JP2645096B2 - 光学素子の成形装置 - 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成形装置に係り、特にガラス等光
学素材を加熱軟化しつつ加圧成形する光学素子の成形装
置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の成形装置に関する技術としては、特開昭
61−44721号公報又は特開昭62−191128号公報に開示さ
れた技術がある。

特開昭61−44721号公報の技術は、加熱用ヒータを備
えたプレス室の前後に、予備加熱用の昇温室と放冷室と
をそれぞれ連通させて配設し、ガラスを、前記昇温室の
前段に配設した取入室，昇温室を経てプレス室に移送
し、プレス成形後に放冷室，取出室を経て取り出すよう
にしたものである。

上記構成の成形装置によれば、取入室，予備加熱用の
昇温室、ヒータを備えたプレス室，放冷室及び取出室を
供え、ガラスを挿入した金型をこれらの室を順次移送さ
せてプレス成形するので、サイクルタイムを短くするこ
とができるものである。

又、特開昭62−191128号公報の技術は、上型，下型，
及び胴型を有して成り、これらの各々に冷却媒体流通用
の空洞を設けて光学素子の加圧成形用型を構成したもの
である。

上記構成の加圧成形用型によれば、冷却速度を速くす
ることや、冷却手段の温度に対する型の温度応答速度を
大きくすることが可能となり、成形サイクルの短縮化を
図りうるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術においてはそれぞれ次の
ような問題点があり、満足できるものではなかった。

即ち、特開昭61−44721号公報の技術は、放冷室を有
してはいるが、この放冷室は自然放冷にて冷却するだけ
で冷却を特に促進するための手段を装備していない。そ
のために、迅速かつ効率的な冷却が行えず、光学素子成
形のサイクルタイムを大幅に短縮化できないという問題
点があった。

又、特開昭62−191128号公報の技術は、上型，下型，
及び胴型のそれぞれに冷却媒体流通用の空洞を設けてい
るために、空洞を設けている分だけ型が大きくなり、そ
のために熱容量が大きくなる。その結果、各型を加熱す
る際の時間が長くなり、成形サイクルタイムの短縮化が
充分には図り得ないという問題点があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもの
であって、光学素子成形における冷却時間を大幅に短縮
化できるようにし、光学素子成形のサイクルタイムを大
幅に短縮化できるようにした光学素子の成形装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る光学素子の成形装置は、筒状のスリーブ
とこのスリーブ内にスリーブの軸方向に摺動自在となる
よう嵌装した一対の成形用型とからなる型セットと、型
セットを挿入可能に構成するとともに型セットと同軸に
配置した加熱炉と、前記型セットを通過可能に構成する
とともに前記型セットと同軸に配置した型セット冷却部
と、前記型セットを載置して前記軸方向に移動させるた
めの駆動装置と、前記型セット内の成形用型間に配置さ
れた光学素材に対して加圧力を与えるための加圧手段
と、からなることを特徴とする。

〔作 用〕

上記構成においては、型セットが型セット冷却機構部
を介して効率よく冷却される。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説
明する。

（第１実施例） 第１図ａは、本発明に係る光学素子の成形装置１の第
１実施例を示す正断面図である。

図において２で示すのは、成形室枠３、成形室ベース
４を介して密閉構成された成形室で、この成形室２に
は、型セット５を出し入れするための開閉自在のドア６
が取付けてある。７で示すのは支持脚部である。成形室
枠３の壁面部には、２本のパイプ8,9が貫挿してあり、
一側のパイプ８は真空ポンプ（図示省略）と連通接続し
てあり、他側のパイプ９は、不活性ガスボンベ（図示省
略）に連通接続してある。そして、両パイプ8,9を介し
て成形室２内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換しうる
ように設定してある。

成形室ベース４には、垂直の可動軸10を装備した駆動
装置11が固設してあり、可動軸10の先端部には型セット
５を載置支持するための下断熱板12が取付てある。下断
熱板12の軸心上面部には、型セット５におけるスリーブ
13（第１図ｂ参照）の内径寸法よりも小径の突起部14が
突設してあり、型セット５はこの突起部14を介して下断
熱板12上に安定的に載置支持されるとともに、駆動装置
11を介して昇降操作（上下動動作）されるようになって
いる。

型セット５は、筒状のスリーブ13と、スリーブ13内に
軸方向摺動自在に嵌装される一対の成形用型（上下型）
15,16とより構成してあり、この一対の型15,16間に配置
された光学素材であるプリフォーム17を一対の型15,16
にて圧縮しうるように構成してある。

成形室枠３の天井内面3aには、下断熱板12上に載置さ
れた型セット５を加熱するための加熱炉18が設けてあ
る。加熱炉18は、その底面部に型セット５の通過孔19を
有する筒状のヒータ保持筒20と、保持筒20内に断熱材21
を介して内装されたヒータ22と、保持筒20内上部に配設
され、天井内面3aに固設された上断熱板23とにより構成
してある。上断熱板23の軸心部には、ヒータ22内周面と
接する程度の段部24が形設してあり、この段部24の軸心
部にはスリーブ13の軸心孔部の内径寸法よりも小径の突
起部25が突設してある。26で示すのは、型15,16の温度
を測定するための熱電対で、上断熱板23部の軸心部に貫
設した孔に貫挿してあり、その先端部は突起部25から突
出させてある。加熱炉18の軸心は、下断熱板12上に載置
支持された型セット５の軸心に一致させてあり、駆動装
置11を介して型セット５が上動された際には、型セット
５のスリーブ13外周面がヒータ22の内周面部に挿入され
るようになっている。

可動軸10の作動ストロークは次のように設定してあ
る。即ち、下限位置は、下断熱板12が成形室ベース４上
に設けたストッパー台30に当接する位置までであり、上
限位置は、型セット５における上型15が突起部25に当接
し、さらに、成形時にプリフォーム17が変形しても十分
に成形用圧力が加えられる位置まで上動しうるように設
定してある。型セット５の上型15における突起部25と当
接面側には、第１図ｂにて示すように熱電対26用の孔31
が加工してあり、型セット５の上動時に熱電対26が孔31
に入り込み、上下型15,16の温度を測定しうるように設
定してある。

加熱炉18の下方位置には、型セット５冷却用の型セッ
ト冷却部（冷却機構）40が配設してある。型セット冷却
部40は、円筒状の冷却筒41と、冷却筒41内に螺旋状に巻
回された断面円管状の冷却パイプ42と、冷却筒41支持用
のアーム43とより構成してある。

冷却筒41は、その軸心が可動軸10の軸心と同軸になる
ように配設してあり、容器状に形成された冷却筒41の上
下面部には、型セット５が通過可能な孔44,45が加工し
てある。冷却筒41内に螺旋状に巻回された冷却パイプ42
は、可動軸10と同心になるように配設してある。冷却パ
イプ42は、材質としてインコネルを使用し、管径3mm
φ，肉厚0.25mm,ピッチ8mmに設定してあり、従って、密
着巻ではなく、半径方向並びに軸方向に弾性変形自在に
構成してある。冷却パイプ42の螺旋部の内径寸法は、型
セット５におけるスリーブ13の外形寸法よりも多少小径
に設定してあり、型セット５が冷却パイプ42の内径部に
挿入された際には、冷却パイプ42が型セット５の肩部に
て拡げられつつピッチ角が小さくなり、冷却パイプ42の
内周面が型セット５の外周面に接触するように設定して
ある。冷却パイプ42の両端部46,47は、成形室枠３を貫
通して図示を省略している冷却機と連通接続してある。
なお、冷却媒体としては、通常の機械の冷却用として用
いる防錆剤入りの水やN₂ガス等の不活性ガスを用いる。

次に、上記構成によりなる成形装置１にて光学素子を
製出する成形方法について説明する。

まず、スリーブ13の軸心孔内に下型16,プリフォーム1
7,上型15を順次落し込み、型セット５を組み立てる。

次に、下断熱板12がストッパー台30に当接する位置ま
で可動軸10を下降する。次に、ドア６を開け、上記組立
て型セット５を、下断熱板12の突起部14がスリーブ13の
内径内に収まるようにして下断熱板12上に載置する。

次にドア６を閉じ、真空ポンプと接続されているパイ
プ８を介して成形室２内を排気し、不活性ガス、例えば
N₂ガスをパイプ９を介して吸気する。この不活性ガス置
換作業の間においては、ヒータ22に通電し、加熱炉18を
加熱炉として機能しうる状態にセットしておく。

不活性ガス置換作業が終了したら、可動軸10を上昇せ
しめ、型セット５を加熱炉18内に挿入して加熱する。こ
の状態では、上型15上面には突起部25に当接しておら
ず、従って、両型15,16には何ら加圧力が作用していな
い。この状態で型セット５を所定の温度まで加熱し、そ
の温度を保持したまま可動軸10を上昇させる。すると、
上型15上面が突起部25に当接し、さらに可動軸10を上昇
せしめると突起部25からの反力が加圧力としてプリフォ
ーム17に要するに、突起部25は、下型16と上型15との間
に配置されたプリフォーム17に対して加圧力を与えるた
めの加圧手段として作用する。プリフォーム17は、この
加圧力により上下型15,16間で圧縮され、両型15,16の型
面（成形面）に沿って変形して成形される。

成形が完了した時点で、加熱炉18の温度を徐々に下
げ、プリフォーム17素材（光学素子）の流動が止まり、
フリフォーム17の形状が固定するまで徐冷をを行う。

徐冷が完了したら、可動軸10を介して型セット５が型
セット冷却部40内に収納される位置まで下降する。この
際、冷却パイプ42は型セット５のスリーブ13にて半径方
向に少し拡げられ、これにより、スリーブ13の外周に冷
却パイプ42が密着するので、冷却パイプ40内を流通する
冷却媒体により効率の良い冷却（熱交換）が行われる。

型セット５の温度が材質を酸化させない温度になった
ら、型セット５を最下点位置まで下降する。そして、ド
ア６を開けて型セット５を取り出し、型セット５を分解
して成形された光学素子を取り出す。

以上の工程にて光学素子が成形されるものであるが、
特に本実施例においては、型セット５を可動軸10と同軸
に配設した型セット冷却部40にて冷却しているので、冷
却時間を大幅に短縮化でき、成形サイクルタイムを大幅
に短縮できるものである。又、本実施例の成形装置１
は、特に、大口径の光学素子を成形するための大きな熱
容量をもった型セットを冷却する際に用いて有効であ
る。

（第２実施例） 第２図に本発明の第２実施例を示す。本実施例は、冷
却パイプ42部以外の構成は第１実施例と同一であるの
で、その図示及び説明を省略する。

本実施例は、冷却パイプ42を角パイプにて構成した点
に特徴がある。

本実施例によれば、第１実施例の効果に加えて型セッ
ト５との接触面積を大きくすることができるので、熱交
換効率が向上し、より有効な冷却が可能となる。なお、
本実施例の冷却パイプ42の場合には、型セット５におけ
るスリーブ13の肩部を面取りしておくのがよい。

（第３実施例） 第３図a,bに本発明の第３実施例を示す。本実施例
は、冷却パイプ42部以外の構成は第１実施例と同一であ
るので、その図示及び説明を省略する。

第３図ａは、冷却パイプ42部の側断面図、第３図ｂ
は、その平面図を示すものであるが、図に示すように本
実施例は、冷却パイプ42を蛇行させて構成したものであ
る。

本実施例によれば、第１実施例の効果に加えて半径方
向の伸縮性をより良好にすることができ、冷却パイプ42
の型セット５への密着をより確実にしうる利点がある。

（第４実施例） 第４図a,bに本発明の第４実施例を示す。本実施例
は、第１図a,bにて示す第１実施例の構成において、冷
却パイプ42の各所に孔50を穿設し、この各孔50から型セ
ット５に冷却媒体51を吹き付けるように構成したもので
ある。吹き付け後の冷却媒体（液体の場合）は、受け皿
52,パイプ53を介して冷却媒体循環装置54に循環させる
ように構成してある。その他の構成は、第１実施例と同
様であるので、同一構成部には同一符号を付してその説
明を省略する。

本実施例によれば、型セット５の冷却効果をより向上
させることができ、冷却時間の短縮化をより図りうる利
点がある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る成形装置によれば、成形用
の型を効率的に冷却することができ、冷却時間を大幅に
短縮して成形サイクルタイムを大幅に短くすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明に係る装置の正断面図、 第１図ｂは、第１図ａの要部の斜視図、 第２図は、本発明に係る装置の第２実施例の要部を示す
断面図、 第３図a,bは、本発明に係る装置の第３実施例の要部を
示す側断面図，平面図、 第４図ａは、本発明に係る装置の正断面図、 第４図ｂは、第４図ａの要部の斜視図である。 ５……型セット 10……可動軸 13……スリーブ 15,16……上下型 17……プリフォーム（光学素材） 18……加熱炉 40……型セット冷却部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状のスリーブとこのスリーブ内にスリー
   ブの軸方向に摺動自在となるよう嵌装した一対の成形用
   型とからなる型セットと、 型セットを挿入可能に構成するとともに型セットと同軸
   に配置した加熱炉と、 前記型セットを通過可能に構成するとともに前記型セッ
   トと同軸に配置した型セット冷却部と、 前記型セットを載置して前記軸方向に移動せさるための
   駆動装置と、 前記型セット内の成形用型間に配置された光学素材に対
   して加圧力を与えるための加圧手段と、 からなることを特徴とする光学素子の成形装置。