專利名稱：鑄模加壓成形裝置及光學元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是在光學元件等制造工序中，使成形原材料(預先預備成形了的預成形物等)加熱軟化，在成形模中加壓成形，并使之成形為光學元件等的鑄模加壓成形裝置及光學元件的制造方法。
背景技術(shù)：
將加熱軟化狀態(tài)的成形原材料，例如玻璃原材料等，在精密加工成規(guī)定形狀并加熱至規(guī)定溫度的成形模中加壓成形，使其成形面復印到玻璃原材料上，這樣，無需經(jīng)過研削、研磨等后序處理也可以得到高面精度、高成形精度的光學元件。在這種情況下，加壓成形后將光學元件從模上脫模時，必須將成形模冷卻到適當?shù)臏囟纫院笤龠M行脫模。因此，在連續(xù)加壓成形批量生產(chǎn)光學元件時，必須使成形模至少在處于加壓溫度和脫模溫度之間的規(guī)定溫度范圍內(nèi)進行熱循環(huán)。
在這種情況下，如果采用感應加熱的話，作為加熱手段的線圈自身并不發(fā)熱，而是直接加熱被加熱體(發(fā)熱體)，所以能夠急速加熱并迅速冷卻，因此在縮短成形周期上也是有利的。
因此，在玻璃光學元件的精密加壓中，作為加熱成形模的手段，使用能夠獲得迅速且充分的加熱容量的高頻感應加熱的方式已經(jīng)被公開。
這樣，如果采取使用高頻感應加熱制造光學元件的制造方法的話，可以縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。但是，僅僅縮短成形周期并不能充分地提高生產(chǎn)率，所以建議使用一次制造多個光學元件的制造方法。
作為這種成形裝置，例如通過將6個玻璃預成形物同時預熱，同時供給到多個成形模中，就能夠高生產(chǎn)率的制造玻璃光學元件。(例如、日本特開2001-335329號公報)本發(fā)明人，即日本特開2001-335329號公報所記載的裝置的發(fā)明者，緊接著對這種成形裝置進行研究，研究結(jié)果，得到以下見解。
即，采用上述成形裝置的話，是在上下母模上配置有6個成形模進行成形，所以一次能成形6個光學元件，實際的成形周期時間是所需時間的1/6，生產(chǎn)效率提高6倍，從而極大地提高了生產(chǎn)率。
另外，在這種裝置中，是采用將比成形模溫度高的高溫預熱軟化的玻璃預成形物供給到加熱至規(guī)定溫度的成形模中，在成形模中進行加壓成形及冷卻，即所謂的非等溫加壓法，這種方法與將送入到模內(nèi)的玻璃原材料和模一同加熱的所謂等溫加壓方法相比，具有能夠縮短周期的優(yōu)點。
但是，由上述成形裝置進行的成形，在以下方面還有改進的余地。
即，如果不能將高溫加熱狀態(tài)下的上下母模進行精確定位、并同時嵌合多個成形模的話，會導致成形光學元件精度的惡化，因此在上下母模相對的面上設有用于對準上下母模位置的定位部件(例如定位銷)。但是，必須在隨著上下母模發(fā)生熱膨脹的同時定位部件也同樣熱膨脹的狀態(tài)下進行這種高精度定位部件的嵌合。
定位部件嵌合時的間隙若大的話，定位部件容易嵌合，但是間隙過大，即使一點也會在上母模和下母模之間產(chǎn)生錯位，從而成形為同軸性差(軸錯位大)的光學元件。
另一方面，定位部件嵌合時間隙若小的話，可以防止成形光學元件的軸錯位以確保同軸性，得到高精度的光學元件。但是對熱膨脹狀態(tài)下的定位部件進行嵌合是不容易的。進而，會發(fā)生嵌合部破損而導致工序停止或由于磨耗間隙變大，這樣都會降低定位精度。
進而，為了達到提高生產(chǎn)效率的目的，本發(fā)明人對在增加配置在母模上的成形模的數(shù)量時，成形光學元件的偏心精度會如何變化進行了調(diào)查。
即，通過在與后述圖3具有同樣形狀的上下母模上呈一列配置有4個、6個及8個成形模的成形手段，將光學元件予以成形，把這種情況下的光學元件的偏心精度進行比較，所得結(jié)果如表1所示。
而且，上下母模的橫向方向的尺寸均為40mm；縱向方向的尺寸，4個配置的是135mm、6個配置的是190mm、8個配置的是243。而且，都成形為直徑為13mm的雙凸透鏡。成形原材料使用硼硅酸鋇(Tg515℃、Ts545℃)的扁平球形的玻璃預成形物。
引導銷215a和引導孔215之間的間隙為0.05mm。另外，套筒214a和套筒孔214b的間隙為0.032mm。有關(guān)加壓成形工序參照后述方法。
在4、6、8個配置的任意一者中，成形周期均為120秒，調(diào)整模加熱的高頻輸出功率及模冷卻用的氣體流量使模加熱時間和冷卻時間相等。


在這，所謂的斜度稱為上模和下模的中心軸相互的傾角(倒角)。
從表中可以判斷，在6個配置和8個配置的情況下偏心精度已惡化。這被認為是因母模的增長和熱加工中的熱變形影響，在上下母模緊貼時，各成形模的上下中心軸不一致造成的。
一般，為使生產(chǎn)效率提高一倍，可以并列設置兩臺裝置，或使配置在母模上的成形模增加一倍也可。但是，在前一情況中必須使加熱室、成形室、高頻電源等全部都增加一倍設置，從而使裝置大型化。另一方面，在后一情況中會惡化如上述那樣成形的光學元件的偏心精度。
發(fā)明人著眼于模加熱工序完成后直至取出工序的時間內(nèi)，模加熱手段停止上。即，已經(jīng)準備一組加壓成形手段，在現(xiàn)有的停止時區(qū)內(nèi)，如果將另外一組加壓成形手段進行加熱的話，可以發(fā)現(xiàn)無需單一的倍增設備，而且在不降低光學元件的偏心精度的情況下就可以使生產(chǎn)效率倍增，也可以抑制裝置成本和空間的增加，完成本發(fā)明。
本發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明人的上述考察形成的，其目的在于提供一種能夠提高生產(chǎn)效率地成形具有高偏心精度的玻璃產(chǎn)品(光學元件)，同時，能夠同時成形不同種類的玻璃產(chǎn)品的鑄模加壓成形裝置和光學元件的制造方法。
發(fā)明的內(nèi)容為達到上述目的，本發(fā)明的鑄模加壓成形裝置，其設有具有成形模和加熱該成形模的模加熱手段的N個加壓成形手段，將成形原材料傳送至該N個加壓成形手段的原材料傳送手段，向上述N個模加熱手段提供高頻電流的高頻電源裝置，和將從該高頻電源裝置向上述N個模加熱手段提供的高頻電流分時控制的控制手段。
這種構(gòu)成，能夠使用一臺高頻電源向N個加壓成形手段提供高頻電流，不會降低成形品的精度，能夠?qū)⑸a(chǎn)效率提高N倍。
另外，本發(fā)明的鑄模加壓成形裝置中，具有與上述N個加壓成形手段一對一對應設置的N臺原材料傳送手段，該N臺原材料傳送手段設置在同一個加熱室內(nèi)，上述N個加壓成形手段分別配置在N個成形室內(nèi)。
這種構(gòu)成，因為能夠?qū)臺原材料傳送手段集中收容在一個加熱室內(nèi)，所以即使使用N臺原材料傳送手段，也不會使裝置全體的大小增加N倍，從而能夠抑制裝置的大型化。
進而，在N個成形室中，能夠?qū)⒊尚沃芷跊]有顯著不同的不同種類、形狀或大小的光學元件同時進行成形。另外，能夠?qū)個成形手段的設定溫度設置為不同，所以能夠?qū)⒊尚螠囟炔煌牟煌N類的成形原材料進行同時成形。
另外，在本發(fā)明的鑄模加壓成形裝置中，所說的原材料傳送手段由一臺原材料傳送手段構(gòu)成，同時，將該一臺原材料傳送手段配置在加熱室內(nèi)，上述N個加壓成形手段分別配置在N個成形室內(nèi)。
這種構(gòu)成，能夠通過一臺原材料傳送手段向N個成形手段供給原材料，所以不僅使生產(chǎn)效率提高N倍，作為裝置只需增加成形室即可，更具有抑制裝置大型化的效果。進而，和上述同樣，能夠同時成形不同種類的光學元件。
另外，本發(fā)明的鑄模加壓成形裝置中，所說的控制手段，在從上述N個模加熱手段中的任意模加熱手段向另外的模加熱手段切換高頻電流的供給時，是介于全部的模加熱手段上不通有高頻電流的無通電時間進行切換的。
這種構(gòu)成，介于無通電時間切換高頻電流的供給，能夠避免全部的加壓成形手段同時處于ON狀態(tài)，高頻電源不會發(fā)生過載。
上述鑄模加壓成形裝置，用于預熱上述成形原材料的所說的原材料加熱手段被安裝設置在加熱室內(nèi)，所說的原材料傳送手段設有在使上述成形原材料通過上述原材料加熱手段進行預熱、并且傳送至上述各加壓成形手段上時，通過氣體使上述成形原材料呈懸浮狀態(tài)的懸浮器具。
這種構(gòu)成，能夠防止在軟化狀態(tài)下被傳送的原材料因與傳送模具接觸而產(chǎn)生玻璃表面的缺陷，所以不會損傷成形后的光學元件的成形精度。
本發(fā)明的光學元件的制造方法，其包括將加熱軟化了的上述成形原材料通過成形模加壓成形的成形工序，冷卻成形品的冷卻工序，和將上述成形品從上述成形模中脫模的脫模工序；其中，其使用的是鑄模加壓成形裝置，在分別對N個加壓成形手段上的成形模進行加熱時，是錯開時間進行加熱的。
這樣，在現(xiàn)有的成形裝置中利用電源裝置被停止的時間，能夠容易地將高偏心精度的光學元件的生產(chǎn)效率提高N倍。
進而，本發(fā)明的光學元件的制造方法，所說的控制手段，在從上述N個模加熱手段中的任意模加熱手段向另外的模加熱手段切換高頻電流的供給時，是介于全部的模加熱手段上不通有高頻電流的無通電時間進行切換的。
這樣，介于無通電時間切換高頻電流的供給，能夠避免全部的加壓成形手段同時處于ON狀態(tài)，高頻電源不會發(fā)生過載。
在本發(fā)明中，使用玻璃原材料作為所說的成形原材料，將該玻璃原材料預熱至相當于粘度為106～108.5泊的溫度，并且，供給到加熱至相當于玻璃原材料粘度為108～1010泊的溫度的成形模上，立即用上述成形模對上述玻璃原材料進行加壓成形。
這樣，能夠?qū)⒉ＡЧ鈱W元件在較短的成形周期內(nèi)進行成形，在提高生產(chǎn)率的狀態(tài)下得到高偏心精度的光學元件，而且能夠延長成形模的壽命。
在本發(fā)明中，具有兩個加壓成形手段時，在其中一個加壓成形手段中從模加熱工序到光學元件的取出工序為止的成形周期，是在另一個加壓成形手段中進行的同一成形周期的0.8～1.2倍。
這樣，即使在由一臺電源向兩個加壓成形手段分時供給電源電流的情況下，電流供給的時區(qū)也不重復，并且能夠防止由于各成形手段的待機時間導致的生產(chǎn)率降低。
附圖的簡要說明[

圖1]是表示適用本發(fā)明的鑄模加壓成形裝置的一實施形態(tài)的概略平面圖。
是圖1中的加壓裝置的概略平面圖。
是圖2所示的加壓裝置的側(cè)剖面圖和電源電路的表示圖。
是表示適用本發(fā)明的鑄模加壓成形裝置的另一實施形態(tài)的概略平面圖。
是表示適用本發(fā)明的鑄模加壓成形裝置的又另一實施形態(tài)的平面圖。
是表示對兩個加壓成形手段進行電流供給狀態(tài)的時間圖。
是表示預成形物傳送手段中的支架中的一個的平面圖。
本發(fā)明的最佳實施形態(tài)以下，參照附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明。
而且，以下是按照適用于玻璃光學元件的制造裝置的實施形態(tài)對本發(fā)明進行說明的，但是本發(fā)明并不只限于此實施形態(tài)，也適用于樹脂制光學元件或者是玻璃及樹脂制光學元件以外的零件制造。
圖1是本發(fā)明的鑄模加壓成形裝置適用于光學元件的制造裝置時的大致水平剖面圖。
圖1所示的制造裝置，是將球狀的玻璃預成形物(成形原材料)加壓，制造出小型準直儀透鏡的裝置。簡要地說，此裝置具有2臺原材料傳送裝置12和2個成形室20。
如圖1所示，此玻璃光學元件的制造裝置具有一個加熱室10、以及位于加熱室10兩側(cè)的兩個成形室20、20。加熱室10和兩個成形室20、20通過設有開關(guān)閥門31的通道30相互連通，由該加熱室10、成形室20、20及通道30形成一個與外部隔絕的密閉空間。此密閉空間的外壁是由不銹鋼以及其他材料形成，并通過圖中未示的密封材料保持其氣密性。在玻璃光學元件成形時，由加熱室10、成形室20、20及通道30形成的密閉空間充滿惰性氣體，即通過圖中未示的氣體交換裝置將空間內(nèi)的空氣排出，代之填充惰性氣體。推薦使用氮氣或氮氣與氫氣的混合氣體(例如、N2+0.02vol％H2)作為惰性氣體。
加熱室10是用于將作為被供給的成形原材料的玻璃預成形物在加壓之前預先加熱的區(qū)域，其中分別對應地設置有用于將玻璃預成形物從加熱室10的外部送入到加熱室10內(nèi)的兩個預成形物送入手段11、11、將玻璃預成形物從預成形物送入手段11、11傳送到成形室20、20的2臺預成形物傳送手段(原材料傳送手段)12、12、以及、將向成形室20、20傳送的玻璃預成形物預先加熱的預成形物加熱手段13、13。
2臺預成形物傳送手段12、12并列設置在一個加熱室10內(nèi)，分別從預成形物送入手段11、11處領(lǐng)取被送入的玻璃預成形物，傳送至通過預成形物加熱手段13、13的加熱區(qū)域，進而將加熱軟化了的玻璃預成形物向成形室20、20傳送。各預成形物傳送手段12、12中，支架123的前端設有4個皿124，在其上保持有玻璃預成形物。
本實施形態(tài)的裝置的構(gòu)成如下通過在固定于加熱室10內(nèi)的滑動部121上面移動的驅(qū)動臺122，將設有皿124的支架123支承在水平方向上，該支架123在水平方向上能夠轉(zhuǎn)動以約90度的旋轉(zhuǎn)角。
預成形物傳送手段12、12，在驅(qū)動臺122的內(nèi)部設有圖中未示的支架開關(guān)機構(gòu)，通過此開關(guān)機構(gòu)打開支架123的前端，使皿124上方的玻璃預成形物下落到成形模上。
玻璃預成形物被預熱、在軟化狀態(tài)下被傳送時，由于與傳送工具接觸會使玻璃表面產(chǎn)生缺陷、而損傷成形后的光學元件的形狀精度，所以本實施形態(tài)下的支架123，是使玻璃預成形物在氣體懸浮狀態(tài)下被傳送的懸浮傳送用具。
作為懸浮傳送型的支架，例如，可以利用如圖7所示的物件。該支架123，其前端側(cè)設有分模式的皿124，在此通過貫穿支架內(nèi)的供給槽，送入氮氣及其他的惰性氣體，通過惰性氣體的噴射力能夠?qū)⒉ＡьA成形物懸浮支持在皿124上方。
例如，該支架由在寬幅方向上能夠分割成一對的支架分割體構(gòu)成，通過將該支架分割體的前端側(cè)相互打開，從打開的間隙使皿124上方的玻璃預成形物下落送到加壓成形模上。即，皿124也是由被各個支架分割體支持的分割體構(gòu)成的，這些分割體在相互對接支架分割體時也被對接，從而構(gòu)成了浮懸皿。
預成形物加熱手段13、13用于將被送入的玻璃預成形物，加熱到與規(guī)定粘度相對應的溫度。為了使玻璃預成形物穩(wěn)定并升溫到一定的溫度，推薦使用由電阻元件進行電阻加熱的加熱手段13、13(例如、Fe-Cr加熱器)。預成形物加熱手段13、13，從側(cè)面看略呈“コ”字狀，其內(nèi)側(cè)的上下面上均設有加熱部件。預成形物加熱手段13、13設置在被支持于皿124、124上的玻璃預成形物的移動軌跡上。
本實施形態(tài)的裝置，是將兩個預成形物加熱手段13、13并列設置在加熱室10的略中央部。這樣，可以減少向加熱室10的外部的散熱，熱損耗較少。但是，推薦將分別設定在不同溫度的物件在無阻礙的程度下間隔以一定距離來配置。
而且，可以連續(xù)向預成形物加熱手段13、13供給恒定電流，也可以通過控制手段(圖中未示)交替分時供給。
預成形物加熱手段13、13的加熱器表面溫度約1100℃，爐內(nèi)空氣——即上下加熱器之間的氣體可以達到700～800℃。而且，在本實施形態(tài)中，通過設置上下加熱器間的溫度差，可以防止支架25在縱向上的翹曲。
另外，預成形物加熱手段13、13可以通過控制手段(圖中未示)設定互不相同的溫度。這樣的話，在分別使用不同種類的玻璃預成形物的情況下，可以進行適應于該玻璃構(gòu)成的溫度設定。
另一方面，在兩個成形室20、20中分別設有輸出手段22、22，該輸出手段22、22包括有用于對在上述加熱室10中被預先加熱的玻璃預成形物加壓、成形為希望形狀的玻璃光學元件的加壓成形手段21、21和吸墊，能夠自動地將成形后的光學元件從加壓成形手段21、21中取出并傳送至元件取出手段23、23。
元件取出手段23、23將加壓成形后的玻璃光學元件向成形室20的外部輸出。
加壓成形手段21、21同時接收通過預成形物傳送手段12、12從加熱室20傳送來的4個玻璃預成形物，并將其加壓成形為希望形狀的玻璃光學元件。
加壓成形手段21、21如圖3所示，具有4組上下成形模(213a、213b)和上母模211a、下母模211b以及套管214a，進而，還具有配置在上模周圍的高頻感應加熱線圈210、210。而且，在上模和下模敞開的位置中，也可以在兩方的模的周圍配置高頻感應加熱線圈210、210。
在加壓成形手段21、21中，上下模打開的時候，懸浮支持于預成形物傳送手段12、12的支架123上的4個玻璃預成形物被下落到上述下模上，該支架從成形模間后退之后，立刻使下模向上模上升，這樣就將夾在其間的4個玻璃預成形物同時加壓。
元件輸出手段22、22是將通過加壓成形手段21、21加壓的玻璃光學元件傳遞到元件取出手段23、23的，元件輸出手段22、22設有滑動部221、221上移動的支架222、222前端的4個吸墊。吸墊能夠?qū)⒊尚文Ｏ履Ｉ戏降?個玻璃光學元件真空吸附，通過元件輸出手段22、22的支架222、222向元件取出手段23、23傳送。
下面，對此構(gòu)成的玻璃光學元件制造裝置中的預成形物傳送手段的運轉(zhuǎn)情況進行說明。
構(gòu)成預成形物傳送手段12、12的驅(qū)動臺122、支架123，在用于從預成形物供給手段11、11領(lǐng)取預成物的滑動部121、121上移動，將支架123、123的皿124、124定位于預成形物供給手段11、11上。
在支架123、123的皿124、124上懸浮支持預成形物的話，驅(qū)動臺122再次在滑動臺121、121上移動，將預成形物傳送到預成形物加熱手段13、13，并在此進行預熱。
預熱完成后，預成形物傳送手段12、12使支架123、123向成形室20、20側(cè)旋轉(zhuǎn)約90度，并且，向成形室20、20側(cè)在滑動臺121、121上移動。這時，加熱室10、10和成形室20、20之間的通道30中的閥門31打開，預成形物傳送手段12、12的支架123、123的皿部124、124進入成形室20、20內(nèi)，被定位于下文所述的加壓成形手段21、21的上模和下模之間。
作為光學元件的制造裝置，除了上述形態(tài)以外，還可以采用如圖4和圖5所示的裝置。
圖4所示的形態(tài)是將加熱室10、10小型化，同時對應于此，在將玻璃預成形物傳送至成形室20、20時，減少預成形物傳送手段12、12在滑動臺121、121上的移動量。即玻璃預成形物的預熱完成后，預成形物傳送手段12、12返回至預成形物供給手段11、11處，之后旋轉(zhuǎn)約90度，將支架123、123的皿124、124定位于成形室20、20的加壓成形手段21、21上。
而且，這種情況下，預熱完成后，也可以立即旋轉(zhuǎn)預成形物傳送手段12、12。這樣，加熱室10、10和成形室20、20之間的通道可以如圖4所示狀態(tài)更狹窄一些。
圖5所示的裝置是，使用一臺預成形物傳送手段12，加熱室10進一步小型化的形態(tài)。在這種裝置中，通過一臺預成形物傳送手段12，將玻璃預成形物交替?zhèn)魉偷阶笥覂蓚?cè)的成形室20、20內(nèi)的加壓成形手段21、21中。
這種情況下，預成形物傳送手段12的旋轉(zhuǎn)是，在將預成形物傳送手段12移動到與傳送滑動臺121上的玻璃預成形物的成形室20相反的一側(cè)的狀態(tài)下進行的，之后，在滑動臺121上移動到傳送玻璃預成形物的成形室20內(nèi)。
而且，在圖5所示的裝置中，為了進一步提高偏心精度，在加壓成形手段21、21中分別包括2組上母模和下母模，其中一個母模中配置有兩個成形模。2組上母模和下母模由一個支持部件支承。
接下來，詳細說明加壓成形手段。
圖2是本實施形態(tài)的玻璃光學元件制造裝置的加壓成形手段的概略平面圖，圖3是表示相同重要部件構(gòu)造的側(cè)面剖視圖。
加壓成形手段21、21中，上模及下模分別具有母模和成形模。上母模211a及下母模211b呈長尺狀，分別安裝在上主軸212a和下主軸212b上。而且，在上母模211a上安裝有4個上成形模213a，下母模211b上安裝有4個下成形模213b。
上母模211a安裝在上主軸212a上，上主軸212a固定在裝置本體上；下母模211b安裝在通過伺服電動機(圖中未示)驅(qū)動的可動主軸212b上。這樣，成形工序的各工序(模加熱工序、原材料供給工序、加壓工序、脫模工序、取出工序)中，在上下成形模213a、213b相鄰接的第一位置、和與上成形模213a間隔以規(guī)定距離的第二位置之間，使下母模211b移動，同時，也能夠?qū)⑵浞謩e停止在第一位置和第二位置上。
上下母模211a、211b是通過與規(guī)定的成形周期相配的成形控制部(圖中未示)向伺服電動機傳送驅(qū)動信號來相接或相離的。
而且，在本實施形態(tài)的加壓裝置中，只能移動下母模，但也可以只移動上母模，或者移動上下母模雙方。
在上母模211a被固定的位置上，配設有繞卷上母模211a的感應加熱線圈(加熱線圈)210。
而且，兩個加壓成形手段21、21的加熱線圈210、210，如下文所述，被接在共同的電源部上，但是能夠獨立控制各自的輸出。
由此，在兩個加壓成形手段21、21中，可以設定希望的溫度差。另外，可以根據(jù)由加壓成形手段成形的光學元件的種類等來決定加熱線圈210的圈數(shù)及配置范圍等。
本實施形態(tài)下，上母模211a和下母模211b的成形模分別設有4個。成形模若少于4個的話，母模不會太長，母模加熱后產(chǎn)生的母模翹曲不會增大，因此對于由翹曲而導致偏心精度(上下模的光軸的傾斜度斜度tilt)惡化問題的高精度透鏡而言，是特別有利的。進而，由于能夠減小翹曲，并正確地進行上下母模的定位，所以對提高偏心精度(上下模光軸的水平方向的錯位偏心decenter)也是有效的。
上下母模211a、211b的原材料使用的是通過感應加熱而發(fā)熱、具有耐熱性的發(fā)熱體。這種發(fā)熱體，例如，可以使用鎢合金、鎳合金等。另外，在上下成形模213a、213b中，例如，可以使用碳化硅、氮化硅等陶瓷、或硬質(zhì)合金等。
在此，作為上下母模211a、211b的發(fā)熱體，推薦使用熱膨脹率與成形模213a、213b的原材料相近的物體，例如，在使用陶瓷作為成形模的原材料的情況下，推薦使用鎢合金等作為發(fā)熱體。
而且，能夠在上下成形模213a、213b的成形面上設置脫模膜。作為脫模膜可以適用以貴金屬(Pt、Ir、Au等)、或炭為主要成分的膜。炭膜因為便宜、脫模效果好，所以特別適合。
另外、上下母模211a、211b在原材料供給及產(chǎn)品取出時，處于完全相離分開的構(gòu)成，所以加壓使上下母模211a、211b接近時，必須對上下母模211a、211b進行精密的定位。在此，設有用于對上下母模211a、211b進行定位的引導銷215a和引導孔215b。在本實施形態(tài)中，在上母模211a上突出設置有引導銷215a，在下母模211b上設有引導孔215b。
進而，在4個上成形模213a的外周，設有套筒214a，在4個下成形模213b的外周，設有與套筒214a以狹窄間隙相嵌合的套筒孔214b。由此，上下母模211a、211b相接近時，上成形模213a的套筒214a與下成形模213b的套筒孔214b以狹窄間隙滑動嵌合，從而對上下成形模213a及213b進行更精密的定位。其結(jié)果是能夠?qū)⑵木?偏心及斜度)維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。
用于上下母模211a、211b定位的引導銷215a與引導孔215b之間的間隙推薦在10～40μm范圍內(nèi)，另外，上成形模213a的套筒214a與下成形模213b的套筒孔214b之間的間隙，推薦在1～10μm。在任何情況下，間隙小于上述范圍的話，則不能順利地進行滑動，間隙若大于上述范圍的話會發(fā)生松動，降低定位精度。
而且，上模和下模的定位部件不只限于上述例子，也可以在下母模(下模)側(cè)設置突出部件，另外，也可以只設置引導部件和套筒部件的任意一者。
本實施形態(tài)中的高頻電源60如圖3所示，分別獨立將電流供給至2個模加熱手段(感應加熱線圈)210、210上。即，高頻電源60根據(jù)控制手段50的信號使高頻電源ON/OFF，OFF時通過序列發(fā)生器52使切換開關(guān)51運轉(zhuǎn)工作。由此，形成由一個電源60分別分時對2個加壓成形手段21、21的加熱線圈210提供電流的構(gòu)成?？刂剖侄?0，每隔規(guī)定的時間向高頻電源60輸出ON/OFF信號。由此，電流供給OFF時通過運轉(zhuǎn)切換開關(guān)51，能夠吸收兩個加壓成形手段21、21中的加熱進度的一些不匹配。
而且，本實施形態(tài)中，加壓成形手段21雖然為2個，但并不只限于此。加壓成形手段21為N個時，根據(jù)來自序列發(fā)生器52的指令將切換開關(guān)51依次切換至N個的加壓成形手段21。
另外，一個加壓成形手段21中的母模211的數(shù)量也不只限于1個，多個也可以。這種情況下，推薦為2個或3個。母模211若多的話生產(chǎn)效率會提高，但是超過3個的話，用以支承它們的支持部件及驅(qū)動部件也會增加。另一方面，支持部件共用化的話，因支持部件的熱變形，偏心精度也容易惡化。
而且，如果成形模數(shù)目相同的話，分開配置在多個母模上對偏心精度也是有利的。
下面，使用如上所述構(gòu)成的玻璃光學元件制造裝置，對制造本發(fā)明的玻璃光學元件的方法的實施形態(tài)進行說明。
(a)模加熱工序加壓成形手段的各部件中，通過高頻感應加熱線圈將母模加熱到規(guī)定溫度。連續(xù)成形的情況下，對于已進行預先實施了的循環(huán)(e)取出工序的母模而言，因為被冷卻至玻璃化點Tg附近的溫度，同時為了下個循環(huán)，實施向規(guī)定溫度的加熱。母模的溫度可以與玻璃預成形物的粘度108～1012泊相當，以108～1010泊為佳。
在本實施形態(tài)的成形裝置中，由一個電源交替向兩個加壓成形手段21a、21b提供高頻電流。用于交替加熱兩個加壓成形手段21a、21b的時機如圖6所示，在完成對一方的加壓成形手段21a的加熱和均熱后，停止向一方的加壓成形手段21a的電流供給，之后，開始向另一方加壓成形手段21b供給電流并開始加熱。然后，在完成對另一方的加壓成形手段21b的加熱和均熱后，停止向另一方的加壓成形手段的供電，之后，再次向一方加壓成形手段21a供給電流，并再次開始加熱。
從一方的加壓成形手段21a向另一方加壓成形手段21b的切換，是在電流供給OFF時進行的。即，對任意的加壓成形手段21a、21b都設有不供給電流的時區(qū)(無通電時間)，通過此無通電時間切換高頻電流的供給，能夠避免兩方的加壓成形手段21a、21b同時處于ON的狀態(tài)，這樣高頻電源60不會發(fā)生過載。
兩個加壓成形手段21a、21b的溫度設定值可以相同，也可以設有溫度差。例如，由兩個加壓成形手段21a、21b成形的光學元件的材質(zhì)、形狀、或直徑等不同的情況下，推薦設置溫度差。
由此，將高價的高頻電源共同使用于兩個加壓成形手段中，能夠使生產(chǎn)效率最大化。
兩個加壓成形手段21a、21b的溫度控制，設置在各自的母模211上，分別通過控制手段50輸入圖中未示的溫度傳感器的(熱電偶)的輸出，形成設定溫度。例如，通過PID控制來進行。
一旦接近目標溫度的話，可以減少電流的供給，使加熱線圈的輸出功率降低。
而且，在模加熱工序中，根據(jù)母模的大小(熱容量)或電源容量，可以設定任意的時間，例如，約20～40秒之間。由此，能夠獨立并迅速地進行加壓成形手段的溫度控制。
(b)原材料供給工序預成形物的供給是，供給使用預先成形為合適重量的規(guī)定形狀的玻璃預成形物、軟化至與適宜成形的粘度的預成形物，或者，將較適宜成形的溫度低的低溫玻璃預成形物供給至上模與下模之間，在成形模中進一步加熱。因為在供給預先加熱至高于模的設定溫度的高溫、軟化了的玻璃預成形物的情況下(所謂的非等溫加壓)，特別有必要對模溫度進行精密控制，所以實施于本發(fā)明的話是合適的。另外，通過這樣可以縮短成形周期、提高生產(chǎn)效率。
這時的預成形物的溫度，在粘度上相當于不足109泊，以相當于106～108.5泊為佳。
另外，這時的預成形物的供給是在懸浮支持狀態(tài)下被傳送，下落到下模上的。這是在傳送加熱軟化了的預成形物并載置在下模上時，防止預成形物與傳送部件接觸而使表面產(chǎn)生缺陷，影響被成形的光學元件的表面精度的。
(c)加壓工序玻璃預成形物被供給后，立即使作為下母模側(cè)的驅(qū)動手段的伺服電動機(圖中未示)運轉(zhuǎn)，并使下模上升，以規(guī)定的重量予以加壓，通過將上下成形模的成形面復印到玻璃預成形物上，成形為具有規(guī)定面形狀的光學元件。
用于加壓的下模的上升行程是，根據(jù)預先成形的光學元件的厚度設定的數(shù)值，在之后的冷卻工序中為將玻璃熱收縮部分計算在內(nèi)的設定量。
而且，加壓的進度可以根據(jù)成形的光學元件的形狀或大小任意設定，也可以采用在初期加壓后，增加或減少重量之后再進行二次加壓等的多次加壓方法。
(d)冷卻、脫模工序在維持加壓或減少加壓的狀態(tài)下，使成形了的玻璃光學元件和成形模保持緊貼，在冷卻到相當于玻璃粘度1012泊的溫度后立刻進行脫模。脫模溫度，以相當于1012.5～1013.5泊或者在此之下為佳。
(e)取出工序通過設有吸附部件的取出支架等，從間隔以一定距離的上下成形模之間將成形了的玻璃光學元件自動取出。
在本發(fā)明中，在兩個成形室20、20中成形相同的產(chǎn)品是當然的，但也可以成形不同種類的產(chǎn)品。在成形不同的產(chǎn)品時，推薦使該成形工序的成形周期相近似的產(chǎn)品。例如，在一個成形室中從模加熱開始直至取出為止的成形周期，是在另一個成形室中進行的成形周期的0.8～1.2倍為佳。在成形周期短的一方成形室中，取出后，設定停頓時間等，以與另一方的成形周期相協(xié)調(diào)。而且，若周期如上述那樣大致相協(xié)調(diào)的話，在一方成形室與另一方成形室內(nèi)的模加熱時間也可以不同。即，為了不重復模加熱時間進行設定，并且，相對于一方而言，另一方的待機時間若不過長的話則不會產(chǎn)生問題。
例如，在凹透鏡中可以快速地進行模加熱，但是由于加壓后的快速冷卻會損傷成形了的光學元件的面精度。因此，在這種透鏡中有必要減慢冷卻速度，在1循環(huán)中不需要高頻電源的時區(qū)相對的要長。這種物件在一方成形室內(nèi)成形時，可以在另一方成形室中成形需要加熱時間、并能迅速冷卻的物件，例如，可以安排直徑大的雙凸透鏡。
而且，為了調(diào)整冷卻速度(所需時間)，推薦同時使用向成形室內(nèi)吹風供給冷卻氣體(氮氣等惰性氣體)的手段，以控制流量。
這樣，如果采用本實施形態(tài)的裝置的話，在成形周期大致相等的成形種類中，一方的模加熱時間和冷卻時間與另一方的冷卻時間和模加熱時間是相對應的，或是將能夠?qū)姆N類從多個中選擇出來，通過各成形手段能夠分別成形的。
這些是，根據(jù)依賴于各成形種類的組成的加壓溫度范圍、組成和形狀的脫模溫度的設定、依賴于光學元件形狀和直徑的成形模的大小、上述冷卻氣體的流量等來決定的。
另外，在本實施形態(tài)中，各成形室內(nèi)分別設有一臺加壓成形手段，但是在一個成形室中可以設兩個加壓成形手段。另外，加壓室和成形室為同室亦可。但是，為了在成形模的交換、修理等保養(yǎng)時，能夠維持預熱室的溫度和氣壓，修復時間快，推薦將成形室和加熱室設置為不同室。
如果采用本發(fā)明的話，在無需使裝置大型化就能夠高生產(chǎn)效率地成形具有高偏心精度的玻璃產(chǎn)品(光學元件)，同時，也能夠同時成形不同種類的玻璃產(chǎn)品。
工業(yè)上的利用可能性本發(fā)明可以利用于制造玻璃或塑料的成形元件的場合，特別適用于制造玻璃光學元件。作為光學元件，例如，能夠制造透鏡，此時，無需對透鏡的形狀進行特別的限制，就可以制造雙凸、凹透鏡、凸透鏡等。另外，即使是透鏡外徑為15～25mm程度的中口徑透鏡，也能夠達到厚度、偏心精度等的良好，例如，可以制造厚度精度在±0.03mm以內(nèi)，偏心精度的斜度在2分以內(nèi)、偏心在10μm以內(nèi)的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種鑄模加壓成形裝置，其設有具有成形模和加熱該成形模的模加熱手段的N個加壓成形手段，將成形原材料傳送至該N個加壓成形手段的原材料傳送手段，向上述N個模加熱手段提供高頻電流的高頻電源裝置，和將從該高頻電源裝置向上述N個模加熱手段提供的高頻電流分時控制的控制手段。
2.如權(quán)利要求1所述的鑄模加壓成形裝置，其特征在于具有與上述N個加壓成形手段一對一對應設置的N臺原材料傳送手段，該N臺原材料傳送手段設置在同一個加熱室內(nèi)，上述N個加壓成形手段分別配置在N個成形室內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的鑄模加壓成形裝置，其特征在于所說的原材料傳送手段由一臺原材料傳送手段構(gòu)成，同時，將該一臺原材料傳送手段配置在加熱室內(nèi)，上述N個加壓成形手段分別配置在N個成形室內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1～3中任意一項所述的鑄模加壓成形裝置，其特征在于所說的控制手段，在從上述N個模加熱手段中的任意模加熱手段向另外的模加熱手段切換高頻電流的供給時，是介于全部的模加熱手段上不通有高頻電流的無通電時間進行切換的。
5.如權(quán)利要求1～3中任意一項所述的鑄模加壓成形裝置，其特征在于用于預熱上述成形原材料的所說的原材料加熱手段被安裝設置在加熱室內(nèi)，所說的原材料傳送手段設有在使上述成形原材料通過上述原材料加熱手段進行預熱、并且傳送至上述各加壓成形手段上時，通過氣體使上述成形原材料呈懸浮狀態(tài)的懸浮器具。
6.一種光學元件的制造方法，其包括將加熱軟化了的上述成形原材料通過成形模加壓成形的成形工序，冷卻成形品的冷卻工序，和將上述成形品從上述成形模中脫模的脫模工序；其中，其使用的是設有包含成形模和用于加熱該成形模的模加熱手段在內(nèi)的N個加壓成形手段、將成形原材料傳送至該N個加壓成形手段上的原材料傳送手段、向上述N個模加熱手段提供高頻電流的高頻電源裝置、和將從該高頻電源裝置向上述N個模加熱手段提供的高頻電流進行分時控制的控制手段的鑄模加壓成形裝置，在分別對N個加壓成形手段上的成形模進行加熱時，是錯開時間進行加熱的。
7.如權(quán)利要求6所述的光學元件的制造方法，其特征在于所說的控制手段，在從上述N個模加熱手段中的任意模加熱手段向另外的模加熱手段切換高頻電流的供給時，是介于全部的模加熱手段上不通有高頻電流的無通電時間進行切換的。
8.如權(quán)利要求6或7所述的光學元件的制造方法，其特征在于使用玻璃原材料作為所說的成形原材料，將該玻璃原材料預熱至相當于粘度為106～108.5泊的溫度，并且，供給到加熱至相當于玻璃原材料粘度為108～1010泊的溫度的成形模上，立即用上述成形模對上述玻璃原材料進行加壓成形。
9.如權(quán)利要求6或7所述的光學元件的制造方法，其特征在于具有兩個加壓成形手段時，在其中一個加壓成形手段中從模加熱工序到光學元件的取出工序為止的成形周期，是在另一個加壓成形手段中進行的同一成形周期的0.8～1.2倍。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高生產(chǎn)效率地成形具有高偏心精度的玻璃產(chǎn)品(光學元件)，同時，能夠同時成形不同種類的玻璃產(chǎn)品的鑄模加壓成形裝置和光學元件的制造方法。本發(fā)明的構(gòu)成是，設有具有成形模和加熱該成形模的模加熱手段210的N個加壓成形手段21，將成形原材料傳送至該N個加壓成形手段并被收納于一個加熱室10內(nèi)的N個原材料傳送手段12，向上述N個模加熱手段210提供高頻電流的高頻電源裝置60，和將從該高頻電源裝置60向上述N個模加熱手段210提供的高頻電流分時控制的控制手段50；并使用一臺高頻電源60交替向N個加壓成形手段21供給高頻電流。
文檔編號C03C11/00GK1600722SQ20041008261
公開日2005年3月30日 申請日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者藤本忠幸 申請人:Hoya株式會社