JPH0146451B2

JPH0146451B2 -

Info

Publication number: JPH0146451B2
Application number: JP59145240A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Hirota; Tetsuo Izumitani; Kishio Sugawara
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1984-07-14
Filing date: 1984-07-14
Publication date: 1989-10-09
Also published as: JPS6126528A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明はプレス成形後において、研磨不要の
高い形状精度と微小の面粗度をもつようにしたガ
ラスプレスレンズの製造装置に関する。

［従来の技術］最近、特殊な金型材料を用いて、型表面を光学
鏡面に仕上げ、かつ、非酸化性雰囲気でプレス成
形することによつて、研削研磨を必要としない光
学鏡面を有するレンズを得るという研究が行われ
ている。金型材として米国特許第3833347号明細
書にはガラス状炭素が、米国特許第4139677号明
細書にはSiC又はSi₃N₄が、米国特許第4168961号
明細書にはSiCと炭素の混合物がそれぞれ用いら
れている。（なお、ここでは金型材として金属で
ないものが用いられる場合も含めて金型と通称す
る。）［発明が解決しようとする問題点］米国特許第3833347号明細書には次の工程を含
むプレスレンズの成形装置が示されている。金
型内にガラス塊を入れること、金型を包囲して
いるチヤンバー内を脱気し、次いでチヤンバー内
に非酸化性ガスを導入すること、金型の温度を
ガラスの軟化点（リトルトン点；10^7.65アズの粘
度に相当する温度）近傍にまで上昇させ、その温
度で１〜５分保持すること、成形されたガラス
が変形しないように荷重を維持しながら、金型温
度をガラス転移温度よりも低に温度にまで下げる
こと、荷重を取り除くこと、金型の酸化を防
止するために約300℃までさらに冷却すること、
および型を開いて取り出すことからなつてい
る。このような成形方法では成形のサイクルタイ
ムが著るしく長くなる。これに対し、特開昭58−
84134号公報には加圧サイクルに要する時間がみ
じかくなり、金型材として広範な材料の使用が可
能となる方法の提案がなされている。その大要は
最終製品に近に近似した形状のプリフオームを用
いて、ガラスと金型が約10⁸ポアズ以上で、かつ
約10¹²ポアズ以下のガラス粘度に対応する温度で
プレスを開始し、10¹³ポアズよりも低いガラス粘
度に対応する温度でプレスを終了して、ガラスを
金型から取り出すというものである。しかしなが
らこれらの先行技術においてはプレスレンズを連
続的に製造する装置については示されていない。

［問題点を解決するための手段］本発明はプレスレンズを連続的に製造する装置
を提案するものであり、製造スピードが非常に速
いことを特徴とするものである。本発明者らは高
面精度、微小面粗度のプレスレンズを得るには次
の２点が重要であると考える。まず第１には金型
である。金型材料としては光学鏡面に加工するこ
とが可能で、高温強度及び高温硬度を持ち、成形
時にガラスと融着することがなく、又、肌荒れを
起こさないことが必要である。しかしながら、一
般には空気による酸化で肌荒れを全く起こさない
材料を見い出すことは難しいため非酸化性雰囲気
に保つて使用する必要があるし、金型の寿命のた
めには雰囲気をきびしくする必要がある。第２に
はプレス条件である。高面精度のプレスレンズを
得るには流動性を有するガラスをプレスして冷却
する際、冷却中にガラスの表面と内部との間に温
度差が生じないようにして完全に固結させること
によつてヒケを防止する必要がある。そのために
はある程度、冷却速度を遅くする必要がある。

本発明は、ガラスプリフオームの取入れ室、加
熱室、プレス室、徐冷室、急冷室及びレンズの取
出し室からなり、全体が真空排気することが可能
で密封性を持つている。また加熱室、プレス室、
徐冷室、急冷室の少なくとも１室に真空排気口及
び非酸化性ガスの流入口を設け、かつ取入れ室及
び取出し室と他の室とを遮断する手段、金型及び
又はガラスを順次移送する手段を設けたから、複
数組の型で連続的に動作させることにより、非常
に速いスピードで高面精度のプレスレンズを製造
でき、又金型の寿命を非常に長くできる。徐冷室
として複数の温度の異なる徐冷室又は温度傾斜炉
室である徐冷室にすることにより、さらに効力が
発揮される。なお、通常は加熱室の前段を予備加
熱室とするものであるが、取入れ室に加熱機能を
もたせることにり予備加熱室を省略することがで
きる。また徐冷後一旦急冷室に送つて取出すこと
の方が好ましいが、取出し室に冷却機能をもたせ
ることにより徐冷室端に続く急冷室を省略するこ
ともできる。

また本発明では多数組の金型を用いる。この金
型は、非酸化性雰囲気中で加熱および冷却を繰り
返す。これにより型が酸化される必配がなく、20
秒乃至10秒に１ケという速いスピードで、高精度
のプレスレンズを連続生産することができる。

［実施例］以下、本発明の実施例の装置及び動作を図面に
基づいて説明する。

実施例１本発明装置の全体の平面図を第１図に示し、各
部の概略断面図を第２〜４図に示す。装置本体は
プリフオームの取入れ室１、予備加熱室２および
加熱室３、プレス室４、温度傾斜炉からなる徐冷
室５、急冷室６および取出し室７からなり、加熱
室２，３と徐冷室５はプレス室４の位置でずらし
た直線状に連ねて、それぞれコンベアベルト１６
ａ，１６ｂが配備されている。取入れ室１、取出
し室７および本室（加熱室２および３、プレス室
４、温度傾斜炉からなる徐冷室５および急冷室６
を本室と総称する）は、非酸化性ガスの流入口４
１と、真空ポンプに連結された排気口４２が設け
てある。又、取入れ室１と本室の間および取出し
室７と本室の間にはゲート弁８，９がある。加熱
室２，３の間にシヤツター２１ａ、プレス室４と
徐冷室５の間にシヤツター２１ｂを設け、更に徐
冷室５と急冷室６の間にシヤツター２１ｃを設け
ている。なお、ここで云うシヤツターとは熱を遮
断する反射板程度のもので、ガスの通過を許すに
十分な隙間を有するものを意味している。

また取入れ室１には装置外からのプリフオーム
を収容した金型を取入れ室から予備加熱室２に移
すため互いに直交する方向に進退する２本の把持
具１３，１５が挿設され、プレス室４には加熱室
３の先端に前記金型をプレス位置にセツトし、プ
レス後、徐冷室５に移すため直交する２本の把持
具１７，１８が挿設されている。更に急冷室５に
は徐冷後の金型を水冷治具２４に移す把持具２２
があり、取出し室７には冷却固結後の加工物を取
り出すため互いに直交方向に進退する２本の把持
具２５，２７が挿設されている。

上記装置を用いてプレスレンズを成形するに
は、まず、装置全体を真空排気し、非酸化性ガス
（例えば２％H₂＋98％N₂）を充填し、若干陽圧
にし、加熱室２，３、プレス室４、温度傾斜炉か
らなる徐冷室５を所定温度に昇温して準備を完了
する。

装置外での操作によりプリフオーム１０を型１
１の中に入れ、保持具１２と共に把持具１３にセ
ツトする。一方、ゲート弁８を閉じ、取入れ室１
の扉１４を開く、把持具１３を第２図のように取
入れ室１に入れ、把持具１５で、型１１及び保持
具１２を受け取り、把持具１３を室外にもどし、
扉１４を閉じる。次に取入れ室１を排気し、非酸
化性ガスを満たす。ゲート弁８を開き、把持具１
５を前進させ、加熱室２の入口でコンベアベルト
１６ａに型１１及び保持具１２をのせたのち、把
持具１５をバツクさせる。

ガラスプリフオーム１０は型１１及び保持具１
２と共にコンベアベルト１６ａによつて、予備加
熱室２および加熱室３を移動して加熱される。加
熱室３の末端で、把持具１７で保持具１３を受け
取り、型１１をプレス室４の支持台５５に移す。
プレス室４では第３図に示すように支持具１９を
上げ、押し具２０を下げてプレスする。プレスし
たのち押し具２０を上げ、支持具１９を下げると
同時にシヤツター２１ｂを開け、把持具１８で温
度傾斜炉からなる徐冷室５のコンベアベルト１６
ｂ上に型１１及び保持具１２を移す。温度傾斜炉
中のコンベアベルトによつて移動することによ
り、ガラスは完全に固結する。温度傾斜炉端のシ
ヤツター２１ｃを開け、第４図のように把持具２
２で急冷室６の水冷板２３上に移し、水冷治具２
４を降ろし型を冷やす。型が酸化を起こさない温
度になつたら把持具２５で型１１および保持具１
２を取出し室７に移しゲート弁９を閉じる。取出
し室７の扉２６を開け、型１１および保持具１２
を把持具２７で取出し、装置外での操作により、
型からレンズを取り出す。一方、取出し室７は扉
２６を閉じ、真空排気して、非酸化性ガスを満た
し、ゲート弁９を開ける。

このように多数組の型を用いて、この操作を連
続して行うことにより、20秒乃至数10秒に１ケの
スピードで高精度のプレスレンズの製造が可能で
ある。

実施例２本発明の別の実施例を示す。装置全体の平面図
を第５図に示し、各部の概略断面図を第６〜９図
に示す。この実施例はプリフオームの取入れ室
１、プリフオーム加熱室２以下取出し室７に至る
大筋では前の実施例と同じであるが、加熱室３に
対し徐冷室５を折返す形に接続し、徐冷室端に加
熱室入口部３ａに通ずるシヤツター６１を設ける
と共に金型をリターンさせる移送手段を付設し、
更に取出し室７に冷却機能をもたせて急冷室を省
略したものである。また真空ポンプおよび非酸化
性ガス流入口は実施例１と同様に取付けてある。

この実施例では、まずコンベヤベルト上１６
ａ，１６ｂに数固の金型を配置し、装置全体を排
気し、非酸化性ガスを充填して若干陽圧にし、プ
リフオームの予備加熱室２、加熱室３、プレス室
４、温度傾斜炉による徐冷室５を所定温度に昇温
し、準備を完了する。次に第５図におけるゲート
弁８を閉じ、取入れ室１の扉１４を開き、プリフ
オーム１０をのせた把持具１３を前進させて取入
れ室１に入れ、真空チヤツク１５ａでプリフオー
ム１０を吸い上げ、把持具１３をバツクさせて、
扉１４を閉じる（第６図）取入れ室１を排気し、
非酸化性ガスを満たし、ゲート弁８を開く、真空
チヤツク１５ａを前進させて予備加熱室２に配置
されている支持具１２上にプリフオーム１０を置
き、真空チヤツク１５ａをバツクさせる。

予備加熱後、第７図のように、別の真空チヤツ
ク１５ｂでプリフオームをつかんで、加熱室３の
入口３ａへ移送する。このとき金型４５は加熱室
３の入口３ａに来ており、真空チヤツク４９で上
型４６が持ち上げられている。プリフオーム１０
は真空チヤツク１５ｂによつて、スリーブ４８の
側壁上方に設けられた穴５０を通して型内に入
る。真空チヤツク４９ａを上昇させて、下型４７
を押し上げプリフオームを受け取り、真空チヤツ
ク４９ａを下げて下型４７を下げ、真空チヤツク
１５ａはバツクし、上型４６を下げる。次いで加
熱室３内をコンベヤベルト１６ａによつて移動さ
せ、金型４５およびプリフオーム１０を加熱す
る。加熱室３の末端で把持具１７により、保持具
１２をつかみ、金型４５をプレス室４の支持台５
５に移す。支持棒５１を上げ、押し棒５２を下げ
てプレスする（第８図）。押し棒５２及び支持棒
５１をもとにもどし、把持具１８で保持具１２を
つかむと同時に、把持具１７をバツクさせ、型４
５及び保持具１２をコンベヤベルト１６ｂ上に移
し、温度傾斜炉からなる徐冷室５を移動させる。

徐冷室５を移動する間にガラスが完全に固結
し、徐冷室の末端で把持具５６により保持具１２
が把持される。真空チヤツク５８で上型４６を持
ち上げ、真空チヤツク５８でレンズ１０ののつた
下型４７を押し上げる。真空チヤツク５９を前進
させて、スリーブ側壁に設けたもう１つの穴より
型内に入れレンズを吸い上げる（第９図）。この
ようにしたのち真空チヤツク５９をバツクさせ、
第５図のゲート弁９を閉じて、取出し室７の扉２
８を開ける。把持具６０を取入れ室７に入れてレ
ンズ１０を受け取り、レンズを装置外に取り出
す。扉２８を閉じて取出し室７を排気し、非酸化
性ガスを満たしてゲート弁９を開ける。一方、型
はレンズがなくなつた後、第９図の真空チヤツク
５８で下型４７を下げ、上型４６を下げ、第５図
のシヤツター６１を開けて、把持具５６で加熱室
３の入口３ａに移送し、金型をリターンさせる。

本実施例においては多数組の金型を用いて上記
の動作を繰返すことにより、金型を循環使用する
ため、速いスピードで高精度のプレスレンズを成
形でき、しかも金型の寿命を保つことができる。

実施例３第１０図は更に別の実施装置の平面図を示し、
第１１〜第１４図の各部の断面図を示す。この実
施例は予備加熱室および本室を円形にして連続作
業を一層有利にしたものである。すなわち、予備
加熱室２は小円形で内部にタクト回転する複数の
ホルダー支持台２９を有し、予備加熱室より大き
な円形をなして加熱ゾーン、プレス部および徐冷
ゾーンを配した本室３０における加熱ゾーンの入
口部で外接しており、しかも本室内には予備加熱
室から移したホルダーを受け入れる多数組の金型
４５をタクト回転させる盆３６を有している。

更に詳しく説明すると、第１０図に示すように
予備加熱室２を円形とし、次段の加熱ゾーン３、
プレス４および徐冷ゾーン５を含む本室３０も円
形とすると共に、コンベヤベルトを排し、加工物
をタクト回転させて移送する。加熱室２は本室３
０に比べ小円形で、大円形の本室３０と外接し、
その外接部分にシヤツター２１ａを配備してい
る。

予備加熱室２の中央に回転軸２８を立て、その
上端に３個のホルダー支持台２９を設ける一方、
周壁にゲート弁８を設けてプリフオーム取入れ室
１を連設する。取入れ室１には装置外からプリフ
オームを装入する把持具１３と、予備加熱室２に
は移動させる把持具１５と、把持具１３の出入れ
のとき開閉する扉１４とを有している。また予備
加熱室２におけるシヤツター２１ａの反対方向の
壁には、回転軸２８の中心を含んでシヤツター２
１ａの中央に向つて大きく進退する把持具３４を
挿設している。

大円形の本室３０は第１０図、第１２図に示す
ように中央の回転軸３５から放射状に８本の腕３
７を設け、その端部に金型組立体を支持する盆３
６を固着する。この盆３６は、第１２図のように
〜の各ステーシヨンをもつタクト回転が与え
られる。本室３０内部は円筒状の仕切壁３８が設
けられ、その内部を補助加熱ゾーン３９とし、そ
の外方に盆３６の回転方向に向つて加熱ゾーン
３、プレス部４、シヤツター２１ｂ、温度傾斜路
（徐冷ゾーン）５およびシヤツター２１ｃを配置
している。取入れ室１、取出し室７および本室３
０には真空ポンプに連結された排気口４２と、非
酸化性ガスの流入口４１が設けてある。又、取入
れ室１とプリフオームの加熱室２の間、及び取出
し室７と急冷室６の間にはゲート弁８，９が設け
てある。

上記第３実施例の装置の作用を説明すると、ま
ず８組の金型４５を本室３０内のお盆３６上にセ
ツトし、装置全体を真空排気してから、非酸化性
ガス（例えば２％H₂＋98％N₂）を充填し、若干
陽圧にし、プリフオームの加熱室２、加熱ゾーン
３、プレス部４および温度傾斜炉による徐冷ゾー
ン５をそれぞれ所定温度に昇温して準備を完了す
る。

このように準備したのち、第１１図のように把
持具１３のホルダー４０上にガラスプリフオーム
１０をのせて待機させる一方、ゲート弁８を閉
じ、取入れ室１の扉１４を開け、把持具１３先端
のホルダー４０を取入れ室１の中央にまで進出さ
せる。次いで把持具１３と直交方向に操作できる
把持具１５（第１０図）を前進させてホルダー４
０を受け取り、把持具１３は後退させて扉１４を
閉じる。取入れ室１を排気し、非酸化性ガスを満
たし、ゲート弁８を開け、把持具１５を更に前進
させて、加熱室２にある支持台２９上にホルダー
４０と共にプリフオーム１０をのせ、把持具１５
をバツクさせる。

予備加熱室２内の支持台２９は回転軸２８の駆
動により、第５図に示すように位置３１，３２，
３３の３ステーシヨンのタクト回転が与えられ、
加熱時間をかせぐ、位置３１で供給された加工物
が位置３３に移動したときに、把持具３４を第１
２図のように前進させてホルダー１２をつかむ一
方、シヤツター２１ａを開ける。さらに前進させ
て加熱ゾーン３内のステーシヨンで待ち受けて
いる金型４５に入れる。金型４５は上型４６、下
型４７およびスリーブ４８で構成されているが、
スリーブ４８の上方にはホルダーが入る穴５０が
設けてあり、このとき上型４６は真空チヤツク４
９で上方に持ち上げられている。上型４６をもど
し、把持具３４をバツクさせ、ガラスプリフオー
ム１０及びホルダー１２を型内にセツトしたのち
シヤツター２１ａを閉じる。

回転軸３５を回転することにより金型４５はス
テーシヨンのプレス部４に移動し、第１３図の
ように支持棒５１を上げ、押し具５２を下げるこ
とによりプレスする。プレス加工を終えたのち、
押し具５２を上げ、支持具５１を下げると同時
に、シヤツター２１ｂを開けてステーシヨンに
移したのち、直ちにシヤツター２１ｂを閉じる。
再び移動を開始し、ステーシヨン〜にわたる
徐冷ゾーン５を通過させる。このように多数組の
型による連続動作のため、次のプレスが行われて
いる時間は徐冷ゾーンで停止する。徐冷によりガ
ラスは完全に固結し、ゾーン末端のステーシヨン
に移動すると、第１４図に示すように、真空チ
ヤツク５３で上型４６を持ち上げ、真空チヤツク
５４で下型４７も上げ、一方、シヤツター２１ｄ
を開け、把持具２２を前進させてホルダー４０を
つかみ、真空チヤツク５４で下型４７を下げる。
把持具２２をバツクさせ、急冷室６の水冷板２３
上にレンズ及びホルダー４０を移す。シヤツター
２１ｄを閉じ、上型４６を下げる。水冷板２４を
下げて冷却し、第１０図に示す把持具２５で取出
し室７に移す。ゲート弁９を閉じ扉２６を開け、
把持具２７でホルダー４０と共にレンズを取り出
す。扉２６を閉じ、取り出し室７を排気し、非酸
化性ガスを満たし、ゲート弁９を開け、次に備え
る。

一方、ステーシヨンで操作を終えた金型４５
は、シヤツター２１ｃを通過して加熱ゾーン３に
入り、ステーシヨン、を移動する間に加熱さ
れてステーシヨンに戻りホルダーに支持された
新たなプリフオームを受入れて上記操作を繰返す
ものである。このように加熱室２より供給された
プリフオームをのせたホルダーを本室３０内で８
組の型に順次受入れ、加熱、プレス、徐冷の工程
を経て、急冷室に接したのち、取出すものである
から、型が酸化される心配がなく、速いスピード
で、高精度のプレスレンズを連続生産することが
できる。

以上の各実施例ではゲート弁、シヤツター、扉
等を用いたが、本発明の機能を果すものであれ
ば、いかなる遮断の手段を用いてもよく、シヤツ
ターと記した部分は多少の隙間があつてもよい。
移送手段についても実施例に限定されるものでは
ない。又、徐冷室は温度傾斜炉室に限らず、複数
の部屋にして段階状に温度を下げる方法で徐冷し
てもよい。又本発明で室という言葉を用いたが、
ゲート弁、扉などで遮断したところ以外は仕切ら
れている必要はない。金型としては炭化タングス
テンを用いたが、前述の金型としての条件を満た
すものであれば、いかなる金型材料であつてもよ
い。

本発明の装置を使用することによつて高精度の
プレスレンズが約20秒に１ケのスピードで製造す
ることが可能であり、金型の寿命は非常に長くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の１例を示す平面図、第
２図ないし第４図は、第１図のＡ―Ａ線、Ｂ―Ｂ
線およびＣ―Ｃ線におけるそれぞれ拡大断面図、
第５図は第２実施例を示す平面図、第６図ないし
第９図は第５図のＤ―Ｄ線、Ｅ―Ｅ線、Ｆ―Ｆ線
およびＧ―Ｇ線におけるそれぞれ拡大断面図、第
１０図は第３実施例を示す平面図、第１１ないし
第１４図は第１０のＨ―Ｈ線、Ｊ―Ｊ線、Ｋ―Ｋ
線およびＬ―Ｌ線におけるそれぞれ拡大断面図で
ある。１…取入れ室、２…予備加熱室、３…加熱室
（加熱ゾーン）、４…プレス室（プレス部）、５…
温度傾斜炉からなる徐冷室（徐冷ゾーン）、６…
急冷室、７…取出し室８，９…ゲート弁、１０…
ガラスプリフオーム、１１…金型、１２…保持
具、１３，１５，１８２２，２５，２７，３４…
把持具、１４，２６…扉、１６ａ，１６ｂ…コン
ベアベルト、１８…支持具、２０…押し棒、２１
ａ〜２１ｄ，６１…シヤツター、２３…水冷板、
２４…水冷治具、２９…支持台、２８，３５…回
転軸、３０…本室、３６…盆、３７…腕、４０…
ホルダー、４１…ガス入口、４２…排気口、４５
…金型、１５ａ，１５ｂ，４９，５７，５８，５
９…真空チヤツク。

Claims

【特許請求の範囲】１ガラスのプリフオーム取入れ室、加熱室、プ
レス室、徐冷室及びレンズの取出し室からなり、
全体が真空排気することが可能な密封性を持ち、
加熱室、プレス室、徐冷室のすくなくとも１室に
真空排気口及び非酸化性ガスの流入口を設け、か
つ取入れ室及び取出し室と他の室とを遮断する手
段、金型および／またはガラスを順次移送する手
段を設けたことを特徴とするプレスレンズを製造
する装置。２加熱室および徐冷室はプレス室の部分でずら
して直線状に接続され、両室の内部にベルトコン
ベヤを配設している特許請求の範囲第１項記載の
プレスレンズを製造する装置。３徐冷室は、プレス室の部分で加熱室に対し折
返す形に接続され、両室の内部にベルトコンベヤ
を配設し、しかも徐冷室端には加熱室入口部分に
通ずるシヤツターを設けると共に金型をリターン
させる移送手段を付設している特許請求の範囲第
１項記載のプレスレンズを製造する装置。４徐冷室が複数の温度の異なる徐冷ゾーンから
なる特許請求の範囲第１項記載のプレスレンズを
製造する装置。５徐冷室が温度傾斜炉室である特許請求の範囲
第１項記載のプレスレンズを製造する装置。６取入れ室は予備加熱室を介して加熱室に接続
している特許請求の範囲第１項記載のプレスレン
ズを製造する装置。７金型および／またはガラスを移送する手段が
金型を載置できる保持具である特許請求の範囲第
１項記載のプレスレンズを製造する装置。８ガラスを移送する手段は、中央にガラスを収
容したまま、金型内に装入できるホルダーである
特許請求の範囲第１項記載のプレスレンズを製造
する装置。９ガラスを移送する手段が真空チヤツクである
特許請求の範囲第１項記載のプレスレンズを製造
する装置。１０予備加熱室は小円形で内部にタクト回転す
る複数のホルダー支持台を有し、予備加熱室より
大きな円形をなして加熱ゾーン、プレス部および
徐冷ゾーンを配した本室における加熱ゾーンの入
口部でシヤツターを介して外接しており、しかも
本室内には予備加熱室から移したホルダーを受入
れる多数組の金型をタクト回転させる盆を有して
いる特許請求の範囲第１項または第６項記載のプ
レスレンズを製造する装置。１１徐冷室は急冷室を介して取出し室に接続さ
れている特許請求の範囲第１項ないし第３項およ
び第１０項の何れか１つの項に記載されたプレス
レンズを製造する装置。