KR20080041687A - 광학 소자의 성형 장치 - Google Patents

Abstract

간단한 구조 또한 공정에 의해, 인접하는 공정에서 받는 열적 영향을 줄여, 정밀한 광학 소자의 성형을 실시할 수 있는 광학 소자의 성형 장치를 제공한다.

복수의 재물대 (6) 를 연속적으로 배치하여 금형 (5) 을 순환시키는 반송로 (2) 를 형성하고, 반송로 (2) 를 순환 중에 재물대 (6) 상에 놓여진 상형, 하형 및 동체형으로 이루어지는 금형 (5) 에 대하여 가열, 가압 성형 및 냉각의 각 공정이 실시되는 광학 소자의 성형 장치에 있어서, 상이한 공정의 재물대 (6) 사이에 상기 금형 (5) 의 반송 방향의 길이의 대략 반 이상의 간격을 형성한다. 금형 반송시에 금형 (5) 을 재물대 (6) 로부터 부상시킨 상태에서 재물대 사이를 이송시킨다.

Description

광학 소자의 성형 장치 {MOLDING DEVICE FOR OPTICAL ELEMENT}

본 발명은 광학 기기에 사용되는 고정밀 유리 렌즈 등의 광학 소자를 가압 성형하는 성형 장치에 관한 것이다.

종래부터, 가열하여 연화시킨 유리 소재를 가압에 의해 프레스 성형하여 유리 렌즈를 제조하는 성형 장치가 사용되고 있다. 이들 장치는, 연마 등의 공정을 생략할 수 있기 때문에, 양산 가능한 제조 장치로서 최근 널리 이용되고 있다.

이 제조 장치에 의한 유리 렌즈의 제조 방법은, 이하와 같다. 예를 들어 구 형상으로 예비 성형한 유리 소재를, 상형, 하형, 동체형으로 구성된 금형내에 세팅하고, 가열 공정에 의해 500℃ 정도로 가열하여 유리 소재를 연화시킨 후, 가압하여 렌즈 제품으로 성형하고, 냉각시켜 제품을 꺼낸다. 이들 각 공정은, 각별히, 가열한 금형의 산화를 막기 위하여, 산소가 들어가지 않는 비산화성 분위기를 유지한 챔버 중에서 실시되고, 금형내의 유리 소재를 일직선형 또는 원환형의 반송로 상에 배치된 가열, 가압 성형, 냉각의 각 공정에 순차적으로 반송한다.

이와 같은 성형 장치에 있어서, 종래, 각 공정을 실시하기 위하여 금형을 반송할 때, 이하와 같은 수단이 이용되고 있었다.

예를 들어, 특허 문헌 1 에 개시되어 있는 장치에서는, 빗살 형상의 장대를 이용하여 금형을 밀어넣고, 특허 문헌 2 에 개시되어 있는 장치에서는, 회전 운동형 누름 아암을 구비한 장대로 금형을 밀어 반송한다. 이들 반송 수단은, 모두 재물대 위에서 금형을 슬라이딩하여 반송한다. 그 때문에, 각 공정마다 금형을 탑재하는 재물대가 가열 또는 냉각 기능을 구비하고 있는 경우, 반송 중에도 금형으로의 열전달이 가능하다는 이점을 갖는다.

그런데, 금형을 슬라이딩하여 반송하기 위해서는, 각 재물대 사이에 큰 간극이나 단차가 있으면 반송할 수 없다. 그래서, 재물대끼리를 근접하여 배치하게 되고, 그렇게 하면, 각 재물대가 인접하는 공정의 열적 영향을 받기 쉬워져, 성형 정밀도가 저하된다는 문제를 갖는다.

즉, 종래의 방법은 금형을 재물대 상의 상면에 접한 상태 (금형의 자중을 재물대에서 지지한 상태) 에서 금형을 미끄러뜨림으로써 재물대 사이를 반송하는 방법이다. 그러나, 공정 사이의 단열 등을 위하여, 반송로를 구분하여 재물대 사이에 간극을 형성할 필요가 생기는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 종래의 재물대 상을 금형이 슬라이딩하는 반송 방법에서는, 이동 중인 금형이 재물대의 단부에서 간극에 떨어지지 않고 원활히 넘어가도록 하기 위해서는, 간극은 가능한 한 좁고, 최대인 경우라도 금형의 반송 방향의 길이의 반 이하로 해야 한다. 간극이 그 이상 길어지면, 금형이 자중으로 기울어 옆 재물대로 이송할 수 없다. 따라서, 재물대끼리를 이간시키는 것에 의한 상호의 열적 영향 억제의 충분한 효과는 얻어지지 않는다.

또한, 슬라이딩시의 마찰에 의해, 금형이나 재물대가 단기간에 마모되어, 성 형 정밀도가 손상된다.

따라서, 빈번하게 금형 및 재물대를 교환하지 않으면 안되어, 비용이 커진다.

또한, 장대를 이용하여 반송하기 때문에, 장대가 금형에 접촉할 때에 수평 방향으로 충격력이 작용하여, 유리 소재가 금형내에서 소정 위치로부터 어긋나기 쉬워진다. 소재의 위치가 치우치면, 성형 후의 렌즈의 두께가 비대칭이 되어, 성형 정밀도가 저하된다.

또한, 동시에 반송하는 금형의 개수가 증가하면, 장대의 동작 범위가 커져, 장치 전체가 대형이 됨과 함께, 정확한 위치 억제를 하기 위하여 장대의 강성을 크게 할 필요가 있다. 게다가, 동시에 반송하는 금형의 개수나 배치, 치수 등이 바뀌면, 그때마다 반송 기구 전체를 다시 만들어야 한다.

특허 문헌 3 에서는, 동시에 복수의 금형을 반송하는 경우에, 각 금형이 올바른 위치로 반송되도록, 금형의 위치 결정을 위한 오목부를 갖는 반송 지그를 이용하여, 그 오목부에 복수의 금형을 끼워넣어 반송하는 장치가 개시되어 있다.

그런데, 금형은 가열시에 열팽창하므로, 금형의 외측을 오목부에 끼워넣음으로써 위치 결정하기 위해서는, 열팽창에 있어서의 금형의 외형 치수를 정확하게 통일할 필요가 있어, 엄밀한 치수 관리가 필요하다.

또한, 위치 결정하기 위한 반송 지그가, 항상 금형에 접촉하고 있는 경우에는, 가열 및 냉각 공정에 있어서, 금형 및 반송 지그의 양방이 피가열 (또는 냉각) 체가 되기 때문에, 열용량이 증대하고, 불필요한 가열 및 냉각을 요하여 낭비적인 열량을 소비한다.

한편, 상기의 슬라이딩에 대한 문제를 해결하기 위해서는, 금형을 들어올려 반송하는 것이 유효하다. 금형을 들어올려 반송하기 위해서는, 금형의 하측으로부터 건져올리거나, 혹은 금형에 형성한 플랜지 등에 걸어 들어올릴 필요가 있다. 예를 들어 특허 문헌 4 에 있어서, 상형 및 하형에 각각 플랜지부를 형성하고, 동체형의 내측에 단차를 형성하여 상형 및 하형을 지지하는 구조의 금형이 개시되어 있는데, 이와 같이 동체형의 내부에 상형과 하형을 내포하고 있는 금형에 있어서는, 동체형을 지지하여 들어올렸을 때에 하형이 빠져 들어올려지지 않는다.

또한, 금형 내부의 중심에 소재를 두고 정밀한 제품을 성형하기 위해서는, 정확하게 금형의 하형을 중심 맞춤할 필요가 있다. 금형을 들어올려 반송하는 경우, 반송 후에 다시 금형의 위치 결정이 필요하게 되고, 그것을 위한 장치의 설치가 필요하게 되어 비용이 커지고, 시간이 걸려 생산성이 저하된다.

특허 문헌 5 에서는, 금형을 부상시켜 반송하는 경우의 위치 결정 방법이 개시되어 있다. 이것에 의하면, 들어올린 금형을 탑재할 때에, 재물대에, 동체형의 위치 결정을 하기 위한 안내부를 갖는 움푹 패인 부분이 형성되어 있다. 그런데, 성형 공정 전의 금형은 가열시에 비해 온도가 낮기 때문에, 동체형과 상형 및 하형과의 사이에 간극을 갖고 있다. 따라서, 동체형의 외주에 의해 위치를 결정해도, 상형과 하형의 중심 위치가 반드시 맞는다고는 할 수 없기 때문에, 성형시의 정밀도가 충분하지 않다.

특허 문헌 1: 일본 특허공보 평8－13687호

특허 문헌 2: 일본 특허공보 평3－55417호

특허 문헌 3: 일본 특허 제2785683호

특허 문헌 4: 일본 특허 제3134581호

특허 문헌 5: 일본 공개특허공보 2002－255573호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 상기 종래 기술을 고려하여 이루어진 것으로서, 간단한 구조 또한 공정에 의해, 인접하는 공정으로부터 받는 열적 영향을 줄여, 정밀한 광학 소자의 성형을 실시할 수 있는 광학 소자의 성형 장치의 제공을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

청구항 1 의 발명은, 복수의 재물대를 연속적으로 배치하여 금형을 순환시키는 반송로를 형성하고, 반송로를 순환 중에 재물대 상에 놓여진 상형, 하형 및 동체형으로 이루어지는 금형에 대하여 가열, 가압 성형 및 냉각의 각 공정이 실시되는 광학 소자의 성형 장치에 있어서, 상이한 공정의 재물대 사이에 상기 금형의 반송 방향의 길이의 대략 반 이상의 간격을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 소자의 성형 장치를 제공한다.

청구항 2 의 발명은, 복수의 재물대를 연속적으로 배치하여 금형을 순환시키는 반송로를 형성하고, 반송로를 순환 중에 재물대 상에 놓여진 상형, 하형 및 동체형으로 이루어지는 금형에 대하여 가열, 가압 성형 및 냉각의 각 공정이 실시되는 광학 소자의 성형 장치에 있어서, 금형 반송시에 금형을 재물대로부터 부상시킨 상태에서 재물대 사이를 이송시키는 것을 특징으로 하는 광학 소자의 성형 장치를 제공한다.

청구항 3 의 발명은, 청구항 2 의 발명에 있어서, 금형 반송시에, 금형을 수평 방향으로 구속하지 않고 소정의 간극을 개재하여 금형을 지지하여 재물대로부터 부상시키는 반송 지그를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 4 의 발명은, 청구항 3 의 발명에 있어서, 소정의 간극은, 금형의 열신축량보다 충분히 큰 간극인 것을 특징으로 한다.

청구항 5 의 발명은, 청구항 3 또는 4 의 발명에 있어서, 소정의 간극은, 금형의 외형 치수의 편차보다 충분히 큰 간극인 것을 특징으로 한다.

청구항 6 의 발명은, 청구항 3, 4 또는 5 의 발명에 있어서, 반송 지그는, 금형이 재물대 상에 놓여졌을 때에는 금형으로부터 이간되는 것을 특징으로 한다.

청구항 7 의 발명은, 청구항 2 ~ 6 중 어느 한 항의 발명에 있어서, 서로 끼워맞추는 볼록부 및 오목부로 이루어지는 위치 결정 수단 중 볼록부를 하형 또는 재물대의 일방에 형성하고 오목부를 타방에 형성하고, 볼록부 및 오목부의 적어도 일방에 테이퍼형 가이드면을 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 8 의 발명은, 청구항 2 ~ 7 중 어느 한 항의 발명에 있어서, 동체형의 외주에 플랜지 또는 단차를 형성하고, 플랜지 또는 단차의 하면측에 반송 지그를 맞닿게 하여 들어올림으로써 금형을 부상시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 9 의 발명은, 청구항 2 ~ 8 중 어느 한 항의 발명에 있어서, 동체형의 내면측에, 금형 반송시에 하형을 유지하기 위한 걸어맞춤부를 돌출시켜 형성한 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

청구항 1 의 발명에 의하면, 상이한 공정의 재물대 사이에 금형의 반송 방향의 길이의 대략 반 이상의 간격을 형성함으로써, 간격에 의해 충분한 단열 효과가 얻어져, 인접하는 재물대끼리가 서로 열적 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 금형에 대한 온도 구배가 형성되지 않아, 각 재물대 상에서 균일한 온도 분포가 유지되어, 고정밀의 프레스 성형 제품이 얻어진다. 이 경우, 금형의 반송은, 종래와 같이 금형을 슬라이딩시키지 않고, 금형의 자중을 재물대 이외에서 지지하여 재물대 사이를 이송함으로써 간격에 떨어지지 않고, 원활히 넘어갈 수 있다.

청구항 2 의 발명에 의하면, 금형을 부상시켜 반송함으로써, 상이한 공정의 재물대끼리의 간격이 떨어져 있거나, 재물대의 표면으로부터 상하 방향으로 단차를 생성하고 있어도, 원활히 반송할 수 있다. 따라서, 상이한 공정의 재물대 사이에, 단열을 위한 간격을 형성하거나, 단열 구분재 등을 설치하는 것이 가능해지므로, 공정 사이에 서로 열적 영향을 미치는 것을 방지하여 고정밀 성형품을 얻을 수 있다.

또한, 금형을 재물대로부터 부상시켜 반송함으로써, 금형 및 재물대의 표면이 마모되기 어려워지므로, 고가의 내마모성 부재를 사용할 필요가 없고, 마모에 의한 금형이나 재물대 교체의 필요도 적기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.

청구항 3 의 발명에 의하면, 반송 지그가 수평 방향으로 소정의 간극을 개재하여 금형을 지지하기 때문에, 반송 지그가 수평 방향의 충격을 금형에 가하지 않고, 그 때문에, 광학 소자의 소재가 금형내에서 어긋나지 않아, 성형 정밀도가 손상되지 않는다. 또한, 금형의 외경에 편차가 생겨도 확실하게 금형을 지지하여 반송할 수 있다. 게다가, 반송 지그를 개재하여 금형을 들어올리기 때문에, 반송 지그에 세팅하는 금형의 수나 배치, 치수 등이 바뀌었을 경우, 반송 지그를 교체하기만 하면 되고, 반송 기구는 공통된 것을 사용할 수 있다. 그 때문에, 기구 부분을 재설계하여 다시 만들 필요가 없어, 범용성이 우수하다.

청구항 4 의 발명에 의하면, 반송 지그와 금형의 수평 방향의 간극이, 금형의 열신축량보다 크므로, 금형을 가열 및 냉각시킴으로써 팽창 수축이 생겨도, 그 치수 변화의 영향을 받지 않고 원활히 반송할 수 있다.

청구항 5 의 발명에 의하면, 반송 지그와 금형의 수평 방향의 간극이, 금형의 외형 치수의 편차보다 크므로, 외형 치수에 오차가 생겨도, 각각의 치수 오차의 영향을 받지 않고 원활히 반송할 수 있다. 따라서, 금형의 외형의 치수 관리에 요하는 부담이 경감되어 비용을 삭감할 수 있다.

청구항 6 의 발명에 의하면, 금형이 재물대 상에 놓여져 가열 또는 냉각의 공정이 실시될 때, 반송 지그가 금형으로부터 이간되어 있기 때문에 금형과 반송 지그 상호간에 열이 전해지지 않기 때문에, 불필요한 열용량을 늘리지 않고, 열원 및 시간을 절약할 수 있다.

청구항 7 의 발명에 의하면, 하형과 재물대에 테이퍼를 갖는 가이드면을 형성함으로써, 부상시킨 상태에서 반송된 금형을 재물대 상에 내려놓을 때에, 자동적으로 하형이 올바른 위치에 탑재된다. 즉, 반송 기구를 엄밀하게 제어하지 않아도, 간단한 구조로, 소정의 위치에 정확하게 금형을 놓을 수 있다. 따라서, 위치 맞춤을 위한 장치 등을 설치할 필요도 없고, 비용 및 시간을 절약할 수 있어 생산성이 향상된다. 이 경우, 재물대와 위치 맞춤되는 것은 동체형이 아니라, 유리 소재를 탑재한 하형이기 때문에, 유리 소재에 대한 고정밀의 위치 결정을 할 수 있다.

청구항 8 의 발명에 의하면, 동체형의 외주에 형성한 플랜지 또는 단차의 하면측에 반송 지그를 맞닿게 함으로써, 용이하게 금형을 부상시켜 들어올릴 수 있다. 게다가, 수평 방향으로 금형 위치를 구속하지 않고 들어올릴 수 있으므로, 반송 지그가 금형에 수평 방향의 충격을 가하지 않아, 소재가 금형내에서 어긋나지 않는다.

청구항 9 의 발명에 의하면, 동체형의 내면측에, 하형을 유지하는 걸어맞춤부를 형성함으로써, 동체형을 들어올릴 때, 하형이 동체형으로부터 빠지지 않아 금형 전체를 용이하게 부상시킬 수 있다.

[도 1] 본 발명과 관련된 광학 소자의 성형 장치를 나타내는 평면도.

[도 2] 도 1 의 정면도.

[도 3] 도 2 의 반송로 부분을 나타내는 사시도.

[도 4] 본 발명에 의한 반송 순서를 나타내는 정면도.

[도 5] 도 4 에 계속되는 반송 순서를 나타내는 정면도.

[도 6] 본 발명에 의한 반송시의 측면도.

[도 7] 본 발명에 의한 반송시의 금형 부분의 확대 단면도.

[도 8] 금형의 위치 결정 볼록부와 오목부가 상이한 실시예를 나타내는 단면도.

[도 9] 금형이 상이한 실시예를 나타내는 단면도.

[도 10] 본 발명의 반송 기구가 상이한 실시예를 나타내는 정면도.

[도 11] 본 발명의 다른 실시예의 설명도.

부호의 설명

1：성형 장치, 2：반송로, 3：소재, 4：제품, 5, 5a, 5b, 5c, 5d：금형, 6：재물대, 7, 7a：반송 기구, 10：챔버, 11：소재 공급부, 12：가열부, 13：성형부, 14：냉각부, 15：제품 취출부, 16：단열재, 17：가열용 실린더, 19：성형용 실린더, 18：냉각용 실린더, 20：반송 지그, 20a：장착공, 21：단열 커버, 22：가열 플레이트, 23：성형 플레이트, 24：냉각 플레이트, 25：지그 받침대, 31：소재 트레이, 32：소재 공급 로봇, 41：제품 트레이, 42：제품 취출 로봇, 51：상형, 52, 52a, 52b：하형, 53：동체형, 54：단차부, 55, 55a, 55b：오목부, 56：플랜지, 57：걸어맞춤부, 58：하면, 61, 61a, 61b：볼록부, 71：아암, 72：수평 실린더, 73：수직 실린더, 74：평행 크랭크 기구, 75：크랭크 아암, 76：플랜지, 77：제 1 동체형, 78：제 2 동체형.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

도 1 ~ 도 3 은 본 발명의 실시예를 나타낸다. 도 1 은 평면도, 도 2 는 정면도, 도 3 은 사시도이다.

도 1 은 장치 전체의 평면도이다. 성형 장치 (1) 는 밀폐된 챔버 (10) 내에 수용되고, 챔버 (10) 내는 비산화성 분위기, 예를 들어 질소 분위기로 유지된다.

챔버 (10) 내에, 도면의 왼쪽에서 오른쪽으로 화살표 A 의 방향으로 금형 (5) 이 반송되는 일직선형의 반송로 (2) 가 형성된다. 반송로 (2) 에 인접하여, 유리 구슬로 이루어지는 소재 (3) 를 수용하는 소재 트레이 (31) 와, 성형된 광학 소자의 프레스 성형 제품 (4) 을 늘어놓는 제품 트레이 (41) 가 설치되고, 각 트레이 (31, 41) 의 근방에, 소재 (3) 및 제품 (4) 을 흡착하여 이송하는 로봇 (32, 42) 이 각각 설치된다. 소재 트레이 (31) 및 제품 트레이 (41) 의 교체는 챔버 (10) 의 도시 생략한 출입구를 개폐하여 실시하고, 그 때에 챔버 (10) 내에 공기가 들어가지 않도록, 질소 가스를 공급하여 가스압을 높인다.

본 실시예에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 금형을 1 조로 하여 1 구획을 형성하고, 1 구획마다 형성된 재물대 (6) 상에 금형이 탑재된다. 즉, 1 조 (2 개) 의 금형이 동시에 가압되어, 2 개의 성형품이 동시에 프레스 가공된다. 재물대 (6) 에는 금형 (5) 의 위치를 결정하기 위한 볼록부 (61) 가 형성된다.

도 2 는, 도 1 의 반송로 (2) 부분의 정면도이다. 반송로 (2) 에는, 1 구획마다, 좌측으로부터 순서대로, 소재 공급부 (11), 가열부 (12), 성형부 (13), 냉각부 (14), 제품 취출부 (15) 가 형성된다. 이웃하는 구획의 재물대 (6) 사이에는 단열재 (16) 가 배치된다.

가열부 (12), 성형부 (13), 냉각부 (14) 의 상방에는, 각각의 공정을 실시하는 가열용 실린더 (17), 성형용 실린더 (18), 냉각용 실린더 (19) 가 승강 가능하도록 형성된다. 각 실린더 (17, 18, 19) 의 선단에는, 각각, 가열 플레이트 (22), 성형 플레이트 (23), 냉각 플레이트 (24) 가 장착되고, 각각의 플레이트 (22, 23, 24) 끼리는 서로 열적 영향을 받지 않도록 단열 커버 (21) 로 구분된다. 가열용 실린더 (17), 성형용 실린더 (18), 냉각용 실린더 (19) 가 강하했을 때에, 단열 커버 (21) 의 하단이 단열재 (16) 의 상단과 맞대어져 단열벽을 형성하여, 각각의 공정시에, 인접하는 다른 공정으로부터의 열적 영향을 받지 않도록 한다. 또한, 복사열의 영향이 작은 경우에는, 인접하는 재물대 (6) 사이에, 재물대 (6) 의 표면으로부터 크게 돌출되지 않는 낮은 단열재 (16) 를 형성하기만 해도 된다.

본 실시예에 있어서는, 인접하는 재물대 (6) 사이에 간격이 형성되고, 이 간격은 금형의 반송 방향의 길이의 반 이상이다. 이와 같은 넓은 간격을 형성함으로써, 충분히 큰 단열 효과가 얻어진다. 따라서, 온도 조건 등에 따라서는, 재물대 사이의 간격의 단열재 (16) 를 생략하는 것도 가능하다. 단, 단열 효과를 높이기 위해서는, 간격에 단열재 (16) 를 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 재물대 (6) 사이에 충분히 큰 단열 효과가 얻어지는 넓은 간격을 형성하는 것은, 본 발명에서는 금형을 재물대 (6) 로부터 부상시켜 실시하기 때문에 가능해진다.

반송로 (2) 의 하방에는 반송 기구 (7) 가 형성된다. 반송 기구 (7) 는 반송 지그 (20) 를 지지하는 아암 (71) 과, 수평 및 수직 2 방향의 에어 실린더 (72, 73) 로 구성된다. 아암 (71) 은 수평 실린더 (72) 에 고정되어 수평 실린더 (72) 의 움직임에 따라 수평 방향으로 이동하고, 수평 실린더 (72) 는 수직 실린더 (73) 의 선단에 장착되어 수직 실린더 (73) 의 움직임에 따라 수직 방향으로 이동한다.

도 3 은, 반송로 (2) 의 사시도이다. 반송 지그 (20) 는, 도면에 나타내는 바와 같이, 금형 (5) 의 플랜지 (56) 를 하면측으로부터 들어올려 반송하는 것으로서, 반송시 이외에는, 반송로 (2) 상의 1 구획마다 형성된 지그 받침대 (25) 에 탑재되어, 금형 (5) 으로부터 이간되어 있다. 반송시에는, 수직 실린더 (73) 가 상승함으로써 아암 (71) 이 상방으로 올라가 반송 지그 (20) 를 하면으로부터 들어올리고, 반송 지그 (20) 가 금형 (5) 을 들어올린다.

도 4 ~ 도 6 은, 금형의 반송 상태를 나타내는 설명도이다. 도 4 는 금형을 들어올려 옆 구획으로 반송하는 과정, 도 5 는 반송된 금형을 내려놓는 과정을 각각 나타내는 정면도이고, 도 6 은, 금형 (5) 을 재물대 (6) 에 내려놓은 상태 및 들어올린 상태를 나타내는 측면도이다.

도 4(A) 는, 왼쪽으로부터 순서대로 소재 공급부 (11), 가열부 (12), 성형부 (13), 냉각부 (14) 에 각각 금형 (5a, 5b, 5c, 5d) 이 탑재된 상태이다. 이 때, 도 6(A) 에 나타내는 바와 같이, 반송 지그 (20) 는 지그 받침대 (25) 에 탑재 되어, 금형 (5) 에는 접촉하고 있지 않다. 즉, 반송 지그 (20) 는 금형 (5) 주위의 플랜지 (56) 의 하면으로부터 이간되어 있다. 이 위치에서, 소재 공급부 (11) 의 금형 (5a) 내에 있어서, 유리 구슬로 이루어지는 소재가 하형 위에 세팅되고, 그 위에 상형이 끼워넣어진다. 가열부 (12) 의 금형 (5b) 에는, 소재가 연화되어 가압에 의한 성형이 가능한 온도까지 금형 (5b) 을 가열하는 가열 공정이 실시된다. 성형부 (13) 의 금형 (5c) 에는, 가압 성형하여 소정 치수의 제품을 성형하는 성형 공정이 실시된다. 냉각부 (14) 의 금형 (5d) 에는, 제품의 품질이 안정되는 적정 온도까지 냉각시키는 냉각 공정이 실시된다.

각각의 공정이 종료되면, 도 4(B) 에 나타내는 바와 같이, 수직 실린더 (73) 에 의해 수평 실린더 (72) 와 함께 아암 (71) 이 상방으로 이동하고, 도 6(B) 에 나타내는 바와 같이, 아암 (71) 에 밀어올려진 반송 지그 (20) 에 의해, 각 금형 (5a, 5b, 5c, 5d) 이 각각 플랜지 (56) 를 개재하여 들어올려진다.

도 4(B) 의 상태로부터, 수평 실린더 (72) 에 의해 아암 (71) 이 도면의 우측 방향으로 이동하고, 도 4(C) 에 나타내는 바와 같이, 각 금형 (5a, 5b, 5c, 5d) 이 1 구획씩 이동한다.

도 5(A) 는, 도 4(C) 와 동일한 상태이며, 금형 (5a, 5b, 5c, 5d) 은 각각 가열부 (12), 성형부 (13), 냉각부 (14), 제품 취출부 (15) 의 상방에 배치된다.

도 5(A) 의 위치로부터, 수직 실린더 (73) 에 의해, 수평 실린더 (72) 와 함께 아암 (71) 이 내려가고, 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 반송 지그 (20) 가 지 그 받침대 (25) 에 탑재된다.

이로써, 각 금형 (5a, 5b, 5c, 5d) 이 각각의 재물대 (6) 상에 탑재된다. 이 위치에서, 가열부 (12) 의 금형 (5a) 에는 가열 공정, 성형부 (13) 의 금형 (5b) 에는 성형 공정, 냉각부 (14) 의 금형 (5c) 에는 냉각 공정이 실시되고, 제품 취출부 (15) 의 금형 (5d) 에 있어서는, 상형이 제거되어, 일련의 제조 공정을 마치고 완성된 제품이 꺼내진다.

그 후, 수평 실린더 (72) 에 의해 아암 (71) 이 도면의 좌측 방향으로 이동하고, 도 5(C) 에 나타내는 바와 같이, 아암 (71) 이 원래의 위치로 되돌아온다. 다음으로 도시 생략한 반송 기구에 의해, 제품 취출부 (15) 로부터 소재 공급부 (11) 로 금형 (5d) 을 반송한다. 이와 같이 하여, 도 4 및 도 5 의 공정이 반복된다.

도 7 은, 반송시에 있어서의 금형 (5) 의 상태를 확대한 단면도이다. (A) 는 반송 전의 상태로서, 금형 (5) 은 단열재 (16) 로 구분된 일방측의 재물대 (6) 상에 탑재되어 있다. (B) 는 반송 중인 상태로서, 금형 (5) 은 반송 지그 (20) 로 들어올려져 단열재 (16) 를 넘는다. (C) 는 반송 후의 상태로서, 금형 (5) 은 옆 재물대 (6) 상에 탑재된다.

금형 (5) 은, 통 형상의 동체형 (53) 과, 그 동체형 (53) 내에 끼워넣어지는 하형 (52) 과, 동체형 (53) 내부를 슬라이딩 가능한 상형 (51) 으로 이루어진다. 상형 (51) 의 하면 및 하형 (52) 의 상면이 성형면이고, 그 사이에 소재 (3) 를 배치하고 프레스하여, 광학 소자를 형성한다. 동체형 (53) 의 외주에는 플랜지 (56) 가 형성되어 있다. 동체형 (53) 의 하단에는 내측으로 돌출된 걸어맞춤부 (57) 가 형성되고, 하형 (52) 의 하단에 형성된 단차부 (54) 와 걸어맞춤부 (55) 가 걸어맞춰짐으로써, 동체형 (53) 이 반송 지그 (20) 에 들어올려졌을 때에, 하형 (52) 이 미끄러져 떨어지지 않고 유지되어 동체형 (53) 과 함께 들어올려진다. 또한, 하형 (52) 의 하면 중앙에는, 재물대 (6) 에 대한 탑재 위치를 결정하기 위한 오목부 (55) 가 형성된다. 오목부 (55) 는, 재물대 (6) 에 형성된 위치 결정용 볼록부 (61) 에 끼워맞춰진다. 반송시에 어긋남이 발생해도, 확실하게 오목부 (55) 가 볼록부 (61) 에 끼워맞춰지도록, 볼록부 (61) 는 상측으로부터 하측을 향하여 직경이 커지는 테이퍼를 갖고, 이 테이퍼에 가이드되어 하형 (52) 이 끼워맞춰진다. 이로써, 하형 (52) 은 축심이 맞추어진 상태에서 정확한 위치에 탑재된다.

이와 같이 하여, 하형 (52) 의 위치 및 축심을 정확하게 맞춤으로써, 금형 (5) 내의 정확한 위치에 소재 (3) 가 배치된 상태에서 올바른 방향으로 프레스되어, 정밀한 제품이 성형된다.

또한, 반송 지그 (20) 에 형성되는 장착공 (20a) 의 직경은, 금형 (5) 의 제조상 생기는 오차 중, 가장 큰 치수의 동체형이 가열시에 팽창되었을 때의 외경보다 큰 치수로 형성되고, 이로써, 금형 (5) 을 수평 방향으로 구속하지 않고 반송한다.

도 8 은, 위치 결정용 볼록부가 상이한 실시예를 나타낸다. 반송시에 하형의 위치가 약간 어긋나 있어도 볼록부와 하형의 오목부가 정확하게 끼워맞춰지기 위해서는, 하형에 형성되는 오목부의 입구 또는 재물대 (6) 에 형성하는 볼록부의 선단 중 어느 하나에 테이퍼가 형성되어 있으면 된다. 도 8(A) 는, 볼록부 (61a) 의 선단에 테이퍼가 형성된 것으로서, 테이퍼에 가이드된 후, 볼록부 (61a) 의 기단부와 하형 (52a) 의 오목부 (55a) 가 끼워맞춰진다. 도 8(B) 는, 하형 (52b) 의 오목부 (55b) 의 하단부의 입구측에 테이퍼가 형성된 것으로서, 테이퍼에 가이드된 후, 오목부 (55b) 의 안쪽부와 볼록부 (61b) 가 끼워맞춰진다.

도 9 는, 동체형이 상이한 실시예를 나타낸다. 도 7 의 동체형 (53) 의 플랜지 (56) 대신, 상부의 직경이 하부보다 커지는 단차가 형성된다. 이 경우에도, 단차의 하면 (58) 에 반송 지그 (20) 를 맞닿게 함으로써, 플랜지를 갖는 동체형과 동일하게 들어올릴 수 있다.

도 10 은, 반송 기구가 상이한 실시예를 나타내고, 도 4 ~ 도 6 에 나타낸 반송 기구 (7) 의 에어 실린더 방식 대신, 평행 크랭크 기구 (74) 를 사용한 반송 기구 (7a) 를 나타낸다. 반송로 양측에 있는 아암 (71) 의 각각에 대하여 크랭크 아암 (75) 이 추착(樞着)된다. 도 10(A) 의 상태로부터, 크랭크 아암 (75) 을 화살표 B 와 같이 회전시킴으로써, 아암 (71) 을 상방으로 이동시키고, 반송 지그 (20) 를 개재하여 금형 (5) 을 들어올린다. 도 10(B) 에 나타내는 바와 같이, 재물대 (6) 사이의 중간 위치에서 가장 높은 위치로 들어올려진다. 그 후, 크랭크 아암 (75) 을 다시 회전시켜, 아암 (71) 을 하강시킴과 함께 우측 방향으로 이동시켜, 도 10(C) 에 나타내는 바와 같이, 1 구획분 우측으로 이동한 위치에서, 반송 지그 (20) 가 지그 받침대 (25) 에 탑재되고, 금형 (5) 이 재물대 (6) 상의 소정 위치에 탑재된다. 이와 같이 하여, 도 4, 도 5 와 마찬가지로, 반송 지그 (20) 를 개재하여 금형 (5) 을 들어올려 반송할 수 있다.

도 11(A) ~ (C) 는, 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 이들 실시예는, 동체형을 이중 구조로 하여, 성형 플레이트 (23)(도 2) 에 의한 프레스 성형시에, 성형 플레이트 (23) 의 높이 방향의 위치 결정을 용이하고 확실하게 할 수 있도록 한 것이다.

(A) ~ (C) 의 금형 (5) 은, 제 1 동체형 (77) 및 제 2 동체형 (78) 을 갖고, 상형 (51) 및 하형 (52) 이 제 1 동체형 (77) 에 끼워넣어지고, 이 제 1 동체형 (77) 이 제 2 동체형 (78) 에 끼워넣어진 구성이다. 어느 예에 있어서도, 재물대 (6) 상에 탑재한 상태에서, 제 1 동체형 (77) 의 상단면보다 제 2 동체형 (78) 의 상단면이 약간 위로 돌출되어 있다. 프레스 성형시에 성형 플레이트 (23) (도 2) 가 하강하고 상형 (51) 을 압압하여 상형 (51) 과 하형 (52) 사이에서 소재 (3) 를 성형할 때에, 제 2 동체형 (78) 이 스토퍼가 되어, 프레스 위치가 규제된다. 따라서, 제 2 동체형 (78) 의 높이를 소정의 높이로 형성해 둠으로써, 성형 플레이트의 위치 결정이 가능하여, 용이하게 높은 정밀도로, 소정 두께의 프레스 성형품이 얻어진다.

(A) 의 예에서는, 하형 (52) 의 하연 외주에 단차부 (54) 를 형성하고, 이 단차부 (54) 에 아래부터 걸어맞춰 하형 (52) 을 유지하는 걸어맞춤부 (57) 를 제 2 동체형 (78) 의 하연 내주면에 돌출시키고 있다. 이 걸어맞춤부 (57) 에 의해, 금형을 부상시켜 반송할 때에, 상형·하형 (51, 52) 및 제 1 동체형 (77) 의 탈락을 방지할 수 있다.

(B) 의 예에서는, 하형 (52) 의 하부 외주면에 플랜지 (76) 를 돌출시켜 형성하고, (A) 와 마찬가지로 제 2 동체형 (78) 의 걸어맞춤부 (57) 에 의해, 플랜지 (76) 를 아래부터 유지하여, 금형 반송시의 탈락을 방지한다.

(C) 의 예에서는, 하형 (52) 의 하연 외주의 단차부 (54) 를, 제 1 동체형 (77) 에 형성한 걸어맞춤부 (57a) 에서 유지하고, 이 제 1 동체형 (77) 을 제 2 동체형 (78) 의 걸어맞춤부 (57b) 에서 유지한다. 이와 같은 구성에 의해서도, 금형 반송시의 탈락을 방지할 수 있다.

또한, 상기의 예에서는, 1 구획을 형성하는 금형이, 반송 방향에 대하여 2 열로 병렬하는 2 개의 경우를 나타냈지만, 3 열 이상인 경우나 진행 방향으로 복수개가 늘어선 경우 등에도, 반송 지그 (20) 의 형상을 변경하는 것만으로, 용이하게 적용할 수 있다. 또한, 상기의 실시예는, 일직선형의 반송로 (2) 를 갖고, 1 구획마다 상이한 공정을 실시하는 성형 장치로 하였지만, 예를 들어 왕로와 복로로 이루어지는 반송로를 갖는 장치 등, 상기의 예와 다른 경우에도 실시 가능하다.

본 발명은 가열, 성형, 냉각의 각 공정을 갖는 성형 제품을 제조하는 장치에 적용할 수 있다.

또한, 2005년 9월 6일에 출원된 일본 특허출원 2005－257843호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여, 본 발명의 명세서의 개시로서 도입하는 것이다.

Claims (9)

1. 복수의 재물대를 연속적으로 배치하여 금형을 순환시키는 반송로를 형성하고, 그 반송로를 순환 중에 재물대 상에 놓여진 상형, 하형 및 동체형으로 이루어지는 금형에 대하여 가열, 가압 성형 및 냉각의 각 공정이 실시되는 광학 소자의 성형 장치에 있어서,

   상이한 공정의 재물대 사이에 상기 금형의 반송 방향의 길이의 대략 반 이상의 간격을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 소자의 성형 장치.
2. 복수의 재물대를 연속적으로 배치하여 금형을 순환시키는 반송로를 형성하고, 그 반송로를 순환 중에 재물대 상에 놓여진 상형, 하형 및 동체형으로 이루어지는 금형에 대하여 가열, 가압 성형 및 냉각의 각 공정이 실시되는 광학 소자의 성형 장치에 있어서,

   금형 반송시에 금형을 재물대로부터 부상시킨 상태에서 재물대 사이를 이송시키는 것을 특징으로 하는 광학 소자의 성형 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 금형 반송시에, 금형을 수평 방향으로 구속하는 일 없이 소정의 간극을 개재하여 금형을 지지하여 재물대로부터 부상시키는 반송 지그를 구비한 광학 소자의 성형 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 소정의 간극은, 금형의 열신축량보다 충분히 큰 간극인 광학 소자의 성형 장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 소정의 간극은, 금형의 외형 치수의 편차보다 충분히 큰 간극인 광학 소자의 성형 장치.
6. 제 3, 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 반송 지그는, 금형이 재물대 상에 놓여졌을 때에는 금형으로부터 이간되는 광학 소자의 성형 장치.
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   서로 끼워맞추는 볼록부 및 오목부로 이루어지는 위치 결정 수단 중 볼록부를 하형 및 재물대의 일방에 형성하고 오목부를 타방에 형성하고, 그 볼록부 및 오목부의 적어도 일방에 테이퍼형 가이드면을 형성한 광학 소자의 성형 장치.
8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 동체형의 외주에 플랜지 또는 단차를 형성하고, 그 플랜지 또는 단차의 하면측에 상기 반송 지그를 맞닿게 하여 들어올림으로써 금형을 부상시키는 광학 소자의 성형 장치.
9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 동체형의 내면측에, 금형 반송시에 하형을 유지하기 위한 걸어맞춤부를 돌출시켜 형성한 것을 특징으로 하는 광학 소자의 성형 장치.

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