(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス素材を保持した状態で上下に対向した成形型間に搬送する光学素子搬送部材と、下側の成形型に取り付けられ、前記光学素子搬送部材と嵌合することによりガラス素材の芯出しを行う位置決め部材と備え、
前記光学素子搬送部材に外径嵌合部が形成され、この外径嵌合部に内側から嵌合する内径嵌合部が位置決め部材に形成され、
前記内径嵌合部とのクリアランスが外径嵌合部よりも大きな導入部が位置決め部材側に位置するように光学素子搬送部材に形成されると共に、外径嵌合部と導入部とが溝によって分離されていることを特徴とする光学素子の成形用治具。
【請求項２】
光学素子搬送部材と位置決め部材との間から空気抜きを行う空気抜き部が光学素子搬送部材または位置決め部材のいずれか一方に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形用治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱軟化したガラス素材を保持して一対の成形型間に搬送するために用いる光学素子の成形用治具に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の光学素子の搬送及び位置決めを行う部材としては、特開平８−１０９０２９号公報に記載されるような成形用治具が用いられている。図３はこの公報に記載された成形用治具を示す。
【０００３】
図３に示すように、両面があらかじめ球面に研磨されたガラス素材１０１を載置した光学素子搬送部材１０５は、搬送アーム１０６により対向して設置されている上型１０２及び下型１０３の間に搬送される。そして、下型１０３を駆動させることにより、光学素子搬送部材１０５の下面部に設けられた嵌合穴の内径に、下型１０３に取り付けた位置決め部材１０４の外径を嵌合させて位置決めし、この状態でプレス成形することにより光学素子を成形する。
【０００４】
このような成形用治具を用いることにより、搬送されたガラス素材１０１の光軸と、下型１０３の中心軸との軸ずれを光学素子搬送部材１０５下面に設けた嵌合穴と、位置決め部材１０４の外径とのクリアランス内に抑えることができる。これにより、一定品質の光学素子を成形することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような成形用治具では、性能向上のために、光学素子搬送部材１０５の下部に設けた嵌合穴と、位置決め部材１０４外径とのクリアランスを小さくすることによって性能を向上させることができるが、このようにクリアランスを小さくした場合には、次のような問題がある。
【０００６】
光学素子搬送部材１０５に載置したガラス素材１０１が上型、下型とは別個に加熱されるため、ガラス素材を成形可能な温度に加熱するためには、光学素子搬送部材１０５の温度はこれらの型と比較して約４００℃高い温度に加熱する必要がある。ここで、位置決め部材１０４は、下型１０３と同じ温度であるため、光学素子搬送部材１０５と位置決め部材１０４との間には４００℃の温度差があり、この温度差がある状態で嵌合し、プレス成形が行われる。その後、光学素子搬送部材１０５との温度差がほとんどなくなるまで加圧保持された後、離型が行われる。このとき、光学素子搬送部材１０５と位置決め部材１０４が同じ材質で作られている場合、成形前には４００℃の温度差があることから、嵌合時のクリアランスが最も大きな状態で成形される。このため、下型１０３の中心の誤差が大きくなる。
【０００７】
逆に、成形を開始する瞬間の嵌合時のクリアランスを小さくすると、成形後の冷却時の収縮により、クリアランスが非常に小さくなり、光学素子搬送部材１０５と位置決め部材１０４とが嵌合部分で咬んだ状態となって、抜けなくなる問題がある。
【０００８】
また、光学素子搬送部材１０５の下面に設けた嵌合穴の内径及び位置決め部材１０４の外径を小さくすると、位置決め部材１０４が嵌合するときに、光学素子搬送部材１０５の自由度が小さくなることや、摺動抵抗により途中で咬んだ状態となって嵌合できなくなる問題がある。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題点を考慮してなされたものであり、成形開始時に光学素子搬送部材と位置決め部材との嵌合クリアランスが小さく、確実に嵌合させることができ、しかも咬み込みがなく円滑に離型を行うことが可能な成形用治具を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の光学素子の成形用治具は、ガラス素材を保持した状態で上下に対向した成形型間に搬送する光学素子搬送部材と、下側の成形型に取り付けられ、前記光学素子搬送部材と嵌合することによりガラス素材の芯出しを行う位置決め部材と備え、前記光学素子搬送部材に外径嵌合部が形成され、この外径嵌合部に内側から嵌合する内径嵌合部が位置決め部材に形成され、前記内径嵌合部とのクリアランスが外径嵌合部よりも大きな導入部が位置決め部材側に位置するように光学素子搬送部材に形成されると共に、外径嵌合部と導入部とが溝によって分離されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明では、ガラス素材を保持した光学素子搬送部材がガラス素材を加熱軟化する際に、成形型側の位置決め部材よりも高温となる。この温度差を有して光学素子搬送部材の外径嵌合部と位置決め部材の内径嵌合部とが嵌合するため、これらの間のクリアランスが小さい状態でガラス素材の成形を行うことができる。従って、位置決め部材が取り付けられている下側の成形型の軸心と、光学素子搬送部材に保持されているガラス素材の中心との誤差が少ない状態で成形を行うことができる。
【００１２】
成形後における冷却では、内側の光学素子搬送部材の温度下降度合いが大きいため、同部材の外径嵌合部の収縮量が位置決め部材の内径嵌合部の収縮量よりも大きくなる。このため、これらの嵌合部のクリアランスが大きくなり、外径嵌合部及び内径嵌合部の咬み込みがなく、離型を円滑に行うことができる。
【００１４】
また、光学素子搬送部材と位置決め部材が嵌合するとき、まずクリアランスの大きい導入部が位置決め部材の内径嵌合部に挿入され、その後、クリアランスの小さい外径嵌合部が内径嵌合部に嵌合する。光学素子搬送部材の中心軸と、位置決め部材の中心軸に傾きがあった場合は、導入部が挿入された時点で、導入部と外径嵌合部の間に設けた溝部分で光学素子搬送部材の自由度が大きくなっているため、光学素子搬送部材の位置が補正される。このため、摺動抵抗によって咬み込むことがなく、外径嵌合部と内径嵌合部とが容易に嵌合することができる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光学素子の成形用治具であって、光学素子搬送部材と位置決め部材との間から空気抜きを行う空気抜き部が光学素子搬送部材または位置決め部材のいずれか一方に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明では、光学素子搬送部材と位置決め部材との間の空気を空気抜き部から抜くことができるため、光学素子搬送部材と位置決め部材との嵌合を円滑に行うことができる。
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１を示す。対となっている上型２及び下型３が上下で対向している。上型２は上ベース８に取り付けられており、上ベース８は図示を省略した支持部材により、同様に図示を省略した架台に取り付けられている。下型３は主軸７に取り付けられ、主軸７は図示を省略した架台に上下に滑動自在に取り付けられている。
【００１７】
位置決め部材４はリング状に成形されており、内面に内径嵌合部１２が加工されると共に、外側面に連通した空気抜き穴１３が加工されている。この位置決めリング４は下型３に組み込まれる。
【００１８】
光学素子搬送部材５は、両面が球面に加工されたガラス素材１を保持するものである。光学素子搬送部材５には、下部から上部に向かって導入部９、溝１１、外径嵌合部１０が外面に加工されており、供給アーム６に載置される。
【００１９】
光学素子搬送部材５の外径嵌合部１０と位置決め部材４の内径嵌合部１２とのクリアランスは、光学素子搬送部材５が８００℃、位置決め部材４が４００℃の場合での線膨張率によるクリアランスが２０μｍ以下になるように設定されている。光学素子搬送部材５の導入部９の径は、外径嵌合部１０の径に対し０．１ｍｍ程度小さくなるように加工されている。
【００２０】
供給アーム６は前後（図１において左右方向）に移動可能で、図示を省略した加熱装置内に光学素子搬送部材５を位置決め可能に設置すると共に、対向する上型２、下型３の間に位置決め可能に設置されている。
【００２１】
この実施の形態において、ガラス素材１を保持した光学素子搬送部材５は、供給アーム６に載置される。そして、図示を省略した加熱装置内で、ガラス素材の表面温度が６００℃、光学素子搬送部材５の表面温度が８００℃になるまで加熱される。このとき上型２及び下型３は図示を省略した加熱装置により、表面温度が４００℃となるように温度制御する。
【００２２】
供給アーム６は図示を省略した駆動手段により光学素子搬送部材５を上型２、下型３の間に位置決めする。その後、主軸７は図示を省略した駆動手段により上昇し、この上昇によって、光学素子搬送部材５の導入部９が位置決め部材４の内径嵌合部１２に挿入される。
【００２３】
主軸７がさらに上昇することにより、外径嵌合部１０と内径嵌合部１２とが嵌合する。この嵌合によって、下型３の軸心とガラス素材１の中心との誤差が２０μｍ以内となって成形される。
【００２４】
この実施の形態において、導入部９が挿入された時点では、溝１１が形成する空間の自由度があるため、光学素子搬送部材５と位置決め部材４の中心軸が傾いていたとしても自動的に補正され、確実に挿入することができる。ガラス素材１の成形後、ガラス素材１、光学素子搬送部材５及び位置決め部材４が３５０℃以下になったとき離型を開始するが、線膨張率による径の変化は、挿入する側である光学素子搬送部材５の外径嵌合部１０の方が大きいため、冷却によって嵌合部分のクリアランスがきつくなって抜けなくなったり、咬み込むことはない。この場合、挿入あるいは離型時の光学素子搬送部材５と位置決め部材４の間の空気の出入りは空気抜き穴１３によって行うことができる。
【００２５】
この実施の形態によれば、成形時の嵌合クリアランスを小さくできることにより、芯ズレを２０μｍ以下に押さえることが可能となり、芯ズレによる面精度のバラツキがない光学素子を成形することができる。また、成形後の冷却時に、嵌合部１２，１０の公差が広がるために抜け易くなり、離型時に嵌合部が咬むことによる不都合を防止することができる。また、光学素子搬送部材５の導入部９と外径嵌合部１０との間に設けた溝１１により、挿入時に咬むことがなくなり、挿入時の不都合を防止することができる。
【００２６】
（実施の形態２）
図２は実施の形態２を示す。図２において、位置決め部材４に設けた空気抜き穴１３に代えて、内径部分に縦溝１４が設けられている。縦溝１４は円周上の４箇所に等間隔で形成されている。この場合、縦溝を光学素子搬送部材５の外面部分に設けても良い。
【００２７】
その他の構成は実施の形態１と同じなので図１を参照して、この実施の形態の作動を説明する。ガラス素材１を保持した光学素子搬送部材５を供給アーム６に載置し、図示を省略した加熱装置によりガラス素材の表面温度が６００℃、光学素子搬送部材５の表面温度が８００℃になるまで加熱する。このとき上型２及び下型３は、加熱装置により表面温度が４００℃となるように温度制御する。供給アーム６は図示を省略した駆動手段により光学素子搬送部材５を上型２及び下型３の間に位置決めする。
【００２８】
その後、主軸７が図示を省略した駆動手段により上昇し、光学素子搬送部材５の導入部９が位置決め部材４の内径嵌合部１２に挿入される。主軸７がさらに上昇することにより、外径嵌合部１０と内径嵌合部１２とが嵌合し、この嵌合によって下型３の軸心とガラス素材１の中心との誤差が２０μｍ以内となって成形される。導入部９が挿入された時点では、溝１１が形成する空間の自由度があるため、光学素子搬送部材５と位置決め部材４の中心軸が傾いていたとしても補正されて確実に挿入することができる。
【００２９】
ガラス素材１の成形後、ガラス素材１、光学素子搬送部材５及び位置決め部材４が３５０℃以下になったときに離型を開始する。このとき、線膨張率による径の変化は、挿入する側である光学素子搬送部材５の外径嵌合部１０の方が大きいため、冷却によって嵌合部分のクリアランスがきつくなって抜けなくなったり、咬んでしまうことはない。
【００３０】
以上の挿入時及び離型時の光学素子搬送部材５と位置決め部材４との間の空気の出入りは、縦溝１４が形成する空間によって行われる。
【００３１】
このような実施の形態では、実施の形態１で示した効果に加えて、位置決め部材４に縦溝１４を複数形成することにより、光学素子搬送部材５と位置決め部材４との嵌合部１０，１２の接触面積が減るため、成形時の挿入性が向上する効果を有している。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、光学素子搬送部材の外径嵌合部と位置決め部材の内径嵌合部との間のクリアランスが小さい状態でガラス素材の成形を行うことができるため、下側の成形型の軸心とガラス素材の中心との誤差が少ない状態で成形を行うことができる。また、冷却工程では、光学素子搬送部材の外径嵌合部の収縮量が位置決め部材の内径嵌合部の収縮量よりも大きいため、これらの嵌合部のクリアランスが大きくなり、外径嵌合部及び内径嵌合部の咬み込みがなく、離型を円滑に行うことができる。
【００３３】
また、光学素子搬送部材の中心軸と位置決め部材の中心軸との間に傾きがあっても、光学素子搬送部材の自由度が大きくなっているため、光学素子搬送部材の位置が補正され、摺動抵抗によって咬み込むことがなく、外径嵌合部と内径嵌合部とが容易に嵌合することができる。
【００３４】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、光学素子搬送部材と位置決め部材との間の空気を抜くことができるため、光学素子搬送部材と位置決め部材との嵌合を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の断面図である。
【図２】実施の形態２における位置決め部材の平面図である。
【図３】従来の成形用治具の断面図である。
【符号の説明】
１  ガラス素材
２  上型
３  下型
４  位置決め部材
５  光学素子搬送部材
９  導入部
１０  外径嵌合部
１１  溝
１２  内径嵌合部
１３  空気抜き穴
【図１】
0004024565.tif 000002
【図２】
0004024565.tif 000003
【図３】
0004024565.tif 000004