JP4756166B2 - 光学部品の成形型 - Google Patents

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Description

本発明は、対向する第1成形型(上型)及び第2成形型(下型)に分割される成形型により、加熱軟化した素材をプレスして光学部品を成形する技術分野に属し、特に、高精度の成形加工を実現させる光学部品の成形型に関する。
近年、高機能の光学レンズ(光学部品)が開発されるにつれ、高精度な成形加工が要求されることとなり、この要求を達成させるための成形技術の研究が進められている。なかでも、光学レンズを成形するときに、型閉/型開を繰り返す成形型(第1成形型、第2成形型)の芯出が高精度になされるようにする技術は重要な成形技術の一つである。
ここで芯出とは、光学レンズの一方のレンズ面を成形する第1成形型(上型)と反対側のレンズ面を成形する第2成形型(下型)とが型閉状態で両者の回転対称軸が一致していることをいう。
このような芯出を高精度で実現するため、従来より、複数の転動体を円筒状に配列し、下型及び上型の側面がその転動体の円筒状配列に内接するように構成された光学レンズの成形型が知られている。このように構成されることで、下型及び上型が転動体で調芯されて両者の回転対称軸が一致した状態で、この回転対称軸に沿って両者が相対移動することにより、芯出が達成された状態で光学レンズの成形型の型閉/型開を繰り返すことができるようになる。
特開2004−262734号公報(段落0040、図2,図3)
しかし、前記した従来の光学レンズの成形型によれば、成形型の型閉後、型開して成形した光学レンズを取り出す際に、転動体に支持されている上型及び下型のいずれか一方を、転動体の円筒状の配列から抜き出す工程が必要になる。このため、光学レンズの成形型が型閉/型開を繰り返すと、上型又は下型が転動体の配列に戻される度に激しくぶつかりあい、発生する磨耗又は破損により成形型の劣化が促進され寿命が短くなるといった課題が存在した。
本発明は、このような課題を解決するために創案されたものであり、上型又は下型を転動体の配列から抜き出すことなく成形した光学部品(光学レンズ)の取り出しを可能とし、光学部品の芯出精度を向上させるとともに、型閉/型開を繰り返しても劣化が抑制され寿命が長い光学部品の成形型を提供するものである。
前記した課題を解決するために本発明は、光学部品を成形する第1成形型及び第2成形型を備える光学部品の成形型において、前記第1成形型に外嵌し、前記第1成形型と第2成形型との芯出を行う筒状の胴型と、前記第1成形型と前記胴型との間に配置され、前記第1成形型と前記胴型とが同軸となって相対移動するように支持する支持手段と、前記第1成形型、前記胴型及び前記支持手段のそれぞれが互いに分離しないように保持する保持手段と、前記第1成形型と前記胴型とを連結するとともに自在に伸縮して前記胴型を前記第2成形型に向かって付勢する連結手段と、前記胴型に設けられる第1テーパ面と、前記第2成形型の側に設けられ、前記第1テーパ面と当接する第2テーパ面と、を有し、前記保持手段は、前記第1成形型に固定され、型開時に前記支持手段の前記第2成形型側の端部を保持する第1保持部材と、前記胴型に固定され、型開時に前記支持手段の前記第2成形型と反対側の端部を保持する第2保持部材と、を備え、前記連結手段は、前記第1テーパ面を前記第2テーパ面に向かって付勢する弾性部材を含み、前記胴型は、型開時に、前記第1成形型よりも前記第2成形型側に突出していることを特徴とする。
このような手段から発明が構成されることで、型閉/型開の動作の際に、第1成形型と前記胴型とは支持手段を介して相対移動することになる。そして型閉の際に、第1成形型と第2成形型とは芯出されて、この第1成形型を胴型から抜き出すことなく型開することができる。このため第1成形型と胴型とを保持手段により分離させないようにして、型閉/型開を繰り返し光学部品を量産することができる。
本発明により、これにより、光学部品の芯出精度を向上させるとともに、型閉/型開を繰り返しても劣化が抑制され寿命が長い光学部品の成形型が提供される。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1を参照して、本発明の実施形態に係る光学レンズ(光学部品)の成形型について説明する。
本実施形態に係る光学レンズの成形型1は、図1(a)にその分解斜視図、図1(b)にその組立図が示されるように、下型(第2成形型)10と、上型(第1成形型)20と、筒体30と、胴型40と、支持手段50とから構成されるものである。
このように構成されて光学レンズの成形型1は、加熱軟化したレンズ素材(図示せず)を下型10と上型20とでプレスして光学レンズ92(図2(d)参照)を成形するものである。そして、この光学レンズの成形型1は、図1(b)に示されるように下型10の第2対称軸Pと上型20の第1対称軸Qとを一致させてプレスを実行することができるので、芯出が高精度でなされた光学レンズ92(図2(d)参照)を提供するものである。
下型(第2成形型)10は、図1(a)に示されるように、基準面11と、成形曲面12と、側周面13とを有するものである。このように構成されて下型10は、水平面上に載置されるとともに(図2(a)参照)、成形曲面12の上に載置された加熱軟化したレンズ素材(図示せず)にレンズ面を形成するものである。そして、下型10は、第2対称軸Pが共通の回転対称軸となるように基準面11、成形曲面12及び側周面13が形成されている。このような構造体は、一般に被加工物を、旋盤工作機械の主軸(第2対称軸Pに一致させる)に固定して回転させ、往復台上にある刃物を前後左右に動かし、切削して得られるものである。
下型の基準面11は、第2対称軸Pに直交する平面形状に構成されており、後記する固定プレート81(図2(a)参照)の水平面に接する部位である。
下型の成形曲面12は、図示しない光学レンズの片側のレンズ面を成形する曲面で、この片側のレンズ面の形状に一致するように構成されている。そして、成形曲面12が第2対称軸Pと交わる点における接触面は、第2対称軸Pに直交するように構成されているので、この接触面は基準面11と平行な関係を有している。
下型の側周面13は、後記する筒体30の内周面32に接するように構成され、下型10と筒体30とを同軸に固定するものである。下型の側周面13と筒体の内周面32とは、例えば焼き嵌めのような方法で、ずれが生じないように固く固着されることが望ましい。
上型(第1成形型)20は、基準面21と、成形曲面22と、側周面23とを有するものである。このように構成されて上型20は、下型10に載置されている加熱軟化したレンズ素材(図示せず)をプレスしてレンズ面を形成するものである。そして、上型20は、第1対称軸Qが共通の回転対称軸となるようにその基準面21、成形曲面22及び側周面23が形成されている。
なお、上型20は、加工される光学レンズのレンズ面の形状が両面において同じものである場合(すなわち、下型の成形曲面12と上型の成形曲面22が同一形状の場合)は、下型10と同一の構成とすることができる。これにより、光学レンズの成形型1の部品点数を削減して製造コストの削減に寄与させることができる。
上型の基準面21は、第1対称軸Qに直交する平面形状に構成されており、後記する変位プレート82(図2(a)参照)の水平面に接する部位である。
上型の成形曲面22は、図示しない光学レンズの前記した片側とは反対側のレンズ面を成形する曲面で、この反対側のレンズ面の形状に一致するように構成されている。そして、成形曲面22が第1対称軸Qと交わる点における接触面は、第1対称軸Qに直交するように構成されているので、この接触面は基準面21と平行な関係を有している。
このような関係を有するので、下型10の基準面11と、上型20の基準面21とを平行に配置するだけで、光学レンズの両側のレンズ面の回転対称軸(第1,第2対称軸P,Q)が互いに平行な関係を有するようになる。
上型の側周面23は、後記する支持手段50を介して、後記する胴型40の内周面42に接している。つまり上型20は、第1対称軸Qを同軸にして、胴型40に対しこの第1対称軸Qに沿って相対移動するように構成されている。そして、上型20が胴型40に挿入されて同軸状態に配置されると、上型の側周面23と胴型の内周面42との間には一定な間隔の隙間ができる。
ストッパ24(保持手段)は、上型20の下部に嵌入し、挿入された胴型40の内周面42にその先端が接触しない程度に上型の側周面23から突出するものである。このように構成されたストッパ24は、上型の側周面23と胴型の内周面42との隙間を移動する支持手段50がその隙間から飛び出さないようにブロックするものである。
筒体30は、第2テーパ面31と、内周面32と、外周面33とを有するものである。このように構成されて筒体30は、第2対称軸Pを第2成形型10と共有するとともに、この第2対称軸Pと第1対称軸Qとが一致するよう胴型40に接続するものである。
第2テーパ面31は、下型の側周面13に接する内周面32と同軸になるように形成された円錐側面が凸形状となるように構成されるものである。そして、この第2テーパ面31は、後記する胴型40の第1テーパ面41に当接してこの胴型40と筒体30とを同軸に接続するように構成されている。このように第2テーパ面31が構成されることにより、筒体30と胴型40は、第1対称軸Qと第2対称軸Pが一致するよう相互に接続されることになる。
筒体の外周面33は、特にその形状が限定される必要はないが、内周面32と同軸でかつ胴型40の外周面43と同径で加工されたほうが作製コスト面から有利である。
胴型40は、第1テーパ面41と、内周面42と、外周面43と、ストッパ44とを有するものである。このように構成されて胴型40は、第1対称軸Qを第1成形型20と共有するとともに、この第1対称軸Qと第2対称軸Pとが一致するよう筒体30に接続するものである。
第1テーパ面41は、上型20の側周面23に同軸な内周面42と同軸になるように形成された円錐側面が凹形状で構成されるものである。そして、この第1テーパ面41は、筒体30の第2テーパ面31に当接して、この筒体30と胴型40とを接続するように構成されている。このように第1テーパ面41が構成されることにより、筒体30と胴型40は、第1対称軸Qと第2対称軸Pが一致するよう相互に接続されることになる。
胴型の内周面42は、挿入される上型20の側周面23よりも径が大きくなるように構成されている。そして、上型20が胴型40に挿入されてできた、上型の側周面23と胴型の内周面42との隙間に支持手段50が配置されることになる。そして、この支持手段50の作用により、上型の側周面23と胴型の内周面42とが互いにすれ違うように、上型20は胴型40に対して相対的に第1対称軸Qに沿って相対移動する。
ストッパ44(保持手段)は、胴型40の上部に外周面43側から嵌入し、挿入された上型20の側周面23に、その先端が接触しない程度に内周面42から突出するものである。このように構成されてストッパ44は、上型20の側周面23と胴型40の内周面42の隙間を移動する支持手段50がその隙間から飛び出さないようにブロックするものである。このようにストッパ24,44構成されることにより上型20、胴型40及び支持手段50のそれぞれが互いに分離しないように保持されることになる。
支持手段50は、ボール51とリテーナ52とを有するものである。このように構成されて支持手段50は、第1成形型20と胴型40が共通の回転対称軸(第1対称軸Q)を有するように調芯するとともにこの第1対称軸Qに沿って両者が相対移動するように支持するものである。
ボール51は、上型の側周面23と胴型の内周面42とがなす隙間にはさまれるように配置され、この側周面23及び内周面42の両面を滑らないように転動するものである。このように構成されてボール51は、転動することにより上型の側周面23及び胴型の内周面42をそれぞれ反対方向に送り出し、上型20と胴型40との第1対称軸Qに沿った相対移動を実現させるものである。
リテーナ52は、上型の側周面23と胴型の内周面42との隙間より薄肉に形成された円筒形状で、ボール51が通り抜けることができる程度の貫通孔が設けられている。このように構成されてリテーナ52は、上型の側周面23と胴型の内周面42を転動する複数のボール51が散らばらないようにするものである。
また、支持手段50の取り付けは、まず支持手段50を上型20の側周面23に挿入させ、ストッパ24を嵌入する。次に、支持手段50が挿入された状態で上型20を胴型40の内周面42に挿入してストッパ44を嵌入する。
このように、上型20、胴型40及び支持手段50が組みつけられることにより、図1(b)に示すように、支持手段50の上端部はストッパ44でブロックされることにより、また支持手段50の下端部はストッパ24でブロックされることにより、胴型40から上型20が抜けて分離することが防止される。
次に、図2を参照して実施形態に係る光学レンズの成形型の動作説明を行う。
まず光学レンズの成形型を動作させるプレス装置80の説明を行う。
プレス装置80は、固定プレート81と、変位プレート82と、締結手段83と、連結手段84とを備えるものである。このように構成されてプレス装置80は、加熱軟化したレンズ素材91を変形させるのに必要なプレス力を付与するとともに、1回のプレスストロークで下型10と上型20を型閉させて光学レンズ92に成形するものである。
固定プレート81は、その上面にあたる水平面に、下型10と筒体30が組まれた状態で、裁置されるものである。
変位プレート82は、その下面にあたる水平面が固定プレート81の上面に対する水平度を維持しながら、間隔を狭めたり広げたりする方向に変位するものである。ここで、固定プレート81と変位プレート82との間隔が最も広がる変位プレート82の位置を上死点といい、その間隔が最も狭まる位置を下死点ということにする。すなわち、変位プレート82は、上死点に位置しているときに型開状態となり、レンズ素材91の挿入や成形された光学レンズ92の取り出しが可能な状態になり、下死点に位置しているときに型閉状態になりレンズ素材91がプレスされて光学レンズ92に成形されるのである。
締結手段83は、上型20を変位プレート82の水平面にずれないように固定するものである。
連結手段84(保持手段)は、弾性部材85と、ガイド86と、ロッド87とから構成されるものである。このように構成されて連結手段84は、上型20と胴型40とを連結するとともに自在に伸縮して、第1対称軸Qに沿って変位する胴型40に対し、常に固定プレート81の方向に向く力を付勢するものである。
弾性部材85は、弦巻バネのように伸縮するとともに力を発生するものであって、その一端が変位プレート82の水平面を押圧し、他端が胴型40の外周面から延出するロッド87を押圧するように構成されている。
ガイド86は、その一端が、変位プレート82の水平面に対し垂直にかつ剛に取り付けられ、他端が自由端に構成されている。
ロッド87は、その一端が、胴型40の外周面に固定され、他端にはガイド86の自由端が嵌入するように構成されている。このように構成されてロッド87は、変位する方向がガイド86の長手方向に規制されるとともに、同じ方向に変位する胴型40に対して固定プレート81に向かう力を付勢するものである。
次に、プレス装置80の動作説明を行う。
まず、図2(a)に示すように、加熱軟化したレンズ素材91を載せた下型10と筒体30との組物を固定プレート81上に裁置する。そして、上死点に位置させた変位プレート82に上型20と胴型40との組物を固定する。この状態で胴型40には、下向きに力が付勢されているが、ストッパ24、44(図1(b)参照)の作用により上型20から分離することがない。さらにこの状態では、上型20の第1対称軸Qに対して、第2対称軸Pがずれた状態で下型10は固定プレート81上に裁置されていることとする。
次に、図2(b)に示すように、変位プレート82を固定プレート81の方向に変位させ、筒体30と胴型40とを当接させる。このとき、第1テーパ面41は、連結手段84による力を付勢しながら第2テーパ面31に接しようとするので、下型10は固定プレート81上を水平方向に若干移動して、互いにずれていた第2対称軸Pと第1対称軸Qとが一致するようになる。そして、第2テーパ面31と第1テーパ面41とが互いに当接した状態でさらに変位プレート82が下方に変位すれば、上型20は支持手段50の作用により胴型40に対して相対移動してレンズ素材91をプレスすることとなる。
そして、図2(c)に示すように、レンズ素材91が所定の厚み間隔でプレスされたところで、変位プレート82が停止する。そして、レンズ素材91が冷却するまで、この状態をしばらく維持する。
次に、図2(d)に示すように、レンズ素材91が冷却して固化したところで、変位プレート82を固定プレート81とは反対方向に変位させる。すると、下型10と上型20が互いに離れて型開状態になるとともに、筒体30と胴型40も分離して成形された光学レンズ92が取り出せるようになる。
光学レンズ92が取り出された後の下型10及び上型20は、再び図2(a)の工程に戻って、新たなレンズ素材91が投入されて、繰り返し光学レンズ92を量産していくこととなる。
次に、図3を参照して本発明に係る光学レンズの成形型の他の実施形態について説明する。
まず図3(a1)(a2)に示される他の実施形態に係る光学レンズの成形型1aは、下型10aと筒体30aの構成において、図1に記載される光学レンズの成形型1と相違する。また図3(a1)は光学レンズの成形型1aの型開状態を示し、図3(a2)は光学レンズの成形型1aの型閉状態を示している。
ここで、下型10aと筒体30aとは同軸に配置された場合に隙間間隔を有するように構成され、この隙間間隔に調芯手段60が配置される構成を有している。この調芯手段60により、第2成形型10aと筒体30aは、第2対称軸Pを共有するように調芯されることになる。
図3(a1)(a2)に示されるように光学レンズの成形型1aが構成されることにより、筒体30aを作製するための部材は胴型40を作製するパイプ部材を共通に利用することができる。そうすれば、調芯手段60も支持手段50と同一の部材を利用することができることになる。これにより、筒体30a及び胴型40は、市販のパイプ部材を、適当な長さに切断した後それぞれに第2テーパ面31a及び第1テーパ面41を切削加工するだけで作製されることになる。このため、光学レンズの成形型1aは、その作製コストの低減に寄与する構成であるといえる。
なお、図3(a1)(a2)に示されるように光学レンズの成形型1aでは、第2テーパ面31aは凸形状を有し、第1テーパ面41は凹形状を有するように構成されている。このように光学レンズの成形型1aが構成されることにより、型開状態で、成形された光学レンズが側面から露出するので、その取り出し及びレンズ素材の挿入が容易な構成が得られる。
また図3(b1)(b2)に示される他の実施形態に係る光学レンズの成形型1bは、筒体30bと胴型40bの構成において、図1に示される光学レンズの成形型1と相違する。ここで図3(b1)は光学レンズの成形型1bの型開状態を示し、図3(b2)は光学レンズの成形型1bの型閉状態を示している。
すなわち、第2テーパ面31bは凹形状を有し、第1テーパ面41bは凸形状を有するように構成されている。このように光学レンズの成形型1bが構成されることにより、可動量の多い胴型40の質量を小さくすることができる。これにより、支持手段50に係る負荷も低減し、磨耗量も少なくなるので光学レンズの成形型1bの寿命を延ばすことができる。なお、図示することを省略するが、図3(b1)(b2)の構成において、下型10と筒体30の組み合わせに図3(a1)(a2)に示される調芯手段60を適用してもよい。
また図3(c1)(c2)(c3)に示される他の実施形態に係る光学レンズの成形型1cは、筒体30c及び胴型40cの側面から外接する外接部材70を有するように構成されている。
ここで図3(c1)は光学レンズの成形型1cの型開状態を示し、図3(c2)は光学レンズの成形型1cの型閉状態を示し、図3(c2)は型閉状態における上面図を示している。ここで、筒体30c及び胴型40cは、ともにテーパ面を有しておらず、互いに外径が同一の円筒形状のものである。
外接部材70は、図3(c3)に示されるように、少なくとも2面で筒体30c及び胴型40cの外周面に接するように構成されている。このように構成される外接部材70が筒体30c及び胴型40cの外周面に接すれば、筒体30cと胴型40cが同軸(第2対称軸Pと第1対称軸Qが一致するよう)に接続されることになる。
なお、図示することを省略するが、図3(c1)(c2)(c3)の構成において、下型10と筒体30cの組み合わせに図3(a1)(a2)に示される調芯手段60を適用してもよい。このように、光学レンズの成形型1cが構成されることにより、筒体30cを作製するための部材は胴型40cを作製するパイプ部材を共通に利用することができる。そうすれば、筒体30c及び胴型40cは、市販のパイプ部材を、適当な長さに切断するだけで作製して適用させることができる。このため、光学レンズの成形型1cは、その作製コストの低減に寄与する構成であるといえる。
以上、本発明に係る光学レンズの成形型に関し実施形態を例示して説明したが、このような形態に限定されるものでなく、例えば、第2成形型10と筒体30が第2対称軸Pを共有するように一体化して構成されていてもよい。
また筒体30と胴型40を同軸に接続する接続手段として、テーパ面41,31及び外接部材70を例示して説明した。しかし、本発明の構成要素である接続手段はこのようなものに限定されるものではなく、例えば、筒体30と胴型40を同軸に接続するのに適当なその他の治具を用いてもよい。
また光学部品は光学レンズであることを一例に説明を行ったが、これに限定されるものではない。本発明を適用することができる光学部品として他に、光学レンズを支持する鏡枠、プリズム等が挙げられる。
以上説明したように本発明に係る光学レンズの成形型が構成されることにより、次のような効果が導かれる。
すなわち、本発明に係る光学レンズの成形型によれば、筒体30と胴型40とを当接させることにより、それぞれに挿入される下型10と上型20とが互いに同軸状態にして成形を行うことができ、高精度に芯出された光学レンズの形成が可能になる。また、光学レンズの成形型の型閉後、型開して成形した光学レンズを取り出す際は、筒体30と胴型40を分離して行うので、上型20を胴型40から分離して抜き出す必要がない。このため、光学レンズの成形型が型閉/型開を繰り返しても、上型20と胴型40とが近接する部分に磨耗又は破損が発生しにくく成形型を長寿命で用いることができる。
(a)は本発明の実施形態に係る光学レンズの成形型の分解斜視図を示し、(b)はその組立図を示す。 (a)〜(d)はプレス装置により、実施形態に係る光学レンズの成形型を動作させて光学レンズを成形する一連の工程を示す図である。 (a1)(a2)はそれぞれ他の実施形態に係る光学レンズの成形型の「型開状態」及び「型閉状態」を示す図であり、(b1)(b2)も他の実施形態に係る光学レンズの成形型の「型開状態」及び「型閉状態」を示す図であり、(c1)(c2)(c3)も他の実施形態に係る光学レンズの成形型の「型開状態」、「型閉状態」及びその上面図を示す図である。
符号の説明
1(1a,1b,1c) 光学レンズの成形型(光学部品の成形型)
10,10a 下型(第2成形型)
20 上型(第1成形型)
24,44 ストッパ(保持手段)
30(30a,30b,30c) 筒体
31(31a,31b) 第2テーパ面
40(40b,40c) 胴型
41(41b) 第1テーパ面
50 支持手段
51 ボール
52 リテーナ
60 調芯手段
70 外接部材
80 プレス装置
84 連結手段(保持手段)
91 レンズ素材
92 光学レンズ(光学部品)
P 第2対称軸
Q 第1対称軸

Claims (2)

  1. 光学部品を成形する第1成形型及び第2成形型を備える光学部品の成形型において、
    前記第1成形型に外嵌し、前記第1成形型と第2成形型との芯出を行う筒状の胴型と、
    前記第1成形型と前記胴型との間に配置され、前記第1成形型と前記胴型とが同軸となって相対移動するように支持する支持手段と、
    前記第1成形型、前記胴型及び前記支持手段のそれぞれが互いに分離しないように保持する保持手段と、
    前記第1成形型と前記胴型とを連結するとともに自在に伸縮して前記胴型を前記第2成形型に向かって付勢する連結手段と、
    前記胴型に設けられる第1テーパ面と、
    前記第2成形型の側に設けられ、前記第1テーパ面と当接する第2テーパ面と、を有し、
    前記保持手段は、
    前記第1成形型に固定され、型開時に前記支持手段の前記第2成形型側の端部を保持する第1保持部材と、
    前記胴型に固定され、型開時に前記支持手段の前記第2成形型と反対側の端部を保持する第2保持部材と、を備え、
    前記連結手段は、前記第1テーパ面を前記第2テーパ面に向かって付勢する弾性部材を含み、
    前記胴型は、型開時に、前記第1成形型よりも前記第2成形型側に突出していることを特徴とする光学部品の成形型。
  2. 前記第2成形型と前記第2テーパ面とが同軸になるように調芯する調芯手段を有することを特徴とする請求項に記載の光学部品の成形型。
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