JP2778648B2 - 光学素子成形用加熱炉 - Google Patents
光学素子成形用加熱炉Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、加熱軟化した光学素子用の素材を押圧して
光学素子を加圧成形する光学素子の成形装置の加熱炉に
関するものである。
光学素子を加圧成形する光学素子の成形装置の加熱炉に
関するものである。
（従来の技術） 従来、この種の技術としては、例えば、特開昭61−33
1411号公報等の実施例として記載されているものがあ
る。又、特開昭61−256929号公報では、ガラス素材を加
熱する炉として軸を水平方向にもち、両端に開口部を有
する円筒形状の炉が開示されている。更に、特開昭61−
256929号公報では、型セットを加熱する炉として、軸を
垂直方向に有する密閉された円筒形状の炉が開示されて
いる。
1411号公報等の実施例として記載されているものがあ
る。又、特開昭61−256929号公報では、ガラス素材を加
熱する炉として軸を水平方向にもち、両端に開口部を有
する円筒形状の炉が開示されている。更に、特開昭61−
256929号公報では、型セットを加熱する炉として、軸を
垂直方向に有する密閉された円筒形状の炉が開示されて
いる。
又、特開昭63−147833号公報では、型セットを加熱す
る炉として軸を垂直方向に有し、上下端が開放された円
筒形状の炉が開示されている。
る炉として軸を垂直方向に有し、上下端が開放された円
筒形状の炉が開示されている。
（発明が解決しようとする課題） しかしなから、いずれの加熱炉も次に示すような欠点
を有している。
を有している。
（１）周辺気体の対流による熱伝達の配慮がなされてい
ない。すなわち炉の開口部付近では気体の流れが乱れて
温度が低くなっており、また炉の上方は下方より温度が
高くなってしまう。
ない。すなわち炉の開口部付近では気体の流れが乱れて
温度が低くなっており、また炉の上方は下方より温度が
高くなってしまう。
（２）輻射熱に対する配慮がなされていない。即ち、発
熱体と被加熱物と間の距離及び遮断による輻射熱量のコ
ントロールがなされていない。
熱体と被加熱物と間の距離及び遮断による輻射熱量のコ
ントロールがなされていない。
（３）被加熱物の温度は上記熱伝達と輻射熱とのバラン
スにより決まるが、その点の配慮がなされていない。
スにより決まるが、その点の配慮がなされていない。
いずれの場合も、加熱に対するコントロールがされて
おらず、成り行きとなっているため、被加熱物（ガラス
素材、ガラス素材の入った型セット）内に温度分布が生
じ、（実験によれば、10℃〜30℃の温度分布）成形に対
し悪影響を及ぼすことになる。即ち、例えば10℃の温度
差が生じると、ガラスの性質はかなり変化するため、焼
付き、または変形不十分という現象が生じ、成形可能条
件範囲が非常に狭くなるか、あるいは、成形可能条件範
囲がなくなることになる。このため、非常に歩溜り（生
産性）が悪かった。
おらず、成り行きとなっているため、被加熱物（ガラス
素材、ガラス素材の入った型セット）内に温度分布が生
じ、（実験によれば、10℃〜30℃の温度分布）成形に対
し悪影響を及ぼすことになる。即ち、例えば10℃の温度
差が生じると、ガラスの性質はかなり変化するため、焼
付き、または変形不十分という現象が生じ、成形可能条
件範囲が非常に狭くなるか、あるいは、成形可能条件範
囲がなくなることになる。このため、非常に歩溜り（生
産性）が悪かった。
本発明は、かかる欠点に鑑み成され、被加熱物の温度
分布を設定可能とした光学素子成形用加熱炉を提供する
ことを目的とする。
分布を設定可能とした光学素子成形用加熱炉を提供する
ことを目的とする。
（課題を解決するための手段および作用） 本発明による加熱炉は被加熱物の温度設定に関連する
輻射熱（加熱）および熱伝達（主に冷却に作用する）の
バランスを考慮して設計しようとするものである。
輻射熱（加熱）および熱伝達（主に冷却に作用する）の
バランスを考慮して設計しようとするものである。
即ち、本発明の光学素子成形用加熱炉は中空筒形状の
炉壁と、その炉壁面に沿って配置されたコイル状発熱体
とを具備し、該コイル状発熱体は炉壁面に沿ったコイル
の巻線密度が変化して成ることを特徴とする。
炉壁と、その炉壁面に沿って配置されたコイル状発熱体
とを具備し、該コイル状発熱体は炉壁面に沿ったコイル
の巻線密度が変化して成ることを特徴とする。
又、本発明の他の実施例では錐形状もしくは釣り鐘状
の炉壁と、その炉壁面に沿って配置されたコイル状発熱
体とを具備することを特徴とする。
の炉壁と、その炉壁面に沿って配置されたコイル状発熱
体とを具備することを特徴とする。
更に、本発明の他の実施例では一方の端部に近づくほ
ど、半径方向にあけた通気孔を密にした中空筒形状の炉
壁と、その炉壁面に沿って通気孔を避ける位置に配置さ
れたコイル状発熱体とを具備することを特徴とする。
ど、半径方向にあけた通気孔を密にした中空筒形状の炉
壁と、その炉壁面に沿って通気孔を避ける位置に配置さ
れたコイル状発熱体とを具備することを特徴とする。
又、中空筒形状の炉壁と、その炉壁面に沿って配置さ
れたコイル状発熱体と、該コイル状発熱体および前記炉
壁より内側に配置され、密度分布を有して半径方向に孔
があけられた筒形状の熱遮断板とを具備することを特徴
とする。
れたコイル状発熱体と、該コイル状発熱体および前記炉
壁より内側に配置され、密度分布を有して半径方向に孔
があけられた筒形状の熱遮断板とを具備することを特徴
とする。
第１図に本発明の概念を示す。
被加熱物31が炉壁30に巻装されたコイル状発熱体であ
るヒータ29により加熱されると対流が発生し炉下部よ
り、冷えた気体が流入し、炉内の熱を奪ってその熱だけ
温度が高くなり上方へ対流28となって流出する。従って
被加熱物31は下部の温度が低く、上部の温度が高くなる
傾向になる。しかし、ここでヒータ29のコイル間隔14〜
11を図示のように、上側に疎、下側に密に配設すること
により、被加熱物31の下方がより多くの輻射熱を受ける
ことになり、対流の効果と合わせると被加熱物31の温度
が上部、下部共に均等にほぼ同一温度とすることが可能
となる。
るヒータ29により加熱されると対流が発生し炉下部よ
り、冷えた気体が流入し、炉内の熱を奪ってその熱だけ
温度が高くなり上方へ対流28となって流出する。従って
被加熱物31は下部の温度が低く、上部の温度が高くなる
傾向になる。しかし、ここでヒータ29のコイル間隔14〜
11を図示のように、上側に疎、下側に密に配設すること
により、被加熱物31の下方がより多くの輻射熱を受ける
ことになり、対流の効果と合わせると被加熱物31の温度
が上部、下部共に均等にほぼ同一温度とすることが可能
となる。
（実施例） 第２図は本発明の光学素子成形用加熱炉を適用する第
１実施例を示す成形装置の一部縦断側面図、第３図は同
実施例の型部分を示す断面図である。
１実施例を示す成形装置の一部縦断側面図、第３図は同
実施例の型部分を示す断面図である。
図に示されるように、成形装置は１つの成形槽１の内
部に加圧部Ａ、加熱部Ｂ、放冷部Ｃおよび成形用金型
（被加熱物31）を垂直同軸上に配置したものである。該
成形用の型セット２は光学素子素材19を成形するための
一対の上型20と下型21および該上型20と下型21を摺動自
在に嵌装したスリーブ18とにより構成される。円筒形状
コイルヒータ９を有する加熱部Ｂはその外周を断熱材８
により覆われ、さらに該ヒータ９を保持する保持筒10に
より保持された上、放冷部Ｃとの遮断板の役割をも有す
るテーブル23上に載置されている。このヒータ９は図示
しないが炉壁（30）に巻装されているものとする（第１
図参照）。
部に加圧部Ａ、加熱部Ｂ、放冷部Ｃおよび成形用金型
（被加熱物31）を垂直同軸上に配置したものである。該
成形用の型セット２は光学素子素材19を成形するための
一対の上型20と下型21および該上型20と下型21を摺動自
在に嵌装したスリーブ18とにより構成される。円筒形状
コイルヒータ９を有する加熱部Ｂはその外周を断熱材８
により覆われ、さらに該ヒータ９を保持する保持筒10に
より保持された上、放冷部Ｃとの遮断板の役割をも有す
るテーブル23上に載置されている。このヒータ９は図示
しないが炉壁（30）に巻装されているものとする（第１
図参照）。
また、円筒形状ヒータ９はコイルの巻線密度が上部か
ら下部へ向かうほど密に巻装している。
ら下部へ向かうほど密に巻装している。
25は前記加熱部Ｂを覆うステンレス製の支枠で、その
天井部に前記金型セット２のスリーブ18の内径より小さ
い外形を有する突起７が固設されている。前記加熱部Ｂ
はさらに断熱材15により外部と遮断されている。なお、
前記突起７および上型20、下型21の中央には熱電対用の
孔22が穿設されており、熱電対11a、11bを通して金型の
温度を測定出来るようにされている。放冷部Ｃは支柱26
により形成される放冷室16および非酸化性ガス等の不活
性ガスボンベに接続される吸気管６と真空ポンプ（図示
せず）に接続される排気管５により構成され、この放冷
室16の下面を形成する台座27の中央にはストッパ17が固
設されている。前記金型セット２は駆動部４に連結する
軸12の上部に設けられれた断熱リング13および該断熱リ
ング13に連接する受皿14を介して設けられており、所要
ストローク、即ちその上方を前記突起７、下方を放冷室
16のストッパ17を限度として、駆動部４および軸12を介
して上下動する。
天井部に前記金型セット２のスリーブ18の内径より小さ
い外形を有する突起７が固設されている。前記加熱部Ｂ
はさらに断熱材15により外部と遮断されている。なお、
前記突起７および上型20、下型21の中央には熱電対用の
孔22が穿設されており、熱電対11a、11bを通して金型の
温度を測定出来るようにされている。放冷部Ｃは支柱26
により形成される放冷室16および非酸化性ガス等の不活
性ガスボンベに接続される吸気管６と真空ポンプ（図示
せず）に接続される排気管５により構成され、この放冷
室16の下面を形成する台座27の中央にはストッパ17が固
設されている。前記金型セット２は駆動部４に連結する
軸12の上部に設けられれた断熱リング13および該断熱リ
ング13に連接する受皿14を介して設けられており、所要
ストローク、即ちその上方を前記突起７、下方を放冷室
16のストッパ17を限度として、駆動部４および軸12を介
して上下動する。
なお、図中３は型セット２を出し入れするためのドア
を示している。
を示している。
次に、上記構成の成形装置にて光学素子（プレスレン
ズ）を成形する方法について説明する。
ズ）を成形する方法について説明する。
まず、光学素子用素材19を上下の一対の成形用型20、
21間に供給、載置する。次いで、軸12に連接する受皿14
の下面がストッパ17に当接する位置まで軸12を降下させ
た後、成形槽１のドア３を開けて受皿14の凹みに下型21
が収容されるように型セット２を載置する。次いで、ド
ア３を閉じて真空ポンプ（図示せず）に接続されている
排気管５により空気を排し、非酸化性ガス等の不活性ガ
スと置換する。
21間に供給、載置する。次いで、軸12に連接する受皿14
の下面がストッパ17に当接する位置まで軸12を降下させ
た後、成形槽１のドア３を開けて受皿14の凹みに下型21
が収容されるように型セット２を載置する。次いで、ド
ア３を閉じて真空ポンプ（図示せず）に接続されている
排気管５により空気を排し、非酸化性ガス等の不活性ガ
スと置換する。
このガス置換作業の間に、加熱部Ｂのヒータ９に通電
し、あらかじめ加熱しておく。次いで、駆動部４に連結
する軸12を、型が突起７に接触しない範囲内で昇降させ
て加熱部Ｂ内に型セット２を挿入させ、所定のプレス可
能温度まで加熱する。従って、この時点においては金型
には圧力が加わらない。ヒータ９の熱は断熱材８および
15により外部への熱拡散を防止している。そしてさら
に、この温度を保持したまま軸12に連結する受皿14上の
金型セット２をさらに昇降させることにより、金型の上
型20を突起７にまで当て付けて、光学素子用素材19に圧
力を加えて緊締することにより、該光学素子用素材19は
上型20および下型21間で圧縮されて所定の型面に沿って
変形される。所定の型面に沿って変形された時点でヒー
タ９の温度を徐々に下げ、光学素子用素材の流動が止ま
り、その形状が固定された後、軸12を受皿14の下面が放
冷室16のストッパ17上に当接するまで降下させて、金型
セット２を放冷させる。そして、金型が取り出し可能な
所定の温度まで放冷された後、成形槽１のドア３を開け
て金型セット２を取り出し、金型セット２を分解して、
レンズ形状となった光学素子を取り出す。
し、あらかじめ加熱しておく。次いで、駆動部４に連結
する軸12を、型が突起７に接触しない範囲内で昇降させ
て加熱部Ｂ内に型セット２を挿入させ、所定のプレス可
能温度まで加熱する。従って、この時点においては金型
には圧力が加わらない。ヒータ９の熱は断熱材８および
15により外部への熱拡散を防止している。そしてさら
に、この温度を保持したまま軸12に連結する受皿14上の
金型セット２をさらに昇降させることにより、金型の上
型20を突起７にまで当て付けて、光学素子用素材19に圧
力を加えて緊締することにより、該光学素子用素材19は
上型20および下型21間で圧縮されて所定の型面に沿って
変形される。所定の型面に沿って変形された時点でヒー
タ９の温度を徐々に下げ、光学素子用素材の流動が止ま
り、その形状が固定された後、軸12を受皿14の下面が放
冷室16のストッパ17上に当接するまで降下させて、金型
セット２を放冷させる。そして、金型が取り出し可能な
所定の温度まで放冷された後、成形槽１のドア３を開け
て金型セット２を取り出し、金型セット２を分解して、
レンズ形状となった光学素子を取り出す。
なお、軸12の昇降の上限は、上型20が突起７に当接
し、成形時に光学素子用素材19が変形しても十分に圧力
を加えられる範囲とする。また、熱電対11aは熱電対用
孔22に入り込み、上型20の温度測定が可能であり、さら
にまた、下型21の温度も軸12内を通る熱電対11bによっ
て測定可能となっている。
し、成形時に光学素子用素材19が変形しても十分に圧力
を加えられる範囲とする。また、熱電対11aは熱電対用
孔22に入り込み、上型20の温度測定が可能であり、さら
にまた、下型21の温度も軸12内を通る熱電対11bによっ
て測定可能となっている。
光学素子用素材19を成形する場合、上型と下型の温度
設定は、重要なポイントである。円筒形状ヒータ９のコ
イルの巻線密度が均一である従来のヒータを用いた場合
には、熱電対11a、11bの測定によれば上型温度が下型温
度より10℃〜20℃高温度となっており、ヒータ９の温度
設定範囲を±１℃の変動に押さえるようにコントロール
しても高めに温度設定すると、焼付きが生じ、低めに温
度設定すると、成形不十分となり、成形可能範囲が非常
に狭く歩留りが悪かった。しかし、本実施例によれば、
ヒータコイルの巻線密度が上部から下部へ向かって密と
なるように変化したヒータを用いる場合には、上下型の
温度差は熱電対11a、11bの測定値にて±２℃となってお
り均一化されることによりヒータ９の成形可能な温度設
定範囲は±３℃程度に拡大され、従って歩留りも向上さ
せることができる。
設定は、重要なポイントである。円筒形状ヒータ９のコ
イルの巻線密度が均一である従来のヒータを用いた場合
には、熱電対11a、11bの測定によれば上型温度が下型温
度より10℃〜20℃高温度となっており、ヒータ９の温度
設定範囲を±１℃の変動に押さえるようにコントロール
しても高めに温度設定すると、焼付きが生じ、低めに温
度設定すると、成形不十分となり、成形可能範囲が非常
に狭く歩留りが悪かった。しかし、本実施例によれば、
ヒータコイルの巻線密度が上部から下部へ向かって密と
なるように変化したヒータを用いる場合には、上下型の
温度差は熱電対11a、11bの測定値にて±２℃となってお
り均一化されることによりヒータ９の成形可能な温度設
定範囲は±３℃程度に拡大され、従って歩留りも向上さ
せることができる。
（第２実施例） 次に、本発明の光学素子成形用加熱炉の他の実施例を
第４図に示す。図面から明らかなように、本実施例では
炉の形状を円錐等の錐形状もしくは釣り鐘状に変形する
ことにより、炉壁30内の型セット（被加熱物31）と発熱
部ヒータ29との距離を調節し、型セットの内部温度分布
を設定することができる。その他の構成および動作は第
１実施例と同一である。
第４図に示す。図面から明らかなように、本実施例では
炉の形状を円錐等の錐形状もしくは釣り鐘状に変形する
ことにより、炉壁30内の型セット（被加熱物31）と発熱
部ヒータ29との距離を調節し、型セットの内部温度分布
を設定することができる。その他の構成および動作は第
１実施例と同一である。
（第３実施例） 第５図に示すように、本発明の光学素子成形用加熱炉
の他の実施例では、発熱体周辺の炉壁30の壁部に通気孔
32を炉上部に向かうほど密度を高くして設けることによ
り、気体の流れをコントロールし、発熱と放熱のバラン
スにより、炉内に挿入する型セット（被加熱物31）の内
部温度分布を設定することを可能とした。その理由は上
方の高温部に気体の流れが多くなるように設定されてい
るからである。
の他の実施例では、発熱体周辺の炉壁30の壁部に通気孔
32を炉上部に向かうほど密度を高くして設けることによ
り、気体の流れをコントロールし、発熱と放熱のバラン
スにより、炉内に挿入する型セット（被加熱物31）の内
部温度分布を設定することを可能とした。その理由は上
方の高温部に気体の流れが多くなるように設定されてい
るからである。
（第４実施例） 第６図に示すように、本発明の光学素子成形用加熱炉
の更に他の実施例では、発熱体29および炉壁30と被加熱
物31の間に熱輻射の遮断特性に分布を持つ構造体、即
ち、熱遮蔽体33を炉に設けることにより発熱体29および
炉壁30からの輻射熱を制限し、対流熱伝達による放熱と
のバランスをとることにより型セット内部温度分布を良
好に設定することを可能とした。
の更に他の実施例では、発熱体29および炉壁30と被加熱
物31の間に熱輻射の遮断特性に分布を持つ構造体、即
ち、熱遮蔽体33を炉に設けることにより発熱体29および
炉壁30からの輻射熱を制限し、対流熱伝達による放熱と
のバランスをとることにより型セット内部温度分布を良
好に設定することを可能とした。
なお、上記実施例においては垂直方向に被加熱物を挿
入するタイプの加熱炉について示したが、第７図に示す
ように水平方向に被加熱物を挿入するタイプの加熱炉に
ても同様の構成が考えられることは云うまでもない。
入するタイプの加熱炉について示したが、第７図に示す
ように水平方向に被加熱物を挿入するタイプの加熱炉に
ても同様の構成が考えられることは云うまでもない。
（発明の効果） 上述したように、本発明によれば被加熱物に作用する
輻射の量を部分的に設定することと、被加熱物周辺の対
流による熱伝達の量を部分的に設定することにより両者
のバランスを取り、被加熱物の温度分布を任意に設定す
ることを可能とする。
輻射の量を部分的に設定することと、被加熱物周辺の対
流による熱伝達の量を部分的に設定することにより両者
のバランスを取り、被加熱物の温度分布を任意に設定す
ることを可能とする。
第１図は本発明の光学素子成形用加熱炉の基本的な構成
を示す断面図、 第２図は本発明の光学素子成形用加熱炉を適用した成型
装置の構成を示す断面図、 第３図は同じくその型部分を示す断面図、 第４〜７図は本発明の光学素子成形用加熱炉の他の実施
例を夫々示す断面図である。 １……成型槽 ２……型セット ４……駆動部 ８……断熱材 ９……ヒータ 10……保持筒 12……軸 20……上型 21……下型 28……対流 29……ヒータ 30……炉壁 31……被加熱物 32……通気孔 33……熱遮蔽体 34、35、36、37……コントローラ Ａ……加圧部 Ｂ……加熱部 Ｃ……放冷部
を示す断面図、 第２図は本発明の光学素子成形用加熱炉を適用した成型
装置の構成を示す断面図、 第３図は同じくその型部分を示す断面図、 第４〜７図は本発明の光学素子成形用加熱炉の他の実施
例を夫々示す断面図である。 １……成型槽 ２……型セット ４……駆動部 ８……断熱材 ９……ヒータ 10……保持筒 12……軸 20……上型 21……下型 28……対流 29……ヒータ 30……炉壁 31……被加熱物 32……通気孔 33……熱遮蔽体 34、35、36、37……コントローラ Ａ……加圧部 Ｂ……加熱部 Ｃ……放冷部
Claims (4)
- 【請求項１】中空筒形状の炉壁と、その炉壁面に沿って
配置されたコイル状発熱体とを具備し、該コイル状発熱
体は炉壁面に沿ったコイルの巻線密度が変化して成るこ
とを特徴とする光学素子成形用加熱炉。 - 【請求項２】錐形状もしくは釣り鐘状の炉壁と、その炉
壁面に沿って配置されたコイル状発熱体とを具備して成
ることを特徴とする光学素子成形用加熱炉。 - 【請求項３】一方の端部に近づくほど、半径方向にあけ
た通気孔を密にした中空筒形状の炉壁と、その炉壁面に
沿って通気孔を避ける位置に配置されたコイル状発熱体
とを具備して成ることを特徴とする光学素子成形用加熱
炉。 - 【請求項４】中空筒形状の炉壁と、その炉壁に沿って配
置されたコイル状発熱体と、該コイル状発熱体および前
記炉壁より内側に配置され、密度分布を有して半径方向
に孔があけられた筒形状の熱遮断板とを具備して成るこ
とを特徴とする光学素子成形用加熱炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108466A JP2778648B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 光学素子成形用加熱炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108466A JP2778648B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 光学素子成形用加熱炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02287089A JPH02287089A (ja) | 1990-11-27 |
| JP2778648B2 true JP2778648B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=14485475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1108466A Expired - Fee Related JP2778648B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 光学素子成形用加熱炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778648B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040047478A (ko) * | 2002-11-30 | 2004-06-05 | 김규한 | 용접로의 구조 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61286236A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-16 | Olympus Optical Co Ltd | ガラス光学素子の徐冷方法 |
| JPS63170226A (ja) * | 1987-01-08 | 1988-07-14 | Toshiba Mach Co Ltd | 光学レンズのプレス成形装置 |
-
1989
- 1989-04-27 JP JP1108466A patent/JP2778648B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02287089A (ja) | 1990-11-27 |
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