JP3808924B2 - 心出し機構付き光学素子成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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押圧成形する光学素子成形装置に係わり、詳しくは一対の金型の心出し機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一対の金型の心出し機構に関しては、芯出し機構付き光学素子成形装置として、特開平２−１０７５３３号公報所載の技術が開示されている。この技術を図４を用いて説明する。この芯出し機構付き光学素子成形装置の上部固定側は、金型１０１の基端部に固着しかつ背面中心部にマウント軸１０５ａを設けたマウント１０５と、このマウント１０５の平面状背面を摺動自在に接触せしめかつマウント軸１０５ａを間隙をもって挿通した固定板１０７と、マウント軸１０５ａを貫通せしめそのマウント軸１０５ａを径方向に移動可能な移動ユニット１０９、１１５、１１７、１１９、１２１とからなるシフト機構を備えている。さらに、マウント１０５は、マウント軸１０５ａに挿通された押さえ板１０９を介してコイルバネ１１１および固定用ナット１１３により、固定板１０７に下方より押圧されながら懸架されている。また、金型１０１にはヒータ１０３が周設されている。
【０００３】
また、下部移動側は、金型１０２の基端部に固着しかつ背面を球面状に形成するとともにその背面中心部にマウント軸１０６ａを設けたマウント１０６と、このマウント１０６の球面状背面を摺動自在に接触せしめかつマウント軸１０６ａを間隙をもって挿通した可動板１０８と、マウント軸１０６ａを貫通せしめそのマウント軸１０６ａを金型成形面中心を揺動中心としたチルト機構１１０、１１６、１１８、１２０、１２２とを備えている。さらに、マウント１０６は、マウント軸１０６ａに挿通された押さえ板１１０を介してコイルバネ１１２および固定用ナット１１４により、可動板１０８に上方より押圧されながら懸架されている。また、金型１０２には、ヒータ１０４が周設されている。
【０００４】
以上の構成により、この芯出し機構付き光学素子成形装置では、一方の金型のシフト調整と他方の金型のチルト調整を同時に行い得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術では、つぎのような問題点があった。とくに、下部移動側のチルト機構において、固定用ナット１１４を緩めて、コイルバネ１１２の押さえ板１１０を押圧する力を緩め、押さえ板１１０とマウント１０６とで可動板１０８を挟持する力を解除しても、マウント１０６と可動板１０８が接する球面座に、型１０２、ヒータ１０４およびマウント１０６の自重が作用しているので、チルト調整ネジ１１８で押さえ板１１０を精密に微動させても、マウント１０６は、強い摩擦抵抗によりスティックスリップが発生し、円滑な回動をすることができず、その結果、金型の偏角調整を精密にすることができなかった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項１、２または３に係る発明の課題は、心出し機構の球面座部分の回動を円滑にして、金型の偏角調整を精密に行うことができる心出し機構付き光学素子成形装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１、２または３に係る発明は、加熱軟化したガラス素材を押圧成形する一対の金型と、該金型の一方を取着し背面に球面座を有したマウント部材と、該マウント部材を回動自在に回動する調整機構とを備えた心出し機構付き光学素子成形装置において、前記金型の一方およびマウント部材の自重を相殺する方向に作用する加力手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１、２または３に係る発明の作用では、金型の一方およびマウント部材の自重を相殺する方向に作用する加力手段を設けたことにより、金型等の自重と加力手段の力量とのバランスを調整できる。請求項２に係る発明の作用では、上記作用に加え、加力手段を、圧縮力を作用させる弾性部材として、下部可動側のマウント部材に装着したことにより、心出し機構の球面座部分における押圧力が減少し、これに伴いこの部分の摩擦力が小さくなる。請求項３に係る発明の作用では、上記作用に加え、加力手段を、引張力を作用させる弾性部材として、上部可動側のマウント部材に装着したことにより、心出し機構の球面座部分における押圧力が発生し、これに伴いこの部分の隙間の発生を防止する。
【０００９】
【発明の実施の形態１】
図１は発明の実施の形態１を示し、心出し機構付き光学素子成形装置の上部固定側および下部可動側の縦断面図である。図１では、上部固定側および下部可動側以外の部分は図示を省略されているが、上部固定側は、図示を省略した架台に固着され、移動することはない。また、下部可動側は、前記架台に架設された加圧機構（図示省略）に固着され、上部固定側に向かって上下動する。
【００１０】
まず、上部固定側から説明する。固定型１はマウント５に固着される一方、その周囲にはヒータ３が取着されている。マウント５は、固定型１の取付け面の背面に、雄ねじ部５ａを立設し、この雄ねじ部５ａに固定用ナット１３を螺合してコイルバネ１１と押さえ板９とを介して固定板７を挟持するように構成されている。また、固定板７の貫通穴７ａの内径は、マウント５の雄ねじ部５ａの基端部５ｂの外径より大きく形成されており、この隙間分だけマウント５の水平方向の移動調整が可能である。また、固定板７は図示を省略した架台に固着され、上部固定側全体を支持している。
【００１１】
固定板７には、シフトネジ受け１５とシフトセンサ受け１９とが固定型１の軸心ａを挟んで対称位置に立設されている。シフトネジ受け１５には、シフト調整ネジ１７が螺合し、その先端はマウント５の基端部５ｂに精密に嵌入した押さえ板９に押圧調整自在に当接している。また、シフトセンサ受け１９には、シフトセンサ２１が、押さえ板９の移動量を測定できるように取着されている。
【００１２】
つぎに、下部可動側について説明する。可動型２はマウント６に固着され、その周囲にはヒータ４が取着されている。マウント６は、可動型２の取付け面の背面に、雄ねじ部６ａを立設し、この雄ねじ部６ａに固定用ナット１４を螺合してコイルバネ１２と押さえ板１０とを介して可動板８を挟持するように構成されている。また、可動板８の貫通穴８ａの内径は、マウント６の雄ねじ部６ａの基端部６ｂの外径より大きく形成されており、この隙間分だけマウント６の垂直線に対する傾斜調整が可能である。また、可動板８は図示を省略した加圧機構に固着され、下部可動側全体を支持して精密に上下動する。
【００１３】
可動板８には、チルトネジ受け１６とチルトセンサ受け２０とが固定型１の軸心ａを挟んで対称位置に立設されている。チルトネジ受け１６には、チルト調整ネジ１８が螺合し、その先端はマウント６の基端部６ｂに精密に嵌入した押さえ板１０に押圧調整自在に当接している。また、チルトセンサ受け２０には、チルトセンサ２２が、押さえ板１０の移動量を測定できるように取着されている。なお、マウント５、固定板７および押さえ板９が互いに接する面は平面に、マウント６、可動板８および押さえ板１０が互いに接する面はそれぞれ可動型２の光学素子成形面の曲率半径の中心を球心とする球面座に形成されている。
【００１４】
マウント６のバネ受け部６ａと可動板８との間には、圧縮バネ３１が装着されており、マウント６を上方に押圧している。この押圧力は可動型２、ヒータ４およびマウント６の重量の合計よりやや小さく、この重量合計の約８０％であり、固定用ナット１４を緩めたときに、マウント６と可動板８との球面座が浮き上がらないように調整されている。
【００１５】
以上の構成からなる心出し機構付き光学素子成形装置の作用について説明する。まず、光学素子の成形方法では、図示を省略したガラス素材加熱装置内でガラス素材を加熱軟化し、ヒータ３により温度調整された固定型１とヒータ４により温度調整された可動型２との間に、図示を省略した供給装置を用いてガラス素材を供給した後、可動板８を上昇させてガラス素材を押圧成形する。
【００１６】
つぎに、心出し方法について説明する。上部固定側では、固定用ナット１３を緩めれば、コイルバネ１１の押さえ板９を押圧する力が緩み、押さえ板９とマウント５とで固定板７を挟持する力が解除され、マウント５は水平方向に移動自在になる。シフトセンサ２１にて押さえ板９の移動量を観測しながらシフト調整ネジ１７を回して、押さえ板９を水平方向に微動させると、押さえ板９を介してマウント５は精密に水平移動し、固定型１と可動型２との水平ズレを調整する。調整後は再び固定用ナット１３を締めつけてコイルバネ１１を介して押さえ板９を押圧し、押さえ板９とマウント５との固定板９を挟持する力を発生させ、マウント５を完全に固定する。
【００１７】
同様に、下部可動側では、固定用ナット１４を緩めれば、コイルバネ１２の押さえ板１０を押圧する力が緩み、押さえ板１０とマウント６とで可動板８を挟持する力が解除され、マウント６は可動板８との球面座の球心を中心にして回動自在になる。また、マウント６はバネ受け部６ａを圧縮バネ３１によって上向きに押圧されているので、可動型２、ヒ−タ４およびマウント６の自重が相殺され、マウント６と可動板８との球面座の面圧力は小さく保たれる。チルトセンサ２２にて押さえ板１０の移動量を観測しながらチルト調整ネジ１８を回して、押さえ板１０を水平方向に微動させると、マウント６は球面座の球心を中心に押さえ板１０を介して精密に回動し、固定型１と可動型２との偏角ズレを調整する。調整後は再び固定用ナット１４を締めつけてコイルバネ１２を介して押さえ板１０を押圧し、押さえ板１０とマウント６との可動板８を挟持する力を発生させ、マウント６を完全に固定する。
【００１８】
本発明の実施の形態１によれば、心出し調整時に、マウントと可動板との球面座の面圧力が小さく保持たれているので、球面座に強い摩擦抵抗やスティックスリップが起きず、その結果、マウントに固定されている可動型を円滑に回動させて、固定型と可動型との偏角調整を精密に行うことができる。これにより、水平方向の心ズレ調整と合わせて、金型全体の心出し調整を正確に行うことができ、調整時間も短縮することができる。また、球面座が円滑に回動するので、磨耗がなく、いつまでも高精度を保ち、磨耗屑による光学素子のクリーン問題が発生することもない。
【００１９】
本発明の実施の形態１では、バネ受け部と可動板との間に圧縮バネを装着したが、これに替えて、空気弾性を利用したエアシリンダや、ゴムなどの弾性部材を装着してもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態２】
図２は発明の実施の形態２を示し、心出し機構付き光学素子成形装置の上部可動側および下部固定側の縦断面図である。本発明の実施の形態２は、発明の実施の形態１の構造を倒立して、固定側と可動側を入れ換えたものなので、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。図２では、上部可動側および下部固定側以外の部分は図示を省略されているが、下部固定側は、図示を省略した架台に固着され、移動することはない。また、上部可動側は、前記架台に架設された加圧機構（図示省略）に固着され、下部固定側に向かって上下動する。
【００２１】
下部固定側は、発明の実施の形態１の上部固定側を倒立した点以外は、発明の実施の形態１の上部固定側と全く同一構造のため、説明を省略する。
【００２２】
上部可動側は、発明の実施の形態１の下部可動側を倒立した点および引っ張りバネにてマウントを吊り上げる点以外は、発明の実施の形態１の下部可動側と同一構造のため、同一部分の説明を省略する。マウント６の側面の複数箇所には、ポスト４２が突設され、その先端と可動板８との間には、引っ張りバネ４１が架設されている。これにより、マウント６は引っ張りバネ４１により上向きに押圧され、可動板８との球面座に密着している。この引き上げ力は、可動型２、ヒータ４およびマウント６の重量の合計よりやや大きく、この重量合計の約１３０％であり、固定用ナット１４を緩めたときに、マウント６と可動板８との球面座に隙間ができないように調整されている。
【００２３】
以上の構成からなる心出し機構付き光学素子成形装置の作用について説明する。まず、光学素子の成形方法では、図示を省略したガラス素材加熱装置内でガラス素材を加熱軟化し、ヒータ３により温度調整された固定型１とヒータ４により温度調整された可動型２との間に、図示を省略した供給装置を用いてガラス素材を供給した後、可動板８を下降させてガラス素材を押圧成形する。
【００２４】
つぎに、心出し方法について説明する。下部固定側の心出し方法は発明の実施の形態１の上部固定側と同様のため、説明を省略する。
【００２５】
上部可動側では、固定用ナット１４を緩めれば、コイルバネ１２の押さえ板１０を押圧する力が緩み、押さえ板１０とマウント６とで可動板８を挟持する力が解除され、マウント６は可動板８との球面座の球心を中心にして回動自在になる。また、マウント６はポスト４２を介して引っ張りバネ４２によって上向きに引き上げらているので、可動型２、ヒ−タ４およびマウント６の自重で下がって、可動板８と接触する球面座に隙間ができるようなことはない。また、引っ張りバネに４１によって自重が相殺され、余力のみで引き上げられているので、マウント６と可動板８との球面座の面圧力は小さく保たれる。
【００２６】
チルトセンサ２２にて押さえ板１０の移動量を観測しながらチルト調整ネジ１８を回して、押さえ板１０を水平方向に微動させると、マウント６は球面座の球心を中心に押さえ板１０を介して精密に回動し、固定型１と可動型２との偏角ズレを調整する。調整後は再び固定用ナット１４を締めつけてコイルバネ１２を介して押さえ板１０を押圧し、押さえ板１０とマウント６との可動板８を挟持する力を発生させ、マウント６を完全に固定する。
【００２７】
本発明の実施の形態２によれば、発明の実施の形態１の効果に加え、マウントの球面座が倒立した構成の成形装置であっても、球面座に隙間の発生がなく、かつ適正な面圧力を維持することができる。
【００２８】
本発明の実施の形態２では、球面座を有する偏角調整機構を上部可動側とし、水平ズレ調整機構を下部固定側としたが、これに替えて、球面座を有する偏角調整機構を上部固定側とし、水平ズレ調整機構を下部可動側としても同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態３】
図３は発明の実施の形態３を示し、心出し機構付き光学素子成形装置の上部固定側および下部可動側の縦断面図である。図３では、上部固定側および下部可動側以外の部分は図示を省略されているが、上部固定側は、図示を省略した架台に固着され、移動することはない。また、下部可動側は、前記架台に架設された加圧機構（図示省略）に固着され、上部固定側に向かって上下動する。
【００３０】
まず、下部可動側から説明する。可動型２は可動板８に固着される一方、その周囲にはヒータ４が取着されている。可動板８は図示を省略した加圧機構に固着されている。
【００３１】
つぎに、上部固定側について説明する。固定型１はチルトマウント５１に固着され、その周囲にはヒータ３が取着されている。チルトマウント５１は、固定型１の固着面と反対側に、固定型１の光学素子成形面の曲率半径の中心を球心とする球面座５１ａを形成している。チルトマウント５１はシフトベース５２に保持され、シフトベース５２は、チルトマウント５１の球面座５１ａに合致する球面座５２ａを有し、中央の貫通穴５２ｂからはチルトマウント５１の中央上部を露出する。この中央上部には、調整接触子５６、センサ接触子５７およびポスト５９が立設されている。シフトベース５２には、球面座５２ａの法線方向に沿って座繰り穴５２ｃが数箇所穿設され、チルト固定ネジ５３が挿入されて、チルトマウント５１を拘束固定および開放するように螺合している。
【００３２】
シフトベース５２は、固定板５４に載置され、シフト固定ネジ５５によって拘束固定および開放される。固定板５４に立設されたシフトネジ受け１５には、シフト調整ネジ１７が螺合し、その先端によって、シフトベース５２の側面を押圧調整できるようになっている。また、可動型１の軸心ｂを基準とする対称位置には、シフトセンサ受け１９が固定板５４に立設され、シフトセンサ２１がシフトベース５２の移動量を測定できるように取着されている。シフトベース５２に立設されたチルトネジ受け１６には、チルト調整ネジ１８が螺合していて、その先端はチルトマウント５１に立設された調整接触子５６に当接して、チルトマウント５１を押圧調整できるようになっている。また、可動型１の軸心ｂを基準とする対称位置には、チルトセンサ受け２０がシフトベース５２に立設され、チルトセンサ２２がチルトマウント５１の移動量を測定できるように取着されている。
【００３３】
チルトマウント５１の中央上部にポスト５９が立設される一方、シフトベース５２の上部に吊りベース５８が取着され、この中央に調整ポスト６２がダブルナット６１によって固定され、ポスト５９と調整ポスト６２との間に引っ張りバネ６０が装着されている。引っ張りバネ６０の引っ張り力は、固定型１、ヒータ３およびチルトマウント５１の重量の合計よりやや大きく、この合計重量の約１２０％であり、チルト固定ネジ５３を緩めたときにチルトマウント５１が下がって、チルトマウント５１とシフトベース５２との球面座５１ａ、５２ａに隙間ができないように調整されている。
【００３４】
以上の構成からなる心出し機構付き光学素子成形装置の作用について説明する。まず、光学素子の成形方法では、図示を省略したガラス素材加熱装置内でガラス素材を加熱軟化し、ヒータ３により温度調整された固定型１とヒータ４により温度調整された可動型２との間に、図示を省略した供給装置を用いてガラス素材を供給した後、可動板８を上昇させてガラス素材を押圧成形する。
【００３５】
つぎに、心出し方法について説明する。本発明の実施の形態３においては、上部固定側の心出し調整のみにより、水平方向の心ズレ調整と偏角調整とが行われるため、下部可動側の心出し作業はない。
【００３６】
シフト固定ネジ５５を緩めれば、シフトベース５２の拘束固定が解除され、シフトベース５２は水平方向に、シフト固定ネジ５５とその通し穴との隙間分だけ移動自在になる。シフトセンサ２１でシフトベース５２の移動量を観測しながらシフト調整ネジ１７を回してシフトベース５２を水平方向に微動させ、チルトマウント５１を介して固定型１を水平移動し、固定型１と可動型２との水平ズレを調整する。調整後は再びシフト固定ネジ５５を締めつけてシフトベース５２を完全に拘束固定する。
【００３７】
つぎに、チルト固定ネジ５３を緩めれば、チルトマウント５１の拘束固定が解除され、チルトマウント５１は、チルト固定ネジ５３とシフトベース５２に設けた座繰り穴５２ｃとの隙間分だけ、球面座５２ａの球心を中心として回動自在になる。また、チルトマウント５１は引っ張りバネ６０によって、ポスト５９を介して上向きに引き上げられているので、固定型１、ヒータ３およびチルトマウント５１の自重で下がって、シフトベース５２と接触する球面座５１ａ、５２ａに隙間ができるようなことはない。また、引っ張りバネ６０によって自重が相殺され、余力のみで引き上げられているので、チルトマウント５１とシフトベース５２との球面座５１ａ、５２ａの面圧力は小さく保たれる。なお、引っ張りバネ６０はダブルナット６１を緩めて調整ポスト６２の長さを変えれば、伸びを調整して引っ張り力を調整することができる。
【００３８】
チルトセンサ２２でセンサ接触子５２の移動量を観測しながら、チルト調整ネジ１８を回して調整接触子５６を水平方向に微動させると、チルトマウント５２は、球面座５２ａの球心を中心に精密に回動し、固定型１と可動型２との偏角ズレを調整することができる。調整後は再びチルト固定ネジ５３を締めつけてチルトマウント５１を完全に拘束固定する。
【００３９】
本発明の実施の形態３によれば、発明の実施の形態１の効果に加え、引っ張りバネがヒータから隔離されているので、引っ張りバネの温度劣化がなく、高温下でも安定した調整を行うことができる。また、上部固定側のみで心出し調整できるので、調整作業が容易である。
【００４０】
本発明の実施の形態３では、マウントを引っ張りバネによって吊り上げているが、これに替えて、吊りベースの上部に圧縮ばねを装着し、マウントの中央からポストを延長して、これを圧縮バネで押し上げるように構成してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１、２または３に係る発明によれば、金型等の自重と加力手段の力量とのバランスを調整できるので、心出し機構の球面座部分の回動を円滑にして、金型の偏角調整を精密に行うことができる。
請求項２に係る発明によれば、加力手段を、圧縮力を作用させる弾性部材として、下部可動側のマウント部材に装着したことにより、心出し機構の球面座部分における押圧力が減少し、これに伴いこの部分の摩擦力が小さくなるので、この種の心出し機構による金型の偏角調整を容易に行うことができる。
請求項３に係る発明によれば、加力手段を、引張力を作用させる弾性部材として、上部可動側のマウント部材に装着したことにより、心出し機構の球面座部分における押圧力が増加し、これに伴いこの部分の隙間の発生を防止するので、この種の心出し機構による金型の偏角調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１の心出し機構付き光学素子成形装置の上部固定側および下部可動側の縦断面図である。
【図２】発明の実施の形態２の心出し機構付き光学素子成形装置の上部可動側および下部固定側の縦断面図である。
【図３】発明の実施の形態３の心出し機構付き光学素子成形装置の上部固定側および下部可動側の縦断面図である。
【図４】従来技術の芯出し機構付き光学素子成形装置の上部固定側および下部可動側の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 固定型
２ 可動型
６ マウント
１０ 押さえ板
１２ コイルバネ
１４ 固定用ナット
１６ チルトネジ受け
１８ チルト調整ネジ
２０ チルトセンサ受け
２２ チルトセンサ
３１ 圧縮バネ

Claims (3)

1. 加熱軟化したガラス素材を押圧成形する一対の金型と、該金型の一方を取着し背面に球面座を有したマウント部材と、該マウント部材を回動する調整機構とを備えた心出し機構付き光学素子成形装置において、
   前記金型の一方およびマウント部材の自重を相殺する方向に作用する加力手段を設けたことを特徴とする心出し機構付き光学素子成形装置。
2. 前記加力手段を、圧縮力を作用させる弾性部材として、下部可動側の前記マウント部材に装着したことを特徴とする請求項１記載の心出し機構付き光学素子成形装置。
3. 前記加力手段を、引張力を作用させる弾性部材として、上部可動側の前記マウント部材に装着したことを特徴とする請求項１記載の心出し機構付き光学素子成形装置。

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