JP2819866B2 - ガラスレンズ成形装置およびその熱緩衝材 - Google Patents
ガラスレンズ成形装置およびその熱緩衝材Info
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- JP2819866B2 JP2819866B2 JP3169949A JP16994991A JP2819866B2 JP 2819866 B2 JP2819866 B2 JP 2819866B2 JP 3169949 A JP3169949 A JP 3169949A JP 16994991 A JP16994991 A JP 16994991A JP 2819866 B2 JP2819866 B2 JP 2819866B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学機器に使用される
ガラスレンズ等を精密ガラス成形法により形成するガラ
スレンズ成形装置とその熱緩衝材に関する。
ガラスレンズ等を精密ガラス成形法により形成するガラ
スレンズ成形装置とその熱緩衝材に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光学レンズを研磨工程なしの一発
成形により、形成する試みが多くなされ、現在各社では
量産段階にある。ガラス素材を溶融状態から型に流しこ
み加圧成形する方法が最も能率的であるが冷却時のガラ
スの収縮を制御することが難しく、精密なレンズ成形に
は適さない。従ってガラス素材を一定の形状に予備加工
して、これを型の間に供給し、加熱、押圧成形するのが
一般的な方法である。（例えば、特開昭５８−８４１３
号公報、６０−２００８３３号公報など）。以下図面を
参照しながら、上述した従来の成形方法について説明す
る。
成形により、形成する試みが多くなされ、現在各社では
量産段階にある。ガラス素材を溶融状態から型に流しこ
み加圧成形する方法が最も能率的であるが冷却時のガラ
スの収縮を制御することが難しく、精密なレンズ成形に
は適さない。従ってガラス素材を一定の形状に予備加工
して、これを型の間に供給し、加熱、押圧成形するのが
一般的な方法である。（例えば、特開昭５８−８４１３
号公報、６０−２００８３３号公報など）。以下図面を
参照しながら、上述した従来の成形方法について説明す
る。
【０００３】図５は本願発明者らが行っていた従来法の
ひとつにより、円板状のガラス素材を成形してレンズを
形成した状態を示す断面図である。５４は成形されたレ
ンズ、５１、５２は一対の成形型、５３は胴型である。
５５は加熱板、５６はヒ−タ−、５７は加圧機構、５８
は冷却板、５９は基台で構成された成形装置の一部であ
る。 レンズ素材を成形型の中に供給し、ヒ−タ−５６
により加熱された加熱板５５を用いて型およびレンズ素
材をガラスの軟化点近傍の温度まで加熱し、型５１、５
２により加圧変形する。加圧成形が終了後は成形された
レンズを徐々に冷却してレンズが取り出せる温度になる
と型を開きレンズ５４を取り出す。
ひとつにより、円板状のガラス素材を成形してレンズを
形成した状態を示す断面図である。５４は成形されたレ
ンズ、５１、５２は一対の成形型、５３は胴型である。
５５は加熱板、５６はヒ−タ−、５７は加圧機構、５８
は冷却板、５９は基台で構成された成形装置の一部であ
る。 レンズ素材を成形型の中に供給し、ヒ−タ−５６
により加熱された加熱板５５を用いて型およびレンズ素
材をガラスの軟化点近傍の温度まで加熱し、型５１、５
２により加圧変形する。加圧成形が終了後は成形された
レンズを徐々に冷却してレンズが取り出せる温度になる
と型を開きレンズ５４を取り出す。
【０００４】しかしながら上述したような方法で光学用
に用いるガラスレンズでは成形できる温度が５００〜７
００℃の高温であるため、加圧機構、成形装置等、全体
の温度上昇を防止するために、加熱板５５の近傍に冷却
板５８を設ける必要がある。しかし成形されたレンズ５
４の性能は、上下型５１、５２が接触する加熱板５５の
温度分布に依存する。また加熱板５５の温度分布は、ヒ
−タ５６と加熱板５５の接触状態および冷却板５８に内
蔵した冷却水（図示せず）の温度ばらつきや、水量等の
影響をうけ、レンズ性能が安定しない課題を有してい
た。
に用いるガラスレンズでは成形できる温度が５００〜７
００℃の高温であるため、加圧機構、成形装置等、全体
の温度上昇を防止するために、加熱板５５の近傍に冷却
板５８を設ける必要がある。しかし成形されたレンズ５
４の性能は、上下型５１、５２が接触する加熱板５５の
温度分布に依存する。また加熱板５５の温度分布は、ヒ
−タ５６と加熱板５５の接触状態および冷却板５８に内
蔵した冷却水（図示せず）の温度ばらつきや、水量等の
影響をうけ、レンズ性能が安定しない課題を有してい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題に鑑
み、高い形状精度と面精度を有し、かつ、安定したプレ
ス成形することのできるガラスレンズ成形装置とそれに
用いる高温用断熱材を提供することを目的とする。
み、高い形状精度と面精度を有し、かつ、安定したプレ
ス成形することのできるガラスレンズ成形装置とそれに
用いる高温用断熱材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】少なくとも一方に押圧機
構を有し、対向させた加熱加圧ブロックを構成したガラ
スレンズ成形装置において、加熱加圧ブロックが冷却
板、熱緩衝板、加熱板の順で積層した構成とすることで
上記課題を解決出来る。
構を有し、対向させた加熱加圧ブロックを構成したガラ
スレンズ成形装置において、加熱加圧ブロックが冷却
板、熱緩衝板、加熱板の順で積層した構成とすることで
上記課題を解決出来る。
【０００７】
【作用】本発明で構成する熱緩衝板は、冷却板および加
熱板の温度ばらつきと、温度差を緩衝させ、かつ、成形
金型の温度分布を向上させ、しいては成形レンズ性能の
向上と安定性に作用する。
熱板の温度ばらつきと、温度差を緩衝させ、かつ、成形
金型の温度分布を向上させ、しいては成形レンズ性能の
向上と安定性に作用する。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例について図１〜図４の図
面を参照しながら詳細に説明する。 図１の構成を説明
すると、基台１上に冷却板２、熱緩衝板３、加熱板４が
積層され、基台１に機械的に固定されており、固定側の
加熱加圧ブロックを構成している。
面を参照しながら詳細に説明する。 図１の構成を説明
すると、基台１上に冷却板２、熱緩衝板３、加熱板４が
積層され、基台１に機械的に固定されており、固定側の
加熱加圧ブロックを構成している。
【０００９】一方、上下自在に可動する可動軸５の下端
面にも、冷却板６、熱緩衝板７、加熱板８が積層固定さ
れ、可動側の加熱加圧ブロックを構成している。
面にも、冷却板６、熱緩衝板７、加熱板８が積層固定さ
れ、可動側の加熱加圧ブロックを構成している。
【００１０】上下の加熱板８、４には各々加熱源として
のヒ−タ９と温度検知を行うためのセンサ−１０が設け
られており所定の温度制御を行っている。また上下の冷
却板８、２には水冷回路（図示せず）が組み込まれてお
り、所定の温度と流量の水を流して可動軸５、基台１へ
の熱の伝導を防止している。可動軸５の上方にはエア−
シリンダ−等加圧に必要な駆動源（図示せず）が設けら
れている。
のヒ−タ９と温度検知を行うためのセンサ−１０が設け
られており所定の温度制御を行っている。また上下の冷
却板８、２には水冷回路（図示せず）が組み込まれてお
り、所定の温度と流量の水を流して可動軸５、基台１へ
の熱の伝導を防止している。可動軸５の上方にはエア−
シリンダ−等加圧に必要な駆動源（図示せず）が設けら
れている。
【００１１】上述した下側加熱加圧ブロックと、上下に
可動自在な上側加熱加圧ブロックの間には、上型１１、
下型１２、胴型１３およびレンズ素材１４で構成される
成形ブロック１５が載置されている。
可動自在な上側加熱加圧ブロックの間には、上型１１、
下型１２、胴型１３およびレンズ素材１４で構成される
成形ブロック１５が載置されている。
【００１２】図２は、上記実施例における加熱板８、熱
緩衝板３、冷却板２の構成を詳しく示している。
緩衝板３、冷却板２の構成を詳しく示している。
【００１３】加熱板８は矩形状からなり、耐熱性を有す
る金属ブロック１６に平行する２本の貫通孔１７を設
け、この貫通孔１７には棒形状のヒ−タ９が間隔規制部
材１８を介して挿入固定されている。
る金属ブロック１６に平行する２本の貫通孔１７を設
け、この貫通孔１７には棒形状のヒ−タ９が間隔規制部
材１８を介して挿入固定されている。
【００１４】加熱板８の温度分布を向上させる第１の要
因は、上述した金属ブロック１６とヒ−タ９との間隔を
如何に均一にし少なくするかで決定される。すなわち、
貫通孔の加工ばらつきと、供されるヒ−タ外径のばらつ
きを、如何に吸収し、かつ最適なクリアランスを得るか
である。
因は、上述した金属ブロック１６とヒ−タ９との間隔を
如何に均一にし少なくするかで決定される。すなわち、
貫通孔の加工ばらつきと、供されるヒ−タ外径のばらつ
きを、如何に吸収し、かつ最適なクリアランスを得るか
である。
【００１５】本実施例では、ヒ−タ９の外径は１６ミリ
のものを用い、金属ブロックの孔径は５０ミクロンのク
リアランスとなるように加工した。間隔規制部材１８に
は、耐熱性、固定性、さらにヒ−タ取り変え時のメンテ
性を考慮し、市販されているアルミナ、炭化珪素等に酸
化ジルコニアを混ぜた粉末の研磨砥粒を使用した。研磨
砥粒からなる間隔規制部材１８は、加工された貫通孔の
内面のバリを研磨する効果と、砥粒に含まれる酸化ジル
コニアは若干の固定効果がある。使用時には間隔規制部
材は水で溶いて前記したクリアランスを完全に充填して
後、乾燥して加熱板８を得る。
のものを用い、金属ブロックの孔径は５０ミクロンのク
リアランスとなるように加工した。間隔規制部材１８に
は、耐熱性、固定性、さらにヒ−タ取り変え時のメンテ
性を考慮し、市販されているアルミナ、炭化珪素等に酸
化ジルコニアを混ぜた粉末の研磨砥粒を使用した。研磨
砥粒からなる間隔規制部材１８は、加工された貫通孔の
内面のバリを研磨する効果と、砥粒に含まれる酸化ジル
コニアは若干の固定効果がある。使用時には間隔規制部
材は水で溶いて前記したクリアランスを完全に充填して
後、乾燥して加熱板８を得る。
【００１６】加熱板の温度分布を向上させる第２の要因
は、加熱板８と熱緩衝板３の位置関係である。
は、加熱板８と熱緩衝板３の位置関係である。
【００１７】図３および図４は加熱板と熱緩衝板を左右
方向に故意にずらせた位置における温度分布を示してお
り、図３の図中左側のように一部加熱板と熱緩衝板が接
触していない箇所においては、加熱板の放熱面積が大き
く、したがって温度も低く左右の位置関係において温度
分布も悪い。図３の平面において、前後方向も同様であ
る。すなわち両者の接触面において加熱板の放熱面積を
一定にすることでが重要であり、言い換えれば前記した
二つの面積が熱緩衝板＞加熱板の関係であることを意味
する。上記した説明は下側の加熱加圧ブロックの図中番
号を記載したが上側の加熱加圧ブロックにおいても同様
である。尚図４の図中にヒ−タ方向を示し１９はリ−ド
端子である。
方向に故意にずらせた位置における温度分布を示してお
り、図３の図中左側のように一部加熱板と熱緩衝板が接
触していない箇所においては、加熱板の放熱面積が大き
く、したがって温度も低く左右の位置関係において温度
分布も悪い。図３の平面において、前後方向も同様であ
る。すなわち両者の接触面において加熱板の放熱面積を
一定にすることでが重要であり、言い換えれば前記した
二つの面積が熱緩衝板＞加熱板の関係であることを意味
する。上記した説明は下側の加熱加圧ブロックの図中番
号を記載したが上側の加熱加圧ブロックにおいても同様
である。尚図４の図中にヒ−タ方向を示し１９はリ−ド
端子である。
【００１８】一方、熱緩衝板に要求される特性は、耐熱
性（熱伝導率）、耐熱衝撃性、耐圧性、寿命および加工
性である。本実施例では酸化アルミ、炭化珪素を主成分
とするビトリファイド系砥石を使用した。その理由は市
販されているセラミックスス系の断熱材においては初期
的な特性はすべて満足するものの、本発明の成形機のよ
うに頻繁に温度上昇下降を繰り返し行うことと、繰り返
し加圧されることと、熱緩衝板の厚み方向において冷却
板側は常温、加熱板側は６００℃前後の使用条件下にお
いては、特に耐熱衝撃性からくる寿命が短いためであ
る。
性（熱伝導率）、耐熱衝撃性、耐圧性、寿命および加工
性である。本実施例では酸化アルミ、炭化珪素を主成分
とするビトリファイド系砥石を使用した。その理由は市
販されているセラミックスス系の断熱材においては初期
的な特性はすべて満足するものの、本発明の成形機のよ
うに頻繁に温度上昇下降を繰り返し行うことと、繰り返
し加圧されることと、熱緩衝板の厚み方向において冷却
板側は常温、加熱板側は６００℃前後の使用条件下にお
いては、特に耐熱衝撃性からくる寿命が短いためであ
る。
【００１９】本実施例に使用した砥石は、酸化アルミ７
８％、酸化珪素２０％、酸化カリ１．５％、酸化ナトリ
ュウム１％、酸化カルシュウム０．５％からなる組成
で、気孔率３９．５％、耐熱温度１３００℃を有するも
のを使用した。上述した熱緩衝板と、一般的に市販され
ている断熱材を同様の形状に加工して量産成形機に取り
つけ寿命の評価をしたところ、約１ヵ月の使用後におい
て明確な差があった。
８％、酸化珪素２０％、酸化カリ１．５％、酸化ナトリ
ュウム１％、酸化カルシュウム０．５％からなる組成
で、気孔率３９．５％、耐熱温度１３００℃を有するも
のを使用した。上述した熱緩衝板と、一般的に市販され
ている断熱材を同様の形状に加工して量産成形機に取り
つけ寿命の評価をしたところ、約１ヵ月の使用後におい
て明確な差があった。
【００２０】市販の断熱材では原形が維持出来ないほど
の微細な割れを生じており、一方本発明の砥石ではほと
んど割れの発生を見ず、約１年経過した時点でも割れの
発生はない。
の微細な割れを生じており、一方本発明の砥石ではほと
んど割れの発生を見ず、約１年経過した時点でも割れの
発生はない。
【００２１】一般的に断熱材のほとんどは、固体中に気
体（多くの場合は空気）を含ませ、気体の熱伝導率が固
体の熱伝導率より低いことを利用している。したがって
砥石は、上述したように断熱材になりうる成分と気孔率
を有しているので優秀な断熱材であり、かつ、熱的にも
安定で、寿命的にも優秀であり、成形装置の熱緩衝材と
して極めて優れていることを実証した。
体（多くの場合は空気）を含ませ、気体の熱伝導率が固
体の熱伝導率より低いことを利用している。したがって
砥石は、上述したように断熱材になりうる成分と気孔率
を有しているので優秀な断熱材であり、かつ、熱的にも
安定で、寿命的にも優秀であり、成形装置の熱緩衝材と
して極めて優れていることを実証した。
【００２２】尚本実施例では、熱緩衝板として酸化アル
ミが主成分のものを使用したが、炭化珪素が主成分であ
っても同様の効果を得ることができる。
ミが主成分のものを使用したが、炭化珪素が主成分であ
っても同様の効果を得ることができる。
【００２３】次に上述した成形機を用いてレンズを成形
する工程を図１に基ずき説明すると、上下金型１１、１
２、と胴型１３が構成する内部にレンズ素材１４を配置
し、成形ブロック１５を形成する。成形ブロック１５を
加熱板４上に載置し、レンズ素材１４が軟化変形出来る
温度まで上昇させる。加熱変形は、上側の加熱加圧ブロ
ックが下降して、上型１１を介してレンズ素材を変形さ
せる。変形完了後は成形ブロック１５全体をレンズの取
り出し温度まで冷却して後、レンズをとりだす。
する工程を図１に基ずき説明すると、上下金型１１、１
２、と胴型１３が構成する内部にレンズ素材１４を配置
し、成形ブロック１５を形成する。成形ブロック１５を
加熱板４上に載置し、レンズ素材１４が軟化変形出来る
温度まで上昇させる。加熱変形は、上側の加熱加圧ブロ
ックが下降して、上型１１を介してレンズ素材を変形さ
せる。変形完了後は成形ブロック１５全体をレンズの取
り出し温度まで冷却して後、レンズをとりだす。
【００２４】本実施例で用いたレンズ素材は、硼珪酸バ
リュウム系で球形状をしたものを用い、成形温度は５７
０℃で行った。また成形されたレンズは両凸形状であ
り、レンズ外径１６ミリ、肉厚４ミリであった。成形さ
れたレンズをフィ−ゾ−式の干渉計を用いて波面収差を
測定したところ両面共、光学設計上全く問題のない収差
（球面、非点、コマ）であることを確認した。
リュウム系で球形状をしたものを用い、成形温度は５７
０℃で行った。また成形されたレンズは両凸形状であ
り、レンズ外径１６ミリ、肉厚４ミリであった。成形さ
れたレンズをフィ−ゾ−式の干渉計を用いて波面収差を
測定したところ両面共、光学設計上全く問題のない収差
（球面、非点、コマ）であることを確認した。
【００２５】
【発明の効果】本発明の装置によれば、成形レンズの性
能を決定する加熱加圧ブロックの温度分布を向上させ、
安定な性能を有する成形レンズの量産に寄与し、さら
に、加工工具として用いてた砥石を熱緩衝板として利用
することによって、産業上利用価値の高いガラスレンズ
成形装置が得られる。
能を決定する加熱加圧ブロックの温度分布を向上させ、
安定な性能を有する成形レンズの量産に寄与し、さら
に、加工工具として用いてた砥石を熱緩衝板として利用
することによって、産業上利用価値の高いガラスレンズ
成形装置が得られる。
【図１】本発明のガラスレンズ成形装置の実施例を示す
正断面図
正断面図
【図２】同実施例における加熱加圧ブロックを示す正断
面図
面図
【図３】温度分布の一例を示す説明図
【図４】温度分布の一例を示す説明図
【図５】従来装置の要部断面図
１ 基台 ２、６ 冷却板 ３、７ 熱緩衝板 ４、８ 加熱板 ５ 可動軸 ９ ヒ−タ １０ センサ− １１ 上型 １２ 下型 １３ 胴型 １４ レンズ素材 １５ 成形ブロック １６ 金属ブロック １７ 貫通孔 １８ 間隔規制部材 １９ リ−ド端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩山 忠夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−45734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−14118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−107822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−200833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−8413（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも一方に押圧機構を有し、対向
させた加熱加圧ブロックを構成したガラスレンズ成形装
置において、前記加熱加圧ブロックが冷却板、熱緩衝
材、加熱板を積層した構成である事を特徴とするガラス
レンズ成形装置。 - 【請求項２】 熱緩衝材が、酸化アルミ、炭化珪素を主
成分であるビトリファイド系砥石であるガラスレンズ成
形装置の熱緩衝材 - 【請求項３】 熱緩衝板として、酸化アルミ、炭化珪
素、を主成分とするビトリファイド系砥石からなること
を特徴とする請求項１記載のガラスレンズ成形装置。 - 【請求項４】 熱緩衝板と、加熱板の接触部において、
熱緩衝板の面積が加熱板の面積より大であることを特徴
とする請求項１または２記載のガラスレンズ成形装置。 - 【請求項５】 加熱板は、金属で形成されると共にヒー
タが埋設されており、前記ヒータと、前記ヒータを埋設
する加熱板壁面との間隙に間隔規制部材が充填されたこ
とを特徴とする請求項１または２記載のガラスレンズ成
形装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3169949A JP2819866B2 (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | ガラスレンズ成形装置およびその熱緩衝材 |
| US07/782,363 US5188652A (en) | 1990-10-26 | 1991-10-24 | Machine for molding optical element |
| DE69121663T DE69121663T2 (de) | 1990-10-26 | 1991-10-24 | Maschine zum Formen eines optischen Elements und Verfahren zur Herstellung dieses optischen Elements mittels einer Maschine |
| EP91118122A EP0482624B1 (en) | 1990-10-26 | 1991-10-24 | Machine for molding optical element and method of producing the optical element by using the machine |
| US07/865,586 US5201927A (en) | 1990-10-26 | 1992-04-09 | Method of producing the optical element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3169949A JP2819866B2 (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | ガラスレンズ成形装置およびその熱緩衝材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0517170A JPH0517170A (ja) | 1993-01-26 |
| JP2819866B2 true JP2819866B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=15895858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3169949A Expired - Lifetime JP2819866B2 (ja) | 1990-10-26 | 1991-07-10 | ガラスレンズ成形装置およびその熱緩衝材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2819866B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3759190B2 (ja) * | 1995-03-22 | 2006-03-22 | 松下電器産業株式会社 | 光学素子の成形方法 |
| JP4990542B2 (ja) * | 2006-03-09 | 2012-08-01 | 富士フイルム株式会社 | 成形装置 |
-
1991
- 1991-07-10 JP JP3169949A patent/JP2819866B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0517170A (ja) | 1993-01-26 |
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