JP4685428B2 - Molding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、素材をプレス成形して光学素子などの製品を得る成形方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a molding method and apparatus for obtaining a product such as an optical element by press molding a material.
従来、カメラなどの光学レンズは、研磨などのプロセスにより製造されてきたが、近年のDSCやビデオカメラ、レーザプリンタなどの光学素子を使用している製品では、高機能化、小型化、軽量化、低コスト化のために、非球面レンズが多く使用されている。さらに、射出成形による樹脂の非球面レンズでは対応しきれない高機能なガラスの非球面レンズの製造には、ガラスプレス成形の方法が採用されている。このようなガラスプレス成形による光学レンズの製造方法自体は、従来から知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
Conventionally, optical lenses such as cameras have been manufactured by a process such as polishing, but in recent products using optical elements such as DSCs, video cameras, and laser printers, higher functionality, smaller size, and lighter weight. In order to reduce the cost, aspherical lenses are often used. Furthermore, a glass press molding method is employed for manufacturing a high-performance glass aspheric lens that cannot be handled by a resin aspheric lens by injection molding. The manufacturing method itself of the optical lens by such glass press molding is known conventionally (for example, refer
従来のレンズ成形の一般的な装置構成及び製造工程について、図3〜図5を参照して説明する。図3において、レンズ成形装置は、筒状の胴型21と、胴型21内に固定された上型22aと、この上型22aに対して胴型21内を移動可能に配置された下型22bとを備えており、上型22aと下型22bの間にレンズのプリフォーム素材24が供給される。
A general apparatus configuration and manufacturing process for conventional lens molding will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, the lens molding apparatus includes a
胴型21の外側には、これら胴型21、上型22a、下型22bを誘導加熱するための誘導加熱コイル23が配設されている。上型22aは固定の上プレス軸25に固定され、下型22bは可動の下プレス軸26にて加圧される。誘導加熱コイル23が装着されたフレーム27はスライドプレート28にて支持されている。スライドプレート28は、スライドガイド29により下プレス軸26の軸方向と平行に移動可能に支持されており、スライドガイド29はモータ30などの駆動機構にてねじ軸31を正逆回転させることによって往復移動される。なお、図4に示すように、モータ30を使用せずに、上下のストッパ33a、33bとエアシリンダ装置34による構成としてもよい。ただし、一方向にのみ駆動できるものであるため、プレス動作との同期は困難である。
An
上型22aと下型22bにはそれぞれ温度センサ32a、32bが取り付けられている。温度センサ32a、32bは、図5に示すように、それぞれに対応した温度・電圧変換回路35a、35bに接続され、これら両回路の出力は温度差計算回路36に入力されている。温度差計算回路36から出力された温度差信号は上下動作回路37に入力され、上下動作回路37は、設定値として与えられる指令温度差と温度差信号との差信号を出力する。その差信号が、PIDコントローラ38を介して位置決め回路39に入力され、モータドライバ40を介してモータ30を駆動制御して誘導加熱コイル23を上下移動させる。また、温度センサ32a、32bの検出値はPIDコントローラ38を介して誘導加熱出力制御回路41に入力され、上下型22a、22bの金型温度を所望の値にするように誘導加熱コイル23を制御するように構成されている。
次に、成形工程について説明する。上型22aを固定とし、下プレス軸26を下降させて下型22bにプリフォーム素材24を設置する。下プレス軸26を、図3に示すように、予熱位置まで上昇させ、誘導加熱コイル23による加熱を開始する。コイルの出力は下型22bの温度センサ32bの検出値が所望の値となるように制御され、上下型22a、22b、プリフォーム素材24が加熱される。
Next, the molding process will be described. The
このとき、上下型22a、22bは誘導加熱コイル23に対する相対的な軸方向位置の相違により通常温度差を生ずる。上下型22a、22bの温度差は温度センサ32a、32b、温度・電圧変換回路35a、35b、及び温度差計算回路36により算出され、温度差が上下動作回路37にフィードバックされる。初期の設定温度差と差があれば、PIDコントローラ38、位置決め回路39、モータドライバ40によってモータ30を駆動し、誘導加熱コイル23を上下に移動させ、上下型22a、22bの温度差が設定値と同じになるところで安定させる。こうして、上下型22a、22bは誘導加熱コイル23の上下動によって所望の温度に制御される。
At this time, the upper and
その後、プレス可能な温度に到達したところで、下プレス軸26を上昇させ、プリフォーム素材24をプレスする。このとき、下型22bは、プレス動作によって誘導加熱コイル23との位置関係がコイル中央に変化するため強く加熱される。そして、上下型22a、22bの温度差バランスが崩れる。この変化を温度センサ32a、32bで検出され、温度・電圧変換回路35a、35b及び温度差計算回路36により算出され、温度差が上下動作回路37へフィードバックされる。そしてまたモータ30を駆動し、誘導加熱コイル23を移動させ、上下型22a、22bの温度差が設定値と同じになるところで安定させる。以上のような動作により、誘導加熱コイル23を熱源としたプレス装置で上下型22a、22bを所望の温度差に保ったままでプレス成形される。
ところで、上述したような誘導加熱コイル23を使用し、その誘導加熱コイル23を上下動させる機構によって上下型22a、22bの温度差をフィードバック制御するプレス成形装置は、上下型22a、22bの温度差に関して所望の成形プロセスを実現させるのに有効である。しかし、その上下型22a、22bの駆動機構や温度フィードバック系のシステムにコストがかかって成形装置の価格が上がるため、多数個取りやタクト短縮など、コスト面での様々な対策を図っているにもかかわらず、レンズなどの光学素子の成形品の製造原価を高騰させるという問題がある。
By the way, the press molding apparatus that uses the
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、プレス成形による光学素子などの製品の製造において、プレス工程時に上下型の温度差を制御できて高品位な製品を実現でき、しかも簡便な機構により装置の低コスト化を実現できる成形方法及び装置を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention can realize a high-quality product by controlling the temperature difference between the upper and lower molds during the pressing process in the manufacture of products such as optical elements by press molding, and has a simple mechanism. An object of the present invention is to provide a molding method and apparatus capable of realizing a low cost.
請求項1の成形装置は、筒状の胴型と、その内部に配置された第1型及び第2型と、前記胴型の周囲に配設された加熱手段を備えた成形装置であって、前記第1型に荷重を付与し前記第1型と前記加熱手段を移動する押圧機構と、前記押圧機構による前記第1型と前記加熱手段の移動中に作用し、前記第1型と前記加熱手段とを異なる移動量で移動させるカムを有する高さ調節機構と、を備えることを特徴とするものである。
The molding apparatus according to
この構成によると、上下型のいずれか一方の移動と連動させて誘導加熱コイルを移動させることで上下型の温度差を制御することができ、任意の形状や材料の製品について高品位な成形を実現することができる。 According to this configuration, the temperature difference between the upper and lower molds can be controlled by moving the induction heating coil in conjunction with the movement of one of the upper and lower molds, and high-quality molding can be performed for products of any shape and material. Can be realized.
請求項2の成形装置は、前記カムの作用する位置を調節する高さ調節ねじを備えることを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a molding apparatus comprising a height adjusting screw for adjusting a position where the cam acts.
本発明の成形方法によれば、上下型のいずれか一方と連動させて誘導加熱コイルを移動させることで、上下型の温度差を制御することができ、任意の形状や材料の製品について高品位な成形を実現することができる。 According to the molding method of the present invention, the temperature difference between the upper and lower molds can be controlled by moving the induction heating coil in conjunction with either one of the upper and lower molds. Can be realized.
また、本発明の成形装置によれば、上下型に荷重を付与する押圧機構に連動機構を連結し、連動機構に誘導加熱コイルを取付けたので、特別な誘導加熱コイルの移動機構を設けることなく、上下型の温度差を制御することが可能となり、任意の形状や材料の製品について高品位な成形を実現することができ、しかも簡便な機構により装置の低コスト化を実現することができる。 Further, according to the molding apparatus of the present invention, the interlocking mechanism is connected to the pressing mechanism that applies a load to the upper and lower molds, and the induction heating coil is attached to the interlocking mechanism, so that there is no need to provide a special mechanism for moving the induction heating coil. The temperature difference between the upper and lower molds can be controlled, high-quality molding can be realized for products of any shape and material, and the cost of the apparatus can be reduced by a simple mechanism.
以下、本発明の成形方法及び装置の一実施形態の光学素子成形装置について、図1、図2を参照して説明する。 Hereinafter, an optical element molding apparatus according to an embodiment of the molding method and apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1において、光学素子成形装置は、筒状の胴型1と、胴型1内に固定された上型2aと、この上型2aに対して胴型1内を移動可能に配置された下型2bとを備えており、上型2aと下型2bの間に光学素子のプリフォーム素材4が供給される。胴型1の外側には胴型1を取り囲むように、これら胴型1、上型2a、下型2bを誘導加熱するための誘導加熱コイル3が配設されている。
In FIG. 1, an optical element molding apparatus includes a
胴型1及び上型2aはシリンダ装置6にて上下移動するプレス軸5の下端部に断熱材7aを介して装着されている。下型2bは断熱材7bを介して成形ステージ8上に設置固定されている。誘導加熱コイル3と連結されたフレーム9がプレス軸5に摺動自在に嵌合されたスライドブッシュ10にて支持されており、誘導加熱コイル3はフレーム9、スライドブッシュ10を介してプレス軸5に上下移動可能に装着されている。スライドブッシュ10の下部にはその高さ位置を調整する高さ調整機構11がプレス軸5に固定されるとともに固定側と連携させて配設されている。
The
高さ調整機構11は回転可能な回転カム12を有しており、この回転カム12上にスライドブッシュ10が係合されてプレス軸5に対して相対的に位置決めされており、回転カム12の回転によってその位置が調整される。回転カム12の一側から作用片13が延出されている。作用片13の先端下面には、シリンダ装置6が設置されている上部フレーム14から垂下された係合ロッド15の下端の係合部15aが係合され、かつ係合ロッド15の上端部には上部フレーム14の上面に係合する高さ調整ねじ16が螺合され、係合ロッド15の高さ位置を調整可能に構成されている。これによって、誘導加熱コイル3の初期位置を調整することができる。また、作用片13を下方に付勢して係合部15aに係合させる引張ばね17が作用片13と断熱材7aとの間に介装されている。これによって、プレス毎に誘導加熱コイル3を元のポジションに復帰させることができる。
The height adjusting mechanism 11 has a rotatable rotating
上型2aと下型2bにはそれぞれ温度センサ18a、18bが取り付けられており、これらの上型2a、下型2bの温度制御及び温度モニタができるように構成されている。温度センサ18a、18bは、図2に示すように、何れかに一方がPIDコントローラ19を介して誘導加熱出力制御回路20に入力され、上下型2a、2bの何れか一方の金型温度を所望の値にするように誘導加熱コイル3を制御するように構成されている。
次に、光学素子の成形工程と作用について、下型2bを温度制御して成形工程中も金型温度差が等しくなるように制御する場合について説明する。
Next, the case of controlling the temperature of the
まず、プレス軸5を上昇させ、誘導加熱コイル3とともに胴型1と上型2aを上昇させた後、下型2b上にプリフォーム素材4をセットし、再びプレス軸5を所定の予熱位置まで下降させ、誘導加熱コイルにより金型及びプリフォーム素材4を加熱する。加熱の温度制御は、下型2bの温度センサ18bによる検出温度がPIDコントローラ19に入力され、PIDコントローラ19にて誘導加熱出力制御回路20の出力が制御されてフィードバック制御されている。
First, the
上下型2a、2bと誘導加熱コイル3の位置関係は予め等しい温度になるように温度モニタを見ながら高さ調整ねじ16で調整される。また、回転カム12の形状も予めプリフォーム素材4の押し込み量から計算し、誘導加熱コイル3と上下型2a、2bの相対位置関係が変化しないような形状に形成されている。また、温度差をつけたい場合も、予熱位置は、高さ調整ねじ16により調整し、プレス時の温度制御については回転カム12の形状を調整することで対応する。
The positional relationship between the upper and
こうして、図1に示す予熱位置において、胴型1、上下型2a、2b及びプリフォーム素材4を設定の温度まで加熱したところで、プレス軸5を下降させ、プレス成形する。このとき、通常の誘導加熱コイル3が固定されたままの装置では、上型2aが下型2bに近づき、上下型2a、2bの位置関係が崩れて温度バランスが崩れるが、本実施形態ではプレス軸5の下降に伴って回転カム12が回転し、スライドブッシュ10、フレーム9を介して誘導加熱コイル3が適正な位置に移動することで、上下型2a、2bと誘導加熱コイル3の相対位置関係が適正に調整されて予熱時と同様の温度差(温度差0の場合を含む)を維持することができる。
Thus, at the preheating position shown in FIG. 1, when the
以上の実施形態の説明では、高さ調整機構11として回転カム12を有し、係合ロッド15との係合によりプレス軸5の移動に連動して回転カム12を回転させるようにした例を示したが、本発明の連動機構はこのような高さ調整機構に限定されるものではなく、例えば固定側に板カムを設け、プレス軸5側に設けたカムレバーをプレス軸5の移動に連動して揺動させ、誘導加熱コイル3を移動させるようにしても良い。
In the description of the above embodiment, an example in which the
また、上記実施形態では、加熱手段として誘導加熱コイル3を用いる例を示したが、本発明は誘導加熱以外のハロゲンランプや抵抗ヒータなどの他の熱源を使用する場合でも同様の効果を奏することができる。 Moreover, although the example which uses the induction heating coil 3 as a heating means was shown in the said embodiment, this invention has the same effect, when using other heat sources, such as halogen lamps and resistance heaters other than induction heating. Can do.
本発明の成形方法及び装置は、プレス成形時の型の移動と機械的に連動させて誘導加熱コイルを移動させることにより、プレス工程時に上下型の温度差を制御できて高品位な光学素子を実現でき、しかも簡便な機構により装置の低コスト化を実現することができ、高機能なガラスの非球面レンズやその他の光学素子、若しくは樹脂製の各種光学素子の成形に有用である。 In the molding method and apparatus of the present invention, the temperature difference between the upper and lower molds can be controlled during the pressing process by moving the induction heating coil mechanically interlocked with the movement of the mold during press molding. Moreover, the cost of the apparatus can be reduced by a simple mechanism, which is useful for molding high-performance glass aspherical lenses, other optical elements, or various optical elements made of resin.
1 胴型
2a 上型
2b 下型
3 誘導加熱コイル
4 プリフォーム素材
5 プレス軸
9 フレーム
10 スライドブッシュ
11 高さ調整機構(連動機構)
12 回転カム
15 係合ロッド
1
12
Claims (2)
前記第1型に荷重を付与し前記第1型と前記加熱手段を移動する押圧機構と、A pressing mechanism that applies a load to the first mold and moves the first mold and the heating means;
前記押圧機構による前記第1型と前記加熱手段の移動中に作用し、前記第1型と前記加熱手段とを異なる移動量で移動させるカムを有する高さ調節機構と、A height adjusting mechanism having a cam that acts during movement of the first mold and the heating means by the pressing mechanism and moves the first mold and the heating means by different movement amounts;
を備えることを特徴とする成形装置。A molding apparatus comprising:
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