JP4764739B2 - 熱カシメ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プラスチック製のレンズ枠を加熱および加圧して、レンズをレンズ枠にカシメ保持させる熱カシメ装置に関するものである。
プラスチック製のレンズ枠にレンズをカシメ保持させる熱カシメ装置が知られている。
ユーザによって一方の端部開口からレンズが挿入されたレンズ枠が固定治具に固定されると、従来の熱カシメ装置はレンズ枠の上方からヒータヘッドを降下させ、ヒータヘッドが端部開口の周囲に設けられたカシメ部に接触する直前に、ヒータに電流を瞬間的に流すことでヒータヘッドを加熱していた。そして、ヒータヘッドはカシメ部を加熱、加圧しながら熱変形させた後、ヒータヘッドとカシメ部を同時に冷却することでレンズをレンズ枠にカシメ保持させてからヒータヘッドを上昇させていた。
しかしながら、従来の熱カシメ装置のように、ヒータに電流を瞬間的に流すと電流ムラが出やすくなる。この電流ムラはヒータヘッドに温度ムラを発生させる。ヒータヘッドに温度ムラが発生すると、ヒータヘッドはカシメ部を均一に熱変形させることが出来なくなり、レンズをレンズ枠に精度よくカシメ保持させることが出来ないという問題がある。そして、この問題はカシメ部の形状（寸法）が大きい大径レンズ用のレンズ枠の場合に顕著に現れる。また、従来の熱カシメ装置では、ヒータヘッドは加熱と冷却が頻繁に行われる。そのため、温度差によりヒータヘッドの耐久性が悪くなるという問題もあった。
本発明の熱カシメ装置は、上記問題を解決するためになされたものであり、レンズ枠を温度ムラなく加熱し、レンズをレンズ枠に確実にカシメ保持させる熱カシメ装置を提供することを特徴とする。
上記問題を解決するために、本発明のカシメ装置は、一方の端部開口からレンズが挿入されたプラスチック製のレンズ枠に対して、ヒータヘッドを昇降させて、その降下時に前記端部開口の周囲に設けられたカシメ部を加熱および加圧して熱変形させ、前記レンズ枠に前記レンズをカシメ保持させる熱カシメ装置において、前記ヒータヘッドの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記ヒータヘッドの温度を所定温度範囲で維持するようにヒータの加熱制御を行う加熱制御手段と、前記端部開口から挿入された前記レンズを押圧する押圧位置と前記レンズから離間した待機位置の間で移動する押圧部材と、前記ヒータヘッドによって熱変形された前記カシメ部を冷却風で冷却する冷却手段とを備え、前記ヒータヘッドは所定温度範囲で維持された状態で昇降しており、前記冷却手段は前記降下したヒータヘッドが上昇してから前記カシメ部を冷却し、前記押圧部材は前記ヒータヘッドが降下する前に前記押圧位置に移動して前記レンズを押圧し、前記冷却手段が前記カシメ部を冷却した後に前記待機位置に移動して前記レンズの押圧を解除することを特徴とするものである。
また、前記押圧部材は、前記押圧位置に移動している時に前記冷却手段から供給された冷却風を前記カシメ部に誘導する誘導路を備えることが好ましい。また、前記ヒータヘッドは、前記カシメ部を加熱および加圧する加圧部と、降下時に前記レンズ枠の外周面に沿って配置され、熱変形された前記カシメ部の前記外周面より外側へのはみ出しを規制する規制部とを備えることが好ましい。
以上のように、本発明の熱カシメ装置によれば、一方の端部開口からレンズが挿入されたプラスチック製のレンズ枠に対して、ヒータヘッドを昇降させて、その降下時に端部開口の周囲に設けられたカシメ部を加熱および加圧して熱変形させ、レンズ枠にレンズをカシメ保持させる熱カシメ装置において、ヒータヘッドの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出結果に基づいてヒータヘッドの温度を所定温度範囲で維持するようにヒータの加熱制御を行う加熱制御手段と、端部開口から挿入されたレンズを押圧する押圧位置とレンズから離間した待機位置の間で移動する押圧部材と、ヒータヘッドによって熱変形されたカシメ部を冷却風で冷却する冷却手段とを備え、ヒータヘッドは所定温度範囲で維持された状態で昇降しており、冷却手段は降下したヒータヘッドが上昇してからカシメ部を冷却し、押圧部材はヒータヘッドが降下する前に押圧位置に移動してレンズを押圧し、冷却手段がカシメ部を冷却した後に待機位置に移動してレンズの押圧を解除するので、ヒータヘッドに温度ムラが発生することがなく、カシメ部を均一に熱変形させることができる。よって、カシメ部の寸法の大きい大径レンズ用のレンズ枠にも最適である。また、ヒータヘッドの温度差が頻繁に変化しないので、耐久性が向上し、ランニングコストを抑えることもできる。さらに、カシメ部を熱変形させる前にレンズを押圧し、熱変形されたカシメ部を冷却した後にレンズの押圧を解除するので、ヒータヘッドの昇降に伴ってレンズの位置ズレを防止できる。
また、押圧部材に冷却風を誘導する誘導路を設けたので、確実にカシメ部を確実に冷却することができる。また、ヒータヘッドはカシメ部を加熱および加圧する加圧部と、降下時にレンズ枠の外周面に沿って配置され、熱変形されたカシメ部の外周面より外側へのはみ出しを規制する規制部とを備えているので、カシメ部が熱変形されることによりレンズ枠にバリが発生することを防止できる。
図１は、銀塩カメラやデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどに組み込まれる撮影光学系を構成するレンズ１０と、このレンズ１０をカシメ保持するプラスチック製のレンズ枠１１である。レンズ枠１１は、略円筒形状をしており、その一方の端面開口１１ａから挿入されたレンズ１０は凹状のレンズ保持部１２に支持される。レンズ保持部１２はレンズ１０を光軸方向で位置決めする。そして、端部開口１１ａの周囲には所定間隔で帯状のカシメ部１３が３つ設けられている。このカシメ部１３はレンズ１０がレンズ保持部１２で支持されている場合に、レンズ１０周縁の上面より突出している。なお、端部開口１２の周囲に帯状のカシメ部１３を３つ設けたが、カシメ１３の数はこれに限らず、またレンズ１０を囲むように端部開口１１ａの全周囲に帯状のカシメ部を設けてもよい。特に、大径レンズをカシメ保持するレンズ枠の場合は、端部開口１１ａの全周縁にカシメ部を設けることが好ましい。また、レンズ１０周縁の上面より上方に突出するカシメ部１３の突出量は、レンズ１０の大きさなどによって適宜に設定することが好ましい。
図２に示すように、熱カシメ装置２は、固定治具１６、レンズ押え部材１７、ヒータヘッド１８、第１エアシリンダ２０、第２エアシリンダ２１、ブロアー２２、コントローラ２３、温度センサ２４、温度制御部２５から構成されている。図１にも示すように、固定治具１６は、熱カシメ装置２の本体に設けられた台座２８の上に固定される。図１にも示すように、固定治具１６は台座２８に設けられた突起２９を位置決め穴３１に挿入し、固定治具１６の位置決めを行ってからビス３２によって固定される。また、固定治具１６の上面には、レンズ枠１１が装着される装着部３３が設けられている。装着部３３は、レンズ枠１１の端部の外形と略同形状をしており、レンズ保持部１２を上にしてレンズ枠１１が装着される。よって、レンズ枠１１は装着部３３に嵌合状態で固定される。
図３にも示すように、レンズ押え部材１７およびヒータヘッド１８は、固定治具１６の上方に配置されている。レンズ押え部材１７は、図示しないガイドに沿って上下方向に昇降し、レンズ保持部１２に嵌め込まれたレンズ１０の上面に当接して下方向に押圧する。これにより、レンズ１０は光軸方向で位置決めされるとともに、レンズ枠１１を固定治具に固定する。レンズ押え部材１７は、シャフト３５、固定パッド３６などから構成されている。シャフト３５の一方の端部には第１エアシリンダ２０のロッド（図示せず）が接続されており、他方の端部には固定パッド３６が設けられている。第１エアシリンダ２０はロッドを伸縮させることにより、固定パッド３６でレンズ１０を下方に押圧する押圧位置（図３参照）と固定パッド３６をレンズ１０の上方に離間させた待機位置（図1参照）との間でレンズ押え部材１７を昇降させる。
固定パッド３６は、例えば耐熱性を有し、レンズ１０を傷つけ難いテクトロン（登録商標）などの材質を使用する。また、シャフト３５と固定パッド３６との間には、捩りバネ３７が設けられている。レンズ押え部材１７を待機位置から押圧位置に降下させ、固定パッド３６がレンズ１０に当接すると、固定パッド３６が上方に押し上げられるので、レンズ１０には固定パッド３６を介して捩りバネ３７の付勢力が付与される。よって、レンズ１０は固定パッド３６によってレンズ保持部１２に押圧される。
また、シャフト３５の中央部で、かつシャフト３５の一方の端部から固定パッド３６の近傍にかけて通路である誘導穴３８が形成されている。そして、シャフト３５の一方の端部では、誘導穴３８と冷却手段であるブロアー２２が接続されており、ブロアー２２は誘導穴３８に冷却風であるエアーを供給する。さらに、固定パッド３６の上方で、かつシャフト３５の外周には、誘導穴３８から斜め下方に向かって形成された複数のエアー噴射孔４０が等間隔で形成されている。ブロアー２２から供給されたエアーは、図５の矢線Ａに示すように、誘導穴３８を通って各エアー噴射孔４０からカシメ部１３に向かって噴射される。なお、誘導路としては、誘導穴３８およびエアー噴射孔４０から構成されている。また、カシメ部１３が端部開口１１ａの全周囲に形成されている場合には、エアー噴射孔４０の数を増やし、シャフト３５を中心に放射状にエアーを噴射することが好ましい。
ヒータヘッド１８には、第２エアシリンダ２１が接続されており、第２エアシリンダ２１のロッド（図示せず）の伸縮によって、ヒータヘッド１８を固定治具１６の上方に配置された退避位置（図１参照）と、レンズ枠１１のカシメ部１３を加熱および加圧するカシメ位置（図４参照）との間で昇降させる。ヒータヘッド１８は、加圧部材４２、ベース４３、バンドヒータ４４から構成されている。
図2にも示すように、加圧部材４２は、例えば炭素工具鋼が用いられており、円筒形状のボス部４６およびフランジ部４７から構成されている。加圧部材４２は、ベース４３の下面にフランジ部４７を当接させてビス５０で固定されている。そして、ボス部４６にはレンズ枠１１の外径よりやや大きい円形開口５１が形成されており、この円形開口５１はベース４３に近づくに従って、その直径が小さくなるすり鉢状の加圧面５２（加圧部）が形成されている。さらに、円形開口５１の周縁には、ヒータヘッド１８を退避位置からカシメ位置に降下させる時に、レンズ枠１１の外周面１１ｂに沿って配置される規制部５５が設けられており、規制部５５は外周面１１ｂと所定間隔を保って対向するように配置されている。規制部５５は、円形開口５１の最大直径を形成する加圧面５２の端縁部から延設されており、その長さはカシメ部１３より長い。
また、ヒータヘッド１８にはバンドヒータ４４が設けられている。バンドヒータ４４は略円筒形状をしており、その内径にはベース４３が嵌め込まれている。バンドヒータ４４からの熱は、ベース４３を介して加圧部材４２に伝達される。このように、バンドヒータ４４はレンズ枠１１を形成するプラスチック材料を溶融可能な所定温度範囲となるまでヒータヘッド１８を加熱する。
さらに、ヒータヘッド１８には温度検出手段である温度センサ２４が接続されている。温度センサ２４はヒータヘッド１８の温度を検出し、この検出結果を加熱制御部である温度制御部２５に入力する。温度制御部２５はバンドヒータ４４に接続されており、温度センサ２４から検出された温度に基づいて、ヒータヘッド１８の温度が予め設定された所定温度範囲で維持されるようにバンドヒータ４４への電力供給のオン／オフを行う。また、所定温度範囲としては、レンズ枠１１を形成するプラスチック材料が溶融可能な１９０℃〜２５０℃の範囲である。なお、この温度範囲はレンズ枠１１を形成するプラスチック材料や、カシメ部１３の寸法によって適宜に設定することが好ましい。
さらに、ベース４３には図示しない断熱部材を介して第２エアシリンダ２１のロッド（図示せず）が接続されている。この第２エアシリンダ２１はロッドを伸縮させることにより、レンズ枠１１の上方に配置する退避位置と、加圧面５１でカシメ部１３を加熱および加圧するカシメ位置との間でヒータヘッド１８を昇降させる。
また、加圧部材４２とベース４３には、その中心部にレンズ押え部材１７を挿通させる挿通孔６０が形成されている。レンズ押え部材１７は、この挿通孔６０を介して押圧位置と待機位置の間で昇降する。なお、加熱されたヒータヘッド１８からの放熱を抑えるために、挿通孔６０はできるだけ小さい方が好ましい。
コントローラ２３は、熱カシメ装置２の全体を制御する。コントローラ２３には、第１エアシリンダ２０、第２エアシリンダ２１、ブロアー２２が接続されている。また、コントローラ２３には温度センサ２４が接続されており、温度センサ２４によって検出されたヒータヘッド１８の温度が入力される。コントローラ２３は、ヒータヘッド１８の温度が所定温度範囲に達していない場合には、第１エアシリンダ２０および第２エアシリンダ２１を駆動させずに待機状態とし、ヒータヘッド１８の温度が所定温度範囲に達すると第１エアシリンダ２０および第２エアシリンダ２１を駆動させる。
次に、本発明の熱カシメ装置２を用いて、レンズ１０をレンズ枠１１にカシメ保持させる方法を説明する。熱カシメ装置２の電源をオンにすると、温度制御部２５はバンドヒータ４４に電力を供給する。よって、バンドヒータ４４はヒータヘッド１８を加熱する。温度制御部２５は、温度センサ２４から入力されるヒータヘッド１８の温度に基づいてバンドヒータ４４への電力供給をオン／オフすることで加熱制御を行う。これにより、ヒータヘッド１８の温度が所定温度範囲より低い場合には、バンドヒータ４４に電力が供給されヒータヘッド１８が加熱される。また、ヒータヘッド１８の温度が所定温度範囲より高い場合には、バンドヒータ４４への電力の供給をオフにする。よって、ヒータヘッド１８の温度は所定温度範囲に常に維持されている。なお、この加熱制御は、熱カシメ装置２が駆動している間は常に行われている。
図２に示すように、レンズ保持部１２にレンズ１０を嵌め込み、固定治具１６にレンズ枠１１を装着する。ヒータヘッド１８の温度が所定温度範囲に維持されていると、コントローラ２３は第１エアシリンダ２０のロッドを伸ばし、図３に示すようにレンズ押え部材１７を待機位置から押圧位置に降下させる。これにより、固定パッド３６は捩りバネ３７の付勢力によってレンズ１０をレンズ保持部１２に押圧する。これにより、レンズ１０がレンズ保持部１２で位置決めされるとともに、レンズ枠１１も装着部３３に位置決めされる。よって、カシメ部１３が加熱および加圧される際にレンズ１０やレンズ枠１１の位置ずれを防止できる。
次に、レンズ１０をレンズ押え部材１７で押圧したままの状態で、コントローラ２３は第２エアシリンダ２１のロッドを伸ばす。これにより、図４に示すようにヒータヘッド１８は退避位置からカシメ位置に降下する。この時、規制部５５はレンズ枠１１の外周面１１ｂと所定間隔を保って外周面１１ｂに沿って降下する。そして、加圧面５２とカシメ部１３が当接すると、カシメ部１３は加熱、加圧されることで加圧面５２に沿って熱変形する。この時、ヒータヘッド１８が所定温度範囲で維持されているので、加熱されるカシメ部１３に温度ムラが発生することはないので、加圧によってカシメ部１３は均一に熱変形される。また、加圧部材４２には規制部５５が設けられているので、熱変形されたカシメ部１３が外周面１１ｂより外側に大量にはみ出る、バリの発生を防止できる。
そして、ヒータヘッド１８をカシメ位置まで降下させて、加圧面５２によるカシメ部１３の加熱および加圧が終了すると、図５に示すように、コントローラ２３は、ヒータヘッド１８をカシメ位置から退避位置に上昇させる。ヒータヘッド１８が退避位置に上昇すると、コントローラ２３はブロアー２２を駆動させ、誘導穴３８にエアーの供給を行う。誘導穴３８に供給されたエアーは、各エアー噴射孔４０から熱変形したカシメ部１３に向かって噴射される。これにより、加熱により溶融されたカシメ部１３が冷却されて固化するので、カシメ部１３はレンズ１０を確実にカシメ保持する。そして、カシメ部１３を十分に冷却した後は、図２に示すように、コントローラ２３はレンズ押え部材１７を押圧位置から待機位置に上昇させる。このように、熱変形されたカシメ部１３が冷却され、レンズ１０が確実にカシメ保持されてからレンズ１０の押圧を解除するので、ヒータヘッド１８をカシメ位置から退避位置に上昇させても、レンズ１０やレンズ枠１１の位置ズレが起こることを防止できる。
なお、上記実施形態では、バンドヒータ４４を用いてヒータヘッド１８を加熱したが、これに限らず、ヒータヘッド１８を所定温度範囲まで加熱できるヒータであればよい。また、ヒータヘッド１８に設けるヒータの数も限定するものではない。
また、本発明の熱カシメ装置２では、レンズの大きさや、レンズ枠に設けられたカシメ部の形状（寸法）に応じたカシメ部材を複数用意し、ヒータユニット１８に取り付けるカシメ部材を交換するだけで、各種レンズをレンズ枠にカシメ保持させることができる。
レンズおよびレンズ枠の構成を示す正面断面図である。 熱カシメ装置の構成を示す概略図である。 レンズ押え部材でレンズを押圧する流れを説明する正面断面図である。 カシメ部を加熱および加圧して熱変形させる流れを説明する正面断面図である。 熱変形されたカシメ部を冷却する流れを説明する正面断面図である。
符号の説明
２ 熱カシメ装置
１０ レンズ
１１ レンズ枠
１３ カシメ部
１７ レンズ押え部材
１８ ヒータヘッド
２３ コントローラ
２４ 温度センサ
２５ 温度制御部
５２ 加圧面
５５ 規制部

Claims (3)

  1. 一方の端部開口からレンズが挿入されたプラスチック製のレンズ枠に対して、ヒータヘッドを昇降させて、その降下時に前記端部開口の周囲に設けられたカシメ部を加熱および加圧して熱変形させ、前記レンズ枠に前記レンズをカシメ保持させる熱カシメ装置において、
    前記ヒータヘッドの温度を検出する温度検出手段と、
    前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記ヒータヘッドの温度を所定温度範囲で維持するようにヒータの加熱制御を行う加熱制御手段と、
    前記端部開口から挿入された前記レンズを押圧する押圧位置と前記レンズから離間した待機位置の間で移動する押圧部材と、
    前記ヒータヘッドによって熱変形された前記カシメ部を冷却風で冷却する冷却手段とを備え、
    前記ヒータヘッドは、所定温度範囲で維持された状態で昇降しており、
    前記冷却手段は、前記降下したヒータヘッドが上昇してから前記カシメ部を冷却し、
    前記押圧部材は、前記ヒータヘッドが降下する前に前記押圧位置に移動して前記レンズを押圧し、前記冷却手段が前記カシメ部を冷却した後に前記待機位置に移動して前記レンズの押圧を解除することを特徴とする熱カシメ装置。
  2. 前記押圧部材は、前記押圧位置に移動している時に前記冷却手段からの冷却風を前記カシメ部に誘導する誘導路を備えていることを特徴とする請求項１記載の熱カシメ装置。
  3. 前記ヒータヘッドは、前記カシメ部を加熱および加圧する加圧部と、降下時に前記レンズ枠の外周面に沿って配置され、熱変形された前記カシメ部の前記外周面より外側へのはみ出しを規制する規制部とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の熱カシメ装置。
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