JPH0748133A - 光学素子の成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で必要制度を確保した光学素子を加工
するための条件の適正値を簡単に得る。 【構成】 供給素材中肉測定工程１において、変位計６
は光学素子５の中心部肉厚を測定し、その測定データを
演算処理装置１９に入力する。加熱工程２において、ヒ
ーター制御装置８は演算処理装置１９からの信号により
ヒーター７を制御する。プレス工程３において、ヒータ
ー制御装置１５，１６は演算処理装置１９からの信号に
基づき、ヒーター１１，１２を介して上下型９，１０を
所定の温度に設定する。圧力センサ１３の測定値は圧力
センサアンプ１７を介して演算処理装置１９に入力され
る。加圧シリンダ１４は圧力調整装置２０を介して演算
処理装置からの信号に基づいて圧力が可変する。成形後
中肉測定工程４において、変位計１８は光学素子５ｃの
中心部肉厚を測定し、その測定データを演算処理装置１
９に入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学素子を加圧成形す
るための成形方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱軟化された光学素材（以下、
ゴブという）を金型で押圧成形して光学素子を得る場
合、冷却工程における局部収縮によるヒケを防止する対
策および中肉精度を確保する対策がなされている。

【０００３】上記対策がなされた成形方法としては、例
えば特開昭６１−１９７４２８号公報記載の発明があ
る。上記発明は、押圧力，上下型温度，光学素子温度お
よび押圧時間を適宜値に設定することにより、高精度の
面形状を維持しつつ、ガラスに欠陥を生じさせることな
く、光学素子として要求される精度を確保しようとする
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記従来技
術においては以下の様な問題がある。すなわち、連続生
産開始に至るまでの、その装置における押圧力，上下型
温度，ゴブ温度および押圧時間の設定は作業者が実験を
繰り返すことにより得られるデータを基に決定してお
り、その実験には多額の費用と期間とを要するため、光
学素子の種類が替わると立ち上げが容易でないという問
題があった。また、データの設定には作業者のカン・コ
ツ・ノウハウを必要とするため、経験の少ない者には適
正値を得ることは非常に困難であるという問題をも有し
ていた。

【０００５】因って、本発明は前記従来技術における問
題点に鑑みて開発されたもので、光学素子の連続生産開
始前段階において、短時間で誰でも簡単に必要精度を確
保した光学素子を加工するための適切な各種成形条件を
導き出して設定することができる成形方法および装置を
提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光学素材を搬
送部材にて保持しつつ加熱炉内に搬入して加熱軟化させ
た後、所望の光学素子に対応する成形面を有した一対の
成形型間に搬送し、該一対の成形型により押圧成形する
光学素子の成形方法において、連続生産開始前に複数個
の試し成形を行い、光学素材と成形された光学素子との
中肉変化量から適正な各種成形条件を自動的に導き出す
方法である。

【０００７】また、光学素材の中肉の寸法を測定する測
定部と、前記光学素材を加熱する加熱部と、加熱された
光学素材を押圧する成形部と、成形された光学素子の徐
冷部と、前記光学素材および光学素子を搬入出する搬送
部と、成形された光学素子の中肉の寸法を測定する測定
部と、前記各測定部で測定された光学素材および光学素
子のデータを受けて加熱部の温度，成形部の押圧力およ
び成形部の押圧時間を自動設定する制御部とから構成し
たものである。

【０００８】

【作用】本発明では、まず供給する光学素材の中肉厚を
測定した後、それを初期設定温度にて加熱軟化させる。
次に、それを初期設定押圧力で初期設定時間プレスする
ことにより成形された光学素子の中肉厚を測定する。そ
して、コントローラにて成形前の中肉厚と比較すること
によりその成形過程における中肉変化量を計算し、目標
の中肉変化量を達成できるように成形条件である加熱温
度，押圧力および押圧時間等を規則的に変化させながら
上記動作を数回繰り返し行うことにより適切な設定値を
自動的に算出し、設定を行うものである。

【０００９】

【実施例１】図１〜図９を用いて本実施例を説明する。
図１は実施例を示す概念図である。図２は図１記載の装
置におけるゴブ温度と中肉変化量との関係を示すグラフ
である。ここで、中肉変化量とは成形前の光学素材の中
肉と成形後の光学素子の中肉との差分を表し、その差が
大きいほど中肉変化量は大きいものとする。実際の成形
加工において可変できる温度範囲は、ｋ１からｋ２の間
である。

【００１０】図３は図１記載の装置におけるプレス圧力
と中肉変化量との関係を示すグラフである。実際の成形
加工において可変できる範囲は、ｐ１からｐ２の間であ
る。図４は図１記載の装置におけるプレス時間と中肉変
化量との関係を示すグラフである。実際の成形加工にお
いて可変できる範囲は、ｔ１からｔ２の間である。図５
は図１記載の装置における搬送系および工程経路を上面
から見た概略構成図である。

【００１１】図６はキャリアの断面図である。図７はキ
ャリア運搬用アームの先端斜視図である。図８はフロー
チャートである。図９は図８の条件設定変更Ａのフロー
チャートである。

【００１２】図５に示す様に、予備加熱炉７ａと補助徐
冷炉２５ａとが平行に配設されており、予備加熱炉７ａ
および補助徐冷炉２５ａ内にはキャリア２９を等間隔に
載置して図示しない駆動装置によりそれぞれ間欠的に駆
動される搬送用キャタピラ２６ａおよび２６ｂが内設さ
れている。上記予備加熱炉７ａの出口と上記補助徐冷炉
２５ａの入口との中間は上型９と下型１０とから成るプ
レス成形装置が設置されている。このプレス成形装置と
上記予備加熱炉７ａの出口および補助徐冷炉２５ａの入
口との間には加熱ヒーター７および徐冷炉２５がそれぞ
れ配設されている。

【００１３】上記予備加熱炉７ａの出口近傍および上記
補助徐冷炉２５ａの入口近傍には、予備加熱炉７ａの出
口から上記加熱ヒーター７内を通して上記プレス成形装
置へ上記キャリア２９を運搬するキャリア運搬用アーム
２７ａと上記プレス成形装置から徐冷炉２５を通して補
助徐冷炉２５ａの入口へ上記キャリア２９を運搬するキ
ャリア運搬用アーム２７ｂとがそれぞれ配設されてい
る。

【００１４】上記キャリア２９は、図６に示すように、
平面形状がドーナッツ形状のもので、上記下型１０の先
端部が挿通される中央貫通孔３０の内周面下部寄りには
プレス用光学素子５の外径より僅かに（０．１ｍｍ程
度）大きい内径を有する光学素子載置用段部３１が設け
られており、その上部にはプレスレンズ５ｃの外径より
１ｍｍ程度大きい内径を有するプレスレンズ載置用段部
３２が設けられている。このキャリア２９の上端部外周
には、フランジ３３が設けられている。

【００１５】上記キャリア運搬用アーム２７ａおよび２
７ｂは、各々水平方向と垂直方向にアームを駆動するシ
リンダーを具備した駆動装置２８ａおよび２８ｂに基端
部が連結され、その先端部には、図７に示すように、キ
ャリア２９のフランジ３３を挟み込めるように中央先端
部が切り込まれた２枚の平行した押さえ板３４ａ，３４
ｂがビス３５によって取り付けられている。

【００１６】供給素材中肉測定工程１において、変位計
６は供給される光学素子５の中心部の肉厚が測定できる
ように配設されており、その測定データが演算処理装置
１９に入力可能なように接続されている。加熱工程２に
おいて、ヒーター制御装置８は演算処理装置１９からの
信号によりヒーター７を制御し、光学素子５ａを加熱可
能なように配設されている。

【００１７】プレス工程３において、上型９と加圧シリ
ンダ１４とはその相互間の距離が変化しないように配設
されており、加圧シリンダ１４のプランジャー１４ａの
上端部には下型１０が下型９と互いに相対して軸心が合
うように配設されている。これら上型９と下型１０の周
辺はＮ₂ ガス雰囲気を保つように図示されない装置に囲
まれている。ヒーター制御装置１５および１６は演算処
理装置１９からの信号に基づき、ヒーター１１および１
２を介して上記上型９と下型１０とを、各々所定の温度
に設定する。

【００１８】また、下型１０の下端と加圧シリンダ１４
のプランジャー１４ａの先端との間には、下型１０から
の熱の影響がないように断熱状態で圧力センサ１３が取
付けられている。圧力センサ１３の測定値は圧力センサ
アンプ１７を介して演算処理装置１９に入力され、圧力
が常に設定値になるように制御される。一方、加圧シリ
ンダ１４は圧力調整装置２０を介して演算処理装置１９
からの信号に基づいて低圧から高圧まで無段階に圧力が
可変可能である。また、下型１０は、それを駆動する加
圧シリンダ１４および圧力センサ１３と共に図示しない
上下機構により保持されており、加圧シリンダ１４のブ
ランジャ１４ａが上方まで上昇したとしても上型９と緩
衝しないように配設されている。

【００１９】成形後中肉測定工程４において、変位計１
８は成形後の光学素子５ｃの中心部の肉厚が測定できる
ように配設されており、その測定データが演算処理装置
１９に入力可能なように接続されている。

【００２０】演算処理装置１９には、表示器２１，デー
タ入力のためのキーボード２２およびデータ保存のため
のフロッピーディスクドライブ（以下、ＦＤＤという）
２３が配設されている。また、あらかじめ供給光学素子
の外径寸法，肉厚および材質に応じて適正な成形加工が
できるように、ヒーター７，上型ヒーター１１および下
型ヒーター１２の設定温度と圧力調整装置２０の設定圧
力および押圧時間のデータとが初期値として設定されて
いる。また、上記記載の図２，図３および図４の関係を
表すデータが入力されている。

【００２１】以上の構成から成る光学素子の成形装置を
用いての成形方法を以下に説明する。まず、作業者はキ
ーボード２２から上記供給光学素子の外形寸法，肉厚お
よび材質を入力する。その入力データを基に、演算処理
装置１９はヒーター７，上型ヒーター１１および下型ヒ
ーター１２の温度と圧力調整装置２０の圧力および押圧
時間とを決定する。そのデータに基づき、演算処理装置
１９は、ヒーター制御装置８，１５，１６および圧力調
整装置２０を上記決定値にて一定となるように制御す
る。

【００２２】このように段取りされた成形装置におい
て、まずキャタピラ２６ａ上に等間隔に並べられたキャ
リア２９の光学素子載置用段部３１に光学素子５が載置
される。次いで、光学素子５は、キャタピラ２６ａによ
り矢印ａ方向に搬送され、供給素材の中肉測定工程１の
ポイントに移送される。そこで、変位計６によって供給
する光学素子５の中肉厚が測定され、その測定データは
演算処理装置１９に取り込まれる。

【００２３】中肉厚が測定された光学素子５は、さらに
キャタピラ２６ａによって搬送され、予備加熱炉７ａを
通過する。予備加熱炉７ａの出口に達したキャリア２９
に向けて搬送アーム２７ａが図５の初期位置から水平に
移動し、その先端部の押さえ板３４ａ，３４ｂによりキ
ャリア２９のフランジ３３を挟持する。次いで、駆動装
置２８ａによって同キャリア２９を持ち上げた後、ヒー
ター７の位置に移送し、加熱されたヒーター７の中で一
定時間滞在させることにより光学素子５は軟化される。
ここで、ヒーター７内の滞在時間は、光学素子５の粘度
が１０⁶ ポアズ程度になるようにあらかじめ設定されて
いる。

【００２４】加熱軟化された光学素子（ゴブ）５ａは、
さらに搬送アーム２７ａが水平に移動することにより、
上型９と下型１０との間に移送される。その後、加圧シ
リンダ１４を稼働させる。加圧シリンダ１４のプランジ
ャー１４ａは圧力調整装置２０により設定圧力にてゴブ
５ａをプレスし、搬送アーム２７ａは後退する。これと
同時に、演算処理装置１９はタイマーを動作させる。設
定された押圧時間の経過後、加圧シリンダ１４を下降さ
せて成形された光学素子５ｂを離型させ、成形工程が終
了する。

【００２５】一方、それと同調して搬送アーム２７ｂが
図５の初期位置から移動し、光学素子５ｂを載置したキ
ャリア２９を挟持し、徐冷炉２５内を通過して同キャリ
ア２９をキャタピラ２６ｂ上に移送して載置する。光学
素子５ｂは、上記徐冷炉２５を通過中に徐々に冷却さ
れ、キャタピラ２６ｂ上に移送された後は同キャタピラ
２６ｂの間欠的な移動によって補助徐冷炉２５ａ内を搬
送されながら更に冷却され、補助徐冷炉２５ａの出口の
変位計１８の位置にほぼ常温の状態で移送される。

【００２６】変位計１８によって成形された光学素子５
ｃの中肉厚が測定され、その測定データは演算処理装置
１９に取り込まれる。演算処理装置１９は、成形後の光
学素子５ｃの中肉厚データと成形前の光学素子５の中肉
厚データとを演算し、成形過程における中肉の変化量を
算出する。この中肉の変化量と、目標とする中肉の変化
量とを比較演算し、図２に示すゴブ温度と中肉変化量と
の関係のデータを参照し、目標中肉変化量にするために
ヒーター７の設定温度を変化させる。

【００２７】以上の動作を、光学素子によって異なるが
数回繰り返すことにより、目標とする中肉変化量に達
し、その時点で上記の動作は終了する。その時のヒータ
ー制御装置８，１５，１６および圧力調整装置２０のデ
ータをＦＤＤ２３に記録する。以後、同じ光学素子の連
続生産時にはＦＤＤ２３より上記データを読み込み直ち
に成形することが可能である。この動作フローを図８に
示す。ここで、図８の条件設定変更Ａの内容を図９に示
す。

【００２８】本実施例によれば、ゴブ温度に対する中肉
変化量の割合が大きいため、肉厚の誤差が比較的大きく
ても補正することが可能である。

【００２９】

【実施例２】図１０は本実施例を示し、図８の条件設定
変更Ａの内容を示すフローチャートである。なお、本実
施例では図１，図３および図８を併用して説明を行う。
本実施例は、構成および成形工程が前記実施例１と同様
であり、その説明を省略する。

【００３０】演算処理装置１９は、成形後の光学素子５
ｃの中肉厚データと成形前の光学素子５ｃの中肉厚デー
タとを演算し、成形過程における中肉の変化量を算出す
る。この中肉の変化量と、目標とする中肉の変化量とを
比較演算し、図３に示すプレス圧力と中肉変化量との関
係のデータを参照し、目標中肉変化量にするために圧力
調整装置２０の設定圧力を変化させる。

【００３１】以上の動作を繰り返すことにより、目標と
する中肉変化量に達した時点で上記の動作は終了し、そ
の時のヒーター制御装置８，１５，１６および圧力調整
装置２０のデータをＦＤＤ２３に記録する。以後、同じ
光学素子の連続生産時にはＦＤＤ２３より上記データを
読み込み、直ちに成形することが可能となることは前記
実施例１と同様である。この動作フローを図８に示す。
ここで、図８の条件設定変更Ａの内容を図１０に示す。

【００３２】本実施例によれば、プレス圧力に対する中
肉変化量の割合が小さいため、肉厚の誤差が比較的小さ
い場合の補正に有効である。

【００３３】

【実施例３】図１１は本実施例を示し、図８の条件設定
変更Ａの内容を示すフローチャートである。なお、本実
施例では図１，図４および図８を併用して説明を行う。
本実施例は、構成および成形工程が前記実施例１と同様
であり、その説明を省略する。

【００３４】演算処理装置１９は、成形後の光学素子５
ｃの中肉厚データと成形前の光学素子５の中肉厚データ
とを演算し、成形過程における中肉の変化量を算出す
る。この中肉の変化量と、目標とする中肉の変化量とを
比較演算し、図４に示すプレス時間と中肉変化量との関
係のデータを参照し、目標中肉変化量にするためにプレ
ス時間の設定値を変化させる。

【００３５】以上の動作を繰り返すことにより、目標と
する中肉変化量に達した時点で上記の動作は終了し、そ
の時のヒーター制御装置８，１５，１６および圧力調整
装置２０のデータをＦＤＤ２３に記録する。以後、同じ
光学素子の連続生産時にはＦＤＤ２３より上記データを
読み込み、直ちに成形することが可能となることは前記
実施例１と同様である。この動作フローを図８に示す。
ここで、図８の条件設定変更Ａの内容を図１１に示す。

【００３６】本実施例によれば、プレス時間を短くする
方向で補正することにより、成形時間のサイクルタイム
を短縮することが可能である。

【００３７】

【実施例４】図１２は本実施例を示し、図８の条件設定
変更Ａの内容を示すフローチャートである。なお、本実
施例では図１，図２，図３，図４および図８を併用して
説明を行う。本実施例は、構成および成形工程が前記実
施例１と同様であり、その説明を省略する。

【００３８】演算処理装置１９は、成形後の光学素子５
ｃの中肉厚データと成形前の光学素子５の中肉厚データ
とを参照し、成形過程における中肉の変化量を算出す
る。この中肉の変化量と、目標とする中肉の変化量とを
比較演算し、まず図２に示すゴプ温度と中肉変化量との
関係のデータを参照し、目標中肉変化量にするためにヒ
ーター７の設定温度を変化させる。

【００３９】次に、同様の成形を行い、図３に示すプレ
ス圧力と中肉変化量との関係のデータを参照し、目標中
肉変化量にするために圧力調整装置２０の設定圧力を変
化させる。再度、同様の成形を行い、図４に示すプレス
時間と中肉変化量との関係のデータを参照し、目標中肉
変化量にするためにプレス時間の設定値を変化させる。

【００４０】以上の動作を繰り返すことにより、目標と
する中肉変化量に達した時点で上記の動作を中止し、そ
の時のヒーター制御装置８，１５，１６および圧力調整
装置２０のデータをＦＤＤ２３に記録する。以後、同じ
光学素子の連続生産時にはＦＤＤ２３より上記データを
読み込み、直ちに成形することが可能となることは前記
実施例１と同様である。この動作フローを図８に示す。
ここで、図８の条件設定変更Ａの内容を図１２に示す。

【００４１】本実施例によれば、各条件がバランス良く
設定され、各成形毎における成形精度のバラツキが小さ
い成形条件を、より短時間で設定することが可能であ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る光学素
子の成形方法および装置によれば、短時間で必要精度を
確保した光学素子を加工するための条件の適正値を得る
ことができ、誰でも簡単に必要精度を確保した光学素子
を加工することができる。また、その適正値は自動的に
設定される。さらに、データ入力ミスによる装置の誤動
作や事故等を防止することができる等、種々の効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す概念図である。

【図２】実施例１を示すグラフである。

【図３】実施例１を示すグラフである。

【図４】実施例１を示すグラフである。

【図５】実施例１を示す概略構成図である。

【図６】実施例１を示す断面図である。

【図７】実施例１の先端部斜視図である。

【図８】実施例１を示すフローチャートである。

【図９】実施例１を示すフローチャートである。

【図１０】実施例２を示すフローチャートである。

【図１１】実施例３を示すフローチャートである。

【図１２】実施例４を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 供給素材中肉測定工程 ２ 加熱工程 ３ プレス工程 ４ 成形後中肉測定工程 ５，５ａ，５ｂ，５ｃ 光学素子 ６，１８ 変位計 ７ ヒーター ８ ヒーター制御装置 ９ 上型 １０ 下型 １１ 上型ヒーター １２ 下型ヒーター １３ 圧力センサ １４ 加圧シリンダ １５，１６ ヒーター制御装置 １７ 圧力センサアンプ １９ 演算処理装置 ２０ 圧力調整装置 ２５ 徐冷炉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学素材を搬送部材にて保持しつつ加熱
   炉内に搬入して加熱軟化させた後、所望の光学素子に対
   応する成形面を有した一対の成形型間に搬送し、該一対
   の成形型により押圧成形する光学素子の成形方法におい
   て、連続生産開始前に複数個の試し成形を行い、光学素
   材と成形された光学素子との中肉変化量から適正な各種
   成形条件を自動的に導き出すことを特徴とする光学素子
   の成形方法。
2. 【請求項２】 光学素材の中肉の寸法を測定する測定部
   と、前記光学素材を加熱する加熱部と、加熱された光学
   素材を押圧する成形部と、成形された光学素子の徐冷部
   と、前記光学素材および光学素子を搬入出する搬送部
   と、成形された光学素子の中肉の寸法を測定する測定部
   と、前記各測定部で測定された光学素材および光学素子
   のデータを受けて加熱部の温度，成形部の押圧力および
   成形部の押圧時間を自動設定する制御部とから構成した
   ことを特徴とする光学素子の成形装置。