(57)【要約】【課題】  プレス成形において、プレス工程時に上下型の温度差を制御できて高品位な製品を実現しかつ装置の低コスト化を実現する。【解決手段】  筒状の胴型１とその内部に配置された上下型２ａ、２ｂから成る型内にプリフォーム素材４を配置し、胴型１、上下型２ａ、２ｂ及びプリフォーム素材４をその周囲に配設された誘導加熱コイル３で加熱し、上下型のいずれか一方２ａをプレス軸５にて移動させプレス成形する成形装置において、上下型のいずれか一方２ａを移動させ荷重を付与するプレス軸５に高さ調整機構１１などの連動機構を連結し、この連動機構に誘導加熱コイル３を取付け、プレス成形時のプレス軸５の移動に機械的に連動して誘導加熱コイル３を移動させ、簡便な機構にてプレス工程時に上下型２ａ、２ｂの温度差を制御できるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の胴型とその内部に配置された上下型から成る型内に素材を配置する工程と、前記素材を誘導加熱コイルで加熱する工程と、前記上下型のいずれか一方を移動させ前記素材をプレス成形する工程から成る成形方法であって、前記上下型のいずれか一方の移動と連動して誘導加熱コイルを移動させることを特徴とする成形方法。
【請求項２】
誘導加熱コイルを、上下型のいずれか一方の移動量と異なる移動量で移動させ、上下型の温度を任意に制御することを特徴とする請求項１記載の成形方法。
【請求項３】
筒状の胴型と、その内部に配置された上下型と、前記胴型の周囲に配設された誘導加熱コイルを備えた成形装置であって、前記上下型に荷重を付与する押圧機構に連動機構を連結し、前記連動機構に前記誘導加熱コイルを取付けたことを特徴とする成形装置。
【請求項４】
前記連動機構は、前記押圧機構に装着されるとともに前記押圧機構の移動に連動して作用するカムによって前記押圧機構に沿って摺動自在な移動部材を移動させる高さ調整機構を備え、前記移動部材に前記誘導加熱コイルを連結したことを特徴とする請求項３記載の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素材をプレス成形して光学素子などの製品を得る成形方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラなどの光学レンズは、研磨などのプロセスにより製造されてきたが、近年のＤＳＣやビデオカメラ、レーザプリンタなどの光学素子を使用している製品では、高機能化、小型化、軽量化、低コスト化のために、非球面レンズが多く使用されている。さらに、射出成形による樹脂の非球面レンズでは対応しきれない高機能なガラスの非球面レンズの製造には、ガラスプレス成形の方法が採用されている。このようなガラスプレス成形による光学レンズの製造方法自体は、従来から知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
従来のレンズ成形の一般的な装置構成及び製造工程について、図３〜図５を参照して説明する。図３において、レンズ成形装置は、筒状の胴型２１と、胴型２１内に固定された上型２２ａと、この上型２２ａに対して胴型２１内を移動可能に配置された下型２２ｂとを備えており、上型２２ａと下型２２ｂの間にレンズのプリフォーム素材２４が供給される。
【０００４】
胴型２１の外側には、これら胴型２１、上型２２ａ、下型２２ｂを誘導加熱するための誘導加熱コイル２３が配設されている。上型２２ａは固定の上プレス軸２５に固定され、下型２２ｂは可動の下プレス軸２６にて加圧される。誘導加熱コイル２３が装着されたフレーム２７はスライドプレート２８にて支持されている。スライドプレート２８は、スライドガイド２９により下プレス軸２６の軸方向と平行に移動可能に支持されており、スライドガイド２９はモータ３０などの駆動機構にてねじ軸３１を正逆回転させることによって往復移動される。なお、図４に示すように、モータ３０を使用せずに、上下のストッパ３３ａ、３３ｂとエアシリンダ装置３４による構成としてもよい。ただし、一方向にのみ駆動できるものであるため、プレス動作との同期は困難である。
【０００５】
上型２２ａと下型２２ｂにはそれぞれ温度センサ３２ａ、３２ｂが取り付けられている。温度センサ３２ａ、３２ｂは、図５に示すように、それぞれに対応した温度・電圧変換回路３５ａ、３５ｂに接続され、これら両回路の出力は温度差計算回路３６に入力されている。温度差計算回路３６から出力された温度差信号は上下動作回路３７に入力され、上下動作回路３７は、設定値として与えられる指令温度差と温度差信号との差信号を出力する。その差信号が、ＰＩＤコントローラ３８を介して位置決め回路３９に入力され、モータドライバ４０を介してモータ３０を駆動制御して誘導加熱コイル２３を上下移動させる。また、温度センサ３２ａ、３２ｂの検出値はＰＩＤコントローラ３８を介して誘導加熱出力制御回路４１に入力され、上下型２２ａ、２２ｂの金型温度を所望の値にするように誘導加熱コイル２３を制御するように構成されている。
【０００６】
次に、成形工程について説明する。上型２２ａを固定とし、下プレス軸２６を下降させて下型２２ｂにプリフォーム素材２４を設置する。下プレス軸２６を、図３に示すように、予熱位置まで上昇させ、誘導加熱コイル２３による加熱を開始する。コイルの出力は下型２２ｂの温度センサ３２ｂの検出値が所望の値となるように制御され、上下型２２ａ、２２ｂ、プリフォーム素材２４が加熱される。
【０００７】
このとき、上下型２２ａ、２２ｂは誘導加熱コイル２３に対する相対的な軸方向位置の相違により通常温度差を生ずる。上下型２２ａ、２２ｂの温度差は温度センサ３２ａ、３２ｂ、温度・電圧変換回路３５ａ、３５ｂ、及び温度差計算回路３６により算出され、温度差が上下動作回路３７にフィードバックされる。初期の設定温度差と差があれば、ＰＩＤコントローラ３８、位置決め回路３９、モータドライバ４０によってモータ３０を駆動し、誘導加熱コイル２３を上下に移動させ、上下型２２ａ、２２ｂの温度差が設定値と同じになるところで安定させる。こうして、上下型２２ａ、２２ｂは誘導加熱コイル２３の上下動によって所望の温度に制御される。
【０００８】
その後、プレス可能な温度に到達したところで、下プレス軸２６を上昇させ、プリフォーム素材２４をプレスする。このとき、下型２２ｂは、プレス動作によって誘導加熱コイル２３との位置関係がコイル中央に変化するため強く加熱される。そして、上下型２２ａ、２２ｂの温度差バランスが崩れる。この変化を温度センサ３２ａ、３２ｂで検出され、温度・電圧変換回路３５ａ、３５ｂ及び温度差計算回路３６により算出され、温度差が上下動作回路３７へフィードバックされる。そしてまたモータ３０を駆動し、誘導加熱コイル２３を移動させ、上下型２２ａ、２２ｂの温度差が設定値と同じになるところで安定させる。以上のような動作により、誘導加熱コイル２３を熱源としたプレス装置で上下型２２ａ、２２ｂを所望の温度差に保ったままでプレス成形される。
【特許文献１】特開平５−３１０４３４号公報
【特許文献２】特開平５−２７０８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したような誘導加熱コイル２３を使用し、その誘導加熱コイル２３を上下動させる機構によって上下型２２ａ、２２ｂの温度差をフィードバック制御するプレス成形装置は、上下型２２ａ、２２ｂの温度差に関して所望の成形プロセスを実現させるのに有効である。しかし、その上下型２２ａ、２２ｂの駆動機構や温度フィードバック系のシステムにコストがかかって成形装置の価格が上がるため、多数個取りやタクト短縮など、コスト面での様々な対策を図っているにもかかわらず、レンズなどの光学素子の成形品の製造原価を高騰させるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、プレス成形による光学素子などの製品の製造において、プレス工程時に上下型の温度差を制御できて高品位な製品を実現でき、しかも簡便な機構により装置の低コスト化を実現できる成形方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の成形方法は、筒状の胴型とその内部に配置された上下型から成る型内に素材を配置する工程と、前記素材を誘導加熱コイルで加熱する工程と、前記上下型のいずれか一方を移動させ前記素材をプレス成形する工程から成る成形方法であって、前記上下型のいずれか一方の移動と連動して誘導加熱コイルを移動させるものである。
【００１２】
この構成によると、上下型のいずれか一方の移動と連動させて誘導加熱コイルを移動させることで上下型の温度差を制御することができ、任意の形状や材料の製品について高品位な成形を実現することができる。
【００１３】
また、誘導加熱コイルを、上下型のいずれか一方の移動量と異なる移動量で移動させ、上下型の温度を任意に制御すると、製品の形状や材料などの特性に対応して上下型の温度差を適正に制御でき、任意の形状や材料の製品について、高品位な成形を実現することができる。
【００１４】
また、本発明の成形装置は、筒状の胴型と、その内部に配置された上下型と、前記胴型の周囲に配設された誘導加熱コイルを備えた成形装置であって、前記上下型に荷重を付与する押圧機構に連動機構を連結し、前記連動機構に前記誘導加熱コイルを取付けたものである。
【００１５】
この構成によると、連動機構にて上下型の押圧機構と連動させて誘導加熱コイルを移動させることで、特別な誘導加熱コイルの移動機構を設けずに上下型の温度差を制御することが可能となり、任意の形状や材料の製品について高品位な成形を実現することができ、しかも簡便な機構により装置の低コスト化を実現することができる。
【００１６】
また、前記連動機構を、前記押圧機構に装着されるとともに前記押圧機構の移動に連動して作用するカムによって前記押圧機構に沿って摺動自在な移動部材を移動させる高さ調整機構を備え、前記移動部材に前記誘導加熱コイルを連結した構成とすると、カムの形状や位置調整によって上下型の押圧機構の移動量と異なる任意の移動量で誘導加熱コイルを移動させて上下型の温度差を制御することができ、任意の形状や材料の製品について高品位な成形を実現することができ、しかも簡便な機構により装置の低コスト化を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の成形方法によれば、上下型のいずれか一方と連動させて誘導加熱コイルを移動させることで、上下型の温度差を制御することができ、任意の形状や材料の製品について高品位な成形を実現することができる。
【００１８】
また、本発明の成形装置によれば、上下型に荷重を付与する押圧機構に連動機構を連結し、連動機構に誘導加熱コイルを取付けたので、特別な誘導加熱コイルの移動機構を設けることなく、上下型の温度差を制御することが可能となり、任意の形状や材料の製品について高品位な成形を実現することができ、しかも簡便な機構により装置の低コスト化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の成形方法及び装置の一実施形態の光学素子成形装置について、図１、図２を参照して説明する。
【００２０】
図１において、光学素子成形装置は、筒状の胴型１と、胴型１内に固定された上型２ａと、この上型２ａに対して胴型１内を移動可能に配置された下型２ｂとを備えており、上型２ａと下型２ｂの間に光学素子のプリフォーム素材４が供給される。胴型１の外側には胴型１を取り囲むように、これら胴型１、上型２ａ、下型２ｂを誘導加熱するための誘導加熱コイル３が配設されている。
【００２１】
胴型１及び上型２ａはシリンダ装置６にて上下移動するプレス軸５の下端部に断熱材７ａを介して装着されている。下型２ｂは断熱材７ｂを介して成形ステージ８上に設置固定されている。誘導加熱コイル３と連結されたフレーム９がプレス軸５に摺動自在に嵌合されたスライドブッシュ１０にて支持されており、誘導加熱コイル３はフレーム９、スライドブッシュ１０を介してプレス軸５に上下移動可能に装着されている。スライドブッシュ１０の下部にはその高さ位置を調整する高さ調整機構１１がプレス軸５に固定されるとともに固定側と連携させて配設されている。
【００２２】
高さ調整機構１１は回転可能な回転カム１２を有しており、この回転カム１２上にスライドブッシュ１０が係合されてプレス軸５に対して相対的に位置決めされており、回転カム１２の回転によってその位置が調整される。回転カム１２の一側から作用片１３が延出されている。作用片１３の先端下面には、シリンダ装置６が設置されている上部フレーム１４から垂下された係合ロッド１５の下端の係合部１５ａが係合され、かつ係合ロッド１５の上端部には上部フレーム１４の上面に係合する高さ調整ねじ１６が螺合され、係合ロッド１５の高さ位置を調整可能に構成されている。これによって、誘導加熱コイル３の初期位置を調整することができる。また、作用片１３を下方に付勢して係合部１５ａに係合させる引張ばね１７が作用片１３と断熱材７ａとの間に介装されている。これによって、プレス毎に誘導加熱コイル３を元のポジションに復帰させることができる。
【００２３】
上型２ａと下型２ｂにはそれぞれ温度センサ１８ａ、１８ｂが取り付けられており、これらの上型２ａ、下型２ｂの温度制御及び温度モニタができるように構成されている。温度センサ１８ａ、１８ｂは、図２に示すように、何れかに一方がＰＩＤコントローラ１９を介して誘導加熱出力制御回路２０に入力され、上下型２ａ、２ｂの何れか一方の金型温度を所望の値にするように誘導加熱コイル３を制御するように構成されている。
【００２４】
次に、光学素子の成形工程と作用について、下型２ｂを温度制御して成形工程中も金型温度差が等しくなるように制御する場合について説明する。
【００２５】
まず、プレス軸５を上昇させ、誘導加熱コイル３とともに胴型１と上型２ａを上昇させた後、下型２ｂ上にプリフォーム素材４をセットし、再びプレス軸５を所定の予熱位置まで下降させ、誘導加熱コイルにより金型及びプリフォーム素材４を加熱する。加熱の温度制御は、下型２ｂの温度センサ１８ｂによる検出温度がＰＩＤコントローラ１９に入力され、ＰＩＤコントローラ１９にて誘導加熱出力制御回路２０の出力が制御されてフィードバック制御されている。
【００２６】
上下型２ａ、２ｂと誘導加熱コイル３の位置関係は予め等しい温度になるように温度モニタを見ながら高さ調整ねじ１６で調整される。また、回転カム１２の形状も予めプリフォーム素材４の押し込み量から計算し、誘導加熱コイル３と上下型２ａ、２ｂの相対位置関係が変化しないような形状に形成されている。また、温度差をつけたい場合も、予熱位置は、高さ調整ねじ１６により調整し、プレス時の温度制御については回転カム１２の形状を調整することで対応する。
【００２７】
こうして、図１に示す予熱位置において、胴型１、上下型２ａ、２ｂ及びプリフォーム素材４を設定の温度まで加熱したところで、プレス軸５を下降させ、プレス成形する。このとき、通常の誘導加熱コイル３が固定されたままの装置では、上型２ａが下型２ｂに近づき、上下型２ａ、２ｂの位置関係が崩れて温度バランスが崩れるが、本実施形態ではプレス軸５の下降に伴って回転カム１２が回転し、スライドブッシュ１０、フレーム９を介して誘導加熱コイル３が適正な位置に移動することで、上下型２ａ、２ｂと誘導加熱コイル３の相対位置関係が適正に調整されて予熱時と同様の温度差（温度差０の場合を含む）を維持することができる。
【００２８】
以上の実施形態の説明では、高さ調整機構１１として回転カム１２を有し、係合ロッド１５との係合によりプレス軸５の移動に連動して回転カム１２を回転させるようにした例を示したが、本発明の連動機構はこのような高さ調整機構に限定されるものではなく、例えば固定側に板カムを設け、プレス軸５側に設けたカムレバーをプレス軸５の移動に連動して揺動させ、誘導加熱コイル３を移動させるようにしても良い。
【００２９】
また、上記実施形態では、加熱手段として誘導加熱コイル３を用いる例を示したが、本発明は誘導加熱以外のハロゲンランプや抵抗ヒータなどの他の熱源を使用する場合でも同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の成形方法及び装置は、プレス成形時の型の移動と機械的に連動させて誘導加熱コイルを移動させることにより、プレス工程時に上下型の温度差を制御できて高品位な光学素子を実現でき、しかも簡便な機構により装置の低コスト化を実現することができ、高機能なガラスの非球面レンズやその他の光学素子、若しくは樹脂製の各種光学素子の成形に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態におけるレンズ成形装置の概略構成図である。
【図２】同実施形態のレンズ成形装置の制御ブロック図である。
【図３】従来例のレンズ成形装置の概略構成図である。
【図４】他の従来例のレンズ成形装置の要部の概略構成図である。
【図５】従来例のレンズ成形装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  胴型
２ａ  上型
２ｂ  下型
３  誘導加熱コイル
４  プリフォーム素材
５  プレス軸
９  フレーム
１０  スライドブッシュ
１１  高さ調整機構（連動機構）
１２  回転カム
１５  係合ロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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