WO2007063911A1 - 光学素子の成型装置及び成型方法 - Google Patents

Abstract

　簡単な構造且つ工程によって、金型を正確な位置に搬送できる光学素子の成型装置及び成型方法を提供する。 　搬送路上に加熱部、加圧成型部及び冷却部を備え、搬送路上を、搬送方向に連続する複数の金型が同時に摺動して搬送され、各金型の搬送方向後側を押圧して金型を前方に移動させる搬送アームを備え、搬送アームは、その前側部分で金型の後面を押圧してこれを所定距離だけ移送する成型装置において、搬送アームの後側部分に位置決め用凹部を設け、金型を所定距離移動後に搬送アームを後進させて後続の金型の位置を矯正する。

Description

明 細 書

光学素子の成型装置及び成型方法

技術分野

[0001] 本発明は、光学機器に使用される高精度なガラスレンズ等の光学素子を加圧成型 する成型装置及びその成型装置を用いた成型方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来より、加熱して軟ィ匕させたガラス素材を加圧成型し、ガラスレンズからなる光学 素子を製造する成型方法が広く実施されている。すなわち、例えば球状に予備成型 したガラス素材を、上型、下型、胴型で構成された金型内にセットし、加熱工程により 500〜 700°C程度に加熱してガラス素材を軟ィ匕させた後、加圧してレンズ製品に成 型し、冷却して製品を取り出す。これらの各工程は、殊に加熱した金型の酸化を防ぐ ために、酸素が入らない非酸ィ匕性雰囲気内で行われ、金型内のガラス素材を、一直 線状又は円環状の搬送路上に配置された加熱、加圧成型、冷却の各工程に順次搬 送する。

[0003] このような成型装置において、金型を搬送する方法として、従来、以下のような搬送 方法が提案されている。

[0004] 図 9は、櫛歯状の棹 9によって金型 5が搬送される従来例を示し、 (A)は平面図、（ B)は縦断面図である。このような成型装置は、例えば特許文献 1に開示されている。

[0005] このように、櫛歯状の棹 9を用いて金型 5を押し込んで摺動させる場合、棹 9が金型 5と接触する際に、加熱された金型 5から熱が伝わり、棹 9が変形することがある。

[0006] 図 10は、棹 9が変形した場合の金型 5の摺動方向を示す平面図である。二点鎖線 で示すように棹 9が変形した場合、金型 5と棹 9との接触面が傾き、本来の搬送方向 d からずれた方向 eに金型 5が押される。搬送方向がずれると、金型 5を搬送路に設置 した後、加熱、加圧成型、冷却工程の各工程部へ順次搬送を繰り返すうちに、金型 5 の位置ずれが大きくなり、搬送路力 はみ出してしまう場合がある。組立誤差により棹 9が変形して 、る場合にも、同様に金型 5の位置ずれが起こる。

[0007] このような位置ずれをなくすために、特許文献 2では、正確な搬送方向に金型が移 動するようにガイドする溝型部材を用いた成型装置が開示されている。すなわち、金 型の幅寸法に合わせた溝型部材の中に金型をはめ込み、回動型押しアームを備え た棹で金型を押して搬送する。

[0008] これによると、溝型部材が搬送方向をガイドするため、搬送方向がずれるのを防ぐこ とはできる力 金型搬送後、金型の中心と加熱又は冷却部材等の中心とを合わせる 手段がないため、中心がずれて金型の温度分布に偏りが生じることがある。そのため 、金型を介してガラス素材に伝わる温度分布が非対称となり、対称な形状及び特性 のレンズに対して十分な精度で成型できない場合がある。

[0009] さらに、金型の外径寸法に合わせた溝型部材を用いるため、外径寸法が異なる金 型を搬送する際には、溝型部材を交換しなければならず、手間や溝型部材のコスト を要する。

[0010] 上記の問題を解決するためには、搬送後に金型を正確に位置決めする手段が必 要である。ところが、位置決め装置を取り付けると、成型装置全体が大型化するうえ、 コストが嵩む。また、成型装置内は高温になるため、位置決め装置の耐久性を高める ことが困難である。

[0011] また、搬送機構とは別の位置決め装置を設けた場合、搬送機構と位置決め装置と の干渉を避けるため、搬送機構が退避した後に位置決め装置を動作させる必要があ り、全体の成型時間が長くなつてしまう。

[0012] 特許文献 3では、同時に複数の金型を搬送する場合に、各金型が正しい位置に搬 送されるように、金型の位置決めのための凹部を有する搬送治具を用いて、その凹 部に金型をはめ込んで搬送する装置が開示されている。これによると、搬送治具が 位置決め手段を兼用するため、別途位置決め装置を設けることなぐ正しい位置に 金型を搬送できる。

[0013] ところが、金型は加熱時に熱膨張するので、金型の外側を凹部にはめ込むことによ り位置決めするためには、熱膨張における金型の外形寸法を正確に統一する必要 があり、厳密な寸法管理が必要となる。

[0014] また、加熱した金型を搬送治具にはめ込んで搬送する際、金型と搬送治具との間 に温度差を有しているため、金型の温度分布に偏りが生じる。搬送治具が常時金型 に接触している場合には、温度差は生じないが、加熱および冷却工程において、金 型および搬送治具の両方が被加熱 (または被冷却)体となるため、熱容量が増大し、 不必要な加熱および冷却を要して無駄な熱量を消費する。

[0015] 特許文献 1 :特公平 8— 13687号公報

特許文献 2：特公平 3 - 55417号公報

特許文献 3：特許第 2785683号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0016] 本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであり、簡単な構造且つ工程によ つて、金型を正確な位置に搬送できる光学素子の成型装置及び成型方法の提供を 目的とする。

課題を解決するための手段

[0017] 本発明は、搬送路上に加熱部、加圧成型部及び冷却部を備え、該搬送路上を、搬 送方向に連続する複数の金型が同時に摺動して搬送され、各金型の搬送方向後側 を押圧して該金型を前方に移動させる搬送アームを備え、該搬送アームは、その前 側部分で金型後面を押圧してこれを所定距離だけ移送する成型装置にぉ 、て、前 記搬送アームで金型を前記所定距離移動後に、後続の金型の位置を矯正するため の位置決め用凹部を設けた位置決め手段を備えていることを特徴とする光学素子の 成型装置 (以下、本発明の成型装置という）を提供する。

[0018] 本発明の成型装置は、前記位置決め手段として、前記搬送アームの後側部分に、 該搬送アームと一体的に前記凹部を設けることが好ましい。

[0019] 本発明の成型装置は、前記位置決め手段として、前記搬送アームと別体の位置決 め用アームを備え、該位置決め用アームに前記凹部を設けることが好ましい。

[0020] 本発明の成型装置において、前記搬送アームの前側部分と後側部分は、熱的に 分離されて 、ることが好ま 、。

[0021] 本発明の成型装置において、前記凹部は、対向するテーパ又は円弧力 なること が好ましい。

[0022] 本発明の成型装置において、搬送アームの端部同士は連結されていることが好ま しい。

[0023] 本発明の成型装置は、各搬送アームの前側部分で同時に複数の金型を押圧する ことが好ましい。

[0024] また、本発明は、本発明の成型装置を用いた光学素子の成型方法であって、上型 、下型及び胴型からなる金型に対し、搬送方向に沿って複数の金型を同時に搬送路 上を摺動させて所定距離だけ移送し、移送後に該搬送路上で加熱、加圧成型及び 冷却工程が順次施される光学素子の成型方法において、金型移送後に位置決め手 段の位置決め用凹部により後続の金型の位置を矯正して位置決めすることを特徴と する光学素子の成型方法 (以下、本発明の成型方法と!/、う）を提供する。

[0025] 本発明の成型方法において、前記搬送アームは、金型の位置決め動作終了後直 ちに金型力 離間することが好ま 、。

発明の効果

[0026] 本発明は、金型を移送する搬送アームの後側に搬送アームと一体又は別体で後続 の金型の位置を矯正するための位置決め用凹部を設けているので、搬送後にこの凹 部を後退させて、金型の位置ずれを矯正して正 、位置に配置させることができる。 それにより、各工程を正確な位置で正確な温度分布条件の下で行うことができ、形状 的な寸法及び光学特性が高精度で優れるプレス成型製品が得られる。

[0027] 本発明は、後続の金型の位置を矯正するための位置決め用凹部を、特に前記搬 送アームの後側部分に一体に設けることにより、搬送機構以外に別途位置決め装置 を設ける必要がなぐ簡単な構成であるため、成型装置が大型化したりコストが嵩むこ とがない。さらに、既設の成型装置の搬送アームのみを交換すれば、既設装置をそ のまま使用できる。

[0028] 本発明は、既設の成型装置の搬送アームをそのまま用いて、これに別体の位置決 め用アームを付加することにより、簡単な機構あるいは単なる連結により搬送アームと 連動させて、大掛力りな設備変更を伴わずに位置決め機構が実現できる。

[0029] 本発明は、搬送アームの前側部分と後側部分とを熱的に分離することにより、金型 を押圧する前側部分が熱変形しても、位置決め用の後側部分に影響を与えず、正 確に後続の金型の位置決めを行うことができる。 [0030] 本発明は、位置決め用凹部が、対向するテーパ又は円弧であることにより、簡単な 形状で、金型の大きさに関係なぐ位置決めをすることができる。

[0031] 本発明は、搬送アームの端部同士を連結することにより、共通の動力源で同時に 複数の金型の搬送及び位置矯正が行える。

[0032] 本発明は、各搬送アームの前側部分で同時に複数の金型を押圧することにより、 1 つの工程を同時に複数の金型に対して行う場合、これらの複数の金型の搬送及び位 置矯正を効率よく行うことができる。

[0033] 本発明は、前記したように搬送アームによる金型移送後に前記凹部により金型の位 置を矯正して位置決めするので、効率よく金型を搬送できるとともに、金型の位置決 めに多くの時間を要することがない。また、金型の搬送後に位置矯正を行うので、一 連の位置決め動作が連続して円滑に実施でき、正確な位置に金型を配置させて各 工程を行うことができる。

[0034] 本発明は、搬送アームが、金型の位置決め動作終了後直ちに金型力 離間するこ とにより、金型と搬送アームとの熱の授受を最小限に抑えることができる。従って、金 型に熱的不均一が生じるのを防ぎ、各工程を最適な温度分布状態の下で正確に行 うことができる。また、搬送アームが金型の熱により変形するのを防ぎ、正確な位置決 めができるとともに、搬送アームの耐久性が高まる。

図面の簡単な説明

[0035] [図 1]本発明の実施例を示す説明図で、（A)は平面図、（B)は縦断面図。

[図 2]図 1の実施例による実施手順を示す説明図。

[図 3]図 2に続く実施手順を示す説明図。

[図 4]本発明の異なる実施例を示す図。

[図 5]本発明のさらに異なる実施例を示す説明図。

[図 6]本発明のさらに異なる実施例を示す説明図。

[図 7]本発明のさらに異なる実施例を示す平面図。

[図 8]本発明の別の実施例の説明図。

[図 9]従来例を示す説明図。

[図 10]図 9の例による問題点を示す説明図。 符号の説明

[0036] 1 :成型装置、 2 :搬送路、 3 :素材、 4 :成型品、 5, 5a, 5b, 5c, 5d :金型、 6, 6a, 6b , 6c :搬送アーム、 7 :連結材、 8 :搬送治具、 9 :棹、 11 :投入部、 12 :加熱部、 13 :加 圧成型部、 14 :冷却部、 15 :取出部、 22 :加熱プレート、 23 :成型プレート、 24 :冷却 プレー卜、 51 :上型、 52 :下型、 53 :月同型、 61, 61a, 61c：前佃 J咅分、 62, 62a, 62c ：溝、 63, 63a, 63c :後側部分、 64, 64a, 64b, 64c :凹部、 70 :位置決め用アーム 、 71 :凹部

発明を実施するための最良の形態

[0037] 図 1は本発明の実施例であり、（A)は平面図、（B)は縦断面図である。

成型装置 1は、非酸化性雰囲気、例えば窒素雰囲気に保たれたチャンバ内に収容 され、図の右力 左へ矢印の方向に金型が搬送される一直線状の搬送路 2が設けら れる。

[0038] 搬送路 2には、図の右側から順に、素材をセットした金型の投入部 11、加熱部 12、 加圧成型部 13、冷却部 14、製品の取出部 15が設けられる。加熱部 12、加圧成型 部 13、冷却部 14には、それぞれ加熱プレート 22、成型プレート 23、冷却プレート 24 力 互いに熱的影響を受けないように間隔をあけて設けられる。なお、上側にも図示 しない加熱、成型、冷却の各プレートが設けてあり、これらのプレートを上下させて加 熱、加圧成型、冷却の各工程が行われる。

[0039] 金型 5は、筒状の胴型 53と、その胴型 53内に嵌め込まれる下型 52と、胴型 53内部 を摺動可能な上型 51とからなる。上型 51の下面および下型 52の上面が成型面であ り、その間に素材 3を配置して加圧成型し、光学素子の成型品 4を形成する。

[0040] 搬送アーム 6は、搬送方向に対し直角方向に伸びる棒状の前側部分 61と、前側部 分 61の基端部に連結され前側部分 61とは溝 62を挟んで対向する後側部分 63とか らなる。後側部分 63の先端部には、二股に分かれた V字状のテーパ形状を有する凹 部 64が形成されている。前側部分 61により、進行方向前方の金型 5を押圧して搬送 し、搬送後に後側部分 63の凹部 64により、後方の金型 5の位置を矯正する。

[0041] 溝 62は、前側部分 61と後側部分 63とを熱的に分離するために設けられる。前側部 分 61は、搬送の間ずつと金型 5に接触しているので、金型 5の熱により変形しやすい 前側部分 61が熱変形しても、後側部分 63との間に溝 62を設けることにより、後側部 分 63の熱変形を防ぎ凹部 64の位置及び方向を正しく保つことができる。なお、前側 部分 61と後側部分 63を熱的に分離する手段は、溝 62に限らず、例えば前側部分 6 1と後側部分 63との間に断熱材を配置してもよい。

[0042] 図 2及び図 3は、金型 5の搬送及び位置決めの手順を示す説明図である。

図 2 (A)は、図の右力 順に投入部 11、加熱部 12、加圧成型部 13、冷却部 14に それぞれ金型 5a, 5b, 5c, 5dが載置された状態である。投入部 11の金型 5a内に、 ガラス玉力もなる素材がセットされる。加熱部 12の金型 5bには、素材が軟化して加圧 による成型が可能な温度まで金型 5bを加熱する加熱工程が行われる。加圧成型部 1 3の金型 5cには、加圧成型して所定寸法の成型品を成型する成型工程が行われる。 冷却部 14の金型 5dには、成型品の品質が安定する適温まで冷却する冷却工程が 行われる。

[0043] これらの工程が行われている間、搬送アーム 6は、（A)に示すように金型から離れ た位置で待機している。それぞれの工程が終了すると、図 2 (B)に示すように、搬送 アーム 6が図の下方向に移動し、金型位置の中心 (搬送方向と直交する方向におけ る中心）と凹部 64の中心とが搬送方向の同一線上に並ぶようにする。

[0044] 次に、図 2 (C)に示すように、搬送アーム 6が図の左方向へ移動し、搬送アーム 6の 前側部分 61の前面を各金型 5a, 5b, 5c, 5dの後面に接触させて押圧し、左方向へ 1区画ずつ移動させる。

[0045] 各金型 5a, 5b, 5c, 5dが次の工程の位置、すなわち、それぞれ、加熱部 12、加圧 成型部 13、冷却部 14、取出部 15へ搬送されると、直ちに、図 2 (D)に示すように、搬 送アーム 6が図の右方向に移動し、後側部分 63の凹部 64を、搬送方向から見て後 方側の金型 5a, 5b, 5cの前面に接触させる。凹部 64がテーパを有しているため、円 柱状の各金型 5a, 5b, 5cが凹部 64に係合し、テーパにガイドされて各金型 5a, 5b, 5cの位置が合わされる。こうして、金型 5a, 5b, 5cが正確な位置に載置され、加熱部 12及び冷却部 14では対称に熱を受け、加圧成型部 13では対称且つ均等にプレス されて、精密な成型品が成型される。なお、取出部 15に搬送された金型 5dは、その 後処理工程が行われな 、ので、位置を矯正する必要がな!、。

[0046] 図 3 (A)は、図 2 (D)と同じ状態であり、金型 5a, 5b, 5c, 5dは、それぞれ、加熱部 12、加圧成型部 13、冷却部 14、取出部 15に配置され、金型 5a, 5b, 5cが、搬送ァ ーム 6の凹部 64により位置決めされて!、る。

[0047] 金型 5a, 5b, 5cが位置決めされると、直ちに、搬送アーム 6は、図 3 (B)に示すよう に、金型と接触しない位置まで図の左方向に少し移動し、さらに、図 3 (C)に示すよう に、金型から離れた位置まで、図の上方向へ移動する。その後、図 3 (D)に示すよう に、搬送アーム 6が図の右方向へ移動し、図 2 (A)と同じ位置に戻る。位置決め後、 搬送アーム 6を直ちに金型から離し、凹部 64が金型に接触する時間をなるベく短く することにより、金型内の熱的非対称を最小限にするとともに、凹部 64の熱変形を防 ぐ。

[0048] この状態で、加熱部 12の金型 5aには加熱工程、加圧成型部 13の金型 5bには成 型工程、冷却部 14の金型 5cには冷却工程が行われ、取出部 15の金型 5dは、上型 を取り外し、一連の製造工程を終えて完成した成型品を取り出す。また、投入部 11 には、新たに素材をセットした金型が配置されて、図 2 (A)の状態になる。このように して、図 2および図 3の工程が繰り返される。

[0049] 図 4は本発明の異なる実施例であり、 (A)は平面図、（B)は縦断面図である。この 例は、搬送アーム後側の位置矯正用凹部の形状を V字形状力 円弧形状に変えた ものである。

[0050] 搬送アーム 6aは、図 1の実施例と同様に、搬送方向と直角方向に伸びる棒状の前 側部分 61aと、前側部分 6 laの基端部に連結され前側部分 6 laとは溝 62aを挟んで 対向する後側部分 63aとからなる。後側部分 63aの先端部に、円弧状の凹部 64aが 形成されている。この搬送アーム 6aによる搬送及び位置矯正手順は、前述の実施例 と同様である。

[0051] 図 5は、本発明のさらに異なる実施例であり、 (A)は平面図、（B)は縦断面図である 搬送アーム 6bは、前側部分と後側部分とが分離されずに一体に形成され、搬送方 向に対して後側に V字状にテーパを有する凹部 64bが形成されて 、る。搬送時及び 位置決め時に搬送アーム 6bが金型 5に接触する時間を極めて短くすることにより、搬 送アーム 6bの熱変形が起こりに《なり、本実施例を用いることができる。この搬送ァ ーム 6bによる搬送及び位置矯正手順は、図 2及び図 3と同様である。

[0052] 図 6は、本発明のさらに異なる実施例であり、 (A)は平面図、（B)は縦断面図である 搬送方向と直角に図 1と同様の搬送アーム 6が並び、それらの搬送アーム 6の端部 同士を連結材 7により連結して搬送治具 8を構成している。この搬送治具 8を用いると 、共通の動力源で、同時に複数の搬送アーム 6を移動させることができる。なお、各 搬送アームの形状は、図 4又は図 5に示した搬送アーム 6a, 6bでも構わない。

[0053] 図 7は、本発明のさらに異なる実施例を示す平面図である。

金型 5が、搬送方向に対して直角に 2個ずつ、全体で連続的に 2列に配置され、加 熱、加圧成型、冷却の各工程を 2個ずつの金型に対して同時に行う場合に用いられ る。搬送アーム 6cは、前側部分 61cが、 2列に並列する金型 5, 5の両方の後面を押 圧できる長さを有し、各工程毎の金型を 2個ずつ同時に搬送する。後側部分 63cに は、 2列の金型 5, 5のそれぞれの中心位置に合わせて凹部 64c, 64cが設けられ、こ れにより後方の 2列の金型の位置を同時に矯正する。

[0054] 金型が 3列以上に並列する場合でも、搬送アームの長さを伸ばし、並列する金型の 中心位置に合わせた凹部を設けることにより、同様に実施可能である。このように、金 型を押圧する搬送アームの前側部分が長くなる場合には、わずかに熱変形しても先 端部の変位が大きくなるので、前側部分 61cと後側部分 63cとの間に溝 62cを設け、 両部分 61 c, 63cを熱的に分離することが好ま 、。

[0055] 図 8は、本発明の別の実施例の構成図である。（A)は平面図、（B)は正面図である この例は、金型 5を移動させる搬送アーム 6とは別体で、各搬送アーム 6の後側に位 置決め用のアーム 70を設け、各アーム 70に位置決め用凹部 71を設けたものである 。搬送アーム 5同士及び位置決め用アーム 70同士は、それぞれ連結されている。位 置決め用アーム 70は、搬送アーム 6の駆動装置 (不図示）に連結することができる。 あるいは、位置決め用アーム 70を搬送アーム 6に連結固定してもよい。位置決め用 アーム 70の凹部 71による後続の金型の位置決め動作は、前述の実施例と同様であ る。

[0056] なお、上記の実施例は、一直線状の搬送路 2を有し、 1区画ごとに異なる工程を行 う成型装置としたが、例えば往路と復路からなる搬送路を有する装置等、上記の例と 異なる場合にも実施可能である。

産業上の利用可能性

[0057] 本発明は、加熱、成型、冷却の各工程を有する成型製品を製造する装置に適用で きる。 なお、 2005年 12月 2日に出願された日本特許出願 2005— 348606号の明細書 、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開 示として、取り入れるものである。

Claims

請求の範囲

[1] 搬送路上に加熱部、加圧成型部及び冷却部を備え、該搬送路上を、搬送方向に 連続する複数の金型が同時に摺動して搬送され、各金型の搬送方向後側を押圧し て該金型を前方に移動させる搬送アームを備え、該搬送アームは、その前側部分で 金型後面を押圧してこれを所定距離だけ移送する成型装置において、

前記搬送アームで金型を前記所定距離移動後に、後続の金型の位置を矯正する ための位置決め用凹部を設けた位置決め手段を備えたことを特徴とする光学素子の 成型装置。

[2] 前記位置決め手段として、前記搬送アームの後側部分に、該搬送アームと一体的 に前記凹部を設けた請求項 1に記載の光学素子の成型装置。

[3] 前記位置決め手段として、前記搬送アームと別体の位置決め用アームを備え、該 位置決め用アームに前記凹部を設けた請求項 1に記載の光学素子の成型装置。

[4] 前記搬送アームの前側部分と後側部分は、熱的に分離されている請求項 2に記載 の光学素子の成型装置。

[5] 前記凹部は、対向するテーパ又は円弧力 なる請求項 1〜4のいずれかに記載の 光学素子の成型装置。

[6] 複数本の搬送アームの端部同士を連結した請求項 1〜5のいずれかに記載の光学 素子の成型装置。

[7] 各搬送アームの前側部分で複数の金型を押圧する請求項 1〜6の 、ずれかに記載 の光学素子の成型装置。

[8] 上型、下型及び胴型からなる金型に対し、搬送方向に沿って複数の金型を同時に 搬送路上を摺動させて所定距離だけ移送し、移送後に該搬送路上で加熱、加圧成 型及び冷却工程が順次施される光学素子の成型方法において、

金型移送後に前記凹部により金型の位置を矯正して位置決めする請求項 1〜7の いずれかに記載の成型装置を用いた光学素子の成型方法。

[9] 前記搬送アームは、金型の位置決め動作終了後直ちに金型力 離間する請求項 8 に記載の光学素子の成型方法。