JPH0581540B2 - - Google Patents

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JPH0581540B2
JPH0581540B2 JP2241917A JP24191790A JPH0581540B2 JP H0581540 B2 JPH0581540 B2 JP H0581540B2 JP 2241917 A JP2241917 A JP 2241917A JP 24191790 A JP24191790 A JP 24191790A JP H0581540 B2 JPH0581540 B2 JP H0581540B2
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JP
Japan
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mold
temperature
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lens
molding
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Kichizo Komyama
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、ガラスレンズ(プリズム等の他のガ
ラス製光学素子を含む)を型によつてプレス成形
する方法に係り、特にレンズの精度の向上に関す
るものである。
(従来の技術) 従来の一般的なガラスレンズのプレス成形は、
上下一対の型の少なくともいずれか一方の型の温
度を検出し、この型をレンズ素材の転移点以上軟
化点以下の温度に加熱することにより、レンズ素
材を成形可能な温度に加熱したところ型締力を与
えてプレス成形していた。すなわち型締力を与え
るタイミングを型の温度を基準として決定してい
た。
(発明が解決しようとする課題) ところで、ガラスの熱膨張係数は、転移点を境
界にしてそれより高温域においてはそれより低温
域の数倍と非常に大きな値を示し、この高音域に
おける熱膨張係数はセラミツクや金属等の型材料
の熱膨張係数より相当大きな値であるため、高温
域でプレス成形した場合、プレス直後は所定精度
に成形されても、プレス成形後に転移点まで温度
が低下する間に、型よりレンズ方が大きく収縮
し、いわゆる「ひけ」を生じる。この「ひけ」
は、レンズの大径化に伴つて大きく現われ、レン
ズの精度を低下させるため、この「ひけ」の解決
がレンズ精度の向上にとつて重要な課題であつ
た。この課題を解決するためには、レンズ素材の
温度をできるだけ上げないで、プレス成形すれば
よいが、レンズ素材の温度を直接測定することが
できず、型の温度から推測しなければならないと
共に、型の測定位置によつて温度が異なるため、
型の温度を基準にしてプレス成形を行う方法では
レンズ素材の温度を正確にコントロールすること
ができず、より低温に保ちつつ円滑にプレス成形
することはできなかつた。
本発明は、レンズ素材の昇温をできるだけ小さ
く押えながら、円滑にプレス成形することによ
り、「ひけ」をより小さく押えるようにした高精
度ガラスレンズの成形方法を提供することを目的
としている。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するための本発明は、上下一対
の型間にレンズ素材を配置し、型およびレンズ素
材を加熱してレンズ素材をプレス成形する高精度
ガラスレンズの成形方法において、型およびレン
ズ素材を加熱しながら、レンズ素材を破損するこ
となくレンズ素材が転移点付近の所定温度に達し
たときに該レンズ素材を変形させることのできる
所定の型締力を与え、型の移動から変形の開始点
を検知し、開始点における型の温度に等しいかも
しくはそれより所定量上または下の温度に保持す
べく型およびレンズ素材の加熱を制御してプレス
成形するものである。
なお、上記プレス成形をレンズ素材の温度が転
移点より所定量高くなるように制御して行つた場
合は、一対の型が最終型閉じ状態の若干手前まで
閉じたとき、型およびレンズ素材の加熱を冷却に
切り替え、レンズ素材の温度が転移点付近まで低
下したとき型が最終型閉じ状態に至るように型の
冷却速度および型閉じ速度の少なくも一方を他方
に合わせるように制御することが好ましい。
(作用) 上記のような値の型締力を与えながら型および
レンズ素材を加熱すると、レンズ素材のうち型に
接している表面部分が最も早く加熱される。この
部分の温度が転移点付近の温度になり、前記型締
力によつて変形されるようになると、型はレンズ
素材の変形に応じて移動を始める。この型の移動
によりレンズ素材の変形開始点が検知され、これ
により型およびレンズ素材をそれ以上に大幅に昇
温させないように変形開始点時の型の温度に等し
いかもしくはそれより所定量上または下の温度に
保持するように型およびレンズ素材の加熱を制御
してプレス成形する。このようにすれば、レンズ
素材の温度をより低温に保ちながら円滑な成形が
行われ、かつレンズ素材は変形が進むに連れて型
との接触面積が増加するため、成形すべき表面が
より効果的に加熱され、迅速な成形が行われる。
迅速な成形はレンズ素材内部の不要な昇温を防
ぎ、前記成形時のレンズ素材温度をより低温に押
えられることと相まつて「ひけ」の発生を押える
ことができる。
また、レンズ素材の温度が転移点より所定量高
くなるように制御してプレス成形を行つた場合
は、プレス成形が進み最終型閉じ状態の若干手前
まで閉じたとき、型およびレンズ素材の加熱を冷
却に切り替え、レンズ素材の温度が転移点付近ま
で低下したとき型が最終型閉じ状態に至るように
型の冷却速度および型閉じ速度の少なくとも一方
を他方に合わせるように制御すれば、転移点以上
の高温域におけるレンズ素材と型との収納量の差
により「ひけ」の発生がより完全に押えらる。
(実施例) 以下本発明の実施例について第1図ないし第2
図を参照して説明する。第1図は本発明の実施に
適用するガラスレンズ成形機の一例を示すもの
で、フレーム1の上部から固定軸2が化方に向つ
て伸びており、その下端に断熱リング3を介して
上型組立4が図示しないボルト等により取付けら
れている。上型組立4は、金属製のダイプレート
5、セラミツク等で作られた上型6、ならびこの
上型6をダイプレート5に取付けると共に型の一
部を形成する固定ダイ7からなつている。
フレーム1の下部には型締装置8が設けられ、
同装置8によつて上下動される移動軸9が、固定
軸2と対向して上方に向つて伸びている。移動軸
9の上端には、断熱リング10を介して上型組立
4と対をなす下型組立11が取付けられている。
下型組立11は、ダイプレート12、下型13な
らびに移動ダイ14からなつている。
固定軸2には図示しない駆動装置によつて上下
動されるブラケツト15が移動可能に係合されて
いる。ブラケツト15には対をなす型組立4,1
1の周囲を囲む石英管16が取付けられている。
石英管16の下端は移動軸9が貫通している中間
プレート1Aに気密に当接し、型組立4,11の
周囲に大気からしや断される成形室17を形成す
るようになつている。ブラケツト15には石英管
16を囲む外筒18が取付けられ、外筒18には
ランプユニツト19が設けられている。ランプユ
ニツト19は、赤外線ランプ20、その後方に配
置された反射ミラー21、水冷パイプ22ならび
に図示しない冷風供給装置とからなり、型組立
4,11を加熱するようになつている。
固定軸2、移動軸9およびプラケツト15に
は、成形室17内を不活性ガス雰囲気にしたり、
型組立4,11および後述するレンズ30を冷却
したりするためのガス供給路23,24,25が
設けられ、図示しない流量コントロールバルブを
介して同じく図示しない温度制御装置によつて所
定温度にコントロールされた不活性ガスを所定流
量で成形室17へ供給するようになつている。成
形室17へ供給されたガスは排気口26から排出
される。なお、27は下型組立11の温度検出用
熱電対である。
次いで上記成形機を用いて本発明のガラスレン
ズ成形方法について説明する。ブラケツト15を
固定軸2に沿つて上昇させて成形室17を開き、
第1図に示す位置より下方の型開き位置にある下
型13の上にレンズ素材30Aを搬入する。この
レンズ素材30Aは搬入前に予熱しておいてもよ
いが、転移点以下で、さらには酸化を生じない温
度以下であることが好ましい。
次いで、ブラケツト15を下降させ、石英管1
6によつて成形室17を閉じ、ガス供給路23,
24,25から不活性ガスを供給して成形室17
内を不活性ガス雰囲気にし、型示装置8を作動さ
せて移動軸9を上昇させ、第1図に示すようにレ
ンズ素材30Aを上型6に押圧する。この押圧力
すなわち型締装置8による型締力は、レンズ素材
30Aが転移点以下の変形不可能な低温域におい
てレンズ素材30Aを破損することなく、転移点
付近になつて粘度が低下してきたとき、できるだ
け低温でレンズ素材30Aを変形させることがで
きるような値に設定しておく。
上記型締装置8の作動と共に、ランプユニツト
9を作動させ、型組立4,11およびレンズ素材
30Aを加熱する。レンズ素材30Aは、赤外線
ランプ20からの幅射熱の大部分が透過するた
め、赤外線レンズ20による直接加熱はわずかで
あり、主として型組立4,11が赤外線ランプ2
0によつて加熱される。レンズ素材30Aは型組
立4,11からの比較的長波長の輻射熱および熱
伝導により型6,13に接触している側の表面側
から加熱が進行する。赤外線ランプ20による加
熱は、温度検出用熱電対27によつて検出してい
る下型組立11を所定の温度上昇勾配で昇温する
ような強さに初期設定されている。
型組立4,11の温度が上昇し、これに伴つて
レンズ素材30Aの特に型6,13に接触してい
る部分転移点以上に達すると、上記のような型締
力を与えられているレンズ素材30Aは型6,1
3との接触部から変形が始まり、これに伴つて下
型組立11および移動軸9が上昇を開始する。こ
の変形開始点を下型組立11、移動軸9または型
締装置8内に設けた図示しない位置検出器等によ
つて検知し、この検知時における下型組立11の
温度を温度検出用熱電対27によつて取込む。以
後、下型組立11の温度を前記温度に保持するよ
うに赤外線ランプ20の出力を制御するか、また
は前記温度はレンズ素材30Aの変形開始に対し
若干遅くれを有するので前記温度より所定量低い
温度となるように前記出力を制御するか、さらに
変形開始点より所定量高い温度に対して変形が容
易な状態になるように制御するかのいずれかによ
り、下型組立11の温度を制御する。
この加熱制御によりレンズ素材30Aは最も高
い値を示す型6,13との接触部の温度が変形可
能なより低い温度に保たれる。レンズ素材30A
は変形によつて型6,13との接触面積が増加
し、より多くの熱を受けて変形すなわちプレス成
形が比較的速やかに進行する。前記接触面積の増
加により、レンズ素材30Aに加わる面圧が減少
するため、型締力をプレス成形の進行すなわち移
動軸9の上昇量や変形開始点からの時間等によつ
て次第に増加させるようにしてもよい。
こうして上下の型組立4,11が最終型閉じ状
態に至り、プレス成形が完了したならば、赤外線
ランプ20をOFFにして、ガス供給路23,2
4,25から不活性ガスを供給して型組立4,1
1および成形されたレンズを冷却し、成形室17
および型組立4,11を開いてレンズを取出す。
なお、前記プレス成形の完了時のレンズおよび
型組立4,11の温度はより低い温度であるとは
言つても、転移点温度より所定量高い温度で成形
した場合は、冷却時における「ひけ」の発生を押
えることはできない。
そこで、第2図に示すように、型組立4,11
の固定ダイ7と移動ダイ14が密接する最終型閉
じ状態に対し、すき間eが存在する時点で、赤外
線ランプ20をOFFにし、冷却速度と型閉じ速
度を次のように制御することが好ましい。なお、
すき間eの大きさは、以後の冷却過程で生ずるレ
ンズ30の「ひけ」による厚さ変化と同じかこれ
により大きな値がよく、以後の成形を無理なく行
うためにできるだけ小さい方がよい。また、すき
間eが設定値に達したことの検知は、移動軸9の
位置または固定ダイ7と移動ダイ14の間隔を検
知する図示しない位置検出器によるか、または成
形サイクル時間が比較的安定しているため、型閉
じ開始からの時間をタイマにより検知してすき間
eがほぼ設定値に達したことを検知してもよい。
なお、上記移動軸9の位置は、型締装置8に電動
サーボモータを用いることにより、常に位置の確
認ができ、予じめ設定しておいた位置で停止、移
動を自由に操作可能である。
前記のように赤外線ランプ20をOFFにし、
さらにはガス供給路23,24,25から好まし
くは所定温度にコントロールされている不活性ガ
スを供給して型組立4,11を冷却する。このと
き、型締力は与えられたままであり、型組立4,
11の温度低下に対し好ましくは比較列にすき間
eが次第に小さくなり、すき間eが零になると
き、すなわち所定の厚さのレンズ30となる最終
型閉じ状態になるとき、レンズ30の温度が転移
点付近まで低下するように、不活性ガスの供給量
またはその温度、さらには型締力を制御する。な
お、該供給量、温度または型締力の制御は、実際
に成形を行ないつつ図示しない位置検出器により
型閉じ速度を検出すると共に最終型閉じ状態に至
るまでおよび至つたときのレンズ30の温度を温
度検出用熱電対27により検出して、型閉じ速度
に対し型組立4,11の温度低下速度が遅い場合
は、次回の成形においては不活性ガスの供給量を
増加させるか、またはその温度を下げるか、さら
には型締力を減少させるようにして、冷却速度と
型閉じ速度を合わせるようにする。また、冷却速
度の方が速い場合は、供給量等を上記と逆に変化
させるが、最終型閉じ状態に至つたときの温度を
転移点以下にすると完全な成形ができなくなるた
め、該温度が転移点以上で転移点により近い温度
となるように制御することが好ましい。なお、温
度検出熱電対27の出力とレンズ30の温度には
差があるため、該出力に補正を加えて、「ひけ」
をより完全に押えることが好ましい。
以後は型締力を付与したまま、不活性ガスを供
給し続け、型組立4,11およびレンズ30の温
度が十分低下したところで、不活性ガスの供給を
止め、成形室17を開き、さらに下型組立11を
下降させて型を開き、レンズ30を取出す。
前述した実施例は、加熱源に赤外線ランプ20
を使用した例を示したが、これに限らず高周波加
熱等他の加熱源を使用してもよく、また型締装置
8を電動サーボモータ等の電動駆動式として型締
力および型閉じ速度を電気的に制御してもよい
等、種々変更可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、レンズ素材
に適したより低い温度で成形することができ、
「ひけ」をより小さく押えることができると共に、
無駄な加熱をなくして合理的かつ能率的に成形で
きる効果が得られる。
また、プレス成形をレンズ素材の温度が転移点
より所定量高くなるように制御して行つた場合
は、成形が進み最終型閉じ状態の若干手前まで閉
じたとき、型およびレンズ素材の加熱を冷却に切
り替え、レンズ素材の温度が転移点付近まで低下
したとき型が最終型閉じ状態に至るように型の冷
却速度および型閉じ速度の少なくとも一方を他方
に合わせるように制御すれば、転移点以上の高温
域における「ひけ」の発生をより完全に押えるこ
とができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施に適用したガラスレンズ
成形機を示す概要図、第2図は最終型閉じ状態の
若干手前の状態を示す型組立部分の断面図であ
る。 2……固定軸、3,10……断熱リング、4…
…上型組立、5……ダイプレート、6……上型、
7……固定ダイ、8……型締装置、9……移動
軸、11……下型組立、12……ダイプレート、
13……下型、14……移動ダイ、16……石英
管、17……成形室、19……ランプユニツト、
20……赤外線ランプ、21……反射ミラー、2
3,24,25……ガス供給路、26……排気
口、27……温度検出用熱電対、30……レン
ズ、30A……レンズ素材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 上下一対の型間にレンズ素材を配置し、前記
    型およびレンズ素材を加熱してレンズ素材をプレ
    ス成形する高精度ガラスレンズの成形方法におい
    て、前記型およびレンズ素材を加熱しながら、前
    記レンズ素材を破損することなく該レンズ素材が
    転移点付近の所定温度に達したとき該レンズ素材
    を変形させることのできる所定の型締力を与え、
    型の移動から変形の開始点を検知し、該開始点に
    おける型の温度に等しいかもしくはそれより所定
    量上または下の温度に保持すべく前記型およびレ
    ンズ素材の加熱を制御してプレス成形することを
    特徴とする高精度ガラスレンズの成形方法。 2 請求項1記載の高精度ガラスレンズの成形方
    法において、前記プレス成形をレンズ素材の温度
    が転移点より所定量高くなるように制御して行つ
    た場合は、一対の型が最終型閉じ状態の若干手前
    まで閉じたとき、型およびレンズ素材の加熱を冷
    却に切り替え、前記レンズ素材の温度が転移点付
    近まで低下したとき型が最終型閉じ状態に至るよ
    うに型の冷却速度および型閉じ速度の少なくとも
    一方を他方に合わせるように制御することを特徴
    とする高精度ガラスレンズの成形方法。
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