JP3752282B2 - 光学素子の成形方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱軟化したガラス素材を上下一対の成形型により押圧成形する光学素子の成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、加熱軟化したガラス素材を成形型により押圧成形して光学素子を得る成形方法として、例えば特開平6−100321号公報に記載される発明がある。上記発明は、ガラス素材を真空吸着してガラス素材保持部材に載置し、ガラス素材保持部材にてガラス素材を上下一対の成形型間に搬送し、押圧成形することにより所望の光学素子を得るものである。
【0003】
上記発明で用いるガラス素材保持部材は、図15に示すように、筒形状のガラス素材保持部材91の内径部には段部91aが形成されている。段部91aには上型93および下型94から成る成形型の下型94を通すため、成形型94の外径よりも大きな径の型通し孔95が形成されている。この段部91aに下型94の外径よりも大きな径であるガラス素材92の非光学的有効面が載置されることにより、光学的有効面が開放された状態でガラス素材92は保持される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には以下のような問題がある。
すなわち、前記従来技術で用いるガラス素材保持部材はガラス素材の光学的有効面の外周部である非光学的有効面でガラス素材を保持する構成となっている。
【0005】
そのため、成形されるガラス素材は少なくとも光学的有効面よりも大きな径で且つ成形型の外径よりも大きくなければならない。従って、必要以上に大きな径のガラス素材を用意しなければならず、ガラス素材の材料費が高くなるという問題点があった。また、成形後に芯取りをして光学素子の外径を加工する際の削り代が大きくなり、加工費も高くなるという問題点があった。
【0006】
請求項1の課題は、ガラス素材保持部材へ設置するのに必要なガラス素材外周部を不要とし、成形品外周部の余計な部分(以下、駄肉部という)を少なくできる成形方法の提供にある。
【0007】
請求項2の課題は、所望する光学素子の直径よりも小さな径のガラス素材を用いることにより、駄肉部を極力小さくできる成形方法の提供にある。
【0008】
請求項3の課題は、ガラス素材保持部材を用いずにガラス素材の搬送を行うとともに、ガラス素材外周部の駄肉部を少なくできる成形方法の提供にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、加熱軟化したガラス素材を上型および下型よりなる成形型で押圧成形する光学素子の成形方法において、水平方向へ摺動可能なツメを有するガラス素材保持部材により前記成形型の直径よりも小さな径のガラス素材を保持して加熱軟化する工程と、前記下型の上昇に伴って、前記下型が前記ガラス素材に接触する前に前記ツメが開くことにより、前記ガラス素材を下型の成形面上に載置する工程と、前記ガラス素材を前記上型と下型で押圧成形する工程と、を有することを特徴とする光学素子の成形方法である。
【0010】
請求項1の発明においては、成形型の直径よりも小さな径のガラス素材が水平方向へ摺動可能なツメを有したガラス素材保持部材に載置され、加熱炉内に搬送される。ガラス素材は加熱炉内でガラス素材の転移点以上・屈伏点以下の温度に加熱軟化され、成形可能な粘度になる。加熱軟化されたガラス素材はガラス素材保持部材により上下一対の成形型間に搬送され、次いで下型が上昇する。この下型の上昇に合わせてガラス素材保持部材のツメが成形型の直径よりも外側に開き、ガラス素材は下型の成形面上に載置される。この状態でさらに下型が上昇し、上下の成形型によって押圧成形が行われる。
【0011】
請求項2の発明は、前記ガラス素材が所望する光学素子の直径よりも小さな径であることを特徴とする請求項1記載の光学素子の成形方法である。
【0012】
請求項2の発明においては、まず所望とする光学素子の直径よりも小さな径のガラス素材を用意する。このガラス素材を水平方向へ摺動可能なツメを有したガラス素材保持部材に載置し、加熱炉内に搬送して成形可能な粘度に加熱軟化する。加熱軟化されたガラス素材はガラス素材保持部材により上下一対の成形型間に搬送され、次いで下型が上昇する。この下型の上昇に合わせてガラス素材保持部材のツメが成形型の直径よりも外側に開き、ガラス素材は下型の成形面上に載置される。この状態でさらに下型が上昇し、上下の成形型によって押圧成形が行われる。この時、ガラス素材は押圧されることで外径が大きくなり、所望とする光学素子の直径よりも大きな径になる。
【0013】
請求項3の発明は、加熱軟化したガラス素材を上型および下型よりなる成形型で押圧成形する光学素子の成形方法において、水平方向へ別々に摺動可能な前後のガラス素材搬送部材間に前記成形型の直径よりも小さな径のガラス素材を保持して加熱軟化する工程と、前記下型の上昇に伴って、前記下型が前記ガラス素材に接触する前に前記ガラス素材搬送部材が離反する方向に移動することにより、前記ガラス素材を下型の成形面上に載置する工程と、前記ガラス素材を前記上型と下型で押圧成形する工程と、を有することを特徴とする光学素子の成形方法である。
【0014】
請求項3の発明においては、成形型の直径よりも小さな径のガラス素材が水平方向へ別々に摺動可能な前後のガラス搬送部材間に保持され、加熱炉内で加熱軟化される。その後、前後のガラス素材搬送部材が一緒に前進してガラス素材は成形型間に搬送され、次いで下型が上昇する。この下型の上昇に合わせて前後のガラス素材搬送部材がそれぞれ成形型の直径よりも外側に移動し、ガラス素材を下型の成形面上に載置する。この状態でさらに下型が上昇し、上下の成形型によって押圧成形が行われる。
【0015】
【発明の実施の形態】
(発明の実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態で用いるガラス素材保持部材の平面図、図2は同縦断面図、図3は同部分斜視図、図4は本発明の実施の形態で用いる成形装置の概略構成図、図5〜図9は一部を省略した成形工程図である。
【0016】
保持部材1には水平方向へ摺動自在な2個のツメ2が対向配設されている。ツメ2の先端はガラス素材の直径に合わせた曲面に形成され、ガラス素材を載置できるように段部2aが設けられている。ツメ2の後端には保持部材1との間にセラミックス等のような高温部でも使用できるバネ3が設けられており、常時ツメ2を先端側(内側)へ付勢している。
【0017】
ツメ2は保持部材1に設けられた溝4をガイドにして水平方向へ移動可能となっているが、溝4の端に設けたストッパ4aによってツメ2の内側に押される位置が規制されている。従って、ツメ2が最も内側に押された状態の位置では、向かい合った2個のツメ2の間隔はガラス素材の直径よりも僅かに大きくなるように構成されている。また、ツメ2の下面には突起部5が垂設されており、突起部5の下端には内側が高く外側の低いテーパ面5aが形成されている。
【0018】
保持部材1の中心には下型が通過できるように孔1aが設けられている。
それぞれを形成する材質としては、保持部材1にタングステン合金(線膨張係数6.35×10-6)を使用し、ツメ2にはそれよりも線膨張係数の小さいタングステン合金(5.25×10-6)を使用する。
これにより、保持部材1を加熱してもツメ2は滑らかに移動することが可能となる。
【0019】
次に、本発明の実施の形態で用いる成形装置を説明する。
成形装置は隣設された加熱炉6と成形室7とから構成されている。加熱炉6内にはヒーター8が設けられている。成形室7内には上型9,下型10および保持部材固定突起11が設けられている。成形室7上部下面の中央付近には上型9が固定されており、上型9の近傍には保持部材固定突起11が垂設されている。
【0020】
下型10は上下方向へ摺動可能に支持されている。下型10の下部にはテーパ面10aが設けられており、該テーパ面10aは前記ツメ2の突起部5のテーパ面5aと同様な角度に形成されている。
成形されるガラス素材12はその直径が成形型9,10の直径よりも小さなものを用意する。ガラス素材12は保持部材1に載置され、水平方向に摺動可能な搬送部材13によって加熱炉6内および成形室7内へ搬送される。
【0021】
以上の構成からなる成形装置を用いての成形方法は、まずガラス素材12を搬送部材13上に設置された保持部材1の2個のツメ2の段部2aに載置する。その後、ガラス素材12を載置した保持部材1は搬送部材13によって加熱炉6内へ搬送される。加熱炉6内では、ヒーター8によってガラス素材12は成形可能な粘度に加熱される。加熱終了後、搬送部材13は成形室7内へ前進し、保持部材1が上下の成形型9,10の間に搬送され、ここでガラス素材12は押圧成形される。
【0022】
成形室7内では、下型10の上昇に合わせて保持部材1のツメ2およびガラス素材12は以下のような動きをする。
下型10が上昇を始めると(図5参照)、まず下型10のテーパ面10aがツメ2の突起部5のテーパ面5aに当接して保持部材1を持ち上げる。保持部材1の上昇により、その上面が成形室7内に固定された保持部材固定突起11の下面に当接し、保持部材1の上昇が規制される(図6参照)。
【0023】
さらに、下型10が上昇すると、下型10のテーパ面10aによって保持部材1のツメ2が外側に広げられる(図7参照)。ツメ2が外側に開くと、ツメ2の段部2aに載置されたガラス素材12は落下し、ガラス素材12は下型10の成形面10b上に載置される(図8参照)。ガラス素材12を載置した状態で下型10が上昇を続けると、保持部材1のツメ2はさらに外側に開き、ツメ2の先端は成形型9,10の外側に退避する。その後、下型10がさらに上昇することによりガラス素材12が上型9に接触し、上下の成形型9,10によって押圧成形される(図9参照)。
【0024】
以上の成形方法により、本発明の実施の形態ではガラス素材としてBAL41(転移点535℃,屈伏点559℃)を成形した。
所望する光学素子の直径は13mmであり、成形型9,10の直径は17mmに加工してある。ガラス素材12は所望の光学素子の近似形状である曲率半径r=45,直径15mm,厚さ4mmに形成してある。このガラス素材12を保持部材1に載置して加熱炉6内に搬送し、550℃程度に加熱する。
【0025】
加熱後、ガラス素材12を成形室7内に搬送して上下の成形型9,10により押圧成形を行う。この時、保持部材1のツメ2が外側に開くことにより、成形型9,10の直径よりも小さな径のガラス素材12を成形することができる。
成形後、成形されたガラス素材12を取り出し、直径が13mmとなるように芯取りを行い、所望の光学素子を得る。
【0026】
本発明の実施の形態によれば、成形時にガラス素材を保持する保持部材のツメが成形型の外側へ退避するようにしたことで、成形型の直径よりも小さな径のガラス素材を成形できる。因って、成形品外周部の余計な部分である駄肉部を少なくすることができ、ガラス素材の材料費および成形後の芯取り加工時の加工費を削減することができる。
【0027】
尚、ガラス素材12を保持する保持部材1の構成を本発明の実施の形態のみに限定するものではなく、例えば摺動可能なツメを3方向に設けて構成しても良い。また、成形前のガラス素材12の形状も、両面を球面に加工したものの他に、両面が平面のガラス素材や球状のガラス素材でも良い。
【0028】
(発明の実施の形態2)
通常、成形前のガラス素材の直径は所望する光学素子の直径よりも大きなものである。本発明の実施の形態で用いるガラス素材の直径は、成形型の直径よりも小さく、さらに所望する光学素子の直径よりも小さなものを用いる。
本発明の実施の形態で用いる保持部材や成形装置の構成は前記発明の実施の形態1と同様であり、構成の説明を省略する。
【0029】
本発明の実施の形態の成形方法は、前記発明の実施の形態1と同様に行われる。すなわち、ガラス素材は加熱炉で加熱軟化された後、成形室に搬送されて下型の成形面上に設置される。その後、保持部材が成形型の外側に退避して上下の成形型によって押圧成形される。この時、所望する光学素子の直径よりも小さな径のガラス素材は、上下の成形型で押圧されることでその直径が大きくなる。従って、所望する光学素子の直径よりも僅かに大きな成形品が得られる。
【0030】
以下、本発明の実施の形態の成形方法を用い、ガラス素材としてBAL41(転移点535℃,屈伏点559℃)を成形した場合を述べる。
所望する光学素子の直径は13mmであり、成形型の直径は17mmに加工してある。ガラス素材は所望の光学素子の近似形状である曲率半径r=45,厚さ4mmとし、直径を所望する光学素子の直径よりも0.1mm小さい12.9mmとする。このガラス素材を保持部材に載置して加熱炉内に搬送し、550℃程度に加熱する。
【0031】
加熱後、ガラス素材を成形室に搬送して上下の成形型により押圧成形を行う。この押圧成形時に保持部材のツメが外側へ開くため、成形型の直径よりも小さな径のガラス素材を成形することができる。この時、ガラス素材の直径は押圧されることで13.2mmまで広がる。成形後、ガラス素材を取り出してその直径が13mmとなるように芯取りを行い、所望の光学素子を得る。
【0032】
本発明の実施の形態によれば、所望する光学素子の直径よりも小さな径のガラス素材を用い、成形品の直径が所望する光学素子の直径よりも僅かに大きくなるように成形する。因って、成形のために用意するガラス素材の材料を最小限に少なくすることができ、材料費を削減することができる。また、成形後に芯取りする量も少なくなるため、加工費も削減することができる。
【0033】
(発明の実施の形態3)
図10は本発明の実施の形態で用いる成形装置の概略構成図、図11〜図14は一部を省略した成形工程図である。
成形装置は隣設した加熱炉22と成形室23とから構成されている。加熱炉22内にはヒーター24が設けられている。成形室23内には上型27および下型28が設けられている。上型27は成形室23の上部下面に固定されている。下型28は上下摺動可能に支持されており、下型28の上部には下型28の上昇を検出する光電スイッチのセンサ29が設けられている。
【0034】
加熱炉22と成形室23とを水平方向へ出入り可能な2つの搬送部材25,26が移動自在に設けられている。この搬送部材25,26は図示省略した別々のアクチュエータでそれぞれ独自に移動し、対向する端部が接近離反自在となるように支持されている。搬送部材25,26の対向する端部は、それぞれガラス素材の直径に合わせた曲面に形成されており、ガラス素材を載置できるように段部25a,26aが形成されている。
【0035】
以上の構成からなる装置を用いての成形方法は、まず成形するためのガラス素材21としてその直径が成形型27,28の直径よりも小さなものを用意する。次に、加熱炉22の近傍で搬送部材25,26それぞれの対向する端部を接近させ、その端部の間隔がガラス素材21の直径よりも僅かに大きくなり、搬送部材25,26の段部25a,26aにガラス素材21を載置できる位置に停止させ、段部25a,26aにガラス素材21を載置する。
【0036】
その後、ガラス素材21を載置した状態で2つの搬送部材25,26を同方向へ同速度で動かし、加熱炉22内にガラス素材21を搬送してヒーター24で加熱軟化する。ガラス素材21が所望の粘度まで加熱軟化されると、再び2つの搬送部材25,26が同方向へ同速度で成形室23側へ移動し、ガラス素材21は上下の成形型27,28間に搬送される(図11参照)。
【0037】
ガラス素材21が成形型27,28間に搬送されると下型28が上昇する。この下型28の上昇を光電スイッチのセンサ29が検出すると、2つの搬送部材25と26とはそれぞれ離反する方向へ移動して成形型27,28から離れる(図12参照)。2つの搬送部材25,26の離反により、段部25a,26aに載置されたガラス素材21は落下し、下型28の成形面28a上に載置される(図13参照)。その後も2つの搬送部材25,26は離反を続けてその先端が成形型27,28の外側に退避し、下型28が上昇を続けて上下の成形型27,28により押圧成形が行われる(図14参照)。
【0038】
以下、本発明の実施の形態の成形方法を用い、ガラス素材としてBAL41(転移点535℃,屈伏点559℃)を成形した場合を述べる。
所望する光学素子の直径は13mmであり、成形型27,28の直径は17mmに加工してある。ガラス素材21は所望の光学素子の近似形状である曲率半径r=45,直径15mm,厚さ4mmに形成してある。このガラス素材21を2つの搬送部材25,26間に載置して加熱炉22内に搬送し、550℃程度に加熱する。
【0039】
加熱後、ガラス素材21を成形室23内に搬送して上下の成形型27,28により押圧成形を行う。この時、2つの搬送部材25,26がそれぞれ成形型27,28の外側に開くことにより、成形型27,28の直径よりも小さな径のガラス素材21を成形することができる。
成形後、成形されたガラス素材21を取り出し、直径が13mmとなるように芯取りを行い、所望の光学素子を得る。
【0040】
本発明の実施の形態によれば、ガラス素材保持部材を用いることなく成形を行うことができる。また、成形時に2つの搬送部材が成形型の外側に退避するため、成形型の直径よりも小さな径のガラス素材を成形することができる。因って、成形品の駄肉部が少なくなり、ガラス素材の材料費および成形後の加工費を削減することができる。
【0041】
【発明の効果】
請求項1の効果は、成形型の直径よりも小さな径のガラス素材を成形することにより、成形品の駄肉部を少なくし、材料費および芯取り加工費を削減できる。請求項2の効果は、所望する光学素子の直径よりも小さな径のガラス素材を成形することにより、成形品の駄肉部を極力少なくし、材料費および芯取り加工費を大幅に削減できる。
請求項3の効果は、ガラス素材保持部材を用いることなく成形するとともに、成形型の直径よりも小さな径のガラス素材を成形することにより、成形品の駄肉部を少なくし、材料費および芯取り加工費を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1を示す平面図である。
【図2】本発明の実施の形態1を示す縦断面図である。
【図3】本発明の実施の形態1を示す部分斜視図である。
【図4】本発明の実施の形態1を示す概略構成図である。
【図5】本発明の実施の形態1を示す成形工程図である。
【図6】本発明の実施の形態1を示す成形工程図である。
【図7】本発明の実施の形態1を示す成形工程図である。
【図8】本発明の実施の形態1を示す成形工程図である。
【図9】本発明の実施の形態1を示す成形工程図である。
【図10】本発明の実施の形態3を示す概略構成図である。
【図11】本発明の実施の形態3を示す成形工程図である。
【図12】本発明の実施の形態3を示す成形工程図である。
【図13】本発明の実施の形態3を示す成形工程図である。
【図14】本発明の実施の形態3を示す成形工程図である。
【図15】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 保持部材
2 ツメ
3 バネ
4 溝
5 突起部
6 加熱炉
7 成形室
8 ヒーター
9 上型
10 下型
11 保持部材固定突起
12 ガラス素材
13 搬送部材
Claims (3)
- 加熱軟化したガラス素材を上型および下型よりなる成形型で押圧成形する光学素子の成形方法において、
水平方向へ摺動可能なツメを有するガラス素材保持部材により前記成形型の直径よりも小さな径のガラス素材を保持して加熱軟化する工程と、
前記下型の上昇に伴って、前記下型が前記ガラス素材に接触する前に前記ツメが開くことにより、前記ガラス素材を下型の成形面上に載置する工程と、
前記ガラス素材を前記上型と下型で押圧成形する工程と、
を有することを特徴とする光学素子の成形方法。 - 前記ガラス素材が所望する光学素子の直径よりも小さな径であることを特徴とする請求項1記載の光学素子の成形方法。
- 加熱軟化したガラス素材を上型および下型よりなる成形型で押圧成形する光学素子の成形方法において、
水平方向へ別々に移動可能な2つのガラス素材搬送部材間に前記成形型の直径よりも小さな径のガラス素材を保持して加熱軟化する工程と、
前記下型の上昇に伴って、前記下型が前記ガラス素材に接触する前に前記ガラス素材搬送部材が離反する方向に移動することにより、前記ガラス素材を下型の成形面上に載置する工程と、
前記ガラス素材を前記上型と下型で押圧成形する工程と、
を有することを特徴とする光学素子の成形方法。
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