JP4382529B2 - Mold press molding apparatus and optical element manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、光学素子等の製造工程において、複数の成形素材(予め予備成形したプリフォームなど)を加熱軟化させ、成形型でプレス成形して光学素子(レンズなど)を成形するためのモールドプレス成形装置及び光学素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a mold press for heating and softening a plurality of molding materials (preliminarily preformed preforms and the like) in a manufacturing process of optical elements and the like, and press molding with a molding die to mold optical elements (lenses and the like) The present invention relates to a molding apparatus and a method for manufacturing an optical element.
加熱軟化した状態の成形素材、例えばガラス素材を、所定形状に精密加工され、所定温度に加熱された成形型中でプレス成形し、その成形面をガラス素材に転写すると、面精度、形状精度の高い光学素子を得ることができる。
この場合、生産効率を向上させるために、複数の成形型を用いて複数のガラス光学素子を同時にプレス成形する方法が提案されている。(例えば、特許文献1参照)。
In this case, in order to improve production efficiency, a method of simultaneously press-molding a plurality of glass optical elements using a plurality of molds has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
この特許文献1に記載のプレス方法は、複数の成形型を直線状一列に配列し、これに対して両側から誘導加熱を生じさせているので、各成形型を均一に加熱してプレス成形を行うことができる。これにより、部分的なのび不良等の問題が生じることなく、面精度が高く、かつ表面品質の良好なガラス光学素子を得ることができる。 In the pressing method described in Patent Document 1, a plurality of forming dies are arranged in a straight line, and induction heating is generated from both sides of the forming dies. It can be carried out. As a result, it is possible to obtain a glass optical element having high surface accuracy and good surface quality without causing problems such as partial stretch failure.
しかしながら、特許文献1に記載の成形装置では、成形工程において、常に同数のガラスプリフォームが型に供給されるとは限らない。例えば、連続プレスの最中に素材トレー内のガラスプリフォームがなくなってしまった場合、吸着パッドによるガラスプリフォームの吸着ミスがあった場合、型へのガラスプリフォームの供給ミスがあった場合などには、プレス時に成形型内に配置されるガラスプリフォームの個数が正規の個数より少なくなる。
光学素子プレス成形においては、プレス荷重が、型に配置されたガラスプリフォームの個数にもとづいて最適に調整されているので、配置されたプリフォームの数が正規の個数に満たないと、ガラスプリフォーム一個当たりに加わるプレス荷重が大きくなってしまう。
精密モールドプレスにあっては、プレス荷重の管理は面精度、レンズ厚精度を達成する上できわめて重要である。特に、凹メニスカスレンズや、凸メニスカスレンズ、又は両凹レンズのプレス成形では、初期プレスや、その後の付加的なプレスにおける荷重スケジュールの制御、及び、初期プレス後の冷却過程における荷重スケジュールを適切に制御しなければ、面精度・レンズ厚が所望の光学性能を達成する値(仕様)からはずれることがある。
However, in the molding apparatus described in Patent Document 1, the same number of glass preforms is not always supplied to the mold in the molding process. For example, when there is no glass preform in the material tray during continuous pressing, there is a mistake in adsorption of the glass preform by the suction pad, there is a mistake in supplying the glass preform to the mold, etc. In this case, the number of glass preforms placed in the mold during pressing is less than the normal number.
In optical element press molding, the press load is optimally adjusted based on the number of glass preforms placed in the mold, so if the number of preforms placed is less than the regular number, The press load applied to each reform is increased.
In a precision mold press, the management of the press load is extremely important for achieving surface accuracy and lens thickness accuracy. In particular, in press molding of concave meniscus lenses, convex meniscus lenses, or biconcave lenses, control of the load schedule in the initial press and subsequent additional presses, and the load schedule in the cooling process after the initial press are appropriately controlled. Otherwise, the surface accuracy and lens thickness may deviate from the values (specifications) that achieve the desired optical performance.
また、プレス開始後の時間によってプレススケジュールを制御している装置においては、プリフォームが正規の個数より少ない状態でプレスすると、ガラスを所定量変形させるために要する時間が短くなる。このため、成形装置のサイクル運転が乱される。また、高温のプリフォームを、それより温度の低い型によってプレスする場合、ガラスを所定量変形させるために要する時間が短いと、プリフォーム温度が正規の場合より高いまま初期プレスを終了して、冷却工程に移行してしまうため、成形条件が変わりレンズ厚に狂いを生じる。 In an apparatus in which the press schedule is controlled by the time after the start of pressing, if the preform is pressed in a state where the number of preforms is less than the regular number, the time required to deform the glass by a predetermined amount is shortened. For this reason, the cycle operation of the molding apparatus is disturbed. In addition, when pressing a high temperature preform with a lower temperature mold, if the time required to deform the glass by a predetermined amount is short, the initial press is finished while the preform temperature is higher than the normal case, Since the process proceeds to the cooling process, the molding conditions change and the lens thickness is distorted.
本発明は、上記の課題を解決するためのもので、多数個のガラスプリフォーム(成形素材)を一度にプレス成形する場合に、ガラスプリフォームの供給ミスなどによって型に配置されたガラスプリフォームの個数が変化した場合であっても、所望の肉厚・面精度の光学素子を得ることが可能となるように、一度にプレス成形するガラスプリフォームの個数に応じたプレス荷重でプレス成形できるようにした光学素子の製造装置を提供する。また、この製造装置によって、高精度の光学素子を得ることを目的とする。 The present invention is for solving the above-described problems. When a large number of glass preforms (molding materials) are press-molded at a time, the glass preform is arranged in a mold due to a glass preform supply error or the like. Even when the number of glass plates changes , press molding can be performed with a press load corresponding to the number of glass preforms to be press-molded at a time so that an optical element with a desired thickness and surface accuracy can be obtained. An optical element manufacturing apparatus is provided. Another object of the present invention is to obtain a highly accurate optical element using this manufacturing apparatus.
上記目的を達成するため、本発明のモールドプレス成形装置は、成形型によって成形素材を複数個同時にプレス成形するモールドプレス成形装置において、プレス成形する前記成形素材の数を検知する成形素材検知手段と、前記成形型を駆動させプレス成形を行う駆動手段と、前記検知した成形素材の数にもとづいてプレス荷重を選択し、この選択したプレス荷重にしたがって前記駆動手段を駆動させる駆動制御手段とを備えた構成としてある。
このような構成とすると、検知した成形素材の個数に応じたプレス荷重で成形することができるので面精度、肉厚精度に優れた光学素子を得ることができる。
ここで、「成形素材の数」とは、単に成形素材の個数を意味するのではなく、検知手段が出力する成形素材の個数に対応した検出信号量をも含む意味である。
In order to achieve the above object, a mold press molding apparatus according to the present invention comprises a molding material detection means for detecting the number of molding materials to be press-molded in a mold press molding apparatus for simultaneously molding a plurality of molding materials by a molding die. Drive means for driving the mold and performing press molding; and drive control means for selecting a press load based on the detected number of molding materials and driving the drive means in accordance with the selected press load. As a configuration.
With such a configuration, molding can be performed with a press load corresponding to the detected number of molding materials, so that an optical element excellent in surface accuracy and thickness accuracy can be obtained.
Here, the “number of molding materials” does not simply mean the number of molding materials, but also includes a detection signal amount corresponding to the number of molding materials output by the detecting means.
また、本発明は、駆動制御手段が、前記検知した成形素材の数又は選択したプレス荷重にもとづいてプレス停止位置を選択し、この選択したプレス停止位置にしたがって前記駆動手段を駆動させる構成としてある。
このような構成とすると、プレス荷重の変更にともなうプレス装置の僅かな弾性変形量の変化によって、ガラス光学素子の肉厚が変動する場合、その変動を補正することができ、より高精度の光学素子を得ることができる。
Further, the present invention is configured such that the drive control means selects a press stop position based on the detected number of molding materials or a selected press load, and drives the drive means according to the selected press stop position. .
With such a configuration, when the thickness of the glass optical element fluctuates due to a slight change in the amount of elastic deformation of the press device accompanying a change in the press load, the fluctuation can be corrected, and a more accurate optical An element can be obtained.
また、本発明は、前記成形素材の供給を吸引供給手段によって吸引して保持する場合に、前記吸引供給手段の吸引路に圧力検知手段を設け、この圧力検知手段によって、供給された成形素材の数を検知する構成としてある。この場合、吸引供給手段の吸引路を、前記複数の成形素材ごとに形成し、かつ、この複数の吸引路ごとに圧力検知手段を設ける構成とすることができる。
このような構成とすると、吸着パッドによって成形素材を供給したり、搬送したりするときに生じる成形素材の供給ミスなどを検知し、かつ、供給素材の数にもとづいたプレス荷重等で成形を行うことができる。
なお、複数の吸着パッドにおける吸引を一本の吸引路で行い、この一本の吸引路内における圧力値と成形素材の数との関係をあらかじめ求めておくことにより、成形素材の数を検知することもできる。
これらの場合における検知した成形素材の数とは、圧力センサからの検出圧力に対応した信号量、及び、この信号量によって成形素材の有無を判断した結果導き出される具体的な個数のことである。
Further, in the present invention, when the supply of the molding material is sucked and held by the suction supply unit, a pressure detection unit is provided in the suction path of the suction supply unit, and the pressure of the molding material supplied by the pressure detection unit is It is configured to detect the number. In this case, a suction path of the suction supply means may be formed for each of the plurality of molding materials, and a pressure detection means may be provided for each of the plurality of suction paths.
With such a configuration, a molding material supply error or the like that occurs when the molding material is supplied or conveyed by the suction pad is detected, and molding is performed with a press load or the like based on the number of supply materials. be able to.
In addition, the number of molding materials is detected by performing suction with a plurality of suction pads through a single suction path, and obtaining the relationship between the pressure value and the number of molding materials in the suction path in advance. You can also.
The number of molding materials detected in these cases is a signal amount corresponding to the detected pressure from the pressure sensor, and a specific number derived as a result of determining the presence or absence of the molding material based on this signal amount.
また、本発明は、前記複数の成形素材の供給位置に、その成形素材を光学的に検知する光学的検知手段を配置し、前記光学的検知手段によって、供給された成形素材の数を検知する構成とすることもできる。
このような構成とすると、非接触の状態で成形素材の有無及び全体の数を検知することができる。この場合、検出する成形素材ごとに複数の光学的検知手段を配置してもよく、また、ラインセンサ等の光学的検知手段を用いて複数の成形素材の有無を一つのセンサで検知するようにしてもよい。
これら光学的検知手段を用いた場合における、検知した成形素材の数とは、圧力センサによる場合と同様に、光学センサによる検出光量に対応した信号量、及び、この信号量によって成形素材の有無を判断した結果導き出される具体的な個数のことである。
In the present invention, optical detection means for optically detecting the molding material is disposed at the supply position of the plurality of molding materials, and the number of supplied molding materials is detected by the optical detection means. It can also be configured.
With such a configuration, it is possible to detect the presence / absence of the molding material and the total number in a non-contact state. In this case, a plurality of optical detection means may be arranged for each molding material to be detected, and the presence or absence of a plurality of molding materials is detected by one sensor using an optical detection means such as a line sensor. May be.
In the case of using these optical detection means, the number of detected molding materials is the amount of signal corresponding to the amount of light detected by the optical sensor, as well as the pressure sensor, and the presence or absence of molding material by this signal amount. It is a specific number derived as a result of the judgment.
本発明における光学素子の製造方法は、上記いずれかに記載のモールドプレス成形装置を用いて、加熱により軟化状態となった成形素材をプレス成形して製造する方法としてある。
また、本発明は、前記プレス成形の工程が、初期プレスと、初期プレスより小さい荷重でプレスを行う第二プレスとを有するようにし、かつ、前記初期プレスを、前記選択したプレス荷重にしたがって前記駆動手段を駆動させることにより製造する方法としてある。この場合、前記第二プレスを、冷却とともに行うことが好ましい。
このような光学素子の製造方法によれば、光学素子を複数同時に製造する場合であっても、成形素材の個数に応じた適切なプレス荷重によって成形することができるので、面精度、形状精度に優れた光学素子を製造することができる。
The optical element manufacturing method in the present invention is a method for press-molding a molding material that has been softened by heating, using any of the mold press molding apparatuses described above.
Further, the present invention is such that the press molding step includes an initial press and a second press that performs pressing with a load smaller than the initial press, and the initial press is in accordance with the selected press load. This is a method of manufacturing by driving the driving means. In this case, it is preferable to perform said 2nd press with cooling.
According to such an optical element manufacturing method, even when a plurality of optical elements are manufactured at the same time, the optical element can be molded with an appropriate press load according to the number of molding materials. An excellent optical element can be manufactured.
本発明によれば、多数個の成形素材を一度にプレスする場合に、成形素材の供給ミスなどによって型に配置された成形素材の個数が変化した場合であっても、プレス成形する成形素材の個数に応じたプレス荷重でプレス成形することができるので、常に、所望の肉厚・面精度の光学素子を得ることが可能となる。 According to the present invention, when a large number of molding materials are pressed at once, even if the number of molding materials arranged in the mold changes due to a molding material supply error or the like , Since press molding can be performed with a press load corresponding to the number, an optical element having a desired thickness and surface accuracy can always be obtained.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、以下では、本発明をガラス光学素子の製造装置に適用した実施形態にそって説明するが、本発明のモールドプレス成形装置は、この実施形態に限られるものではなく、樹脂製光学素子の製造、あるいは、ガラス及び樹脂製の光学素子以外の部品製造にも適用できる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following, the present invention will be described with reference to an embodiment in which the present invention is applied to a glass optical element manufacturing apparatus. However, the mold press molding apparatus of the present invention is not limited to this embodiment, and is a resin optical element. The present invention can also be applied to manufacturing or parts manufacturing other than glass and resin optical elements.
図1は、本発明に係るモールドプレス成形装置をガラス光学素子の製造装置に適用した場合の概略平断面図である。
図1に示す製造装置は、球状のガラスプリフォームをプレスし、小型のコリメーターレンズを製造するものである。概略的に、球状のガラスプリフォームは、本製造装置筐体内に複数(図の例では6つ)同時に供給され、その後、加熱により軟化され、成形型によってプレス、冷却され、そして筐体外へ搬出される。この繰り返しにより、連続的に多数のコリメーターレンズが製造される。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view when the mold press molding apparatus according to the present invention is applied to a glass optical element manufacturing apparatus.
The manufacturing apparatus shown in FIG. 1 presses a spherical glass preform to manufacture a small collimator lens. In general, a plurality of glass preforms (six in the example shown in the figure) are simultaneously supplied into the manufacturing apparatus casing, then softened by heating, pressed, cooled by a mold, and carried out of the casing. Is done. By repeating this, a large number of collimator lenses are continuously manufactured.
図1に示すように、このガラス光学素子の製造装置10は、加熱室20及び成形室40を備えている。加熱室20と成形室40は、開閉バルブ61を備えた通路60で相互に連通されており、この加熱室20、成形室40及び通路60によって、外部から遮断された一つの密閉空間が形成されている。この密閉空間の外壁は、ステンレスその他の部材により形成されており、シーリング材によって、その気密性が保持されている。この加熱室20、成形室40及び通路60によって形成される密閉空間は、ガラス光学素子の成形に際して、不活性ガス雰囲気にされる。すなわち、図示しないガス交換装置によって、空間内の空気が排気され、代わりに不活性ガスが充填される。不活性ガスとしては、窒素ガスまたは窒素と水素の混合ガス(例えば、N2+0.02vol%H2)を用いることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the glass optical element manufacturing apparatus 10 includes a heating chamber 20 and a molding chamber 40. The heating chamber 20 and the molding chamber 40 are communicated with each other through a
加熱室20は、供給されるガラスプリフォームをプレスするに先立って予備加熱するための領域であり、ここには、プリフォーム供給装置22、プリフォーム搬送装置23及びプリフォーム加熱装置24が設置される。また、外部からガラスプリフォームを加熱室20内へ供給するための供給準備室21が設置されている。
供給準備室21は、加熱室20内への空気の流入を禁止するため、ガラスプリフォームを受け皿に配置した後、密閉されて不活性ガス雰囲気に置換される。
また、供給準備室21には、図示しない受け皿が6つ配置され、ここに図示しないロボットアームを用いて6つのガラスプリフォームが置かれる。
The heating chamber 20 is an area for preheating prior to pressing the glass preform to be supplied. In this area, a preform supply device 22, a preform transport device 23, and a
In order to prohibit the inflow of air into the heating chamber 20, the supply
In the
供給準備室21内に設置されているプリフォーム供給装置22は6つの吸着パッド221を有している。これら吸着パッド221には、図2に示すように、真空ポンプ222と連接する吸引路223がそれぞれ(6本)設けてある。また、これら吸引路223には、圧力センサ224がそれぞれ接続してあり、各吸引路223における圧力を測定している。この圧力センサ224は、測定結果を、あとで詳述する制御部(駆動制御手段)50に出力する。
The preform supply device 22 installed in the
このような構成のプリフォーム供給装置22によって、供給準備室21内における受け皿上のガラスプリフォームが吸着され、加熱室20内へ搬入される。このとき、6つの吸着パッド221のうちいずれかの吸着パッド221がガラスプリフォームを吸着しないと、対応する吸引路223内の真空度が低下するので、圧力センサ224が、これを検出する。制御手段50は、圧力センサ224からの信号にもとづいて、ガラスプリフォームを吸着しなかった吸着パッド221の位置を検出するとともに、プリフォーム供給装置22の全体が吸着したガラスプリフォームの個数を検出する。
By the preform supply device 22 having such a configuration, the glass preform on the tray in the
プリフォーム搬送装置23は、供給準備室21から搬入されるガラスプリフォームを受け取り、プリフォーム加熱装置24による加熱領域に搬送し、さらに、加熱軟化したガラスプリフォームを成形室40へ搬送する。プリフォーム搬送装置23は、そのアーム25の先端に6つの皿26を備え、その上でガラスプリフォームを保持する。
実施形態のものでは、加熱室20内に固定される駆動部23aによって、皿26を備えるアーム25が水平に支承され、該アーム25はほぼ90度の回転角をもって水平方向に回動される。また、アーム25は、駆動部23aを中心とした半径方向に出退可能に構成されており、これによって、保持したガラスプリフォームを成形室40に搬送する。
The preform conveying device 23 receives the glass preform carried in from the
In the embodiment, the
プリフォーム搬送装置23は、駆動部23a内に、図示しないアーム開閉機構を備え、これによってアーム25の先端を開いてガラスプリフォームを前記成形型上に落下させる。
ガラスプリフォームが予熱され、軟化した状態で搬送されるときに、搬送治具に接触することでガラス表面に欠陥が生じると、成形後の光学素子の形状精度を損なうため、プリフォーム搬送装置23には、ガラスプリフォームをガス浮上させた状態で搬送する浮上治具が備えられていることが好ましい。例えば、割型式の浮上皿を、分離可能なアームで支承するものを用いることができる。
The preform conveying device 23 includes an arm opening / closing mechanism (not shown) in the
When the glass preform is preheated and transported in a softened state, if the glass surface is defective due to contact with the transport jig, the shape accuracy of the optical element after molding is impaired. Is preferably provided with a levitation jig for conveying the glass preform in a gas levitation state. For example, it is possible to use a split type floating dish that is supported by a separable arm.
プリフォーム加熱装置24は、供給されたガラスプリフォームGを、所定の粘度に対応した温度まで加熱するためのものである。ガラスプリフォームGを安定して一定の温度まで昇温するために、抵抗素子を用いた抵抗加熱による加熱装置(例えば、Fe-Crヒータ)を用いることが好ましい。プリフォーム加熱装置24は、側面から見て概略コ字状を有しており、その内側の上下面にヒータ部材を備えている。プリフォーム加熱装置24は、図1に示すように、アーム25上に保持したガラスプリフォームの移動軌跡上に設置される。
The
アーム25は、前記プリフォーム供給装置22からガラスプリフォームGを受け取るとき及び成形室40へこれを搬送するときを除き、前記プリフォーム加熱装置24内に置かれる。前記プリフォーム加熱装置24のヒータ表面温度は約1100℃、炉内雰囲気、すなわち上下ヒータ間の雰囲気は約700〜800℃とすることができる。なお、本実施形態においては、上下ヒータ間に温度差を設けることによって、アーム25の縦方向における反りを防止するようにしている。
The
一方、成形室40は、前記加熱室20において予備加熱されたガラスプリフォームGをプレスして、所望の形状のガラス光学素子を成形するための領域であり、ここには、プレス装置41及びガラス光学素子の搬出装置42が設置されている。また、プレス成形されたガラス光学素子を外部へ搬出するための取り出し準備室43が設置されている。
On the other hand, the molding chamber 40 is an area for pressing the glass preform G preliminarily heated in the heating chamber 20 to mold a glass optical element having a desired shape. An optical element carry-out
プレス装置41は、プリフォーム搬送装置23によって加熱室20から搬送される6つのガラスプリフォームGを同時に受け入れ、これをプレスして所望の形状のガラス光学素子を得る。プレス装置41は、上型(図示せず)及び下型420を備えており、その間に供給された6つのガラスプリフォームGをそれらの成形面によって同時にプレスする。プリフォーム搬送装置23のアーム25上における6つのガラスプリフォームGは、該アームの先端が開かれることによって、下型420上に落とされ、該アームが成形型間から後退した直後に、下型420が上型に向けて上昇し、これによってその間に挟まれたガラスプリフォームGがプレスされる。下型420は、制御手段から50からの指令にもとづいて駆動する駆動手段(サーボモータ)51によって所定の荷重で、所定の距離だけ上昇してプレス成形を行う。
The
また、図3(a)(b)に示すように、プレス装置41の6つの下型420の側部には、それぞれ光センサ421が配置してある。この光学センサ421は、下型420の一側に配置されレーザ光などを投光する投光器421aと、下型420の他側に配置され、投光器421aからの光を受光する受光器421bからなっている。これら投光器421aと受光器421bは制御手段50と接続されており、投光器421aへ作動信号を出力し、受光器421bからの測定信号を入力している。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, optical sensors 421 are disposed on the side portions of the six
この光センサ421によれば、下型420上にガラスプリフォームGがない場合、受光器421bは最大の光量を受光する。一方、下型420上にガラスプリフォームGがあると、投光器421aから投光された光の一部はガラスプリフォームGの表面で反射され、残りは屈折してガラスプリフォームGを透過する。この場合、透過光は拡散光となるため、受光器421bをガラスプリフォームGからある程度離すことにより、受光器421bが受光する光量をかなり減少させることが可能となる(図4(a)参照)。特に、ガラスプリフォームGの形状にもよるが、ガラスプリフォームGの高さ位置を光軸からずらすと、透過光の向きは斜めになり受光量をさらに減らすことができる(図4(b)参照)。
したがって、受光器421bにおける受光量を検出すれば、下型420上にガラスプリフォームGが存在するか否かを検出することができる。
According to this optical sensor 421, when there is no glass preform G on the
Therefore, whether or not the glass preform G exists on the
なお、投光器421a及び受光器421bには、半導体レーザ光源や半導体光電素子などを用いるので、できるだけプレス部から離しておくことが好ましい。このようにすると、半導体レーザや半導体光電素子を型の近くに置いた場合に比べ、温度制御が容易になり高周波加熱用電流の影響(ノイズ)が軽減される。
In addition, since a semiconductor laser light source, a semiconductor photoelectric element, etc. are used for the
ここで、制御手段50は、センサ(圧力センサ224,光学センサ421(受光器421b))からの測定信号を入力して、ガラスプリフォームGの個数を判定する判定部501と、プリフォームの数に対応した初期プレス荷重(トルク),初期プレス完了位置,第二プレス荷重及び第三プレス荷重などを、あらかじめ求めてデータ(テーブル)化して保存してある記憶部502と、判定部501からの信号及び記憶部502に保存されているデータにもとづいて、成形時の荷重(及び初期プレス終了位置)を決定する設定部503と、設定部503からの出力に応じた信号をサーボモータ(駆動手段)51に出力するサーボコントローラ504とを有している。
また、サーボモータ51は、下型420がプレスストロ−ク分だけ移動したかどうかを検知するためのエンコーダ51aを有している。
Here, the control means 50 inputs a measurement signal from a sensor (
The servo motor 51 has an
また、成形型の周囲には、これを加熱するための高周波による誘導加熱コイル410が設置されている。ガラスプリフォームGのプレスに先立って、成形型を誘導加熱コイル410によって加熱し、所定の温度に維持する。プレス時における成形型の温度は、予熱されたガラスプリフォームGの温度とほぼ同じであっても、それよりも低い温度であってもよい。 In addition, an induction heating coil 410 using a high frequency for heating the mold is provided around the mold. Prior to pressing the glass preform G, the mold is heated by the induction heating coil 410 and maintained at a predetermined temperature. The temperature of the mold at the time of pressing may be substantially the same as or lower than the temperature of the preheated glass preform G.
搬出装置42は、プレス装置41によってプレスされたガラス光学素子を、前記取り出し準備室43へ受け渡すものである。搬出装置42は、駆動部42aに対し回動自在に支承されたアーム42bの先端に6つの吸着パッド42cを備えている。吸着パッド42cは、成形型の下型上にある6つのガラス光学素子を真空吸着し、搬出装置42による搬送を可能にする。アーム42bの回動により吸着されたガラス光学素子は、取り出し準備室43下に搬送され、ここに設置された図示しない昇降手段上に置かれる。アーム42bの待避後に、該昇降手段が上昇され、ガラス光学素子は取り出し準備室43へ受け渡される。
搬出装置42にも、プリフォーム供給装置22に設けた圧力センサ型の検出装置を設けることも可能である。このようにすると、下型420からのガラス光学素子の吸着ミスを検出することができる。
The carry-out
The
本実施形態においては、昇降手段のレンズ載置面によって、取り出し準備室43の成形室40と通じる開口が閉鎖され、これによって取り出し準備室43と成形室との間の気体交換が不能な状態となる。取り出し準備室43の上部を開放することによって、ロボットアームその他の搬出手段を用い、その内部のガラス光学素子が順次外部へ搬出される。ガラス光学素子の搬出後、取り出し準備室43は密閉され、ここに不活性ガスが充填される。
In this embodiment, the lens mounting surface of the elevating means closes the opening of the take-out
なお、上記実施形態においては、プリフォーム供給装置22における吸引路223の圧力変化によりプリフォームの個数を検出するとともに、下型420上に載置されたプリフォームの個数を光学センサ421で検出する例について説明したが、いずれか一方の検出手段のみを用いる態様であっても、問題はない。
In the above embodiment, the number of preforms is detected by the pressure change of the suction path 223 in the preform supply device 22 and the number of preforms placed on the
上記構成からなる本実施形態の光学素子製造装置は、次のように作動する。
ガラスプリフォームGは加熱室上部のプリフォーム供給装置22の6つの吸着パッド221に吸着されたまま、ガラスプリフォーム供給位置にあるプリフォーム搬送装置23のアーム25上に運ばれる。その後、吸引を停止してプリフォームをアーム25の皿26に落としたのち、吸着パッド221は上昇する。次いで、アーム25が回動して、プリフォーム加熱装置24でガラスプリフォームGを予熱する。ガラスプリフォームGは、アーム25内を通って浮上皿26の下部から吹き出すガスにより浮上しており、加熱装置24によって、所望の温度に予熱されると、アーム25がさらに回動して通路60に停止する。その後、ゲート61が開き、アーム25が前進してプレス装置41の下型420上まで移動し、ここでアーム25が開き、浮上皿26から下型420上にガラスプリフォームGを落下供給する。その後、アーム25が後退及び回動してガラスプリフォームG供給位置に戻る。
The optical element manufacturing apparatus of the present embodiment configured as described above operates as follows.
The glass preform G is conveyed onto the
成形室40では、下型420にガラスプリフォームが供給された後、下型が上昇して上下成形型によるプレスが始まる。プレスが終わり、離型・下型下降が始まるとガラス光学素子の搬出装置42が待機位置(予熱位置)から回転して下型420上に移動し、パッドで成形品を吸着し取り出す。
上記各工程を繰り返すことにより、連続プレス成形を行う。
In the molding chamber 40, after the glass preform is supplied to the
Continuous press molding is performed by repeating the above steps.
上記プレス成形の工程中、プリフォーム供給装置22から搬送装置23にガラスプリフォームを供給するときに、ガラスプリフォームの個数を検出する。このとき、プリフォーム供給装置22における各吸引路223内の圧力を圧力センサ224で測定し、この測定データを制御部50に送る。
また、下型420に供給されたガラスプリフォームを光学センサ421で測定してガラスプリフォームの個数を検出するときは、アーム25から下型420にガラスプリフォームが供給されたタイミングを見計らって投光器421aからレーザ光を投光するとともに、受光器421bからの測定データを制御部50に入力する。
During the press molding process, when the glass preform is supplied from the preform supply device 22 to the conveying device 23, the number of glass preforms is detected. At this time, the pressure in each suction passage 223 in the preform supply device 22 is measured by the
Further, when the glass preform supplied to the
制御部50は、入力した測定データ(個数)にもとづいて、記憶部502に保存してあるテーブルから初期プレス荷重〜第三プレス荷重(及び初期プレス完了位置)を選択し、出力データとして設定する。設定されたデータにもとづいてサーボコントロ−ラ504からサーボモータ51に駆動信号の出力を行い、下型の駆動軸(図示せず)を上昇させて設定されたプレス荷重で初期プレスを行う。そして、所定肉厚となったときに初期プレスを完了する。
ここで、所定肉厚になったか否かの判断は、あらかじめ定めた下型の移動ストロークで判断する。すなわち、所定肉厚に相当するプレスストロークをあらかじめ求めておき、それをサーボモータ51のエンコーダ51aで検知し、所定肉厚になったと判断する。
The
Here, whether or not the predetermined thickness has been reached is determined by a predetermined lower die moving stroke. That is, a press stroke corresponding to a predetermined thickness is obtained in advance, and is detected by the
なお、プレス時に荷重が加わると、プレス装置の構造物、例えば、成形型の固定部材やプレス軸に僅かな弾性変形を生じることがある。そして、この変形量は荷重が変更されると変化する。したがって、プリフォームの個数に応じて荷重を変更すると、ガラス光学素子の肉厚が変動することがあるため、弾性変形による変化量をプレスストローク量によって補正する必要がある。そこで、このような現象を生じる可能性があるときには、あらかじめ補正分を見込んだストロークを選択する荷重の値ごとに初期プレス終了位置として求めておき、初期プレスが終了した後に、この初期プレス終了位置まで、駆動軸を移動させる。
ここで、所定肉厚とは、あと工程の冷却による製品の収縮を見込んだものであり、最終製品の肉厚より0〜200μm程度、好ましくは、10〜100μm大きい肉厚をいう。
When a load is applied during pressing, slight elastic deformation may occur in the structure of the pressing device, for example, the fixing member of the mold or the press shaft. The amount of deformation changes when the load is changed. Therefore, if the load is changed according to the number of preforms, the thickness of the glass optical element may fluctuate, so that the amount of change due to elastic deformation must be corrected by the amount of press stroke. Therefore, when there is a possibility that such a phenomenon may occur, the initial press end position is obtained for each load value for selecting a stroke for which correction is anticipated in advance, and after the initial press is completed, Until the drive shaft is moved.
Here, the predetermined thickness refers to a thickness that allows for shrinkage of the product due to subsequent cooling, and is a thickness that is approximately 0 to 200 μm, preferably 10 to 100 μm larger than the thickness of the final product.
次に、荷重を減少させ第二プレス荷重によってプレスを行う。このとき、冷却も同時に行う。さらに、所定温度まで冷却が行われると、第三プレス荷重によってプレスを行う。第三プレス荷重は、初期プレス時の荷重より小さく、かつ第二プレス時の荷重より大きくすることが好ましい。冷却を行いながら第三プレスを行い最終製品の肉厚にする。
第二及び第三プレスにおけるプレス荷重も、プリフォームの個数に応じたものを選択して設定することが好ましい。
Next, the load is reduced and pressing is performed with the second press load. At this time, cooling is also performed at the same time. Furthermore, when cooling is performed to a predetermined temperature, pressing is performed with a third press load. The third press load is preferably smaller than the load during the initial press and greater than the load during the second press. A third press is performed while cooling to increase the thickness of the final product.
It is preferable to select and set the press load in the second and third presses according to the number of preforms.
なお、本実施形態では、上型を固定とし下型を可動としたが、上型を可動とし下型を固定としてもよく、あるいは、上型と下型の両方を可動としてもよい。
また、プリフォーム供給装置22における吸着パッド221の吸引路222は、吸着パッド221ごと独立して設けるのではなく、一本の吸引路によって吸引することもできる。この場合は、この一本の吸引路内の圧力を測定することによってプリフォームの個数を検知する。
さらに、光学式センサは、各下型ごとにひとつずつ設けるもののほか、ラインセンサを用いることもできる、この場合は、受光器の受光量によってガラスプリフォームの個数を判断することになる。
In this embodiment, the upper mold is fixed and the lower mold is movable. However, the upper mold may be movable and the lower mold may be fixed, or both the upper mold and the lower mold may be movable.
Further, the
Further, in addition to one optical sensor provided for each lower mold, a line sensor can also be used. In this case, the number of glass preforms is determined based on the amount of light received by the light receiver.
本発明の方法によって製造する光学素子は、例えばレンズとすることができ、形状には特に制約はなく、両凸、凹メニスカス、凸メニスカスなどとすることができる。特に、レンズ外径が15〜25mm程度の中口径のレンズであっても、肉厚、偏心精度などが良好に維持できる。例えば、肉厚精度については、±0.03mm以内のものである。また、偏心精度については、ティルトが2分以内、ディセンタが10μm以内のものの製造に、本発明は好適に適用できる。 The optical element produced by the method of the present invention can be, for example, a lens, and there is no particular limitation on the shape, and it can be a biconvex, concave meniscus, convex meniscus, or the like. In particular, even when the lens has a medium outer diameter of about 15 to 25 mm, the thickness and the eccentricity accuracy can be maintained well. For example, the thickness accuracy is within ± 0.03 mm. As for the eccentricity accuracy, the present invention can be suitably applied to the manufacture of a tilt within 2 minutes and a decenter within 10 μm.
次に、本発明の成形装置と製造方法を用いてガラス光学素子の製造を行った実施例と比較例を示す。
(実施例)
図1に示すプレス成形装置を使用して、凹メニスカスレンズをプレス成形した例を示す。このプレス成形装置では、プリフォーム供給装置22によって、ガラスプリフォームをアーム25へ供給するときの吸引圧を検出する、図2に示す方式を採用した。
ガラスプリフォームには、硼珪酸バリウム系ガラスM-BaCD5N(Tg515℃)の扁平球形状プリフォームを使用した。供給準備室21における供給トレーに6個のガラスプリフォームを配置し、プリフォーム供給装置22が6個のガラスプリフォームを吸着するようにした。ガラスプリフォームはプリフォーム供給装置22からプリフォーム搬送装置23のアーム25に供給され、このアーム25によって浮上保持されながら、加熱装置24で610℃に予熱され、かつ、580℃に予熱された下型420上に供給された。続いて、下型420を上昇させ、所定の荷重で初期プレスを行った。この初期プレスは、中心肉厚が所望値より70μmほど厚いところまで行われる。初期プレスが完了した後、所定の荷重で第二プレスを行った。このとき冷却を開始し、555℃に到達した時点で、さらに所定の荷重で第三プレスを行った。その後、下型がTgより下がった時点で離型した。このときの、初期プレス〜第三プレスの荷重と初期プレス完了位置は、6個のガラスプリフォームに対する値が選択・設定されていた。
次に、プリフォーム供給装置22で吸着するガラスプリフォームGが4個となるように、供給準備室21における供給トレーに4個のガラスプリフォームGを配置した。連続プレスしたところ、圧力センサ224はガラスプリフォームGの個数が4個であることを検知し、4個に対応した初期プレス〜第三プレスの荷重と初期プレス完了位置が選択・設定され、このデータにもとづいてプレス成形が行われた。このようにして成形された4個のレンズの中心肉厚は1.195mmt、1.192mmt、1.193mmt、1.189mmt、であり、いずれのレンズも面精度はクセ0.5本以内であり、6個同時プレスした場合と同等であり、良品レベルのものが得られた。
一度にプレスする個数に応じて、中心肉厚が約1.20mmになるよう、あらかじめ初期プレス〜第三プレスの荷重と初期プレス完了位置を求めた結果が、表1である(なお、荷重には、摺動抵抗分が加えられている。)
Next, the Example and comparative example which manufactured the glass optical element using the shaping | molding apparatus and manufacturing method of this invention are shown.
(Example)
The example which press-molded the concave meniscus lens using the press molding apparatus shown in FIG. 1 is shown. In this press molding apparatus, the method shown in FIG. 2 is used in which the preform supply device 22 detects the suction pressure when the glass preform is supplied to the
As the glass preform, a sphere-shaped preform of borosilicate barium-based glass M-BaCD5N (Tg515 ° C.) was used. Six glass preforms were arranged on the supply tray in the
Next, four glass preforms G were arranged on the supply tray in the
The results of obtaining the initial press to the third press load and the initial press completion position in advance so that the center wall thickness becomes about 1.20 mm according to the number of presses at one time are shown in Table 1. , Sliding resistance is added.)
(比較例)
ガラスプリフォームG個数検出及び制御系を働かせないようにし、表1のガラスプリフォーム6個の条件だけを設定した。この状態で4個のガラスプリフォームを供給し成形を行った。それ以外は、実施例と同様にして成形した。4個供給されたサイクルのレンズは、1.165mmt、1.161mmt、1.162mmt、1.157mmtと中心肉厚が仕様値1.200mm±0.03mmの範囲を下回り、面精度もクセ3〜4本となり不良品となった。
(Comparative example)
Only the conditions for the six glass preforms in Table 1 were set so that the glass preform G number detection and control system would not work. In this state, four glass preforms were supplied and molded. Except that, it was molded in the same manner as in the example. The four lenses supplied with the cycle are 1.165mmt, 1.161mmt, 1.162mmt, 1.157mmt and the center wall thickness is less than the specification range of 1.200mm ± 0.03mm. became.
10 光学ガラス製造装置
20 加熱室
22 プリフォーム供給装置
221 吸着パッド
222 真空ポンプ
223 吸引路
224 圧力センサ
40 成形室
41 プレス装置
420 下型
421 光学センサ
50 駆動制御手段(制御部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical glass manufacturing apparatus 20 Heating chamber 22 Preform supply apparatus 221
Claims (7)
プレス成形する前記成形素材の数を検知する成形素材検知手段と、
前記成形型を駆動させプレス成形を行う駆動手段と、
前記検知した成形素材の数にもとづいてプレス荷重を選択し、この選択したプレス荷重にしたがって前記駆動手段を駆動させる駆動制御手段とを
備えたことを特徴とするモールドプレス成形装置。 In a mold press molding apparatus that simultaneously press-molds a plurality of molding materials with a molding die,
Molding material detection means for detecting the number of molding materials to be press-molded ,
Drive means for driving the mold and performing press molding;
A mold press molding apparatus comprising: a drive control unit that selects a press load based on the detected number of molding materials and drives the driving unit according to the selected press load.
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