JP4933248B2 - ガラスレンズ成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱プレス工程で複数の成形型モジュールにより複数のガラスレンズを一斉に成形するガラスレンズ成形装置に関するものである。

ガラスレンズ成形装置として、成形型のスリーブ内に保持された下型と上型との間のキャビティ内にガラス素材を装填し、このガラス素材をキャビティ内で加熱して軟化させつつ加圧してプレスすることにより、所定形状のガラスレンズを成形する装置が従来一般に知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−１４９４１０号公報

ここで、従来一般に知られているガラスレンズ成形装置においては、複数の成形型により複数のガラスレンズを一斉に成形する場合、通常、各成形型を単一のヒータブロックにより加熱しつつ加圧してプレスしている。

ところで、各成形型の下型や上型にガラスレンズのキャビティ面を精密に加工する際、下型の下面や上型の上面を加工の基準面として再研磨することがあり、この場合には、下型や上型の高さ寸法が０．０１ｍｍ程度減少する。すなわち、再研磨した下型や上型を有する成形型においては、正規の成形型に較べて高さ方向の寸法が０．０１〜０．０２ｍｍ程度小さくなることがある。

従って、再研磨した下型や上型を有する成形型と正規の成形型とが混在した複数の成形型により単一のヒータブロックを使用して複数のガラスレンズを一斉に成形する場合には、単一のヒータブロックに対する各成形型の初期接触状態が不均一となる。その結果、高さ方向の寸法が若干大きい正規の成形型内のガラス素材が単一のヒータブロックから過剰な加圧力を受けて破砕する虞がある。また、高さ方向の寸法が若干小さい再研磨した下型や上型を有する成形型内のガラス素材に加圧力の不足が発生してガラスレンズに成形不良が発生する恐れもある。

そこで、本発明は、各成形型モジュールの高さ方向の寸法の不揃いに起因するガラスレンズの成形不良を防止できるガラスレンズ成形装置を提供することを課題とする。

この課題を解決するため、本発明に係るガラスレンズ成形装置は、複数の成形型モジュールのキャビティ内にそれぞれ装填された複数のガラス素材から複数のガラスレンズを一斉に成形する加熱プレス工程用の加熱プレスステージを備えたガラスレンズ成形装置であって、記各成形型モジュールは、前記複数のガラス素材を複数のキャビティ内にセットするようにスリーブ内に保持された上下のモールドを有し、前記加熱プレスステージは、前記各成形型モジュールの各上モールドを加熱しつつ個別に加圧可能な複数のヒータロッドと、加熱プレス工程の前段で前記各成形型モジュールの各上モールドを上方移動させて前記各ヒータロッドに接触させる予熱手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明に係るガラスレンズ成形装置では、加熱プレス工程で複数の成形型モジュールのキャビティ内にそれぞれガラスレンズを一斉に成形する際、複数の成形型モジュールの各上モールドが複数のヒータロッドにより加熱されつつ個別に加圧されるため、各成形型モジュールの高さ方向の寸法の不揃いに起因するガラスレンズの成形不良が防止される。

本発明のガラスレンズ成形装置では、通常、前記ヒータロッドまたは前記ヒータロッドを支持するモールドにヒータが内蔵される。また、本発明のガラスレンズ成形装置において、前記加熱プレスステージが加熱プレス工程の前段で前記各成形型モジュールの各上モールドを上方移動させて前記各ヒータロッドに接触させる予熱手段を備えていると、加熱プレス工程の前段で各上モールドを予熱することができ、加熱プレス工程の加熱時間を短縮できるので好ましい。

なお、本発明により以下のガラスレンズ成形方法が実施される。すんわち、この方法は、複数の成形型モジュールのキャビティ内にそれぞれ装填されたガラス素材から複数のガラスレンズを一斉に成形する加熱プレス工程を含むものであって、前記上下のモールドは、各成形型モジュールは前記ガラス素材をキャビティ内にセットするようにスリーブ内に保持され、前記加熱プレスステージは、ヒータロッドにより、前記各成形型モジュールの各上モールドを加熱しつつ個別に加圧することを特徴とする。
このガラスレンズ成形方法では、前記ヒータロッドまたは前記ヒータロッドを支持するモールドにヒータを内蔵することができる。また、前記加熱プレスステージは、加熱プレス工程の前段で前記各成形型モジュールの各上モールドを上方移動させて前記各ヒータロッドに接触させる予熱手段を備えることができる。

本発明に係るガラスレンズ成形装置によれば、加熱プレス工程で複数の成形型モジュールのキャビティ内にそれぞれガラスレンズを一斉に成形する際、複数の成形型モジュールの各上モールドを複数のヒータロッドにより加熱しつつ個別に加圧するため、各成形型モジュールの高さ方向の寸法の不揃いに起因するガラスレンズの成形不良を防止することができる。

また、加熱プレス工程の前段で前記各成形型モジュールの各上モールドを上方移動させて前記各ヒータロッドに接触させる予熱手段を備えている場合には、加熱プレス工程の前段で各上モールドを予熱することができ、加熱プレス工程の加熱時間を短縮できる。

以下、図面を参照して本発明に係るガラスレンズ成形装置の最良の実施形態を説明する。この説明において、同一または同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略することがある。ここで、参照する図面において、図１は一実施形態に係るガラスレンズ成形装置の作業ステージを模式的に示す平面図、図２は図１に示した成形型モジュールの構造を示す縦断面図、図３は図２に示した成形型モジュールにより成形されるガラスレンズの平面図、図４は図１に示した搬送トレーを拡大して示す平面図、図５は図４に示した搬送トレーの縦断面図である。

一実施形態に係るガラスレンズ成形装置は、複数の成形型モジュールのキャビティ内にそれぞれ装填されたガラス素材から複数のガラスレンズを一斉に成形するガラスレンズ成形装置である。このガラスレンズ成形装置は、図１に示すように、例えば８個の成形型モジュール１を横一列に並べて載置した搬送トレー２が適宜の搬送手段により順次搬送される４つの作業ステージ、すなわち、セットステージＳ１、加熱プレスステージＳ２、冷却ステージＳ３および取出しステージＳ４を備えている。

セットステージＳ１は、搬送トレー２上に横一列に並べて載置された各成形型モジュール１にそれぞれガラス素材を装填するためのセット工程用のステージであり、このセット工程の所要時間は略３分である。なお、各成形型モジュール１は、例えば直径が１０ｍｍ程度、高さが２０ｍｍ程度の小型のものである。

加熱プレスステージＳ２は、各成形型モジュール１に装填された各ガラス素材を一斉に加熱して軟化させつつ加圧する加熱プレス工程用のステージであり、この加熱プレス工程では、ガラス素材をガラス粘度が１０⁷〜１０¹²ポアズとなる温度、例えば６００℃程度まで加熱する。この加熱プレス工程の所要時間は略４分である。

冷却ステージＳ３は、搬送トレー２上の各成形型モジュール１内に成形された各ガラスレンズを冷却する冷却工程用のステージである。この冷却工程では、成形されたガラスレンズを加圧下でガラス転移点以下の温度となるまで冷却する。この冷却工程の所要時間は略２分である。
取出しステージＳ４は、搬送トレー１上の各成形型モジュール２内で冷却された各ガラスレンズを取り出すための取出し工程用のステージであり、この取出し工程の所要時間は略３分程度である。

ここで、各成形型モジュール１は、図２に示すように、円筒状のスリーブ１Ａに摺動自在に嵌合することで同心状に保持される短円柱状の上モールド１Ｂと下モールド１Ｃとを有する。上モールド１Ｂの上端には、スリーブ１Ａより大径のツバ部１Ｄが形成されている。このツバ部１Ｄは、上モールド１Ｂの下面が下モールド１Ｃの上面に接触する閉型状態でスリーブ１Ａの上端面から若干離間して逃げるように形成されている。

一方、下モールド１Ｃの下端には、スリーブ１Ａと略同径のツバ部１Ｅが形成されている。そして、下モールド１Ｃの上面には、図３に示すようなガラスレンズ３、すなわち、直径３ｍｍ程度の円形の片面凸レンズ３Ａの周縁から直径方向に一対の支持突起３Ｂ，３Ｂが突出する形状のガラスレンズ３を成形するためのキャビティ１Ｆが形成されている。

図４に示すように、搬送トレー２は、細長い概略長方形の板状に形成されており、その長手方向の中心線上には、所定間隔で横一列に合計８個の円形凹部２Ａが形成されている。各円形凹部２Ａは、前述した各成形型モジュール１の下モールド１Ｃのツバ部１Ｅを嵌合して同一高さに載置できる寸法に形成されている。

なお、搬送トレー２の各円形凹部２Ａの底の高さを同一高さに精密に形成する一例として、搬送トレー２は、図５に示すように、各円形凹部２Ａに対応した各円形孔２Ｂが形成された上部プレート２Ｃと、この上部プレート２Ｃの下面に接合される平面度の高い所定厚さの下部プレート２Ｄとで構成される。

ここで、ガラスレンズ成形装置の加熱プレスステージＳ２において、搬送トレー２上に横一列に並べて載置された各成形型モジュール１の各上モールド１Ｂを各下モールド１Ｃに対して上方に一斉に移動させる治具として、図６に示すように、搬送トレー２上にはリフトプレート４が重ねられる。

リフトプレート４は、長さが搬送トレー２の長さと同程度であって、幅が搬送トレー２の幅より広い概略長方形の板状に形成されている。そして、このリフトプレート４の長手方向の中心線上には、搬送トレー２の各円形凹部２Ａに対応する位置に８個の円形孔４Ａが形成されている。

図７に示すように、リフトプレート４の各円形孔４Ａは、搬送トレー２上に載置された各成形型モジュール１の各スリーブ１Ａの外径より若干大きく形成されており、各円形孔４Ａの内周が各スリーブ１Ａに接触しないようにされている。また、各円形孔４Ａは、各上モールド１Ｂのツバ部１Ｄの外径より小さい所定の径寸法に形成されており、各円形孔４Ａの周囲の部分が各上モールド１Ｂのツバ部１Ｄに係合可能となっている。そして、リフトプレート４の幅方向の両端部は、搬送トレー２の幅方向の両縁部から所定量突出しており、この突出部がリフトプレート４を上方に移動させるための係合受部４Ｂ，４Ｂとされている。

一方、図８および図９に示すように、ガラスレンズ成形装置の加熱プレスステージＳ２には、搬送トレー２に載置された各成形型モジュール１の各下モールド１Ｃを加熱する単一の下部ヒータブロック５と、各上モールド１Ｂを加熱しつつ下方に個別に加圧可能な複数のヒータロッド６と、搬送トレー２に重ねられたリフトプレート４の係合受部４Ｂ，４Ｂに先端部が係合することでリフトプレート４を上方に移動可能な複数のプッシュロッド７とが設けられている。

プッシュロッド７は、リフトプレート４を水平状態で上下動させるように、その一方の係合受部４Ｂの下方に例えば２本が相互に所定間隔を開けて配置され、他方の係合受部４Ｂの下方にも同様に相互に所定間隔を開けて２本配置されている。各プッシュロッド７は、下部ヒータブロック５を載置した加熱プレスステージＳ２を貫通して昇降可能となっており、その下端部が駆動ベース８に固定されることで、駆動ベース８の昇降作動に応じて一斉に昇降するように構成されている。

このような構成により、駆動ベース８が図１０に示すように上昇して各プッシュロッド７の先端部がリフトプレート４の係合受部４Ｂ，４Ｂを押し上げると、リフトプレート４が各スリーブ１Ａの外周に接触することなく円滑に上方移動し、リフトプレート４の各円形孔４Ａの周囲の部分が各上モールド１Ｂのツバ部１Ｄを上方に押し上げる。そして、各上モールド１Ｂの上面を複数のヒータロッド６にそれぞれ接触させる。

すなわち、一実施形態のガラスレンズ成形装置では、加熱プレスステージＳ２に設けられた駆動ベース８、複数のプッシュロッド７および搬送トレー２に重ねられたリフトプレート４により、各成形型モジュール１の各上モールド１Ｂを上方移動させて各ヒータロッド６に接触させる予熱手段が構成されている。

以上のように構成された一実施形態のガラスレンズ成形装置では、図１に示したセットステージＳ１に搬送トレー２が搬送されると、搬送トレー２上に載置された各成形型モジュール１内に球形のガラス素材Ｇがそれぞれ装填される（図１１参照）。すなわち、成形型モジュール１のスリーブ１Ａから上モールド１Ｂが抜き出された状態で下モールド１Ｃのキャビティ１Ｆ上に球形のガラス素材Ｇが載置される。そして、スリーブ１Ａに上モールド１Ｂが嵌め込まれることで、上モールド１Ｂの下面とキャビティ１Ｆとの間に球形のガラス素材Ｇが挟み込まれて装填される。

球形のガラス素材Ｇは、体積管理が容易であるために使用するものであって、直径の寸法誤差が極めて小さい球形に精密に形成されており、その直径は、例えば２ｍｍ前後の適切な寸法に設定されている。なお、ガラス素材Ｇとしては、球形に限らずペレット状などの適宜の形状のものを使用することができる。

この球形のガラス素材Ｇは、通常、図１１に示すようにキャビティ１Ｆ内の中央部の適正位置に装填されるのであるが、図１２に示すように、キャビティ１Ｆ内の周辺部に寄った不適切な位置に挟み込まれて装填されてしまうこともある。しかしながら、このようなガラス素材Ｇの不適切な装填状態は、後述する加熱プレスステージＳ２の前段で予熱手段が成形型モジュール１の各上モールド１Ｂを上方移動させて各ヒータロッド６に接触させる際に解消される。

セットステージＳ１におけるセット工程が終了すると、図８および図９に示すように、搬送トレー２と共に各成形型モジュール１を加熱プレスステージＳ２上に搬送する。そして、この加熱プレスステージＳ２における加熱プレス工程の前段では、各成形型モジュール１の各上モールド１Ｂを各ヒータロッド６に接触させて予熱するための操作を行う。

すなわち、図１０に示すように、駆動ベース８と共に各プッシュロッド７を一斉に上昇させ、各プッシュロッド７の先端部でリフトプレート４の係合受部４Ｂ，４Ｂを押し上げてリフトプレート４を上方移動させる。そして、リフトプレート４の各円形孔４Ａの周囲の部分で各成形型モジュール１の各上モールド１Ｂのツバ部１Ｄを上方に押し上げることにより、各上モールド１Ｂの上面を各ヒータロッド６に接触させて予熱する。そのための所要時間として、加熱プレス工程の略４分の所要時間のうち、その前段の２分３０秒程度の時間を割り当てている。

この加熱プレス工程の前段の２分３０秒程度の時間、各下モールド１Ｃのキャビティ１Ｆと各上モールド１Ｂの下面との間に挟み込まれて装填されていた球形の各ガラス素材Ｇは、挟み込み状態から解放されて自由状態となる。その結果、球形のガラス素材Ｇは、仮に図１２に示すようにキャビティ１Ｆの周辺部に寄った不適切な位置に挟み込まれて装填されていたとしても、自重によりにキャビティ１Ｆ内に転がり込み、やがてキャビティ１Ｆ内の中央部の適正位置に収まる（図１３参照）。

加熱プレス工程の前段の２分３０秒程度の時間が経過したならば、図９に示すように、駆動ベース８と共に各プッシュロッド７を一斉に下降させてリフトプレート４を自重により下方移動させる。そして、各成形型モジュール１の各上モールド１Ｂを自重により下方移動させる。これにより、球形の各ガラス素材Ｇは、図１１に示すような適正位置に再装填される。

その後、加熱プレス工程の後段の１分３０秒程度の時間内において、図１４に示すように複数のヒータロッド６をそれぞれ個別に下降させて各成形型モジュール１の各上モールド１Ｂの上面に接触させることで各上モールド１Ｂを加熱する。同時に、下部ヒータブロック５により搬送トレー２を介して各下モールド１Ｃを加熱することで各成形型モジュール１内の各ガラス素材Ｇを加熱して軟化させる。その際、各上モールド１Ｂは、加熱プレス工程の前段で予め複数のヒータロッド６に接触して予熱されているため、各ガラス素材Ｇは短時間に適切に加熱されて確実に軟化する。

このように、各成形型モジュール１内の各ガラス素材Ｇを適切に軟化させつつ、複数のヒータロッド６により各上モールド１Ｂを下方の下モールド１Ｃに向けて個別に加圧する。これにより、各成形型モジュール１に高さ方向の寸法の不揃いがあったとしても、各成形型モジュール１の上モールド１Ｂと下モールド１Ｃとの間のキャビティ１Ｆには、図１５に示すように、成形不良の無い正規の形状のガラスレンズ３がそれぞれ成形される。

そこで、搬送トレー２と共に各成形型モジュール１を冷却ステージＳ３に搬送し（図１参照）、各成形型モジュール１内に成形された正規の形状のガラスレンズ３を２分程度の所要時間冷却して固化させる。

その後、搬送トレー２と共に各成形型モジュール１を取出しステージＳ４に搬送し（図１参照）、各成形型モジュール１内から冷却により固化したガラスレンズ３をそれぞれ取り出す。すなわち、各成形型モジュール１のスリーブ１Ａから上モールド１Ｂを抜き出し、下モールド１Ｃのキャビティ１Ｆから冷却により固化したガラスレンズ３をそれぞれ取り出す。

以上説明した通り、一実施形態のガラスレンズ成形装置によれば、加熱プレスステージＳ２における加熱プレス工程で複数の成形型モジュール１の各上モールド１Ｂを複数のヒータロッド６により加熱しつつ個別に加圧するため、各成形型モジュール１に高さ方向の寸法の不揃いがあったとしても、各成形型モジュール１のキャビティ１Ｆ内に図１５に示すような正規の形状のガラスレンズ３をそれぞれ成形することができ、各成形型モジュール１の高さ方向の寸法の不揃いに起因するガラスレンズ３の成形不良を防止することができる。

また、加熱プレス工程の前段で各成形型モジュール１の各上モールド１Ｂを上方移動させて各ヒータロッド６に接触させているため、加熱プレス工程の前段で各上モールドを予熱することができ、加熱プレス工程の加熱時間を短縮できる。

本発明に係るガラスレンズ成形装置は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、予熱手段の構成部材として図９および図１０に示した複数のプッシュロッド７は、リフトプレート４の係合受部４Ｂ，４Ｂの下面に係合してこれを上方に引上げるリフトアーム（図示省略）などに変更することができる。

さらに、図２に示した成形型モジュール１の上モールド１Ｂと下モールド１Ｃとの間には、キャビティ１Ｆに代わる適宜のキャビティを形成することができる。例えば図１６に示すように、下モールド１Ｃのキャビティ１Ｆと同様のキャビティ１Ｆを上モールド１Ｂの下面にも形成し、両者の間で両面凸レンズを成形するようにしてもよい。また、図１７に示すように、上モールド１Ｂの下面に凸状球面１Ｇを形成し、下モールド１Ｃの上面には上モールド１Ｂの球面突部１Ｇとの間で凹レンズを成形するための凹状球面１Ｈをキャビティとして形成してもよい。

一方、図２に示した成形型モジュール１は、図１８および図１９に示すような成形型モジュール１０に変更することができる。この成形型モジュール１０は、図２に示したスリーブ１Ａに代る円板状のスリーブ１０Ａを備えたものであり、この円板状のスリーブ１０Ａには、上モールド１Ｂおよび下モールド１Ｃがそれぞれ嵌合される３個のスリーブ穴１０Ｂが同芯円状に当間隔で形成されている。

この場合、３個の上モールド１Ｂを上方移動させるための円板状のリフトプレート１１が図２に示したリフトプレート４の代りにスリーブ１０Ａの上に重ねられる。このリフトプレート１１は、外周部が適宜のプッシュロッドやリフトアームに係合可能なように、スリーブ１０Ａより大径に形成される。そして、このリフトプレート１１には、スリーブ１０Ａの各スリーブ穴１０Ｂに重なる位置にスリーブ穴１０Ｂより若干内径の大きいに３個の円形孔１１Ａが形成される。

なお、ヒータロッド６にはヒータを設けずに、ロッド６を支持するモールド９（図９，図１０および図１４参照）にヒータを埋め込むようにもできる。

本発明の一実施形態に係るガラスレンズ成形装置の各作業ステージを模式的に示す平面図である。 図１に示した成形型モジュールの構造を示す縦断面図である。 図２に示した成形型モジュールにより成形されるガラスレンズの凸面側から見た平面図である。 図１に示した搬送トレーを拡大して示す平面図である。 図４に示した搬送トレーの縦断面図である。 図４に示した搬送トレーに重ねられるリフトプレートの平面図である。 図１に示した搬送トレーと共に図６に示したリフトプレートを拡大して示す横断面図である。 図１に示した加熱プレスステージの正面図である。 図１に示した加熱プレスステージの側面図である。 図９に示したプッシュロッドが上昇した予熱状態を示す加熱プレスステージの側面図である。 図２に示した成形型モジュール内の適正位置にガラス素材が装填された状態を示す成形型モジュールの縦断面図である。 図２に示した成形型モジュール内の不適切な位置にガラス素材が装填された状態を示す成形型モジュールの縦断面図である。 図１２に示したガラス素材が不適切な装填位置から適正な装填位置に収まった状態を示す成形型モジュールの縦断面図である。 図９に示したプッシュロッドおよび各ヒータロッドがそれぞれ下降した加熱プレス状態を示す加熱プレスステージの側面図である。 図２に示した成形型モジュール内にガラスレンズが成形された状態を示す成形型モジュールの縦断面図である。 図２に示した下モールドのキャビティと同様のキャビティを上モールドに形成した変形例を示す成形型モジュールの縦断面図である。 図２に示した上モールドに凸状球面を形成し、この凸状球面との間に凹レンズを成形する凹状球面をキャビティとして下モールドに形成した変形例を示す成形型モジュールの縦断面図である。 図２に示した成形型モジュールのスリーブの変形例を示す平面図である。 図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線断面図である。

符号の説明

１ 成形型モジュール
１Ａ スリーブ
１Ｂ 上モールド
１Ｃ 下モールド
１Ｄ ツバ部
１Ｅ ツバ部
１Ｆ キャビティ
２ 搬送トレー
２Ａ 円形凹部
３ ガラスレンズ
３Ａ 凸レンズ
３Ｂ 支持突起
４ リフトプレート
４Ａ 円形孔
５ 下部ヒータブロック
６ ヒータロッド
７ プッシュロッド
８ 駆動ベース
１０ 成形型モジュール

Claims (2)

1. 複数の成形型モジュールのキャビティ内にそれぞれ装填された複数のガラス素材から複数のガラスレンズを一斉に成形する加熱プレス工程用の加熱プレスステージを備えたガラスレンズ成形装置であって、
   前記各成形型モジュールは、前記複数のガラス素材を複数のキャビティ内にセットするようにスリーブ内に保持された上下のモールドを有し、
   前記加熱プレスステージは、前記各成形型モジュールの各上モールドを加熱しつつ個別に加圧可能な複数のヒータロッドと、加熱プレス工程の前段で前記各成形型モジュールの各上モールドを上方移動させて前記各ヒータロッドに接触させる予熱手段と、を備えていることを特徴とするガラスレンズ成形装置。
2. 前記ヒータロッドまたは前記ヒータロッドを支持するモールドにヒータが内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載のガラスレンズ成形装置。

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