JPH01298032A - 光学素子のプレス成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガラスレンズなどの光学素子をプレス成形す
る装置に係り、特に、形状精度の優れた光学素子を、短
縮した成形サイクルでプレス成形するに好適な、光学素
子のプレス成形装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の、光学素子のプレス成形装置は、ガラスのプリフ
ォームを取入れるプリフォーム取入れ室。

加熱室、プレス室、徐冷室およびレンズ取出し室からな
っており、前記各室内を非酸化雰囲気に保った状態で、
その室内を金型全体が移動するようになっていた。なお
、この種の装置として関連するものには、たとえば、特
開昭６１−２６５２８号公報が挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、プレスにより高温のプリフォームを加
圧して所定の形状に成形したのち、−旦除荷し、金型を
冷却して成形品の形状を凍結させるものであるが、成形
直後はまだガラスが高温で、粘弾性挙動を示す点につい
て配慮されておらず、わずかな″ひけ″の発生により成
形品の形状精度が低下するという問題点があった。

また、金型全体が移動してプレス成形をするものである
ので、その移動時における摺動の円滑さを確保するため
には、摺動部のクリアランスを大きく取らざるを得ない
ため、成形品の外周中心と光軸とのずれや傾きが大きく
なるという問題もあった。そして、金型の加熱、冷却に
要する時間が長いので、成形サイクルが長く、生産性も
わるいものであった。

本発明は、上記した従来技術の課題を解決して、形状精
度の優れた光学素子を、短縮した成形サイクルでプレス
成形することができる、光学素子のプレス成形装置の提
供を、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明に係る光学素子のプレ
ス成形装置の構成は、プリフォームを加圧成形して所定
形状の光学素子を製造するようにした、光学素子のプレ
ス成形装置において、成形室とブリフッオーム供給室と
成形品取出し室とを有するものであり、前記成形室は、
供給側と取出し側との途中に、プリフォームを予熱する
ことができる予熱炉を具備した搬送機構と、型閉めした
とき所定形状のキャビティを形成することができる金型
を装着したブレス機構と、加熱時のみ前記金型を加熱す
る位置へ位置決めし、該位置で金型を加熱することがで
きる加熱装置と、冷却時のみ前記金型を冷却する位置へ
位置決めし、該位置で金型を冷却することができる冷却
装置と、前記搬送機構と金型との間を往復動し、前記予
熱炉で予熱したプリフォームを搬送機構から受取り、こ
れを前記金型へ挿入することができ、且っ該金型で成形
した成形品を取出し、これを前記搬送機構の取出し側へ
渡すことができる挿入・取出し機構とを有し、内部の雰
囲気を調整することができるようにしたものであり、前
記プリフォーム供給室は、複数個のプリフォームをスト
ックし、これらを順次送出し位置へ届けることができる
プリフオームストック・送出し機構と、前記送出し位置
に届いたプリフォームを前記成形室の搬送機構の供給側
へ供給することができるプリフォーム供給機構とを有し
、内部の雰囲気を調整することができ、且つ前記成形室
と、開閉可能なプリフォーム供給室側シャッタを介して
連接したものであり、前記成形品取出し室は、成形品を
前記成形室の搬送機構の取出し側から取出し、これを収
納位置へ届けることができる成形品取出し機構と、前記
収納位置に届いた成形品を順次ストックすることができ
る成形品ストック機構とを有し、内部の雰囲気を調整す
ることができ、且つ前記成形室と、開閉可能な成形品取
出し室側シャッタを介して連接したものである。

さらに詳しくは、次の通りである。

上記目的は、金型をプレス機構に固定して装着し、この
金型の摺動部のクリアランスを最小限に抑えるようにし
、また成形品が固化するまで、プレスの加圧力を保持す
ることができるようにすることにより、成形品の形状精
度の向上が達成される。金型の加熱および冷却装置を別
々とし、加熱時には冷却装置を金型から十分離して余分
な加熱を避け、逆に冷却時には加熱装置を金型から十分
離し、冷却装置を金型へ直接接触させて金型のみを冷却
するようにすることにより、成形サイクルの短縮が達成
される。また、金型保護の観点から成形雰囲気を非酸化
性に保つ必要があるが、プレフォーム供給室、成形品取
出し室と成形室との間にシャッタを設け、成形室の雰囲
気を保持したまま、プレフォームの供給および成形品の
取出しを可能とした。

さらに、光学素子の表面あらさば一般に０．０１μｍ以
下を要求されているため、成形室内でのほこりの発生を
最小限にする必要がある。このほこり発生防止は、装置
付属のすべての駆動源を、成形室、プリフォーム供給室
、成形品取出し室の室外に設けることにより達成される
。

さらにまた、成形室、プリフォーム供給室、成形品取出
し室内での摺動部分を最小限にするため、駆動源の運動
機構としては、エアーシリンダもしくはモータによる、
−軸のみの直線運動もしくは回転運動に限定し、該駆動
源により駆動される機構、装置の運動の自由度を高々２
自由度とした。

［作用］ 金型は、成形室内のプレス機構に固定されて設置しであ
るので、摺動部のクリアランスが最小になり、成形品に
係る光学素子の外周中心と光軸とのずれや傾きを最小に
抑えることができる。また、加熱装置が金型から離れた
位置にあって、冷却装置が前記金型と接触し、成形品の
形状が凍結するまでプレスの加圧力を保持することがで
きるので。

ガラスの粘弾性変形によるひけの発生を防止することが
でき、優れた形状精度の光学素子が得られる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例によって説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る光学素子のプレス成
形装置の平面図、第２図は、第１図におけるＡ−Ａ’矢
視断面図、第３図は、第１図におけるＢ−Ｂ’矢視断面
図、第４図は、第１図に係る光学素子のプレス成形装置
の成形時における雰囲気調整工程図である。

このプレス成形装置の概要を、第１〜３図を用いて説明
すると、これは、プリフォーム１０ａを加圧成形して所
定形状の光学素子を製造するようにしたものであって、
成形室２とプリフォーム供給室７と成形品取出し室８と
を有するものであり、前記成形室２は、供給側と取出し
側との途中に、プリフォーム１０ａを予熱することがで
きる予熱炉２４を具備した搬送機構Ｔと、型閉めしたと
き所定形状のキャビティを形成することができる金型１
を装着したプレス機構Ｐと、加熱時のみ前記金型１を加
熱する位置へ位置決めし、該位置で金型１を加熱するこ
とができる加熱装置Ｈと、冷却時のみ前記金型１を冷却
する位置へ位置決めし。

該位置で金型１を冷却することができる冷却装置Ｃと、
前記搬送機構Ｔと金型１との間を往復動し、前記予熱炉
２４で予熱したプリフォーム１０ａを搬送機構Ｔから受
取り、これを前記金型１を挿入することができ、且つ該
金型１で成形した成形品１０ｂを取出し、これを前記搬
送機構Ｔの取出し側へ渡すことができる挿入・取出し機
構１４とを有し、内部の雰囲気を調整することができる
ようにしたものであり、前記プリオーム供給室７は、複
数個のプリフォーム１０ａをストックし、これらを順次
送出し位置へ届けることができるプリフオームストック
・送出し機構に係るストッカ９ａと、前記送出し位置に
届いたプリフォーム１０ａを前記成形室２の搬送機構Ｔ
の供給側へ供給することができるプリフォーム供給機構
１１ａとを有し、内部の雰囲気を調整することができ、
且つ前記成形室２と、開閉可能なプリフォーム供給室側
シャッタに係るシャッタ６ａを介して連接したものであ
り、前記成形品取出し室８は、成形品１０ｂを前記成形
室２の搬送機構Ｔの取出し側から取出し、これを収納位
置へ届けることができる成形品取出し機構１１ｂと、前
記収納位置に届いた成形品１０ｂを順次ストックするこ
とができる成形品ストック機構に係るストッカ９ｂとを
有し、内部の雰囲気を調整することができ、且つ前記成
形室２と、開閉可能な成形品取出し室側シャッタに係る
シャッタ６ｂを介して連接したものである。

以下、詳細に説明する。

成形室２は、金型１（詳細後述）、この金型１を挾持す
る。加圧棒２２ａを有するプレス駆動機構２２．受圧棒
１８からなるプレス機構Ｐと、このプレス機構Ｐの移動
方向とほぼ直交する平面に設けた冷却装置３（詳細後述
）と、プレス機構Ｐの移動方向と平行に設けた、加熱ヒ
ータ１５を有する加熱装置Ｈ（詳細後述）と、プレス機
構Ｐの移動方向と冷却装置Ｃの移動方向とのなす面に直
角方向に設けた挿入・取出し機構１４と、プレフォーム
１０ａを搬送するプラテン４とコンベヤ５とを有する搬
送機構Ｔと、プレフォーム１０ａを予熱する予熱炉２４
と、金型清掃時に非酸化性ガスを吹出す金型清掃機構１
３と、大気開放扉２３とからなるものである。

プレフォーム供給室７は、プレフォーム１０ａを保持す
るストッカ９ａと、プレフォーム１０ａをこのストッカ
９ａからプラテン４へ供給するプリフォーム供給機構１
１ａと、大気開放Ｂ１２　ａと、シャッタ６ａとからな
る。また、成形品取出し室８は、成形品１０ｂを保持す
るストッカ９ｂと、この成形品１０ｂをプラテン４から
取出してストッカ９ｂ上に置くことができる成形品取出
し機構１１ｂと、大気開放扉１２ｂとシャッタ６ｂとか
らなる。

１９．２０．２１は、成形室２．プリフォーム供給室７
．成形品取出し室８を支持するフレームである。

前記金型１は、型閉めしたとき所定形状のキャビティを
形成することができる、上側の入れ駒１ａ、下側の入れ
駒１ｂと、これら入れ駒を摺動可能に抱持し、窓１ｄを
開口し、その外形が六角形状をなしたコンテナ１ｃとか
らなるものである。

前記加熱装置Ｈは、内側に加熱ヒータ１５を取付けた反
射板１６を、上下動機構１７によって上下動可能に懸垂
してなるものである、プリフオーム１０ａの加熱を均一
にするために、前記加熱ヒータ１５を、少くとも金型１
の軸方向に３分割し、対向するコンテナ１ｃもしくは入
れ駒１ａ、ｌｂの温度が均一化するように、それぞれ分
割のヒータを独立に温度調整することができるようにな
っている。そして、プリフォーム１０ａを金型１へ供給
する際には、加熱ヒータ１５２反射板１６は、上下動機
構１７により上昇した状態で待機している。

前記冷却装置Ｃは、金型１との接触を確実にするために
、金型１の外周面を当接するように、左右それぞれ３分
割、合計６分割した冷却部３ａと、この冷却部３ａのそ
れぞれを、ばねを介して保持する保持部３ｂと、この保
持部３ｂのそれぞれを、金型冷却時には冷却位置へ位置
決めし、それ以外のときには左右へ開いた状態で待機さ
せることができる位置決め機構３ｃとからなるものであ
る。

前記ストッカ９ａと９ｂ、およびプリフォーム供給機構
１１ａと成形品取出し機構１１ｂとは。

それぞれ互いに同一構成のものである。

前記コンベヤ５の取出し側には、成形品１０ｂを冷却す
るための非酸化性ガス噴出し機構（図示せず）が配設さ
れている。

このように構成した光学素子のプレス成形装置の動作を
説明する。

入れ駒１ａ、ｌｂをコンテナ１ｃに組込み、この金型１
を、プレス機構Ｐの加圧棒２２ａと受圧棒１８との間へ
設置する、プリフオーム供給室７内へ、プリフォーム１
０ａを所定個数載置したストッカ９ａを設置し、また、
成形品取出し室８内へ、空のストッカ９ｂを設置する。

成形室２．プリフォーム供給室７．成形品取出し室８の
大気開放界２３，１２ａ、１２ｂを閉める。シャッタ６
ａ、６ｂを開いて各室を連通させる。この連通した室内
を１Ｏ−１Ｔｏｒｒ以下の真空にしたのち、そこへ非酸
化性ガス（たとえばＮ、１００％）を余圧程度（１，５
ＭＰａ程度）に充満させる。

ここでプレス成形装置をＯＮにすると、プリフォーム供
給機構１１ａが、その真空吸着チャックによって、スト
ッカ９ａからプリフォーム１０ａを吸着して持ち上げ１
回転して成形室２のコンベヤ５上のプラテン４上に移動
し、所定距離降下したのち、前記真空吸着チャックの真
空吸引を解除して、プリフォーム１０ａをプラテン４上
の所定穴へ供給する、プリフオーム供給機構１１ａは、
その後上昇して回転し、プリフォーム供給室７へ戻り、
次のプリフォーム１０ａの吸着動作に入る。

この間に、ストッカ９ａは所定角度（たとえば、６０°
）だけ回転し、つぎのプリフォーム１０ａを所定の吸着
位置へ送出しである。前記プラテン４上のプリフォーム
ｌｏａは、コンベヤ５の動きに従って予熱炉２４で所定
温度に予熱され、挿入待機位置へ送られ、ここでリフタ
２６によりプラテン４から上昇し、挿入・取出し機構１
４の真空吸着チャック１４ａにより吸着される。リフタ
ー２６は一旦待機位置へ下がる。前記プリフォーム１０
ａは、真空吸着チャック１４ａにより、コンテナ１ｃの
窓１ｄを通って入れ駒１ａ、ｌｂ間へ挿入され、その真
空吸引解除によって、入れ駒間へ設置される。入れ駒１
ｂが所定距離だけ上昇し、プリフォーム１０ａを加圧す
ることなく、入れ駒間隔を狭ばめる。加熱状態の加熱ヒ
ータ１５が所定位置まで下降し、金型１とプリフォーム
１０ａとを加熱する。そして、所定温度までプリフォー
ム１０ａが昇温すると加圧棒２２ａが上昇し、プリフォ
ーム１０ａをプレス成形温度で加圧保持する。加熱装置
Ｈが上昇して金型１から離れ、冷却装置３が左右から中
央へ寄り、金型１と接触して該金型１を冷却する。成形
品１０ｂが冷却固化するまで、加圧棒２２ａによる加圧
を続ける。これにより、成形品１０ｂには、ガラスの粘
弾性挙動に起因する″ひけ″は発生しない。成形品１０
ｂが固化したのち、加圧棒２２ａが下降して金型ｌが開
き、入れ駒１ｂから、挿入・取出し機構１４の真空吸着
チャック１４ａにより前記成形品１０ｂを取出す。この
とき、挿入・取出し機構１４の金型側での位置決めは、
コンテナＩＣの外壁へ真空吸着チャック１４ａの先端近
くを接触させて位置決めする。これにより、真空吸着チ
ャック１４ａと成形品１０ｂとの中心合わせに、熱の影
響がほとんど人らな（なり、きわめて精度が高く安定し
た成形品取り出しが可能となる。成形品１０ｂを吸着し
た挿入・取出し機構１４は、コンベア５上のプラテン４
上へ戻って停止し、所定高さまで上昇したりフタ２６上
へ、真空吸引を解除して成形品１０ｂを落下させる。リ
フタ２６は、所定位置まで下降し、その途中で成形品１
０ｂをプラテン４上へ戻す。

成形品１０ｂは、コンベヤ５上での移動にともない徐冷
され、取出し側の所定位置まで送られると、成形品取出
し機構１１ｂの真空吸着チャックにより、ストッカ９ｂ
上へ落下して収納される。

所定個数の成形品１０ｂがストッカ９ｂに収納されると
、成形品取出し機構１１ｂが収納位置から離れたところ
へ位置し、シャッタ６ｂが閉じ、成形品取出し室８の余
圧を排気し一度１Ｏ−２Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ程度の真空にし
、そこへ大気が入る。室内外の圧力が一定となると、大
気開放１１２ｂが開いてストッカ９ｂが室外へ取出され
、所望の成形品１０ｂが得られる。以上の動作が繰返え
され、所望個数の成形品１０ｂの成形を終了したとき、
光学素子のプレス成形装置がＯＦＦになる。

具体例を示す。

ＦＫ５　（ガラス）を使用して、３０ｍ＋＋φ、中心肉
厚１０　ｍ　ｔ　、曲率半径Ｒ３０ｎ＋＋ｓの両凸レン
ズの成形を行なった。金型１はタングステンカーバイド
系の超硬合金製であり、入れ駒１ａ、ｌｂとコンテナ１
ｃ内周の片側クリアランスを５μｍとした、プリフオー
ム１０ａの予熱温度は４４０℃、成形温度は６１０℃、
成形スピードは１０１ＴＩＩＩ／分とした。１個当りの
成形に要した時間は３分であり、成形品１０ｂの外周中
心と光学中心のずれは３μｍ以下、傾きは５秒以下と高
精度の両凸レンズが得られた。

以上説明した実施例によれば、金型１の摺動面のクリア
ランスを可能な限り小さくすることができるので、従来
のプレス成形した光学素子に比較して、外周中心と光軸
のずれや傾き角をきわめて小さくすることができるとと
もに、光学素子１個当りの成形スピードも同等である。

また、金型１の加熱、冷却を、それぞれ専用の加熱装置
Ｈ２冷却装置Ｃを使用して実施するようにしたので、成
形サイクルを短縮することができる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように本発明によれば、形状精度の
優れた光学素子を、短縮した成形サイクルでプレス成形
することができる。光学素子のプレス成形装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る光学素子のプレス成
形装置の平面図、第２図は、第１図におけるＡ−Ａ’矢
視断面図、第３図は、第１図におけるＢ−Ｂ’矢視断面
図、第４図は、第１図に係る光学素子のプレス成形装置
の成形時における雰囲気調整工程図でる。 １・・・金型、２・・・成形室、６ａ、６ｂ・・・シャ
ッタ、７・・・プリフォーム供給室、８・・・成形品取
出し室、９ａ、９ｂ・・・ストッカ、１０ａ・・・プリ
フォーム、１０ｂ・・・成形品、ｌｌａ・・・プリフォ
ーム供給機構、１１ｂ・・・成形品取出し機構、１４・
・・挿入・取出し機構、２４・・・予熱炉、Ｃ・・・冷
却装置、Ｈ・・・加熱装置、Ｐ・・・プレス機構、Ｔ・
・・搬送機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プリフオームを加圧成形して所定形状の光学素子を
   製造するようにした、光学素子のプレス成形装置におい
   て、成形室とプリフオーム供給室と成形品取出し室とを
   有するものであり、前記成形室は、供給側と取出し側と
   の途中に、プリフオームを予熱することができる予熱炉
   を具備した搬送機構と、型閉めしたとき所定形状のキャ
   ビティを形成することができる金型を装着したプレス機
   構と、加熱時のみ前記金型を加熱する位置へ位置決めし
   、該位置で金型を加熱することができる加熱装置と、冷
   却時のみ前記金型を冷却する位置へ位置決めし、該位置
   で金型を冷却することができる冷却装置と、前記搬送機
   構と金型との間を往復動し、前記予熱炉で予熱したプリ
   フオームを搬送機構から受取り、これを前記金型へ挿入
   することができ、且つ該金型で成形した成形品を取出し
   、これを前記搬送機構の取出し側へ渡すことができる挿
   入・取出し機構とを有し、内部の雰囲気を調整すること
   ができるようにしたものであり、前記プリフオーム供給
   室は、複数個のプリフオームをストックし、これらを順
   次送出し位置へ届けることができるプリフオームストッ
   ク・送出し機構と、前記送出し位置に届いたプリフオー
   ムを前記成形室の搬送機構の供給側へ供給することがで
   きるプリフオーム供給機構とを有し、且つ前記成形室と
   、開閉可能なプリフオーム供給室側シャッタを介して連
   接したものであり、前記成形品取出し室は、成形品を前
   記成形室の搬送機構の取出し側から取出し、これを収納
   位置へ届けることができる成形品取出し機構と、前記収
   納位置に届いた成形品を順次ストックすることができる
   成形品ストック機構とを有し、内部の雰囲気を調整する
   ことができ、且つ前記成形室と、開閉可能な成形品取出
   し室側シャッタを介して連接したものであることを特徴
   とする、光学素子のプレス成形装置。 ２、加熱装置を、金型の開閉方向と平行に移動させて、
   該金型を加熱する位置へ位置決めするようにした加熱装
   置にし、冷却装置を、前記金型の開閉方向と直交する方
   向へ移動させて、該金型を冷却する位置へ位置決めする
   ようにした冷却装置にし、挿入・取出し機構を、前記加
   熱装置の移動方向と前記冷却装置の移動方向とが作る平
   面と直交する方向に沿って、搬送装置と前記金型との間
   を往復動するようにした挿入・取出し機構にしたことを
   特徴とする請求項１記載の、光学素子のプレス成形装置
   。 ３、搬送機構、プレス機構、加熱装置、冷却装置、挿入
   ・取出し機構、プリフオームストック・送出し機構、プ
   リフオーム供給機構、成形品取出し機構、成形品ストッ
   ク機構用の各駆動源を、直線運動もしくは回転運動のみ
   を行なう駆動源にするとともに、これら全駆動源を、成
   形室、プリフオーム供給室、成形品取出し室外に配設し
   たことを特徴とする請求項１記載の、光学素子のプレス
   成形装置。