JPH0355418B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプレス成形に要するサイクル時間を大
幅に短縮でき、生産性を向上させるようにしたガ
ラス成形体のプレス成形装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

レンズ、プリズム、フイルターなどの光学素子
を含むガラスの製造方法のうちガラスプリフオー
ム（または被成形ガラス）を成形型内に配設し、
加熱、加圧によつて所定形状に成形するようにし
たプレス成形方法は、従来の研磨加工による製造
方法と比較して短時間で、しかも非球面レンズ等
であつても容易にかつ高精度に製造することがで
きるという大きな特徴を有するものであり、例え
ば本出願人によつて既に提案されている特開昭61
−21927号「プレスレンズの製造方法」が知られ
ている。これは第５図に示すようにスリーブ２内
に滑動可能な上型３および下型４を嵌挿して成形
型Ａとし、その内部にガラスプリフオーム８をセ
ツトし、該ガラスプリフオーム８のガラス粘度が
10^8.5〜10^10.5ポアズに相当する温度で前記上型３
を押棒５により数秒ないし数10秒押圧し、次いで
押棒５を上昇移動させて上型３に対する荷重を取
り除き、前記ガラス粘度が10^11.5ポアズ以上にな
るまで成形型Ａを冷却するようにしたものであ
る。なお、１は成形型Ａが載置される支持台、６
はシリカチユーブ（チヤンバー）、７はヒーター
である。

この場合、加熱、加圧によるプレス成形方法
は、成形型Ａの酸化がレンズの精度に直接悪影響
を及ぼすため、シリカチユーブ６内を真空排気
し、しかる後N₂ガス等の不活性ガスを充填して
いる。成形型Ａはガラスプリオーム８の成形時に
おいて型温度が350℃〜900℃程度になるまで加熱
され、成形後250℃以下にまで冷却されて外部に
取り出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のプレス成形装
置においては、成形型Ａを冷却する際支持台１も
同時にプレス温度から250℃付近まで冷却する必
要があるため、トータルの熱容量が大きくなり、
冷却に長時間を要するものである。また、成形型
Ａをシリカチユーブ６内に配置し加熱する場合も
同様の理由で成形型Ａと支持台１を250℃以下か
らプレス温度に加熱する必要があるため、成形型
Ａの加熱に長時間を要するものである。このよう
に従来装置においては成形型Ａの取り入れから取
り出しに長時間を要するため、成形のサイクル時
間が長くなり、生産性が悪いという問題があつ
た。また、電力の消費量も増大し、製造コストが
高価になるという不都合も有している。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るガラス成形体のプレス成形装置は
上述したような問題点を解決すべくなされたもの
で、内部に支持台とヒーターおよびベルジヤが配
置されると共に不活性ガスが充填された密閉容器
と、型取り入れ時に真空排気後不活性ガスに置換
され前記密閉容器の内部と一時的に連通される予
備室と、上端に成形型が載置されると共に前記ベ
ルジヤと共に前記予備室を形成する予備室形成部
材が取付けられた昇降自在な型昇降機構と、型昇
降機構上の成形型を前記支持台上に移動させる型
移動機構とを備え、プレス成形時に前記型昇降機
構を下降させてその上端部を予備室内に待機さ
せ、型取り出し時に該型昇降機構を再上昇させて
支持台より成形型を受け取るようにしたものであ
る。

〔作用〕

本発明においては支持台を密閉容器内に固定配
置して所定のプレス温度に保つているので、型の
プレス温度までの加熱時および型のガラス転移点
付近から250℃近傍の温度までの冷却時に成形型
のみを加熱、冷却するだけで支持台はその必要が
なく、したがつて成形型の加熱、冷却が短時間
で、プレス成形に要するサイクル時間を大幅に短
縮することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図〜第４図は本発明に係るガラス成形体の
プレス成形装置の一実施例を示し、第１図は初期
状態の断面図、第２図は予備室を形成しその中に
成形型を挿入した状態を示す断面図、第３図は密
閉容器内に成形型を挿入した状態を示す断面図、
第４図はプレス成形時の状態を示す断面図であ
る。これらの図において、全体を符号１０で示す
プレス成形装置は、大きさの異なる２つのチヤン
バー１２，１３によつて２重壁構造をなし、内部
が不活性ガス、例えば窒素ガス（N₂）により所
定の気圧に保たれた密閉容器１１を備え、この容
器１１の下方には後述する型昇降機構１４が昇降
自在に配設されている。２つのチヤンバー１２，
１３は円筒状に形成されて同軸配置され、その下
面にはそれぞれ型取入口１５と、型挿入口１６が
互いに対応して設けられている。内側のチヤンバ
ー１２の内部にはヒーター１８と支持台１９とが
配設されると共に押棒２０および型移動機構２１
の内端がそれぞれ挿入されている。ヒーター１８
はチヤンバー１２の内部全体をプレス温度（350
℃〜900℃程度）に均一に加熱するもので、該チ
ヤンバー１２の内周壁に沿つて円筒状に形成され
るが、チヤンバー１２自体が立方体もしくは縦長
の直方体である場合は略正方形の４面ヒーターが
使用される。ヒーター１８としては抵抗加熱ヒー
ターが好ましいが、高周波誘導加熱ヒーターであ
つてもよい。チヤンバー１２は熱の損失を最小限
に留めるため、その内部が反射面を構成してい
る。

前記支持台１９は前記チヤンバー１２の底面を
貫通する支柱１９Ａの上端に配設されることによ
り該チヤンバー１２の内部中央に位置し、前記支
柱１９Ａの下端は前記外側のチヤンバー１３の内
底面に固定されている。前記押棒２０は前記チヤ
ンバー１２の上面中央に設けられた挿通孔２３に
より該チヤンバー１２内に上下動自在に挿入され
ることにより前記支持台１９の上方に位置し、上
端は前記外側のチヤンバー１３の上面を貫通して
外部に突出し図示しないエアシリンダ等の駆動手
段に作動連結されている。前記型移動機構２１
は、内端が前記支持台１９を挟んで対向する一対
の進退自在なロツド２５，２６を備え、これらの
ロツド２５，２６は前記チヤンバー１２，１３を
径方向に貫通してその外端が図示しないエアシリ
ンダ等の駆動手段に作動連結されている。

この場合、右側のロツド２５は第３図に示すよ
うに型昇降機構１４上の成形型Ａを前記支持台１
９上に移す時に駆動され、左側のロツド２６はプ
レス成形後支持台１９上の成形型Ａを逆に型昇降
機構１４上に移す時に駆動される。但し、型移動
機構２１としては２つのロツド２５，２６に限ら
ず種々の変更が可能で、例えば成形型Ａを保持し
て移動させたり、回動によつて移動させるもので
あれば１つのアームで成形型Ａを型移動機構２１
と支持台１９との間を往復移動させることが可能
である。

前記外側のチヤンバー１３の外周面には冷却パ
イプ３０がＯリンク保護のため配設される一方、
内部下方には前記内側のチヤンバー１２の型挿入
口１６を開閉制御する回動自在な熱遮蔽板３１
と、該チヤンバー１３の型取入口１５を開閉制御
するベルジヤ３２が配設されている。ベルジヤ３
２は上下動自在でかつ中心軸周りに回動される軸
３４に支持アーム３５を介して配設され、その下
端面にはＯリング３６が嵌着されている。

前記密閉容器１０内を不活性ガス雰囲気にする
場合は、前記ベルジヤ３２をチヤンバー１３の内
底面にＯリング３６を介して押し付け、型取入口
１５を完全に閉鎖する一方、チヤンバー１２の型
挿入口１６を開いた状態で真空排気を行ない、し
かる後不活性ガスの雰囲気に置換すればよい。

前記型昇降機構１４は、前記型取入口１５に対
応して基台３８上に縦設されたシリンダ４１およ
びピストン４２とからなる駆動手段としてのエア
シリンダ４０により構成されており、前記ピスト
ン４２の上端には前記成形型Ａが載置される鍔４
３が一体に設けられると共に型取り入れ時におい
て前記ベルジヤ３２と共に予備室４６を形成する
筒状の予備室形成部材４７が摺動自在に嵌挿され
ている。また、予備室形成部材４７はコイルばね
４８によつて常時上方に付勢されることにより前
記鍔４３に押付けられている。前記コイルばね４
８は予備室形成部材４７の大径部下面と、前記チ
ヤンバー１３の下面に取付棒４９を介して配設さ
れたばな受部材５０との間に弾装されている。前
記鍔４３の径は前記型取入口１５の穴径よりも小
さく、予備室形成部材４７の上端面外周寄りには
Ｏリング５１が嵌着され、ばね受部材５０の中央
には前記ピストン４２が摺動自在に貫通する孔５
２が形成されている。

なお、前記成形型Ａは第５図に示した従来の型
と同一に構成されているためその説明を省略す
る。５３は密閉容器１１を支持する支柱、５４，
５５はロツド２５，２６を進退自在に保持するロ
ツド保持部材、５７，５８，５９は配管６０をそ
れぞれ真空ポンプ、不活性ガス、大気に連通され
る切換バルブ、６１はチヤンバー１３の底面板の
内部に設けられ一端が前記型取入口１５に開口
し、他端が前記配管６０の一端に接続された排気
孔、６２ａ〜６２ｆはＯリングである。

次に、このような構成からなるプレス成形装置
１０の動作について説明する。

先ず、密閉容器１１は内部全体が上述した通り
真空排気（10^-2Torr程度）された後不活性ガス
の雰囲気状態に設定保持され、しかる後熱遮蔽板
３１によつて型挿入口１６を閉じチヤンバー１２
内をヒーター１８によつてプレス温度にまで昇温
する。一方、チヤンバー１３は冷却パイプ３０に
よつて100℃程度以下に設定保持される。そして、
このような状態はプレス成形期間中において継続
して維持される。

次に、初期位置に停止しているピストン４２の
上端鍔部４３上にガラスプリフオームが挿入され
た成形型Ａを載置し、この成形型Ａを該ピストン
４２の上昇移動により型取入口１５よりベルジヤ
４６の内部に挿入すると、ピストン４２はその上
昇位置で一時停止する。この時、予備室形成部材
４７はコイルばね４８のばね力によりピストン４
２と一体的に上昇してチヤンバー１３の下面にＯ
リング５１を介して圧接されることにより、前記
型取入口１５を機密に閉鎖し、前記ベルジヤ３２
と共に前記チヤンバー１３の内部とは隔絶された
予備室４６を形成する。第２図はこの状態を示
す。そして、この予備室４６が形成されると、バ
ルブ５７を開いて予備室４６を真空排気し、しか
る後該バルブ５７を締めてバルブ５８を開き、不
活性ガズを予備室４６に導くことにより、該室４
６を密閉容器１１の内部と同じ雰囲気状態にす
る。このようにして予備室４６が不活性ガスの雰
囲気に置換されると、ベルジヤ３２を第３図に示
すように一定高さ（成形型Ａと当らない高さ）ま
で上昇させて水平方向に回動させることにより前
記予備室４６をチヤンバー１３の内部と連通させ
る。また、熱遮蔽板３１を水平方向に回動させて
型挿入口１６を開き、ピストン４２を上昇移動さ
せて成形型Ａをチヤンバー１２内に挿入する。こ
の時、予備室形成部材４７はコイルばね４８によ
つてチヤンバー１３の下面に圧接されて型取入口
１５を閉鎖しているため、密閉容器１１の内部は
外部と連通することがなく、良好な不活性ガスの
雰囲気状態を維持する。ピストン４２は鍔部４３
が支持台１９と略同一高さまで上昇すると停止す
る。するとロツド２５が前進して鍔部４３上の成
形型Ａを支持台１９上に移し、再び元の初期位置
に後退する。ロツド２５が初期位置に復帰する
と、ピストン４２は直ちに予備室４６の位置まで
下降して停止する。すると、ベルジヤ３２が回動
下降してチヤンバー１３の内底面に圧接され、前
記予備室形成部材４２と再び予備室４６を形成す
る。この時、ピストン４２の鍔部４３は前記予備
室４６内に待機し、型挿入口１６は熱遮蔽板３１
によつて閉止される。第４図はこの状態を示す。
そして、支持台１９上に移された成形型Ａはプレ
ス温度（例えばガラスの粘度が10^8.5〜10^10.5ポア
ズになるような所定の温度）にまで加熱される
と、押棒２０の下降により当該成形型Ａの上型が
数秒ないし数10秒間押圧され、成形型Ａ内のガラ
スプリフオームを所定形状にプレスする。押棒２
０による加圧終了後放冷し、成形型Ａの温度がガ
ラスの転移温度になつたら、熱遮蔽板３１を回動
させて型挿入口１６を開くと同時にベルジヤ３２
を再び上昇回動させて予備室４６を開放させる。
次いで、ピストン４２をその鍔部４３が支持台１
９とほぼ同一高さになるまで上昇させて停止する
と、今度はロツド２６が前進して支持台１９上の
成形型Ａを鍔部４３上に移す。成形型Ａを受け取
ると、ピストン４２は直ちに予備室の位置まで下
降して停止し、熱遮蔽板３１が回動して型挿入口
１６を閉止し、ベルジヤ３２が回動下降して型取
入口１５を閉止し、予備室形成部材４７と共に予
備室４６を形成する。この状態は第２図に示した
状態と全く同じで、予備室４６内に成形型Ａが位
置される。そして、バルブ５８を開いて不活性ガ
スを予備室４６内に送り込み、成形型Ａを大気に
さらされても実質的に酸化しない温度（例250℃）
にまで急冷却し、バルブ５８を閉じる。その後、
バルブ５９を開いて予備室４６を大気と連通さ
せ、ピストン４２を最下位置まで下降させると、
成形型Ａをピストン４２上から取り外すことがで
き、１回のプレス成形工程を終了する。この操作
を繰返すことにより成形型Ａの連続的プレス成形
が行なわれる。

かくして、このような構成からなるプレス成形
装置１０においては、成形型Ａにのみ大きな温度
サイクルを与え、熱容量の大きい支持台１９およ
び密閉容器１１に対しては小さな温度サイクルを
与えるだけで済むことから、プレス成形に要する
サイクル時間を大幅に短縮することができ、また
電力消費量も減少するため経済的で安価にガラス
成形体を製作し得る。

さらに、予備室４６を設けているので、一回の
プレス成形毎に密閉容器１１を開放する必要がな
く、不活性ガスの消費量も少なくて済む。

加えて、チヤンバー１２内の温度分布が均一に
設定保持されるため、成形型Ａおよびガラス成形
体を均一に加熱することができ、結果として面精
度の極めて良好なレンズが得られる。

なお、上記実施例は２つのチヤンバー１２，１
３による２重壁構造の密閉容器１１を使用した
が、内側のチヤンバーを省略し、外側のチヤンバ
ーだけであつても実現可能である。その場合、熱
遮蔽板３１が不要で、ベルジヤ３２のＯリング３
６を耐熱性に優れたシール部材とすることが望ま
しい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に係るレンズ成形体の
プレス成形装置によれば、プレス成形するたび毎
に支持台を加熱、冷却する必要がなく、成形型の
みを加熱、冷却すればよいので、プレス成形に要
するサイクル時間を大幅に短縮でき、生産性を向
上させることができる。また、熱効率も向上し製
造コストの低減を可能にする。また、予備室も設
けているので、密閉容器内を常に所定圧の不活性
ガス雰囲気状態に維持することができ、該ガスの
消費量を節約することができるなど、その効果は
非常に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明に係るプレス成形装置
の一実施例を示し、第１図は初期状態の断面図、
第２図は予備室を形成しその中に成形型を挿入し
た状態の断面図、第３図は密閉容器内に成形型を
挿入した状態の断面図、第４図はプレス成形時の
状態を示す断面図、第５図は従来のプレス成形装
置の一例を示す要部断面図である。 １……支持台、３……上型、４……下型、８…
…ガラスプリフオーム、１１……密閉容器、１
２，１３……チヤンバー、１４……型昇降機構、
１５……型取入口、１６……型挿入口、１８……
ヒーター、１９……支持台、２０……押棒、２１
……型移動機構、２５，２６……ロツド、３１…
…熱遮蔽板、３２……ベルジヤ、４１……シリン
ダ、４２……ピストン、４３……鍔部、４６……
予備室、４７……予備室形成部材、４８……ば
ね、Ａ……成形型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に支持台、ヒーターおよびベルジヤが配
   設されて一定温度に設定保持されかつ不活性ガス
   が充填された密閉容器と、この容器の下方に昇降
   自在に配設されて上面に成形型が載置され、また
   上端部には前記密閉容器の型取入口を閉鎖して前
   記ベルジヤと共に予備室を形成する予備室形成部
   材が摺動自在に設けられた型昇降機構と、前記密
   閉容器内に挿入された成形型を前記型支持台上に
   移動させる型移動機構と、成形時に前記支持台上
   の成形型を押圧する押棒とを備え、前記予備室は
   型取り入れ時に前記型昇降機構上に載置された成
   形型が挿入されると内部の空気が不活性ガスに置
   換されて前記密閉容器の内部と連通され、前記型
   昇降機構は型受け渡し位置まで上昇して成形型を
   前記支持台上に受け渡した後下降してその上端部
   が前記予備室内に待機することを特徴とするガラ
   ス成形体のプレス成形装置。 ２ 密閉容器は大きさの異なる２つのチヤンバー
   によつて二重壁構造をなし、その内側のチヤンバ
   ー内に支持台とヒーターが配設され、外側のチヤ
   ンバー内にベルジヤが配設されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のガラス成形体
   のプレス成形装置。