JPH06227829A - 光学素子の成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラスの成形温度の変化で生じる上下金型間
の間隔の変動を補正する。これにより、段取り時間を大
幅に短縮し、安定した品質の成形レンズを得る。 【構成】 可動金型部１５は上下摺動自在な可動金型保
持軸１８上端に固定されている。可動金型保持軸１８は
カムローラー１９およびロータリーアクチュエーター２
０を介して可動金型保持軸１８の熱膨張をキャンセルす
る補正部材２７にて保持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学素子を加熱軟化さ
せて上下成形型間に搬入し、押圧して光学レンズを成形
する光学素子成形装置における上下成形型間の間隔を高
精度に維持する機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上下成形型間の間隔を高精度に維
持する機構としては、先に本出願人が提案した特公平３
−６２６５５号公報記載の発明がある。上記発明は、図
６に示す様に、可動金型部９１の駆動支持装置９２は、
可動金型部９１を固定支持する可動金型保持軸９３と、
可動金型保持軸９３をガイド９４を介して軸方向に摺動
自在に支持するハウジング９５と、可動金型保持軸９３
の中空部９６内に冷却媒体を供給および排出するための
冷却媒体給排器９７等により構成されている。

【０００３】成形時には、可動金型保持軸９３の上部が
加熱されるが、可動金型保持軸９３の中空部９６内に供
給される冷却媒体により可動金型保持軸９３の大幅な温
度上昇を防ぎ、熱膨張による可動金型保持軸９３の精度
悪化を防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には以下の様な問題がある。すなわち、金型の加
熱に伴う熱は熱伝導により、同金型を保持している可動
金型保持軸９３に伝わり、可動金型保持軸９３の温度を
上昇させ、熱膨張により可動金型保持軸９３の径方向の
寸法および軸方向の寸法が変化して精度悪化の原因とな
る。

【０００５】前記従来技術においては、可動金型保持軸
９３の中空部９６内に冷却媒体を循環させて可動金型保
持軸９３の温度上昇を防ごうとしている。しかし、いか
に冷却媒体を循環させて温度上昇を防止しようとして
も、常に一定温度に維持することは不可能であり、常温
から一定温度に可動金型保持軸９３が安定するには数時
間を有する。この間、可動金型保持軸９３は温度上昇に
比例して膨張し、その寸法が変化する。このとき、特に
可動金型保持軸９３の軸方向への伸びは大きく、上下の
金型の間隔が狭くなり成形品の品質（レンズの中肉厚
さ）を大きく悪化させる。

【０００６】因って、本発明は前記従来技術の問題点に
鑑みなされたもので、可動金型を保持する保持軸の熱膨
張による上下金型間の間隔の変化を常に一定にするとと
もに、安定までの時間を短縮できる光学素子の成形装置
の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、加
熱軟化したガラス素材を押圧成形し得る様に対向配設さ
れた固定金型および可動金型と、該可動金型を上下動自
在に保持する可動金型保持軸とを具備した光学素子の成
形装置において、前記可動金型保持軸の熱膨張による変
位方向に対し、該変位方向とは逆方向に熱膨張変位する
補正部材を設けて構成したものである。また、可動金型
保持軸の内部と補正部材の内部とに同一の冷却媒体を循
環させる循環装置を具備したものである。

【０００８】

【作用】本発明では、可動金型保持軸と補正部材とは冷
却部材により同じ温度に常に制御されるとともに、可動
金型保持軸の熱膨張による変位を同じ変位を発生する線
膨張係数を有する補正部材の熱膨張でキャンセルするこ
とにより、常に上下金型間の間隔を一定にする。

【０００９】図１および図２は本発明の作用を説明する
グラフである。図１に示すように、可動金型保持軸の変
位および冷却媒体の温度は、金型の加熱終了後も上昇
し、安定した成形が可能となるまで数時間を要する。ま
た、図２に示すように、冷却媒体の温度と可動金型保持
軸の伸び量とには一定の相関が認められることが実験で
確認されている。また、可動金型保持軸および補正部材
には同じ冷却媒体が循環するため、補正部材も可動金型
保持軸と同様な温度変化を示す。

【００１０】可動金型保持軸と補正部材とのある時間に
おける温度をＴとし、可動金型保持軸の全長をＬ、実験
から求められた可動金型保軸の温度Ｔと伸び量との相関
を示す係数をα、補正部材の全長をＭ、線膨張係数をβ
とすると、可動金型保持軸と補正部材との寸法変化の関
係は下記の様になる。 Ｌ×α×（Ｔ−２０）＝Ｍ×β×（Ｔ−２０） この関係式を満たす全長Ｍ、線膨張係数βを有する材質
を補正部材として利用する。

【００１１】

【実施例１】図３および図４は本実施例を示し、図３は
一部を断面した正面図、図４は図３のＡ−Ａ’線の部分
側面図である。装置基台１上には成形室２を形成するカ
バー３が設置され、その上部には固定金型部（上金型
部）５が設置されている。固定金型部５は、上板４の下
面に固定された固定台６と、固定台６下面に形成された
テーパ状の嵌合部７に嵌合する上金型８と、上金型８を
固定台６に固定するための止め輪９と、ヒーター１０と
により構成される。

【００１２】上金型８の軸線上の下方には、固定金型部
５と同じ構成をなす下金型１１を保持する可動金型部
（下金型部）１５が構成されている。可動金型部１５
は、装置基台１のハウジング部１６にガイド１７を介し
て上下方向に摺動自在に保持された可動金型保持軸１８
の上端部へ固定されており、固定金型部５に大して接離
する方向に自在に可動できる構成となっている。

【００１３】装置基台１の基台内部空間の上面にはＨ型
の形状をした補正部材２７がボルト３３により垂設され
ており、補正部材２７の下面にはカムローラ１９を装備
したロータリーアクチュエーター２０が設置されている
（図４参照）。前記可動金型保持軸１８および補正部材
２７の内部は空洞となっており、可動金型保持軸１８と
補正部材２７と冷却媒体循環器２８との間を冷却媒体の
循環できる循環経路が配管２９により構成されている。

【００１４】成形室２を形成するカバー３の側面には開
口部２１が開設してあり、この開口部２１から被成形ガ
ラス２２を載置支持した搬送アーム２３が出入りしうる
ように構成されている。搬送アーム２３は被成形ガラス
２２を載置したキャリア２４を上下型間に搬送するため
のもので、装置基台１の上面部に固設された搬送アーム
駆動部２５により進退動作を行うものである。

【００１５】前記補正部材２７は前述した計算式により
適正な材質および全長（Ｍ）が決定される。例を上げる
と、可動金型保持軸１８の材質が軸受け鋼（ＳＵＪ）
で、全長Ｌが７００ミリの場合、冷却媒体の温度と可動
金型保持軸１８の伸びはほぼ比例関係にあり、係数αは
０．０００００５であることが実験により確認されてい
る。この時、補正部材２７にジュラルミン（線膨張係数
β０．００００２２６）を利用した場合、全長Ｍ＝１５
５ミリの補正部材２７が必要となる。

【００１６】以下に上記計算式を示す。 Ｌ× α×（Ｔ−20）＝Ｍ×β ×（Ｔ−20） ７00×0.000005×（Ｔ−20）＝Ｍ×0.0000226 ×（Ｔ−20） Ｍ＝１５５

【００１７】以上の構成から成る装置は、被成形ガラス
２２が搬送アーム２３により上下金型８，１１間に搬入
された後、下金型１１がロータリーアクチュエーター２
０のカムローラー１９を介して上下動される可動金型保
持軸１８により上動せしめられ、上金型８と協動して成
形を行う。

【００１８】上下金型８，１１が成形可能温度まで加熱
された後、下金型１１からの熱伝導により可動金型保持
軸１８の温度も上昇する。この温度に比例して可動金型
保持軸１８は可動金型保持軸１８とカムローラー１９と
の当接面３４を基準に上下金型８，１１間の間隔を狭め
る方向（上方向）に熱膨張する。この現象に反して、補
正部材２７は可動金型保持軸１８内を流れる冷却媒体に
よって可動金型保持軸１８と同じ温度上昇の挙動を示す
こととなる。

【００１９】この時、補正部材２７の全長および材質は
前述のように可動金型保持軸１８の膨張量Δｌと同じに
なる様な材質および寸法で構成されている。そして、補
正部材２７は可動金型保持軸１８とカムローラー１９と
の当接面３４を基準に上下金型８，１１間の間隔を広げ
る方向（下方向）に熱膨張する。すなわち、補正部材２
７は熱膨張でその下面に設置されたロータリーアクチュ
エーター２０を下方へ移動することにより、前記当接面
３４を下降させる。

【００２０】前記当接面３４を基準に上方向へ膨張する
可動金型保持軸１８の膨張量Δｌを下方向に同量な補正
部材２７の熱膨張Δｌ’でキャンセルすることにより、
上下金型８，１１間の間隔を常に一定に保つ。

【００２１】本実施例によれば、補正部材は単純なブロ
ック形状で構成できるので、成形の際にかかる大きな成
形圧力による変形を無視できる強度をもたせることが可
能であり、精度の劣化を妨げる効果がある。

【００２２】

【実施例２】図５は本実施例を示す一部を断面した正面
図である。本実施例では、前記実施例１と同様な構成部
分には同一番号を付してその説明を省略する。装置基台
１の上には、成形室２を形成するカバー３が有り、その
上部と上板４の間には多少の隙間を有している。固定金
型部（上金型部）５が固定される上板４が補正部材であ
る複数本の支柱４０により固定されている。支柱４０の
内部には空洞４１が形成されている。固定金型部５およ
び下金型部１５の構成は前記実施例１と同様である。

【００２３】装置基台１の内部には、カムローラー１９
を装備したロータリーアクチュエーター２０が設置され
ている。可動金型保持軸１８および支柱４０の内部は空
洞となっており、可動金型保持軸１８と支柱４０と冷却
媒体循環器２８との間を冷却媒体が循環できる循環経路
が配管２９により構成されている。被成形ガラス２２の
搬送機構も前記実施例１と同様である。前記補正部材で
ある支柱４０は前記実施例１と同様に前述した計算式に
より適正な材質および全長（Ｍ）が設定される。

【００２４】以上の構成から成る装置は、被成形ガラス
２２が搬送アーム２３により上下金型８，１１間に搬入
された後、下金型１１がロータリーアクチュエーター２
０のカムローラー１９を介して上下動される可動金型保
持軸１８により上動せしめられ、上金型８と協動して成
形を行う。上下金型８，１１は、成形可能温度まで加熱
されるまでの数時間の加熱時間を必要とするが、この間
に下金型１１からの熱伝導により可動金型保持軸１８の
温度も上昇し、温度に比例して可動金型保持軸１８も上
下金型８，１１間の間隔を挟める方向に熱膨張する。

【００２５】この現象に反して、補正部材である支柱４
０は可動金型保持軸１８内を流れる冷却媒体によって可
動金型保持軸１８と同じ温度上昇の挙動を示すこととな
る。この時、支柱４０の全長（Ｍ）および材質は前述の
ように可動金型保持軸１８の膨張量Δｌと同じになる様
に設定されており、かつ上下金型８，１１間の間隔を広
げる様に設置されているので、装置全体でみると可動金
型保持軸１８の膨張Δｌによる上下金型８，１１間の間
隔の変化を支柱４０の膨張Δｌ’で常にキャンセルして
いることとなる。

【００２６】本実施例によれば、補正部材である支柱に
十分な長さを確保できるので、線膨張率の大きな特殊材
料を利用することが不要となり、設備の制作コストの低
減が図れる効果がある。

【００２７】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明に係る光学素子
の成形装置によれば、ガラスの成形温度の変化で生じる
上下金型間の間隔の変動を初期の段階から強制的に補正
するため、成形開始までの段取り時間が大幅に短縮でき
るとともに、常に安定した品質の中肉厚さを有する成形
レンズが供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用のグラフである。

【図２】本発明の作用のグラフである。

【図３】実施例１を示す一部を断面した正面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ’の部分側面図である。

【図５】実施例２を示す一部を断面した正面図である。

【図６】従来例を示す一部を断面した正面図である。

【符号の説明】

１ 基台 ２ 成形室 ３ カバー ４ 上板 ５ 固定金型部 ８ 上金型 １１ 下金型 １５ 可動金型部 １８ 可動金型保持軸 １９ カムーラー ２０ ロータリーアクチュエーター ２７ 補正部材 ２８ 冷却媒体循環器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱軟化したガラス素材を押圧成形し得
   る様に対向配設された固定金型および可動金型と、該可
   動金型を上下動自在に保持する可動金型保持軸とを具備
   した光学素子の成形装置において、前記可動金型保持軸
   の熱膨張による変位方向に対し、該変位方向とは逆方向
   に熱膨張変位する補正部材を設けて構成したことを特徴
   とする光学素子の成形装置。
2. 【請求項２】 前記可動金型保持軸の内部と補正部材の
   内部とに同一の冷却媒体を循環させる循環装置を具備し
   たことを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形装
   置。