JP7103977B2

JP7103977B2 - プレス成形装置

Info

Publication number: JP7103977B2
Application number: JP2019038973A
Authority: JP
Inventors: 忠幸藤本
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2022-07-20
Anticipated expiration: 2039-03-04
Also published as: JP2020142939A; CN111646675A; CN111646675B

Description

本発明は、プレス成形用の成形装置に関する。

プレス成形用の成形型として、胴型に挿入される上型と下型を備え、所定以上の温度に加熱した状態で上型と下型を接近させてガラス材料をプレスして、ガラスレンズ等のガラス製品を形成するものが知られている。プレス加工後に上型と下型を分離させて成形後のガラス製品を取り出し、次に加工するガラス材料を上型と下型の間に設置して再びプレス加工を行う、というサイクルで順次製造を実行する。

被成形物としてガラスレンズのように両面に高度な精度が要求される光学素子を成形する成形型は、成形精度を確保するために、胴型に対する上型及び下型のクリアランスが極めて小さく設定されている。そのため、成形完了後の上型と下型の分解や、次に成形を行う際の胴型への上型や下型の組み付けは、互いの中心軸を精密に位置合わせした上で、ブレや傾きを生じさせずに軸方向へ移動させる必要がある。こうした成形型の分解や組み立ての作業を、上型や下型を機械的に保持しながら移動させる分解組立装置で行わせるには、非常に高度な動作精度が要求され、高価な装置を要することになる。そのため、ガラス製光学素子用の成形型の分解や組み立ては手作業で行う場合が多かった。特許文献１では、こうした成形型の分解や組み立てを安価且つ容易に機械化する技術が提案されている。

また、特許文献２には、胴型を内部胴型と外部胴型の二重構造にして、ガラス製光学素子をプレス成形した後で、外部胴型の熱収縮に追随して上型が下方に移動するようにして、ガラス製光学素子と上型の接触を維持する技術が記載されている。

特許第２６６５０１８号公報特開２００８－２４５３３号公報

ガラス製光学素子を大量生産するプレス成形装置では、製造効率向上のために、複数の成形型を共通の保持部材に保持させて搬送し、加熱、プレス、冷却等の各工程を複数の成形型に対してまとめて実行するものが実用化されている。このタイプのプレス成形装置では、先に述べた上型と下型の分解及び組み立ての作業に加えて、保持部材に対する各成形型の着脱作業も行う必要があり、これらを効率化したいという要求があった。特に、手作業によらずに機械化された分解組立装置が望まれている。

個々の成形型においては、プレス成形後の分解工程において、上型や下型からガラス製光学素子をスムーズに取り外すことが求められる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、安価な構成で効率良く確実に複数の成形型の分解組立を行えるプレス成形装置を提供することを目的とする。

本発明は、上下方向に貫通する複数の収容孔を有する成形型ホルダにより複数の成形型を保持して、複数の成形型によって複数のガラス製光学素子をまとめてプレス成形するプレス成形装置に関するものである。各成形型は胴型と上型と下型とを有する。胴型は、上下方向に貫通する型ガイド孔を有する。上型は、上方から型ガイド孔に挿入されて、所定の挿入位置で胴型に対する下方への移動を規制される。下型は、下方から型ガイド孔に挿入される軸部と、該軸部よりも大径且つ胴型の外径よりも小径で型ガイド孔に対する挿入を規制される大径部とを有する。胴型の型ガイド孔内で上型と下型の接近によりガラス製光学素子をプレス成形する。成形型ホルダは、複数の収容孔内にそれぞれ環状に突設される胴型規制部を有し、胴型規制部は、胴型が下方へ通過することを規制し、且つ下型の大径部が上下方向へ通過することを許す。個々の胴型は、互いに熱膨張係数が異なる材質で形成されて上下方向に相対移動可能な第１胴型と第２胴型からなる。ガラス製光学素子を形成するガラス材料が軟化する高温域では、熱膨張係数の大きい第１胴型が熱膨張係数の小さい第２胴型よりも上方に突出し、ガラス材料が半硬化する降下温度域では、第２胴型が第１胴型よりも上方に突出する。プレス成形装置は、１次プレス部と、２次プレス部と、分解組立部とを備える。１次プレス部では高温域でのプレス成形を行い、第１胴型に当接して移動規制されるまで押圧部を下方に移動させて、押圧部によって上型を下方に押圧してプレス成形する。２次プレス部では降下温度域でのプレス成形を行い、第２胴型に当接して移動規制されるまで押圧部を下方に移動させて、押圧部によって上型を１次プレス部よりも下方に押圧してプレス成形する。分解組立部は、１次プレス部及び２次プレス部でのプレス成形後に、成形型ホルダを固定して、複数の胴型を上方から下方に押圧して胴型規制部によってそれぞれの胴型が下方への移動規制を受ける状態にし、複数の下型を下方から支持する台座を下方へ移動させて、複数の下型を対応する型ガイド孔及び収容孔から下方に離脱させる。

この本発明のプレス成形装置では、ガラス材料が軟化する高温域での１次プレス部によるプレス成形に続いて、ガラス材料が半硬化する降下温度域での２次プレス部によるプレス成形を行うことにより、ガラス製光学素子を高精度に成形することができる。

また本発明のプレス成形装置では、分解組立部において、複数の胴型に対する上方からの押圧と、複数の下型を支持する台座の下方への移動とによって、複数の下型を取り外す。複数の胴型及び上型は、下方に離脱した各下型による支えがなくなった状態でも、成形型ホルダの収容孔内に設けた胴型規制部によって、成形型ホルダ側に継続して保持される。台座を上方に移動させれば、複数の下型を再び胴型に挿入して、複数の成形型をまとめて組み立てることができる。従って、複数の成形型の分解と組み立てを効率及び精度良く行うことが可能である。分解組立部では、上下方向に動作するシンプルな機構によって複数の胴型や台座を動作させることができるため、複雑で高価な装置を要さない。

胴型の好ましい一例として、第１胴型と第２胴型を同心状に配置し、第２胴型の内側に型ガイド孔を形成し、第２胴型の外側に第１胴型を支持する。第２胴型には、外径方向に突出して第１胴型の下端位置を決めるストッパを設ける。分解組立部で複数の胴型を下方に押圧するときには、第２胴型の下端面が胴型規制部に当接して移動規制される。

胴型規制部よりも下型の大径部の方が上下方向の厚さが大きく、１次プレス部及び２次プレス部でプレス成形を行うとき、複数の下型の下面と成形型ホルダの下面が略面一で支持され、複数の下型のそれぞれの大径部が対応する第２胴型の下端面に当接し、且つ複数の第２胴型のそれぞれの下端面が対応する胴型規制部から上方に離間するようにすることが好ましい。これにより、１次プレス部及び２次プレス部でのプレス成形時には、成形型ホルダによる干渉を受けずに、高い精度で胴型と下型の相対位置を定めることができる。

分解組立部は、第１胴型と第２胴型の両方の上端面に対向して上下方向に可動である上下動部を備え、上下動部によって第１胴型と第２胴型の少なくとも一方を上方から下方に押圧することが好ましい。

分解組立部は、複数の下型の下面を台座に吸引する吸引手段を有し、台座の下方への移動によって複数の下型を対応する型ガイド孔及び収容孔から下方に離脱させるときに、吸引手段を用いて台座に複数の下型を吸引保持することが好ましい。これにより、それぞれの成形型において、胴型の型ガイド孔と下型の軸部との間のクリアランスが極めて小さく摺動抵抗が大きくなりやすい場合でも、型ガイド孔に対する下型の軸部の離脱を確実に行わせることができる。

第２胴型の型ガイド孔内に、上方へのガラス製光学素子の移動を規制する規制面を設けてもよい。規制面を利用して、上型に貼り付いた成形後のガラス製光学素子を、上型から分離させることができる。

降下温度域は、ガラス材料のガラス転移点近傍の温度に設定するとよい。

以上の本発明のプレス成形装置によれば、安価な構成で効率良く確実に複数の成形型の分解組立を行うことができる。

本実施形態のプレス成形装置の概略構造を示す上面図である。成形型ユニットの一部の断面図である。プレス成形前の成形型ユニットを１次プレス部に設置した状態を、図１のＡ－Ａ線に沿って示した断面図である。１次プレス部での成形完了後の状態を示す断面図である。１次プレス部、徐冷部、２次プレス部での各工程における成形型の一部を拡大した断面図である。プレス成形完了後の成形型ユニットを分解組立装置に搬送した状態の断面図である。分解組立装置でプランジャが複数の胴型を下方へ押圧した状態を示す断面図である。分解組立装置で台座を下方に移動させている状態を示す断面図である。分解組立装置で成形型ユニットから複数の下型が離脱した分解状態を示す断面図である。

図１は、本発明を適用したプレス成形装置全体の概略構造を示している。本実施形態のプレス成形装置１０は、ガラスプリフォーム９５（図３参照）をプレス成形してガラス製の光学素子であるガラスレンズ９０（図９参照）を製造するものである。図１に示すように、プレス成形装置１０は、供給部１１、加熱部１２、１次プレス部１３、徐冷部１４、２次プレス部１５、分解組立装置（分解組立部）１６を備えており、成形型ユニット１７を順次移送しながら加工を行う。供給部１１から２次プレス部１５までは、組立状態の成形型ユニット１７（図３、図４参照）を一連の移送ラインで移送する。分解組立装置１６では、成形型ユニット１７の分解と組み立てを行う（図６から図９参照）。

より詳しくは、供給部１１は、分解組立装置１６で組み立てられた成形型ユニット１７を受け取って移送ライン上に供給する部分である。加熱部１２は、成形対象であるガラスプリフォーム９５を加熱して軟化させる部分である。１次プレス部１３は、軟化したガラスプリフォーム９５を後述する上型３０と下型４０（図２以降参照）によってプレス成形する部分である。徐冷部１４は、１次プレス部１３でのプレス成形後のガラスレンズ９０を含む成形型ユニット１７を冷却する部分である。２次プレス部１５は、徐冷部１４を経て成形型ユニット１７の内部が所定以下の温度になった状態で、上型３０と下型４０によってガラスレンズ９０に追加のプレス加工を行う部分である。分解組立装置１６は、成形型ユニット１７を部分的に分解して成形後のガラスレンズ９０を取り出すと共に、次に成形するガラスプリフォーム９５を上型３０と下型４０の間にセットして成形型ユニット１７を組み立てる部分である。供給部１１から２次プレス部１５までの移送ラインや分解組立装置１６は、図示を省略するチャンバー内に設置されており、チャンバー内を不活性ガスで満たして酸素濃度を所定値以下にした状態で成形加工を行うことができる。

図３、図４、図６から図９に示すように、成形型ユニット１７は、各々が胴型２０と上型３０と下型４０で構成される成形型１８を複数備え、この複数個の成形型１８を成形型ホルダ５０によって保持したものである。本実施形態では、１つの成形型ホルダ５０が３つの成形型１８を保持する（図１参照）。すなわち、成形型ユニット１７は、１つの成形型ホルダ５０と３つの成形型１８により構成されている。

１つの成形型１８で１つのガラスレンズ９０が成形される。図１及び図２に示す基準軸Ｘは、成形型１８により成形されるガラスレンズ９０の光軸に一致するものである。上型３０と下型４０は、それぞれの中心軸が基準軸Ｘと一致するように胴型２０に支持された状態で、ガラスプリフォーム９５を間に挟んでプレスしてガラスレンズ９０を製造する。ガラスレンズ９０は非球面レンズであり、図９に示すように、レンズ面として凹面９１と凸面９２を表裏に有する。

プレス成形装置１０における供給部１１から２次プレス部１５までの移送ラインと分解組立装置１６では、各成形型１８における基準軸Ｘが上下方向に向くようにして、成形型ユニット１７が設置される。以下の説明では、基準軸Ｘに沿う方向を上下方向とし、基準軸Ｘに対して垂直な方向を径方向とする。

図２を参照して各成形型１８の詳細を説明する。図２では１つの成形型１８を示しているが、他の成形型１８も同じ構造になっている。

成形型１８を構成する上型３０と下型４０は、高温下でのプレス加工における破損や劣化が生じにくいように、耐熱性及び耐久性に優れる材質で形成されている。具体的には、炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）のようなセラミックス、あるいは超硬合金のような金属で形成されている。また、成形型ホルダ５０も同様に、耐熱性及び耐久性に優れる材質で形成されている。

胴型２０は、基準軸Ｘを囲む筒状の外胴型（第１胴型）２１と、外胴型２１の内側に位置する筒状の内胴型（第２胴型）２２とで構成された二重筒構造である。上型３０及び下型４０と同様に、胴型２０も耐熱性及び耐久性に優れる材質で形成されている。特に、外胴型２１と内胴型２２は互いに熱膨張係数が異なる材質からなり、外胴型２１を構成する材質の熱膨張係数は、内胴型２２を構成する材質の熱膨張係数よりも大きい。一例として、外胴型２１はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で形成され、内胴型２２は炭化ケイ素（ＳｉＣ）で形成される。

外胴型２１は、外径の大きさが一定の円筒面である外周面２１ａと、内径の大きさが一定の円筒面である内周面２１ｂとを有している。外周面２１ａと内周面２１ｂはそれぞれ、基準軸Ｘを中心とする円筒状の面である。外胴型２１の上端と下端には、基準軸Ｘに対して垂直な環状の上端面２１Ｕと下端面２１Ｄが形成されている。

内胴型２２は、部分的に径を異ならせている。内胴型２２の上端と下端には、基準軸Ｘに対して垂直な環状の上端面２２Ｕと下端面２２Ｄが形成されている。上端面２２Ｕの外縁から下方に向けて、外径の大きさが一定の円筒面である外周面２２ａが形成されている。外周面２２ａの形成領域の下方に、外周面２２ａから外径方向に突出する鍔状の下端フランジ（ストッパ）２３が設けられている。

内胴型２２の外周面２２ａの外径は、外胴型２１の内周面２１ｂの内径に対応している。下端フランジ２３の外径は、外胴型２１の外周面２１ａの外径とほぼ等しい。そのため、内胴型２２の外周面２２ａの外側に外胴型２１が同心状に支持される。内周面２１ｂと外周面２２ａの間には所定のクリアランスが設けられており、外胴型２１と内胴型２２は、内周面２１ｂと外周面２２ａを摺接させて上下方向へ相対移動可能である。外胴型２１は、下端面２１Ｄが下端フランジ２３の上面に当接することで、内胴型２２に対する上下方向位置が定められる。

上述のように、外胴型２１と内胴型２２のそれぞれの材質は熱膨張係数が異なっている。そして、外胴型２１における上端面２１Ｕから下端面２１Ｄまでの上下方向の長さＨ１（図２）と、内胴型２２における上端面２２Ｕから下端フランジ２３の上面までの上下方向の長さＨ２（図２）は、成形型１８の加熱状態によって寸法関係が変化する。成形型１８を加熱していない常温の状態では、熱膨張係数の小さい内胴型２２における長さＨ２の方が、熱膨張係数の大きい外胴型２１における長さＨ１よりも僅かに大きい（Ｈ１＜Ｈ２）。外胴型２１の下端面２１Ｄの位置は内胴型２２の下端フランジ２３によって定められるので、Ｈ１＜Ｈ２の場合は、外胴型２１の上端面２１Ｕよりも、内胴型２２の上端面２２Ｕの方が、僅かに上方に突出した状態になる（図５（Ｂ）、図５（Ｃ）参照）。

成形型１８を加熱すると、胴型２０に熱膨張が生じる。このとき、熱膨張係数の大きい外胴型２１の方が、熱膨張係数の小さい内胴型２２よりも熱変形量が大きい。そして、ガラスレンズ９０を形成するガラス材料のガラス転移温度（転移点）を超えてガラス材料が軟化する高温域では、長さＨ１が長さＨ２よりも僅かに大きい（Ｈ１＞Ｈ２）関係になる。すなわち、内胴型２２の上端面２２Ｕよりも、外胴型２１の上端面２１Ｕの方が、僅かに上方に突出する（図５（Ａ））。

この高温域から成形型１８を冷却すると、胴型２０に熱収縮が生じる。熱膨張係数の大きい外胴型２１の方が熱変形量が大きく、ガラスレンズ９０を形成するガラス材料が半硬化する降下温度域（ガラス材料の転移点近傍の温度。例えば５００℃程度）で、長さＨ２が長さＨ１よりも大きい（Ｈ１＜Ｈ２）関係になる。これに伴い、上端面２１Ｕよりも上端面２２Ｕの方が僅かに上方に突出する状態に戻る（図５（Ｂ）、図５（Ｃ）参照）。

内胴型２２の内側には型ガイド孔２４が形成されている。型ガイド孔２４は、内胴型２２を上下方向に貫通して上下に開口している。型ガイド孔２４は、上方から順に、上型制限部２５、上型ガイド部２６、下型ガイド部２７を有している。上型制限部２５と上型ガイド部２６と下型ガイド部２７のそれぞれの内周面は、互いに内径の大きさが異なっている。上型ガイド部２６の内径が最も小さく、上型制限部２５の内径が最も大きく、下型ガイド部２７の内径は上型ガイド部２６の内径と上型制限部２５の内径の間の大きさである。上型制限部２５の下端部分（上型ガイド部２６との境界部分）には、内胴型２２の径方向に延びる上向きの上型規制面２５ａが形成されている。下型ガイド部２７の上端部分（上型ガイド部２６との境界部分）には、内胴型２２の径方向に延びる下向きのレンズ規制面２７ａが形成されている。

内胴型２２の上端面２２Ｕは、上型制限部２５の上端開口部分の周囲に形成された環状の面である。内胴型２２の下端面２２Ｄは、下型ガイド部２７の下端開口部分の周囲に形成された環状の面であり、下端面２２Ｄの一部が下端フランジ２３の下面を構成している。また、下型ガイド部２７の下端側の一部には、下端面２２Ｄから離れて上方に進むにつれて内径を小さくする円錐状のテーパ面２７ｂが形成されている。

上型３０は、上下方向に伸びる軸部３１と、軸部３１の上部に位置する鍔状の大径部３２と、大径部３２から上方に突出する突出部３３とを有する。軸部３１は基準軸Ｘを中心とする円柱形状をなし、下方を向く先端に成形面３４が形成されている。大径部３２は、軸部３１と同軸上に位置し、軸部３１よりも大径の円柱形状である。突出部３３は、軸部３１及び大径部３２と同軸上に位置し、軸部３１よりも大径で大径部３２よりも小径の円柱形状である。成形面３４は、ガラスレンズ９０の凹面９１に対応する形状の凸状の面である。軸部３１と大径部３２の境界部分には、上型３０の径方向に延びる、環状で下向きの規制面３５が形成されている。

上型３０の軸部３１は、内胴型２２の型ガイド孔２４に対して上方から挿入され、この挿入状態で上下方向へ摺動可能に案内される。軸部３１の外径が上型ガイド部２６の内径に対応し、大径部３２の外径が上型制限部２５の内径に対応する。軸部３１と上型ガイド部２６の間の径方向のクリアランスは極めて小さく（例えば数μｍ）、内胴型２２によって上型３０の径方向位置及び角度（基準軸Ｘとの平行度）が精密に決められる。内胴型２２に対して上型３０は、規制面３５が上型規制面２５ａに当接する位置まで挿入することができ、当該位置よりも下方への上型３０の移動は規制される（図８、図９参照）。この状態で、突出部３３が内胴型２２の上端面２２Ｕから上方に突出する。

下型４０は、上下方向に伸びる軸部４１と、軸部４１の下部に位置する鍔状の大径部４２とを有する。軸部４１は基準軸Ｘを中心とする円柱形状をなし、上方を向く先端側に成形面４３が形成されている。大径部４２は、軸部４１と同軸上に位置し、軸部４１よりも大径で、内胴型２２の外周面２２ａよりも小径の円柱形状である。成形面４３は、ガラスレンズ９０の凸面９２に対応する形状の凹状の面である。軸部４１と大径部４２の境界部分には、下型４０の径方向に延びる、環状で上向きの規制面４４が形成されている。

下型４０の軸部４１は、胴型２０の型ガイド孔２４に対して下方から挿入され、この挿入状態で上下方向へ摺動可能に案内される。軸部４１の外径が下型ガイド部２７（テーパ面２７ｂを除く部分）の内径に対応する。軸部４１と下型ガイド部２７の間の径方向のクリアランスは極めて小さく（例えば数μｍ）、内胴型２２によって下型４０の径方向位置及び角度（基準軸Ｘとの平行度）が精密に決められる。内胴型２２に対して下型４０は、規制面４４が下端面２２Ｄに当接する位置まで挿入することができ、当該位置よりも上方への下型４０の移動は規制される（図３、図４、図６、図７参照）。この状態で、大径部４２が内胴型２２の下端面２２Ｄから下方に突出する。大径部４２の外径は内胴型２２における下端フランジ２３の外径よりも所定量小さく、規制面４４が下端面２２Ｄに当接する状態で、下端面２２Ｄの外径側の周縁部（下端フランジ２３の下面）には、規制面４４が当接しない環状の領域が存在する。

型ガイド孔２４に対して上方から軸部３１を挿入し、型ガイド孔２４に対して下方から軸部４１を挿入することにより、胴型２０に対して上型３０と下型４０が組み合わされて成形型１８が構成される。型ガイド孔２４内に軸部３１と軸部４１を挿入した状態で、成形面３４と成形面４３が上下方向に対向する。

続いて、各成形型１８を保持する成形型ホルダ５０について説明する。図１に示すように、成形型ホルダ５０は、外周部分に８つの平面部５５を有する多角柱形状の胴体内に、上下方向へ貫通する３つの収容孔５１を有しており、各収容孔５１内に１つの成形型１８を挿入保持可能である。成形型ホルダ５０を図１のように上面視すると、３つの収容孔５１は互いに等間隔に配置されている。すなわち、３つの収容孔５１は、上面視で正三角形の各頂点と中心に各々の中心軸（成形型１８における基準軸Ｘ）が位置するように配置されている。３つの収容孔５１は全て同じ形状及び寸法である。収容孔５１の下端側には、内径方向へ環状に突設されて開口径を小さくした胴型規制部５２が形成されている（図２参照）。

成形型ホルダ５０には、胴型規制部５２よりも上方に通気孔５４が形成されている。通気孔５４は、各収容孔５１の内面に開口し、成形型ホルダ５０の外面に連通している。収容孔５１の内面には、通気孔５４の開口部分の周囲に環状溝５４ａが形成されている（図２参照）。成形型ホルダ５０内に胴型２０を保持した状態で、外胴型２１に形成した通気孔２１ｃと、内胴型２２に形成した通気孔２２ｂとが、通気孔５４に通じる（図３、図４、図６から図９参照）。通気孔５４、通気孔２１ｃ、通気孔２２ｂはそれぞれ、基準軸Ｘを中心とする周方向に位置を異ならせて複数設けられている。環状溝５４ａは周方向に連続して環状に形成されており、外胴型２１の周方向位置に関わらず、通気孔５４と通気孔２１ｃが常に通じるようになっている。また、通気孔２２ｂの外径側には周方向に連続する環状溝２２ｃが形成されており、外胴型２１と内胴型２２の周方向の相対位置に関わらず、通気孔２１ｃと通気孔２２ｂが常に通じるようになっている。

収容孔５１は、胴型規制部５２と環状溝５４ａの形成箇所を除いて、内径サイズが一定の円筒状の内面を有している。胴型規制部５２の上面として、成形型ホルダ５０の径方向に延びる胴型対向面５３が形成されている。胴型対向面５３は、上方を向く環状の面である。

それぞれの成形型１８における胴型２０は、成形型ホルダ５０の収容孔５１に対して上方から上下方向へ摺動可能に挿入される。収容孔５１と胴型２０（外胴型２１の外周面２１ａと内胴型２２の下端フランジ２３）の間の径方向のクリアランスは、胴型２０（内胴型２２の型ガイド孔２４）に対する上型３０（軸部３１）及び下型４０（軸部４１）の径方向のクリアランスよりも大きい（例えば数十μｍ）。胴型２０は、内胴型２２の下端面２２Ｄ（下型４０の規制面４４が当接しない外径側の周縁領域）が胴型対向面５３に当接する位置まで収容孔５１に挿入することができ、当該位置よりも下方への胴型２０の移動は規制される（図７から図９参照）。下端面２２Ｄが胴型対向面５３に当接する状態で、胴型２０の上端（外胴型２１の上端面２１Ｕ、内胴型２２の上端面２２Ｕ）が収容孔５１から上方へ突出する。

成形型ホルダ５０の胴型規制部５２は、下方への胴型２０の通過を許さず、且つ上下方向への下型４０の大径部４２の通過を許す内径を備えている。すなわち、胴型２０における外胴型２１や下端フランジ２３の外径は胴型規制部５２の内径よりも大きく、大径部４２の外径は胴型規制部５２の内径よりも小さい。胴型規制部５２と大径部４２の間の径方向のクリアランスは、下型ガイド部２７と軸部４１の間のクリアランスよりも大きい（例えば数十μｍ）。従って、下型４０は、軸部４１が型ガイド孔２４の下型ガイド部２７に挿入された状態で、大径部４２の外面と胴型規制部５２の内面の当接による干渉を受けることなく、胴型２０によって径方向に位置決めすることができる。

大径部４２は胴型規制部５２よりも上下方向の厚みが大きい。そのため、図３、図４及び図６のように、下型４０（大径部４２）の下面位置が成形型ホルダ５０（胴型規制部５２）の下面位置と一致する（面一になる）状態では、規制面４４が胴型対向面５３よりも上方に位置する。

プレス成形装置１０は、全体的な制御を統括する制御回路（図示略）を備える。図３から図５を参照して、制御回路の制御下でのプレス成形装置１０による加工を説明する。

供給部１１から２次プレス部１５までの移送ライン上では、成形型ユニット１７の各成形型１８は、上型３０の軸部３１と下型４０の軸部４１をそれぞれ胴型２０（内胴型２２）の型ガイド孔２４内に挿入させている。より詳しくは、成形型ユニット１７は、複数の下型４０の下面と成形型ホルダ５０の下面とが略面一になるように型受け台８０上に載置されており、胴型２０と下型４０と成形型ホルダ５０は、図３及び図４に示す位置関係になっている。すなわち、大径部４２と胴型規制部５２の上下方向の厚みの差によって、下型４０の規制面４４が成形型ホルダ５０の胴型対向面５３よりも上方に位置している。これに応じて、胴型２０における内胴型２２の下端面２２Ｄは、規制面４４に当接し、胴型対向面５３から上方に離間している。また、胴型２０は内胴型２２の外側に外胴型２１を支持した状態にあり、下端面２１Ｄが下端フランジ２３の上面に当接して外胴型２１と内胴型２２の上下方向の相対位置が定まっている。

供給部１１から２次プレス部１５までの移送ライン上では、搬送装置が成形型ホルダ５０を保持して、成形型ユニット１７の搬送や位置決めを行う。成形型ホルダ５０のうち平面部５５を保持することで、搬送装置は成形型ホルダ５０の安定した搬送や高精度な位置決めを行うことができる。

成形型ユニット１７が供給部１１に搬送された段階では、各成形型１８において、上型３０の成形面３４と下型４０の成形面４３の間にガラスプリフォーム９５が配置されている（図３参照）。ガラスプリフォーム９５の厚みに応じて、後述するプレス後の状態（図４）よりも、上型３０が胴型２０に対して上方に突出している。また、供給部１１での成形型ユニット１７は、外胴型２１における上下方向の長さＨ１（図２）と内胴型２２における上下方向の長さＨ２（図２）の関係がＨ１＜Ｈ２である。よって、内胴型２２の上端面２２Ｕが、外胴型２１の上端面２１Ｕよりも上方に突出している。

加熱部１２では、ガラスプリフォーム９５のガラス転移温度よりも高い温度まで加熱して、ガラスプリフォーム９５を軟化させる。この加熱に伴う外胴型２１の熱膨張により、外胴型２１における上下方向の長さＨ１（図２）と内胴型２２における上下方向の長さＨ２（図２）の関係がＨ１＞Ｈ２になる。すなわち、外胴型２１の上端面２１Ｕが内胴型２２の上端面２２Ｕよりも僅かに上方に突出する（図５（Ａ）参照）。

続いて、ガラスプリフォーム９５が軟化した高温状態で、１次プレス部１３において１次プレス加工を行う。図３は１次プレス部１３での１次プレス加工前、図４は１次プレス加工後を示しており、図５（Ａ）は図４の一部を拡大したものである。プレス加工の際には、固定機構８１によって成形型ホルダ５０を側方から保持して固定する。固定機構８１は、成形型ホルダ５０の側部を挟むクランプ部（図３及び図４に表れている部分）と、クランプ部を成形型ホルダ５０に押し付ける力を付与するクランプ駆動部（図示略）とを備えている。クランプ部は平面部５５に当接しており、成形型ホルダ５０を安定して保持することができる。

図３及び図４に示すように、１次プレス部１３には、型受け台８０の上方にプレス板（押圧部）８２が設けられている。３つの成形型１８に対応する３つのプレス板８２が設けられており、各プレス板８２には、各成形型１８に対応する位置に貫通孔８２ａが形成されている。貫通孔８２ａの内径は、上型３０の突出部３３の外径よりも大きく、大径部３２の外径よりも小さい。そのため、貫通孔８２ａ内に突出部３３を進入させて、プレス板８２の下面を大径部３２に当接させることができる。さらに、プレス板８２の下面は、各胴型２０を構成する外胴型２１の上端面２１Ｕと内胴型２２の上端面２２Ｕの両方に対向する面積を有する。３つのプレス板８２は、不図示のプレス部材を介して、昇降機構８３によってまとめて上下方向へ移動される。昇降機構８３は、周知のピストンやシリンダやアクチュエータ等で構成されており、詳細の図示及び説明を省略する。制御回路が昇降機構８３の動作を制御することによって、プレス板８２によるプレス速度やプレス圧やプレス量等が適宜調整される。プレス時に、成形型１８内のガス等が、胴型２０の通気孔２１ｃ、２２ｂと成形型ホルダ５０の通気孔５４を通して、外部に排出される。

図３は、加熱部１２で加熱された成形型ユニット１７が、加熱による高温状態を保ったまま１次プレス部１３に移送された状態を示している。この状態で制御回路により１次プレス開始が指示されると、昇降機構８３が駆動されてプレス板８２を下方に移動させる。すると、プレス板８２の下面が、各上型３０の大径部３２の上面に当接する。プレス板８２の下方への移動を継続すると、プレス板８２の下動が大径部３２を介して上型３０に伝達されて、上型３０が下方に押圧移動される。図４に示すように、上型３０の軸部３１が下方に移動すると、成形面３４が下型４０の成形面４３に接近して、ガラスプリフォーム９５をプレスする。これにより、加熱で軟化した状態のガラスプリフォーム９５が変形され、上型３０の成形面３４と下型４０の成形面４３によってガラスレンズ９０の凹面９１と凸面９２が形成される。

このとき、下型４０の規制面４４と胴型２０（内胴型２２）の下端面２２Ｄが当接し、下端面２２Ｄは成形型ホルダ５０の胴型対向面５３から離間している。つまり、型受け台８０により支持される下型４０が胴型２０の上下方向位置を定めており、各成形型１８の上下方向の位置管理に成形型ホルダ５０が関与しない。これにより、複数の成形型１８がそれぞれ、他の成形型１８や成形型ホルダ５０の干渉を受けずに、個別に高い精度でプレス加工を行うことができる。

プレス板８２が上型３０を押圧しながら下方へ所定量移動すると、プレス板８２が胴型２０に当接して移動が規制される。より詳しくは、図５（Ａ）に示すように、加熱による熱膨張によって内胴型２２の上端面２２Ｕよりも上方に突出している外胴型２１の上端面２１Ｕに対して、プレス板８２の下面が当接する。外胴型２１は、下端面２１Ｄが下端フランジ２３の上面に当接して、内胴型２２に対する下方への移動が規制されている。内胴型２２は、下端面２２Ｄと規制面４４との当接によって、下型４０に対する下方への移動が規制されている。下型４０は、型受け台８０上に載置されていて下方への移動が規制されている。従って、図４及び図５（Ａ）の状態になると、外胴型２１と下型４０と型受け台８０を介して、プレス板８２による上型３０のそれ以上の押し込みが規制される。プレス板８２が外胴型２１の上端面２１Ｕによる移動制限を受ける状態になったら、制御回路が昇降機構８３の駆動を停止させる。１次プレス部１３での昇降機構８３の駆動停止制御は、プレス板８２の移動量（昇降機構８３の駆動量）や、昇降機構８３における負荷変動等を参照して行うことができる。

以上で１次プレス部１３での１次プレス加工が完了する。１次プレス加工で、ガラスレンズ９０の凹面９１及び凸面９２の形状はほぼ完成している。図５（Ａ）に示すように、１次プレス加工の完了時点で、上型３０の大径部３２は内胴型２２の上型制限部２５に進入しているが、上型規制面２５ａと規制面３５の間には上下方向の隙間があり、上型３０は内胴型２２に対して下方に移動する余地がある。また、内胴型２２の上端面２２Ｕとプレス板８２の下面との間にも隙間がある。

１次プレス部１３での加工後の成形型ユニット１７を徐冷部１４で冷却する。ガラス転移温度よりも所定以上温度が低くガラスレンズ９０が半硬化する降下温度域（ガラス材料の転移点近傍の温度。例えば５００℃程度）になると、冷却に伴う外胴型２１と内胴型２２の熱変形量（外胴型２１と内胴型２２を構成する材質の熱膨張係数）の差によって、外胴型２１における上下方向の長さＨ１（図２）と上下方向の内胴型２２における長さＨ２（図２）の関係がＨ１＜Ｈ２に変化する。外胴型２１の下端面２１Ｄの上下方向位置は内胴型２２の下端フランジ２３によって定まっている。従って、Ｈ１＜Ｈ２になると、図５（Ｂ）に示すように、外胴型２１の上端面２１Ｕが、内胴型２２の上端面２２Ｕよりも僅かに下方に位置するようになる。なお、徐冷部１４にはプレス板８２が設けられていないが、図５（Ｂ）には、上型３０の大径部３２に当接する位置のプレス板８２を一点鎖線で仮想的に示している。

徐冷部１４での冷却の際に、上型３０は、胴型２０の熱収縮に追随した下方への移動を行わずに、半硬化状態のガラスレンズ９０によって下方から支持されて図５（Ｂ）に示す位置を維持する。そのため、ガラスレンズ９０の半硬化状態では、外胴型２１の上端面２１Ｕが上型３０の大径部３２の上面よりも下方まで下がり、外胴型２１によるプレス板８２の移動（下動）制限が解除される。また、内胴型２２の上端面２２Ｕは、上型３０の大径部３２の上面よりも下方、且つ外胴型２１の上端面２１Ｕよりも上方に位置する。

続いて、成形型ユニット１７を２次プレス部１５に移送して、２次プレス加工を行う。２次プレス加工では、図５（Ｂ）の状態から図５（Ｃ）の状態にさせる。２次プレス部１５の全体構造の図示は省略しているが、２次プレス部１５は、１次プレス部１３と同様の構成（図３及び図４に示す型受け台８０、固定機構８１、プレス板８２、昇降機構８３等）を有している。よって、以下の２次プレス部１５の説明では、１次プレス部１３と同様に機能する部位を同じ名称及び符号で示す。

上述したように、徐冷部１４で成形型１８を所定温度以下にした状態（図５（Ｂ））では、上型３０の大径部３２の上面が、胴型２０の上端（上端面２１Ｕ及び上端面２２Ｕ）よりも上方に位置している。また、胴型２０内の上型規制面２５ａに対して、上型３０の規制面３５が離間している。従って、プレス板８２及び上型３０は、胴型２０に対して下方へ移動可能である。成形型ユニット１７の成形型ホルダ５０を固定機構８１で固定した上で、制御回路が２次プレス部１５の昇降機構８３を駆動させて、プレス板８２を下方へ移動させる。すると、プレス板８２の下面が各上型３０の大径部３２を押し込んで、上型３０が下方へ移動する。

図５（Ｃ）に示すように、プレス板８２の下面が内胴型２２の上端面２２Ｕに当接すると、それ以上の下方へのプレス板８２の移動が規制される。より詳しくは、内胴型２２は、下端面２２Ｄと規制面４４との当接によって、下型４０に対する下方への移動が規制されており、下型４０は、型受け台８０によって下方への移動が規制されている。プレス板８２が内胴型２２の上端面２２Ｕによる移動制限を受ける状態になったら、制御回路が昇降機構８３の駆動を停止させる。２次プレス部１５での昇降機構８３の駆動停止制御は、プレス板８２の移動量（昇降機構８３の駆動量）や、昇降機構８３における負荷変動等を参照して行うことができる。

２次プレス部１５での２次プレス加工により、ガラスレンズ９０のレンズ面の形状が仕上げられる。特に、２次プレス加工は、成形後のガラスレンズ９０の面精度を確保する効果がある。

具体的には、１次プレス部１３においてガラス転移温度を超える高温状態で上型３０を押し込んでプレス加工を行うと、ガラスの収縮が均等でないことによる面形状不良が生じやすい。そこで、２次プレス加工として、ガラスレンズ９０がある程度冷却された硬化直前の状態で上型３０による押圧を僅かに行うことで、凹面９１の形状不良を解消させる効果が得られる。なお、１次プレス加工時の外胴型２１と内胴型２２の上下方向寸法の差（Ｈ１＞Ｈ２）から、２次プレス加工時の外胴型２１と内胴型２２の上下方向寸法の差（Ｈ１＜Ｈ２）への変化量は、極めて小さい。すなわち、２次プレス加工での上型３０の押し込み量は極めて小さい（例えば、１μｍ以下）。従って、２次プレス加工では、ガラスレンズ９０や成形型１８に過大な負荷をかけずに、所望の効果を得ることができる。

以上で２次プレス部１５での２次プレス加工が完了する。１次プレス加工と同様に、２次プレス加工では、下型４０の規制面４４と胴型２０（内胴型２２）の下端面２２Ｄが当接し、下端面２２Ｄは成形型ホルダ５０の胴型対向面５３から離間しているので、各成形型１８の上下方向の位置管理に成形型ホルダ５０が関与しない。また、２次プレス加工の完了状態で、上型規制面２５ａと規制面３５の間には上下方向の隙間があり（図５（Ｃ）参照）、プレス板８２の最終的な停止位置（上型３０に対する押し切り量）は、内胴型２２の上端面２２Ｕの上下方向位置によって高精度に定められる。

ところで、凹面を有するレンズの場合、凸状の成形面３４に対する凹面９１の食い付きが生じやすく、プレス後にガラスレンズ９０が上型３０に貼り付いている場合がある。図４に示すように、成形されたガラスレンズ９０の外径は、内胴型２２内に設けたレンズ規制面２７ａの内径よりも大きい。そのため、ガラスレンズ９０が貼り付いた状態で上型３０を上方に引き上げると、ガラスレンズ９０の周縁部がレンズ規制面２７ａに当接して上方への移動が規制され、上型３０の成形面３４からガラスレンズ９０を分離させることができる。上型３０の引き上げによる成形面３４からガラスレンズ９０の分離は、後述する分解組立装置１６によって行う。

２次プレス部１５での２次プレス加工が完了したら、移送ラインから成形型ユニット１７を取り出して分解組立装置１６に移す。分解組立装置１６で各成形型１８を分解する段階では、ガラスレンズ９０の硬化が完了している。図６から図９を参照して、分解組立装置１６における成形型１８の分解と組み立ての詳細を説明する。

分解組立装置１６は、可動台座６０と、可動台座６０の上方に位置するプランジャ７０と、固定機構８５を備えている。可動台座６０の外側には支持台８６が配置されている。可動台座６０は昇降機構６５によって上下に移動させることができる。支持台８６は、固定されていて移動しない。プランジャ７０は、昇降機構７５によって上下に移動させることが可能な上方昇降部７４に対して、複数の圧縮バネ７６を介して吊り下げて支持されている。昇降機構６５と昇降機構７５は、周知のピストンやシリンダやアクチュエータ等で構成されており、詳細の図示及び説明を省略する。固定機構８５は、成形型ホルダ５０を側方から保持して固定的に支持する。

可動台座６０は、成形型ユニット１７を構成する全ての下型４０を同時に載置可能な載置面６１を有する。載置面６１の大きさは、成形型ホルダ５０の外形形状よりも小さく、成形型ホルダ５０の周縁部分は支持台８６によって支持される。載置面６１上には、各下型４０に対応する位置関係で複数の吸引凹部６２が形成されている。図６から図９には２つの吸引凹部６２が図示されているが、各成形型ユニット１７の３つの下型４０に対応して、３つの吸引凹部６２を備える。載置面６１は、各吸引凹部６２の形成箇所を除いて、水平方向に延びる平面形状になっている。

各吸引凹部６２の開口の大きさは、下型４０における大径部４２の下面よりも小さく、載置面６１上の所定位置に下型４０を載置した状態では、各吸引凹部６２が下型４０によって覆われる。各吸引凹部６２には個別に吸引通路６３が接続している。各吸引通路６３は真空ポンプからなる吸引源６４に個別に接続している。吸引通路６３と吸引源６４は、３つの吸引凹部６２に対応してそれぞれ３つ設けられている。各吸引源６４を駆動すると、各吸引通路６３を経由して各吸引凹部６２に吸引力を作用させることができる。すなわち、それぞれの吸引凹部６２と吸引通路６３と吸引源６４により、複数の下型４０の下面を可動台座６０の載置面６１上に吸引保持する吸引手段が構成されている。

プランジャ７０は、成形型ユニット１７を構成する全ての胴型２０に対応する数と配置の上下動部７１を有する。図６から図９には２つの上下動部７１が図示されているが、各成形型ユニット１７の３つの胴型２０に対応して、３つの上下動部７１を備える。各上下動部７１は、胴型２０の上端面２１Ｕ、２２Ｕに当接可能な下向きの環状の当接面７２を下端に有する。当接面７２に囲まれる内側に、下方に向けて開口する凹部７３が形成されている。

当接面７２の外径は、内胴型２２の上端面２２Ｕの外径よりも大きく、当接面７２の内径は、上端面２２Ｕの内径よりも大きい。そのため、上端面２２Ｕに当接した状態（図７から図９）で、当接面７２は上型制限部２５の内面よりも内径側には突出せず、且つ当接面７２の外径側の一部が内胴型２２の外周面２２ａよりも外径側に位置する。従って、プランジャ７０の当接面７２は、内胴型２２の上端面２２Ｕだけでなく、外胴型２１の上端面２１Ｕにも対向する。一方、当接面７２は、上型３０の大径部３２には対向しない。

凹部７３内に上型３０の突出部３３及び大径部３２が進入可能である。図７から図９には、凹部７３内に突出部３３のみが進入している状態を示しているが、上型３０の引き上げによって大径部３２も凹部７３内に進入する。凹部７３と突出部３３の間には径方向及び上下方向に大きなクリアランスが確保されており、突出部３３は凹部７３の内面に当接することなく進入する。

プランジャ７０から上方へ複数のガイド軸７７が突出している。各ガイド軸７７は、上方昇降部７４に形成したガイド孔に対して上下方向に摺動可能に挿入されている。ガイド軸７７がガイド孔の案内を受けることにより、プランジャ７０は、上下方向に直進移動するように支持される。各ガイド軸７７は圧縮バネ７６に挿通されている。各圧縮バネ７６は、上端が上方昇降部７４に接続し、下端がプランジャ７０に接続している。昇降機構７５によって上方昇降部７４が上下に移動すると、複数の圧縮バネ７６を介して吊り下げられたプランジャ７０が、ガイド軸７７で直進案内されながら上下に移動する。

各上下動部７１と各ガイド軸７７の内部には、吸引通路７８が形成されている。各吸引通路７８は真空ポンプからなる吸引源７９に接続しており、各吸引通路７８の端部が凹部７３内に開口している。各吸引源７９を駆動すると、各吸引通路７８を経由して各凹部７３に吸引力を作用させることができる。

固定機構８５は、成形型ホルダ５０の外周部を挟むクランプ部（図６から図９に表れている部分）と、クランプ部を成形型ホルダ５０に押し付ける力を付与するクランプ駆動部（図示略）とを備えている。クランプ部は、成形型ホルダ５０を挟持した状態で、各成形型１８の基準軸Ｘが上下方向（鉛直方向）に向くように、成形型ユニット１７の向きを高精度に定めて固定することができる。クランプ部は平面部５５に当接し、成形型ホルダ５０を安定して保持することができる。

プレス成形装置１０の制御回路は、上述した供給部１１から２次プレス部１５までの各部の動作制御に加えて、分解組立装置１６における、吸引源６４、７９や昇降機構６５、７５等の動作を制御する。以下の分解組立装置１６における各動作は、制御回路の制御によって実行される。

２次プレス部１５までの加工が完了して分解組立装置１６に搬送された成形型ユニット１７は、図６に示すように可動台座６０及び支持台８６とプランジャ７０の間に配置される。可動台座６０の載置面６１上に成形型ユニット１７が載置される。載置面６１は、支持台８６の上面とほぼ面一であり、成形型ホルダ５０の周縁部分の下面が支持台８６の上面に対向する。固定機構８５が成形型ホルダ５０を側方から保持して、成形型ホルダ５０の位置を固定させる。

成形型ユニット１７は、複数の下型４０が載置面６１上の複数の吸引凹部６２を塞ぐように位置が定められる。図６の状態では、先に述べた１次プレス部１３や２次プレス部１５での工程と同様に、載置面６１上に支持されている下型４０の下面と成形型ホルダ５０の下面とが略面一の関係になっている。そして、大径部４２と胴型規制部５２の上下方向への厚みの差によって、各成形型１８の胴型２０は、内胴型２２の下端面２２Ｄを規制面４４に当接させ、下端面２２Ｄを胴型対向面５３に対して上方へ離間させている。プランジャ７０は、成形型ユニット１７から上方に離れた退避位置にあり、複数の上下動部７１が複数の成形型１８と上下に対向する位置関係にある。特に、各上下動部７１の当接面７２が、各胴型２０の上端面２２Ｕ及び上端面２１Ｕに対向している。

図６に示すように成形型ユニット１７の設置が完了したら、昇降機構７５を駆動して上方昇降部７４を下降させる。上方昇降部７４の下降に伴って、圧縮バネ７６で吊り下げられたプランジャ７０が下降して成形型ユニット１７に接近し、各上下動部７１の当接面７２が、対向関係にある各胴型２０の上端面に当接する。特に、先の２次プレス部１５での加工に引き続いて、内胴型２２の上端面２２Ｕが外胴型２１の上端面２１Ｕよりも僅かに上方に位置しているため、当接面７２は上端面２２Ｕに当接する。プランジャ７０は、ガイド軸７７が上方昇降部７４のガイド孔により直進案内されるため、成形型ユニット１７に対する位置ずれを生じることなく、確実に各当接面７２が各胴型２０における上端面２２Ｕに当接する。

上方昇降部７４がさらに下降すると、上方昇降部７４とプランジャ７０の間で圧縮バネ７６が圧縮され、圧縮された圧縮バネ７６が復元しようとして、プランジャ７０を下方へ押圧する付勢力が生じる。なお、各圧縮バネ７６の中心にガイド軸７７が通されているため、各圧縮バネ７６が圧縮する際に座屈が生じない。この圧縮バネ７６からの付勢力によってプランジャ７０の各上下動部７１が各胴型２０を下方に押し込む。すると、固定機構８５によって固定されている成形型ホルダ５０に対して、各成形型１８が下方に移動される。より詳しくは、胴型２０が成形型ホルダ５０の収容孔５１内を下方に移動する。このとき、上端面２２Ｕが当接面７２に当接している内胴型２２が、プランジャ７０からの直接の押し込みを受ける。外胴型２１は、内胴型２２との間の摩擦や自重によって、内胴型２２に伴って下方に移動する。なお、プランジャ７０による押し込みの初期段階で外胴型２１が内胴型２２に追随移動しない場合でも、当接面７２の外縁近くの部分が上端面２１Ｕに当接して外胴型２１を押し込むため、最終的には胴型２０全体が下方に移動する。胴型２０は、内胴型２２の下端面２２Ｄが胴型対向面５３に当接する規制位置（図７）まで成形型ホルダ５０に対して下方に移動可能であり、規制位置よりも下方への移動は胴型規制部５２によって規制される。外胴型２１は、下端面２１Ｄが下端フランジ２３の上面に当接することで、内胴型２２に対する下方への移動が規制される。

プランジャ７０による各胴型２０の押圧を圧縮バネ７６の付勢力を用いて行っているため、複数の胴型２０の位置や移動のばらつきを吸収しながら適度な負荷で確実に動作させることができる。仮に、プランジャ７０と上方昇降部７４を剛体で直結して一体的に移動させると、このようなばらつき吸収機能をプランジャ７０が有さずに、特定の成形型１８に過大な負荷が作用してしまうおそれがある。

各収容孔５１内で各胴型２０が下方に移動すると、内胴型２２の下端面２２Ｄが規制面４４を押圧して、各下型４０も成形型ホルダ５０に対して下方へ移動される。成形型ホルダ５０は、支持台８６上に支持されていて、下方には移動しない。各下型４０を介して可動台座６０も下方へ押し込まれて、載置面６１が成形型ホルダ５０の下面から僅かに離間する（図７参照）。

各胴型２０の下端面２２Ｄが胴型対向面５３に当接するまでの間は、プランジャ７０側からの押圧力（付勢力）によって各成形型１８及び可動台座６０が下方へ移動する。下端面２２Ｄが胴型対向面５３に当接した段階で、各胴型２０は成形型ホルダ５０に対して下方へそれ以上移動できなくなる。各上型３０は、胴型２０の上型規制面２５ａに対する規制面３５の当接によって、成形型ホルダ５０に対するそれ以上の下方への移動が規制される。

プランジャ７０により胴型２０を押さえ付けた状態で、吸引源７９を駆動して、上下動部７１の凹部７３内に負圧をかける。上下動部７１の当接面７２の内径が上型３０の大径部３２よりも大きいため、凹部７３内に負圧がかかると、当接面７２に妨げられずに上型３０が上方に引き上げられる。このとき、上型３０の成形面３４にガラスレンズ９０の凹面９１が貼り付いた状態であると、上型３０の上方移動によって、ガラスレンズ９０のうち凹面９１の外側の周縁部が、内胴型２２のレンズ規制面２７ａに当接する。すると、上型３０が上方へ移動するのに対して、ガラスレンズ９０のそれ以上の上方への移動が規制され、上型３０の成形面３４からガラスレンズ９０が分離される。従って、凸状の成形面３４に対する凹面９１の食い付きが生じやすくても、ガラスレンズ９０を確実に上型３０から取り外すことができる。

続いて、昇降機構６５を駆動して可動台座６０を下方へ移動させる。このとき、吸引源６４を駆動して各下型４０を可動台座６０上に吸引保持する。胴型２０及び上型３０とは異なり、下型４０は、大径部４２が胴型規制部５２の内側を上下方向に通過可能であり、成形型ホルダ５０による下方への移動制限を受けない形状である。そのため、可動台座６０が下方へ移動すると、載置面６１に載置されている各下型４０が可動台座６０に追随して、成形型ホルダ５０及び胴型２０に対して下方へ移動する（図８参照）。この段階までに、上型３０からのガラスレンズ９０の分離（レンズ規制面２７ａを用いたガラスレンズ９０の振り落とし等）が完了しており、ガラスレンズ９０は、各下型４０と共に下方へ移動する。図８は、各下型４０の軸部４１が対応する胴型２０の型ガイド孔２４（下型ガイド部２７）から下方に離脱した直後の状態を示している。このとき、大径部４２は胴型規制部５２内で下方に移動して、胴型２０の下端面２２Ｄから規制面４４を離間させている。

各下型４０における軸部４１と各胴型２０における型ガイド孔２４の下型ガイド部２７との間のクリアランスが極めて小さいため、摺動抵抗の大きさによって、各下型４０がその自重だけでは胴型２０に対して下方に移動しにくい場合がある。各吸引源６４を駆動して各吸引凹部６２から各下型４０への吸引力を作用させることにより、摺動抵抗が大きい場合でも確実に、各下型４０を可動台座６０に伴って下方に移動させて型ガイド孔２４から離脱させることができる。

なお、可動台座６０を下降させる際に、何らかの原因で下型４０が可動台座６０に伴って下方に移動しなかったり、下型４０が載置面６１上で径方向に大きく位置ずれしてしまったりした場合、当該下型４０が対応する吸引凹部６２を完全には塞がなくなり、吸引凹部６２に外気が流入する。すると、当該吸引凹部６２が下型４０で完全に塞がれていた吸引状態に比べて、吸引凹部６２や吸引通路６３内の圧力が上昇する（外気圧に近づく）。従って、この吸引経路の圧力変化に基づいて、各下型４０が可動台座６０に伴って適切に下方に移動しているか否かを確認することができる。吸引凹部６２から吸引源６４までの複数の吸引経路上にはそれぞれ、このような圧力変化を検知可能な圧力センサが備えられている。仮にいずれかの吸引経路で所定値以上の圧力上昇が検知された場合、各胴型２０及び成形型ホルダ５０からの各下型４０の引き抜き動作に何らかのエラーが生じたものとみなして、可動台座６０の下降を停止したり、警報で報知させたりすることができる。特に、複数の下型４０を個別に吸引するように吸引凹部６２から吸引源６４までの吸引手段が構成されているため、特定の下型４０における引き抜き動作のエラーを確実に検出できる。

図８の位置から可動台座６０がさらに下方に移動すると、図９に示すように、各下型４０が胴型２０及び成形型ホルダ５０から完全に下方へ離脱する。これにより、各下型４０上に載っている成形済みのガラスレンズ９０が露出するので、ガラスレンズ９０を取り出して搬出する。以上でプレス成形装置１０における１サイクルの加工が完了する。

ガラスレンズ９０の取り出し後に引き続き成形を行う場合、次の成形対象となるガラスプリフォーム９５を各下型４０上に載せる。そして、昇降機構６５により可動台座６０を上方へ移動させる。また、昇降機構７５を駆動して、プランジャ７０を図６に示す退避位置へ移動（上昇）させる。

可動台座６０の上昇に伴い、各下型４０が胴型２０及び成形型ホルダ５０内に進入する。このとき、型ガイド孔２４の下型ガイド部２７に対する軸部４１の径方向位置が完全に一致していなくても、軸部４１の先端がテーパ面２７ｂに当接し、テーパ面２７ｂがガイド面として軸部４１を案内して型ガイド孔２４内に確実に導くことができる。言い換えれば、テーパ面２７ｂによって、胴型２０に対して下型４０を調芯させることができる。上述したように、軸部４１と下型ガイド部２７の間の径方向のクリアランスは極めて小さいが、当該構造により各下型４０をスムーズに組み付けることができる。また、軸部４１の先端側の周縁部にも、テーパ面２７ｂに対応する面取り形状が設定されており（図２参照）、この面取り形状も各下型４０のスムーズな組み付けに寄与する。

可動台座６０は、各下型４０の下面が成形型ホルダ５０の下面と面一になる位置まで上昇される。この状態で、各下型４０の軸部４１が型ガイド孔２４の下型ガイド部２７に進入し、規制面４４が胴型２０の下端面２２Ｄに当接して、各成形型１８の組み立てが完了する。胴型２０と上型３０と下型４０と成形型ホルダ５０は図３に示す位置関係となる。上型３０は、下型４０との間にガラスプリフォーム９５を挟むことにより、胴型２０に対して上方に押し上げられ、上型規制面２５ａからの規制面３５の離間量が大きくなる。このガラスプリフォーム９５による上型３０の押し上げ分は、上述した１次プレス部１３及び２次プレス部１５におけるプレス成形時に、上型３０の下方への移動量となる。

こうして、分解組立装置１６において成形型ユニット１７が組立完了状態になる。組立完了状態の成形型ユニット１７は供給部１１へ搬送され、上述した一連の工程で成形加工が行われる。

以上のように、本実施形態のプレス成形装置１０では、各成形型１８の胴型２０を外胴型２１と内胴型２２で構成して、外胴型２１により上型３０のプレス量を制限する１次プレスと、内胴型２２により上型３０のプレス量を制限する２次プレスとを順次行って、ガラスレンズ９０を成形する。異なる温度域での２段階でプレス成形することにより、ガラスレンズ９０を高精度に製造することができる。そして、熱膨張係数が異なる外胴型２１と内胴型２２を組み合わせるというシンプルな構成によって、胴型２０による上型３０のプレス量制限を段階的に変化させている。そのため、高価で複雑な構造を要さずに、２段階のプレス成形を実現できる。

特に、外胴型２１と内胴型２２はそれぞれ同心状に配された円筒状の部品である。外胴型２１については、径方向への凹凸を有さない最もシンプルな円筒形状である。内胴型２２は、外径側に突出する下端フランジ２３や、内径側に突出する上型ガイド部２６を有するが、いずれも基準軸Ｘ方向への型割りや切削等によって形成しやすい形状である。従って、胴型２０における個々の部品形状がシンプルで製造コストが抑えられ、且つ個々の部品の強度や精度にも優れている。

内胴型２２は、型ガイド孔２４の内面によって上型３０及び下型４０を支持及び案内すると共に、下端面２２Ｄが胴型２０全体の上下方向の位置基準となっている。そのため、内胴型２２は、温度変化による寸法変化を極力生じずに精度を確保することが望ましい。本実施形態では、内胴型２２ではなく外胴型２１を熱膨張係数が大きい設定にしている。また、内胴型２２の方が外胴型２１よりも径方向の肉厚が大きい。具体的には、図２に示すように、内胴型２２のうち最も肉厚が小さい上型制限部２５の形成部分で、外胴型２１と同等の肉厚であり、内胴型２２のそれ以外の部分は外胴型２１よりも肉厚が大きい。従って、内胴型２２の精度を確保しつつ、外胴型２１の熱変形を利用して、胴型２０の微量な高さ調整を実現することができる。

また、外胴型２１は、内胴型２２の外周面２２ａと下端フランジ２３によって内径側と下方の位置が定められ、成形型ホルダ５０の収容孔５１の内面によって外径側への膨出が制限される。そのため、熱変形による外胴型２１の寸法変化は、上端面２１Ｕ側の上下方向位置の変化として現出しやすくなっており、上端面２１Ｕの高さ位置を高精度に変化させることができる。

また、プレス成形装置１０における分解組立装置１６では、複数の成形型１８の分解と組み立てを手作業によらずに機械的にまとめて行うことができ、作業効率に優れている。固定機構８５により成形型ホルダ５０を固定した状態で、可動台座６０とプランジャ７０の上下動のみで分解と組み立てが行われるため、機械的な構造が簡単で安価に得ることができる。特に、可動台座６０の下降に伴って各下型４０が自重で下方に移動することで各成形型１８の分解が行われるので、型を精密に把持しながら型抜き方向に移動させるような高価で複雑な機構を要さない。

また、可動台座６０の載置面６１への吸引によって各下型４０の引き抜きを補助することで、胴型２０と下型４０の間のクリアランスが極小であるガラスレンズ成形用の成形型１８でも確実に分解することができる。吸引による各下型４０の保持は、低コスト且つシンプルな構造で実現でき、各下型４０の安定性向上にも寄与する。

また、内胴型２２の型ガイド孔２４内にレンズ規制面２７ａを設けている。成形後のガラスレンズ９０が上型３０に貼り付いている場合に、分解組立装置１６の吸引源７９を駆動して上型３０を引き上げることで、ガラスレンズ９０がレンズ規制面２７ａに当接して移動規制を受け、上型３０からガラスレンズ９０を確実に分離させることができる。なお、機械的な駆動構造によって上型３０の引き上げを行わせることも可能であるが、上型３０と胴型２０の間のクリアランスが極めて小さいため、上型３０を精密に保持しながら引き上げる保持機構が必要になる。これに対して、本実施形態の負圧による引き上げは、上型３０に対する精密な保持機構を用いることなく、簡単且つ確実に上型３０に引き上げ方向の力を付与できる点で優れている。

成形型ユニット１７の構成としては、成形型ホルダ５０の各収容孔５１内に胴型規制部５２を備えている。胴型規制部５２は、各成形型１８のうち下型４０を上下方向に通過可能とさせ、下方への胴型２０の通過を規制するものである。この胴型規制部５２によって、各胴型２０及び各上型３０を成形型ホルダ５０側に残した上で、可動台座６０の下降に伴って各下型４０を下方に離脱させるという態様の分割を実現できる。例えば、本実施形態とは異なるものとして、各成形型１８の分解時に、成形型ホルダ５０から取り外した複数の胴型２０を個別に保持する形態では、成形型１８の数だけ固定機構が必要になると共に、成形型ホルダ５０から各胴型２０を取り外す手間もかかる。これに対して本実施形態のように、各胴型２０を移動規制する胴型規制部５２を予め成形型ホルダ５０に設けた上で、この成形型ホルダ５０を１つの固定機構８５で保持する方が、構造を簡略にできると共に手間もかからない。胴型規制部５２自体は、成形型ホルダ５０の製造に際して、基準軸Ｘ方向に分割する型構造による成形や、成形型ホルダ５０に設けた下孔の内径を部分的に異ならせる切削加工等によって、低コストに得ることが可能な形状である。

以上のように、本実施形態のプレス成形装置は、安価な構成で効率良く確実に複数の成形型の分解組立を行うことができる。但し、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨内において様々な変更を行うことが可能である。

例えば、上記実施形態のプレス成形装置１０では、移送経路上の異なる位置に設けた１次プレス部１３と２次プレス部１５に成形型ユニット１７を順送して２段階のプレス加工を行っている。これにより効率良く加工作業を行うことができる。しかし、２段階のプレス加工を同一のプレス部で行うことも可能である。具体的には、プレス部で１次プレス加工を行った後、成形型ユニット１７を徐冷部に移送して冷却する。所定温度以下まで冷却されたら、成形型ユニット１７をプレス部に戻して２次プレス加工を行う。あるいは、プレス部で１次プレス加工を行った後、そのまま当該プレス部で成形型ユニット１７を所定温度以下まで徐冷させ、続いて２次プレス加工を行う。上記実施形態のような順送タイプのプレス成形装置１０に比して効率は低下するが、このような変形例でも成立する。すなわち、本発明の１次プレス部と２次プレス部は、異なる位置に配置された別構造である形態と、同一構造で２つのプレス部を兼用する形態のいずれも含むものである。

上記実施形態の胴型２０のように、互いに円筒状をなす外胴型２１と内胴型２２を径方向に重ねて構成すると、製造コスト、部品強度、精度確保等の点で有利である。しかし、外胴型２１や内胴型２２とは異なる形態の構成部品を組み合わせて胴型を形成してもよい。

上記実施形態の成形型ユニット１７は、３つの成形型１８を備えているが、１つの成形型ユニットが含む成形型の数は３つに限定されず任意に選択できる。

また、上記実施形態では、３つの成形型１８が、成形型ホルダ５０上に均等間隔で配置されている。この構成は、プレス加工時や成形型の分解組立時に複数の成形型の間で負荷の偏りが生じにくく、重量バランス等にも優れている。しかし、複数の成形型を不均等間隔で配置した構成を選択することも可能である。

上記実施形態の成形型ホルダ５０は多角柱状であるが、多角柱状以外の形状の成形型ホルダを採用することも可能である。

成形型を構成する下型については、胴型の型ガイド孔への挿入を規制されると共に、成形型ホルダの胴型規制部の内側を通過可能な大径部を有するという条件を満たしていれば、その形状等は任意に選択可能である。例えば、上記実施形態では、下型４０の大径部４２の規制面４４が胴型２０の下端面２２Ｄに当接する関係である。これとは異なり、下型ガイド部２７の下端側の一部に、内径を拡大した拡径部を追加し、この拡径部に設けた下向きの環状面（レンズ規制面２７ａを拡径させたような面）に対して大径部４２の規制面４４が当接するように構成することも可能である。

成形型を構成する上型については、胴型に対して所定位置よりも下方への移動が規制されることと、プレス成形時や成形型分解時に上方からの押圧を妨げないように胴型の上端面の少なくとも一部を露出させるという条件を満たしていれば、その形状等は任意に選択可能である。例えば、上記実施形態では、胴型２０に対する上型３０の下方への移動を規制する部分として、型ガイド孔２４内に上型規制面２５ａを形成している。これとは異なり、上型制限部２５を設けずに、内胴型２２の上端面２２Ｕまで上型ガイド部２６と同じ内径サイズで型ガイド孔２４が続くようにした上で、上端面２２Ｕのうち内径側の一部領域に対して大径部３２の規制面３５が当接して下方への移動規制を受けるように構成することも可能である。この場合、常に大径部３２が胴型２０の上方に露出するので、これに対応して、プレス板８２の下面側の構成変更や、プランジャ７０の凹部７３の内径拡大等を適宜行う。

上記実施形態のプレス成形装置１０はガラスレンズ９０を製造するものであるが、レンズ以外のガラス製光学素子（例えばプリズム等）を製造する成形装置に本発明を適用することも可能である。

１０：プレス成形装置
１２：加熱部
１３：１次プレス部
１４：徐冷部
１５：２次プレス部
１６：分解組立装置（分解組立部）
１７：成形型ユニット
１８：成形型
２０：胴型
２１：外胴型（第１胴型）
２１Ｄ：下端面
２１Ｕ：上端面
２２：内胴型（第２胴型）
２２Ｄ：下端面
２２Ｕ：上端面
２３：下端フランジ（ストッパ）
２４：型ガイド孔
２５：上型制限部
２６：上型ガイド部
２７：下型ガイド部
２７ａ：レンズ規制面（規制面）
３０：上型
３１：軸部
３２：大径部
３４：成形面
３５：規制面
４０：下型
４１：軸部
４２：大径部
４３：成形面
４４：規制面
５０：成形型ホルダ
５１：収容孔
５２：胴型規制部
５３：胴型対向面
６０：可動台座
６１：載置面
６２：吸引凹部（吸引手段）
６３：吸引通路（吸引手段）
６４：吸引源（吸引手段）
６５：昇降機構
７０：プランジャ
７１：上下動部
７２：当接面
７３：凹部
７４：上方昇降部
７５：昇降機構
７６：圧縮バネ
７８：吸引通路
７９：吸引源
８０：型受け台
８１：固定機構
８２：プレス板（押圧部）
８３：昇降機構
８５：固定機構
９０：ガラスレンズ（ガラス製光学素子）
９５：ガラスプリフォーム

Claims

上下方向に貫通する型ガイド孔を有する胴型と、
上方から前記型ガイド孔に挿入されて、所定の挿入位置で前記胴型に対する下方への移動を規制される上型と、
下方から前記型ガイド孔に挿入される軸部と、該軸部よりも大径且つ前記胴型の外径よりも小径で前記型ガイド孔に対する挿入を規制される大径部とを有する下型と、
からなる成形型を複数備え、成形型ホルダに設けた上下方向に貫通する複数の収容孔に複数の前記成形型を挿入して、それぞれの前記成形型で前記上型と前記下型を接近させて前記型ガイド孔内でガラス製光学素子をプレス成形するプレス成形装置であって、
前記成形型ホルダは、複数の前記収容孔内にそれぞれ環状に突設され、前記胴型が下方へ通過することを規制し、且つ前記下型の前記大径部が上下方向へ通過することを許す胴型規制部を備えており、
複数の前記成形型の前記胴型はそれぞれ、互いに熱膨張係数が異なる材質で形成されて上下方向に相対移動可能な第１胴型と第２胴型からなり、前記ガラス製光学素子を形成するガラス材料が軟化する高温域では、熱膨張係数の大きい前記第１胴型が熱膨張係数の小さい前記第２胴型よりも上方に突出し、前記ガラス材料が半硬化する降下温度域では、前記第２胴型が前記第１胴型よりも上方に突出し、
前記高温域で、前記第１胴型に当接して移動規制されるまで押圧部を下方に移動させて、前記押圧部によって前記上型を下方に押圧してプレス成形する１次プレス部と、
前記降下温度域で、前記第２胴型に当接して移動規制されるまで押圧部を下方に移動させて、前記押圧部によって前記上型を１次プレス部よりも下方に押圧してプレス成形する２次プレス部と、
前記１次プレス部及び前記２次プレス部でのプレス成形後に、前記成形型ホルダを固定して、複数の前記胴型を上方から下方に押圧して前記胴型規制部によってそれぞれの前記胴型が下方への移動規制を受ける状態にし、複数の前記下型を下方から支持する台座を下方へ移動して、複数の前記下型を対応する前記型ガイド孔及び前記収容孔から下方に離脱させる分解組立部と、
を備えることを特徴とするプレス成形装置。
前記第１胴型と前記第２胴型は同心状に配置され、前記第２胴型の内側に前記型ガイド孔が形成され、前記第２胴型の外側に前記第１胴型が支持され、
前記第２胴型は、外径方向に突出して前記第１胴型の下端位置を決めるストッパを有し、
前記分解組立部で複数の前記胴型を下方に押圧するとき、前記第２胴型の下端面が前記胴型規制部に当接する請求項１記載のプレス成形装置。
前記胴型規制部よりも前記大径部の方が上下方向の厚さが大きく、
前記１次プレス部及び前記２次プレス部でプレス成形を行うとき、複数の前記下型の下面と前記成形型ホルダの下面が略面一で支持され、複数の前記成形型のそれぞれで、前記大径部が前記第２胴型の前記下端面に当接し、且つ前記第２胴型の前記下端面が前記胴型規制部から上方に離間する請求項２記載のプレス成形装置。
前記分解組立部は、前記第１胴型と前記第２胴型の両方の上端面に対向して上下方向に可動である上下動部を備え、前記上下動部によって前記第１胴型と前記第２胴型の少なくとも一方を上方から下方に押圧する請求項１から３のいずれか１項記載のプレス成形装置。
前記分解組立部は、複数の前記下型の下面を前記台座に吸引する吸引手段を有し、
前記台座の下方への移動によって複数の前記下型を対応する前記型ガイド孔及び前記収容孔から下方に離脱させるときに、前記吸引手段を用いて前記台座に複数の前記下型を吸引保持する請求項１から４のいずれか１項記載のプレス成形装置。
前記第２胴型の前記型ガイド孔内に、上方への前記ガラス製光学素子の移動を規制する規制面を有する請求項１から５のいずれか１項記載のプレス成形装置。
前記降下温度域は、前記ガラス材料のガラス転移点近傍の温度である請求項１から６のいずれか１項記載のプレス成形装置。