JP4990542B2 - 成形装置 - Google Patents

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Description

本発明は、二体の金型の型閉時に形成されたキャビティ内で、製品を成形するように構成された成形装置に関する。
ガラスレンズ等の光学部品を製造するための成形装置としては、例えば、図5に示すように、キャビティ面111,121を有する上型110と下型120を閉じてキャビティ(図示せず)を形成し、このキャビティ内で材料を押圧して、レンズ等の製品を成形する成形装置100がある。
前記した成形装置100では、上型110及び下型120の側周面の二方向に当接する板状の測定端子130,130が設けられており、型閉時に上型110及び下型120を二体の測定端子130,130に当接させることにより、上型110及び下型120の位置を検出することができる。
そして、各測定端子130,130の検出結果に基づいて、上型110や下型120の位置を調整して、上型110と下型120の芯合わせを行うことにより、製品の成形精度を高めることができる(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−163031号公報(段落0009、図1)
しかしながら、前記した従来の成形装置100では、型閉時に、上型110及び下型120が各測定端子130,130に直接接触するため、金型110,120と測定端子130の摺動によって、金型110,120や測定端子130に磨耗や損傷が生じてしまうという問題がある。
また、成形時に上型110及び下型120が加熱されたときには、上型110及び下型120の熱が測定端子130に伝わって、測定端子130が熱膨張することにより、測定端子130の検出結果に誤差が生じて、製品の成形精度が低下してしまうという問題がある。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、二体の金型の芯合わせを行うときに、金型の磨耗及び損傷を防ぐことができるとともに、成形時の金型の熱による影響を受けることなく、各金型を同じ軸芯位置で閉じることができる成形装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は、成形装置であって、型閉時にキャビティを形成し、キャビティ内で製品を成形するように構成された第1の金型及び第2の金型と、型開閉方向に延設されたレール部を有するガイド部材と、を備え、第1の金型及び第2の金型は、レール部に沿って型開閉方向に移動可能な二体の支持部材の基準面に位置決めされた状態で、前記各支持部材にそれぞれ取り付けられており、各支持部材には、レール部に取り付けられる取り付け面と、第1の金型又は第2の金型を取り付けるための基準となる基準面と、が形成され、各支持部材は、取り付け面から基準面までの距離が一致していることを特徴としている。
このように、第1の金型及び第2の金型は、ガイド部材に沿って型開閉方向に移動可能な二体の支持部材にそれぞれ取り付けられているため、第1の金型及び第2の金型は、基準となるガイド部材に対して一定の間隔を保ちながら、ガイド部材に沿って型開閉方向に移動することになる。したがって、型開閉時に第1の金型と第2の金型は同じ軸芯位置の状態が保たれることになり、従来のように、型閉時に第1の金型及び第2の金型を他の部材に当接させて芯合わせを行う必要がなくなるため、第1の金型及び第2の金型の磨耗及び損傷を防ぐことができる。
また、第1の金型及び第2の金型とガイド部材との間には支持部材が介設されており、成形時に加熱された金型の熱によるガイド部材の熱膨張を防ぐことができる。これにより、第1の金型及び第2の金型が加熱されたときに、第1の金型と第2の金型を同じ軸芯位置の状態に保つことができ、製品の成形精度を高めることができる。
また、第1の金型及び第2の金型は、支持部材を介してガイド部材に取り付けられており、第1の金型及び第2の金型とガイド部材とが離れているため、成形時には、金型のみを効率よく加熱又は冷却することができる。これにより、製品の生産効率及び成形時のエネルギ効率を向上させることができる。
また、各支持部材には、ガイド部材への取り付け面と、金型を取り付けるための基準となる基準面とが形成され、各支持部材の取り付け面から基準面までの距離が一致しており、複数の支持部材を同時に加工したり、同一の部材から複数の支持部材を切り出したりすることができるため、各支持部材の加工精度を高めることができるとともに、各支持部材の製造コストを低減することができる。
前記した成形装置において、第1の金型及び第2の金型は、断熱部材を介して各支持部材にそれぞれ取り付けられているように構成することができる。
このように、第1の金型及び第2の金型を、断熱部材を介して各支持部材にそれぞれ取り付けることにより、成形時に加熱された金型の熱を支持部材に伝わり難くすることができ、支持部材の熱膨張を防ぐことができる。
また、前記した成形装置において、各支持部材には、支持部材の温度を一定に保つための温調手段が設けられているように構成することができる。
このように、第1の金型及び第2の金型とガイド部材との間に介設された支持部材の温度を一定に保つための温調手段が設けることにより、成形時に加熱された金型の熱による支持部材の熱膨張を防ぐことができる。
なお、温調手段としては、例えば、水等の流体の循環路を形成して温度を一定に保つ構成があるが、その構成は限定されるものではない。また、温調手段を金型と支持部材の間に設ける構成や、温調手段を支持部材自体に設ける構成がある。
また、前記した成形装置において、ガイド部材をベース部材に取り付けるとともに、ベース部材には、型開閉方向に移動するロッドを有するシリンダ部を設け、支持部材にロッドの先端部が遊嵌される挿入穴を形成し、ロッドの先端面を挿入穴の底部に嵌め込まれたボール部材に当接させてもよい。
本発明によれば、第1の金型及び第2の金型は、基準となるガイド部材に対して一定の間隔を保ちながら、ガイド部材に沿って型開閉方向に移動するため、型開閉時に第1の金型と第2の金型は同じ軸芯位置の状態を保つことができる。これにより、従来のように、型閉時に第1の金型及び第2の金型を他の部材に当接させて芯合わせを行う必要がなくなるため、第1の金型及び第2の金型の磨耗及び損傷を防ぐことができる。
また、成形時に加熱された金型の熱によるガイド部材の熱膨張を、支持部材によって防ぐことができる。これにより、第1の金型及び第2の金型が加熱されたときに、第1の金型と第2の金型は同じ軸芯位置の状態を保つことができ、製品の成形精度を高めることができる。
さらに、第1の金型及び第2の金型とガイド部材とが支持部材を介して離れており、成形時には、金型のみを効率よく加熱又は冷却することができるため、製品の生産効率及び成形時のエネルギ効率を向上させることができる。
また、各支持部材では、ガイド部材への取り付け面から、金型を取り付けるための基準となる基準面までの距離が一致しており、複数の支持部材を同時に加工したり、同一の部材から複数の支持部材を切り出したりすることができるため、各支持部材の加工精度を高めることができるとともに、各支持部材の製造コストを低減することができる。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、本発明の成形装置をガラス光学レンズ(以下、単に「レンズ」という。)の製造に適用した場合について説明する。
まず、本実施形態の成形装置の構成について説明した後に、この成形装置を用いた成形方法について説明する。
図1は、本実施形態の成形装置を示した斜視図である。図2は、本実施形態の成形装置を示した部分拡大側面図である。図3は、本実施形態の成形装置において、シリンダのロッドが支持部材を斜めに押し出している態様を部分断面で示した側面図である。
なお、以下の説明において、前後左右方向とは、図1に示す前後左右方向に対応している。
[成形装置の構成]
成形装置1は、図1に示すように、型閉時にキャビティ(図示せず)を形成し、このキャビティ内でレンズを成形するように構成された上型10(特許請求の範囲における「第1の金型」)及び下型20(特許請求の範囲における「第2の金型」)と、型開閉方向(上下方向)に延設されたガイド部材30と、このガイド部材30を支持しているベース部材70とを備えている。
(上型及び下型の構成)
上型10及び下型20は、図1及び図2に示すように、円柱状に形成された金属性の部材であり、上下に対峙した状態で配置されている。
上型10では、下端面にキャビティ面11が形成されており、上端部の外周に取り付け用フランジ部12が形成されている。一方、下型20では、上端面にキャビティ面21が形成されており、下端部の外周に取り付け用フランジ部22が形成されている。
また、上型10及び下型20は、ガイド部材30に沿って型開閉方向(上下方向)に移動可能な二体の支持部材40a,40bにそれぞれ取り付けられており、各支持部材40a,40bとともに、ガイド部材30に沿って型開閉方向に移動可能となっている。
(支持部材の構成)
二体の支持部材40a,40bは、図1及び図2に示すように、後記するガイド部材30の各スライド部32・・・にそれぞれ取り付けられており、この支持部材40a,40bは、型開閉方向(上下方向)にスライド可能なスライド部32とともに、型開閉方向に移動可能となっている。
上側の支持部材40aは、ステンレス、セラミックス、超硬金属等の材料によって形成された直方体である。上側の支持部材40aにおいて、ガイド部材30側の後面は、スライド部32に取り付けられる取り付け面41aとなっており、この取り付け面41aには、二体のスライド部32,32が取り付けられている。また、取り付け面41aの反対側となる前面は、上型10を取り付けるための基準となる基準面42aとなっており、この基準面42a側の下部の角部には、直角に切り欠いた切り欠き部43aが形成されている。
下側の支持部材40bは、前記した上側の支持部材40aと略同様の構成であり、取り付け面41bに一体のスライド部32が取り付けられている点と、基準面42b側に切り欠き部が形成されていない点が異なっている。
ここで、各支持部材40a,40bは、複数の支持部材40a,40bを同時に加工したり、同一の部材から複数の支持部材40a,40bを切り出したりすることによって製造されており、各支持部材40a,40bにおいて、取り付け面41a,41bから基準面42a,42bまでの距離、すなわち、図2の前後方向の厚みが一致するように形成されている。
また、上側の支持部材40aの下面には、断熱部材50及び後記する温調部材60a(特許請求の範囲における「温調手段」)を介して上型10が取り付けられており、下側の支持部材40bの上面には、温調部材60b及び断熱部材50を介して下型20が取り付けられている。
(断熱部材の構成)
断熱部材50は、図2に示すように、上型10と温調部材60aとの間、及び下型20と温調部材60bとの間に介設された円柱状の部材である。この断熱部材50は、成形時に加熱された上型10及び下型20の熱を、支持部材40a,40b側に伝わり難くするものであり、セラミックス等の材料によって形成されている。また、断熱部材50の上下両端部には、上型10又は下型20の取り付け用フランジ部12,22が取り付けられる金型側フランジ部51と、温調部材60a,60bの水平部61a,61bに取り付けられる温調部材側フランジ部52とが形成されている。
(温調部材の構成)
温調部材60a,60bは、図2に示すように、支持部材40a,40bの温度を一定に保つために、断熱部材50と支持部材40a,40bとの間にそれぞれ介設されている部材である。
上側の温調部材60aは、水平部61aと、この水平部61aの後端部から下方に向かって形成された鉛直部62aとによってL字形状に形成されており、水平部61aの上面が、上側の支持部材40aの切り欠き部43aの下面に取り付けられ、水平部61aの下面には、断熱部材50を介して上型10が取り付けられている。
また、上側の温調部材60aの内部には、水等の流体を循環させる循環路が形成されており、外部から接続された供給管63aによって、流体が供給されるように構成されている。
下側の温調部材60bは、上型10側の温調部材60aと略同様の構成であり、水平部61bの後端部から上方に向かって鉛直部62bが形成されており、水平部61bの下面が下側の支持部材40bの上面に取り付けられ、水平部61bの上面には、断熱部材50を介して下型20が取り付けられている。また、内部の循環路には、供給管63bから流体が供給されるように構成されている。
また、上下の温調部材60a,60bの水平部61a,61bの前端部には、支持部材40a,40bの基準面42a,42bに引っ掛かるように位置決め用フランジ部64a,64bが形成されている。この位置決め用フランジ部64a,64bによって、温調部材60a,60bが支持部材40a,40bの基準面42a,42bに対してそれぞれ位置決めされるように構成されている。
ここで、上側の支持部材40a及び下側の支持部材40bは、同じガイド部材30のスライド部32に取り付けられており、さらに、各支持部材40a,40bの基準面42a,42bから取り付け面41a,41bまでの距離が一致しているため、基準面42a,42bに対して位置決めされた上下の温調部材60a,60bは、上下に対向する位置に配置されることになる。したがって、断熱部材50を介して温調部材60a,60bに取り付けられている上型10と下型20も同じ軸芯位置の状態で配置されることになる。
なお、前記した上型10、下型20、断熱部材50及び温調部材60a,60bは、ボルト等の結合部材を用いてそれぞれ接合されており、各部材を組み付けるごとに、上型10及び下型20と各支持部材40a,40bとの位置関係が変化しないため、上型10と下型20を確実に同じ軸芯位置の状態に配置することができる。
(ガイド部材の構成)
ガイド部材30は、図1及び図2に示すように、型開閉方向(上下方向)に延設されたレール部31と、このレール部31をスライドして型開閉方向に移動可能な三体のスライド部32・・・とを備えている公知のリニアスライダである。ガイド部材30のレール部31は、後記するベース部材70の支柱72に形成された鉛直面72bに取り付けられている。
上側の二体のスライド部32,32の前面には、上側の支持部材40aの取り付け面41aが取り付けられており、下側の一体のスライド部32の前面には、下側の支持部材40bの取り付け面41bが取り付けられている。
(ベース部材の構成)
ベース部材70は、図1に示すように、平板状の基板71と、この基板71の上面に立設された支柱72と、支柱72の頂部72aに設けられたシリンダ部80とから構成されており、支柱72に形成された鉛直面72bにガイド部材30のレール部31が取り付けられている。
シリンダ部80は、上側の支持部材40aを型閉方向(下方向)に押し出すための駆動手段であり、シリンダ本体82からロッド81を上下方向に出し入れするように構成されている。なお、シリンダ部80は公知のシリンダ機構を用いており、その駆動源は油圧や電動など限定されるものではない。
ロッド81の下端部81aは、図3に示すように、上側の支持部材40aの上面に形成された挿入穴44a内に遊嵌されている。この挿入穴44aの底部には、ボール部材45aが嵌め込まれており、ロッド81の下端面はボール部材45aの上端部に当接している。
また、図1に示すように、ベース部材70の支柱72の頂部72aには、下方に移動した上側の支持部材40aを引き上げるためのコイルバネ73が二体設けられている。各コイルバネ73,73の上端部は支柱72の頂部72aの左右側面にそれぞれ固定され、下端部は上側の支持部材40aの左右側面にそれぞれ固定されている。
そして、上側の支持部材40aがシリンダ部80のロッド81によって型閉方向(下方向)に押し出されたときには、二体のコイルバネ73,73が伸長された状態となる。また、型開時にロッド81を収縮させたときには、各コイルバネ73,73の引張力が上側の支持部材40aに作用して、上側の支持部材40aが型開方向(上方向)に引き上げられることになる。
なお、上側の支持部材40aを型閉方向に移動させるための駆動手段は、前記した構成に限定されるものではなく、ロッド等の入力部材が上側の支持部材40aに対して固定されることなく自由度を有しており、上側の支持部材40aを確実に型開閉方向に押し出したり、引き上げたりすることができる構成であればよい。
[成形装置を用いた成形方法]
次に、本実施形態の成形装置1を用いたレンズの成形方法について説明する。
まず、図1及び図2に示すように、上型10と下型20を開いた状態で、下型20のキャビティ面21にガラス材料を載置する。このとき、上型10及び下型20は、ガラス材料の成形に適した所定温度まで加熱する。また、上型10及び下型20の加熱とともに、各温調部材60a,60b内の循環路に流体を循環させる。
なお、上型10及び下型20の加熱手段としては、上型10及び下型20に設けたヒータによって加熱する構成や、上型10及び下型20に近づけたハロゲンランプ等の熱源によって加熱する構成など、その構成は限定されるものではない。
続いて、シリンダ部80のロッド81を伸長させることにより、上側の支持部材40aをガイド部材30に沿って型閉方向(下方向)に移動させて、上型10と下型20を閉じる。このようにして、上型10と下型20の間にキャビティ(図示せず)を形成し、このキャビティ内でガラス材料を押圧して成形する。
このとき、図3に示すように、シリンダ部80のロッド81は、上側の支持部材40aの挿入穴44aの底部に嵌め込まれたボール部材45aを介して、上側の支持部材40aを押し出しており、ロッド81からの押圧力がボール部材45aの下端部から挿入穴44aの底面に伝わることになる。これにより、斜めに傾いたロッド81からボール部材45aに対して斜めに押圧力が伝わった場合であっても、その押圧力はボール部材45aの下端部から挿入穴44aの底面に伝わるため、上側の支持部材40aは鉛直方向の押圧力によって押し出されることになり、上側の支持部材40aはガイド部材30に沿って型閉方向(下方向)に移動することになる。
成形後のガラス材料(レンズ)が固化した後に、図1及び図2に示すように、シリンダ部80のロッド81を収縮させる。上側の支持部材40aには、各コイルバネ73,73の引張力が作用しているため、上側の支持部材40aはガイド部材30に沿って型開方向(上方向)に引き上げられ、上型10と下型20が開いた状態となる。そして、下型20のキャビティ面21からレンズを取り出して、レンズの成形を完了する。
[成形装置の作用効果]
前記した成形装置1では、図1及び図2に示すように、上型10及び下型20が、ガイド部材30に沿って型開閉方向に移動可能な二体の支持部材40a,40bにそれぞれ取り付けられているため、上型10及び下型20は、基準となるガイド部材30に対して一定の間隔を保ちながら、ガイド部材30に沿って型開閉方向に移動することになる。したがって、型開閉時に上型10と下型20は同じ軸芯位置の状態が保たれることになり、従来のように、型閉時に上型10及び下型20を他の部材に当接させて芯合わせを行う必要がなくなるため、上型10及び下型20の磨耗及び損傷を防ぐことができる。
また、上型10及び下型20とガイド部材30との間には支持部材40a,40bが介設されており、成形時に加熱された上型10及び下型20の熱によるガイド部材30の熱膨張を防ぐことができる。これにより、上型10及び下型20が加熱されたときに、上型10と下型20を同じ軸芯位置の状態に保つことができ、レンズの成形精度を高めることができる。
また、上型10及び下型20は、断熱部材50及び温調部材60a,60bを介して各支持部材40a,40bにそれぞれ取り付けられており、断熱部材50によって、上型10及び下型20の熱が各支持部材40a,40bに伝わり難くなっているとともに、温調部材60a,60bによって、各支持部材40a,40bの温度が一定に保たれるため、各支持部材40a,40bの熱膨張を防ぐことができる。これにより、上型10及び下型20を加熱したときに、各金型10,20とガイド部材30の位置関係が変化しないため、上型10と下型20は同じ軸芯位置の状態を保つことができ、レンズの成形精度を高めることができる。
また、上型10及び下型20は、支持部材40a,40bを介してガイド部材30に取り付けられており、各金型10,20とガイド部材30が離れているため、成形時には、金型10,20のみを効率よく加熱又は冷却することができる。これにより、レンズの生産効率及び成形時のエネルギ効率を向上させることができる。
また、各支持部材40a,40bには、ガイド部材30への取り付け面41a,41bと、上型10又は下型20を取り付けるための基準となる基準面42a,42bとが形成されており、各支持部材40a,40bの取り付け面41a,41bから基準面42a,42bまでの距離が一致しているため、複数の支持部材40a,40bを同時に加工したり、同一の部材から複数の支持部材40a,40bを切り出したりすることができ、各支持部材40a,40bの加工精度を高めることができるとともに、各支持部材40a,40bの製造コストを低減することができる。
また、上型10及び下型20は、各支持部材40a,40bに対して型開閉方向に取り付けられており、上型10及び下型20が熱膨張しても、上型10及び下型20全体が型開閉方向(上下方向)に対して垂直方向(横方向)にずれないため、上型10及び下型20は同じ軸芯位置の状態を保つことができる。
[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、図2に示すように、上型10及び下型20と各支持部材40a,40bとの間に温調部材60a,60bを設けているが、流体の循環路等の温調手段を支持部材40a,40b自体に設けることにより、支持部材40a,40bの温度を一定に保つこともでき、その構成は限定されるものではない。
また、成形時に加熱された上型10及び下型20の熱によって支持部材40a,40bが熱膨張しないのであれば、温調部材60a,60b及び断熱部材50を設けなくてもよい。
また、本実施形態では、図2に示すように、ガイド部材30として、公知のリニアスライダを用いているが、ガイド部材30は、支持部材40a,40bを大きく磨耗させることなく、基準に沿って移動させることができるものであれば、その構成は限定されるものではなく、公知のエアスライド等を用いることもできる。
また、本実施形態では、図2に示すように、上型10及び下型20は、各支持部材40a,40bに対して型開閉方向(上下方向)に取り付けられているが、図4に示すように、上型10及び下型20と各支持部材40a,40bとを、型開閉方向に対して垂直方向(前後方向)に取り付けるように構成することもできる。さらに、図4に示す構成において、シリンダやバネ等の押圧手段によって、上型10及び下型20を前方からガイド部材30に押し付けながら、上型10及び下型20を型開閉方向に移動させるように構成した場合には、上型10及び下型20を安定して移動させることができる。
本実施形態の成形装置を示した斜視図である。 本実施形態の成形装置を示した部分拡大側面図である。 本実施形態の成形装置において、シリンダのロッドが支持部材を斜めに押し出している態様を部分断面で示した側面図である。 他の実施形態の成形用金型を示した部分拡大側面図である。 従来の成形装置を示した斜視図である。
符号の説明
1 成形装置
10 上型
20 下型
30 ガイド部材
31 レール部
32 スライド部
40a 上側の支持部材
40b 下側の支持部材
42a 基準面
42b 基準面
50 断熱部材
60a 上側の温調部材
60b 下側の温調部材
70 ベース部材
80 シリンダ部
81 ロッド

Claims (4)

  1. 型閉時にキャビティを形成し、前記キャビティ内で製品を成形するように構成された第1の金型及び第2の金型と、
    型開閉方向に延設されたレール部を有するガイド部材と、を備え、
    前記第1の金型及び前記第2の金型は、前記レール部に沿って型開閉方向に移動可能な二体の支持部材の基準面に位置決めされた状態で、前記各支持部材にそれぞれ取り付けられており、
    前記各支持部材には、前記レール部に取り付けられる取り付け面と、前記第1の金型又は前記第2の金型を取り付けるための基準となる前記基準面と、が形成され、
    前記各支持部材は、前記取り付け面から前記基準面までの距離が一致していることを特徴とする成形装置。
  2. 前記第1の金型及び前記第2の金型は、断熱部材を介して、前記各支持部材にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の成形装置。
  3. 前記各支持部材には、前記支持部材の温度を一定に保つための温調手段が設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の成形装置。
  4. 前記ガイド部材は、ベース部材に取り付けられており、
    前記ベース部材には、型開閉方向に移動するロッドを有するシリンダ部が設けられ、
    前記支持部材には、前記ロッドの先端部が遊嵌される挿入穴が形成され、
    前記ロッドの先端面が前記挿入穴の底部に嵌め込まれたボール部材に当接していることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の成形装置。
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