JP4567598B2 - プラスチックレンズの製造方法 - Google Patents
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Description
上記製造方法において、前記円盤のシリンダー開口部に前記ピストン軸により固定配置されたモールドと押出機のノズル先端部との相対移動速度若しくは距離を可変に構成することができる(請求項2)。
また、前記樹脂溶融物が前記の片方のモールドの上に載置される際に、その中央部が他の部分より漸次単位長当たりの体積が大きくなるように吐出載置されることが好ましい(請求項3)。
また、前記シリンダーの開口部に接して、モールドを係支するための係支部材を上下方向に移動可能に設けて、配置される上側モールドの姿勢を傾斜させ、下側に配置されたモールドに対し角度を有した姿勢で降下させることが好ましい(請求項4)。
前記自動搬送装置は、ロボットハンドであって、計画された組み合わせに従いモールドをシリンダー開口部に搬送するものとすることができる(請求項5)。
あるいは前記自動搬送装置は、回動するシリンダー開口部の中心が描く円の接線方法にモールドを搬送する傾斜した搬送台であり、該搬送台にはシリンダー開口部の周速度に同期した速度でモールドを押し出す押出部材が設けられ、モールドをシリンダー中央方向に移動させるものとすることもできる(請求項6)。
本発明のレンズは、上記いずれかの製造方法で作成された、樹脂撹流痕が極めて少ないか又は撹流痕の無い、内部歪みを除去したプラスチックレンズである(請求項7)。
以下の実施例では、回動するターンテーブルの同一円周上にシリンダーを設け、該シリンダーには下側モールドを受ける下側ピストンと上側モールドを押圧する上側ピストンを設け、先ず下側モールドをチャッキング装置で下側ピストンの上に配置し、ターンテーブルを回動させて下側モールドの上に樹脂溶融物を載置し、更にその上側に上側モールドを配置して上側ピストンを押し下げるとともに双方のピストンを降下させて所定長の樹脂溶融物を取り込み、上側ピストンを更に押し下げて樹脂溶融物をシリンダー内で押圧して延展し、レンズを成形することで、光学的歪みの極めて少ないプラスチックレンズを実現した。なお、実施例ではポリカーボネート樹脂を用いている。
図1は、ターンテーブル1の一部概略を示す斜視図である。ターンテーブルの全体は円盤状であり、全周に斜視図で示した各部材が配置されている。ターンテーブル1は一定の速度で回転軸5を中心に回動する。下側及び上側に配置される各モールドは、計画された組み合わせを有する一対のモールドを前後又は左右に配置し、加熱炉の搬送台に載置し、加熱する。本例では加熱炉内を搬送台20で移動させ、出口で一対のモールドを前後に整列させ、下側に配置されるモールド3a、上側に配置されるモールド3bを進行方向の前後に配置している。モールドの搬送手段は一つでまかなわれる。回動するターンテーブル1に設けられたシリンダー2の上部開口部に先ず下側モールド3aを配置するに際し、ターンテーブル1と加熱炉の搬送台20の端部の間にモールド移送装置21としてロボットハンドを設置し、アーム21aの先端部にチャック21bを設けて、搬送台上のモールド3aを把持し、一点鎖線で示す方向へ回動して4個のガイドポール4の中心部上にモールド3aを搬送し、後述する係支部材12上に載置する。係支部材は降下してシリンダー内のピストン上にモールドを載せて下側モールドの搬送が完了する。その後ピストンは高さを調整し、モールド3aの成形面周縁部とターンテーブル上面を面一に合わせる。下側モールド3aの中央部を目標にして押出機(図示せず)からポリカーボネート樹脂の樹脂溶融物6を吐出すると、ターンテーブルの回動により下側モールドの片側から中央部を通り、他の側へ樹脂溶融物が載置される。樹脂溶融物の載置の仕方については後述する。載置された樹脂溶融物6の上に上側モールド3bを配置するに際し、搬送台上のモールド3bは移動させられ、搬送台の先端部位置で停止しており、チャック21bで把持してモールド3aの場合と逆の一点鎖線で示す方向へ回動し、ガイドポール4の中心部にモールド3bを搬送し、係支部材12上に載置する。その後係支部材12は降下してモールド3bの姿勢を傾斜させながら樹脂溶融物の上に載せる。この間ターンテーブルは一定の周速度で回動している。上述したように本発明では加熱後のモールド搬送手段は一式でまかなわれ、製造工程が簡素化される。本実施例ではポリカーボネート樹脂を用いており、そのガラス転移点温度Tgは147℃であるが高融点(220〜230℃)であり、成形温度は樹脂溶融物の温度を270℃、モールドの温度240℃、シリンダーの温度を140℃に設定した。モールドの温度はガラス転移点温度より高く、使用する樹脂の融点より低い範囲で用いられる。本例ではポリカーボネート樹脂を用いているが、他の熱可塑性樹脂を用いた場合はその樹脂の特性に応じた温度設定を行えばよい。
押出機のノズルが円形であり、該ノズルから吐出する樹脂溶融物が一定の流速で吐出した場合、下側モールドの移動量が一定であれば下側モールドの上に載置される樹脂溶融物の太さは一定である。ここで下側モールドの移動速度が樹脂溶融物の吐出速度あるいは落下速度より速ければ樹脂溶融物は延伸されて細くなり、遅い場合は滞留傾向になり太くなる。またノズルの口径が大きくなれば樹脂溶融物の径は太くなり、小さくなれば細くなる。他にモールドの表面に対するノズルの高さが変化すればモールドに載置される樹脂溶融物の太さも変化する。プラスチックレンズを成形するモールドの直径は70〜85mmが一般的であり、この長さの間に吐出量の多い部分と少ない部分を形成する場合、ノズルの直径を変化させるのが有利である。モールドの間に樹脂溶融物を挟んで押圧すると樹脂は中央部からその周囲へ延展されるが、樹脂溶融物が柱状であれば周囲へ均等に広がることは期待できない。度数の小さいレンズでは中央部と周縁部の厚さの差がさほど大きくないが、度数が大きくなると特にマイナスレンズでは周縁部の厚さはかなり大きなものになり、太さが一定の樹脂溶融物では周縁部の樹脂が円周方向に回り込むようになり、光学歪みの原因となる。図3(C)に示すようなマイナスレンズ10を成形する場合、図3(B)の平面図のように下側モールド3aの上に太さの一定な樹脂溶融物6bを載置して上側モールド3bで押圧すると破線で示したような広がり方を示す。これはシリンダー2の壁面に押し当たった樹脂が壁面に沿って広がるためであり、ハッチングで示した箇所では、シリンダー壁面に沿って広がる樹脂とモールドの中央部から広がる樹脂が押し合うことで生じる樹脂の流れが一様でない箇所が生じている。
上側モールド3bは樹脂溶融物の上にガイドポール4に導かれて配置されるが、樹脂溶融物に対して傾斜した姿勢で接触させるのが好ましい。先ずモールドの片側端部を樹脂溶融物に接触させ、順次水平になるように降下させることで空気の巻き込みを防止する。図5(A)に示すようにガイドポール4はターンテーブル1においてシリンダー2の壁面の延長線上に位置し、モールドの位置決めを行っている。ガイドポール4はシリンダー2の周囲に4箇所設けられるので、ガイドポールの内部に係支部材12を設けて一旦モールドを樹脂溶融物に接触しない高さに保持する。ガイド4は管体で構成され、内部にL字型の係支部材12と支点13を駆動するロッド14と板カム15を有する。ロッド14はエアシリンダーで駆動され、ロッド14が上昇したときコロ16が板カム15に接触して上昇すると係支部材12は水平位置に回動し、モールド3bを支えることができる。図5(B)ではガイドポール4本の係支部材の高さを同じ高さに維持してモールド3bを受けとめ、図5(C)では4本の内の2本を係支部材の高さを低く他の2本を高くなるように調整してモールド3bを傾斜した姿勢で保持し、その状態で全部の係支部材が同じ速度で降下すればモールドは片側から順に樹脂溶融物に接触させることができる。
モールドを加熱する加熱炉の出口の搬送台から直接ターンテーブルのガイドポールに搬送する例を図6を用いて説明する。ガイドポール4には係支部材12が設けられている。4本のガイドポールの中心部は同じ半径上を周回するので、周回する円の接線方向に傾斜した搬送台30を設ける。該搬送台は加熱炉の出口に連なっている。また別途に架台32を設け、これに垂直に軸35を立設し、ブラケット34を上下方向に摺動可能に軸支する。ブラケット34には摺動軸33が搬送台30と平行に設けられ、押出し片31を軸支しており、押出し片31はサーボモータ(図示せず)で駆動されるカム36と37及び図示のレバー装置でガイドポールの周回速度に同期した速度でモールド3を移動させて係支部材12上に送り出し、搬送台30の下方に降下した後最初の位置に戻り、再び上昇して次のモールドを送り出す。モールド3を2個同時に移動させることで次に送り出すモールドの位置決めが正確になる。図示していないが搬送台30は保温されており、加熱されたモールドを繰り返し送り出すことができる。この搬送台は、先ず下側のモールドをガイドポールに配置したのち樹脂溶融物を載置することから、上側のモールドを送り出す搬送台は別の箇所に設けることになり、1個の搬送台ではまかなえないが、一つの加熱炉の出口から組み合わされるモールドを分岐し、下側モールドと上側モールドをそれぞれの搬送台に移動させればよい。モールドを俊敏に移動させることがないので安定した操作が行える利点が有る。
本発明における(1)モールドを加熱する工程、(2)モールドを配置する工程、(3)樹脂溶融物を含んだ2個のモールドを接近させて樹脂溶融物を押圧し成形する工程、(4)モールドに密着した状態のレンズをアニーリングする工程、(5)モールドを離型してレンズを取り出す工程は一連の製造ラインに配置する必要はなく、各工程の加工精度を向上するために余剰の時間を掛けることができる。特にアニーリング工程では230℃の高温から140℃まで約40分程度かけて特定の温度曲線により温度を降下させるが、加熱炉内を移動させながら行うよりバッチ式を採用して加熱炉内にラックを用いて格納し温度を制御すれば精度の良いアニーリングが可能であり、残留歪みを確実に解消できる。特に樹脂溶融物をモールドで押圧して成形する工程は樹脂内に歪みを生じさせないため緩やかに押圧することが好ましく、生産量に応じて成形装置を増設することで対処する。成形されたモールドセットはロットにまとめられ、アニーリング工程へ送ることができる。
Claims (4)
- 回転可能な円盤とその円周内側に沿ってモールドが挿通可能になしたシリンダーを複数個設け、該シリンダー中心線上にモールドの保持部を備えたピストン軸を配置し、計画された組み合わせを有するモールドを加熱し、片方のモールドをシリンダー内に保持してその上に押出機のノズルから流出した撹流の無い光学用熱可塑性樹脂溶融物を載置し、次いで他方のモールドを前記樹脂溶融物の上に載せて、シリンダー内で双方のモールドを前記ピストン軸を作用させて所定の間隔まで接近させ、前記樹脂溶融物を加圧成形するプラスチックレンズの製造方法であって、
計画された組み合わせを有する2個のモールドのうち、成形面が凸状のモールドは成形面を上側に、成形面が凹状のモールドは成形面を下側にして、それぞれのモールドを搬送台に載置して加熱し、予め制御された少なくとも一つの自動搬送装置であって、回動するシリンダー開口部の中心が描く円の接線方向にモールドを搬送する、上下方向に傾斜した搬送台であり、該搬送台にはシリンダー開口部の周速度に同期した速度でモールドを押し出す押出部材が設けられ、モールドをシリンダー中央方向に移動させる自動搬送装置により、先ず片方の凸状成形面を有するモールドを成形面を上側にしてシリンダーの開口部に配置し、
円盤の回転に伴い押出機のノズルから流出した前記樹脂溶融物を前記モールドの凸状成形面中央の片側端部から他の側端部に亘り直径方向に柱状に載置し、
次いで他方の凹状成形面を有するモールドを成形面を下側にして前記樹脂溶融物の上に載せ、双方のモールドをシリンダー内に移動させたのち所定の間隔まで接近させ、前記樹脂溶融物を加圧成形する
ことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。 - 前記樹脂溶融物を前記モールドの凸状成形面中央の片側端部から他の側端部に亘り直径方向に柱状に載置するとともに、その中央部が他の部分より漸次単位長当たりの体積が大きくなるように吐出載置することを特徴とする、請求項1に記載のプラスチックレンズの製造方法。
- 前記凸状成形面を有するモールドをシリンダーの開口部に配置するに際して、その成形面周縁部がシリンダーの開口部上面と面一になるように前記ピストン軸を制御することを特徴とする、請求項1又は2に記載のプラスチックレンズの製造方法。
- 前記シリンダーの開口部に接して、モールドを係支するための係支部材を上下方向に移動可能に設けて、配置される上側モールドの姿勢を傾斜させ、下側に配置されたモールドに対し角度を有した姿勢で降下させることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプラスチックレンズの製造方法。
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