JP4414550B2 - Optical element molding equipment - Google Patents

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JP4414550B2
JP4414550B2 JP2000065068A JP2000065068A JP4414550B2 JP 4414550 B2 JP4414550 B2 JP 4414550B2 JP 2000065068 A JP2000065068 A JP 2000065068A JP 2000065068 A JP2000065068 A JP 2000065068A JP 4414550 B2 JP4414550 B2 JP 4414550B2
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pair
optical element
molding
thermocouple
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聡 福山
洋 村越
利尚 鎌野
功 松月
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Shibaura Machine Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
    • C03B11/122—Heating

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  • Resistance Heating (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、レンズ、プリズム、光通信用部品などのガラス製の光学素子をプレス成形によって製造するための光学素子成形装置に係り、特に、石英ガラスなどのガラス転移点が高い成形素材をプレス成形する際に好適な光学素子成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス成形法を用いてガラス製の光学素子を製造する場合、高精度な成形面を備えた一対の型の間に成形素材を配置し、型及び成形素材をガラス転移点近傍の温度まで加熱した後、プレス成形を行っている。
【０００３】
型及び成形素材を加熱する際、型及び型に隣接する部材の金属部分の酸化を防止する必要がある。このため、型及び上下の軸の先端近傍の周囲を、雰囲気調整可能な成形室の中に収容し、この成形室の中に不活性ガスを流すことによって、型の周囲を無酸素状態にしている。型及び成形素材の加熱には、赤外線ランプが使用される。このため、成形室の側壁部分を、赤外線透過率が高い石英ガラス製の円筒部材（以下、透明石英管と呼ぶ）で構成し、この透明石英管の外側に赤外線ランプを配置している。
【０００４】
プレス成形を行う際、成形素材の温度をガラス転移点近傍の所定の値で制御する必要がある。しかし、成形素材の温度を直接測定することは困難である。そこで、通常、型の温度を測定し、型の温度が成形素材の温度に等しいとみなして、型の温度を制御している。
【０００５】
一般的な光学ガラスをプレス成形する場合には、その成形温度が高々８００℃程度なので、型の温度の測定にシース熱電対が使用されている。シース管には、耐熱性を備えたステンレスシースやナイクロベルシース（耐用温度：約１０００℃）が使用されている。シース熱電対の利点として、可撓性に優れていることが挙げられる。これによって、型に対して熱電対を容易に着脱することができる。
【０００６】
しかし、石英ガラスを成形する場合には、その成形温度が１３５０℃〜１６００℃程度となるので、耐熱性に優れたナイクロベルシースの耐用温度を超えてしまう。従って、シース熱電対を使用することはできない。この場合、熱電対の保護及び固定のために、アルミナなどのセラミックス製の保護管を使用せざるを得ない。
【０００７】
セラミックス製の保護管を使用することによって、１０００℃を超える高温下での温度測定が可能となるが、保護管は自由に曲げることができないので、型の内部に熱電対を挿入する作業が容易ではなく、また、熱電対の着脱作業も容易ではない。
【０００８】
特開平１１−１５７８５５号公報には、図４に示す様に、成形室内において熱電対４１をその導線部分の途中でコネクタ４５を用いて接続する構造が示されている。なお、図４中、１１は下型組み立て、９は下軸、１０は断熱筒、４３は測温孔、４６はプラグ、４７はソケット、４８はスプリングを表す。
【０００９】
この様に、成形室内において熱電対４１の導線部分の途中にコネクタ４５を設けることによって、熱電対４１を型の背面に設けられた測温孔４３の中に挿入することが容易になり、型に対する熱電対４１の着脱作業も容易になる。しかし、石英ガラスを成形する場合、コネクタ４５が成形室内で高温に曝されるので、コネクタの耐熱性が問題になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の様な従来の光学素子成形装置の問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、１０００℃以上の高温下でも型の温度測定を比較的容易に行うことができる光学素子成形装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学素子成形装置は、
上下一対の型と、
各型の背面から各型を支持する上下一対の軸と、
前記一対の型及び前記一対の軸の先端近傍の周囲を取り囲み、その内側に気密状態に維持された成形室を構成する石英ガラス製の円筒部材と、
前記円筒部材の外周に沿って、前記一対の型の周囲を取り囲む様に配置された赤外線ランプと、
下側の型に温接点が取り付けられ、下側の軸の内部を通って成形室の外に導線が取り出される熱電対とを備え、
前記一対の型の間にガラス製の成形素材を配置し、前記一対の型及び成形素材を加熱した後、成形素材をプレス成形することにより、光学素子を製造する光学素子成形装置において、
前記熱電対を、前記成形室内で、導線部分の途中でコネクタを用いて接続するとともに、下側の軸の端面にこのコネクタを収容する穴を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の光学素子成形装置によれば、成形室内において熱電対の導線部分の途中にコネクタを設けることによって、熱電対の取り扱いが容易になる。これによって、セラミックス製の保護管の中に収容された熱電対を使用する場合にも、型に対する熱電対の着脱作業を容易に行うことができる。
【００１３】
また、上記コネクタを下側の軸（または上側の軸）の端面に形成された穴の中に収容することによって、赤外線ランプからコネクタに直接入射する赤外線を遮り、コネクタの温度上昇を抑えることができる。これによって、１０００℃以上の温度で、光学素子のプレス成形を行うことが可能になる。
【００１４】
好ましくは、前記赤外線ランプから前記コネクタの上端部近傍に入射する赤外線を遮るため、前記コネクタの上端部に遮蔽板を取り付ける。
【００１５】
好ましくは、前記下側の軸を冷却するため、前記下側の軸の内部に水冷用の経路を形成する。
【００１６】
なお、上側の型の温度を測定する場合にも、同様な構造を採用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の光学素子成形装置の全体構成図を示す。図中、３０は成形素材、４は上型組み立て（上側の型）、１１は下型組み立て（下側の型）、２は固定軸（上側の軸）、９は移動軸（下側の軸）、３及び１０は断熱筒、１６は透明石英管（円筒部材）、１７は成形室、２０は赤外線ランプ、２１は反射ミラー、３１は熱電対、３４は熱電対の導線、３５はコネクタを表す。
【００１８】
フレーム１の上部から固定軸２が下方に向かって伸びており、その下端面には、セラミックス製の断熱筒３を介して、上型組み立て４が取り付けられている。上型組み立て４は、セラミックス製（または金属製）のダイプレート５、セラミックス製（または超硬合金製）の上型６、及びこの上型６をダイプレート５に固定するとともに型の一部を成すセラミックス製（または金属製）の固定ダイ７から構成されている。
【００１９】
フレーム１の下部には、駆動装置８（この例では、スクリュージャッキ）が設けられている。駆動装置８は、サーボモータ８ａを駆動源としサーボモータ８ａの回転運動を直線運動推力に変換する。駆動装置８の駆動軸の先端には、荷重検出器８ｂを介して移動軸９が取り付けられている。移動軸９は、固定軸２と対向する様に、上方に向かって伸びている。移動軸９は、制御装置２６に入力されたプログラムにより、速度、位置及び軸荷重が制御され、上下方向に移動することができる。
【００２０】
移動軸９の上端面には、先の断熱筒３と同様の形状を備えたセラミックス製の断熱筒１０が取り付けられている。下型組み立て１１は、セラミックス製（または金属製）のダイプレート１２、セラミックス製（または超硬合金製）の下型１３、及びこの上型１３をダイプレート１２に固定するとともに型の一部を成すセラミックス製（または金属製）の移動ダイ１４から構成されている。
【００２１】
固定軸２は、上部プレート１５の中心部に設けられた開口部を貫通している。上部プレート１５は、駆動装置（図示せず）によって上下方向に駆動される。上記の開口部にはＯリングが装着され、上部プレート１５は、固定軸２の外周との間を、気密状態に保った状態で上下方向に摺動することができる。
【００２２】
移動軸９は、下部フレーム１ａ及び下部プレート１ｂの中心部にそれぞれ設けられた開口部を貫通している。下部フレーム１ａは、フレーム１に固定されている。下部プレート１ｂは、下部フレーム１ａの上面に固定されている。上記の下部フレーム１ａの開口部にはＯリングが装着され、移動軸９は、下部フレーム１ａの内周との間を、気密状態に保った状態で上下方向に摺動することができる。
【００２３】
対をなす上型組み立て４及び下型組み立て１１、断熱筒３及び断熱筒１０、固定軸２の下端部、及び移動軸９の上端部の周囲は、石英ガラス製の円筒状部材（透明石英管１６）によって取り囲まれている。透明石英管１６の上端面は、上部プレート１５の下面に突き合わせられており、接触面にはＯリングが装着され、気密性が確保されている。同様に、透明石英管１６の下端面には、下部プレート１ｂの上面に突き合わせられており、接触面にはＯリングが装着され、気密性が確保されている。これによって、透明石英管１６の内側に、外部に対して気密性を備えた成形室１７が構成されている。
【００２４】
透明石英管１６の周囲を取り囲む様に、外筒１８が配置されている。外筒１８の上端部は上部プレート１５の周縁部の下側に接続されている。外筒１８の中段部分には、ランプユニット１９が取り付けられている。透明石英管１６の内側にある上型組み立て４及び下型組み立て１１は、このランプユニット１９からの放射熱によって加熱される。
【００２５】
ランプユニット１９は、赤外線ランプ２０、その背後に配置された反射ミラー２１、及び反射ミラー２１を冷却するための水冷パイプ（図示せず）などから構成されている。赤外線ランプ２０及び反射ミラー２１は、それぞれ、半円弧状の部品を２つ組み合わせてリング状にしたものを、更に複数段積み重ねることによって構成され、全体として円筒形の形状を備えている。
【００２６】
固定軸２及び移動軸９には、それぞれガス供給路２２及び２３が設けられている。ダイプレート５及びダイプレート１２には、それぞれガス供給路２７及び２８が設けられている。下部プレート１６には、排気口２４が設けられている。不活性ガスを、ガス供給路２２、２７及び２３、３８を介して成形室１７内へ、所定の流量で供給し、排気口２４を介して排出することによって、成形室１７内を不活性ガス雰囲気に保ち、あるいは、プレス成形後の成形品３０、型４、１１及び断熱筒３、１０の冷却を行う。
【００２７】
下型組み立て１１には、温度測定用の熱電対３１が取り付けられている。熱電対３１は、先端部（温接点）が移動ダイ１４の内部に挿入され、導線部分３４が移動軸９の内部を貫通して成形室１７の外部に取り出され、後端部（冷接点）が制御装置２６に接続されている。
【００２８】
図２に、熱電対３１の成形室内にある部分の詳細を示す。図３に、下型組み立て１１に対する熱電対３１の取り付け部分の詳細を示す。
【００２９】
移動ダイ１４の背面には測温孔３３が設けられている。この測温孔３３に対応して、ダイプレート１２及び断熱筒１０の上端のフランジ部にはそれぞれ貫通孔が設けられている。熱電対３１の先端部分は、これらの貫通孔を介して測温孔３３中に挿入されている。熱電対３１は、図３に示す様に、先端部分（温接点）を除いて、アルミナ製の保護管３２の中に収容されている。熱電対３１の温接点は、保護管３２の先端から露出し、測温孔３３の奥に押し当てられている。
【００３０】
熱電対３１は、その導線部分の途中でコネクタ３５を介して接続されている。コネクタ３５は、プラグ３６及びソケット３７から構成されている。プラグ３６及びソケット３７のボディ部分は、セラミックスで作られている。プラグ３６は、熱電対３１の温接点側の導線部分の後端部に取り付けられ、ソケット３７は、熱電対の冷接点側の導線部分３４の先端部に取り付けられている。熱電対３１の温接点側の導線部分は、前述の様に、アルミナ製の保護管３２（図３）の中に収容されている。熱電対の冷接点側の導線部分３４は、ナイクロベルシースの中に収容されている。この導線部分３４は、移動軸９の内部を貫通して成形室の外に引き出されている。
【００３１】
移動軸９の端面には穴３８が設けられ、この穴３８の中にコネクタ３５の全体が収容されている。これによって、赤外線ランプ２０（図１）からコネクタ３５に直接入射する赤外線を遮り、コネクタ３５の温度上昇を抑えることができる。更に、プラグ３６の後端部には、遮蔽板３９が取り付けられている。遮蔽板３９は、赤外線ランプから穴３８の入口部分を通ってコネクタ３５及びその周辺部分に入射する赤外線を遮る。
【００３２】
なお、移動軸９の内部には、水冷用経路２９が形成されている。コネクタ３５の周辺は、この水冷用経路２９を介して冷却される。
【００３３】
（比較試験の結果）
図１に示した光学素子成形装置を用いて、石英ガラスのプレス成形を行い。熱電対の寿命について調査した。
【００３４】
成形素材には、日本石英ガラス（株）製の石英ガラス（型名ＥＳ）を使用し、プレス成形温度を１４００℃とし、１００回のプレス成形を行った。その結果、１００回のプレス成形の後でも、熱電対に異常は認められなかった。
【００３５】
比較のため、従来のナイクロベルシースで被覆したシース熱電対を使用して、同じ条件でプレス成形を行った。この場合、１回目のプレス成形の際にナイクロベルシースが溶け始め、５回目のプレス成形を行ったところで、熱電対に断線が生じた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の光学素子成形装置によれば、成形室内において熱電対の導線部分の途中にコネクタを設けることによって、熱電対の取り扱いが容易になる。これによって、セラミックス製の保護管の中に収容された熱電対を使用する場合にも、型に対する熱電対の着脱作業を容易に行うことができる。
【００３７】
また、上記コネクタを下側の軸（または上側の軸）の端面に形成された穴の中に収容することによって、赤外線ランプからコネクタに直接入射する赤外線を遮り、コネクタの温度上昇を抑えることができる。これによって、１０００℃以上の温度で、光学素子のプレス成形を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく光学素子成形装置の一例を示す全体構成図。
【図２】熱電対の成形室内にある部分の詳細を示す図。
【図３】下型組み立てに対する熱電対の取り付け部分の詳細を示す図。
【図４】型に対する熱電対の取り付ける部分の従来の例を示す図。
【符号の説明】
１・・・フレーム、１ａ・・・下部フレーム、１ｂ・・・下部プレート、２・・・固定軸（上側の軸）、３・・・断熱筒、４・・・上型組み立て（上側の型）、５・・・ダイプレート、６・・・上型、７・・・固定ダイ、８・・・駆動装置、８ａ・・・サーボモータ、８ｂ・・・荷重検出器、９・・・移動軸（下側の軸）、１０・・・断熱筒、１１・・・下型組み立て（下側の型）、１２・・・ダイプレート、１３・・・下型、１４・・・移動ダイ、１５・・・上部プレート、１６・・・透明石英管（円筒部材）、１７・・・成形室、１８・・・外筒、１９・・・ランプユニット、２０・・・赤外線ランプ、２１・・・反射ミラー、２２、２３、２７、２８・・・ガス供給路、２４・・・排気口、２６・・・制御装置、２９・・・冷却水経路、３０・・・成形素材、３１・・・熱電対、３２・・・アルミナ製の保護管、３３・・・測温孔、３４・・・熱電対の導線部分、３５・・・コネクタ、３６・・・プラグ、３７・・・ソケット、３８・・・穴、３９・・・遮蔽板、４１・・・熱電対、４３・・・測温孔、４５・・・コネクタ、４６・・・プラグ、４７・・・ソケット、４８・・・スプリング。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element molding apparatus for producing glass optical elements such as lenses, prisms, and optical communication parts by press molding, and in particular, a molding material having a high glass transition point such as quartz glass. The present invention relates to an optical element molding apparatus suitable for press molding.
[0002]
[Prior art]
When manufacturing an optical element made of glass using a press molding method, the molding material is placed between a pair of molds having a highly accurate molding surface, and the mold and the molding material are heated to a temperature near the glass transition point. After that, press molding is performed.
[0003]
When heating the mold and the molding material, it is necessary to prevent oxidation of the mold and the metal portion of the member adjacent to the mold. For this reason, the periphery of the mold and the vicinity of the top and bottom shafts are accommodated in a molding chamber in which the atmosphere can be adjusted, and the inert gas is allowed to flow into the molding chamber to make the mold periphery oxygen-free. Yes. An infrared lamp is used for heating the mold and the molding material. For this reason, the side wall portion of the molding chamber is composed of a cylindrical member made of quartz glass having high infrared transmittance (hereinafter referred to as a transparent quartz tube), and an infrared lamp is disposed outside the transparent quartz tube.
[0004]
When performing press molding, it is necessary to control the temperature of the molding material with a predetermined value near the glass transition point. However, it is difficult to directly measure the temperature of the molding material. Therefore, usually, the temperature of the mold is measured, and the temperature of the mold is controlled on the assumption that the temperature of the mold is equal to the temperature of the molding material.
[0005]
When press molding general optical glass, since the molding temperature is about 800 ° C. at most, a sheath thermocouple is used for measuring the mold temperature. For the sheath tube, a heat-resistant stainless steel sheath or a nicro bell sheath (durable temperature: about 1000 ° C.) is used. An advantage of the sheath thermocouple is excellent flexibility. Thereby, the thermocouple can be easily attached to and detached from the mold.
[0006]
However, in the case of molding quartz glass, the molding temperature is about 1350 ° C. to 1600 ° C., which exceeds the service temperature of the nicro bell sheath excellent in heat resistance. Therefore, a sheath thermocouple cannot be used. In this case, a protective tube made of ceramics such as alumina must be used for protecting and fixing the thermocouple.
[0007]
By using a ceramic protective tube, it is possible to measure temperatures at temperatures exceeding 1000 ° C, but the protective tube cannot be bent freely, so it is easy to insert a thermocouple into the mold. However, it is not easy to attach and detach the thermocouple.
[0008]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-157855 shows a structure in which a thermocouple 41 is connected using a connector 45 in the middle of a conducting wire portion in a molding chamber, as shown in FIG. In FIG. 4, 11 denotes a lower mold assembly, 9 denotes a lower shaft, 10 denotes a heat insulating cylinder, 43 denotes a temperature measuring hole, 46 denotes a plug, 47 denotes a socket, and 48 denotes a spring.
[0009]
Thus, by providing the connector 45 in the middle of the conductor portion of the thermocouple 41 in the molding chamber, it becomes easy to insert the thermocouple 41 into the temperature measuring hole 43 provided on the back surface of the mold. The attachment / detachment work of the thermocouple 41 with respect to is also facilitated. However, when quartz glass is molded, the connector 45 is exposed to high temperatures in the molding chamber, so the heat resistance of the connector becomes a problem.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems of the conventional optical element molding apparatus as described above, and an object of the present invention is to perform mold temperature measurement relatively easily even at a high temperature of 1000 ° C. or higher. An object of the present invention is to provide an optical element molding apparatus that can be used.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The optical element molding apparatus of the present invention is
A pair of upper and lower molds;
A pair of upper and lower shafts that support each mold from the back of each mold;
A cylindrical member made of quartz glass that surrounds the vicinity of the tip of the pair of molds and the pair of shafts and constitutes a molding chamber maintained in an airtight state inside thereof;
An infrared lamp arranged so as to surround the periphery of the pair of molds along the outer periphery of the cylindrical member;
A hot junction is attached to the lower mold, and a thermocouple through which the lead wire is taken out of the molding chamber through the inside of the lower shaft,
In an optical element molding apparatus for producing an optical element by placing a glass molding material between the pair of molds, heating the pair of molds and the molding material, and then press molding the molding material.
The thermocouple is connected in the molding chamber using a connector in the middle of the conductive wire portion, and a hole for accommodating the connector is provided on the end surface of the lower shaft.
[0012]
According to the optical element molding apparatus of the present invention, the thermocouple can be easily handled by providing the connector in the middle of the conductor portion of the thermocouple in the molding chamber. Accordingly, even when a thermocouple housed in a ceramic protective tube is used, the thermocouple can be easily attached to and detached from the mold.
[0013]
In addition, by housing the connector in a hole formed in the end surface of the lower shaft (or the upper shaft), the infrared light directly incident on the connector from the infrared lamp can be blocked, and the temperature rise of the connector can be suppressed. it can. This makes it possible to perform press molding of the optical element at a temperature of 1000 ° C. or higher.
[0014]
Preferably, a shielding plate is attached to the upper end portion of the connector in order to block infrared rays that enter the vicinity of the upper end portion of the connector from the infrared lamp.
[0015]
Preferably, in order to cool the lower shaft, a water cooling path is formed inside the lower shaft.
[0016]
A similar structure can also be employed when measuring the temperature of the upper mold.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an optical element molding apparatus according to the present invention. In the figure, 30 is a molding material, 4 is an upper die assembly (upper die), 11 is a lower die assembly (lower die), 2 is a fixed shaft (upper shaft), and 9 is a moving shaft (lower shaft). ) 3 and 10 are heat insulating cylinders, 16 is a transparent quartz tube (cylindrical member), 17 is a molding chamber, 20 is an infrared lamp, 21 is a reflection mirror, 31 is a thermocouple, 34 is a thermocouple conductor, and 35 is a connector. To express.
[0018]
A fixed shaft 2 extends downward from an upper portion of the frame 1, and an upper mold assembly 4 is attached to a lower end surface of the frame 1 via a ceramic heat insulating cylinder 3. The upper die assembly 4 includes a ceramic (or metal) die plate 5, a ceramic (or cemented carbide) upper die 6, and the upper die 6 is fixed to the die plate 5 and a part of the die is fixed. It is composed of a ceramic (or metal) fixed die 7 formed.
[0019]
A driving device 8 (in this example, a screw jack) is provided at the lower part of the frame 1. The drive device 8 converts the rotary motion of the servo motor 8a into linear motion thrust using the servo motor 8a as a drive source. A moving shaft 9 is attached to the tip of the driving shaft of the driving device 8 via a load detector 8b. The moving shaft 9 extends upward so as to face the fixed shaft 2. The moving shaft 9 can move in the vertical direction by controlling the speed, position, and axial load according to the program input to the control device 26.
[0020]
A ceramic heat insulating cylinder 10 having the same shape as the previous heat insulating cylinder 3 is attached to the upper end surface of the moving shaft 9. The lower die assembly 11 includes a ceramic (or metal) die plate 12, a ceramic (or cemented carbide) lower die 13, and the upper die 13 fixed to the die plate 12 and a part of the die is fixed. The moving die 14 is made of ceramic (or metal).
[0021]
The fixed shaft 2 passes through an opening provided at the center of the upper plate 15. The upper plate 15 is driven in the vertical direction by a driving device (not shown). An O-ring is attached to the opening, and the upper plate 15 can slide in the vertical direction between the outer periphery of the fixed shaft 2 while being kept airtight.
[0022]
The moving shaft 9 passes through openings provided in the center portions of the lower frame 1a and the lower plate 1b. The lower frame 1 a is fixed to the frame 1. The lower plate 1b is fixed to the upper surface of the lower frame 1a. An O-ring is attached to the opening of the lower frame 1a, and the moving shaft 9 can slide up and down between the inner periphery of the lower frame 1a while maintaining an airtight state.
[0023]
A pair of upper mold assembly 4 and lower mold assembly 11, heat insulating cylinder 3 and heat insulating cylinder 10, a lower end portion of fixed shaft 2, and an upper end portion of moving shaft 9 are surrounded by a cylindrical member made of quartz glass (transparent quartz tube 16). The upper end surface of the transparent quartz tube 16 is abutted against the lower surface of the upper plate 15, and an O-ring is attached to the contact surface to ensure airtightness. Similarly, the lower end surface of the transparent quartz tube 16 is abutted against the upper surface of the lower plate 1b, and an O-ring is attached to the contact surface to ensure airtightness. Thus, a molding chamber 17 having an airtightness with respect to the outside is formed inside the transparent quartz tube 16.
[0024]
An outer cylinder 18 is arranged so as to surround the transparent quartz tube 16. The upper end portion of the outer cylinder 18 is connected to the lower side of the peripheral edge portion of the upper plate 15. A lamp unit 19 is attached to the middle part of the outer cylinder 18. The upper mold assembly 4 and the lower mold assembly 11 inside the transparent quartz tube 16 are heated by the radiant heat from the lamp unit 19.
[0025]
The lamp unit 19 includes an infrared lamp 20, a reflection mirror 21 arranged behind the infrared lamp 20, and a water cooling pipe (not shown) for cooling the reflection mirror 21. Each of the infrared lamp 20 and the reflection mirror 21 is configured by further stacking two or more semicircular arc-shaped parts into a ring shape, and has a cylindrical shape as a whole.
[0026]
The fixed shaft 2 and the moving shaft 9 are provided with gas supply paths 22 and 23, respectively. Gas feed paths 27 and 28 are provided in the die plate 5 and the die plate 12, respectively. An exhaust port 24 is provided in the lower plate 16. An inert gas is supplied into the molding chamber 17 at a predetermined flow rate through the gas supply paths 22, 27, 23, and 38, and is discharged through the exhaust port 24. The atmosphere is maintained, or the molded product 30, the molds 4 and 11, and the heat insulating cylinders 3 and 10 after press molding are cooled.
[0027]
A thermocouple 31 for temperature measurement is attached to the lower mold assembly 11. The thermocouple 31 has a leading end (hot contact) inserted into the moving die 14, a lead wire portion 34 penetrating the inside of the moving shaft 9 and taken out of the molding chamber 17, and a trailing end (cold junction). Is connected to the control device 26.
[0028]
FIG. 2 shows details of a portion of the thermocouple 31 in the molding chamber. In FIG. 3, the detail of the attachment part of the thermocouple 31 with respect to the lower mold | type assembly 11 is shown.
[0029]
A temperature measuring hole 33 is provided on the back surface of the moving die 14. Corresponding to the temperature measuring holes 33, through holes are respectively provided in the flange portions at the upper ends of the die plate 12 and the heat insulating cylinder 10. The tip portion of the thermocouple 31 is inserted into the temperature measuring hole 33 through these through holes. As shown in FIG. 3, the thermocouple 31 is accommodated in a protective tube 32 made of alumina except for the tip portion (hot contact). The hot junction of the thermocouple 31 is exposed from the tip of the protective tube 32 and pressed against the back of the temperature measuring hole 33.
[0030]
The thermocouple 31 is connected via a connector 35 in the middle of the conducting wire portion. The connector 35 includes a plug 36 and a socket 37. The body portions of the plug 36 and the socket 37 are made of ceramics. The plug 36 is attached to the rear end portion of the conducting wire portion on the hot junction side of the thermocouple 31, and the socket 37 is attached to the leading end portion of the conducting wire portion 34 on the cold junction side of the thermocouple. The conductive wire portion on the hot junction side of the thermocouple 31 is accommodated in the protective tube 32 (FIG. 3) made of alumina as described above. The lead wire portion 34 on the cold junction side of the thermocouple is accommodated in the nicrobell sheath. The conducting wire portion 34 passes through the inside of the moving shaft 9 and is drawn out of the molding chamber.
[0031]
A hole 38 is provided in the end surface of the moving shaft 9, and the entire connector 35 is accommodated in the hole 38. Thereby, the infrared rays directly incident on the connector 35 from the infrared lamp 20 (FIG. 1) can be blocked, and the temperature rise of the connector 35 can be suppressed. Further, a shield plate 39 is attached to the rear end portion of the plug 36. The shielding plate 39 shields infrared rays incident on the connector 35 and its peripheral portion from the infrared lamp through the entrance portion of the hole 38.
[0032]
A water cooling path 29 is formed inside the moving shaft 9. The periphery of the connector 35 is cooled via the water cooling path 29.
[0033]
(Result of comparative test)
Press molding of quartz glass is performed using the optical element molding apparatus shown in FIG. The life of the thermocouple was investigated.
[0034]
Quartz glass (type name ES) manufactured by Nippon Quartz Glass Co., Ltd. was used as a molding material, and the press molding temperature was set to 1400 ° C., and press molding was performed 100 times. As a result, no abnormality was observed in the thermocouple even after 100 press forming operations.
[0035]
For comparison, press molding was performed under the same conditions using a sheathed thermocouple coated with a conventional Niclobel sheath. In this case, the Niclobel sheath began to melt during the first press molding, and when the fifth press molding was performed, the thermocouple was disconnected.
[0036]
【The invention's effect】
According to the optical element molding apparatus of the present invention, the thermocouple can be easily handled by providing the connector in the middle of the conductor portion of the thermocouple in the molding chamber. Accordingly, even when a thermocouple housed in a ceramic protective tube is used, the thermocouple can be easily attached to and detached from the mold.
[0037]
In addition, by housing the connector in a hole formed in the end surface of the lower shaft (or upper shaft), the infrared light directly incident on the connector from the infrared lamp can be blocked, and the temperature rise of the connector can be suppressed. it can. This makes it possible to perform press molding of the optical element at a temperature of 1000 ° C. or higher.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of an optical element molding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing details of a portion in a thermocouple molding chamber.
FIG. 3 is a diagram showing details of a thermocouple mounting portion for lower mold assembly.
FIG. 4 is a view showing a conventional example of a portion where a thermocouple is attached to a mold.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Frame, 1a ... Lower frame, 1b ... Lower plate, 2 ... Fixed axis (upper axis), 3 ... Thermal insulation cylinder, 4 ... Upper mold assembly (Upper mold) 5 ... Die plate, 6 ... Upper die, 7 ... Fixed die, 8 ... Drive device, 8a ... Servo motor, 8b ... Load detector, 9 ... Movement Axis (lower axis), 10 ... heat insulation cylinder, 11 ... lower die assembly (lower die), 12 ... die plate, 13 ... lower die, 14 ... moving die, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Upper plate, 16 ... Transparent quartz tube (cylindrical member), 17 ... Molding chamber, 18 ... Outer cylinder, 19 ... Lamp unit, 20 ... Infrared lamp, 21 ... Reflector mirrors 22, 23, 27, 28 ... gas supply path, 24 ... exhaust port, 26 ... control device, 29 ... cooling water path 30 ... molding material, 31 ... thermocouple, 32 ... protective tube made of alumina, 33 ... temperature measuring hole, 34 ... conductor part of thermocouple, 35 ... connector, 36 ..Plug, 37 ... socket, 38 ... hole, 39 ... shield plate, 41 ... thermocouple, 43 ... temperature measuring hole, 45 ... connector, 46 ... plug, 47 ... socket, 48 ... spring.

Claims (8)

上下一対の型と、
各型の背面から各型を支持する上下一対の軸と、
前記一対の型及び前記一対の軸の先端近傍の周囲を取り囲み、その内側に気密状態に維持された成形室を構成する石英ガラス製の円筒部材と、
前記円筒部材の外周に沿って、前記一対の型の周囲を取り囲む様に配置された赤外線ランプと、
下側の型に温接点が取り付けられ、下側の軸の内部を通って成形室の外に導線が取り出される熱電対とを備え、
前記一対の型の間にガラス製の成形素材を配置し、前記一対の型及び成形素材を加熱した後、成形素材をプレス成形することにより、光学素子を製造する光学素子成形装置において、
前記熱電対を、前記成形室内で、導線部分の途中でコネクタを用いて接続するとともに、下側の軸の端面にこのコネクタの全体が収容される穴を設けたことを特徴とする光学素子成形装置。A pair of upper and lower molds;
A pair of upper and lower shafts that support each mold from the back of each mold;
A cylindrical member made of quartz glass that surrounds the vicinity of the ends of the pair of molds and the pair of shafts and constitutes a molding chamber maintained in an airtight state inside thereof;
An infrared lamp arranged so as to surround the periphery of the pair of molds along the outer periphery of the cylindrical member;
A hot junction is attached to the lower mold, and a thermocouple through which the lead wire is taken out of the molding chamber through the inside of the lower shaft,
In an optical element molding apparatus for manufacturing an optical element by placing a glass molding material between the pair of molds, heating the pair of molds and the molding material, and press molding the molding material.
Optical element molding characterized in that, in the molding chamber, the thermocouple is connected using a connector in the middle of the conducting wire portion, and a hole for accommodating the entirety of the connector is provided in the end surface of the lower shaft. apparatus. 前記熱電対は、温接点の近傍から前記コネクタまでの範囲が、セラミックス製の保護管の中に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形装置。The optical element molding apparatus according to claim 1, wherein a range from the vicinity of the hot junction to the connector of the thermocouple is accommodated in a ceramic protective tube. 前記赤外線ランプから前記コネクタの上端部近傍に入射する赤外線を遮る遮蔽板を、前記コネクタの上端部に取り付けたことを特徴とする請求項２に光学素子成形装置。The optical element molding apparatus according to claim 2, wherein a shielding plate that blocks infrared rays incident on the connector near the upper end portion of the connector is attached to the upper end portion of the connector. 前記下側の軸の内部に水冷用の経路を形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学素子成形装置。4. The optical element molding apparatus according to claim 1, wherein a path for water cooling is formed inside the lower shaft. 上下一対の型と、
各型の背面から各型を支持する上下一対の軸と、
前記一対の型及び前記一対の軸の先端近傍の周囲を取り囲み、その内側に気密状態に維持された成形室を構成する石英ガラス製の円筒部材と、
前記円筒部材の外周に沿って、前記一対の型の周囲を取り囲む様に配置された赤外線ランプと、
上側の型に温接点が取り付けられ、上側の軸の内部を通って成形室の外に導線が取り出される熱電対とを備え、
前記一対の型の間にガラス製の成形素材を配置し、前記一対の型及び成形素材を加熱した後、成形素材をプレス成形することにより、光学素子を製造する光学素子成形装置において、
前記熱電対を、前記成形室内で、導線部分の途中でコネクタを用いて接続するとともに、上側の軸の端面にこのコネクタの全体が収容される穴を設けたことを特徴とする光学素子成形装置。A pair of upper and lower molds;
A pair of upper and lower shafts that support each mold from the back of each mold;
A cylindrical member made of quartz glass that surrounds the vicinity of the tip of the pair of molds and the pair of shafts and constitutes a molding chamber maintained in an airtight state inside thereof;
An infrared lamp arranged so as to surround the periphery of the pair of molds along the outer periphery of the cylindrical member;
A hot junction is attached to the upper mold, and a thermocouple through which the lead wire is taken out of the molding chamber through the inside of the upper shaft,
In an optical element molding apparatus for producing an optical element by placing a glass molding material between the pair of molds, heating the pair of molds and the molding material, and then press molding the molding material.
An optical element molding apparatus characterized in that the thermocouple is connected in the molding chamber using a connector in the middle of the conductive wire portion, and a hole for accommodating the entire connector is provided in the end surface of the upper shaft. . 前記熱電対は、温接点の近傍から前記コネクタまでの範囲が、セラミックス製の保護管の中に収容されていることを特徴とする請求項５に記載の光学素子成形装置。The optical element molding apparatus according to claim 5, wherein a range from the vicinity of the hot junction to the connector of the thermocouple is accommodated in a ceramic protective tube. 前記赤外線ランプから前記コネクタの下端部近傍に入射する赤外線を遮る遮蔽板を、前記コネクタの下端部に取り付けたことを特徴とする請求項５に光学素子成形装置。6. The optical element molding apparatus according to claim 5, wherein a shielding plate for blocking infrared rays incident on the connector near the lower end portion of the connector is attached to the lower end portion of the connector. 前記上側の軸の内部に水冷用の経路を形成したことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の光学素子成形装置。
装置。8. The optical element molding apparatus according to claim 5, wherein a water cooling path is formed in the upper shaft.
apparatus.
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