(57)【要約】【課題】上型及び下型と胴型とからなる１ユニットの成形金型を用い、高精度の成形レンズを効率的に製造することができるレンズ成形装置を提案する。【解決手段】本発明によるレンズ成形装置は、光学面形状を転写する転写面４１ａ，４２ａを有するとともに、夫々の転写面４１ａ，４２ａが同一軸上で対向するように配置された下型４１および上型４２を備える。下型４１と上型４２が挿入され転写面４１ａ，４２ａとの間で成形空間を形成する貫通孔４３ａを有する第１胴型４３と、第１胴型４３を内包した第２胴型４８と、第２胴型４８を保持した胴型ホルダ４９と、胴型ホルダ４９を上型４２の開閉方向と同じ方向に移動可能とした胴型スライド機構５０とを備え、前記第１胴型４３および第２胴型４８が胴型ホルダ４９に保持された状態で、レンズが成形される。【選択図】図３
2009203084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴型に形成された貫通穴の上下から上型と下型とをそれぞれ受け入れ、前記上型と下型との対向面に形成された転写面でプリフォームを加圧してレンズを成形するレンズ成形装置において、
前記胴型を保持するとともに胴型を前記貫通穴の中心軸方向に移動させる胴型ホルダと、
成形後に前記上型を胴型から上方に退避させた後に、前記下型に残った成形済みのレンズが露呈するように前記胴型ホルダを上方に移動させる胴型スライド機構と、
を備えたことを特徴とするレンズ成形装置。
【請求項２】
前記胴型が、前記貫通穴が形成された第1胴型と、この第1胴型を包み込むように保持するとともに前記胴型ホルダで保持された筒状の第2胴型からなることを特徴とする請求項１記載のレンズ成形装置。
【請求項３】
前記第２胴型は第１胴型よりも熱膨張率が大きい材料で作られており、前記第２胴型のそれぞれの端面に前記上型と下型に一体に形成された位置決め面を当接させて上型と下型との位置決めが行われることを特徴とする請求項２記載のレンズ成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ付携帯電話や各種の光学機器などに使用されるガラス製または樹脂製のレンズを成形するレンズ成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガラス製または樹脂製のレンズのプレス成形は、例えば上型と下型と胴型とからなる成形金型を用い、光学素材を成形金型にセットして成形温度にまで昇温し加圧することによって行われる。この成形手法には、プリフォームの供給ステーション、成形ステーション、成形済みレンズの取り出しステーションなどの複数のステーションに順次に複数ユニットの成形金型を循環移動させながら成形レンズを製造する方式と、一箇所に設置した１ユニットの成形金型を用い、その位置で上下型あるいは胴型をスライドさせてプリフォームの供給、成形、取り出しを行う方式とがある。
【０００３】
前者の方式は量産性に優れ、ローコストでレンズが製造できる利点はあるが、複数の成形金型を使用するため個体差が出やすく、高精度が要求されるレンズの成形には不向きである。また、成形済みレンズの取り出しステーションや、特許文献１で知られるように、下型上にプリフォームを設置し、上型、胴型と組み合わせるステーションが必要になる。後者の方式では、１ユニットの成形金型のみ用いることから、個体差のない高精度のレンズ成形が可能となるが、成形されたレンズの取り出しや、上型、下型と胴型を組み合わせる動作をその場でやらなければならず、特に特許文献２に記載されているような第２の胴型両端面に型を当接させて上下型を位置決めする型構造を適用する場合、成形後、ロボットアームが胴型を把持し型から分離して所定の場所に置き、その後レンズを取り出すなど、型組み型ばらしをするための複雑な機構が必要でかつタクトタイムも長くかかってしまう。
【特許文献１】特開２００６−０３６５９２号公報
【特許文献２】特開２００２−０２９７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、成形レンズの取り出し時に特許文献１のように下型を下降させるだけでは、成形されたレンズが胴型の内壁に食いついて胴型内部に残ってしまうことがある。胴型内部にレンズが残らないようにするには、上型を上昇させてエアーやロボットアームを使い成形レンズを下型に押出すのが有効であるが、上型を上昇させてから下型を下降させるのでは、その双方に移動機構が必要となって構造が複雑化し、タクトタイムも長くなるので効率的な製造には向かない。
【０００５】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、上型及び下型と胴型とからなる１ユニットの成形金型を用い、高精度の成形レンズを効率的に製造することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるレンズ成形装置は、胴型に形成された貫通穴の上下から上型と下型とをそれぞれ受け入れ、前記上型と下型との対向面に形成された転写面でプリフォームを加圧してレンズを成形する。前記胴型を保持するとともに胴型を前記貫通穴の中心軸方向に移動させる胴型ホルダと、成形後に前記上型を胴型から上方に退避させた後に前記下型に残った成形済みのレンズが露呈するように前記胴型ホルダを上方に移動させる胴型スライド機構とを備える。
【０００７】
前記胴型は、前記貫通穴が形成された第1胴型と、この第1胴型を包み込むように保持するとともに前記胴型ホルダで保持された筒状の第2胴型からなり、前記第２胴型は第１胴型よりも熱膨張率が大きい材料で作られており、前記第２胴型のそれぞれの端面に前記上型と下型に一体に形成された位置決め面を当接させて上型と下型との位置決めが行われる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるレンズ成形装置は、胴型が胴型ホルダに常時連結されているから、胴型ホルダの上昇だけで胴型が上昇するので、ロボットアームで胴型を把持する動作が必要ないだけ構造が簡単でさらにタクトタイムの短縮が図れる。また、第２胴型の熱膨張率を第１胴型より大きくし、上型と下型が第２胴型の両端面に当接されてから冷却を開始することで、レンズの厚さ寸法精度および表裏面の平行精度を高めるほか、冷却時にレンズに対して必要以上の圧力を加えず、面精度の高いレンズを安定して成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に示すように、レンズ製造システム１５は、レンズ成形装置を内部に収容したチャンバ１１と、集積棚１２と、仮置台１３と、供給集積ロボット１４とによって構成される。集積棚１２は、複数枚の棚を備え、上段の数枚には成形前のガラス素材であるプリフォーム１６が載せられたプリフォームトレイ１７が、下段の数枚には成形されたレンズ１８を載せるレンズ集積トレイ１９が置かれている。チャンバ１１と集積棚１２の間に設置された仮置台１３は、プリフォーム１６を予熱する予熱部１３ａと、成形されたレンズ１８を除熱する除熱部１３ｂを備えている。
【００１０】
供給集積ロボット１４は、チャンバ１１に対して、前後に移動する柱状部材２１と、柱状部材２１に取り付けられて上下に移動可能な梁部材２２と、梁部材２２に設けられ梁部材２２に沿って左右に移動可能なアーム部２３と、を備えている。アーム部２３は、その先端にプリフォーム１６やレンズ１８を吸着して移動させる吸着口２４が設けられている。
【００１１】
チャンバ１１は、正面の外壁面１１ａに、前記アーム部２３が出入りする開口２６が設けられ、前記外壁面１１ａに設けられたシャッタ装置２７のシャッタ板２８によって前記アーム部２３が出入りするとき以外は閉じられている。シャッタ板２８を閉じるとチャンバ１１内が不活性ガスで満たされ、チャンバ１１の外から酸素が入り込むことがなくなるので、金型の酸化を防ぐことができる。
【００１２】
図２に示すように、前記チャンバ１１の中に設けられたレンズ成形装置１０は、第１胴型４３と第２胴型４８とからなる胴型４０と、下ロッド３１の先端に設けられた下型４１および上ロッド３２の先端に設けられた上型４２とを備える。下型４１と上型４２は、光学面形状を転写する転写面４１ａ，４２ａを有するとともに、夫々の転写面４１ａ，４２ａが同一軸上で対向するように配置される。下型４１と上型４２が第１胴型４３の貫通孔４３ａに嵌合してレンズ１８を形成する成形空間４４を形成する。下ロッド３１と上ロッド３２は、それぞれを加熱するヒータ４６および４７が設けられ、上ロッド３２を加熱するヒータ４７は、上ロッド３２とともに上下に移動する。
【００１３】
図３に示すように、胴型４０は、第１胴型４３の外側に第２胴型４８を備えている。第１胴型４３は下型４１と上型４２が密着嵌合する貫通穴４３ａを備え、貫通穴４３ａは下型４１と上型４２の中心が一致するように高精度に加工されている。下型４１と上型４２は第２胴型４８に完全に入り込み、下ロッド３１と上ロッド３２の肩部（位置決め面）３１ａ及び３２ａが第２胴型４８に当接して第２胴型４８を挟持する。これによって、下型４１と上型４２の位置が決定し転写面４１ａと４２ａの間隔が決まる。また、第２胴型４８の熱膨張係数は第１胴型４３より大きい。
【００１４】
第２胴型４８は、胴型ホルダ４９に保持され、胴型ホルダ４９は胴型スライド機構５０に取り付けられる。胴型スライド機構５０は、上型４２の開閉方向と同じ上下方向に移動可能となっており、これによって第１胴型４３および第２胴型４８は上型４２の開閉方向と同じ方向に移動可能となっている。また、胴型ホルダ４９は成形時においても第２胴型４８を保持している。
【００１５】
胴型スライド機構５０は、チャンバ１１の右側面の内壁面１１ｂに取り付けられた固定部５２と、固定部５２にスライド自在に嵌合し上下に移動する可動部５３とによって構成され、可動部５３には前記胴型ホルダ４９が取り付けられている。胴型スライド機構５０は、例えば、固定部５２がモータ等の駆動装置によって回転されるピニオンギャを内蔵し、可動部にはラックギャが設けられている装置である。あるいは、ピニオンギャの代わりにボールネジを設け、ラックギャの代わりにナットを設けたものでも良い。あるいは、電動シリンダで可動部をスライドさせる方法によるものでも良い。
【００１６】
次に、上記構成によるレンズ成形装置１０の作用について説明する。図１に戻って、供給集積ロボット２０は、柱状部材２１と梁部材２２を移動させてアーム部２３を集積棚１２の上段に差し込み、そこに置かれているプリフォームトレイ１７からプリフォーム１６の１つをエアーの吸引によって吸着口２４に吸着させる。吸着したプリフォーム１６は仮置台１３の予熱部１３ａに載せられ、所定温度まで加熱される。
【００１７】
図４に示すように、上型４２が上方へ退避した状態で、胴型ホルダ４９が下降して第１胴型４３の貫通孔４３ａが下型４１と嵌合する。このとき、下型４１は、倣い機構で支持されているので、貫通孔４３ａに案内されて位置合わせが行われる。
【００１８】
シャッタ板２８が上昇して開口２６が開放すると、前記アーム部２３は、その先端に設けられた吸着口２４にプリフォーム１６を吸着させて、前記開口２６よりチャンバ１１の中に進入し、プリフォーム１６を下型４１の転写面４１ａに載置する。プリフォーム１６がセットされると、前記アーム部２３はチャンバ１１内より退避し、シャッタ板２８がエアーシリンダ２９によって降下され開口２６が閉鎖される。続いて上型４２が下降して貫通孔４３ａと嵌合し、下型４１の転写面４１ａと上型４２の転写面４２ａとの間でプリフォーム１６が加圧されレンズ１８が成形される。このとき、上型４２は倣い機構で支持されているので、上型４２が貫通孔４３ａに案内されて位置合わせが行われる。
【００１９】
加圧成形後、下型４１、上型４２、胴型４０は、加圧を維持したまま除熱されるので、成形されたレンズ１８も冷却とともに収縮する。この時、第２胴型４８も収縮するので下型４１と上型４２の間隔がその分狭くなる。しかし、第２胴型４８の収縮が大きいために冷却終了まで型形状をレンズに転写し続けることができる。除熱が終わると、上型４２は再び上昇して上方に待機する。
【００２０】
一方、レンズ成形装置１０が上記レンズ１８の成形を行なっている間に、供給集積ロボット２０は、次のプリフォーム１６を仮置台１３の予熱部１３ａに載せる作業を行っており、次のプリフォーム１６は、加熱されて所定温度まで熱せられている。
【００２１】
図５に示すように、レンズ１８が成形され、上型４２が上昇して上方に待機すると、エアーシリンダ２９は、シャッタ板２８を上方へ移動して開口２６を開放する。開口２６が開放すると、前記アーム部２３が前記開口２６よりチャンバ１１の中に進入する。アーム部２３は吸着口２４を第１胴型４３の中心に挿入して成形されたレンズ１８を押し付ける。この状態で、前記胴型スライド機構５０の可動部５３が少しだけ上方に駆動し、胴型ホルダ４９を移動させる。胴型ホルダ４９の移動によって第１胴型４３が移動し、レンズ１８の円周面（コバ面）を第１胴型４３から剥離させる（図５参照）。
【００２２】
図６に示すように、供給集積ロボット２０は、前記アーム部２３を一旦、胴型ホルダ４９の上昇を妨げない位置まで移動させる。この後、第１胴型４３を保持している胴型ホルダ４９が前記胴型スライド機構５０によって上昇させられると、供給集積ロボット２０は、アーム部２３をレンズ１８の真上まで移動して吸着口２４によってレンズ１８を吸着し、レンズ１８を吸着したままアーム部２３をチャンバ１１の中から引き出してレンズ１８を仮置台１３の除熱部１３ｂに載置する。レンズ１８を仮置台１３の除熱部１３ｂに載せるときは吸引していたエアーを止めるが、レンズ１８を吸着口２４から確実に離すために、エアーを吹付けるようにしても良い。
【００２３】
前記第１胴型４３は、胴型スライド機構５０によって下降せしめられて下型４１と嵌合しプリフォーム１６の受入れ準備がなされている。アーム部２３は、吸着口２４によって仮置台１３の予熱部１３ａに置いてある次のプリフォーム１６を吸着し、開口２６よりチャンバ１１の中に進入してプリフォーム１６を下型４１の転写面４１ａに載置する。プリフォーム１６が転写面４１ａにセットされると、前記アーム部２３はチャンバ１１内より退避し、シャッタ板２８が開口２６を閉鎖する。レンズ成形装置１０は、上型４２が下降して、前述同様に、レンズ１８を成形する。
【００２４】
アーム部２３は、仮置台１３の除熱部１３ｂに置かれているレンズ１８を吸着口２４で吸着し、レンズ１８を集積棚１２の下段に置かれたレンズ集積トレイ１９に搬送する。供給集積ロボット２０は、吸着口２４をレンズ集積トレイ１９のレンズ受け部１９ａ（図１参照）の真上に移動した後、エアーを止めて、レンズ１８をレンズ集積トレイ１９に載置する。その後アーム部２３を集積棚１２の上段に移動して、そこに置かれているプリフォームトレイ１７からプリフォーム１６の１つを吸着口２４で吸着させ、プリフォーム１６を仮置台１３の予熱部１３ａに載置する。以下、上記成形手順を繰り返し、順次、プリフォーム１６をレンズ１８に成形していく。
【００２５】
レンズ集積トレイ１９は、そこに設けられたレンズ受け部１９ａの全てにレンズ１８が載置されると、次の工程へ搬送される。
【００２６】
前記実施形態では、胴型を第１胴型４３と第２胴型４８とによって構成したが、第２胴型４８はかならずしも必要ではなく、第１胴型４３を直接胴型ホルダ４９が保持する構造としても良い。
【００２７】
前記供給集積ロボット１４が、前記実施形態と異なる構造のものであっても、本発明によるレンズ成形装置１０には、なんらの問題はなく、また、仮置台を使用しない場合であっても、差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるレンズ成形装置が設置されたレンズ製造システムの全体構成を示す斜視図である。
【図２】シャッタ装置とレンズ成形装置を説明するための一部断面図である。
【図３】胴型スライド機構の構成を示す斜視図である。
【図４】レンズの成形手順を説明するためのチャンバの一部断面図である。
【図５】レンズ成形時の胴型の動きを説明するためのチャンバの一部断面図である。
【図６】レンズ成形後の手順を説明するためのチャンバの一部断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  レンズ成形装置
１１  チャンバ
１１ａ  外壁面
１１ｂ  内壁面
１４  供給集積ロボット
１５  レンズ製造システム
１６  プリフォーム
１７  プリフォームトレイ
１８  レンズ
１９  レンズ集積トレイ
２３  アーム部
２４  吸着口
２６  開口
２７  シャッタ装置
２８  シャッタ板
３１  下ロッド
３２  上ロッド
３１ａ，３２ａ  肩部（位置決め面）
４０  胴型
４１  下型
４１ａ，４２ａ  転写面
４２  上型
４３  第１胴型
４４  成形空間
４８  第２胴型
４９  胴型ホルダ
５０  胴型スライド機構
５２  固定部
５３  可動部
【図１】
2009203084.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009203084.tif 000007
【図６】
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