JP4718864B2 - プレス成形型およびプレス成形方法 - Google Patents

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Description

本発明は、プレス成形型を順次に各処理室を経由させて移動して連続的にプレス成形を行うモールドトランスファー方式のプレス成形方法に用いるプレス成形型に関し、さらに詳しくは、分解および組立を簡単に行うことのできる多数個取り用のプレス成形型に関するものである。
プレス成形後、被成形面の最終研磨を必要としないガラス素子などの光学素子の製造装置として、特許文献1に開示の製造装置が知られている。ここに開示されているガラス成形体の製造装置は、加熱室、プレス室、徐冷室、急冷部および取り出し/供給部が円周方向に並べられており、それらの下部に回転テーブルが設置された構成となっている。この製造装置はモールドトランスファー方式のプレス成形装置であり、次のようにしてプレス成形動作が行われる。
すなわち、胴型、および一対の成形面をもつ上型下型からなる成形型に素材(ガラスプリフォーム等)を入れ、これを回転テーブル上に置かれた試料台の上に置く。加熱室等の各処理室の下部には、試料台が通過できるようスリットが設けられている。回転テーブルを間歇的に回転させ、成形型を各処理室に順次に移送して処理を行うことによって、連続的に光学素子が製造される。
また、各処理室はヒーターとシャッターを備え、処理室ごとに所定温度に保持される。成形型からのプレス品の取り出しは、取り出し/供給部において試料台から成形型をロボットで外部に取り出して行っている。プレス品の取り出しは、例えば特許文献2に開示されるように、下型を吸引し胴型から引き抜くことにより成形型を分解して行うことができる。
ここで、生産効率を上げるには多数個取りが考えられる。従来におけるモールドトランスファー方式のプレス成形装置では、一つの処理室に同時に複数個の成形型を移送して処理を行うことで、生産効率を上げている。しかし、この方法では成形型を多く必要とし、成形型が多くなるに連れ、各処理室を大きくする必要があるので、これらが周方向に配列された構成のチャンバの外径あるいは周長を大きくする必要がある。これでは、装置が大型化し、経済的に優位性がない。
一つの胴型に複数組の上型下型を組み込んだプレス成形型を用いることにより、多数個取りのプレス成形を可能にしたプレス成形型が、例えば特許文献3、4において開示されている。これらの文献に開示されている多数個取り用プレス成形型は、一つの直方体形状の胴型、あるいは母型に複数組の上型下型を挿入した構成のプレス成形型である。しかし、これらのプレス成形型は、プレス成形型を順次移送してプレス成形を行うモールドトランスファー方式のプレス成形装置に適用することを前提としたものではない。したがって、これらの文献に記載のプレス成形型を上記のモールドトランスファー方式のプレス成形装置に適用しようとすると、上述したチャンバ外でのプレス成形型の分解・組立を行う工程において不都合が生ずる。
即ち、分解・組立工程において、胴型あるいは母型から、複数の下型を一度に引き抜くことができないという不具合がある。また、胴型あるいは母型から下型を抜いた後においては、下型が位置決めされていないので下型が位置ずれしやすく、成形素材を供給した後に、複数の下型を胴型に一度に挿入することができないという不具合がある。
ここで、特許文献5には、モールドトランスファー方式の多数個取り用の光学素子成形型が開示されている。ここに開示の光学素子成形型においては、プレス後に、光学素子成形型を型分解組立台上に位置決めし、各上型を胴型から上方に引き抜き、次に、シリンダを駆動して、各下型を押し上げて、各下型に乗っている成形レンズを胴型の上端面近傍の取り出し位置まで移動させ、成形レンズを取り出している。
特開平1−157425号公報 特開平3−285835号公報 特開平5−24857号公報 特開平11−29333号公報 特開2004−359473号公報
上記のように、特許文献1に開示のモールドトランスファー方式のプレス成形装置の生産効率を高めるために、特許文献3、4に開示の多数個取り用のプレス成形型を適用しようとすると、プレス成形型の分解・組立工程において、胴型あるいは母型から、複数の下型を一度に引き抜くことができず、また、胴型あるいは母型から下型を抜いた後においては、下型が位置決めされていないので下型が位置ずれしやすく、成形素材を供給した後に、複数の下型を胴型に一度に挿入することができないという問題点がある。
また、特許文献5に開示の光学素子成形型は、成形レンズ取り出し時には各下型を突き上げて、下型成形面を胴型の上端面近傍に移動させる。このとき、下型の姿勢は下型と胴型の間のクリアランス内で傾斜する自由があるため、胴型内での下型のかじりが生じる。これは、偏心精度の高い(上下型の同軸性の高い)プレス成形のために、下型の摺動クリアランスを小さくすると特に問題となる。
本発明の課題は、モールドトランスファー方式のプレス成形方法に用いる多数個取り用のプレス成形型において、その共通の胴型から下型を引き抜く作業、胴型に下型を再度挿入する作業を効率良く円滑に行うことができるようにすることにある。
上記の課題を解決するために、本発明の光学素子のプレス成形型は、
複数組の上型および下型と、
各組の上型および下型が接離可能な状態で挿入される複数の貫通穴を備えている共通の胴型とを有し、
各下型は、上端に成形面が形成されている円柱状の下型本体と、この下型本体の下端に一体形成されているフランジとを備えており、
前記フランジは、一定厚さの円板を、その中心周りに等角度間隔で、前記上型および下型の組数に対応する個数に分割することによって得られる扇形状をしており、
各下型のフランジが相互に当接して円板を構成した状態で、各下型の下型本体が前記胴型の貫通穴に挿入されるようになっていることを特徴としている。
本発明のプレス成形型では、各下型のフランジによって構成される円板を外周側から把持すれば、各下型が一体化された状態に保持される。よって、この状態で、胴型からの各下型の引き抜き作業、胴型に対する各下型の挿入作業を行えば、これらの作業時に各下型に位置ずれが発生しないので、効率良く、しかも円滑にこれらの作業を行うことができる。なお、ここでいう円板の形状は、真円でなくてもよく、円の一部が直線的に切除された形状や、楕円形状も含む。
ここで、各下型の挿入作業を円滑に行うためには、前記胴型の前記貫通穴における、前記下型が挿入される下側開口縁に連続する内周面部分を、テーパ面としておくことが望ましい。
また、かかる構成のプレス成形型は、プレス成形型に成形材料を供給した後に、当該プレス成形型を所定の移送経路に沿って移送して、前記成形材料をプレス成形するモールドトランスファー方式のプレス成形方法に適用することができる。
この場合、プレス成形型の移送中における各下型の位置ずれを防止するために、少なくとも移送中においては、各下型のフランジを当接させることにより構成される前記円板を、外周側から把持することが望ましい。
また、プレス成形後に、前記プレス成形型からプレス品を取り出し、代わりに新たな成形素材を供給する成形型分解組立工程においては、各下型のフランジを当接させることにより構成される前記円板を、外周側から把持し、前記胴型を保持し、この状態で、前記下型を前記胴型から同時に抜き取り、各下型の成形面に乗っているプレス品を取り出し、代わりに、新たな成形素材を当該成形面に乗せ、各下型を同時に前記胴型に再び挿入することが望ましい。
発明の光学素子のプレス成形型では、各下型のフランジを相互に当接させることにより円板が構成されるようになっている。したがって、円板の周囲を外周側から把持することにより、各下型が位置決め固定される。
よって、本発明によれば、プレス成形型を移送することによって、各処理室で、同時に複数個の成形素材に対する処理を施し、プレス成形後に、胴型から各下型を引き抜く作業および胴型に各下型を挿入する作業によって、同時に複数個の成形素材/プレス体の入替を行うことができる。このとき上下の型と胴型とのクリアランスを小さくすることによって偏心精度良くプレス成形を行うことができる。また、そうしたタイトなクリアランスであるにもかかわらず胴型から下型を引き抜く作業および胴型に下型を挿入する作業を効率良く、しかも円滑に行うことが可能になる。
したがって、モールドトランスファー方式のプレス成形方法に本発明のプレス成形型を用いれば、生産効率を改善できると共に、プレス成形精度も改善できるという効果が得られる。
以下に、図面を参照して、参考例のプレス成形型およびプレス成形装置、ならびに、本発明を適用したプレス成形型およびモールドトランスファー方式によるプレス成形装置の実施の形態を説明する。
参考例のプレス成形型)
図1は参考例の光学素子のプレス成形型を示す縦断面図であり、図2はその分解斜視図である。このプレス成形型1は3個取り用のものであり、共通胴型2と、3組の上型4および下型5と、下型5を保持している下型保持板6(ベースホルダー)を有している。
共通胴型2は円柱状のものであり、ここには、等角度間隔で同一円上に位置するように、胴型軸線2aの方向に延びている3本の円形断面の貫通穴7が形成されている。各貫通穴7は上端開口縁7aに連続する部分は大径穴部分7bとされている。また、各貫通穴7の下端開口縁7cに連続する内周面部分は、下端開口縁7cに向かって僅かに広がっているテーパ面7dとなっている。
各貫通穴7の上端開口縁7aの側からは上型4が摺動可能な状態で嵌め込まれ、その下端開口7cの側から下型5が摺動可能な状態で嵌め込まれる。各上型4は、下端面に成形面4aが形成されている円柱状の上型本体4bと、この上型本体4bの上端に同軸状態で一体形成されている大径のフランジ4cとを備えている。このフランジ4cは貫通穴7の大径穴部分7bに嵌め込み可能な大きさとされている。なお、共通胴型2の軸線方向の中間位置には、貫通穴7内と外部空間とを連通するガス抜き穴2cが半径方向に穿設されている。
各下型5は、上端面に成形面5aが形成されている円柱状の下型本体5bと、この下型本体5bの下端に同軸状態で一体形成されている大径のフランジ5cとを備えている。
下型5を保持している下型保持板6は円板状のものであり、等角度間隔で同一円上に位置するように、その上面には一定深さの3個の円形凹部8が形成されている。円形凹部8の深さは、下型フランジ5cが嵌り込める寸法となっている。従って、下型保持板6の上面6aが共通胴型2の底面2bに当接することにより、共通胴型2と下型5との相対的な姿勢の傾きを防ぐ構造となる。なお、各型のプレス厚の微調整用として、この円形凹部8の底面とフランジ5cの間に、スペーサーを入れることもできる。
ここで、各円形凹部8の底面中心には、下型保持板6を厚さ方向に貫通している吸引穴9が形成されている。下型保持板6の下側から各吸引穴9を真空吸引すると、各下型5のフランジ5cを、下型保持板6の円形凹部8に吸着固定することができる。このとき、フランジ5cと凹部8の当接面積によって、各下型5が精度よく凹部上に直立、密着する。
上記のように下型保持板6の各円形凹部8に各下型5を吸着固定し、各下型5の成形面5aにガラス素材Wを乗せ、各下型5を共通胴型2の各貫通穴7の下端開口縁7cの側から挿入することによって、プレス成形型1が組まれる。各下型5を共通胴型2に挿入する際、貫通穴7内のガスはガス抜き穴2cを介して共通胴型2の外部に排出される。なお、下型保持板6を上下二枚の円板からなる積層板とし、上側の円板には凹部8形成用の貫通穴を開け、下側の円板には吸引穴9を形成してもよい。このようにすると加工が容易になる。
(モールドトランスファー方式のプレス成形装置)
図3は、上記構成のプレス成形型1を用いたモールドトランスファー方式のプレス成形装置を示す平面構成図である。図4は、その取り出し・供給部を示す部分断面図であり、プレス品の取り出し前の状態を示すものである。
本例のプレス成形装置100は先に引用した特許文献1に開示のものと同様な構成となっており、第1加熱室101、第2加熱室102、第3加熱室103、プレス室104、第1徐冷室105、第2徐冷室106、急冷部107および取り出し/供給部108が円周方向に並べられた構成のチャンバ110を有している。これらの処理室101〜106および処理部107、108の下側には回転テーブル111が設置されている。
プレス成形型1は、その3組の上型4および下型5の間にガラス素材Wが入れられた状態で(図1参照)、回転テーブル111上において等角度間隔で置かれた試料台112の上に置かれる。本例では、図3に示すように、各処理室および処理部に2台の試料台112が位置するように、これらの試料台112が配置されている。加熱室101等の各処理室の下部には、試料台112が通過できるようスリット(図示せず)が設けられている。
各処理室101〜106にはヒーター(図示せず)が備わっており、処理室101の入口、各処理室の間、および処理室106の出口がシャッター113〜119で仕切られ、処理室ごとに所定温度に保持される。回転テーブル111を間歇的に回転させ、プレス成形型1を各処理室101〜106および各処理部107、108に順次に移送する円形の移送経路に沿って搬送して、各処理を施すことにより、連続的に光学素子が製造される。
プレス成形型1からのプレス品の取り出しは、取り出し/供給部108において試料台112からプレス成形型1をロボットで外部に取出して行っている。図4を参照して説明すると、取り出し時には、昇降機121により回転テーブル111上の試料台112を上昇させ、試料台フランジ112aをチャンバ110の天井面110aに押しつけることで、チャンバ110を封鎖し、同時に、下降位置にあるベルジャー122との間に取り出し・供給室123を形成する。その直後に、ベルジャー122を上方に引き上げて、当該取り出し・供給室123を開放する。次に、試料台112に載っているプレス成形型1の下型保持板5を把持して、当該プレス成形型1を取り出し・供給室122から取り出す。同時に、ガラス素材Wの入った新たなプレス成形型1を試料台112に載せる。ベルジャー122を下げ、取り出し・供給室123を密閉して、雰囲気置換した後に、試料台112を下降させ回転テーブル111に戻す。これにより、取り出し・供給動作が終了する。
間欠的に回転テーブル111を回転することにより、各処理室101〜106および各処理部107、108の各ゾーンに、プレス成形型1が順次に移送される。なお、プレス室104における各上型4への加圧は、個別に行っても良いし、下型保持板5に類似した1枚の板を複数の上型4の上に載せることにより一括して加圧することもできる。前者の方法では、異なった形状のプレス品を異なった荷重で同時にプレスすることが可能になる。
ここで、取り出し・供給部108において取り出されたプレス成形型1は、ロボットハンドによって、隣接配置されている成形型分解・組立部130に移され、ここで、分解されてプレス品が取り出され、これに代わってガラス素材が供給され、しかる後に組み立てられる。
図5は、成形型分解・組立部130を示す断面構成図である。成形型分解・組立部130は、昇降機構131によって支持されている昇降台132と、胴型固定治具133と、真空吸引機構134を備えている。
昇降台132は平坦な載置面135を備え、この載置面135には、各下型5のフランジ5cに対応する位置に等角度間隔で同一円上に位置する3個の吸引穴136が形成されている。載置面135に対してプレス成形装置1を位置決めして載せると、各吸引穴136が、プレス成形装置1の下型保持板6に形成されている3個の吸引穴9に同軸状態で連通するようになっている。また、本例では、各吸引穴136は、吸引穴9よりも開口面積が大きく設定されている。各吸引穴136は昇降台内部に形成されている吸引路137を介して、真空吸引機構134の吸引口に連通している。
この構成の成形型分解・組立部130における動作を説明する。不図示のロボットハンドによってプレス成形型1が昇降台132の載置面135に、載置され、胴型固定治具133によって共通胴型2が両側から把持されることによって、位置決めされる。この後は、真空吸引機構134によって吸引穴136が真空吸引される。この結果、プレス成形型1における下型保持板6の各凹部底面に、各下型5のフランジ5cが吸着固定される。また、下型保持板6も載置面135に吸着固定される。
この後は、昇降機構131を駆動して昇降台132を下降させる。昇降台132を下降させると、その載置面135に位置決めされた状態で吸着固定されている下型保持板6および3個の下型5が一体となって下降し、定まった位置に把持されている胴型2から、各下型5が同時に引き抜かれる。
このようにして、胴型2から3個の下型5を、その成形面5aに乗っているプレス品Waと共に一括して引き抜くことができる。下型5上のプレス品Waを取り出した後は、ガラス素材Wを下型5上に乗せる。プレス品Waの取り出し及びガラス素材Wの供給は、不図示の吸着パッドつきロボットアームで行う。そして、昇降台132を上昇させる。下型5は、引き抜き時と同一の姿勢、及び位置に固定されたまま上昇する。
胴型2の底面に下型5が接近した後は、昇降台132を緩やかに上昇させ、下型の一部(先端部)が、胴型2の貫通穴7のテーパ面7dが設けられた開口縁部に入り込んだときに真空吸引機構134による吸引を止める。胴型2の貫通穴7の開口縁部にはテーパ面7dが設けられているので、この面に案内されて、下型5が円滑に胴型貫通穴7内に挿入される。これにより、プレス成形型1が組まれた状態になる。この後は、プレス成形型1は、所定の位置において、チャンバ110の取り出し・供給部108に供給されるのを待つ。
以上説明したように、本例のプレス成形型1を用いる場合には、その下型保持板6の各凹部8に各下型5のフランジ5cを収納することにより、上記吸引固定時の当接面積が確保され、安定な姿勢で下型の移動動作が行える。また、凹部により下型移動時の倒れが防止され、上記吸引固定の安定性が確保される。
また、昇降台132による上昇時に、下型上端と胴型との接触時のショックを緩和するとともに両者の挿入を円滑に行うため、胴型貫通穴7にテーパ面7dが形成されているので、わずかに位置ずれが生じたときの衝撃を緩和することができる。なお、胴型2の直近、もしくは下型の一部が胴型2の貫通穴7のテーパ面7dが設けられた開口縁部に入り込んだときに吸着固定を解除して、テーパにガイドさせ、緩やかに挿入してもよい。
なお、本例のプレス成形型1における上下型の組数に限定はない。組数が多くなり胴型径が大きくなった場合、上下型を外周付近に配置させ、胴型中心部には上下方向に貫通する穴を設けることができる。このようにすると、胴型の熱容量が小さくなり、加熱や均熱に有利になる。
また、胴型は円柱に限定されるものではない。例えば、多角柱とすることができる。図6は、胴型が四角柱形状である4個取りのプレス成形型を示す平面図である。一般に、プレス成形装置の処理室10はほぼ長方形であるので、図に示すように、胴型12の両側面12aをヒーター13に平行になるように配置すれば、4組の上下の型14、15の均熱性が向上する。
なお、上記の参考例の形態では、3個取りまたは4個取りのプレス成形型の例を挙げて説明したが、これらの例に限定されず、2個取りもしくは5個取り以上のプレス成形型にも適用できる。
また、上記の参考例の形態では、回転移送するモールドトランスファー方式のプレス成形装置の例を示したが、直線移送方式のプレス成形装置にも適用できる。
さらに、上記の参考例の形態では、移送手段としても回転テーブルに試料台を配置し、当該試料台の上に本発明のプレス成形型を載置して、各処理室を順次移送する例を示したが、移送手段にプレス成形型を直接保持または配置させて移送するようにしてもよい。
本発明を適用したプレス成形型)
次に、図7は、本発明を適用したプレス成形型の実施の形態を示す分解斜視図である。図示のプレス成形型20は、円柱状の共通胴型22と、3組の上型24および下型25とを有している。
共通胴型22には、同一円状に等角度間隔で3個の軸線方向に延びる貫通穴27が形成されている。各貫通穴27の上端開口から上型24が摺動可能な状態で嵌め込まれ、それらの下端開口から下型25が摺動可能な状態で嵌め込まれる。各上型24および各貫通穴27は、図1、2に示すプレス成形型1における上型4および貫通穴7と同様の構造となっている。
しかるに、下型25は、円柱状の下型本体28と、この下型本体28の下端に一体形成されている扇形のフランジ29とを備えている。下型本体28の上端面には成形面28aが形成されている。図から分かるように、扇形のフランジ29は、一枚の円板30を、その中心周りに等角度間隔で3等分して得られる形状のものである。したがって、3個の下型25のフランジ29を、それらの左右の端面を当接した状態で連結すると、一枚の円板30が構成される。このように下型25を連結した状態において、各下型25の下型本体28が胴型22の各貫通穴27に挿入可能な位置となるように設定されている。
したがって、図8に示すように、一組のロボットハンド31、32により、円板30の外周面30aを把持すれば、3個の下型25が一体化された状態で保持できる。よって、このように一体化保持した状態で、成形型からのプレス品の取り出し、成形素材の供給が行える。
このように構成したプレス成形型20では、複数の下型25を昇降台上などに並べた時に、それらのフランジ29の外周面が一つの円を形成するので、その状態で、上型とともに共通胴型に嵌合して試料台112上に配置し、プレス成形型20を移送することができる。また、プレス成形型20の分解時には、各下型25を吸着できる複数の吸引孔136を持つ昇降台132に乗せて、各下型25を吸着固定した状態で、一括して胴型22から下型25を引き抜くことができる。なお、かかるプレス成形型20には、前記プレス成形型1のような吸引穴9を設ける必要はなく、ロボットハンド等で3個の下型25を一体的に把持することで、胴型22に一括して挿入又は引き抜きを行うことができる。
なお、かかる構成のプレス成形型20も、図3、図4に示すモールドトランスファー方式のプレス成形装置100に用いることができる。また、プレス成形型20のフランジ29の形状として、中心に貫通孔のある円板を分割して得られる扇形状であっても良い。
参考例の3個取り用のプレス成形型を示す縦断面図である。 図1のプレス成形型の分解斜視図である。 図1のプレス成形型を用いたモールドトランスファー方式のプレス成形装置の概略平面構成図である。 図3のプレス成形装置の取り出し・供給部の概略縦断面図である。 図3のプレス成形装置の成形型分解・組立部の概略構成図である。 図1のプレス成形型の変形例を示す平面図である。 本発明を適用したプレス成形型を示す分解斜視図である。 図7のプレス成形型の保持状態を示す説明図である。
1 プレス成形型、2 共通胴型、4 上型、4a 成形面、4b 上型本体、4c フランジ、5 下型、5a 成形面、5b 下型本体、5c フランジ、6 下型保持板、7 貫通穴、7a 上端開口縁、7b 大径部分、7c 下端開口縁、7d テーパ面、8 凹部、9 吸引穴、10 処理室、12 胴型、13 ヒーター、14 上型、15
下型、20 成形型、22 共通胴型、24 上型、25 下型、27 貫通穴、28
下型本体、29 フランジ、30 円板、30a 円板外周面、31,32 ロボットハンド、100 プレス成形装置、101〜106 処理室、107,108 処理部、110 チャンバ、111 回転テーブル、112 試料台、113〜119 シャッター、130 成形型分解・組立部、131 昇降機構、132 昇降台、133 胴型固定治具、134 真空吸引部、135 載置面、136 吸引穴、W ガラス素材、Wa プレス品

Claims (4)

  1. 複数組の上型および下型と、
    各組の上型および下型が接離可能な状態で挿入される複数の貫通穴を備えている共通の胴型とを有し、
    各下型は、上端に成形面が形成されている円柱状の下型本体と、この下型本体の下端に一体形成されているフランジとを備えており、
    前記フランジは、一定厚さの円板を、その中心周りに等角度間隔で、前記上型および下型の組数に対応する個数に分割することによって得られる扇形状をしており、
    各下型のフランジが相互に当接して円板を構成した状態で、各下型の下型本体が前記胴型の貫通穴に挿入されるようになっていることを特徴とする光学素子のプレス成形型。
  2. 請求項1において、
    前記胴型の前記貫通穴における、前記下型が挿入される下側開口縁に連続する内周面部分は、テーパ面となっていることを特徴とする光学素子のプレス成形型。
  3. プレス成形型に成形材料を供給した後に、当該プレス成形型を所定の移送経路に沿って移送して、前記成形材料をプレス成形するモールドトランスファー方式のプレス成形方法において、
    前記プレス成形型として請求項1または2に記載の前記プレス成形型を用いることを特徴とするプレス成形方法。
  4. 請求項3において、
    プレス成形後に、前記プレス成形型からプレス品を取り出し、代わりに新たな成形素材を供給する成形型分解組立工程を有しており、
    この成形型分解組立工程では、
    各下型のフランジを当接させることにより構成される前記円板を、その外周側から把持し、
    前記胴型を保持した状態で、前記下型を前記胴型から同時に抜き取り、
    各下型の成形面に乗っているプレス品を取り出し、代わりに、新たな成形素材を当該成形面に乗せ
    下型を同時に前記胴型に再び挿入することを特徴とするプレス成形方法。
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