JP3838729B2 - Side pressure cutting device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物を側圧により切断する装置であり、特にレンズ等のガラス光学素子をプレスにより成形する場合に使用する工作物、例えばロッド状の長尺ガラスを切断し、高品質の切断面が要求され且つ量産に適した切断方法を必要とする分野で利用される側圧切断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、非球面ガラスレンズの大量生産に適した成形工法による非球面ガラスレンズ量産技術が確立され、今日に至っている。このようなガラスレンズの成形で使用される光学素子素材は、研磨,ボールあるいは研磨円柱形状のものがほとんどである。
【0003】
この円柱形状の光学素子素材の加工方法として、棒材を切断し、研磨,ラップ,ポリッシュ加工することにより両端面が鏡面である光学素子素材を得る従来からの加工方法に対して、近年では、側圧による材料の破壊を利用した新しい加工法が提案されている。
【0004】
この新しい加工法は、加工において切り屑や騒音を発生せず、加工に要する時間もエネルギーも僅少で、また加工の際の側圧は、被加工物の大きさには関係せず一定値で、しかも切断面が平滑で、ガラスやセラミックスでは鏡面であるなど、従来の加工法には見られない多くの利点を持つ。
【0005】
このような側圧切断法について、図6に示す加工装置を用いて説明する。
この加工装置は、図示するように、昇圧穴12を持つ圧力容器11と、圧力容器11内に設けられた金属部材28aと、1回の切断個数分の長さの側圧伝達筒3の両端に設けられた一対の圧力シール部材27a、27bと、昇圧穴12から一対の圧力シール部材27a、27b間の圧力容器11内に加圧媒体を供給する圧力発生装置(図は省略)と、一方の圧力シール部材27bに当接している金属部材28bとから構成されている。
【0006】
棒状の工作物1には予め条痕2が設けられており、この工作物1は条痕2が昇圧穴12に対向する位置まで圧力容器11の側圧伝達筒3内に挿入される。次いで圧力発生装置(図は省略)から加圧媒体である作動油22が昇圧穴12から圧力容器11内に導入されると、工作物1において、その表面には側圧伝達筒3を介して圧縮応力が発生し、中心部には引張応力が発生する。
【0007】
工作物1の内部に発生する引張応力は加圧力に比例して大きくなり、その引張応力が工作物1の引張強さ以上になると、その時点で、工作物1は破断して切断され、この際に側圧伝達筒3内に位置する条痕2から各々時間差はあるものの、ほぼ同時に切断される。また工作物1と側圧伝達筒3の間には圧力媒体4を充填しておくとよい。
【0008】
また、他の側圧切断法としては、図7に示すように、特開平7ー132500号公報などにも開示されているストッパリング方式がある。このストッパリング方式は、図示するように、工作物1と圧力シール部材29とが直接接触することを阻止するとともに、圧力シール部材29が破損するのを防止するため、工作物1と圧力シール部材29との間に金属部材30を設けており、工作物1である棒材にかかる軸方向の引張力と同棒材の径方向の押圧力とにより1つの圧力シール部材29が変形しながら、棒材を複数個に切断する方法である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のようなストッパリング方式による従来の側圧切断装置では、通常、昇圧と減圧が負荷されるディスキング法が用いられ、このディスキング法では、図8に示すように、圧力シール部材29が側圧伝達筒3の径方向31あるいは軸方向32へ伸縮を繰り返すことによって、気密性を保つために必要な圧力シール部材29や側圧伝達筒3の両端の端面33を劣化させてしまう。
【0010】
このような昇圧と減圧を繰り返した圧力シール部材29の損傷発生状況を観察すると、圧力容器本体穴部34と金属部材30の軸方向のクリアランス間に挟まれたはみ出し傷と、金属部材30と側圧伝達筒3との間の内周方向の隙間に挟まれたはみ出し傷とが残っていたり、また、側圧伝達筒3には、切断された光学素子素材が圧力容器11から排出される際に同素材の切断エッジで削れたと思われるスクラッチ傷が生じていたりする。
【0011】
この結果、側圧伝達筒3と圧力シール部材29とのクリアランスが局部的に変わるため、徐々に切断性が低下し、最悪の場合、昇圧中にこの傷から側圧伝達筒3が破断してしまい、これらの消耗部材が劣化し気密性が低下した場合、絶えず新しい部材に交換しなければならず、量産性向上に対して大きな妨げとなってしまうという問題点を有していた。
【0012】
また、条痕のついた工作物1は、切断前に側圧伝達筒3内に嵌入されるが、側圧伝達筒3の両端付近で切断された光学素子ほど切断面が平滑とならずに凹凸が生じるいわゆるうねり量が大きくなってしまい、光学素子の各々に重量ばらつきが発生するという問題点も有していた。
【0013】
特に、うねり量は、側圧伝達筒3の両端近傍で切断された光学素子素材に発生しやすく、しかも工作物1の直径あるいは切断厚みによって異なり、外径が大きく切断厚みが薄いほど、各々の光学素子素材の重量精度や外観精度を下げるという悪影響を及ぼしてしまう。
【0014】
加えて、側圧伝達筒3の両端近傍で切断された光学素子素材は、側圧伝達筒3の中央付近と同じ荷重で且つ均等な距離で条痕を設けたにもかかわらず、未切断あるいは外観不良が生じやすいという問題点をも有していた。
【0015】
本発明は、上記従来の切断技術における問題点を解決するもので、ディスキング法において、指定した各々の断面で確実に同時切断することができるとともに、圧力シール部材や側圧伝達筒などの消耗部材の耐久性を大幅に向上することができ、工作物を無駄なく使い切ることが可能で、重量ばらつきの少ない高品質の光学素子素材を得ることができる側圧切断装置を提供する。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の側圧切断装置は、一方の圧力シール部材が工作物の軸方向の気密性を確保し、もう一方の圧力シール部材が径方向の気密性を確保して、工作物の軸方向と径方向へ抜けようとする圧力をそれぞれ分割シールし、全体の気密性を向上することを特徴とする。
【0018】
更に、工作物と同等の外径をもった棒状の金属部材を、側圧伝達筒の少なくとも片端から任意の距離だけ嵌入し、その状態で側圧を付加することにより応力切断することを特徴とする。
【0019】
以上により、ディスキング法において、指定した各々の断面で確実に同時切断することができるとともに、圧力シール部材や側圧伝達筒などの消耗部材の耐久性を大幅に向上することができ、工作物を無駄なく使い切ることが可能で、重量ばらつきの少ない高品質の光学素子素材を得ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の側圧切断装置は、脆性材料からなる棒状で外周面に条痕が形成された工作物の前記外周面を覆う側圧伝達筒と、前記側圧伝達筒の両筒端における前記工作物の周囲に配置されかつ前記側圧伝達筒の少なくとも片側の筒端には複数が配置された圧力シール部材と、前記圧力シール部材をそれぞれ前記工作物に接触しない状態で保持するための金属部材と、前記金属部材を介して前記圧力シール部材を加圧変形させるための加圧手段と、前記側圧伝達筒と前記圧力シール部材と前記金属部材と加圧手段とを納める圧力容器とからなり、前記複数配置された側の圧力シール部材の少なくとも一つは、棒状の工作物の軸方向に抜けようとする圧力をシールするために配置し、他の圧力シール部材の少なくとも一つは、前記棒状の工作物の径方向に抜けようとする圧力をシールするために配置し、前記加圧手段により前記圧力シール部材が加圧変形された状態で、前記工作物の条痕に側圧を負荷することにより、前記工作物を応力切断する構成とする。
【0022】
請求項2に記載の側圧切断装置は、請求項1に記載の側圧伝達筒は、工作物よりもヤング率の小さい材料で形成した構成とする。
これらの構成によると、一方の圧力シール部材が工作物の軸方向の気密性を確保し、もう一方の圧力シール部材が径方向の気密性を確保して、工作物の軸方向と径方向へ抜けようとする圧力をそれぞれ分割シールし、全体の気密性を向上する。
【0026】
請求項3に記載の側圧切断装置は、請求項1または請求項2に記載の側圧切断装置であって、前記棒状の工作物の少なくとも片端に配置され前記棒状の工作物と同等の外径をもった棒状金属部材を設けた構成とする。
【0027】
請求項4に記載の側圧切断装置は、請求項3に記載の棒状金属部材は、切断過程において少なくとも側圧負荷時には、側圧伝達筒に嵌合するように配置した構成とする。
【0028】
これらの構成によると、工作物と同等の外径をもった棒状の金属部材を、側圧伝達筒の少なくとも片端から任意の距離だけ嵌入し、その状態で側圧を付加することにより応力切断する。
【0029】
以下、本発明の実施の形態を示す側圧切断装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
(実施の形態1)
図1は本実施の形態1の側圧切断装置の構成を示す断面図である。この側圧切断装置は棒状の工作物1の切断に使用するものである。
【0030】
側圧切断装置により工作物1を切断する際には、その切断に先立ち、予め工作物1の外周表面の切断位置上に位置せしめた圧子(図は省略)を使用し、図1に示すように、工作物1の切断位置の外周表面上に容易に切断を誘起するための条痕2を設けなければならない。この条痕2は、工作物1の外周表面に長さ方向と直角をなす角度で任意の設定距離毎に局部的に設けられる。
【0031】
条痕2のついた棒状の工作物1の側面に側圧を加える場合について説明する。図1において、2は切断面を指定するために予め工作物1の外周表面に設けた複数個の条痕である。工作物1は圧力媒体4を介して側圧伝達筒3に嵌入されており、工作物1と側圧伝達筒3とのクリアランスは数十μmである。側圧伝達筒3の両端には、軸方向圧力シール部材5と径方向圧力シール部材6とが各々配置されており、また軸方向圧力シール部材5と径方向圧力シール部材6とは、第1の金属部材7および第2の金属部材8にそれぞれ嵌入されている。これらの軸方向圧力シール部材5と径方向圧力シール部材6は、昇圧時の気密性を高めるため、保持部材9が加圧手段(図は省略)によって第1の金属部材7側へ一定距離だけ移動されることにより、加圧変形させられる。
【0032】
軸方向圧力シール部材5は、棒状の工作物1の軸方向へ抜けようとする圧力をシールするために配置され、また径方向圧力シール部材6は、工作物1の径方向に抜けようとする圧力をシールするために配置されている。かかる状態において、工作物1の周囲で第1の金属部材7と第2の金属部材8に嵌入された4個の軸方向圧力シール部材5および径方向圧力シール部材6によって挟まれた区間の側圧伝達筒3の外周表面および圧力容器11の内周部をシールすることが可能で、圧力室10を構成すことができる。そこで、圧力容器11の圧力室10に昇圧穴12を通じて油圧装置(図は省略)から作動油22を流し込みながら、工作物1の外周表面に均等な側圧21を加えることができる。
【0033】
以下、実施の形態1の側圧切断装置における具体的な条件の説明を加える。
検討に使用した工作物1は、ヤング率1.03×104 kgf/mm2 、外径7mmの中実円筒の光学ガラス棒で、レンズ成形用として用いられる。工作物1に切断面を指定するための条痕2は、圧子(図は省略)によって刻印される。使用した工作物1には、その外周表面の軸方向に3mmの均等間隔で1000g以下の荷重を加えて条痕2を13箇所設けた。この時、条痕2の長さは350μmで、全て同等の形状である。
【0034】
図1に示す装置において、条痕2のついた工作物1は、中空円筒の形状をしたメタクリル樹脂製の側圧伝達筒3に嵌入し、工作物1と側圧伝達筒3の間に封入した圧力媒体4は一般に知られている油脂を用いた。側圧伝達筒3の材料であるメタクリル樹脂のヤング率は、3.1kgf/mm2 で工作物1のヤング率の30分の1程度である。また、側圧伝達筒3の長さを40mmとし、軸方向圧力シール部材5は線径1.2mmのリング状ゴムで、径方向圧力シール部材6は線径1.5mmのリング状ゴムで、第1の金属部材7および第2の金属部材8の所定位置に、それぞれ嵌入されている。
【0035】
保持部材9が第1の金属部材7側へ1mm程度移動して第2の金属部材8に圧接することにより、軸方向および径方向の各圧力シール部材5,6が圧縮変形して、圧力室10内の気密性を高めている。第1の金属部材7と第2の金属部材8は、炭素工具鋼を用いた。また、工作物1と第1の金属部材7や第2の金属部材8の各内径とのクリアランスは、側圧伝達筒3とのクリアランスとほぼ同じになるよう仕上げられている。
【0036】
以上により、油圧による側圧21を負荷する昇圧時には、従来方式の圧力シール部材では、工作物1の軸と径の2方向で気密性を保持しなければならず、P=9kgf/mm2 の設定で全ての条痕2を通る横断面で鏡面が得られる条件下で昇圧,減圧を繰り返した場合、150回前後で昇圧不可能、すなわち圧力室10の気密性を保つことができなかったが、上記のように、圧力シール部材として軸方向および径方向の各圧力シール部材5、6を工作物1の軸方向と径方向に分けてそれぞれ個別に設けて構成した場合、各々が一方向のみ気密性を保持すればよいこととなり、その結果、前記した切断条件での繰り返し昇圧,減圧の回数として、従来方式の4倍である600回以上にわたって圧力室10の気密性を保持することが可能となり、また、切断で得られた光学素子素材は品質的に問題のないレベルであった。
【0037】
なお、図9に、実施の形態1の側圧切断装置による側圧切断によって得られた光学素子素材を加熱,加圧,冷却することによって成形された光学素子23を示す。この光学素子23は、ビデオムービー用レンズの一つとして使用され、片面が非球面で反対面が球面の両面凸形状をなしている。成形で使用される第1の成形型24および第2の成形型25は、それぞれ転写面が所望の凹形状に加工されており、胴型26の上下内径部に各々嵌合されている。成形工程を経て得られた光学素子23の転写精度は、他形状の光学素子素材を成形した時と何ら変わることがなく、光学特性上問題のない性能であった。
【0038】
以上の実施の形態1の側圧切断装置による具体的な作動結果により、本発明の側圧切断装置による作用および効果が実証された。
なお、上記実施の形態1の側圧切断装置において、側圧伝達筒3は、射出成形あるいは切削のどちらによる加工品であっても切断する工作物1の材質には関係なく、メタクリル樹脂程度のヤング率を持つ材質であれば、同様の効果が得られる。また、それぞれの圧力シール部材5、6は、断面形状が円形状以外でも実施することは可能である。加えて、作動条件に応じて側圧P値,昇圧時間,あるいは設定圧力保持時間に変化を加えて実施することも可能である。
(実施の形態2)
図2は本実施の形態2の側圧切断装置の構成を示す断面図である。この側圧切断装置も実施の形態1の側圧切断装置と同様に、棒状の工作物1の切断に使用するものである。
【0039】
この側圧切断装置においては、バックアップ部材13が、側圧伝達筒3の両端に配置された第3の金属部材15および第4の金属部材16のそれぞれと圧力シール部材14の低圧面側との間に、圧力シール部材14を保護するために配置されている。このバックアップ部材13は、保持部材9が加圧手段(図は省略)によって第3の金属部材15側へ一定距離だけ移動されることにより、加圧変形させられ、その変形により工作物1の外周表面に挟着する。
【0040】
図3は、バックアップ部材13を配置した実施の形態2の側圧切断装置において、側圧21を負荷した場合の圧力シール部材14の変形状態を示す概略断面図である。
【0041】
図2において、保持部材9を加圧手段によって第3の金属部材15側へ約1mm移動して第4の金属部材16に対して圧接した状態として、油圧による側圧21を負荷した場合、図3に示すように、圧力シール部材14は、圧力室10の気密性を保ちながら、工作物1の低圧側にあたる軸方向と径方向に逃げようとするが、バックアップ部材13は圧力シール部材14のムシレやネジレなどの損傷を防止して、圧力シール部材14の寿命を長く保つという効果を有する。特に径方向に逃げようとする圧力は、バックアップ部材13の内フランジ部内周面を工作物1の外周表面に挟着させる。
【0042】
この結果、工作物1の側圧伝達筒3内への嵌入が未完全である場合に、従来方式に見られたような側圧伝達筒3の両端付近に必ず存在する工作物1の切断性の劣化は、バックアップ部材13の内フランジ内周面が、側圧伝達筒3の両端付近における工作物1への側圧不足を補うことによって、油圧による側圧21を必要以上に上げることなく、重量ばらつきの少ない、高品質な光学素子素材を確実に得ることができる。
【0043】
以下、実施の形態2の側圧切断装置における具体的な条件の説明を加える。
検討に使用した工作物1は、ヤング率1.03×104 kgf/mm2 、外径7mmの中実円筒の光学ガラス棒で、実施の形態1の場合と同一である。また、工作物1の外周表面に設けられた条痕2も同一形状である。
【0044】
図2に示す装置において、条痕2のついた工作物1は、中空円筒の形状をしたメタクリル樹脂製の側圧伝達筒3に嵌入している。バックアップ部材13は、ヤング率7kgf/mm2 であり、メタクリル樹脂のヤング率の2倍程度高い値を有しているが、材料の伸びはメタクリル樹脂の3倍の約15%である。また、第3の金属部材15と第4の金属部材16のそれぞれにおける所定位置には、圧力シール部材14とバックアップ部材13とが配置されている。圧力シール部材14は、線径1.5mmのリング状ゴムで、実施の形態1の側圧切断装置で用いた径方向圧力シール部材6と同一品である。第3の金属部材15および第4の金属部材16は、第1の金属部材7および第2の金属部材8と同じ材質で作られている。
【0045】
かかる状態において、条痕2のついた工作物1は、側圧P=8kgf/mm2 によって、側圧伝達筒3に嵌入された部分において側圧伝達筒3の両端付近を含む全ての条痕2を通る横断面で切断が発生し、その切断で得られた光学素子素材は高品質なものであった。
【0046】
以上の実施の形態2の側圧切断装置による具体的な作動結果により、本発明の側圧切断装置による作用および効果が実証された。
なお、上記実施の形態2の側圧切断装置においては、そのバックアップ部材13の内フランジ部の形状は、工作物1の外周面に側圧を負荷できればどのような形状でも可能である上、工作物1の径方向のみでなく、軸方向へ異なった形状のバックアップ部材を追加配置しても、圧力シール部材14の寿命を長くするという同様の効果が得られる。
【0047】
また、条痕2の設定距離が変更された場合においても容易に対応可能となり、側圧伝達筒3の長さを変える必要はない。更に、実施の形態1と2を考慮し、複合した構成も当然実施可能である。
(実施の形態3)
図4は、実施の形態3の側圧切断装置の構成を示す断面図である。この側圧切断装置も実施の形態1および実施の形態2の側圧切断装置と同様に、棒状の工作物1の切断に使用するものである。
【0048】
この側圧切断装置においては、棒状の第5の金属部材17が、工作物1の片端にお互いの端面が当接するように配置され、この第5の金属部材17は、工作物1と同等の外径で外観も近似しているものの、脆性材料である工作物1とは異なった性質を持った部材で、特に靱性に富む一般的な金属を用いる。側圧伝達筒3の両端に配置された第6の金属部材18および第7の金属部材19には、それぞれに同じ圧力シール部材14が嵌入され、これらの圧力シール部材14は、昇圧時の気密性を高めるため、保持部材9が加圧手段(図は省略)によって第6の金属部材18側へ一定距離だけ移動されることにより、加圧変形させられる。側圧伝達筒3内に任意の距離だけ嵌入された第5の金属部材17は、工作物1と共に油圧による側圧21が負荷されると、工作物1は条痕2のついた指定された断面に沿って切断されるものの、第5の金属部材17は破断することはない。
【0049】
また、図5に示すように、側圧伝達筒3よりも短い工作物1を切断する場合には、工作物1の第5の金属部材17と接する反対面側に第8の金属部材20を配置し、その第8の金属部材20を、第5の金属部材17とにより工作物1を挟持するように、側圧伝達筒3内に嵌入する。第8の金属部材20は、第5の金属部材17と同様、工作物1と同等の外径で、一般的な金属を用いているのに加えて、規定数の切断が終了した工作物1を排出する機能も備えている。
【0050】
これらの結果より、従来方式にあるような側圧伝達筒3の両端付近で切断される工作物1の切断性の劣化などの欠点に対して、第5の金属部材17および第8の金属部材20が擬製工作物の役割を果たすことにより、肝心の工作物1が側圧伝達筒3の中央付近に位置するため、重量ばらつきの少ない高品質な光学素子素材を確実に得ることができる。
【0051】
また、切断を繰り返すうちに側圧伝達筒3より短くなった工作物1は、従来方式では廃棄処理するしかなかったが、工作物1を無駄なく利用することができる。更に、2個分あるいは3個分など未切断の工作物1だけを集めて上記した方式を用いて切断しても、無駄なく重量ばらつきの少ない且つ高品質な光学素子素材を得ることができる。
【0052】
以下、実施の形態3の側圧切断装置における具体的な条件の説明を加える。
検討に使用した工作物1は、上記実施の形態1および実施の形態2の側圧切断装置で使用したものと同一で、ヤング率1.03×104 kgf/mm2 であり、外径7mmの中実円筒の光学ガラス棒である。
【0053】
図4に示す装置において、条痕2のついた工作物1は、中空円筒の形状をしたメタクリル樹脂製の側圧伝達筒3に嵌入している。第5の金属部材17は、炭素工具鋼で、ヤング率は80kgf/mm2 前後のものを用いた。また、図5に示す装置において、第8の金属部材20は、第5の金属部材17の長さの異なる同等品を用いた。工作物1の外周表面に設けられた条痕2も同一形状である。側圧切断装置の主要な構成部材および各手段において、従来方式と何ら変わるところはない。第6の金属部材18や第7の金属部材19も、第1の金属部材7や第2の金属部材8と同じ材質で作られている。
【0054】
かかる状態において、条痕2のついた工作物1は、側圧P=8.5kgf/mm2 である1回の昇圧で工作物1の先端部分の3個分を切断し第5の金属部材17に置き換えて10個分を切断した後、余分になった工作物1は、第5の金属部材17と第8の金属部材20を用いて再切断を行なった。
【0055】
その結果、全ての条痕2を通る横断面で切断が発生し、その際の重量ばらつきを、従来方式で切断した光学素子素材と比べて、標準偏差値で約34%、分散値で56%向上することができた。
【0056】
この様に、上記構成における実施の形態3の側圧切断装置による具体的な作動結果により、本発明の側圧切断装置による作用および効果が実証された。
なお、本実施の形態3の側圧切断装置に示した第5の金属部材17や第8の金属部材20は、実施の形態1、2および3を考慮し、複合した構成も当然可能である。また、いずれの実施の形態においても、工作物1は光学ガラス棒材とは限らず、脆性材料であればいずれも適応可能であることは言うまでもない。
【0057】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一方の圧力シール部材が工作物の軸方向の気密性を確保し、もう一方の圧力シール部材が径方向の気密性を確保して、工作物の軸方向と径方向へ抜けようとする圧力をそれぞれ分割シールし、全体の気密性を向上することができる。
【0059】
更に、本発明によれば、工作物と同等の外径をもった棒状の金属部材を、側圧伝達筒の少なくとも片端から任意の距離だけ嵌入し、その状態で側圧を付加することにより応力切断することができる。
【0060】
そのため、ディスキング法において、切断の際に、切り屑や騒音を伴わず、必要以上の時間とエネルギーを一切不要とし、1回の側圧を負荷するだけで指定された複数個の切断を確実に発生して、指定した各々の断面で確実に同時切断することができるとともに、圧力シール部材や側圧伝達筒などの消耗部材の耐久性を大幅に向上することができ、工作物を無駄なく使い切ることが可能となり、高い生産性が得られ、安価で重量ばらつきの少ない高品質の光学素子素材を大量に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における側圧切断装置の断面図
【図2】本発明の実施の形態2における側圧切断装置の断面図
【図3】同実施の形態2における側圧Pを負荷した場合の説明図
【図4】本発明の実施の形態3における側圧切断装置の断面図
【図5】同実施の形態3における側圧切断装置の他方の断面図
【図6】従来の第1の側圧切断装置の断面図
【図7】従来の第2の側圧切断装置の断面図
【図8】同従来例における側圧Pを負荷した場合の説明図
【図9】光学素子を成形によって得る場合の説明図
【符号の説明】
5 軸方向圧力シール部材
6 径方向圧力シール部材
7 第1の金属部材
8 第2の金属部材
9 保持部材
10 圧力室
13 バックアップ部材
14 圧力シール部材
15 第3の金属部材
16 第4の金属部材
17 第5の金属部材
18 第6の金属部材
19 第7の金属部材
20 第8の金属部材
21 側圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is an apparatus for cutting a workpiece by lateral pressure, and in particular, cuts a workpiece, for example, a rod-shaped long glass, used when a glass optical element such as a lens is molded by a press to obtain a high quality cut surface. The present invention relates to a side pressure cutting device used in a field that requires a cutting method suitable for mass production.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, mass production technology of aspherical glass lenses by a molding method suitable for mass production of aspherical glass lenses has been established and has reached today. Most of the optical element materials used for molding such glass lenses are polished, ball or polished cylindrical.
[0003]
As a processing method of this cylindrical optical element material, in recent years, in contrast to the conventional processing method of obtaining an optical element material whose both end surfaces are mirror surfaces by cutting, polishing, lapping and polishing a bar material, A new processing method that utilizes the destruction of materials by lateral pressure has been proposed.
[0004]
This new processing method does not generate chips or noise during processing, requires little time and energy for processing, and the side pressure during processing is constant regardless of the size of the workpiece, Moreover, it has many advantages not seen in conventional processing methods, such as a smooth cut surface and a mirror surface in glass or ceramics.
[0005]
Such a lateral pressure cutting method will be described with reference to a processing apparatus shown in FIG.
As shown in the figure, this processing apparatus includes a
[0006]
The bar-
[0007]
The tensile stress generated inside the
[0008]
As another lateral pressure cutting method, as shown in FIG. 7, there is a stoppering method disclosed in JP-A-7-132500. As shown in the figure, this stopper ring system prevents the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional side pressure cutting device using the stopper ring system as described above, a disking method in which pressure increase and pressure reduction are applied is usually used. In this disking method, as shown in FIG. By repeatedly expanding and contracting in the
[0010]
When observing the occurrence of damage to the
[0011]
As a result, since the clearance between the side
[0012]
In addition, the
[0013]
In particular, the amount of undulation is likely to occur in the optical element material cut in the vicinity of both ends of the side
[0014]
In addition, the optical element material cut in the vicinity of both ends of the side
[0015]
The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional cutting technology, and in the discing method, it can be surely cut simultaneously at each specified cross section, and is a consumable member such as a pressure seal member or a side pressure transmission cylinder. There is provided a lateral pressure cutting device that can greatly improve the durability of the apparatus, can use the workpiece without waste, and can obtain a high-quality optical element material with little weight variation.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the lateral pressure cutting device of the present invention has one pressure seal member ensuring the airtightness in the axial direction of the workpiece and the other pressure seal member ensuring the airtightness in the radial direction. In addition, it is characterized in that the pressure to escape in the axial direction and the radial direction of the workpiece is divided and sealed to improve the overall airtightness.
[0018]
Further, the present invention is characterized in that a rod-shaped metal member having an outer diameter equivalent to that of a workpiece is inserted at an arbitrary distance from at least one end of the side pressure transmission cylinder, and stress is cut by applying a side pressure in this state.
[0019]
As described above, in the discing method, it is possible to reliably cut simultaneously at each specified cross section, and to greatly improve the durability of consumable members such as a pressure seal member and a side pressure transmission cylinder. A high-quality optical element material that can be used up without waste and has little weight variation can be obtained.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The lateral pressure cutting device according to
[0022]
According to these configurations, one pressure seal member secures the airtightness in the axial direction of the workpiece, and the other pressure seal member secures the airtightness in the radial direction, so that the axial direction and the radial direction of the workpiece are secured. The pressure to be removed is divided and sealed to improve the overall airtightness.
[0026]
[0027]
[0028]
According to these configurations, a rod-shaped metal member having an outer diameter equivalent to that of the workpiece is inserted by an arbitrary distance from at least one end of the side pressure transmission cylinder, and stress is cut by applying the side pressure in this state.
[0029]
Hereinafter, a side pressure cutting device showing an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the lateral pressure cutting device according to the first embodiment. This side pressure cutting device is used for cutting a bar-shaped
[0030]
When the
[0031]
The case where a lateral pressure is applied to the side surface of the rod-shaped
[0032]
The axial pressure seal member 5 is arranged to seal the pressure to be released in the axial direction of the rod-shaped
[0033]
Hereinafter, specific conditions in the lateral pressure cutting device of the first embodiment will be described.
[0034]
In the apparatus shown in FIG. 1, a
[0035]
When the holding
[0036]
As described above, at the time of pressurization in which the
[0037]
FIG. 9 shows an
[0038]
The action and effect of the side pressure cutting device of the present invention have been verified by the specific operation results of the side pressure cutting device of
In the lateral pressure cutting device according to the first embodiment, the lateral
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the lateral pressure cutting device according to the second embodiment. This side pressure cutting device is also used for cutting the rod-shaped
[0039]
In this side pressure cutting device, the
[0040]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a deformed state of the
[0041]
In FIG. 2, when the holding
[0042]
As a result, when the
[0043]
Hereinafter, specific conditions in the lateral pressure cutting device of the second embodiment will be described.
[0044]
In the apparatus shown in FIG. 2, the
[0045]
In such a state, the
[0046]
The action and effect of the side pressure cutting device of the present invention have been verified by the specific operation results of the side pressure cutting device of the second embodiment.
In the side pressure cutting device according to the second embodiment, the shape of the inner flange portion of the
[0047]
Further, even when the set distance of the
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the lateral pressure cutting device according to the third embodiment. This side pressure cutting device is also used for cutting the bar-shaped
[0048]
In this lateral pressure cutting device, a rod-like
[0049]
Further, as shown in FIG. 5, when the
[0050]
From these results, the
[0051]
Further, the
[0052]
Hereinafter, specific conditions in the lateral pressure cutting device of the third embodiment will be described.
The
[0053]
In the apparatus shown in FIG. 4, the
[0054]
In such a state, the
[0055]
As a result, cutting occurs in the cross section passing through all the
[0056]
Thus, the action and effect of the lateral pressure cutting device of the present invention were verified by the specific operation results of the lateral pressure cutting device of
Note that the
[0057]
【The invention's effect】
As above Book According to the invention, one pressure seal member secures the airtightness in the axial direction of the workpiece, and the other pressure seal member secures the airtightness in the radial direction so that the workpiece is removed in the axial direction and the radial direction. The pressure to be divided can be divided and sealed to improve the overall airtightness.
[0059]
In addition, book According to the invention, a bar-shaped metal member having an outer diameter equivalent to that of a workpiece can be inserted by an arbitrary distance from at least one end of the side pressure transmission cylinder, and stress cutting can be performed by applying the side pressure in that state. .
[0060]
Therefore, in the discing method, when cutting, there is no chip or noise, no unnecessary time and energy are required, and multiple specified cuts can be ensured by applying a single side pressure. It is possible to reliably cut simultaneously at each specified cross section, and the durability of consumable members such as pressure seal members and side pressure transmission cylinders can be greatly improved, so that the workpiece can be used up without waste. Thus, high productivity can be obtained, and a large amount of high-quality optical element material that is inexpensive and has little weight variation can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a lateral pressure cutting device according to
FIG. 2 is a sectional view of a lateral pressure cutting device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram when a lateral pressure P is loaded in the second embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a lateral pressure cutting device according to
FIG. 5 is another cross-sectional view of the lateral pressure cutting device according to the third embodiment.
FIG. 6 is a sectional view of a conventional first lateral pressure cutting device.
FIG. 7 is a sectional view of a conventional second side pressure cutting device.
FIG. 8 is an explanatory diagram when a side pressure P is applied in the conventional example.
FIG. 9 is an explanatory diagram when an optical element is obtained by molding.
[Explanation of symbols]
5 Axial pressure seal member
6 Radial pressure seal member
7 First metal member
8 Second metal member
9 Holding member
10 Pressure chamber
13 Backup material
14 Pressure seal member
15 Third metal member
16 Fourth metal member
17 Fifth metal member
18 Sixth metal member
19 Seventh metal member
20 Eighth metal member
21 Side pressure
Claims (4)
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---|---|---|---|
JP04682697A JP3838729B2 (en) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | Side pressure cutting device |
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JPH10245239A JPH10245239A (en) | 1998-09-14 |
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