JP4667931B2 - モールドプレス装置、およびモールドプレス成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス等の成形素材をプレス成形し、光学素子等の成形体を製造するためのモールドプレス装置、および当該装置を用いて光学素子を製造する製造方法に関するものである。さらに詳しくは、成形素材を載せた成形ブロックを複数の処理室に順次、移送することにより、プレス成形を連続的に行う装置における成形ブロックの移送技術に関するものである。

ガラス等の成形素材をプレス成形し、光学素子等の成形体を製造するためのモールドプレス装置としては、例えば、加熱室、プレス室、冷却室等の処理室が円周方向に配置され、該処理室の中を、成形素材を入れた成形型が順次移送されるガラス成形体の製造装置が開示されている。この製造装置では、各処理室が炉体の中でケースによって取り囲まれており、成形型を移送する際、回転テーブルが中央の回転軸回りに間歇的に回転駆動される。ここで、成形型を載置した試料台は、回転テーブル上に構成されているので、回転テーブルの回転駆動に伴って、成形型が各処理室に順次、送られるので、プレス成形を連続的に行うことができる(例えば、特許文献１参照)。

また、チャンバー内に設けられた架台上に加熱ブロック、加圧ブロック、冷却ブロックを一列に配置し、チャンバーの外から中へ向けて、成形素材を収容した成形型を押し棒で順次押し込むと共に、チャンバー内では櫛歯状の竿で、成形型を次のブロックにすべらせて移動させるモールドプレス装置が提案されている(例えば、特許文献２参照)。

さらに、加熱部、成形部、冷却部を一連の循環ルートに配置し、ここに、複数の成形用型を順次、移送して、成形型に装填した成形用素材から光学素子を製造するモールドプレス装置において、成形素材と成形用型とを加熱部において同時に並行移送し、プレス圧力を加える前に、成形用素材を成形用型の中に移し替えるように構成され、成形型を載置したパレットが、押し出しシリンダまたは引き出しシリンダによって各工程に移送されるようになっている(例えば、特許文献３参照)。
特公平７−２９７７９号公報 特公平８−１３６８７号公報 特開平６−１８３７５３号公報

特許文献１に記載された成形装置によれば、成形素材(例えばガラスプリフォーム)を収容した成形型セットを複数用意し、順次導入し、製造装置内で順次移送することによって、加熱、プレス、冷却といった処置が施され、成形後の成形体(例えばレンズなどのガラス光学素子)が連続的に効率よく得られる。しかしながら、上記成形装置によると、回転テーブル上に載置された成形型が、回転によって移送されるとき、移送手段である回転テーブルを介してプレス動作が行われるために、回転テーブル自体がプレス荷重によって撓む可能性があり、このため、成形型と試料台が停止した時点で支持棒を上昇させて回転テーブルを支えるといった対策が必要となる。また、プレス工程数に応じて成形室数が増加すると回転テーブルの径が大きくなる。従って、特許文献１に記載された構成では、装置が大型化してしまうという問題点がある。

特許文献２に記載された成形装置では、架台の上に等ピッチで設けられた処理ブロックがヒータ上でガイドレールによってガイドされながら移送され、かつ、変形ステージにおいて成形型にプレス荷重が印加される。このような構成では、処理ブロックの移送はガイドレール上を滑らせるため、摩擦による振動が、成形直後の粘度の低い成形体の面形状を劣化させる。また、成形前の成形素材を内部に包含した状態で、滑り移動を行うとき、下型形状と成形素材形状によっては成形素材が偏り、これをプレスすることによって、成形体の偏肉が生じるおそれがある。移送に際し、成形型と、加熱／冷却ブロックとの接触面積の変化によって、不都合な温度変動が生じる懸念もある。

特許文献３に記載された成形装置では、レール上に配列された複数のパレットに成形型が載置され、このパレットを押し出しシリンダや引き出しシリンダによって順次移送し、プレス部にてパレット上の成形型を押圧している。その際、パレットの摩擦振動によって、特許文献２と同様な不具合が発生する。しかも、隣接したパレットを接触させつつ順次押し出しているため、各成形型の精緻な温度管理も行えないという問題点がある。

ここで、デジタルカメラ等の撮像機器や、光ピックアップ、携帯端末用小型撮像機器などに用いられる光学素子は、その光学的要求性能が極めて高い。特に、このような光学素子を精密モールドプレスによって成形する際には、成形型内の成形素材の偏肉による面形状の不良、荷重不均一による面精度不良などを極力排除する必要がある上、成形の各工程における温度管理、振動対策が精緻に行われる必要がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、成形型の移送中に生ずる成形型の振動を防止し、かつ、各処理部での温度管理を的確に行なえるようにすることにより、成形精度の向上を図ることのできるモールドプレス装置、および成形品の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、成形素材を収容した成形型を含む成形ブロックを移送しつつ処理を施すことによって前記成形素材にプレス成形を行うモールドプレス装置において、前記成形ブロックの移送方向に沿って直線的に配列された複数の処理部と、前記成形ブロックの移送方向に直線的に延びたキャリアを備えた移送装置とを有し、前記移送装置は、前記キャリアが上昇、前進、下降、後退を１サイクルとする移動を繰り返すことにより、前記キャリアによって前記成形ブロックを複数個、同時に下方から持ち上げて当該複数の成形ブロックを前記移送方向に沿って１ステップずつ、直線的に移送することを特徴する。

本発明において、「キャリアの上昇、前進、下降、後退の動作」とは、上昇、前進、下降、後退の動作を各々、独立して行う場合の他、例えば、上昇しながら前進する場合、あるいは下降しながら後退する場合などを含む意味であり、キャリアの軌跡が楕円、長円や真円である場合も含む意味である。

キャリアが、上昇、前進、下降、後退を１サイクルとする移動は、これらの一連の動きを行った後に所定の停止時間を設けた、一定時間周期での間歇的な動きであることが好ましい。

本発明では、キャリアが上昇、前進、下降、後退の動作を繰り返すことにより、複数の成形ブロックを同時に持ち上げて、複数の成形ブロックを１ステップずつ移送するため、移送中の成形ブロックの振動を最小限に抑制することができる。このため、成形ブロック上で成形素材の位置がずれないので、成形素材の偏肉による面形状の不良、荷重不均一による面精度不良などの発生を防止でき、高精度の光学素子を安定生産することができる。また、成形ブロックは、移送中、キャリアと接触するだけであるため、いずれの位置を移送される際も相互の接触面積が一定である。従って、成形ブロックは、いずれの位置を移送される際も同等の温度変化を受けるだけであるため、各処理部での温度管理を的確に行える。それ故、成形精度の向上を図ることができる。さらに、ハンドによる輸送などと違って、処理室にはキャリアの動作を可能とするスペースを確保すればよいので、余計なスペースを削減でき、装置の小型化を図ることができる。

本発明において、前記成形ブロックは、成形型および該成形型が載置された試料台を備え、前記キャリアは、前記試料台の底面に当接して前記成形ブロックを移送することが好ましい。このように構成すると、前記キャリアは、前記試料台の底面に当接して前記成形ブロックを移送することになる。従って、キャリアが成形型に直接、接することがないので、相互の温度干渉を避けることができる。従って、各処理部での温度管理を的確に行え、それにより、装置のコンパクト化、および光学素子の精度の安定化を図ることができる。

本発明において、前記キャリアは、前記成形ブロックの底面のうち、前記成形型の中心軸線から外れた位置に当接して当該成形ブロックを持ち上げることが好ましい。すなわち、成形型の中心軸線は、プレス成形時に荷重を受ける位置となるため、このように構成すると、成形ブロックにおいて、成形荷重を受ける部位と位置的な干渉をせずに、成形ブロックの移送を行うことができる。

本発明において、前記キャリアと前記成形ブロックとの間には、前記キャリア上での前記成形ブロックの位置ずれを防止する位置ずれ防止手段が構成されていることが好ましく、このような位置ずれ防止手段としては、前記キャリアと前記成形ブロックとの間に作用する磁気吸引力および摩擦力のうちの少なくとも一方を利用する構成が好ましい。このように構成すると、駆動開始からプレス回数を重ねるに従ってキャリアや成形ブロックが熱変形したとき、機械的な嵌合であれば機能しなくなるおそれがあるが、磁気吸引や摩擦力であれば機能し続けるという利点がある。

本発明において、前記移送装置は、前記キャリアが上昇動作を行った後、前進動作を行うように構成され、前記上昇動作および前記前進動作のうちの少なくとも一方では、動作開始時および動作終了直前のうちの少なくとも一方の速度が、動作の開始から終了の中間期間における速度よりも遅く設定されていることが好ましい。このように構成すると、成形ブロックに大きな加速度を作用させることなく、成形ブロックを移送できるので、成形ブロックおよび成形素材の振動を最小限に抑えることができる。それ故、成形体の面精度を向上することができる。

本発明に係るモールドプレス装置を用いて前記成形素材にプレス成形したモールドプレス成形品は、成形型の移送中に振動が発生しないので、寸法や形状の精度が高い。また、各処理部での温度管理を的確に行えるので、その点でも、寸法や形状の精度が高い。

本発明では、キャリアが上昇、前進、下降、後退の動作を繰り返すことにより、複数の成形ブロックを同時に持ち上げて、複数の成形ブロックを移送するため、移送中の成形ブロックの振動を最小限に抑制することができる。このため、成形ブロック上で成形素材の位置がずれないので、成形素材の偏肉による面形状の不良、荷重不均一による面精度不良などの発生を防止でき、形状精度、面精度の高い光学素子などの成形体を安定生産できる。また、成形ブロックは、移送中、キャリアと接触するだけであるため、いずれの位置を移送される際も相互の接触面積が一定である。従って、成形ブロックは、いずれの位置を移送される際も同等の温度変化を受けるだけであるため、各処理部での温度管理を的確に行える。それ故、成形精度の向上を図ることができる。さらに、ハンドによる輸送などと違って、処理室にはキャリアの動作を可能とするスペースを確保すればよいので、余計なスペースを削減でき、装置の小型化を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（全体構成）
図１は、本発明を適用したモールドプレス装置の一例を示す平面図である。図１において、本形態のモールドプレス装置１は、装置筐体９内にプレスステージ１４ａ、ｂ、ｃなどの複数の処理部が構成された本体部２と、この本体部２に対して外部に隣接する金型分解組立部３とから概略構成されており、装置筐体９の内部は、非酸化性ガスの雰囲気下にある。ここで、金型分解組立部３は、成形型の分解・組立、成形型への成形素材の供給を行う領域である。

本体部２は、図示下側において３つの急熱ステージ１２ａ、ｂ、ｃ、均熱ステージ１３、および３つのプレスステージ１４ａ、ｂ、ｃがこの順に直線的に配置された第１のライン１０と、図示上側において２つの急冷ステージ２１ａ、ｂ、排出ステージ２２、予備加熱ステージ２３、および供給ステージ２４がこの順に直線的に配置された第２のライン２０と、第２のライン２０の供給ステージ２４と第１のライン１０のイン側ステージ１１とをボールネジを備えた送り機構３１により中継する第１の中継ライン３０と、第１のライン２０のアウト側ステージ１５と第２のライン２０の急冷ステージ２１ａ、ｂとをボールネジを備えた送り機構４１により中継する第２の中継ライン４０とを有している。ここで、各ステージの間は、シャッター（図示省略）などにより仕切られている。

このように構成したモールドプレス装置１において、各ラインは右回りに動作しており、後述する成形ブロック５０は、まず、金型分解組立部３から供給ステージ２４に供給された後、イン側ステージ１１を中継して、第１のライン１０の３つの急熱ステージ１２ａ、ｂ、ｃ、均熱ステージ１３、３つのプレスステージ１４ａ、ｂ、ｃに順次移送され、その間に、加熱処理、均熱処理、プレス処理が行われる。また、プレス処理が行われた成形ブロック５０は、アウト側ステージ１５を経由して、第２のライン２０の急冷ステージ２１ａ、ｂに移送され、そこで冷却された後、排出ステージ２２から金型分解組立部３に移送される。

(処理部の構成)
図２および図３を参照して、本発明に係るモールドプレス装置１の処理部の構成を説明する。図２は、成形素材を収容した成形型５１および試料台５５からなる成形ブロック５０が、プレスステージ１４ａ、ｂ、ｃで停止し、プレス処理を行う直前の様子を示した本体装置の縦断面図である。図３は、プレスステージ１４ａ、ｂ、ｃにおいて成形素材が成形型５１によってプレス処理された後、次のステージへ成形ブロック５０を移送している状態を示す縦断面図である。なお、図２および図３において、第２のライン２０については図示を省略してある。

図２および図３において、プレスステージ１４ａ、ｂ、ｃには、固定支持台６０が直立した姿勢で配置されており、この固定支持台６０の上面には、成形型５１(下型、上型および胴型)およびこの成形型５１が載置された試料台５５からなる成形ブロック５０が載置されている。試料台５５は、例えば矩形の板部分と、この板部分の中央で直立する軸部とを備え、この軸部の上端部分で成形型５１を支持している。ここで、固定支持台６０の上面には位置決め突起６３が形成されている一方、成形ブロック５０の下面(試料台５５の下面)には位置決め穴５８が形成されており、固定支持台６０の位置決め突起６３が成形ブロック５０の位置決め穴５８に嵌まることにより、成形ブロック５０は、固定支持台６０の上面に支持されている。成形型５１の下型と上型との間には、プリフォームなどの成形素材が保持されており、この成形素材は、プレスヘッド１４０が下降して上型を押圧することによりプレス成形される。成形型５１は、加熱用のヒータ８を含むプレス室内のうち、熱効率が最もよい高さ位置に保持されている。なお、プレスステージ１４ａ、ｂ、ｃの内面には、ヒータ８から発せられた熱エネルギーを反射して、その熱エネルギーを効率よく成形型５１に与えるリフレクタなどが配置されている。また、プレス室は、その熱容量を小さくすることを目的に、内容積ができるだけ狭くなるような構造になっている。

ここで、固定支持台６０は、プレスステージ１４ａ、ｂ、ｃだけでなく、全ての処理部に配置されており、いずれの処理部においても、固定支持台６０の上面に成形ブロック５０が載置されることになる。また、第１のライン１０では、各ステージが等ピッチに構成されているので、固定支持台６０も等ピッチで配置されている。また、第２のライン２０でも、各ステージは等ピッチに構成されているので、固定支持台６０も等ピッチで配置されている。第１のライン１０における各ステージの等ピッチと、第２のライン２０における各ステージの等ピッチは同一でもよいが、本形態では、異なるピッチに設定されている。また、各ステージの間には、異常発生時、成形ブロック５０を各処理部から退避させるエリアを設けてもよく、いずれの場合も、成形ブロック５０の停止位置は等ピッチに設定される。

(光学素子の製造方法)
このように構成したモールドプレス装置１において、レンズなどの光学素子を製造する方法を説明する。このモールドプレス装置１で用いる成形素材に特に限定は無いが、ガラスプリフォームなどのガラス素材を成形素材として用いることができ、かかる成形素材は、溶融状態から受け型上に滴下、又は流下することによって、球形状、又は両凸曲面形状、又は平面と凸面を有する形状などに予備成形(熱間成形)することができる。特に、両凸曲面形状のものが好適である。

(ａ)ガラス素材供給〜成形型５１の組立工程
本形態のモールドプレス成形装置１において、金型分解組立部３では、上下型が離間した状態で、球形又は両凸曲面形状に予備成形したガラス素材を供給する。これは、下型が胴型から抜き出され、露出した下型成形面上に、吸着パッド付の移送アームによって移送されたガラス素材を供給することで行う。吸着パッドが所定位置に到達し、載置台に載置された下型の成形面に対して所定範囲内の位置精度の位置において、その吸着を解除することによってガラス素材は下型成形面上に載置される。移送アームは直ちに退避する。下型にガラス素材が供給された後、上型を上部に挿嵌した筒状の胴型の下部に下型が組み込まれる。胴型と上型および下型の半径方向のクリアランスは約５μｍ以下とされる。

(ｂ)加熱工程
ガラス素材が収容された成形型５１は、供給ステージ２４において試料台５５上に搭載され、成形ブロック５０として、急熱ステージ１２ａ、ｂ、ｃおよび均熱ステージ１３に順次移送される。その間に、成形ブロック５０を昇温し、成形素材及び成形型５１をプレス成形に適した温度(例えば、１０⁶〜１０⁹ポアズの粘度相当)にする。加熱手段は、抵抗加熱によるヒータ、高周波誘導コイル等、特に制約は無い。

(ｃ)プレス工程
適温になった成形型５１をプレスステージ１４ａ、ｂ、ｃに移送した後、成形型５１上方からプレスヘッド１４０によって所定圧力(３０〜２００Kg/cm²)で所定時間(数十秒〜数分)加圧する。プレスヘッド１４０の下面が胴型の上面に当接した時点で成形体の肉厚が規定され、その後、プレスヘッド１４０を上昇させて圧力を解除し成形型５１が冷却部に移送される。なお、プレス工程は、図示するプレスステージ１４ａ、ｂ、ｃを適宜用いて、多段階に行うことが可能である。例えば、プレスステージ１４ａにおいて、成形素材が所定肉厚となるまで加圧し、その後、プレスステージ１４ｂにおいて、プレスステージ１４ａより低温(例えばガラス粘度で、１０⁹〜１０¹³ポアズ粘度相当)下で、更に加圧することができる。更に、プレスステージ１４ｂと同等の温度範囲内で、プレスステージ１４ａより低温に制御したプレスステージ１４ｃにおいて、三段階目のプレスを行っても良い。

(ｄ)冷却工程
急冷ステージ２１ａ、ｂでは、急冷室内で冷却用のガスによる急冷を行う。このとき、ガラスの収縮に対して上型がその自重によって追従するため、良好な形状精度が得られる。このとき、上型がガラスの収縮に追従して下降できるように、上型上面が胴型上面と同一面になった時点(図２に示すプレスヘッド１４０によって押し切ったとき)から、更に上型が下降できるように、上型上部のフランジ部厚みより、胴型上端の段部の高さを大きく設定しておく。

(ｅ)型の分解
成形型５１は排出ステージ２２を経由して本体部２から金型分解組立部３に移送され、ここで成形型５１の分解、成形体取出しが行われる。なお、ここまで成形型５１を載置していた試料台５５は、第２ラインに沿って図示右側に移送され、予備加熱ステージ２３において予備加熱された後、供給ステージ２４に移送される。

(ｆ)光学素子の取出し
移送アームを上下型間に挿入し、先端の吸着パッドによって成形体を吸引して、取り出す。この後、新たなサイクルが繰り返される。

なお、一連の処理工程(加熱、成形、冷却など)において、予定外のトラブル(設定処理時間の超過など)が発生した場合、たとえ加熱ヒータの電源供給が停止してもその予熱によって更に過熱されるため、加熱部に位置する成形型５１内部のガラス素材が軟化し、成形面に融着してしまい、成形面に悪影響を与える虞がある。このため、工程トラブルが発生した場合は、成形ブロック５０は、各処理室の中間位置(シャッターがある位置)に退避して停止するようにプログラムしてもよい。

(移送装置の構成)
このように構成したモールドプレス装置１には、図２および図３を参照して以下に説明する移送装置７０が構成されている。また、第２のライン２０にも、移送装置が構成されているが、第２のライン２０の移送装置の基本的な構成は、第１のライン１０の移送装置７０と同様であるため、第１のライン１０の移送装置７０のみ説明する。

図２および図３において、移送装置７０は、固定支持台６０の両側において装置筐体９に固定された筒体９１ａ、ｂの内側を上下動可能に貫通する一対の昇降軸７２ａ、ｂと、この昇降軸７２ａ、ｂの上面に水平に保持されたプレート７３と、このプレート７３上に平行に固定されたガイドレール７３ａ、ｂと、各ガイドレール７３ａ、ｂ上を同時に摺動可能な一対のスライダ７５ａ、ｂと、これらのスライダ７５ａ、ｂの各々の上面に固定された２本の直線状のキャリア７１ａ、ｂとを有しており、２本のキャリア７１ａ、ｂは、試料台５５の底面と空隙をおいて固定支持台６０の両側に平行配置され、かつ、成形ブロック５０の移送方向に直線的に延びている。

従って、成形ブロック５０を移送するにあたって、図３に示すように、キャリア７１ａ、ｂが成形ブロック５０を持ち上げた際、キャリア７１ａ、ｂは、成形ブロック５０の底面のうち、成形型の中心軸線から外れた位置、すなわち、本実施形態では、成形型５１が搭載されている位置からずれた位置に当接して成形ブロック５０を持ち上げる。

また、移送装置７０は、キャリア７１ａ、ｂに対する昇降駆動装置７０ａとして、モータ装置７６と、このモータ装置７６の出力軸に連結されたカム部材７４と、このカム部材７４のカム面を摺動するローラ７６とを備えており、ローラ７６は、昇降軸７２ａ、ｂの下端部を連結する連結部材７７の下面に取り付けられている。従って、カム部材７４がモータ装置７６によって前進（図示左側へ移動）すると、昇降軸７２ａ、ｂ、プレート７３およびスライダ７５ａ、ｂが上昇するので、２本のキャリア７１ａ、ｂは同時に上昇する。図３において、昇降軸７２ａ、ｂは上がり切った状態にある。これに対して、カム部材７４がモータ装置７６によって後退すると、昇降軸７２ａ、ｂ、プレート７３およびスライダ７５ａ、ｂが下降するので、２本のキャリア７１ａ、ｂは同時に下降する。ここで、カム部材７４のカム面は中間斜面よりも始点近傍および終点近傍の面の傾斜角が緩やかに形成されているため、始動直後および停止直前の速度は、その中間時の速度よりも遅くなるように機械的に制御される。なお、上昇量は、固定支持台６０の位置決め突起６３から試料台５５の位置決め穴５８が外れる程度の量でよい。

さらに、移送装置７０は、キャリア７１ａ、ｂに対する水平駆動装置７０ｂとして、モータ装置７８と、このモータ装置７８の出力軸に連結されたプレート７９とを有しており、このプレート７９に形成された縦長のスリットには、２つのスライダ７５ａ、ｂから突き出た軸部が嵌まっている。従って、昇降駆動装置７０ａによってスライダ７５ａ、ｂが昇降した際、軸体がスリット内を移動する。また、モータ装置７８の出力軸が前進した際、この動きは、プレート７９および軸部を介してスライダ７５ａ、ｂに伝達されるので、スライダ７５ａ、ｂおよびキャリア７１ａ、ｂは、上昇した位置で前進することが可能である。また、モータ装置７８の出力軸が後退した際、この動きは、プレート７９および軸部を介してスライダ７５ａ、ｂに伝達されるので、スライダ７５ａ、ｂおよびキャリア７１ａ、ｂは、下降した位置で前進することが可能である。

(移送動作)
次に、図４(ａ)〜(ｅ)に基づいて、移送装置７０の動作の説明をする。図４(ａ)〜(ｅ)は、処理室における処理(例えば、プレス工程)が終了した直後の、成形ブロック５０、固定支持台６０、およびキャリア７１ａ、ｂの位置関係を側面からみたときの様子を模式的に示す説明図である。なお、図４には、複数の成形ブロック５０と、複数の固定支持台６０の位置関係が分かるように、複数の成形ブロック５０には(１)(２)(３)の符号を付し、固定支持台６０には(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)の符号を付してある。

まず、図４(ａ)に示す処理が終了した時点において、キャリア７１ａ、ｂは、成形ブロック５０の下面よりやや下方位置にある。この状態で、移送装置７０の昇降駆動装置７０ａが作動して、図４(ｂ)に示すように、２本のキャリア７１ａ、ｂが上昇すると、キャリア７１ａ、ｂは、複数の成形ブロック５０を下方から一斉に持ち上げて、固定支持台６０から離間させる。その際、上昇開始時および昇降終了時の移動速度は、その中間速度よりも遅くなるように、カム部材７４のカム面によって制御される。なお、図４において、キャリア７１ａ、ｂの上昇量は図が繁雑になるのを避けるため必要以上に誇張して示してある。

次に、図４(ｃ)、(ｄ)に示すように、移送装置７０の水平駆動装置７０ｂが作動し、キャリア７１ａ、ｂは、複数の成形ブロック５０を隣接する固定支持台６０の上まで移送する。その際、移送開始時直後および移送停止直前の移動速度が、その中間速度よりも遅くなるように、水平駆動装置７０ｂのモータ装置によって制御される。このような前進を行う際、スライダ７５ａ、ｂはガイドレール７３ａ、ｂに沿って移動する。

次に、図４(ｄ)に示す状態で、移送装置７０の昇降駆動装置７０ａが作動して、２本のキャリア７１ａ、ｂが下降し、複数の成形ブロック５０を一斉に固定支持台６０上に載置する。その際、下降開始時および下降終了直前の複数の成形ブロック５０を固定支持台６０上に載置する際の移動速度は、その中間速度よりも遅くなるように、カム面によって制御される。そして、キャリア７１ａ、ｂは、図４(ｅ)に示す位置よりやや下方位置(一点鎖線で示す位置)まで下降する。

次に、移送装置７０の水平駆動装置７０ｂが作動し、キャリア７１ａ、ｂは、図４(ａ)に示す位置まで後退し、原点位置に戻る。

以上の上昇動作、前進動作、下降動作および後退動作を順次繰り返すことで、複数の成形ブロクは順次、１ステップずつ移送されることになる。

(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態のモールドプレス装置１において、移送装置７０は、キャリア７１ａ、ｂが上昇、前進、下降、後退を１サイクルとする移動を繰り返すことにより、キャリア７１ａ、ｂによって複数の成形ブロック５０を同時に持ち上げて、複数の成形ブロック５０を移送方向に沿って１ステップずつ、直線的に間欠移送する。このため、移送中の成形ブロック５０の振動を最小限に抑制することができる。従って、成形ブロック５０上(成形型５１内)で成形素材の位置がずれないので、成形素材の偏肉による面形状の不良、荷重不均一による面精度不良などの発生を防止でき、高精度の光学素子を安定生産することができる。

また、成形ブロック５０は、移送中、キャリア７１ａ、ｂと接触するだけであるため、いずれの位置を移送される際も相互の接触面積が一定である。従って、成形ブロック５０は、いずれの位置を移送される際も同等の温度変化を受けるだけであるため、各処理部での温度管理を的確に行える。それ故、成形精度の向上を図ることができる。さらに、ハンドによる輸送などと違って、処理室にはキャリア７１ａ、ｂの動作を可能とするスペースを確保すればよいので、余計なスペースを削減でき、装置の小型化を図ることができる。

また、成形ブロック５０は、試料台５５および成形型５１を備え、キャリア７１ａ、ｂは、試料台５５の底面に当接して成形ブロック５０を移送するため、キャリア７１ａ、ｂが成形型５１に直接、接することがないので、相互の温度干渉を避けることができる。従って、各処理部での温度管理を的確に行え、それにより、装置のコンパクト化、および光学素子の精度の安定化を図ることができる。

さらに、キャリア７１ａ、ｂは、成形ブロック５０の底面のうち、その中心軸線から外れた位置に当接して成形ブロック５０を持ち上げるため、成形ブロック５０において、成形荷重を受ける部位と位置的な干渉をせずに、成形ブロック５０の移送を行うことができる。

さらにまた、本形態において、移送装置７０は、キャリア７１ａ、ｂが上昇動作を行った後、前進動作を行うように構成され、上昇動作、前進動作、および下降動作のいずれにおいても、動作開始時および動作終了直前での速度が、各動作の開始から終了までの中間期間における速度よりも遅く設定されている。このため、成形ブロック５０および成形素材の振動を最小限に抑えることができる。

［その他の実施の形態］
キャリア７１ａ、ｂと成形ブロック５０との間には、キャリア７１ａ、ｂ上での成形ブロック５０の位置ずれを防止する位置ずれ防止手段が構成されていることが好ましく、このような位置ずれ防止手段としては、例えば、磁気吸引力を利用することができる。例えば、図５(ａ)に示すように、キャリア７１ａ、ｂにおける成形ブロック５０を保持する部位に、成形ブロック５０が遊嵌される凹部７１ｃを形成しておき、この凹部７１ｃ内に永久磁石７１ｄを配置しておく。また、成形ブロック５０において、試料台５５については、ＳＵＳなどの磁性材で構成しておく。このように構成すると、成形ブロック５０はキャリア７１ａ、ｂに確実に搭載され、移送中、位置ずれを起こさない。なお、図５(ｂ)に示すように、永久磁石７１ｄは、成形ブロック７１ｄの方に配置してもよい。なお、キャリア７１ａ、ｂの凹部７１ｃは、キャリア７１ａ、ｂが熱膨張した場合を考慮して、成形ブロック５０の載置面よりも余裕をもって大きめに形成することが好ましい。

このような磁気力を利用した位置ずれ防止手段であれば、機械的な位置ずれ防止手段と違って、キャリア７１ａ、ｂによって成形ブロック５０を固定支持台から容易に持ち上げることができる。また、駆動開始からプレス回数を重ねるに従ってキャリア７１ａ、ｂや成形ブロック５０が熱変形したとき、機械的な嵌合であれば機能しなくなるおそれがあるが、磁気吸引力であれば、位置ずれ防止機能を発揮し続けるという利点がある。

なお、図５(ａ)に示す例では、試料台５５が永久磁石７１ｄに接する構成になっていたが、凹部７１ｃを小さくして、試料台５５と永久磁石７１ｄとが非接触状態のまま、磁気的吸引力によって、キャリア７１ａ、ｂ上での成形ブロック５０の位置ずれを防止する構成を採用してもよい。

また、キャリア７１ａ、ｂ上での成形ブロック５０の位置ずれを防止する位置ずれ防止手段としては、成形ブロック５０の底面、およびキャリア７１ａ、ｂにおける成形ブロック５０を保持する部位のうちの少なくとも一方に粗面化などの処理を施すことにより、摩擦抵抗を高めてもよい。

さらに上記形態では、キャリア７１ａ、ｂが上昇、前進、下降、後退の動作を独立して行っていたが、例えば、上昇しながら前進する動作、あるいは下降しながら後退する動作を行ってもよく、キャリアの軌跡は矩形に限らず、例えば、楕円、長円や真円であってもよい。

本発明を適用したモールドプレス装置の一例を示す平面図である。 本発明に係るモールドプレス装置において、プレスステージでプレス処理を行う直前の様子を示す縦断面図である。 本発明に係るモールドプレス装置において、プレスステージ内で成形ブロックを移送している様子を示す縦断面図である。 本発明に係るモールドプレス装置に構成した移送装置の動作を示す説明図である。 本発明に係るモールドプレス装置に構成した位置ずれ防止手段の説明図である。

符号の説明

１ モールドプレス装置
２ 本体部
３ 金型分解組立部
９ 装置筐体
１０ 第１ライン
１２ａ、ｂ、ｃ 急熱ステージ
１３ 均熱ステージ
１４ａ、ｂ、ｃ プレスステージ
２０ 第２ライン
５０ 成形ブロック
５１ 成形型
５５ 試料台
６０ 固定支持台
７０ 移送装置
７０ａ 昇降駆動装置
７０ｂ 水平駆動装置
７１ａ、ｂ キャリア

Claims (6)

1. 成形素材を収容した成形型を含む成形ブロックを移送しつつ処理を施すことによって前記成形素材にプレス成形を行うモールドプレス装置において、
   前記成形ブロックの移送方向に沿って直線的に配列された複数の処理部と、
   前記成形ブロックの移送方向に直線的に延びたキャリアを備えた移送装置とを有し、
   前記移送装置は、前記キャリアが上昇、前進、下降、後退を１サイクルとする移動を繰り返すことにより、前記キャリアによって前記成形ブロックを複数個、同時に下方から持ち上げ、前記移送方向に沿って１ステップずつ、直線的に移送することを特徴とするモールドプレス装置。
2. 請求項１において、前記成形ブロックは、成形型および該成形型が載置された試料台を備え、
   前記キャリアは、前記試料台の底面に当接して前記成形ブロックを移送することを特徴とするモールドプレス装置。
3. 請求項１または２において、前記キャリアは、前記成形ブロックの底面のうち、前記成形型の中心軸線から外れた位置に当接して当該成形ブロックを持ち上げることを特徴とするモールドプレス成形装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記キャリアと前記成形ブロックとの間には、前記キャリア上での前記成形ブロックの位置ずれを防止する位置ずれ防止手段を備え、
   当該位置ずれ防止手段は、前記キャリアと前記成形ブロックとの間に作用する磁気吸引力および摩擦力のうちの少なくとも一方を利用していることを特徴とするモールドプレス装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記移送装置は、前記上昇動作、前記前進動作、および前記下降動作のうちの少なくとも一つの動作では、動作開始時および動作終了直前のうちの少なくとも一方の速度が、動作の開始から終了の中間期間における速度よりも遅く設定されていることを特徴とするモールドプレス装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のモールドプレス装置を用いて前記成形素材にプレス成形することを特徴とするモールドプレス成形品の製造方法。

Images