JP4255481B2

JP4255481B2 - ガラスレンズの成形金型、成形方法及び成形装置

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Publication number: JP4255481B2
Application number: JP2006130232A
Authority: JP
Inventors: 孟坤王
Original assignee: Asia Optical Co Inc
Current assignee: Asia Optical Co Inc
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2026-05-09
Also published as: JP2007039311A; TW200706501A; TWI290542B

Description

本発明は、ガラスレンズの成形金型、成形方法及び成形装置に関する。

近年、高精度光学レンズ特に非球面ガラスレンズの製造方法として、研磨によらず、プレス成形のみにより成形する方法が盛んになりつつある。図９〜１１は、一般のレンズの成形金型１０を概略示す側面図である。それぞれつば部１２２、１１２がほぼ直筒状の型枠１３の上下端面に接触する上型１２と下型１１を中心軸Ｌ沿いに対向配置した成形金型１０において、下型１１を型枠１３に一体に固定し、下型１１の面１１１上にレンズ材料１４をセットし、上型１２を上型１２の面１２１がレンズ材料１４に接触するまで下型１１に押し付ける。レンズ材料１４がセットされた成形金型１０は、成形装置の成形室に送り込んで加熱すると共に、つば部１２２が型枠１３に突当るまで上型１２をさらに押圧し、上型１２及び下型１１の面１２１と面１１１はレンズ材料１４の上下両面に転写される。次いで、徐々に冷却をすることによって、所望の表面形状及び肉厚を有するレンズ１４０が得られる。

しかしながら、このような構成によるプレス成形においては、下記のようななおも改善すべきところがある。

１．レンズ１４０を所定の表面形状及び肉厚をそなえるべく品質よくつくるには、上型１２が型枠１３内に摺動自在可能なように、上型１２、下型１１を的確に組立てなければならない。型枠１３と上型１２、下型１１の嵌め合いの隙間ｃが例えば２〜３μｍになるよう精密に加工しなければならず、加工手間がかかり、所定の加工精度を得難い。

２．レンズの製造過程においては、金型１０はしばしば酸化を起こしたり、ちりが付着したりして、隙間ｃがさらに小さくなり、金型１０の分解、組立てが円滑に行かなくなりがちとなり、作業効率が悪い。

３．一方、金型１０の分解、組立てを円滑に行うために、例えば型枠１３の内径を大きくしてもよいが、型枠１３が加熱によって膨張することにより、上型１２、下型１１との間の隙間ｃが図１１のようにさらに大きくなり、上型１２が中心軸Ｌ沿いに滑らずがたつき、傾いた面１２１により、プレス成形されるガラスレンズ肉厚の偏りが生じ、レンズを精度よく成形し難い問題がある。

本発明は、上記問題点を解消しようとして、成形作業を効率よく行うと共に、肉厚の偏りなく表面形状がよいガラスレンズの成形金型、成形方法及び成形装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するべく、１観点によれば、本発明は、セットされたレンズ材料を加熱、加圧してガラスレンズを成形するガラスレンズの成形金型として、レンズ材料を加圧する中心軸沿いに移動可能に対向配置された柱状上型及び柱状下型と、円筒体を中心軸沿いに少なくとも２湾曲状締め金に分割してなり、上、下型を円筒状に囲んで抱き締めるための割筒クランプと、割筒クランプを囲み込む筒状胴体であって、該胴体の周壁に中心軸と直交して締め金に対応する貫通孔が設けられてある型枠とを含む構成を提供する。

また、他の観点によれば、本発明は、セットされたレンズ材料を加熱、加圧してガラスレンズを成形するガラスレンズの成形装置として、レンズ材料を加圧する中心軸沿いに移動可能に対向配置された柱状上型及び柱状下型と、円筒体を中心軸沿いに少なくとも２湾曲状締め金に分割してなり、上、下型を円筒状に囲んで抱き締めるための割筒クランプと、割筒クランプを囲み込む筒状胴体であって、該胴体の周壁に中心軸と直交して締め金に対応する貫通孔が設けられてある型枠とからなる成形金型と、それぞれ上型、下型を押し付けるための上プレス手段、下プレス手段と、駆動機構と、該駆動機構に駆動され、貫通孔を介して割筒クランプの締め金を押し付けるつめ機構とを有するチャック手段と、を含んでなるガラスレンズの成形装置を提供する。

ガラスレンズの成形装置はさらに、下プレス手段の下にチャック手段が連結され、チャック手段を昇降させる昇降手段が設けられることが好ましい。昇降手段としては、例えば空気、油圧シリンダ装置が用いられる。

チャック手段の駆動機構としては、シリンダ装置に連結されるシリンダ及び、左右可動に該シリンダとつめ機構とに連結される爪からなるエアチャック装置であることが好ましい。

また、チャック手段のつめ機構としては、ロッド状アームを複数そなえ、該アームの下端部に爪が接続され、該下端部と逆の上端部から突出る突起が貫通孔を介して締め金に加圧する構成とする。

チャック手段にはさらに、駆動機構に貫通して駆動軸が設けられる。

また、他の観点によれば、本発明のガラスレンズの成形方法は、中心軸沿いに対向配置された柱状上型及び柱状下型と、円筒体を中心軸沿いに少なくとも２湾曲状締め金に分割してなり、上、下型を円筒状に囲んで抱き締めるための割筒クランプと、割筒クランプを囲み込む筒状胴体であって、該胴体の周壁に中心軸と直交して締め金に対応する貫通孔が設けられてある型枠とからなる成形金型を用意するステップと、下型上にレンズ材料をセットし、上型を下降させるステップと、レンズ材料を加熱して軟化させるステップと、中心軸沿いに貫通孔を介して締め金を押し付けるステップと、上型と下型とが互いに近寄いながら両型の間のレンズ材料を押し付けてガラスレンズに成形するステップとを有することを特徴とする。

以上によれば、型枠の貫通孔を介して割筒クランプの締め金を押し付けて、割筒クランプ及び上型、下型の間の隙間をなくしながら、上型をがたつきなく摺動させ、ガラスレンズ肉厚の偏りなくプレス成形されることができる。また、金型を従来のように精度よく加工せずにすみ、金型の加工作業が簡易化になる。余裕をもって型枠をつくることができ、ガラスレンズの成形後の金型の分解、組立ても手早く行うことができ、成形効率を向上させることができる。

以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。

図１と図２は、本発明の一実施例のガラスレンズの成形装置及び成形方法における成形金型の分解斜視図、組立縦断面図である。

成形金型２０は、レンズ材料６０を加熱、加圧してガラスレンズ６００を成形するものとして、その間にレンズ材料６０がセットされ、中心軸Ｉ沿いに移動可能に対向配置された柱状上型２３及び柱状下型２１と、上型２３及び下型２１を囲み込んで中心軸Ｉ沿いに湾曲状締め金２２０が例えば３つに分割した割筒クランプ２２と、割筒クランプ２２を囲み込む筒状胴体をする型枠２４を有する。

柱状下型２１は、レンズ材料６０を載せると共に、ガラスレンズ６００の片面を所定形状にする成形面２１３をそなえ、その下部２１２にはつば部２１１が径方向に張り出て、割筒クランプ２２の下端面２２３及び型枠２４の下端面２４３と接触される。

柱状上型２３は、ガラスレンズ６００の他面を所定形状にする成形面２３４をそなえ、その上部にはつば部２３１が張り出て、型枠２４に囲まれて割筒クランプ２２の上端面２２４と接触される。上型２３の柱状本体部分２３２としては、成形面２３４が形成された部分２３３よりも径大、つば部２３１より径小で、割筒クランプ２２の内径とほぼ同径にされて環状段差が形成される。

型枠２４は、割筒クランプ２２の締め金２２０、２２０、２２０を囲み込む筒状胴体をし、該胴体の周壁２４２に中心軸Ｉと直交して締め金２２０のそれぞれに対応する貫通孔２４５、２４５、２４５を複数設けている。

図２に示すように、下型２１の成形面２１３上に、加熱して両型２１、２３及び割筒クランプ２２により画成したキャビティ内に充満可能である大きさをしたレンズ材料６０をセットし、割筒クランプ２２及び型枠２４がそれぞれの下端面２２３、２４３がつば部２１１に当接して挿入される。上型２３が型枠２４によって囲み込んでつば部２３１が割筒クランプ２２の上端面２２４に当接するまで下降される。このように、レンズ材料６０が加圧され、成品のガラスレンズを得ることができる。

図３は、本発明の実施例の成形金型２０を用いた成形装置１の概略側面図である。この成形装置１は、金型２０を成形室内にセットして上型２３、下型２１をそれぞれ押圧するための上プレス手段３１、下プレス手段３２と、下プレス手段３２の下方に取付けられたチャック手段５０とを含んでなる。なお、この例においては、下プレス手段３２は固定し、上プレス手段３１としては移動可能にするが、上プレス手段３１は固定し、下プレス手段３２は移動可能にしてもよい。

下プレス手段３２ではさらに、貫通孔２４５に応じる通孔３２１、３２１、３２１が設けられている。

成形装置１はさらに、下プレス手段３２の下方にチャック手段５０が連結され、チャック手段５０を昇降させる昇降手段４０が設けられている。昇降手段４０としては、例えば符号で明示されない機体に取付けられたシリンダ４１及び伸縮可能なピストン４２を有する空気、油圧シリンダ装置が用いられる。

チャック手段５０は、駆動機構５２と、該駆動機構５２に駆動上昇され、貫通孔２４５を介して割筒クランプ２２の締め金２２０を押し付ける複数のつめ機構５３とからなる。この例においては、駆動機構５２として、空気、油圧シリンダ装置４０にリンクブロック５１を介して連結されるシリンダ５２１及び、左右可動に該シリンダ５２１とつめ機構５３とに連結される爪５２２からなるエアチャックの構成をする。この駆動機構５２は、例えば市販のＳＭＣ社のＭＨＳ３シリーズの３爪タイプのエアチャック装置を用いることができる。

また、この例においては、つめ機構５３としては、下プレス手段３２の通孔３２１にそれぞれ挿通する複数のロッド状アーム５３をそなえ、各アーム５３の下端部５３１に爪５２２が接続され、該下端部５３１と逆の上端部５３２から突起５３３が中心軸Ｉに直交して突出ている。つめ機構５３が駆動機構５２によって駆動上昇され、通孔３２１を通り、貫通孔２４５を介して締め金２２０に加圧する構成をする。

この例においては、昇降手段４０のほか、チャック手段５０の昇降を補助可能な駆動軸５４が設けられている。

次に、以上の構成を有する成形装置によって、図３〜図７を参照しながら、図８に示す成形方法を説明する。

ステップＳ８０では、図２に示す構成を有する金型２０を用意する。

ステップＳ８１では、図３に示すように、下型２１上にレンズ材料６０をセットし、中心軸Ｉ沿いに対向配置された上型２３及び下型２１を割筒クランプ２２及び型枠２４によって囲み込んで挿入すると共に、上型２３の成形面２３４がレンズ材料６０と接触するまで上型２３を下降させる。

ステップＳ８２では、レンズ材料６０をセットした金型２０を成形室へ送り込んで、下プレス手段３２上にセットする。

ステップＳ８３では、成形室内でレンズ材料６０を加熱して軟化させる。

ステップＳ８４では、昇降手段４０及び駆動軸５４による駆動機構５２によってアーム５３を通孔３２１から突出しながら上昇させ、各突起５３３を各貫通孔２４５に向かせる（図４、図５）。

ステップＳ８５では、図６と図７に示すように、図示しないが、高圧により空気がシリンダ５２１内に充満されると、爪５２２が駆動され中心軸Ｉに向って移動されると、アーム５３が連動して各貫通孔２４５を介して各突起５３３が各締め金２２０と当接し、それぞれ締め金２２０を押し付ける。

ステップＳ８６では、レンズ材料６０の軟化と共に、上プレス手段３１によって上型２３をさらに下降させ、上プレス手段３１の下端面が型枠２４の上端面２４４と当接する間に、レンズ材料６０の両面にそれぞれ成形面２１３と２３４の成形パターンが転写されて、成品のガラスレンズ６００を得る。

ステップＳ８７では、上プレス手段３１を上昇させ、シリンダ５２１内の排気による爪５２２の移動により、突起５３３が貫通孔２４５から抜け出て昇降手段４０と駆動軸５４によってチャック手段５０を下降させる後、成形金型２０を成形室から取出し、上型２３を上昇させると、成品のガラスレンズが得られる。

以上によれば、型枠２４の貫通孔２４５を介して割筒クランプ２２の締め金２２０を押し付けることができるので、型枠２４が熱により膨張しても割筒クランプ２２及び上型２３、下型２１の隙間をなくし、上型２３をがたつきなく下型２１と同軸に下降させることができ、表面形状を精度よく仕上げるガラスレンズが得られる。

本発明の成形金型、成形装置及び成形方法によれば、以下の利点がある。

１．突起５３３により割筒クランプ２２の各締め金２２０を押し付けることにより、従来金型のような隙間をなくし、上型２３をがたつきなく下型２１と同軸に滑らせることができる。したがって、従来金型のように手間かけて精度よく加工せずにすみ、金型２０の製造加工を簡易化することができる。

２．突起５３３により割筒クランプ２２の各締め金２２０を押し付けることにより、従来金型のような嵌め合せ隙間を気にせず、型枠２４の胴径を多少大きくすることができ、金型２０の分解、組立てを円滑に行うことができ、作業効率が向上することができる。

３．型枠２４が熱などにより膨張して胴径が大きくなっても、突起５３３により割筒クランプ２２を押し付け、嵌め合せの隙間を気にせずにすみ、上型２３ががたつきなく下型２１と同軸に滑り、肉厚の偏りなく表面形状がよいガラスレンズ６００が得られる。したがって、ガラスレンズ６００の表面品質を高めることができる。

本発明の一実施例のガラスレンズの成形金型の構成の概略分解斜視図である。同成形金型の成形開始状態を概略示す組立断面図である。同金型をセットした成形装置の構成を概略示す図である。同成形装置の成形開始状態を示す図である。同状態における押し付け前の動きを説明する図である。同成形装置の成形完了状態を示す図である。同状態における押し付けの動きを説明する図である。本発明におけるガラスレンズの成形方法の一実施形態に係るフローチャートである。ガラスレンズの成形金型を概略示す側面図である。ガラスレンズの成形開始状態の同金型の概略側面図である。ガラスレンズの成形完了状態の同金型の概略側面図である。

符号の説明

１成形装置
２０成形金型
２１下型
２１１つば部
２１２下部
２１３成形面
２２割筒クランプ
２２０締め金
２２３下端面
２２４上端面
２３上型
２３１つば部
２３２本体部分
２３３成形面２３４が形成された部分
２３４成形面
２４型枠
２４３下端面
２４４上端面
２４５貫通孔
３１上プレス手段
３２下プレス手段
３２１通孔
４０昇降手段
４１シリンダ
４２ピストン
５０チャック手段
５１リンクブロック
５２駆動機構
５２１シリンダ
５２２爪
５３つめ機構（アーム）
５３１下端部
５３２上端部
５３３突起
５４駆動軸
６０レンズ材料
６００ガラスレンズ

Claims

セットされたレンズ材料を加熱、加圧してガラスレンズを成形するガラスレンズの成形金型であって、
前記レンズ材料を加圧する中心軸沿いに移動可能に対向配置された柱状上型及び柱状下型と、
円筒体を前記中心軸沿いに少なくとも２湾曲状締め金に分割してなり、前記上、下型を円筒状に囲んで抱き締めるための割筒クランプと、
前記割筒クランプを囲み込む筒状胴体であって、該胴体の周壁に前記中心軸と直交して前記締め金に対応する貫通孔が設けられてある型枠とを含むことを特徴とする成形金型。
セットされたレンズ材料を加熱、加圧してガラスレンズを成形するガラスレンズの成形装置であって、
前記レンズ材料を加圧する中心軸沿いに移動可能に対向配置された柱状上型及び柱状下型と、円筒体を前記中心軸沿いに少なくとも２湾曲状締め金に分割してなり、前記上、下型を円筒状に囲んで抱き締めるための割筒クランプと、前記割筒クランプを囲み込む筒状胴体であって、該胴体の周壁に前記中心軸と直交して前記締め金に対応する貫通孔が設けられてある型枠とからなる成形金型と、
それぞれ前記上型、前記下型を押し付けるための上プレス手段、下プレス手段と、
駆動機構と、該駆動機構に駆動され、前記貫通孔を介して前記割筒クランプの締め金を押し付けるつめ機構と、を有するチャック手段と、
を含んでなるガラスレンズの成形装置。
前記下プレス手段の下には、前記チャック手段が連結され、チャック手段を昇降させる昇降手段が設けられることを特徴とする請求項２に記載のガラスレンズの成形装置。
前記昇降手段としては、空気、油圧シリンダ装置が用いられることを特徴とする請求項３に記載のガラスレンズの成形装置。
前記チャック手段の前記駆動機構としては、前記シリンダ装置に連結されるシリンダ及び、左右可動に該シリンダと前記つめ機構とに連結される爪からなるエアチャック装置であることを特徴とする請求項４に記載のガラスレンズの成形装置。
前記チャック手段のつめ機構としては、ロッド状アームを複数そなえ、該アームの下端部に前記爪が接続され、該下端部と逆の上端部から突出る突起が前記貫通孔を介して前記締め金に加圧することを特徴とする請求項５に記載のガラスレンズの成形装置。
前記チャック手段にはさらに、前記駆動機構に貫通して駆動軸が設けられることを特徴とする請求項２に記載のガラスレンズの成形装置。
中心軸沿いに対向配置された柱状上型及び柱状下型と、円筒体を前記中心軸沿いに少なくとも２湾曲状締め金に分割してなり、前記上、下型を円筒状に囲んで抱き締めるための割筒クランプと、前記割筒クランプを囲み込む筒状胴体であって、該胴体の周壁に前記中心軸と直交して前記締め金に対応する貫通孔が設けられてある型枠とからなる成形金型を用意するステップと、
前記下型上にレンズ材料をセットし、前記上型を下降させるステップと、
レンズ材料を加熱して軟化させるステップと、
前記中心軸沿いに前記貫通孔を介して前記締め金を押し付けるステップと、
前記上型と前記下型とが互いに近寄いながら両型の間のレンズ材料を押し付けてガラスレンズに成形するステップとを有することを特徴とするガラスレンズの成形方法。