JP2000247654A - ガラス成形機 - Google Patents

ガラス成形機

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JP2000247654A
JP2000247654A JP11046773A JP4677399A JP2000247654A JP 2000247654 A JP2000247654 A JP 2000247654A JP 11046773 A JP11046773 A JP 11046773A JP 4677399 A JP4677399 A JP 4677399A JP 2000247654 A JP2000247654 A JP 2000247654A
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core
temperature
heating
heating unit
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Hideki Kuroiwa
秀樹 黒岩
Kazutoshi Sakaki
和敏 榊
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/12Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
    • C03B11/122Heating

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】上型コア及び下型コアを異なる温度に加熱した
り、正確に等しい温度に加熱したりすることができるよ
うにする。 【解決手段】第1のコア、第2のコア及び胴型13を備
えた金型装置10と、前記第1、第2のコア間にセット
された被成形物を加熱する加熱ユニット44と、前記金
型装置10に加圧力を加え、前記被成形物を変形させる
加圧装置60と、前記金型装置10の軸方向における加
熱ユニット44の位置を調整する調整手段とを有する。
前記加熱ユニット44は、金型装置10を包囲するリン
グ状の熱源、及び該熱源の周囲に配設され、前記金型装
置10を所定の照射パターンで照射する光学反射ミラー
42を備える。前記金型装置10の軸方向における加熱
ユニット44の位置を調整して光学反射ミラー42の焦
点をずらすことによって、第1のコアの温度と第2のコ
アの温度とを異ならせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス成形機に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラス製の成形品、例えば、レン
ズを成形するためのガラス成形機においては、上型コア
及び下型コアから成る金型装置が配設され、上型コアと
下型コアとの間にレンズの原型であるプレフォームをセ
ットし、該プレフォームを加圧機構によって加圧すると
ともに、前記金型装置を加熱するようにしている。
【0003】ところで、該金型装置を加熱する方法とし
て、熱板加熱方法(特開平4−164826号公報参
照)又は高周波誘導加熱方法(特開昭63−17022
8号公報参照)が用いられる。前記熱板加熱方法におい
ては、複数のヒータが埋め込まれた熱板を金型装置に接
近させるか、又は接触させるようにしている。そして、
熱板を金型装置に接近させる場合、金型装置は対流及び
輻(ふく)射によって加熱され、熱板を金型装置に接触
させる場合、金型装置は対流、輻射及び接触熱伝達によ
って加熱される。
【0004】また、前記高周波誘導加熱方法において
は、加熱装置によって高周波が発生させられ、該高周波
によって金型装置が誘導加熱される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のガラス成形機においては、熱板加熱方法によって金
型装置を加熱しようとすると、加熱効率が低いので、加
熱速度を高くすることができず、成形サイクルがその分
長くなってしまう。また、前記高周波誘導加熱方法にお
いては、加熱効率は高いが、誘導加熱の出力を大きくす
るために大型の高周波電源が必要になり、加熱装置がそ
の分大型化してしまう。さらに、金型装置の材料として
セラミックス材を使用することができないので、金型装
置のコストがその分高くなってしまう。
【0006】そこで、上型コア、下型コア及び胴型から
成る金型装置の周囲にハロゲンランプ及び光学反射ミラ
ーを配設し、前記ハロゲンランプが発生させた光を金型
装置に所定の照射パターンで照射するようにしたガラス
成形機が考えられる。この場合、前記光は、金型装置の
軸方向における中央部分に主として照射されるので、該
中央部分の温度を十分に高くすることができ、しかも、
中央部分以外の部分の温度が過剰に高くなるのを防止す
ることができる。
【0007】ところが、前記胴型の温度分布が前記中央
部分を中心にして上下対称になるので、前記上型コア及
び下型コアが前記中央部分に対して対称に位置する場
合、上型コア及び下型コアは等しい温度に加熱されるこ
とになる。したがって、上型コア及び下型コアを異なる
温度に加熱して成形する必要がある成形品については、
前記ガラス成形機によって成形することができない。
【0008】また、上型コア及び下型コアを等しい温度
に加熱する必要がある場合であっても、各種の外乱要因
によって上型コア及び下型コアを正確に等しい温度に加
熱することができないことがある。本発明は、前記従来
のガラス成形機の問題点を解決して、上型コア及び下型
コアを異なる温度に加熱したり、正確に等しい温度に加
熱したりすることができるガラス成形機を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明のガ
ラス成形機においては、第1のコア、該第1のコアと対
向させて、移動自在に配設された第2のコア、及び前記
第1、第2のコアを包囲する胴型を備えた金型装置と、
該金型装置を介して、前記第1、第2のコア間にセット
された被成形物を加熱する加熱ユニットと、前記金型装
置に加圧力を加え、前記被成形物を変形させる加圧装置
と、前記金型装置の軸方向における加熱ユニットの位置
を調整する調整手段とを有する。
【0010】そして、前記加熱ユニットは、金型装置を
包囲するリング状の熱源、及び該熱源の周囲に配設さ
れ、前記金型装置を所定の照射パターンで照射する光学
反射ミラーを備える。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の
実施の形態におけるガラス成形機の概念図、図2は本発
明の実施の形態における金型装置の概念図である。図に
おいて、10は金型装置であり、該金型装置10は、ガ
ラス成形機の装置本体となる型台31上に載置され、第
1のコアとしての下型コア11、該下型コア11と対向
させて、かつ、上下方向に移動自在に配設された第2の
コアとしての上型コア12、及び前記下型コア11及び
上型コア12を包囲し、かつ、該上型コア12を案内す
るスリーブ状の胴型13を備える。
【0012】ところで、前記下型コア11は、型台31
と当接させて配設された大径のヘッド部11a、及び該
ヘッド部11aと一体に形成された小径の軸部11bか
ら成り、該軸部11bの上端に成形面S1が形成され
る。また、前記上型コア12は、大径のヘッド部12
a、及び該ヘッド部12aと一体に形成された小径の軸
部12bから成り、該軸部12bの下端に成形面S2が
形成される。なお、前記成形面S1、S2はガラス製の
成形品としての図示されないレンズの形状に対応させて
形成される。したがって、下型コア11の上に被成形物
としてのプレフォーム15をセットし、加熱工程におい
て金型装置10を所定の温度に加熱することによって、
金型装置10を介して前記プレフォーム15を加熱し、
加圧工程において図2に示される矢印A方向に金型装置
10に加圧力を加えると、プレフォーム15は成形面S
1、S2に合わせて変形させられ、レンズが成形され
る。
【0013】そして、前記胴型13の内周面は、下型コ
ア11及び上型コア12を対向させて挿入したときに、
各軸部11b、12bの嵌(はめ)合いによって所定の
精度で心合せを行うことができるように加工される。ま
た、50は胴型13を型台31に対して押さえ付けるこ
とによって金型装置10と型台31との接触状態を良好
にする型締装置、60は金型装置10に加圧力を加え、
上型コア12を下方に押し付けて、プレフォーム15を
変形させる加圧装置、40は金型装置10を所定の温度
に加熱し、該温度を維持するための加熱装置である。
【0014】そして、該加熱装置40は、環状の上プレ
ート35、筒状の側部プレート36、円板状の下プレー
ト37、及び筒状の透明石英管32から成る環状のケー
シング39を備え、該ケーシング39内に加熱要素室4
3が形成される。また、該加熱要素室43内には、リン
グ状の熱源としてのハロゲンランプ41が、該ハロゲン
ランプ41の周囲に光学反射ミラー42がそれぞれ配設
される。なお、前記ハロゲンランプ41及び光学反射ミ
ラー42によって、プレフォーム15を加熱する加熱ユ
ニット44が構成される。また、前記透明石英管32内
に金型装置10が配設される。
【0015】したがって、前記ハロゲンランプ41を点
灯させると、該ハロゲンランプ41の光、すなわち、赤
外線の一部が透明石英管32を介して金型装置10に照
射されるとともに、赤外線の残りが、光学反射ミラー4
2によって反射させられ、かつ、集光させられた後、透
明石英管32を介して金型装置10に照射される。そし
て、前記光学反射ミラー42は、ハロゲンランプ41の
赤外線を反射して金型装置10の軸方向における中央部
分を主として照射するために、焦点の高さと前記中央部
分の高さとが等しくされる。
【0016】ところで、前記赤外線が、前記中央部分だ
けに照射されると、該中央部分だけの温度が高くなり、
中央部分以外の部分の温度は高くならない。そして、前
記胴型13の温度分布が前記中央部分を中心にして上下
対称になるので、前記上型コア12及び下型コア11が
前記中央部分に対して対称に位置する場合、上型コア1
2及び下型コア11は等しい温度に加熱されることにな
る。
【0017】したがって、上型コア12及び下型コア1
1を異なる温度に加熱して成形する必要がある成形品を
成形することができない。また、上型コア12及び下型
コア11を等しい温度に加熱する必要がある場合に、各
種の外乱要因によって上型コア12及び下型コア11を
正確に等しい温度に加熱することができない。そこで、
前記ガラス成形機においては、前記加熱ユニット44の
位置を上下方向において調整し、光学反射ミラー42の
焦点を金型装置10の軸方向において移動させ、上型コ
ア12及び下型コア11を異なる温度に加熱したり、上
型コア12及び下型コア11を等しい温度に加熱したり
することができるようになっている。そのために、前記
上プレート35の円周方向における複数箇所に、ボルト
83及びナット84から成る調整手段としての調整ねじ
部材85が配設される。前記ボルト83は、上プレート
35を貫通して下方に延び、下端において光学反射ミラ
ー42に固定され、上プレート35より上方において上
プレート35上に載置されたナット84と螺(ら)合さ
せられる。したがって、該ナット84を回動させること
によって前記加熱ユニット44の位置を調整することが
できる。なお、前記ナット84は、操作者が工具等を操
作することによって回動させられるが、ナット84と図
示されないアクチュエータとを連結し、図示されない制
御装置内の位置調整手段によって自動的にナット84を
回動させることもできる。
【0018】そして、前記透明石英管32は、成形室2
0内の気密性を保持するとともに、ハロゲンランプ41
の波長域の赤外線をほとんど透過させる。したがって、
金型装置10は有効に加熱される。また、該金型装置1
0の所定箇所、例えば、前記胴型13の軸方向における
中央部分に第1の熱電対th1が、下型コア11に第2
の熱電対th2が、上型コア12に第3の熱電対th3
がそれぞれ配設され、前記制御装置は、前記第1の熱電
対th1によって検出された温度Tkに基づいて金型装
置10の温度を制御する。また、前記第2、第3の熱電
対th2、th3によって検出された各温度Ta、Tb
は図示されない表示装置において表示され、操作者は表
示された温度Ta、Tbに基づいてナット84を回動さ
せ、加熱ユニット44の位置を調整する。なお、前記制
御装置によって、温度Ta、Tbに基づいてナット84
を回動させることもできる。また、前記第1〜第3の熱
電対th1〜th3によって第1〜第3の温度検出器が
構成される。
【0019】前記型締装置50は、下端を前記胴型13
と対向させて、上下方向に移動自在に配設された型締ロ
ッド51、該型締ロッド51の上端に取り付けられた環
状の型締プレート52、及び前記上プレート35と型締
プレート52との間に配設された複数の空圧式の型締シ
リンダ53を備える。該型締シリンダ53は、前記上プ
レート35に固定されたシリンダ部53a、及び前記型
締プレート52に固定されたロッド部53bから成り、
圧縮空気によって駆動される。そのために、前記各シリ
ンダ部53aにおいて、ヘッド側空気室53cに空気流
路L1を介して圧縮空気源SU1が、ロッド側空気室5
3dに空気流路L2を介してサーボ弁64がそれぞれ接
続される。そして、該サーボ弁64は、空気流路L3を
介して圧縮空気源SU2に接続され、空気流路L4を介
して大気に連通させられる。なお、前記空気流路L2に
は、圧縮空気の圧力を検出するための圧力検出器Pr1
が配設される。
【0020】そして、前記加圧装置60は、下端を上型
コア12と対向させて、前記型締ロッド51内に上下方
向に移動自在に配設された加圧ロッド61、該加圧ロッ
ド61の上端に取り付けられた加圧プレート62、及び
前記型締プレート52と加圧プレート62との間に配設
された複数の空圧式の加圧用シリンダ63を備える。該
加圧用シリンダ63は、前記型締プレート52に固定さ
れたシリンダ部63a、及び前記加圧プレート62に固
定されたロッド部63bから成り、圧縮空気によって駆
動される。そのために、前記各シリンダ部63aにおい
て、ヘッド側空気室63cに空気流路L5を介して圧縮
空気源SU3が、ロッド側空気室63dに空気流路L6
を介してサーボ弁65がそれぞれ接続される。そして、
該サーボ弁65は、空気流路L7を介して圧縮空気源S
U4に接続され、空気流路L8を介して大気に連通させ
られる。なお、前記空気流路L6には、圧縮空気の圧力
を検出するための圧力検出器Pr2が配設される。
【0021】また、前記上プレート35と型締プレート
52との間に、前記型締ロッド51を包囲して第1ベロ
ーズ33が配設され、前記型締プレート52と加圧プレ
ート62との間に、前記加圧ロッド61を包囲して第2
ベローズ34が配設される。したがって、第1ベローズ
33、第2ベローズ34及び加圧プレート62によって
前記成形室20を密閉することができる。なお、該成形
室20内外を遮断するために、図示されないシール装置
が配設されるとともに、成形室20内を真空排気した
り、成形室20内に不活性ガスの雰囲気を形成したりす
るために、図示されない雰囲気形成装置が配設される。
【0022】そして、前記型締シリンダ53を駆動する
ことによって、成形室20内外を遮断した状態で型締プ
レート52を上下に移動させることができる。また、加
圧用シリンダ63を駆動することによって、成形室20
内外を遮断した状態で加圧プレート62を上下に移動さ
せることができる。なお、前記加圧ロッド61は加圧プ
レート62に固定されているので、加圧用シリンダ63
の駆動に伴って加圧プレート62と共に上下に移動させ
られる。
【0023】ところで、前記圧縮空気源SU1によって
一定の圧力PSU1 が発生させられると、ヘッド側空気室
53c内は圧力PSU1 に保たれ、圧縮空気源SU3によ
って一定の圧力PSU3 が発生させられると、ヘッド側空
気室63c内は圧力PSU3 に保たれる。これに対して、
ロッド側空気室53d内のシリンダ圧力はサーボ弁64
によって制御されてPM にされ、ロッド側空気室63d
内のシリンダ圧力はサーボ弁65によって制御されてP
P にされる。
【0024】次に、前記加熱ユニット44について説明
する。図3は本発明の実施の形態における加熱ユニット
の断面図、図4は本発明の実施の形態におけるハロゲン
ランプの平面図、図5は本発明の実施の形態におけるハ
ロゲンランプの第1の照射パターンを示す図、図6は本
発明の実施の形態におけるハロゲンランプの第2の照射
パターンを示す図である。
【0025】図に示されるように、加熱ユニット44
は、金型装置10を包囲して配設されたハロゲンランプ
41、及び該ハロゲンランプ41に沿って、かつ、ハロ
ゲンランプ41を包囲して配設された環状の光学反射ミ
ラー42を備える。各ハロゲンランプ41の両端は、端
子41aを介して図示されない電源に接続される。ま
た、前記ハロゲンランプ41は、半円形部81、82を
合わせることによってリング状に形成される。
【0026】そして、前述されたように、前記光学反射
ミラー42は、ハロゲンランプ41の赤外線を反射し
て、金型装置10を、図5に示されるような所定の照射
パターンで照射するような形状を有する反射面42aを
有し、該反射面42aは、鏡面に加工され、かつ、反射
率の高い金めっきが施される。なお、前記照射パターン
は、例えば、正規確率分布の分布パターンに近似させて
設定され、金型装置10の軸方向における中央部分の光
強度が高く、中央部分から離れるほど光強度が低くされ
る。
【0027】この場合、加熱効率を高くすることができ
るので、加熱速度を高くすることができ、成形サイクル
を短くすることができる。また、金型装置10の材料と
してセラミックス材を使用することができるので、金型
装置10のコストを低くすることができる。そして、加
熱ユニット44の位置を調整して光学反射ミラー42の
焦点を金型装置10の軸方向における中央部分から下方
に距離δだけずらすと、金型装置10は、図6に示され
るような照射パターンで照射され、胴型13(図2)に
生じる温度分布も下方にずれる。その結果、上型コア1
2の温度は下型コア11の温度より低くなる。このよう
に、加熱ユニット44の位置を調整して光学反射ミラー
42の焦点を中央部分からずらすことによって、上型コ
ア12の温度と下型コア11の温度とを異ならせること
ができる。
【0028】また、加熱ユニット44の位置を調整して
光学反射ミラー42の焦点を前記中央部分に置いて、上
型コア12の温度と下型コア11の温度とを、各種の外
乱要因によって正確に等しくすることができない場合、
前記光学反射ミラー42の焦点を金型装置10の軸方向
における中央部分からずらすことによって、上型コア1
2の温度と下型コア11の温度とを等しくすることがで
きる。
【0029】なお、本実施の形態において、ハロゲンラ
ンプ41は半円形部81、82を合わせることによって
リング状に形成されるようになっているが、一体に形成
されたリング状のハロゲンランプを使用することもでき
る。また、3個以上の弧状部を合わせることによって形
成されたリング状のハロゲンランプを使用することもで
きる。
【0030】次に、前記制御装置について説明する。図
7は本発明の実施の形態におけるガラス成形機の制御回
路図である。図において、70は制御装置であり、該制
御装置70は、金型装置10(図1)の設定温度Tsと
第1の熱電対th1によって検出された温度Tkとの偏
差ΔTを演算する演算部74、及び該演算部74によっ
て演算された偏差ΔTを調整して前記設定温度Tsに対
応する制御出力α1を出力する制御部75から成る。そ
して、前記制御出力α1は電力調整器76によって電力
Wに変換され、該電力Wがハロゲンランプ41に供給さ
れる。
【0031】したがって、前記金型装置10を設定温度
Tsにすることができる。次に、前記構成のガラス成形
機の動作について説明する。図8は本発明の実施の形態
におけるガラス成形機の動作を示すタイムチャートであ
る。まず、タイミングt1で、プレフォーム15(図
1)がセットされた金型装置10が成形室20内に投入
されるとともに、成形室20内が真空排気された後、不
活性ガスが充填(てん)される。続いて、タイミングt
2で、型締シリンダ53が駆動され、型締ロッド51が
下方に移動させられ、金型装置10に型締力F1が加え
られ、胴型13が型台31に押し付けられて型締めが開
始される。また、このとき、加熱装置40のハロゲンラ
ンプ41が通電させられて金型装置10の加熱が開始さ
れる。
【0032】そして、タイミングt3で温度TkがT1
に達すると、加圧用シリンダ63が駆動され、加圧ロッ
ド61が下方に移動させられ、金型装置10に加圧力F
2が加えられ、上型コア12が下方に移動させられてプ
レフォーム15が変形させられる。なお、金型装置10
の加熱を開始した後、所定の時間が経過したときに加圧
用シリンダ63の駆動を開始することもできる。
【0033】続いて、所定の時間加圧が行われた後、タ
イミングt4で加圧力がF3に変更されるとともに、ハ
ロゲンランプ41の通電が停止させられ、金型装置10
が徐冷される。なお、前記加圧用シリンダ63の駆動が
開始された後、プレフォーム15が所定量だけ変形した
ときに加圧力をF3にすることもできる。そして、タイ
ミングt5で前記温度TkがT2に達すると、加圧用シ
リンダ63が駆動され、加圧ロッド61が上方限位置ま
で後退させられて加圧が終了される。また、このとき、
前記成形室20内に冷却用の不活性ガスが充填され、金
型装置10の冷却が開始される。
【0034】次に、タイミングt6で前記温度TkがT
3に達すると、型締シリンダ53が駆動され、型締ロッ
ド51が上方限位置まで後退させられて型締めが終了さ
れる。また、このとき、不活性ガスの充填が停止させら
れ、金型装置10が成形室20から取り出されるととも
に、型開きが行われ、成形されたレンズが取り出され
る。
【0035】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。
【0036】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ガラス成形機においては、第1のコア、該第1の
コアと対向させて、移動自在に配設された第2のコア、
及び前記第1、第2のコアを包囲する胴型を備えた金型
装置と、該金型装置を介して、前記第1、第2のコア間
にセットされた被成形物を加熱する加熱ユニットと、前
記金型装置に加圧力を加え、前記被成形物を変形させる
加圧装置と、前記金型装置の軸方向における加熱ユニッ
トの位置を調整する調整手段とを有する。
【0037】そして、前記加熱ユニットは、金型装置を
包囲するリング状の熱源、及び該熱源の周囲に配設さ
れ、前記金型装置を所定の照射パターンで照射する光学
反射ミラーを備える。この場合、金型装置が所定の照射
パターンで照射されると、被成形物は、金型装置を介し
て加熱され、加圧装置によって加圧力が加えられ変形さ
せられて成形品になる。
【0038】そして、前記金型装置の軸方向における加
熱ユニットの位置を調整して光学反射ミラーの焦点を金
型装置の軸方向における中央部分からずらすことによっ
て、第1のコアの温度と第2のコアの温度とを異ならせ
ることができる。また、加熱ユニットの位置を調整して
光学反射ミラーの焦点を前記中央部分に置いて、第1の
コアの温度と第2のコアの温度とを、各種の外乱要因に
よって正確に等しくすることができない場合、前記光学
反射ミラーの焦点を金型装置の軸方向における中央部分
からずらすことによって、第1のコアの温度と第2のコ
アの温度とを等しくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の概
念図である。
【図2】本発明の実施の形態における金型装置の概念図
である。
【図3】本発明の実施の形態における加熱ユニットの断
面図である。
【図4】本発明の実施の形態におけるハロゲンランプの
平面図である。
【図5】本発明の実施の形態におけるハロゲンランプの
第1の照射パターンを示す図である。
【図6】本発明の実施の形態におけるハロゲンランプの
第2の照射パターンを示す図である。
【図7】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の制
御回路図である。
【図8】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の動
作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
10 金型装置 11 下型コア 12 上型コア 13 胴型 15 プレフォーム 41 ハロゲンランプ 42 光学反射ミラー 44 加熱ユニット 60 加圧装置 85 調整ねじ部材 F2、F3 加圧力

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)第1のコア、該第1のコアと対向
    させて、移動自在に配設された第2のコア、及び前記第
    1、第2のコアを包囲する胴型を備えた金型装置と、
    (b)該金型装置を介して、前記第1、第2のコア間に
    セットされた被成形物を加熱する加熱ユニットと、
    (c)前記金型装置に加圧力を加え、前記被成形物を変
    形させる加圧装置と、(d)前記金型装置の軸方向にお
    ける加熱ユニットの位置を調整する調整手段とを有する
    とともに、(e)前記加熱ユニットは、金型装置を包囲
    するリング状の熱源、及び該熱源の周囲に配設され、前
    記金型装置を所定の照射パターンで照射する光学反射ミ
    ラーを備えることを特徴とするガラス成形機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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