JP2808563B2 - 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、押圧成形により高い面精度と面粗度とを有
するガラス光学素子を製造するための成形装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、レンズ、プリズム、フィルター等のガラス光学
素子の多くは、ガラス素材の研削研磨処理を主とした加
工方法によって製造してきた。しかし、かかる処理には
相当の時間および熟練技術が必要とされ、特に非球面レ
ンズを研磨処理にて形成するには、一層高度な研磨技術
が要求され、かつ処理時間が長くなり、短時間に大量の
光学素子を製造することは困難であった。そこで、一対
の成形用型内にガラス素材を挿入配置し、これを押圧成
形するだけで光学素子を製造する方法が開発され注目さ
れている。

このような光学素子を成形する装置としては、例えば
特開昭61−256929号公報や特公昭62−36973号公報や特
公平１−46452号公報に開示される装置が知られてい
る。

特開昭61−256929号公報には、同軸上に対向配置され
た上下一対の成形型間に、予め所定の温度に加熱軟化さ
れたガラス素材を搬送して押圧成形する装置が示されて
いる。また、特公昭62−36973号公報や特公平１−46452
号公報には、予め上下一対の成形型の間にガラス素材を
載置し、入れ換え室あるいは取り入れ・取り出し室を介
して前記成形型およびガラス素材を一緒に搬送する装置
が示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、特開昭61−256929号公報記載の装置にあって
は、一対の成形型にて大量生産が可能であるからコスト
メリットはあるが、成形型を交換するには、一旦装置全
体を常温まで冷却しなければならず、多種少量生産には
不向きである。また、生産中に成形型に汚れの付着や欠
損等の欠陥が生じたときも長時間生産を停止しなければ
ならない欠点がある。

また、特公昭62−36973号公報や特公平１−46452号公
報記載の装置にあっては、成形型の交換時間はないもの
の、ガラス素材を一個づつ成形型間に載置し、一緒に加
熱して成形するので、生産性を上げるには多数の成形型
を予め準備しなければならない。しかるに、成形型の成
形面は、セラミック等の特殊な材料を所望の光学素子に
対応した形状に高精度に加工しなければならないので、
かかる準備には、多大な費用と時間が必要になる。ま
た、成形においては、ガラス素材が加熱中に常に成形型
の成形面に接触しているため、ガラス中に存在する鉛等
の易揮発成分が成形面に付着する。そのため、成形型の
耐久性が低下するという別の問題点がある。

本発明は、このような不具合に着目し、少数の成形型
を使用する装置であって、成形型の交換を迅速に行い得
て生産性の良い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および作用〕

本発明による成形装置は、加熱軟化したガラス素材
を、成形型により押圧して光学素子を成形する装置にお
いて、前記成形型が着脱可能な取付部を有する成形室
と、前記成形室に連設され、前記成形型を所定温度にす
る予備室と、前記ガラス素材を成形室内に搬送する搬送
手段と、少なくとも前記成形室と前記予備室との間で成
形型を移送する移送手段と、前記予備室に不活性ガスを
供給する供給手段と、前記予備室に成形型が搬入される
搬入口および前記予備室から成形型が搬出される搬出口
のそれぞれを開閉する開閉手段とを具備することを特徴
としている。

上記のように構成された成形装置において成形型を交
換するには、成形型を予備室に搬入口から収容した後、
該搬入口を閉じて予備室を不活性雰囲気にし、成形型を
所定温度に加熱する。その後、成形型を搬出口を介して
成形室内の成形型の取付部に移送手段にて移送し取り付
ける。交換の際には、予め交換される使用後の成形型を
取付部から取り外しておく。取り外した成形型は移送手
段にて予め予備室に移送し、成形型が酸化しない温度に
なるまで不活性雰囲気中で冷却し、その後に予備室から
移す。

この場合に、予備室にて加熱する成形型は、数種類の
成形型を予め、まとめて収容しておくことができ、また
使用後に冷却した成形型は、その都度予備室から移すこ
となく、まとめて保管、収容しておくことができる。

前記により交換された成形型による成形は、不活性雰
囲気中または真空中の成形室内にて成形型を所定温度に
コントロールしながら、別に設けたガラス素材の加熱装
置にて加熱軟化した素材を、前記成形型間に順次搬送し
て押圧成形が連続的に行われる。

前記予備室は、１個に限定されるものではなく、成形
中に別の成形型を所定温度に加熱して交換用に待機させ
ておくために、加熱用と冷却用を個々に設けてもよい。
あるいは上型用と下型用に個々に設けてもよい。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により詳細に説明する。

（第１実施例） 第１図〜第５図は、本発明の第１実施例を示すレンズ
の成形装置の説明図である。第１図は成形装置の全体配
置を示す平面図、第２図は第１図のＡ方向からの要部の
断面図、第３図は第１図のＢ方向からの要部の断面図、
第４図a,bはシャッタ部の動作の説明図、第５図a,bは成
形型を搬送するアームの説明図である。

第１図に示すように成形装置１は、中央部に配置した
成形室２の両側壁にそれぞれ加熱用の予備室３と冷却用
の予備室４を配設し、他の一つの側壁にガラス素材の加
熱炉５を配設して概略構成されている。そして、前記加
熱用の予備室３側には、次の成形段階にて使用される常
温の成形型を該予備室に搬入し、更に加熱された成形型
を成形室内に搬送するアーム６が配設されている。

また、前記冷却用の予備室４側には、成形に使用後の
成形型を成形室から該予備室に移送し、更に、冷却され
た成形型を予備室から搬出するアーム７が配設されてい
る。また、ガラス素材の加熱炉５側には、成形すべきガ
ラス素材を外部から該加熱炉に搬入し、加熱後に成形室
内の成形型間に搬送し、かつ成形後のレンズを成形装置
外部に搬出する搬送アーム８が配設されている。

前記成形装置１の詳細は、第２図に示すように構成さ
れている。図において成形室２の中央には、レンズのレ
ンズ面を成形する成形面を有する成形型10（上型10aと
下型10b）がそれぞれ対向配置されている。上型10a、下
型10bはそれぞれ上下同軸に調整され、かつ駆動装置
（不図示）に連結して所定位置（レンズの肉厚を確保す
る位置）まで上下動自在に摺動される主軸（型の取付
部）11,11の先端部に、それぞれ着脱自在に装着されて
いる。

各型を装着する各主軸の先端部には、主軸と同軸に凹
部12が形成され、凹部の底面は主軸の軸と直交する平面
部13を有し、凹部の内周壁面14は、前記上型10a、下型1
0bの外周嵌合面15（第５図参照）に密に一致するように
形成されている。これは各型の外周嵌合面の装着側の外
周縁にわずかな装着用クリアランスを設ける（各型をそ
れぞれの主軸凹部に装着しやすいように、わずかに面取
りして小径部を設ける）以外は、内周壁面14と外周嵌合
面15を一致させることにより、装着したときに上下型10
a,10bの各成形面間に偏心を生じさせないためである。
また前記各主軸に設けた凹部の平面部13の中央には、真
空吸着装置（不図示）に接続したパイプ15,15に連通す
る孔16がそれぞれ穿設されている。従って、真空吸着装
置による真空吸着によって、上型10a、下型10bをそれぞ
れの主軸11,11先端部に固定するようになっている。

前記各主軸11,11の孔16,16を介して、各主軸に固定さ
れた上型10a、下型10bのそれぞれの温度を測定するため
に、上型、下型の各尾部（前記平面部13と係合する各型
の平面部）に形成された穴に熱電対17,17がそれぞれ挿
入されている。また主軸11,11の各先端側には、上型10
a、下型10bをそれぞれ加熱するヒータ18,18が取付けら
れ、該ヒータ18,18と前記熱電対17,17は共に温度コント
ローラ19,19に接続され、上型10a、下型10bの温度制御
（例えば500℃に制御する）ができる構成になってい
る。成形室２の上部には、高温に加熱される上型10a、
下型10b、主軸11,11等の酸化防止のために、成形室内を
不活性雰囲気にするための窒素ガスの供給管20が接続さ
れている。

また、前記各予備室3,4は、上型10aの成形時の上昇位
置および下型10bの成形時の下降位置に対応し、成形室
２に設けたそれぞれの開口窓21を介して、上下に個別に
配置されるとともに、各アーム6,7も個別に対応して配
設されている（各アーム6,7の駆動装置は不図示）。

そして、加熱用予備室３には、次の成形段階にて使用
される成形型22（上型22a、下型22bとする）を収容して
所定温度まで加熱するように、温度コントローラ（不図
示）にて制御されるヒータ23が配設されている。さら
に、前記冷却用予備室４には、所定のレンズ成形後に主
軸11から外された高温の成形型10を常温まで（型の酸化
が生じない温度でもよい）冷却する冷却装置（内部に冷
水管を配して冷水を循環させる）24が配設されている。

そして、各予備室3,4には、それぞれ上型あるいは下
型の搬入口25と搬出口26が設けられるとともに、各搬入
口と各搬出口にはそれぞれ開閉自在のシャッター27が設
けられ、各予備室を外部と遮断して密閉可能にしてい
る。このシャッター27は、前記アーム6,7の作動時にも
各アームに干渉しないで密閉状態を保持できるようにな
っている（第４図参照）。

即ち、第４図ａには、予備室３の搬入口25に配置され
た一対のシャッター27間にアーム６がない状態を示し、
第４図ｂにはアーム６が入っている状態を示している
（該予備室３の搬出口26および他の予備室４の搬入口、
搬出口にても同一構成なので、説明は省略する）。各シ
ャッター27a,27bはそれぞれ駆動装置（シリンダー）28
に取り付けられ、互いに摺接しながら前進、後退自在に
制御される。この各シャッター27a,27bの先端には、ア
ーム６の断面形状に対応した長方形の切り欠き29が形成
されている。そしてアーム６が予備室３に入る場合に
は、切り欠き29部のみが開いてアーム６と係合しつつ予
備室内を気密に保持しており、アーム６がない場合は切
り欠き29部が互いに遮蔽されて予備室内を気密に保持し
ている。

また、前記各予備室3,4の上部には、予備室3,4内をそ
れぞれ不活性雰囲気にするための窒素ガスを供給する供
給管30がそれぞれ接続されている。

前記各予備室3,4に対応して、それぞれ配設されたア
ーム6,7の先端には、第５図に示すように、成形型の外
周嵌合面15に形設したリング状の凹部（溝）31に係合し
て該成形型を保持するために、略半円状の切り欠き32を
設けている。第５図ａは成形型の保持前の状態を示し、
第５図ｂは保持時の成形型を安定して搬送できる状態を
示す。

また、成形室２の側壁に配置したガラス素材の加熱炉
５は、その詳細を第３図に示すように、温度コントロー
ラ（不図示）によって制御されるヒーター33を有し、搬
送アーム８にて搬送されたガラス素材34を所定の成形温
度（例えば700℃）に加熱し得るようになっている。こ
の加熱炉５の両側の開口部35にも、第４図a,bと同様の
シャッター27がそれぞれ配設されるとともに、不活性雰
囲気にするための窒素ガスの供給管36が接続されてい
る。

上記構成よりなる成形装置において、成形型を交換し
てレンズの成形を行う手順を説明する。

既に主軸に固定された成形型10によるレンズの成形
（前段のレンズの成形）は、供給管20を介して供給され
た窒素ガスにより、成形室２内を不活性雰囲気にした
後、ヒーター18により成形型10を成形作業時の型温度に
加熱するとともに、加熱炉５にて成形可能な温度まで加
熱されたガラス素材34を搬送アーム８にて成形型間に搬
送し、上下の主軸を接近する方向にそれぞれ所定位置ま
で移動してガラス素材34を各成形型の成形面にて押圧成
形して行っている。このとき、予備室3,4の成形室２側
のシャッター27,27は閉じて、成形室２の開口窓21は閉
状態にある。

前記押圧成形後、成形型の温度低下とともに上下の主
軸をそれぞれ離返する方向に移動してレンズから成形型
を離し、次いでレンズを成形室から加熱炉を介して搬送
アーム８にて搬出する。この成形工程を反復してレンズ
の成形を行っている。この前段のレンズ成形が完了し
て、別種（次段）のレンズを成形するためには、成形型
の交換を行う。

上型10aの交換（下型の交換も同様に行われるので上
型についてのみ説明する）をするには、アーム６の先端
に新たな上型22a（次段用の上型）を保持し、上型加熱
用予備室３の搬入口25のシャッター27をそれぞれシリン
ダー28にて後退せしめて開き、アーム６にて上型22aを
予備室３内に搬入する。次いでシャッター27を閉じて予
備室３を気密にするとともに供給管30を介して窒素ガス
を供給し、予備室３を不活性雰囲気にする。その後、上
型22aを成形作業時の型温度になるまで、ヒーター23を
介して加熱する。その間に、上型冷却用予備室４の搬出
口側のシャッター27を開いてアーム７を挿入した後、こ
のシャッター27を閉じ、予備室を不活性雰囲気に保ち、
次いで成形室２側のシャッターを開いてアーム７の先端
を上型10aの外周嵌合面の溝31に係合せしめるとともに
上型10aの吸着を解除し、主軸11を上動させて上型10aを
アーム７にて保持する、この時主軸11は成形時の上昇位
置よりも更に上昇している。

その後、アーム７を後退させて上型10aを冷却用予備
室に収容し、シャッター27を閉じて成形室２の開口窓21
を閉状態にするとともに、上型10aが酸化しない温度に
なるまで不活性雰囲気中で、冷却装置24により冷却す
る。そして、所定の温度に達した後、窒素ガスの供給を
停止し、シャッター27を開けてアーム７にて上型を成形
装置の外部に搬出する。一方、加熱用予備室３内にて所
定温度に達したアーム６上の上型22aは、成形室２側の
シャッター27を開いて開口窓21を開状態にした後、上型
の主軸11の下方の位置に搬送され、次いで主軸11が上型
の上昇位置まで下降するとともに主軸先端の凹部12に上
型22aの外周嵌合面が嵌合し、主軸の孔16を介して主軸
に上型22aを吸着固定する。この時、主軸11に対する上
型22aの偏心は、主軸先端の凹部12の内周壁面14および
平面部13と上型22aの外周嵌合面との嵌合と接触によ
り、位置決めが行われているので発生しない。

前述のように下型の交換も上型と同様の手順にて、上
型と同時にあるいは上型の交換と前後して実施される。

そして、前段の成形型が排出され、新たな次段の成形
型が上下の主軸に固定された後は、成形型22aが概ね成
形作業時の型温度に達しているので、第３図に示すよう
に、ガラス素材を搬送アーム８を介して加熱炉５に搬入
し、成形可能な温度まで加熱後、該ガラス素材を成形型
22間に位置せしめ該成形型にて押圧成形する手順で実施
する。そして、成形後のレンズは前記搬送アーム８にて
成形装置外に排出される。なお、搬送アーム８が加熱炉
５から出ているとき以外は、加熱炉５内を不活性雰囲気
に保つようにシャッター27が閉状態に操作されている。

従って、本成形装置によれば、前段の成形型と次段の
成形型の交換を迅速に行い得、かつ次段の成形型を主軸
に固定したのち直ちに成形作業を行い得るので、特に一
対の成形型にてレンズを成形しても時間ロスがなく生産
でき、生産性を良くすることができる。

（第２実施例） 第６図は、本発明の第２実施例の成形装置の要部を説
明する断面図である。

本実施例の構成上の特徴は、成形型を加熱する手段と
保持する手段とを有する回転盤を主軸先端に設置すると
ともに、後段にて使用する成形型の加熱および成形使用
後の成形型の冷却を行う予備室を、成形室の上、下壁に
配設した点にある。なお、第６図において、第１実施例
と同様な部材については同一符号を付し、詳細な説明を
省略する。

図において、成形室２の上下には、同軸にて回転制御
自在でかつそれぞれ上下に摺動自在な一対の主軸11,11
（各主軸の駆動装置は不図示）が配設され、該主軸先端
に回転盤（型の取付部）40が固定されている。回転盤40
には成形型10（上型10a、下型10b）を保持し、固定する
ために同一円上に複数（図では２個）の固定孔41が設け
られている。固定孔41には段部42とともに内周にはネジ
43が設けられている。各固定孔41の周囲の回転盤40内に
は、固定孔にネジ43にて固定された成形型10を加熱する
ヒーター18と、該成形型10の温度を測定する熱電対17が
それぞれ埋設されている。該ヒーター18と熱電対17は、
主軸11を介して導出され、成形型10の温度制御可能なよ
うに温度コントローラ19にそれぞれ接続されている。な
お、固定孔41に対する成形型10の位置決めは、固定孔41
の段部42に係合する成形型の平面部と成形型の外周嵌合
面15にて行われる。また、上下の成形型10をガラス素材
の加熱炉５側の成形位置までそれぞれ回転盤40,40を介
して移送させた時には、上下の成形型の中心軸が同軸に
なっている。この成形位置における上下の成形型10の尾
部（大径側の底面部）に当接して、前記それぞれの主軸
11と同時に上下動する支持軸45がありガラス素材の成形
時に各回転盤40に生ずるモーメントを除くように作用し
ている。この支持軸45は回転盤40の回転時には尾部から
離れるように制御される。

また、前記成形室２の上、下壁でかつガラス素材加熱
炉５の反対側には、開口窓21を介してそれぞれ上型用と
下型用の予備室46が２個別個に配設されている。この各
予備室46は成形型（上型または下型）を加熱するヒータ
ー23と冷却する冷却装置24を備えている。各予備室46の
開口端には、第１実施例と同様に予備室と外部とを遮断
して気密にする開閉自在なシャッター27が配設されてい
る。シャッター27の切り欠きは半円形状（不図示）とな
っており、該切り欠きと係合するように外周面が円形の
アーム50が、回動かつ上下動自在に配設されている。ア
ーム50の軸心には吸着孔が穿設されている。該アーム50
は、予備室46の外にあって成形型22を吸着しつつ予備室
内に搬入し、加熱後に予備室から回転盤40に回転して取
り付けるとともに、成形使用後の成形型10を吸着しつつ
回転して回転盤から取り外し、予備室にて冷却後に予備
室外に搬出するようになっている。30は窒素ガスの供給
管である。

上記構成の成形装置における成形型を交換する方法に
ついて説明する。

第６図において、上型用の予備室46の外部にてアーム
50の先端に上型22aを保持した後、シャッター27を開い
て上型とともにアームを予備室に入れる。その後シャッ
ターを閉じて窒素ガスを供給し、不活性雰囲気中で上型
を成形可能な温度に加熱した後、開口窓21側のシャッタ
ー27を開いてアーム50を下降させる。

次いで回転盤40の固定孔41にアーム50の回転によりネ
ジを螺合せしめて上型22aを固定する（図において下型2
2bは固定した状態を示す）。固定孔41に固定された上
型、下型は、常時不活性雰囲気中の回転盤40内のヒータ
ー18と熱電対にて温度制御されつつ、主軸11の回転によ
り成形位置に移送される。同時に成形使用後の上型、下
型は、各予備室46の開口窓21の位置に移送される。

次いで各アーム50を回転して上型、下型を回転盤40か
ら取り外し、不活性雰囲気中の各予備室46内に移して各
開口窓21をシャッター27にて閉じ、成形型が酸化しない
温度に達した後、窒素ガスの供給を停止して予備室外に
搬出し、シャッター27を閉じる。

一方、搬送アーム８にて搬送され、加熱炉５にて成形
可能な温度に加熱されたガラス素材34は、成形位置にあ
る上型、下型の接近する方向の移動により押圧され、レ
ンズに成形される。押圧時の各型の尾部は、回転盤40の
倒れを防止するように支持軸45にて支持されている。レ
ンズに成形後、上型、下型は主軸を介して離返するとと
もに、レンズは搬送アーム８にて加熱炉５を介して搬出
され、加熱炉５のシャッター27を閉じる。そして次のレ
ンズ素材が搬入されるとき、該シャッターを開けて搬送
アーム８を入れるとともに不活性雰囲気中にて加熱し、
上記成形工程を反復するものである。

なお、本実施例では、回転盤40に一種の成形型を配置
し、他の固定孔を交換用に供したが、これに限定されず
に、３個以上の固定孔を設けてもよい。そして、成形位
置にある一種の成形型以外に、予備の成形型を配置して
もよい。予備の成形型の形状は、成形位置ある成形型に
欠陥が生じた時に迅速に交換できる同一の成形型でもよ
いし、あるいは次に製造する予定のレンズ形状に合わせ
た成形型（二種目の型）でもよい。従って、前記場合に
は、予備室内には回転盤と予備室外部との交換を行うべ
き成形型を入れておくことになる。

本実施例によれば、予備室を少なくすることができる
とともに、回転盤に二種以上の成形型を保持し得る構成
にできるので、レンズ形状等の変更に対し、より迅速に
対応可能となる。

なお、回転盤に二種以上の成形型を予め装着してある
場合には、一種の成形型による成形が終わった際に、こ
の使用後の成形型を予備室に収容し、冷却後にアームに
て搬出し、その後該アームにて新たな成形型を予備室を
通過して回転盤に装着することもできる。そして、該成
形型の加熱は回転盤のヒーターにて行う。予め回転盤に
装着した成形型により成形が進行されており、新たな成
形型の装着にも成形作業の中断が短いので、生産性も良
い。

（第３実施例） 第７図は、本発明の第３実施例の成形装置の要部を説
明する断面図である。

本実施例の構成上の特徴は、成形型間の偏心調整を筒
状のスリーブにて行うとともに、成形型の一方の側壁に
上型、下型のそれぞれの加熱用予備室および冷却用予備
を配設した点にある。なお、第７図において、前記第１
実施例および第２実施例と同様な部材については同一符
号を付し、詳細な説明を省略する。

成形室２の中央には、上下端を上壁、下壁に固定され
たスリーブ55がある。該スリーブ55の側壁には、加熱炉
５内にて加熱軟化されたガラス素材34を搬入する搬送ア
ーム８の導入口56と、次のレンズ成形用の成形型を搬入
する搬入口57,57と、前のレンズ成形用に使用された成
形型を搬出する搬出口58,58が形成されている。前記搬
入口57,57は、成形時の上型の上昇位置よりも高い位
置、下型の下降位置よりも低い位置にある。

前記スリーブ55の内径は、上下一対の成形型10間の偏
心が成形レンズに要求される偏心以下になるように、成
形型10の外径よりもわずかに大きい寸法に設定されてい
る。この成形型10は、上下動自在に制御される各主軸11
先端に、それぞれ真空吸着によって保持固定され、前記
スリーブ55内を摺動される。主軸11内部の16は真空吸着
装置（不図示）に連結した吸着孔であり、18はヒータ
ー、17は型温度測定の熱電対で、熱電対の先端は成形型
の尾部の穴に挿入されている。成形室２の上部には窒素
ガスの供給管20が接続されている。成形室２の側壁に
は、ガラス素材の加熱炉５と反対の位置に、それぞれ開
口窓21を介して上型用と下型用に、上下に２個ずつの加
熱用予備室３と冷却用予備室４が別個に配設されてい
る。各予備室は、第１実施例の加熱用および冷却用の予
備室と同構成であり、それぞれシャッター27と、窒素ガ
スの供給管30を有する。また、各予備室の外部には、成
形型の外周嵌合面の溝と係合する切り欠きを有したアー
ム6,7も同様に配設されている。

前記構成の成形装置における成形型を交換する方法に
ついて説明する。

所定形状のレンズの成形が終了に近い時点にて、次の
レンズの成形に使用する成形型22a,22bを、それぞれア
ーム6,6にて保持し、シャッター27を開いて各加熱用予
備室3,3に搬入する。そして、シャッター27を閉じ、窒
素ガスを供給して不活性雰囲気中で成形型を成形作業時
の型温度まで加熱する。前記前段のレンズの成形が終了
した後、成形型10a,10bをそれぞれ搬出口58,58まで移動
するとともに、冷却用予備室4,4をそれぞれシャッター2
7にて不活性雰囲気に保ちながらアーム7,7の先端をそれ
ぞれの搬出口から挿入する。次いで成形型の外周嵌合面
の溝をアームの切り欠きと係合せしめるとともに、主軸
11をわずかに移動して熱電対17先端を成形型から引き抜
き、成形型の吸着を解除する。

その後、アーム７をスリーブから後退させて成形型を
各予備室４内に入れ、開口窓21をシャッター27にて閉
じ、不活性雰囲気中で成形型を冷却する。冷却後、窒素
ガスの供給を停止し、シャッター27を開いてアーム７を
さらに後退し、成形型を予備室外に搬出する。

一方、主軸11は、次の成形用の成形型の搬入口57,57
まで移動（上型用主軸11は下降し、下型用主軸11は上
昇）する。次いで開口窓21側のシャッター27,27を開
き、前記成形可能な温度に加熱された成形型22a,22bを
アーム6,6にてスリーブ55の搬入口57,57から主軸の先端
位置に搬入する。その後、主軸をわずかに移動して成形
型22a,22bを各主軸11に吸着するとともに成形型の尾部
にそれぞれ熱電対を挿入し、各成形型の温度制御を行
う。そして、アームを後退し、シャッター27,27を閉じ
て成形型の交換が終わることにより、再び次段のレンズ
成形が開始される。

本実施例によれば、成形型22間の偏心調整が簡単な構
成にて実現可能になるとともに、各予備室が成形室に側
壁に同列にあるので、装置の小型化を図ることができ
る。

なお実施例では、加熱炉と各予備室を対向する位置に
配設したが、隣接する側壁に配設してもよい。また、ス
リーブの搬入口と搬出口とともに加熱用、冷却用の予備
室の配列順序を入れ換えてもよい。

（第４実施例） 第８図は、本発明の第４実施例の成形装置の要部を説
明する断面図、第９図はＣ−Ｃ断面図である。

本実施例の構成上の特徴は、予備室と主軸先端との間
の成形型の受け渡しを、上下動自在かつ回転自在な支持
軸に反転部材を備えたアームにて行う点にある。

なお第８図、第９図において、前記第１実施例と同様
な部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略
する。

成形型２の対向する側壁には加熱用予備室３と冷却用
予備室４が配設され、不図示の側壁には加熱炉（不図
示）が配設されている。また成形室の上壁、下壁を貫通
して、上下動自在に制御され、かつ先端に凹部と吸着孔
を形成した主軸11,11が第１実施例と同様の構成にて配
設されている（ヒーター、熱電対等は不図示）。

また、成形室２の下壁を貫通して、２個のＬ字状のア
ーム60,61がある。このアーム60,61は上下動自在であ
り、かつ回動自在に制御された支持軸62,63（駆動装置
は不図示）の先端部に、成形型の外周嵌合面の溝と係合
するように切り欠き64を形成した反転部材65,66を取り
付けて構成されている。

また、各予備室3,4の開口端にはシャッター27,27を設
けるとともに各予備室3,4の内部には一対の成形型を並
列して載置するための石英ガラス板67がそれぞれ配設さ
れている（第８図では上型と下型が見えるように作図し
ている）。この石英ガラス板67は予備室３内を、紙面に
対して垂直方向にスライドするように、シリンダー68に
て制御されている。従って石英ガラス板67上に一方の成
形型（例えば上型）がアーム６にて搬送された後、石英
ガラス板67がスライドして、他方の成形型（下型）が石
英ガラス板67上に上型と並列して載置できる。

なお図において、20,30は窒素ガス供給管、７は使用
後の成形型を搬送するアームである。

前記成形装置における成形型を交換する方法について
説明する。

次のレンズの成形に使用する成形型22の一方をアーム
６にて加熱用予備室３内の石英ガラス板67上に搬送後、
該アーム６を後退せしめて再び成形型22の他方を搬送す
る。このとき石英ガラス板67をスライドし、成形型の一
対を並列に載置する。次いでシャッター27を閉じ、不活
性雰囲気中で成形可能な温度まで成形型22を加熱する。
前段レンズの成形が終了した後、主軸11を成形型10の取
り外し位置に移動させる。次いで、アーム61の支持軸63
を下型10bの場合には第８図示のように下降するととも
に回転させ、アームの反転部材66の切り欠き（不図示）
を成形型の溝と係合させる。その後、支持軸63を上昇さ
せて主軸11から下型10bを離し、再び支持軸63を回転さ
せて、開口窓21を介して石英ガラス板67に使用後の下型
10bを載置させる。そして、支持軸63を逆転させ、アー
ム61を下型10bから離す。次いで石英ガラス板67がスラ
イドするとともに、アーム61の支持軸63は上型の位置に
移動し、同様に上型10aを主軸11から取り外して冷却用
予備室内に搬送する。そして、不活性雰囲気中で冷却す
る。

なお上型10aを取り外したときには、上型の成形面を
保護するために、支持軸63が主軸から上型を取り外して
下降した際に、上型を保持した状態で反転部材66を180
度反転し、上型の尾部を石英ガラス板67の載置面にして
おくものである。

一方、加熱用予備室３側の開口窓21のシャッター27を
開け、アーム60により上型22a、下型22bをそれぞれの主
軸11に装着する。

即ち、アーム60の支持軸62を回転させることにより、
反転部材65にて下型22bを保持する（第９図ｇ位置）と
ともに該下型を主軸11上に位置せしめ（ｄ位置）、そし
て支持軸62を下降させた後、逆転（ｅ位置）して、下型
を離すと、吸着により下型は主軸11に固定される。次い
で支持軸62を上昇させた後、さらに逆転（ｆ位置）さ
せ、石英ガラス板67のスライドにより反転部材65との係
合位置に移された上型22aを該反転部材にて保持させる
（第９図ｇ位置）とともに予備室３から搬出させる。そ
して、反転部材65にて上型を180度反転させた後、上型
を主軸下端に位置せしめ、支持軸62を上昇させて主軸11
に上型を装着しながら、吸着させる。次いで支持軸62を
逆転（ｅ位置）させて上型を離した後、支持軸を下降さ
せ、反転部材65を成形室内に待機させておく。この作業
の間にシャッター27は閉じられている。

本実施例によれば、予備室を少なくできるとともに、
成形型の偏心も生じない。

なお、本実施例では、成形使用後の成形型を予備室外
に搬出させるが、これに限定されるものではない。

即ち、多種類のレンズを小ロットにて成形する際、主
軸から取り外した成形型を冷却用予備室に搬送しない
で、加熱用予備室に戻すように構成してもよい。この場
合には、第８図において、アーム60のみを使用して成形
型の交換が行われる。また、加熱用予備室３内のガラス
板67上に、多種類のレンズ形状に対応した成形面を有す
る成形型を、予め多数保管し、ほぼ成形可能な温度に加
熱しておくと、所望の成形型を何度でも容易にかつ迅速
に交換でき、多種少量生産への対応が簡単となる。

なお前記各実施例においては、成形使用後の成形型を
冷却装置を備えた冷却用予備室にて冷却したが、不活性
雰囲気中にて空冷により自然冷却でもよい。

また、ガラス素材の加熱炉にシャッターを配設した
が、成形室内の窒素ガスを常時に加熱炉を介して流出さ
せる構成の成形装置にあっては、加熱炉のシャッターは
なくてもよい。

さらに、各実施例ではガラス素材をレンズに成形する
場合について説明したが、プリズム、フィルター、ミラ
ー等の光学用素子（部材）でもよい。

さらに、各実施例では、成形型に成形した溝とアーム
の切り欠きとを係合して成形型を保持し搬送したが、成
形型をロボットハンドや吸着手段により、保持して行う
こともできる。また、主軸に対する成形型の固定は吸着
に限らず、バネ力を利用したクリック機構や磁力によっ
ても行うことができる。

さらに、各実施例では、成形型を搬送あるいは搬出す
る各アームを水平方向に進退自在に調整し、かつ成形型
の取り付け用主軸を上下動自在にすることで、成形型を
主軸に固定したが、これに限らず、各アームにさらに上
下動する駆動装置を連結した場合には、成形型を光学素
子の成形移動量範囲内での上下動に収めても成形型の交
換ができ、また、上型または下型の一方を上下動するこ
となく固定しても成形型の交換ができる。

さらに、各実施例においては、加熱用予備室にて加熱
する成形型の温度を成形時の成形温度に設定したが、成
形型の移送により、温度低下が生ずる場合には、設定温
度を高くすればよい。

さらに、第１実施例では、使用後の成形型を主軸の先
端部（取付部）から取り外した後に冷却用予備室に収容
したが、これに限定されるものではなく、取付部から使
用後の成形型をアームにて取り外した後に該取り外し位
置の横に移しておき、新たな成形型を主軸取付部に固定
してから前記横に移した使用後の成形型を加熱用予備室
に収容し、該予備室にてヒーターOFFにて不活性雰囲気
中の自然冷却を行ってもよい。

この場合には、第２実施例（第６図）の予備室と同様
に予備室は加熱用と冷却用に兼用されることになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光学素子の成形中に予備あるいは次
段階にて使用される成形型を加熱待機し、また交換後の
成形型を酸化されることなく処理できるので、成形装置
全体を冷却しなくても成形型の交換が可能になる。

よって、光学素子の成形時にアクシデントにより成形
型を交換するとき、あるいは成形対象となる光学素子の
形状を変更するときに、きわめて迅速に成形型を交換て
き、また一対の成形型で大量に成形し得る生産形態であ
るから少数の成形型を準備すればよいので、生産性のよ
い成形装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の成形装置全体の配置を示
す平面図、第２図は第１図のＡ方向からの要部断面図、
第３図は第１図のＢ方向からの要部断面図、第４図a,b
はシャッター部の動作説明図、第５図a,bは成形型を搬
送するアームの説明図、第６図は第２実施例の成形装置
の要部を説明する断面図、第７図は第３実施例の成形装
置の要部を説明する断面図、第８図は第４実施例の要部
を説明する断面図、第９図は第８図のＣ−Ｃ断面図であ
る。 １……成形装置 ２……成形室 ３……加熱用予備室 ４……冷却用予備室 ５……加熱炉 6,7,50,60,61……アーム ８……搬送アーム 10,22……成形型 11……主軸（取付部） 20,30,36……窒素ガス供給管 27……シャッター 40……回転板（取付部） 46……予備室（加熱、冷却兼用）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱軟化したガラス素材を、成形型により
   押圧して光学素子を成形する装置において、 前記成形型が着脱可能な取付部を有する成形室と、 前記成形室に連設され、前記成形型を所定温度にする予
   備室と、 前記ガラス素材を成形室内に搬送する搬送手段と、 少なくとも前記成形室と前記予備室との間で成形型を移
   送する移送手段と、 前記予備室に不活性ガスを供給する供給手段と、 前記予備室に成形型が搬入される搬入口および前記予備
   室から成形型が搬出される搬出口のそれぞれを開閉する
   開閉手段と、 を具備することを特徴とする光学素子の成形装置。