JP2783701B2 - 光学素子のプレス成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、非球面レンズ
などの高精度な光学素子をプレス成形で形成する場合に
使用する光学素子のプレス成形装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、研削・研磨による光学素子加工方
法に代わり、加熱軟化させた光学用成形ガラス素材を成
形型内で直接プレス成形する方法が注目されている。

【０００３】通常、この種の成形には、胴型内で、上記
胴型に摺動する成形用型部材を用いて、軟化状態にある
ガラス素材をプレスし、上記型部材の成形面に対応した
光学機能面を上記ガラス素材に形成するようにした光学
素子のプレス成形装置が用いられる。そして、更に、生
産効率を向上するために、１つの胴型内に複数対の上・
下型部材を配置し、これらを、共通のプレス操作機構で
操作して、同時に複数個の光学素子成形品を得ることが
出来るように、プレス成形装置を構成することも、既に
提唱されている。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、一般に、
上記成形装置では、プレス成形作業の開始前および終了
後において、吸着フィンガ−などの手段で、ガラス素材
を胴型内に搬入したり、あるいは、成形品を上記胴型か
ら搬出しているが、上記胴型内部に配列された下型部材
の各成形面上に同時に複数のガラス素材を載せ、あるい
は、そこから同時に複数の成形品を取り上げる必要か
ら、吸着フィンガ−などの手段では、これに対応する複
数吸着部を持った、かなり大型の型挿入部材を備える必
要があり、また、これが出入りできるのに十分な大きさ
の出入口を、上記胴型に開口しなければならない。

【０００５】しかしながら、プレス成形過程における上
記胴型内部の温度制御は、非常に厳密に行われる必要が
あるので、胴型内の温度分布をより均一に保つ必要があ
る。このため、上記出入口から外部への放熱を避けなけ
ればならない。また、搬入されるガラス素材は、ボ−ル
ブランクのように、成形面より離れて露出している部分
が大きいので、上記放熱の影響を大きく受けるおそれが
ある。このために、胴型内への搬入直後、出来るだけ早
いタイミングで、上記出入口を閉ざす必要がある。

【０００６】

【発明の目的】本発明は上記事情に基いてなされたもの
で、共通の胴型に対して、少なくとも複数対の型部材を
装備し、その上型部材を摺動動作し、ガラス素材に対し
てプレス成形する場合、胴型に形成した、ガラス素材あ
るいは成形品の出入口を、上型部材のための操作部材の
動作に連動して、タイミングよく開閉できるようにし、
胴型内の温度を均一に保持できるようにした光学素子の
プレス成形装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
胴型内で、上記胴型に摺動する成形用型部材を用いて、
軟化状態にあるガラス素材をプレスし、上記型部材の成
形面に対応した光学機能面を上記ガラス素材に形成する
ようにした光学素子のプレス成形装置において、少なく
とも、上記胴型内で摺動する上型部材および下型部材は
複数組であり、上記上型部材を操作する操作部材には、
ガラス素材および成形品のための胴型の出入口を開閉す
るシャッタ−が連動するように装備されている。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して具
体的に説明する。図示のプレス成形装置は、図１および
図２に示すように、ガラス素材（ガラスブランク）を成
形型１内に装填し、プレス操作機構２の操作で上記成形
型１の可動部（後述）を働かせることにより、プレス成
形するもので、このプレス成形は、好ましくは、窒素ガ
ス雰囲気などの不活性ガス雰囲気中で行われる。このた
めに、上記成形型１、プレス操作機構２などは、気密構
造の成形チャンバ−３内に装備される。

【０００９】上記成形チャンバ−３は、架台１０上に配
置され、ガラス素材の搬入および成形品の搬出のための
出入口３０１にゲ−トバルブ１１を装備していて、これ
を介して外部と連通されている。また、上記架台１０に
は、上記成形チャンバ−３に隣接して成形型交換チャン
バ−１２が配設してあり、この交換チャンバ−１２はゲ
−トバルブ１３を介して、上記成形チャンバ−３に連通
している。

【００１０】また、上記成形チャンバ−３内には、上記
成形型１に対するガラス素材の導入および成形品の導出
を行うための入換え手段４が装備されている。上記入換
え手段４は、上記成形チャンバ−３の床を貫通して、外
部から上記成形チャンバ−３内へ垂直に導入した回転軸
４０１の上端に、吸着ハンド４０２を装着し、上記吸着
ハンド４０２の先端に吸着パッド４０３を設けたもの
で、上記回転軸４０１は、架台１０に設けたシリンダ機
構１４のピストンロッド１４Ａに回転自在に連結され、
上記ピストンロッド１４Ａの動作で、軸方向に上下動作
されるようになっているとともに、上記ピストンロッド
１４Ａに設けた電動モ−タ１５によりギヤ列１６を介し
て回転動作されるようになっている。

【００１１】しかして、上記吸着パッド４０３にガラス
素材を吸着した状態で、上記シリンダ機構１４の制御お
よび上記電動モ−タ１５の回転制御に基く上記回転軸４
０１の軸方向動作および回動動作で、上記吸着パッド４
０３を上記成形型１内に導入し、また、上記吸着パッド
４０３で成形品を吸着した状態で、上記回転軸４０１の
逆方向の軸方向動作および回動動作で、上記成形型１内
から取出すように機能する。

【００１２】上記出入口３０１の下方に位置して、上記
架台１０の上には、成形チャンバ−３に対する上記ガラ
ス素材および成形品の搬入・搬出手段１７が配置してあ
る。上記搬入・搬出手段１７は、シリンダ機構１８から
上方に延びるピストンロッド１８Ａに入換えチャンバ−
１７１を装着するとともに、上記入換えチャンバ−１７
１の上端に在る開口１７１Ａから上下に出入りできる置
き台１７２を装備し、上記置き台１７２を上記入換えチ
ャンバ−１７１内に設けた昇降手段（例えば、ピストン
・シリンダ機構）１７３で昇降できるようにしてある。

【００１３】しかして、上記成形チャンバ−３に対して
ガラス素材あるいは成形品を搬入・搬出するときには、
置き台１７２にガラス素材を載せた状態で、上記シリン
ダ機構１８の制御により、ピストンロッド１８Ａを上昇
させ、入換えチャンバ−１７１を上昇して、その開口１
７１Ａを上記ゲ−トバルブ１１に気密に接触させる。こ
の状態で、上記入換えチャンバ−１７１内を所定の雰囲
気に置換し、上記ゲ−トバルブ１１を開放して、上記成
形チャンバ−３と入換えチャンバ−１７１とを連通し、
更に、上記昇降手段１７３で、上記置き台１７２を上記
成形チャンバ−３内に導入し、入換え手段４に対してガ
ラス素材の受渡しおよび成形品の受取りを行うのであ
る。そして、このあと、上記昇降手段１７３を逆に動作
し、上記置き台１７２を入換えチャンバ−１７１に戻
し、ゲ−トバルブ１１を閉じ、シリンダ機構の働きで、
上記入換えチャンバ−１７１を降下し、上記置き台１７
２からの成形品の取出し、および、そこへの新たなガラ
ス素材の持込みを行うことができる。

【００１４】この実施例では、上記置き台１７２へのガ
ラス素材の持込み、そこからの成形品の取出しには、所
要のロボット１９が用いられる。上記ロボット１９は、
吸着手段などを用いて、ストッカ−２０からガラス素材
を上記置き台１７２へ置き換えると共に、上記置き台１
７２から所要個所へに成形品を持ち出すものである。す
なわち、上記ロボット１９は、Ｘ軸ア−ム１９１、Ｙ軸
ア−ム１９２を有し、上記両ア−ムの働きで、上記Ｙ軸
ア−ム１９２に設けた吸着ハンド１９３をＸ・Ｙ軸方向
に移動操作できるようにしてある。また、上記ストッカ
−２０は、フレ−ム２０Ａ上に電動モ−タ２０Ｂを設
け、その回転軸にパレット２０Ｃを固定したもので、上
記電動モ−タ２０Ｂの駆動で、パレット２０Ｃを旋回
し、上記ロボット１９に対応した個所で、成形品の受取
り、ガラス素材の引き渡しを行うのである。なお、この
実施例では、別に冷却台２１が用意されていて、上記吸
着ハンド１９３で置き台１７２から取出した成形品を一
時的に上記冷却台２１に置き、所望温度まで自然、ある
いは強制冷却する。

【００１５】上述の成形型１は、図３に示すように、成
形用の胴型１００に、その中心に対して四方に分散配置
された４組の下型部材１０１および上型部材１０２を上
下摺動自在に組み込んだ、４個取りの構造になってお
り、上述の吸着パッド４０３によるガラス素材の受け入
れ、および、成形品の取出しのために、上記胴型１００
の側部に出入り用の開口１００Ａを形成しており、そこ
には、上記胴型１００の外周壁に沿って上下にスライド
動作できるシャッタ−１００Ｂが配備されている。そし
て、上記胴型１００は上記成形チャンバ−３内におい
て、パレット５上に配置・固定されている。上記パレッ
ト５は、上記交換チャンバ−１２内のガイドレ−ル６Ａ
を介して、上記交換チャンバ−１２から上記ゲ−トバル
ブ１３を通して上記成形チャンバ−３内に敷設されたガ
イドレ−ル６Ｂへと案内され、上記成形チャンバ−３内
のプレス位置に設置されるようになっている。また、上
記型部材１０１および１０２には、上記胴型１００内へ
の挿入量を制限するためのフランジ部１０１Ａおよび１
０２Ａがそれぞれ形成してある。

【００１６】上述のプレス操作機構２は、図１および図
３に示すように、上記プレス位置において、上記ガイド
レ−ル６Ｂの下側に押上用の操作部材２０１を配置して
あり、また、成形型１の上方に、各上型部材１０２に対
応して４個のプレス用の操作部材２０２を配置し、これ
らを共通ホルダ−ブロック２０３で保持している。上記
操作部材２０１は、その上端を、上記成形チャンバ−３
の底部に設けた環状の部材２０４を介して、上記成形チ
ャンバ−３の外部から内部に挿入できる構造になってお
り、また、その下端を、押上用のシリンダ−機構２０５
から上方に延びるピストンロッド２０６に連結してい
る。また、上記操作部材２０１の上端には、上記下型部
材１０１に共通する突上げ駒２０７が配置されており、
通常は、上記操作部材２０１と突上げ駒２０７とは、互
いに離れているが、操作部材２０１が上昇したとき、上
記突上げ駒２０７に当たって、上記下型部材１０１を共
通に上記胴型１００に対して摺動させながら、押し上
げ、プレス動作することができるようになっている。

【００１７】上記操作部材２０２は、上端にストッパ−
用の大径部２０２Ａを形成し、上記ホルダ−ブロック２
０３の下端に設けた摺動部２０３Ａで案内されて上下に
動作できる状態になっており、上記ホルダ−ブロック２
０３内に設けた弾持機構２０８で、上記大径部２０２Ａ
が上記摺動部２０３Ａに接するまで、下向きに弾持され
ている。なお、この実施例では、上記弾持機構２０８に
は、皿ばねを重ねた構造を採用しているが、他の適当な
機構、構成のものを採用しても良い。

【００１８】上記ホルダ−ブロック２０３の上端には共
通ロッド２０９が連結してあり、上記共通ロッド２０９
は、上記成形チャンバ−３の天井部を貫通して、その内
部から外部に延びていて、上記成形チャンバ−３の上部
に配置したプレス用のシリンダ−機構２１０から下方に
延びるピストンロッド２１１に連結されている。

【００１９】上記上型部材１０２は、それぞれ、その中
心に位置して、その頂部に小径の当て駒１０４を装着し
てあり、上記操作部材２０２が降下してきた時、その中
心でプレス圧を受けるようになっている。また、上記上
型部材１０２には、その上部に位置してフランジ部１０
２Ｂが形成してあり、前述のフランジ部１０２Ａには、
皿状の引き上げ部材１０５が載せられている。そして、
上記フランジ部１０２Ｂと上記引き上げ部材１０５との
間には、上記上型部材１０２の中心で引き上げ力が働く
ように、ジャイロ式のユニバ−サル・ジョイント１０６
が介装されている。また、上記引き上げ部材には、上記
胴型１００の出入口１００Ａに設けたシャッタ−１００
Ｂが連結してある。

【００２０】上記ユニバ−サル・ジョイント１０６は、
特に、この実施例では、図６および図７に示すように、
上記上型部材１０２の摺動方向と直交する面において互
いに９０度の位相をずらせて配置された各一対の半球形
突起状の支持部１０６Ａおよび１０６Ｂを、上記上型部
材１０２および上記引き上げ部材１０５に対応させて、
リング１０６Ｃに設けた構成になっている。また、上記
胴型１００内への上記上型部材１０２の降下量を規制す
るため、上記フランジ部１０２Ａと上記胴型１００の頂
部との間には、環状のスペ−サ１０２Ｃが配設されてい
る。また、上記胴型１００内への上記下型部材１０１の
上昇量を規制するため、前述のフランジ部１０１Ａの上
には、環状のスペ−サ１０１Ｂが配設されている。

【００２１】また、この実施例では、上記ホルダ−ブロ
ック２０３の下端に設けた支持フランジ部２０３Ｂに取
付けられたフック部材２１２が、その下端の爪部２１２
Ａで上記引き上げ部材１０５のフランジ部１０５Ａを吊
持するようになっている。

【００２２】なお、上記実施例において、上下型部材１
０１および１０２に対して冷却制御を行うため、冷却パ
イプ２１３および２１４が導入されている。また、冷却
媒体導入のための導入通路２１５および２１６が、それ
ぞれ、操作部材２０１および２０２に形成されており、
上下型部材１０１および１０２に形成した冷却媒体導入
部１０１Ｃおよび１０２Ｄに連通してある。

【００２３】しかして、上記プレス操作機構２を用い
て、ガラス素材をプレス成形する時には、先ず、図４
（ａ）に示す状態から、上記シリンダ機構２１０の働き
で、上記ホルダ−ブロック２０３を上昇させ、フック部
材２１２を介して上記上型部材１０２を引き上げ、所
謂、型開きをなす。この時、引き上げ部材１０５を介し
てシャッタ−１００Ｂが引き上げられ、出入口１００Ａ
が開放される。そして、先述の吸着ハンド４０２によ
り、ガラス素材を成形型１内に導入し、再び、上記ホル
ダ−ブロック２０３を下降すると、図４（ｂ）に示すよ
うに、上記上型部材１０２は上記ガラス素材上に降下す
る。この時、シャッタ−１００Ｂは、タイミング良く出
入口１００Ａを閉鎖し、胴型内部から外部への熱放出を
防止する。その後、更に、上記シリンダ機構２１０を稼
動し、上記ホルダ−ブロック２０３を降下すると、上記
操作部材２０２が当て駒１０４を介して、上記上型部材
１０２の中心にプレス圧を加える（その後、冷却時にシ
リンダ機構２０５は操作部材２０１を押上げ、突上げ駒
２０７を介して下型部材１０１を上向きに押圧する）。
従って、上記胴型１００と上記上型部材１０２との摺動
部分に、摺動上必要なクリアランスがあっても、上型部
材の姿勢が垂直に保たれた状態で降下でき、結果とし
て、水平方向に関して、上下型部材１０１、１０２の各
成形面の位置ずれがなく、成形された光学素子の光軸に
対する光学機能面の位置を正しく保持した状態で、成形
できる。

【００２４】特に、この実施例では、共通のシリンダ機
構２１０で、４組の上型部材１０２を同時に駆動する関
係から、上記上型部材１０２および操作部材２０２の寸
法誤差を吸収する必要がある。しかし、上記操作部材２
０２は、弾持機構２０８で弾持されているので、図４
（ｃ）に示すように、上記上型部材１０２のフランジ部
１０２Ａがスペ−サ１０２Ｃを介して胴型１００の頂部
に当たった後、更に、上記ホルダ−ブロック２０３が降
下しても、その位置で降下を終了することができる。

【００２５】また、成形後、型開きを行うため、上記シ
リンダ機構２１０を稼動し、上記ホルダ−ブロック２０
３を上昇すると、図４（ｄ）に示すように、フック部材
２１２が引き上げ部材１０５を持ち上げるが、この時、
上記ユニバ−サル・ジョイント１０６が働いて、自動調
心作用をなし、従って、上記上型部材１０２は、その中
心で、引き上げ力を受けるので、上記クリアランスの範
囲で傾くことがなく、たとえ、胴型１００に対してホル
ダ−ブロック２０３、引き上げ部材１０５、フランジ部
１０２Ｂが十分な精度を保持していなくても、カジリを
生じることがなく、垂直に上昇できる。しかも、この型
開きとともに、シャッタ−１００Ｂが上昇し、出入口１
００Ａが開放され、吸着手段による成形品の取出しが行
える。

【００２６】上述の成形型交換チャンバ−１２には、成
形型交換手段７が装備してある。上記成形型交換手段７
は、入換え手段７０１を備えていて、これによって、上
記ガイドレ−ル６Ａに沿って、成形型１を載置・固定し
たパレット５を、上記ゲ−トバルブ１３を介して、成形
チャンバ−３内のガイドレ−ル６Ｂに移送するようにな
っている。

【００２７】上記入換え手段７０１は、上記成形型交換
チャンバ−１２内に延びるロッド７０２の先端に、結合
ハンド７０３を取付けるとともに、その基端部にスラス
トベアリング７０４を介してアクチュエ−タ７０５を装
着しており、また、上記アクチュエ−タ７０５に装備し
たモ−タ７０６によって、Ｌ字クランク７０７を介して
上記ロッド７０２を回動操作できる構成になっており、
また、上記アクチュエ−タ７０５を駆動する時、上記ロ
ッド７０２と平行に配置したガイドレ−ル７０８に沿っ
て上記アクチュエ−タ７０５を移動することで、上記ロ
ッド７０２をその長手方向に移動できるように構成され
ている。

【００２８】しかして、上記モ−タ７０６の動作で、ロ
ッド７０２を回動し、この動作で、上記パレット５に対
する上記結合ハンド７０３の係脱操作をなし、また、上
記アクチュエ−タ７０５の働きで、上記パレット５を、
上記ガイドレ−ル６Ａに沿って移動することができる。
これによって、上記入換え手段７０１の制御により、上
記パレット５を、上記ゲ−トバルブ１３を介して成形チ
ャンバ−３のガイドレ−ル６Ｂにもたらし、プレス操作
機構２のプレス位置にセットし、あるいは、逆に、そこ
から成形型交換チャンバ−１２へと引戻すことができ
る。

【００２９】また、上記成形型交換手段７は、パレット
５を移動するパレット置換手段７１１を備えている。上
記パレット置換手段７１１は、上記ガイドレ−ル６Ａの
長手方向と直交する方向に進退するピストンロッド７１
２Ａを備えたシリンダ機構７１２を、上記成形型交換チ
ャンバ−１２の一側に装備し、また、上記ピストンロッ
ド７１２Ａの先端に、２つのステ−ジ７１３Ａ、７１３
Ｂを有する送り台７１３を装着したものである。そし
て、上記各ステ−ジ７１３Ａ、７１３Ｂには、それぞれ
上述のガイドレ−ル６Ａが装備してある。なお、上記成
形型交換チャンバ−１２の他側には、成形型１の出し入
れのための開口があり、そこに扉１２Ａが装備してあ
る。

【００３０】しかして、予め、扉１２Ａをあけて、上記
シリンダ機構７１２を働かせ、送り台７１３を上記成形
型交換チャンバ−１２の開口から外にせりださせて、例
えば、上記ステ−ジ７１３Ａのガイドレ−ル６Ａ上に、
新たな成形型１を搭載したパレット５を載せ、そして、
上記シリンダ機構７１２を逆に働かせ、上記送り台７１
３を戻して、図２に示すように、シリンダ機構７１２の
ある側に片寄せ、扉１２Ａを閉じて、上記成形型交換チ
ャンバ−１２内のガス置換を行っておくと、この状態で
は、上記ステ−ジ７１３Ｂのガイドレ−ル６Ａが、上記
成形型交換チャンバ−１２の中央（パレット入換え位
置）に位置している。

【００３１】従って、上記入換え手段７０１の働きで、
成形チャンバ−３から、使用済みの成形型１を、これを
載せたパレット５とともに、空のステ−ジ７１３Ｂ上に
取出すことができる。また、その後、上記シリンダ機構
７１２を働かせて、上記成形型交換チャンバ−１２の中
央に上記ステ−ジ７１３Ａを位置させ、再び、上記入換
え手段７０１を働かせることで、ガイドレ−ル６Ａ上か
ら成形チャンバ−３のガイドレ−ル６Ｂへと新たな成形
型１をパレット５とともに、移送でき、プレス操作機構
２のプレス位置にセットすることができる。なお、使用
済みの成形型１は、成形チャンバ−３に対する新たな成
形型１の入換え後、扉１２Ａを開放して、パレット５上
より取出すことができる。

【００３２】なお、入換え手段７０１およびパレット置
換手段７１１はアクチュエ−タを用いることなく、手動
で行ってもよい。また、ゲ−トバルブ１３と成形型交換
チャンバ−１２とを着脱可能な連結式とし、上記成形交
換チャンバ−１２を複数の成形機に対して共用できるよ
うにしてもよい。この場合には、扉１２Ａは、特に、必
要なく、連結部の開口部より、成形型の出し入れを行う
ことができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、少なく
とも、胴型内で摺動する上型部材および下型部材は複数
組であり、上記上型部材を操作する操作部材には、ガラ
ス素材および成形品のための胴型の出入口を開閉するシ
ャッタ−が連動するように装備されているので、ガラス
素材あるいは成形品の出入口を、上型部材のための操作
部材の動作に連動して、タイミングよく開閉でき、胴型
内の温度を均一に保持できる。このため、成形される光
学素子の品質、精度を高く保持し、しかも、高い生産効
率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すプレス成形装置の概略
正面図である。

【図２】本発明のプレス成形装置の概略平面図である。

【図３】本発明の要部を示す正面断面図である。

【図４】本発明の要部の動作状況を説明する正面断面図
である。

【図５】本発明の要部を示す斜視図である。

【図６】本発明のユニバ−サル・ジョイントの一実施例
の正面図である。

【図７】上記ユニバ−サル・ジョイントの斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 成形型 １００ 胴型 １００Ａ 出入口 １００Ｂ シャッタ− １０１ 下型部材 １０２ 上型部材 １０４ 当て駒 １０５ 引き上げ部材 １０６ ユニバ−サル・ジョイント ２ プレス操作機構 ２０１、２０２ 操作部材 ２０３ ホルダ−ブロック ２０８ 弾持機構 ２１２ フック部材 Ｇ ガラス素材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−255541（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−367531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−227929（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C03B 11/00 C03B 11/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 胴型内で、上記胴型に摺動する成形用型
   部材を用いて、軟化状態にあるガラス素材をプレスし、
   上記型部材の成形面に対応した光学機能面を上記ガラス
   素材に形成するようにした光学素子のプレス成形装置に
   おいて、少なくとも、上記胴型内で摺動する上型部材お
   よび下型部材は複数組であり、上記上型部材を操作する
   操作部材には、ガラス素材および成形品のための胴型の
   出入口を開閉するシャッタ−が連動するように装備され
   ていることを特徴とする光学素子のプレス成形装置。