JP3273197B2 - 光学ガラス素子等の成形装置 - Google Patents

光学ガラス素子等の成形装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばカメラなどのガ
ラスレンズやプラスチック眼鏡のレンズを成形するため
のガラス型など(以下光学ガラス素子等として説明す
る)をプレスにより成形する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の成形装置においては、型
及びガラス素材の加熱手段として、例えば、特開昭63
−170228号公報に示されているような誘導加熱
(以下RF加熱という)が採用されていた。
【0003】RF加熱に対し、本発明者らは、型の均一
加熱を図り、高精度な光学ガラス素子等を得るべく、特
願平2−407118号,特願平3−126786号な
どで赤外線ランプによる加熱を提案し、型内の温度分布
の均一と上下の型の均一加熱の効果を得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、赤外線
ランプによる加熱について種々研究の結果、成形する光
学ガラス素子等の形状や寸法あるいは型の形状や寸法が
変り、型と赤外線ランプの相対位置が変わると、型を所
定の成形温度まで昇温させる加熱昇温時において、上下
の型の温度上昇勾配に差が生じ、これを等しくするよう
に個々の赤外線ランプの出力を制御すると、長時間を要
することを知見した。
【0005】また、上下の型が一旦所定の成形温度に安
定した後は、型と赤外線ランプの相対位置が変化して
も、上下の型の温度差の発生は比較的わずかであり、赤
外線ランプの個々の出力制御によって上下の型を所定温
度に制御し得ることを知見した。
【0006】本発明は、上記知見に基づき、型と赤外線
ランプの相対位置が変化した場合にも、上下の型をより
短時間のうちに所定の温度上昇勾配で加熱昇温させるこ
とができると共に成形温度到達後の温度制御にも不都合
を生じることなく、能率的に高精度の光学ガラス素子等
を成形可能とする光学ガス素子等の成形装置を提供する
ことを目的としている。
【0007】上記の目的を達成するための本発明は、上
下一対の型間にガラス素材を配置し、前記型及びガラス
素材を、該型の周囲を囲むように設けた赤外線ランプに
より加熱して、ガラス素材をプレス成形すると共に、前
記赤外線ランプが、前記型の移動方向へ移動可能なブラ
ケットに取付けられ、前記型の周囲を囲む加熱位置と該
周囲から外れる待避位置との間を移動可能に構成された
光学ガラス素子等の成形装置において、前記赤外線ラン
プの少なくとも一部を前記ブラケットに対して前記型の
移動方向へ移動可能に取付けると共に、前記少なくとも
一部の赤外線ランプを前記型の移動方向へ所定量移動さ
せるための駆動手段を設けたものである。
【0008】
【作用】成形する光学ガラス素子等の形状や寸法あるい
は型の形状や寸法が変り、型と赤外線ランプの相対位置
が変化した場合、赤外線ランプの少なくとも一部をブラ
ケットに対して移動させ、少なくともプレス成形前の加
熱昇温時における上下一対の型の位置、すなわち上下一
対の型間にガラス素材を配置して加熱昇温させるプレス
成形前の型の位置に対し、赤外線ランプが両型に対し所
定割合の加熱力で最も効率的に作用するように位置決め
する。
【0009】このように赤外線ランプの位置を設定する
ことにより、上下一対の型を短時間で所定の温度上昇勾
配で加熱することができる。所定の温度に達した後、上
下一対の型のいずれか一方又は両方を移動させてプレス
成形することにより、型と赤外線ランプの相対位置関係
が変化するが、この変化による上下一対の型の温度差の
発生は、個々の赤外線ランプの出力制御によって十分押
えることができる。これにより高精度な光学ガラス素子
等を能率的に成形することが可能となる。なお、プレス
成形による型の移動に応じて赤外線ランプを移動させて
もよいことは言うまでもない。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例について図1ないし図4
により説明する。図1において、固定軸1は上端側がフ
レーム2の天井部に固定され、下端に中空の断熱部材3
を介して固定ダイプレート4が取付けられている。固体
ダイプレート4には、固定ダイ5と共にセラミックスな
どで作られた上キャビティダイ6が図示しないボルトな
どにより取付けられている。
【0011】固定軸1の下方には、これと同軸状態で対
向する移動軸7が設けられ、移動軸7の上端には、前記
と同様に、中空の断熱部材8を介して移動ダイプレート
9が取付けられ、移動ダイプレート9には、移動ダイ1
0と共にセラミックスなどで作られた下キャビティダイ
11が取付けられている。
【0012】移動軸7は、ベース22を貫通して下方へ
伸び、サーボモータ16によって上下に所望の速度で移
動すると共に所望の上昇力(プレス力)を与えられ、か
つ成形プロセスに従って所望の位置に停止されるように
なっている。
【0013】固定軸1には図示しない駆動装置によりブ
ラケット23が上下動可能に取付けられ、ブラケット2
3には透明石英ガラスのような赤外線を透過する透明な
部材で作られた中空円筒状の隔壁24が取付けられてい
る。
【0014】隔壁24は、固定ダイプレート4,固定ダ
イ5および上キャビティダイ6の組立体からなる上型2
0と、移動ダイプレート9,移動ダイ10および下キャ
ビティダイ11の組立体からなる下型21とを囲み、ブ
ラケット23の上下動により、ブラケット23とベース
22の間に開閉可能な成形室25を形成するようになっ
ている。
【0015】ブラケット23には、隔壁24を囲むよう
に、加熱源である複数の半円状(図2参照)の赤外線ラ
ンプ30a1 〜30a4 ,30b1 〜30b4 と、これ
らの赤外線ランプ30a1 ,30b1 等の背面を囲むよ
うに設けられたアルミニュームの磨いた面に金メッキを
施こした反射ミラー31a,31bと、からなる赤外線
ランプユニット32a,32bがエアシリンダ33a,
33bによって固定軸1及び移動軸7と平行に移動可能
に取り付けられ、上下に位置調整可能なストッパ34
a,34bによって後述するように位置決めされるよう
になっている。
【0016】なお、本実施例では、赤外線ランプ30a
1 ,30b1 等を、4段計8本で構成した。図2におい
て、35はランプの端子,36は絶縁碍子である。
【0017】図1において、上方の2段の赤外線ランプ
30a1 ,30a2 ,30b1 ,30b2 は上型20に
対応し、下方の2段の赤外線ランプ30a3 ,30
4 ,30b3 ,30b4 は下型21に対応して設置さ
れている。
【0018】上キャビティダイ6と下キャビティダイ1
1の背面には、それぞれ温度検出器としての熱電対40
a,40bが取付けられている。
【0019】図3(a)(b)は、上型20と下型21
の温度制御系を示すもので、41aは上型用の自動温度
調節計(ATC)であり、41bは下型用のATCであ
り、これらに所望の温度を設定するようになっている。
【0020】熱電対40a,40bの検出出力はそれぞ
れのATC41a,41bに取込まれ、キャビティダイ
6,11すなわち上下の型20,21が設定温度となる
ように、ATC41a,41bからサイリスタ式電力調
整器(SCRC)42a,42bへ出力を与え、赤外線
ランプ30a1 ,30a2 ,30b1 ,30b2 と赤外
線ランプ30a3 ,30a4 ,30b3 ,30b4 の出
力をそれぞれ調整するようになっている。
【0021】次いで本装置の作用について説明する。な
お、本実施例では、外径33mmの凸レンズを成形する場
合を示し、固定ダイ5および移動ダイ10の外径はそれ
ぞれ72mm程度であり、隔壁24は外径98mm,肉厚約
4mmであり、赤外線ランプ30a1 ,30b1 等は、2
00V,max1.7Kw/1本のものを片側4本とし
両側で8本用いた。
【0022】固定ダイ5および移動ダイ10の材料はタ
ングステン合金であり、両キャビティダイ6,11はS
iCであり、ガラス素材15には最高屈伏温度約650
℃の光学ガラスを用いた。
【0023】まず、図1に示すように、下キャビティダ
イ11上にガラス素材(プリフォーム)15を載せ、成
形室25を図1に示すように閉じ、成形室25内に、不
活性ガスであるN2 ガスを導入すると共に、成形室25
内の酸素濃度が型の酸化を進行させない濃度まで置換し
てから加熱を開始した。
【0024】このとき、赤外線ランプユニット32a,
32bは、エアシリンダ33a,33bによってストッ
パ34a,34bに押圧され、上方の2段の赤外線ラン
プ30a1 ,30a2 ,30b1 ,30b2 と下方の2
段の赤外線ランプ30a3 ,30a4 ,30b3 ,30
4 が上下の型20,21に対し、上下に対称的に位置
するように位置決めした。
【0025】図3に示すATC41a,41bには設定
温度として620℃を設定し、常温(約20℃)から型
20,21を昇温させたところ、上下両型20,21が
上記設定温度に安定するまでの時間は図4(a)に示す
ように、約2分であった。
【0026】その後、赤外線ランプユニット32a,3
2bの位置を変えずに、下型21をサーボモータ16に
より上昇させてプレス成形し、さらにその後、徐冷して
ガラスレンズを成形したが、このプレス成形時および徐
冷時の上下両型20,21の温度は、ATC41a,4
1bによってほとんど温度差を生じることなく、適正に
制御することができた。
【0027】これに対し、赤外線ランプユニット32
a,32bの位置を、上下の型20,21に対する対称
位置から上方へ10mmずらせ、他の条件は変えずに昇温
させたところ、上下両型20,21が上記設定温度に安
定するのに、図4(b)に示すように、約2分30秒を
要し、特にこの昇温過程において本発明との差が顕著に
現われた。
【0028】これは、前述したように上下の型20,2
1に対する加熱のアンバランスに起因しており、特に一
方の型20又は21に対する加熱力が低下すると、他方
がこれに従うためと考えられる。これに対し、本発明の
ように、上下の型20,21に対して赤外線ランプ30
1 ,30b1 等を対称的に位置決めすることにより、
両型20,21の加熱力を等しくできると共に、加熱力
の低下をより小さく押えることができるためと考えられ
る。
【0029】前述した実施例は、赤外線ランプユニット
32a,32bを別々に移動可能にした例を示したが、
一体的に移動させるようにしてもよく、またこの移動は
アエシリンダ33a,33bを用いず、手動としてもよ
く、さらにパルスモータやサーボモータを用い、指令制
御によって赤外線ランプユニット32a,32bをプレ
ス成形中に上下の型20,21の位置に応じて適宜に移
動および位置決め可能にすれば、加熱昇温時はもちろん
プレス成形時、徐冷時においても一層的確に上下の型の
温度を制御することが可能となる。
【0030】さらに赤外線ランプ30a1 ,30b1
は4段に限らず、もっと小数段ないし多数段であっても
よく、また奇数段であってもい。さらにまた、赤外線ラ
ンプユニット32a,32bを上下に2分割し、少なく
とも移動側の型20に対応する側を、この型20の位置
に対応させて移動させるようにしてもよい等、種々変形
可能である。
【0031】また、本発明は、上下の型20,21に積
極的に所望の温度差を付与する場合にも適用でき、この
場合には型20,21に対して赤外線ランプユニット3
2a,32bを上記対称位置から所定量ずらせばよい。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、成形
する光学ガラス素子等の形状や寸法あるいは型の形状や
寸法が変り、型と赤外線ランプの相対位置が変化して
も、赤外線ランプを上下の型に対応させて位置決めして
型を加熱昇温することにより、上下両型をより短時間で
所定の加熱設定温度に安定させることができ、高精度な
光学ガラス素子等を能率的に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す一部破断概要図である。
【図2】赤外線ランプユニットの概要横断平面図であ
る。
【図3】温度制御系のブロック図である。
【図4】(a)は本発明による型の昇温曲線を、(b)
は比較例における型の昇温曲線を、示す図である。
【符号の説明】
1 固定軸 7 移動軸 15 ガラス素材 16 サーボモータ 20 上型 21 下型 30a1 〜30a4 ,31b1 〜31b4 赤外線ラン
プ 32a,32b 赤外線ランプユニット 33a,33b エアシリンダ 34a,34b ストッパ 40a,40b 熱電対 41a,41b 自動温度調節計(ATC) 42a,42b サイリスタ式電力調整器(SCRC)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−170226(JP,A) 特開 平4−154636(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 11/00 - 11/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下一対の型間にガラス素材を配置し、
    前記型及びガラス素材を、該型の周囲を囲むように設け
    た赤外線ランプにより加熱して、ガラス素材をプレス成
    形すると共に、前記赤外線ランプが、前記型の移動方向
    へ移動可能なブラケットに取付けられ、前記型の周囲を
    囲む加熱位置と該周囲から外れる待避位置との間を移動
    可能に構成された光学ガラス素子等の成形装置におい
    て、前記赤外線ランプの少なくとも一部を前記ブラケッ
    トに対して前記型の移動方向へ移動可能に取付けると共
    に、前記少なくとも一部の赤外線ランプを前記型の移動
    方向へ所定量移動させるための駆動手段を設けたことを
    特徴する光学ガラス素子等の成形装置。
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