JPS63147833A - ガラス成形体のプレス成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野Ｊ 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、フィ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ォーム（または被成
形ガラス）を成形型内に配設し、加熱、加圧によって所
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
琢面レンズ等であっ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
ば本出題人によって既に提案されている特開昭６１−２
１９２７号ｒ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
にガラスプリフォーム８をセットし、該ガラスプリフォ
ーム８のガラス粘度がＩＱ８．５〜１０１０．５ポアズ
に相当する温度で前記上型３を押棒５によυ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１０１１，
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はシリカチューフ区チャンバー）、Ｔはヒーターで
ちる。

この場合、加熱、加圧によるプレス成形方法は、成形聖
人の酸化がレンズの精度に直接悪影響を及ぼすため、シ
リカチューブ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の酸形時において型温度
が３５０℃〜９００　Ｃ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シ出される。

〔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をシリカチューブ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２５
０℃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ｍＡの取９人れから取シ出しに
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った。

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ャ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
後年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
前記ベルジャ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、型取り出し時に核型昇降
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〕

不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っているので、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、したがって成形型の加熱、
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全示す
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つのチャンバー１２．１３に
よって２Ｍ壁構造をなし、内部が不活性ガス、例えば２
素ガス（Ｎ２）により所定の気圧に保たれた密閉容器１
１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つのチャンバー１
２．１３は円筒状に形成されて同細配置され、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。内側のチャンバー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および型移動機溝２１の内端がそれぞれ挿入されて
いる。ヒーター１８はチャンバー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、該チャンバー１２の内周壁に旧って円筒状に形成
されるが、チャンバ−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ってもよい。チャンバ
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は前記チャンバー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シ該チャンバー
１２の内部中央に位置し、前記支柱１９Ａの下端は前記
外側のチャンバー１３の内底面に固定されている。前記
押棒２０は前記チャンバー１２の上面中央に設けられた
挿通孔２３にょシ該チャンバー１２内に上下動自在に挿
入されることによシ前記支持台１９の上方に位置し、上
端は前記外側のチャンバー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を挾んで対向する一対の進退自在なロッド２５．２
６ｔ−備え、これらのロッド２５．２６は前記チャンバ
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、右側のロッド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１９上に移す時に
駆動され、左側のロッド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つのロッド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、回動によっ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。

前記外側のチャンバー１３の外周面には冷却パイプ３０
が０１，１ング保護のため配設される一方、内部下方に
は前記内側のチャンバー１２の型挿入口１６を開閉制御
する回動自在な熱運蔽板３１と、該チャンバー１３の型
取入口１５を開閉側（財）するベルジャ３２が配設され
ている。ベルジャ３２は上下動自在でかつ中心軸周シに
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０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、
前記ベルジャ３２をチャンバー１３の内底面に０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、チャンバー１２の型挿入口１６を開いだ状態で真
を排気を行ない、しかる後不活注ガスの尽凹気に置換す
ればよい。

前記型昇降機構１４１−ｊ−１Ａｉ前記型取入口１５に
対応して基台３８上に朶設されたシリング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４
０をこ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が載置される列４３が一体に設けられる
と共に型取υ入れ時において前記ベルジャ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によって常時上方に付勢されることにより前
記周４３に押付けられている。前記コイルばね４８は予
備室形成部材４７の大径部下面と、前記チャンバー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の穴径よシも小さく、予備室形成部材４７の上端
面外周寄シには。リング５１が嵌着され、ばね受部材５
ｏの中央には前記ピストン４２が摺動自在に貫通する孔
５２が形成されている。

なお、前記成形型Ａは第５区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はロッ
ド２５．２６を進退自在に保持するロッド保持部材、５
７，５８．５９は配管６０をそれぞれ真窒ポンプ、不活
性ガス、大気に連通させる切換バルブ、６１はチャンバ
ー１３の底面板の内部に設けられ一端が前記型取入口１
５に開口し、他端が前記配ｖ６０の一端に接続された排
気孔、６２ａ〜６２ｆは０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
（１Ｏ−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によって型
挿入口１６を閉じチャンバー１２内をヒーター１８によ
ってプレス温度にまで昇温する。一方、チャンバー１３
は冷却パイプ３０によって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上にガラスプリフォームが挿入された成形聖人を載
置し、この成形型Ａを該ピストン４２の上昇移動によシ
型取入口１５よりベルジャ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４Ｂのばね力によシピス
トン４２と一体的に上昇してチャンバー１３の下面に０
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、前記ベルジャ３２と共に前記チ
ャンバー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、ノ（ルプ５７
を開いて予備室４６を真空排気し、しかる後該パルプ５
７ｆｔ締めてバルブ５８を開き、不活性ガスを予備室４
６に導くことによシ、訓電４６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、ベルジャ３２を第３
図に示すように一定高さく成形型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をチャンバー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を上昇移動させて底形型Ａをチャンバー
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によってチャ／パー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
は外部と連通ずることがなく、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１
９と略同−高さまで上昇すると停止する。するとロッド
２５が前進して周部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。ロッド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、ベルジャ３２が回
動下降してチャンバー１３の内底面に圧接され、前記予
備室形成部材４γと再び予備室４６を形成する。この時
、ピストン４２の鍔ｓ４３は前記予備室４６内に待機し
、型挿入口１６は熱遮蔽板３１によって閉止される。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１０８
．５〜１０１０・５ポアズになる二うな所定の温度）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ｍＡ内の
ガラスプリフォームを所定形状にプレスする。押棒２０
による加圧終了後放冷し、成形型Ａの温度がガラスの転
移温度になったら、熱遮蔽板３１を回動させて型挿入口
１６′ｆ：開くと同時にベルジャ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１９とほぼ同一高さになるまで上
昇させて停止すると、今度はロッド２６が前進して支持
台１９上の成形型Ａをｎ部４３上に移すゐ。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が回動じて型挿入０１６を
閉止し、ベルジャ３２が回動下降して型取入口１５を閉
止し、予備室形成部付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が位置きれる。そして、バルブ５８全
開いて不活性ガス全予備室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２５
０℃）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上から取シ外すことができ、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υ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隣的で安価に
ガラス成形体ｆｔ農作し得る。

さらに、予備室４６を設けているので、−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、チャンバー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つのチャンバー１２．１３による
２重壁構造の密閉容器１１を使用したが、内側のチャン
バーを省略し、外側のチャツバ−だけであっても実現可
能である。その場合、熱遮蔽板３１が不要で、ベルジャ
３２の０リング３６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
室を設けているので、密閉容器内を常に所定圧の不活性
ガス界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・・・・ガラスプリフォーム、１１・・・・密閉容器
、１２．１３・・・・チャンバー、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・・・
・ロッド、３１・・・・熱遮蔽板、３２・・・・ベルジ
ャ、４１・・・・シリンダ、４２・・・・ピストン、４
３・・・・鍔部、４６・・・・予備室、４７・・・・予
備室形成部材、４８・・・・ばね、Ａ・・・・成形型。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に支持台、ヒーターおよびベルジャが配設さ
   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ャ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. （２）密閉容器は大きさの異なる２つのチャンバーによ
   つて二重壁構造をなし、その内側のチャンバー内に支持
   台とヒーターが配設され、外側のチャンバー内にベルジ
   ャ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。