。

【符号の説明】

１１，２５，２６ 光学素子 １２，４１ 上型 １３，４２ 上型先端面 １４ 成形面 １５ 離型部材 １６，４４ 下型 １７ 載置面（段部） １８ 外周規制面 １９ 搬送部材 ２０，４３ 下型先端面 ２１ 位置出し部材 ２２ 当て付け平面部 ２３ 円筒面 ２４ アーム係合部（段部） ２７ ガラス素材 ３０ 搬送部 ３１，７１ 隔壁 ３２ 送風機 ３３ 排気孔 ３４ コンベア ３５ 突上げ部材 ２６，３８，５３，７８，７９，８１ エアシリンダ ３７ 搬送アーム ３９ 搬送部材載置部 ５０ 加熱部 ５１ シャッタ ５２ 加熱炉 ７０ 加圧部 ７２，７３ 固定部材 ７４，７５ 主軸 ７６，７７ ヒータ ８０ ガス供給孔 ８２，８３ 軸受 ９０ 架台

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下一対の成形型の間に、加熱軟化した
   ガラス素材を搬送し押圧成形して光学素子を成形する装
   置において、光学素子の一方の機能面を形成する上型の
   外周に摺動可能に配設し、少なくとも成形時において先
   端面より突出するように構成した成形面を設けた離型部
   材と、上記光学素子の他方の機能面を形成する下型と、
   この下型が挿通する挿通孔を有し、ガラス素材を載置す
   る載置面と成形時にガラス素材の外周を規制する外周規
   制面とを設けた搬送部材と、この搬送部材の上記載置面
   に対する下型成形面の外周縁の軸方向の位置を設定する
   ように下型の外周に設けた位置出し部材とを具備したこ
   とを特徴とする光学素子の成形装置。