JPH0959033A - レンズ成形用プリフォームの成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】偏肉のないレンズ成形用プリフォームの成形方
法および成形装置を提供する。 【解決手段】ガラス原料を加熱溶融するガラス原料溶融
部２と、溶融ガラスを注入した成形用型１８を回転させ
ることにより溶融ガラスを成形する遠心成形部３と、成
形したガラスを成形用型１８から取り出す排出ユニット
とを備えたレンズ成形用プリフォームの成形装置におい
て、遠心成形部３に、成形用型１８の回転中に成形用型
１８の軸心が遠心力の向きと平行になるように、成形用
型１８を固定させる機構１７ｂ，５０，５１，５２，５
３を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス光学素子の
成形方法とその成形装置に係わり、詳しくは遠心力を利
用したレンズ成形用プリフォームの成形方法とその成形
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、遠心力を利用して光学素子を成形
する手段として、特開平４−２０９７２４号公報所載の
技術が開示されている。この成形装置は光学素子成形用
型を遠心機ユニットの回転アーム先端に揺動自在に支持
し、溶融ガラスを光学素子成形用型に注入した後、遠心
機ユニットを制御しつつ回転させることにより加圧成形
するものである。この成形装置の要部たる遠心回転部の
作用を図７により説明する。図７において第１のバケッ
ト１１７には成形用型１３１（図示省略）が内装され、
第２のバケット１１８（図示省略）にはバランスウェイ
ト１３２（図示省略）が内装されている。回転軸１１３
が回転を始めると、第１のバケット１１７と第２のバケ
ット１１８（図示省略）とは遠心力により各バケットホ
ルダ１１５、１１６（図示省略）に支持軸１１５ａ、１
１６ａ（図示省略）を中心として破線の様に振り上げら
れる。この時に生じる遠心力により溶融ガラスは加圧さ
れ成形される。

【０００３】上記従来技術によれば、溶融ガラスを光学
素子成形用型内で、プレス圧力として遠心力を利用し、
かつ必要に応じて遠心回転の回転数を制御できるので、
加圧機構を極めて簡単で安価な構造とすることができる
とともに、プレス圧力を正確かつ適切に加えることがで
きるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術によれば、特に凹レンズを成形しようとする場合に
は、溶融ガラスが成形用型の中心から少しでも外れた位
置に供給された場合、もしくは中心に供給されても回転
加速中に中心から外れた場合、図８および図９に示すよ
うに、溶融ガラスの重心の位置により成形用型が傾き、
そのまま成形されて、成形面と自由面（型による成形面
とは逆の面）との間に傾きを生じて、成形品たるプリフ
ォームが偏肉になるいう問題点があった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１に係る発明の課題は、偏肉のない
レンズ成形用プリフォームの成形方法を提供することで
ある。請求項２、３または４に係る発明の課題は、上記
偏肉のないレンズ成形用プリフォームの成形方法を実施
するための成形装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、成形用型を回転運動させ、
発生する遠心力を利用して、溶融ガラスを前記成形用型
に加圧、密着させるレンズ成形用プリフォームの成形方
法において、前記成形用型の回転中に、該成形用型の軸
心が遠心力の向きと平行になるように、該成形型を固定
することを特徴とする。請求項２、３または４に係る発
明は、ガラス原料を加熱溶融するガラス原料溶融部と、
溶融ガラスを注入した成形用型を回転させることにより
溶融ガラスを成形する遠心成形部と、成形したガラスを
前記成形用型から取り出す排出ユニットとを備えたレン
ズ成形用プリフォームの成形装置において、前記遠心成
形部に、前記成形用型の回転中に該成形用型の軸心が遠
心力の向きと平行になるように、該成形用型を固定させ
る機構を設けたことを特徴とする。

【０００７】請求項１に係る発明の作用では、成形用型
の回転中に、該成形用型の軸心が遠心力の向きと平行に
なるように、該成形型を固定することにより、遠心力が
成形用型の軸心と平行に作用するため、自由面は軸心に
直交するように形成され、溶融ガラスは成形用型に均等
に押し広げられる。請求項２、３または４に係る発明の
作用では、遠心成形部に、成形用型の回転中に該成形用
型の中心軸が遠心力の向きと平行になるように、該成形
用型を固定させる機構を設けたことにより、請求項１に
係る発明の作用を実現させる。請求項３に係る発明の作
用では、上記作用に加え、成形用型を固定させる機構
と、遠心成形部の回転アームとの間に、前記成形用型を
保持するとともに、前記回転アームの中心軸の回りに回
動する機構を設けたことにより、始動時に成形用型が自
重で傾き、型内に供給された溶融ガラスが溢れることは
ない。請求項４に係る発明の作用では、上記作用に加
え、成形用型を固定させる機構は、遠心成形部の回転ア
ームの先端にて、前記回転アームの軸心の方向に装着さ
れ、遠心力により外周方向に移動する楔と、該楔が嵌入
する前記成形用型の支持アームの切欠きとからなること
により、回転速度が上昇するに従って、楔が遠心力によ
り回転アームの先端側に移動し、支持アームの切欠きと
嵌合することにより、成形用型の軸心を遠心力の向きと
平行にする。

【０００８】

【発明の実施の形態１】図１〜図５は発明の実施の形態
１を示し、図１はレンズ成形用プリフォームの遠心成形
装置の正面断面図、図２は成形用型の拡大断面図、図３
は遠心成形中の成形用型の固定機構の拡大上面図、図４
は固定機構の楔の直進ガイドの説明図、図５は始動時の
成形用型の傾きを示す説明図である。

【０００９】図１において、１は遠心成形装置で、この
遠心成形装置１は、ガラス原料を加熱溶融するガラス原
料溶融部２と、溶融したガラスを注入した成形用型を水
平方向に回転させることにより成形を行う遠心成形部３
と、成形したガラスを遠心成形装置から取り出す給排ユ
ニット４とから構成されている。

【００１０】ガラス原料溶融部２には、ガラス原料を投
入するルツボ５とこれを囲繞するルツボ用高周波加熱コ
イル７とが配設されている。ルツボ用高周波加熱コイル
７は、ルツボ５に投入されたガラス原料を、ガラス粘度
で１０ポアズ以下の温度（通常１０００℃〜１８００
℃）に加熱溶融する。ルツボ５の底面にはノズル６が連
設され、その周囲をノズル用高周波加熱コイル８が囲繞
している。ノズル用高周波加熱コイル８は溶融ガラスを
１０ポアズ前後の温度（通常１０００℃〜１６００℃）
に加熱し保温している。ノズル６の下方には、ノズル６
から滴下される溶融ガラスの滴下タイミングを検出する
フォトセンサ４９が配設されている。またルツボ５は遠
心成形装置１のフレーム９にアーム１０を介して固定さ
れている。

【００１１】遠心成形部３は、遠心回転部１１と成形用
型加熱部１２とで構成されている。遠心回転部１１に
は、軸受け１４が遠心成形装置１のベース１３に固着さ
れている。軸受け１４には、回転軸１５が回転自在に軸
支されている。回転軸１５の上部には、回転軸１５を貫
通して回転アーム１６、１９が水平に固着されている。
回転アーム１６の先端には、第１支持アーム１６Ａが、
ボルト１６Ｂ（図３参照）によって回転アーム１６の軸
心ａの回りに回動自在に取着されている。第１支持アー
ム１６Ａの先端には、回転アーム１６の軸心ａとノズル
６の軸心ｂとが直交する点に垂直な軸を中心（軸心Ｏ）
として、支持ピン１７ａ（図３参照）により一対の第２
支持アーム１７が回動自在に軸支され、第２支持アーム
１７にはバケット１８が取着されている。さらに、一方
の第２支持アームのバケット１８を取着した側とは反対
側の端面には、Ｖ形の切欠き溝１７ｂが凹設され、後述
の楔５０と嵌合するように構成されている。

【００１２】回転アーム１９の端部には回転アーム１６
が回転したとき遠心力のバランスをとるためバランスウ
ェイト２０が取り付けられている。回転アーム１６、１
９の下方の回転軸１５上には、一部にスリットを形成し
たスリットプレート２１を固着しており、このスリット
プレート２１を挟んで、フォトセンサ２２が配設され、
スリットを非接触状態にて検出できる。これにより成形
用型２６の水平方向の回転位置が検出される。軸受け１
４の付近の回転軸１５の下部には、プーリ２３が嵌装さ
れ、ベ−ス１３に固設されたモータ２５とベルト２４を
介して連結されている。モータ２５は回転軸１５に動力
伝達するとともに、フォトセンサ２２、４９の信号をう
けて回転制御される。

【００１３】図２に示すように、バケット１８は、有底
円筒形状で内周面の円筒部１８ａには、成形用型２６が
嵌装されている。成形用型２６は耐熱性、鏡面加工性を
有し、かつ溶融ガラスとの反応性の低い材質、例えば、
ＡｌＮ，ＢＮ，Ｃｒ₂ Ｏ₃ などの焼結体、超硬合金、ま
たは前記焼結体表面にＡｌＮ，ＢＮ，Ｃｒ₂ Ｏ₃ ，Ｃｒ
Ｎ，もしくは貴金属類のコーティング加工を施したもの
からなっている。成形用型２６の成形面２６ａは、最終
成形レンズの曲率に近い凸面で、かつ表面粗さＲ_max ≦
０．１μｍに鏡面加工されている。この形状精度は、最
終成形レンズの形状に近い程、最終成形時の成形量が少
なくなり、品質を向上できる効果がある。最終成形レン
ズ形状と成形用形球面部との球欠深さの差で０．５mm以
内にすることが望ましい。ただし、０．５mmを越えても
加熱温度を高くすることで、最終成形レンズを得ること
は可能である。また、表面粗さは、０．１μｍを越える
と、ガラスレンズの成形面に転写して鏡面が得にくい。

【００１４】成形用型２６の先端外周部２６ｂに嵌装さ
れている搬送部材２７には、耐熱性を有し、かつ溶融ガ
ラスとの反応性の低い材質、例えば、前記成形用型２６
と同様の材料または緻密性がやや劣る材料を用いる。搬
送部材２７の内周部２７ａは所望のプリフォーム外径に
一致している。２８は前記ノズル６より成形用型２６の
成形面２６ａ上に供給されたガラスゴブを示している。

【００１５】図１において、成形用型加熱部１２は、加
熱ヒータ２９とこの加熱ヒータ２９を停止中のバケット
１８に向けて昇降自在にする昇降機構３０とからなる。
昇降機構３０はベース１３に固着されている。加熱ヒー
タ２９は前記成形用型２６の軸心ｃの直下に位置してお
り、上昇したときに停止状態のバケット１８をその内部
でガラス転移点温度以上、ガラス軟化点以下（通常５０
０℃〜８００℃）に加熱できるようになっている。

【００１６】給排ユニット４は、図示を省略した駆動機
構に取着された給排アーム３１と、その先端に固定され
た爪３２から構成されている。給排ユニット４は、爪３
２にて成形用型２６に嵌装された搬送部材２７を取り出
し、遠心成形装置１の外部に排出し、かつ別の搬送部材
２７を成形用型２６に嵌装して供給できるように構成さ
れている。

【００１７】図３に示すように、第１支持アーム１６Ａ
の支持ピン１７ａが突設されている側面には、回転アー
ム１６の軸心ａと平行に直進ガイド５３が取着され、楔
５０が進退自在に嵌装されている。また、第１支持アー
ム１６Ａの直進ガイド５３が取着されている延長線上に
は、突起５２が突設され、引張りバネ５１が、突起５２
と楔５０とに架設されている。回転アーム１６が回転す
ると、引張りバネ５１の張力に抗する遠心力の作用によ
り、楔５０は第１支持アーム１６Ａの先端方向に移動
し、回転アーム１６の軸心ａとほぼ平行になった第２支
持アーム１７の切欠き１７ｂと嵌合する。楔５０が嵌装
されている直進ガイド５３は、図４に示すように、Ｈ形
をしたレール５３ａと、これに嵌装したスライド５３ｂ
とからなり、レール５３ａの両端面はストッパー５３ｃ
により閉鎖されている。楔５０はスライド５３ｂに取着
され、レール５３ａ上を直進移動する。

【００１８】以上の構成からなる遠心成形装置１を用い
たレンズ成形用プリフォームの成形方法を説明する。ま
ず、バケット１８内に成形用型２６をセットし、回転ア
ーム１６、１９がスムーズに回転するように、これと釣
り合う重量のバランスウェイト２０を回転アーム１９の
先端にセットする。つぎに、回転軸１５を手動にて回転
させて、バケット１８内の成形用型２６の軸心ａをノズ
ル６の軸心ｂの直下に合致させ、落下する溶融ガラスを
受けるように位置決めする。このとき、スリットプレー
ト２１に形成されているスリットがフォトセンサ２２に
より検出され、ＬＥＤが点灯することにより所定の位置
に到達したことを知ることができる。

【００１９】つぎに、成形用型加熱部１２を上昇してか
ら加熱ヒータ２９により、成形用型２６をガラス転移点
温度以上、ガラス軟化点温度以下に加熱する。つぎに、
ルツボ５にガラス材料を入れ、ルツボ用高周波加熱コイ
ル７により、ガラス粘度で１０ポアズ以下に加熱して溶
融する。溶融ガラスが均質で泡のない状態にした後、ノ
ズル用高周波コイル８によりノズル６を加熱して、滴下
分離するのに適したガラス粘度１０ポアズ前後に調整し
て、ノズル６先端から溶融ガラス滴を滴下する。

【００２０】図２に示すように、ノズル６先端から滴下
された溶融ガラスは、成形用型２６の成形面２６ａ中央
に滴下し、表面張力により球状となってガラスゴブ２８
を形成する。ガラスゴブ２８が受け面２６ａ上に滴下さ
れるとともに、フォトセンサ４９の信号を受けて、加熱
ヒータ２９は降下し、直ちにモータ２５が回転し始め
る。これにより、バケット１８内の成形用型２６および
ガラスゴブ２８は共に回転軸１５の周りを運行する。図
５に示すように、回転初期には、ガラスゴブ２８は慣性
力により成形面２６ａ上を反回転方向（矢印Ａの逆方
向）に移動しようとするが、同時に成形用型２６も軸心
ａを回動中心として反回転方向に振られて成形面２６ａ
が傾く（矢印Ｂ）ので、横ズレの障壁となってガラスゴ
ブ２８の移動を阻止する。これにより、ガラスゴブ２８
が搬送部材２７の内周部２７ａを超えて溢れることはな
い。これは、軸心ａと成形用型２６の重心との距離を腕
として慣性力により回転モーメントが作用するためであ
る。

【００２１】やがて、回転加速度が小さくなると、図３
に示すように、バケット１８は水平状態に近づく。回転
数に応じて引張りバネ５１が伸び、或る回転数になる
と、楔５０は第２支持アーム１７の切欠き１７ｂに嵌合
し、バケット１８をその軸心が遠心力の方向と平行にな
る位置に固定する。遠心力がバケット１８に装着された
成形用型２６の軸心と平行に働いている状態で成形され
るので、レンズ成形用プリフォームの自由面は成形面に
対して偏肉のない状態に形成される。

【００２２】成形終了後、モータ２５を停止してバケッ
ト１８を初期位置で停止する。その後、給排ユニット４
の給排アーム３１を前進させ、爪３２を成形用型２６上
の搬送部材２７の外周まで接近させ、上昇して成形用型
２６から搬送部材２７を取り上げた後に後退して、遠心
成形装置１の外部に排出する。再び、成形作業を繰り返
すときは、別の搬送部材２７を給排ユニット４によって
成形用型２６上に供給してから上記操作を繰り返す。

【００２３】本発明の実施の形態１によれば、楔と第２
支持アームの切欠きとが嵌合して、成形用型の軸心が正
確に遠心力の作用方向と合致するようにしたので、簡単
な機構で、偏肉のないレンズ成形用プリフォームを成形
することができる。

【００２４】本発明の実施の形態１では、楔を遠心力に
より移動させ、第２支持アームの切欠きを嵌合する機構
としたが、楔に替えて、Ｖ形の切欠きを有する移動部材
とし、第２アームの上端を楔形に形成して互いに嵌合す
るようにしてもよい。また、楔の移動に遠心力を利用し
ているが、空気圧などを利用した別のアクチュエータで
作動させてもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態２】図６は発明の実施の形態２を示
し、レンズ成形用プリフォームの遠心成形装置の正面断
面図である。本発明の実施の形態２の遠心成形装置の基
本構成は、発明の実施の形態１と同様のため、同一の部
材には同一の符号を付し、その構成と作用の説明を省略
する。

【００２６】図６において、１１Ａは遠心回転部であ
り、回転軸１５の上部には、回転軸１５を貫通して回転
アーム６５、１９が水平に固着されている。回転アーム
６５の先端には、第１支持アーム６５Ａが、ボルト６５
Ｂ（図示省略）によって回転アーム６５の軸心ａの回り
に回動自在に取着されている。第１支持アーム６５Ａの
先端には、回転アーム６５の軸心ａとノズル６の軸心ｂ
とが直交する点に垂直な軸を中心（軸心Ｏ）として、支
持ピン６２ａにより一対の第２支持アーム６２が回動自
在に軸支され、第２支持アーム６２にはバケット１８が
取着されている。第１支持アーム６５Ａには、図示を省
略したスイッチにより制御される電磁石６３、６４が軸
心ａとの平行線上で軸心Ｏに対する対象位置に配設され
ている。また第２支持アーム６２には、磁石６０、６１
が成形用型２６の軸心ｃとの平行線上で軸心Ｏに対する
対象位置にて、電磁石６３、６４と同一間隔に埋設され
ている。

【００２７】本発明の実施の形態２では、成形用型２６
の回転中に、電磁石６３、６４のスイッチを入れること
により、それぞれ磁石６０と電磁石６４、磁石６１と電
磁石６３とが互いに吸着し、成形用型２６の軸心ｃを，
回転アーム６５の軸心ａと平行にする。これにより、遠
心力の強さに関係なく、タイミングを図って、成形用型
２６の軸心ｃを遠心力の方向に合致させることができ
る。

【００２８】本発明の実施の形態２によれば、磁石を利
用して成形用型の軸心を遠心力の方向と一致させるよう
にしたので、偏肉のないレンズ成形用プリフォームを成
形するすることができる。また、２組の磁石の間隔を広
げることにより、平行度を高くすることができる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、遠心力が
成形用型の軸心と平行に作用するため、自由面は軸心に
直交するように形成され、溶融ガラスは成形用型に均等
に押し広げられるので、偏肉のないレンズ成形用プリフ
ォームを得ることができる。請求項２、３または４に係
る発明によれば、請求項１に係る発明の作用を実現させ
る遠心成形装置を提供することができる。請求項３に係
る発明によれば、上記効果に加え、始動時に成形用型が
自重で傾き、型内に供給された溶融ガラスが溢れること
はないので、高精度のレンズ成形用プリフォームを得る
ことができる。請求項４に係る発明によれば、上記効果
に加え、回転速度が上昇するに従って、楔が遠心力によ
り回転アームの先端側に移動し、支持アームの切欠きと
嵌合することにより、成形用型の軸心を遠心力の方向に
合致させるので、遠心成形装置を簡易かつ安価にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態１のレンズ成形用プリフォー
ムの遠心成形装置の正面断面図である。

【図２】発明の実施の形態１の成形用型の拡大断面図で
ある。

【図３】発明の実施の形態１の遠心成形中の成形用型の
固定機構の拡大上面図である。

【図４】発明の実施の形態１の固定機構の楔の直進ガイ
ドの説明図である。

【図５】発明の実施の形態１の始動時の成形用型の傾き
を示す説明図である。

【図６】発明の実施の形態２のレンズ成形用プリフォー
ムの遠心成形装置の正面断面図である。

【図７】従来技術の成形装置の遠心回転部の作用を示す
説明図である。

【図８】従来技術の問題点を示す説明図である。

【図９】従来技術の問題点を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 遠心成形装置 ２ ガラス原料溶融部 ３ 遠心成形部 ４ 給排ユニット １６ 回転アーム １６Ａ 第１支持アーム １７ 第２支持アーム １７ｂ 切欠き １８ バケット ５０ 楔 ５１ 引張りバネ ５２ 突起 ５３ 直進ガイド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形用型を回転運動させ、発生する遠心
   力を利用して、溶融ガラスを前記成形用型に加圧、密着
   させるレンズ成形用プリフォームの成形方法において、 前記成形用型の回転中に、該成形用型の軸心が遠心力の
   向きと平行になるように、該成形型を固定することを特
   徴とするレンズ成形用プリフォームの成形方法。
2. 【請求項２】 ガラス原料を加熱溶融するガラス原料溶
   融部と、溶融ガラスを注入した成形用型を回転させるこ
   とにより溶融ガラスを成形する遠心成形部と、成形した
   ガラスを前記成形用型から取り出す排出ユニットとを備
   えたレンズ成形用プリフォームの成形装置において、 前記遠心成形部に、前記成形用型の回転中に該成形用型
   の軸心が遠心力の向きと平行になるように、該成形用型
   を固定させる機構を設けたことを特徴とするレンズ成形
   用プリフォームの成形装置。
3. 【請求項３】 前記成形用型を固定させる機構と、前記
   遠心成形部の回転アームとの間に、前記成形用型を保持
   するとともに、前記回転アームの軸心の回りに回動する
   機構を設けたことを特徴とする請求項２記載のレンズ成
   形用プリフォームの成形装置。
4. 【請求項４】 前記成形用型を固定させる機構は、前記
   遠心成形部の回転アームの先端にて、前記回転アームの
   軸心の方向に装着され、遠心力により外周方向に移動す
   る楔と、該楔が嵌合する前記成形用型の支持アームの切
   欠きとからなることを特徴とする請求項２または３記載
   のレンズ成形用プリフォームの成形装置。