JPH11157855A - 光学ガラス素子成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 型の交換作業を効率良く行うことができると
ともに、型の温度測定を正確に行うことが可能な光学ガ
ラス素子のプレス成形装置を提供する。 【解決手段】 下型１４には、ダイプレート１５を貫通
して移動ダイ１７の内部に至る測温孔３０が形成されて
おり、断熱部材１３に形成された貫通穴を介して、測温
孔３０に熱電対３１の先端が挿入される。熱電対３１の
後端部は、コネクタ３２を介して熱電対用配線３５に接
続されている。コネクタ３２は、プラグ部３３及びソケ
ット部３４から構成され、プラグ部３３が熱電対３１の
後端部に接続され、ソケット部３４が熱電対用配線３５
の先端に接続される。ソケット部３４は、ナット３８、
スプリング３６及びスプリング押さえ３９を順に介して
移動軸１２で支持される。熱電対３１は、スプリング３
６によって上方に押し上げられ、測温孔３０の先端部に
押し付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ガラス素子の
プレス成形装置に係り、特に、金型の自動交換を効率的
に行うための改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス成形によって光学レンズなどの光
学ガラス素子を製造する場合、高精度の成形面を備えた
上下の金型の間に素材のガラス（例えばゴブと呼ばれる
ガラスを溶融滴下させて製作したガラスの塊）を配置
し、ガラス転移温度以上の温度に加熱した後、プレス成
形を行う。

【０００３】高い形状精度を備えたプレス成形品を得る
ためには、先ず、金型の成形面の精度を高めることが不
可欠であるが、その他、金型の温度及び温度分布の正確
な制御も重要な要因となる。プレス成形中のガラスの温
度を直接測定することが最も望ましいが、これは事実
上、困難である。従って、一般的には、図５ａに示す様
に、金型７４（ダイプレート７５、コア７６、ダイ７７
から構成される）に測温用の孔（測温孔７０）を加工
し、この測温孔７０の中に熱電対７１を差込む様にセッ
トし、金型７４の温度をモニターしている。このとき、
通常、熱電対７１は、その後端部が金型７４を支持する
軸（図示せず）に固定される。

【０００４】光学レンズ等のプレス成形では、加熱〜プ
レス成形〜冷却という一連の動作を繰り返す。この過程
において、金型７４の中に挿入された熱電対７１にも加
熱冷却が繰り返され、膨張収縮が繰り返されることにな
る。このとき、上記の様な熱電対の取付け方法では、測
温孔７０の中に熱電対７１を単に差し込んでいるだけな
ので、図５ｂに示す様に、熱電対７１の先端が測温孔７
０の先端部から次第に離れ、正確な温度測定ができなく
なるという問題がある。

【０００５】これに対する対策として、例えば、ある程
度の周期で熱電対７１をセットし直す方法、あるいは熱
電対７１を金型７４に固定する方法などが採用されてい
る。しかし、前者の方法の場合には、手間と時間がかか
る上、熱電対にも個体差があるため、その寿命予測が難
しいという問題がある。

【０００６】一方、後者の方法の場合には、膨張収縮に
伴い熱電対７１に力が掛るので熱電対７１の破断が生じ
易く、更に、金型７４の交換を行なう際に、その都度、
熱電対７１の取り外し及び固定を行わなければならず、
熱電対に頻繁に力を加える結果となり、破損、断線の原
因につながるとともに、やはり、その交換に手間がかか
るという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的
は、型の交換作業を効率良く行うことができるととも
に、プレス成形中の型の温度を正確に測定することが可
能な光学ガラス素子成形装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光学ガラス素子
成形装置は、上型、下型、及び下型をその背面側からを
支持する下軸を備え、上型と下型の間に素材のガラスを
配置し、熱間でプレス成形することにより光学ガラス素
子を製造する光学ガラス素子成形装置において、前記下
型は、その背面から上方に向って穿孔された測温孔を備
えるとともに、先端がこの測温孔の中に挿入され、後端
に差込み式のコネクタの一方を備えた熱電対を備え、前
記下軸は、その上端付近に前記差込み式のコネクタの他
方を備えるととともに、このコネクタを下側から支持す
るスプリング機構を備え、前記下軸に前記下型をセット
すると、これに伴い前記差込み式のコネクタが互いに結
合されるとともに、前記スプリング機構によって前記熱
電対の先端が前記測温孔の先端部に押し付けられ、一
方、前記下軸から前記下型を取り外すと、これに伴い前
記差込み式のコネクタの結合が切り離され、前記熱電対
が前記測温孔に挿入された状態のまま前記下型とともに
搬出される様になっていることを特徴とする。

【０００９】本発明の光学ガラス素子成形装置によれ
ば、下型をセットした状態では、スプリング機構によっ
て熱電対の先端が測温孔の先端部に押し付けられている
ので、下型の温度を正確に測定することができる。ま
た、下型を交換する際には、差込み式のコネクタの部分
で配線の着脱が行われるので、下型の交換作業を効率良
く行うことができ、特に、下型の自動交換を行う際に効
果がある。更に、熱電対の先端が測温孔の先端部に固定
されていないので、加熱冷却に伴い熱電対に過大な力が
作用することがなく、熱電対の破断の恐れが少ない。な
お、熱電対を取付けるための上記の機構は、上型とこれ
を背面側からを支持する上軸についても同様に適用する
ことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に本発明に基づく光学ガラス
素子成形装置の構成の一例を示す。フレーム１１の上部
から固定軸２（上軸）が下方に向かって伸びており、そ
の下端に、セラミック製の断熱部材３を介して、上型４
が取付けられている。上型４は、金属製のダイプレート
５、セラミック製（あるいは超硬合金製）の上型コア
６、及び上型コア６を周囲から支持してダイプレート５
に固定するとともに上型４の一部をなす固定ダイ７から
構成される。

【００１１】フレーム１１の下部には駆動装置８が配置
され、駆動装置８の上部には、ロードセル２１を介し
て、移動軸１２（下軸）が取付けられている。移動軸１
２は、固定軸２に対向する様に上方に向かって伸び、制
御装置９により上下方向の動きが制御される。

【００１２】移動軸１２の上端には、セラミック製の断
熱部材１３を介して、下型１４が取付けられている。下
型１４は、金属製のダイプレート１５、セラミック製
（あるいは超硬合金製）の下型コア１６、及び下型コア
１６を周囲から支持してダイプレート１５に固定すると
ともに下型１４の一部をなす移動ダイ１７から構成され
る。なお、この装置では、上型４は固定されており、下
型１４が上下方向に移動して素材のガラス１のプレス成
形を行なう。

【００１３】上型４及び下型１４の周囲には、石英ガラ
ス管１８が配置され、外界と遮断された成形室２０を形
成している。石英ガラス管１８の周囲には、ランプハウ
スユニット１９が配置され、石英ガラス管１８の外か
ら、上型４及び下型１４を加熱する様になっている。な
お、素材のガラス１、下型１４、及び成形品などの搬入
あるいは搬出の際は、石英ガラス管１８及びこの石英ガ
ラス管１８を保持しているランプハウスユニット１９
が、駆動装置（図示せず）により固定軸２に沿って上下
動される様になっている。石英ガラス管１８で仕切られ
た成形室２０には、加熱時の酸化防止、プレス成形後の
冷却などのために、不活性ガス導入口Ｇ１、Ｇ２及び排
出口Ｇ３、Ｇ４等が設けられている。

【００１４】下型１４には、測温孔（後述）が形成され
ており、この測温孔に熱電対３１の先端が挿入されてい
る。熱電対３１は、コネクタ３２、熱電対用配線３５、
移動軸１２に取付けられた貫通端子を介して、成形室２
０の外部に引き出されている。同様に、上型４には、測
温孔が形成されており、この測温孔に熱電対４１の先端
が挿入されている。熱電対４１は、コネクタ４２、熱電
対用配線４５、固定軸２に取付けられた貫通端子を介し
て、成形室２０の外部に引き出されている。

【００１５】図２に、下型１４の温度測定用の熱電対３
１の取付け部の構造の詳細を示す。なお、上型４の温度
を測定する熱電対４１の取付け部の構造も同様である。
下型１４は、断熱部材１３の上フランジ部の上にボルト
で固定されている。下型１４には、ダイプレート１５を
貫通して移動ダイ１７の内部に至る測温孔３０が形成さ
れており、断熱部材１３の上フランジ部及び下フランジ
部に形成された貫通穴を介して、この測温孔３０に熱電
対３１の先端が挿入される。熱電対３１の後端部は、コ
ネクタ３２を介して熱電対用配線３５に接続されてい
る。

【００１６】コネクタ３２は、プラグ部３３及びソケッ
ト部３４から構成され、プラグ部３３が熱電対３１の後
端部に接続され、ソケット部３４が熱電対用配線３５の
先端に接続される。プラグ部３３の先端は、断熱部材１
３の下フランジ部に設けられた貫通穴の中に位置してい
る。プラグ部３３の外周にはナット３７が取付けられて
おり、プラグ部３３は、このナット３７を介して、前記
貫通穴の上部で支持され、プラグ部３３（従って、熱電
対３１）の脱落防止がなされている。一方、ソケット部
３４は、前記貫通穴の中でプラグ部３３と結合されてい
る。ソケット部３４は、その外周に取付けられたナット
３８、スプリング３６及びスプリング押さえ３９を順に
介して移動軸１２で支持されている。また、上記のナッ
ト３８、スプリング３６及びスプリング押さえ３９は、
移動軸１２の上面に形成された穴２９の中に収容されて
いる。穴２９は入口部分の径が小さく形成されており、
この入口部分をソケット部３４自体は通過することがで
きるが、ナット部３８は通過することができない。この
様にして、ソケット部３４の上方への移動可能範囲が規
制されている。以上の構造により、熱電対３１は、スプ
リング３６によって上方に押し上げられ、下型１４の内
部に形成された測温孔３０の先端部に押し付けられる。

【００１７】上記の様に、熱電対３１がスプリング３６
によって測温孔３０の先端部に押し付けられているの
で、プレス成形の際の加熱冷却に伴う熱電対３１の膨張
収縮がスプリング３６によって吸収される。従って、熱
電対３１に対して過大な力が作用することがなく、同時
に、熱電対３１の先端と測温孔３０の先端部との接触状
態が確実に維持される。

【００１８】また、コネクタ３２は、上記の様にプラグ
部３３及びソケット部３４から構成され、プラグ部３３
の下方向へ移動及びソケット部３４の上方向への移動
が、それぞれナット３７及びナット３８等で規制されて
いるので、ワンタッチ式で着脱可能となっている。ま
た、コネクタ３２の着脱の際、熱電対３１に過大な力を
かけることがない。なお、下型１４、断熱部材１３及び
熱電対３１は、一つのユニット（下型ユニットと呼ぶ）
を構成しており、この下型ユニットごと、移動軸１２に
対する着脱が可能である。

【００１９】次に、図３及び図４を参照しながら、移動
軸１２に対する下型ユニット６５の着脱を、自動着脱装
置を用いて行う方法について説明する。なお、下型ユニ
ット６５を構成する移動ダイ１７は二面幅を有してお
り、二爪ハンド式の自動着脱装置によって着脱が行われ
る。

【００２０】図３（ａ）は移動軸１２の上面図を示し、
図３（ｂ）は移動軸１２と自動着脱装置のハンド部６９
との相対的な位置関係を示す。図３（ａ）に示す様に、
移動軸１２の上端面には、先に説明した熱電対用配線３
５の先端に接続されたソケット部３４が配置されている
ほか、下型ユニット６５の位置決めに使用されるテーパ
ピン６１、及び下型ユニット６５の固定に使用されるク
ランプ機構６２が設けられている。なお、断熱部材１３
（図１）側にテーパピン６１に対応する位置決め穴が設
けられ、クランプ機構６２は制御装置９（図１）によっ
て制御される。

【００２１】イ、制御装置９（図１）からの型交換スタ
ート信号により、ランプハウスユニット１９（図１）が
上昇し、図４（ａ）に示す様に、下型ユニット６５の周
囲を露出させる。

【００２２】ロ、次に、クランプ機構６２が上昇した
後、９０°回転し、下型ユニット６５の取外し時に備え
て、図４（ｂ）に示す様に、下型ユニット６５との非干
渉領域へ待避する． ハ、次に、制御装置９（図１）は自動着脱装置６６へ動
作指令を与える。自動着樽装置６６は、予めプログラム
された内容に従って、図４（ｃ）に示す様に、移動軸１
２から下型ユニット６５を取り外し、下型ユニット６５
を型ステーション６７へ搬送する。このとき、下型ユニ
ット６５を移動軸１２に対して上方に移動することによ
って、熱電対３１はコネクタ３２の部分で上下に切り離
され、熱電対３１は、下型ユニット６５にセットされた
状態で搬送され、熱電対配線３５は、移動軸１２側に残
される。

【００２３】ニ、これと並行に、型ステーション６７か
ら、別の下型ユニット６５ａが取り出され、図４（ｄ）
に示す様に、移動軸１２の上に装着される。このとき、
移動軸１２の上面に設けられたテーパピン６１（図３）
と、下型ユニット６５ａを構成する断熱部材側に設けら
れた位置決め穴との嵌合により、下型ユニット６５ａ
は、移動軸１２に対して高精度に位置決めされる。ま
た、下型ユニット６５ａを移動軸１２の上端に装着する
ことによって、同時に熱電対３１のコネクタ３２の結合
が行われ、スプリング３６（図１）の弾性変形によっ
て、熱電対３１の先端が下型１４の内部に形成された測
温孔３０（図２）の先端部に押し付けられる。

【００２４】次に、自動着脱装置６６が初期位置に待避
した後、クランプ機構６２が作動し、新たに装着された
下型ユニット６５ａを、移動軸１２の上にクランプす
る。以上の様にして、下型ユニット６５ａの交換が行わ
れる。

【００２５】本発明に基づく光学ガラス素子成形装置を
製作し、その効果について調査した。 イ．型交換の所用時間 本発明に基づく光学ガラス素子成形装置において、型交
換に要する時間は約５０秒であった。また、下型ユニッ
トの脱着時に、位置決めピンとの干渉などもなく、スム
ーズな型交換を実現できた。なお、従来の光学ガラス素
子成形装置では、型交換に約５分を要していた。従来の
装置では、型、断熱部材、移動軸の各締結をボルトで行
なっており、型交換に際しては、熱電対を抜いた後、各
締結ボルトを外して各部材をばらし、組み直した後、熱
電対を型に差込むという手順で行われ、全て手作業であ
った。

【００２６】ロ．熱電対の寿命 熱電対の寿命について、従来の装置との比較を行った。
寿命の評価は、型交換を連続１０回行なった後、実際の
プレス成形を１回行う方法で実施した。その結果を表１
に示す。表１の結果から、本発明により熱電対寿命の延
長が図れることが確認できた。

【００２７】 表１．寿命試験結果 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− （本発明の装置） １回目 ４０回プレス成形後も熱電対に異常なし ２回目 ４０回プレス成形後も熱電対に異常なし ３回目 ４０回プレス成形後も熱電対に異常なし （従来の装置） １回目 ３２回プレス成形時に熱電対が断線 ２回目 ２８回プレス成形後に熱電対が大きく変形 ３回目 ３５回プレス成形時に熱電対が断線 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ハ．成形品の形状精度 下記の条件で、レンズのプレス成形を行い、本発明に基
づく装置と従来の装置の間で成形品の形状精度の比較を
行った。

【００２８】成形品形状は外径１２ｍｍの両凸レンズ
で、硝種はＬ−ＢＡＬ４２（株式会社オハラ社製、転移
点＝５０６℃、軟化点＝６０７℃）、素材形状はゴブ状
で重量＝約０・８ｇのものを用いた。成形の条件は、目
標温度＝５７０℃、目標温度に到達してからプレス開始
までの待ち時間＝６０ｓｅｃ、プレス力＝８００ｋｇｆ
であり、２２０℃まで冷却した後、装置から取り出し
た。なお、型は２ヶ取りである。

【００２９】上記条件で、各々３０回づつレンズのプレ
ス成形を実施した。目標とするレンズの面精度は、上下
コア６、１６の面精度＝約λ／４であったので、この値
を基準に転写精度を確認することとした。結果として得
られたレンズは、両者共、面精度＝約λ／４であり、目
標通りの精度を備えたガラスレンズを得ることができ
た。

【００３０】

【発明の効果】本発明の光学ガラス素子成形装置によれ
ば、型の交換作業の効率が大幅に向上する。また、型の
温度を常に正確に測定することが可能になるとともに、
熱電対の寿命の延長も実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく光学ガラス素子成形装置の一例
を示す全体構成図。

【図２】本発明に基づく光学ガラス素子成形装置におけ
る下型に対する熱電対の取付け部の構造を示す図。

【図３】本発明に基づく光学ガラス素子成形装置におけ
る移動軸の構造を示す図、（ａ）は移動軸の上面図を示
し、（ｂ）は移動軸と自動着脱装置のハンド部との相対
的な位置関係を示す。

【図４】本発明に基づく光学ガラス素子成形装置におい
て型交換を行う際の動きを説明する図、（ａ）から
（ｄ）は各ステップにおける下型ユニット、移動軸及び
自動交換装置の状態を表す。

【図５】従来の光学ガラス素子成形装置における下型に
対する熱電対の取付け部の構造を示す図、（ａ）は熱電
対の取付け部の初期状態を示し、（ｂ）は熱電対の先端
が測温孔の先端部から離れた状態を表す。

【符号の説明】

１・・・素材のガラス、２・・・固定軸（上軸）、３・
・・断熱部材、４・・・上型、５・・・ダイプレー卜、
６・・・上コア、７・・・固定ダイ、８・・・駆動装
置、９・・・制御装置、１１・・・フレーム、１２・・
・移動軸（下軸）、１３・・・断熱部材、１４・・・下
型、１５・・・ダイプレー卜、１６・・・下コア、１７
・・・移動ダイ、１８・・・石英ガラス管、１９・・・
ランプハウスユニット、２０・・・成形室、２１・・・
ロードセル、２９・・・穴、３０・・・測温孔、３１・
・・熱電対、３２・・・コネクタ、３３・・・プラグ部
（コネクタの一方）、３４・・・ソケット部（コネクタ
の他方）、３５・・・熱電対用配線、３６・・・スプリ
ング、３７・・・ナット、３８・・・ナット、３９・・
・スプリング押さえ、４１・・・熱電対、４２・・・コ
ネクタ、６１・・・テーパピン、６２・・・クランプ機
構、６５・・・下型ユニッ卜、６６・・・自動着脱装
置、６７・・・型ステーション、６９・・・ハンド部、
７０・・・測温孔、７１・・・熱電対、７４・・・金
型、７５・・・ダイプレー卜、７６・・・コア、７７・
・・ダイ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上型、下型、及び下型をその背面側から
   を支持する下軸を備え、上型と下型の間に素材のガラス
   を配置し、熱間でプレス成形することにより光学ガラス
   素子を製造する光学ガラス素子成形装置において、 前記下型は、その背面から上方に向って穿孔された測温
   孔を備えるとともに、先端がこの測温孔の中に挿入さ
   れ、後端に差込み式のコネクタの一方を備えた熱電対を
   備え、 前記下軸は、その上端付近に前記差込み式のコネクタの
   他方を備えるととともに、このコネクタを下側から支持
   するスプリング機構を備え、 前記下軸に前記下型をセットすると、これに伴い前記差
   込み式のコネクタが互いに結合されるとともに、前記ス
   プリング機構によって前記熱電対の先端が前記測温孔の
   先端部に押し付けられ、一方、前記下軸から前記下型を
   取り外すと、これに伴い前記差込み式のコネクタの結合
   が切り離され、前記熱電対が前記測温孔に挿入された状
   態のまま前記下型とともに搬出される様になっているこ
   とを特徴とする光学ガラス素子成形装置。
2. 【請求項２】 上型、下型、及び上型をその背面側から
   支持する上軸を備え、上型と下型の間に素材のガラスを
   配置し、熱間でプレス成形することにより光学ガラス素
   子を製造する光学ガラス素子成形装置において、 前記上型は、その背面から下側に向って穿孔された測温
   孔を備えるとともに、先端がこの測温孔の中に挿入さ
   れ、後端に差込み式のコネクタの一方を備えた熱電対を
   備え、 前記上軸は、その下端付近に前記差込み式のコネクタの
   他方を備えるととともに、このコネクタを上側から支持
   するスプリング機構を備え、 前記上軸に前記上型をセットすると、これに伴い前記差
   込み式のコネクタが互いに結合されるとともに、前記ス
   プリング機構によって前記熱電対の先端が前記測温孔の
   先端部に押し付けられ、一方、前記上軸から前記上型を
   取り外すと、これに伴い前記差込み式のコネクタの結合
   が切り離され、前記熱電対が前記測温孔に挿入された状
   態のまま前記上型とともに搬出される様になっているこ
   とを特徴とする光学ガラス素子成形装置。