CN102371642A - 成形装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成形装置及成形方法。在预成形体的压缩成形中，提高成形精度。成形装置(1)具备：将预成形体(2)夹在中间进行压缩的一对模具(10、11)；调节一对模具(10、11)中的至少一方模具的温度的温度调节机构(5)。温度调节机构(5)使高温区域对应于预成形体(2)的压缩的进行而以接触部为中心朝外径侧逐渐扩大，该高温区域是由该温度调节机构进行温度调节的模具的成形面中的成为预成形体(2)的软化温度以上的区域，该接触部是在预成形体(2)的压缩开始时与预成形体(2)接触的成形面的接触部。

Description

成形装置及成形方法

技术领域

本发明涉及一种加热压缩预成形体而进行成形，并对得到的成形体进行冷却固化的成型装置及成形方法。

背景技术

例如对由玻璃等光学材料构成的预成形体进行加热压缩而成形为规定的透镜形状，并对得到的成形体进行冷却固化而得到透镜。在使用于此种压缩成形的成形装置中，已知有一种根据成形体的壁厚来对模具的成形面施加温度分布的装置(例如，参照专利文献1、2)。

专利文献1、2所记载的成形装置在冷却成形体时对模具的成形面施加温度分布，并使厚壁部表面的冷却速度比成形体的薄壁部表面的冷却速度快。由此，防止厚壁部产生毛刺而提高成形精度。

【专利文献1】日本特开昭62-95210号公报

【专利文献2】日本特开昭63-159227号公报

虽然专利文献1、2都规定了对成形体进行冷却固化时的模具的成形面的温度分布，其中该成形体是对预成形体进行加热压缩而得到的成形体，但专利文献1、2均未考虑对预成形体进行加热压缩时的模具的成形面的温度分布对成形精度的影响。

预成形体在加热压缩的作用下，典型性地在成形面间呈放射状地延展。此时，例如在光学用透镜等的成形中成形面为复杂的形状时等，预成形体的外缘部与模具的成形面在加热压缩的初期进行接触，比预成形体的中央部先软化而附着于成形面，从而在预成形体与成形面之间产生空气积存处，该空气积存处会作为凹陷而残留在成形体上。

发明内容

本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提高预成形体的压缩成形中的成形精度。

(1)一种成形装置，其具备：将预成形体夹在中间进行压缩的一对模具；调节所述一对模具中的至少一方模具的温度的温度调节机构，其中，所述温度调节机构使高温区域对应于所述预成形体的压缩的进行而以接触部为中心朝外径侧逐渐扩大，该高温区域是由该温度调节机构进行温度调节的模具的成形面中的成为所述预成形体的软化温度以上的区域，该接触部是在所述预成形体的压缩开始时与所述预成形体接触的所述成形面的接触部。

(2)一种成形方法，利用一对模具加热压缩预成形体而进行成形，其中，调节所述一对模具中的至少一方模具的温度，使高温区域对应于所述预成形体的压缩的进行而以接触部为中心朝外径侧逐渐扩大，该高温区域是被进行温度调节的模具的成形面中的成为所述预成形体的软化温度以上的区域，该接触部是在所述预成形体的压缩开始时与所述预成形体接触的所述成形面的接触部。

[发明效果]

根据本发明，在预成形体的压缩成形中，能够提高成形精度。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式的表示成形装置的一例的图。

图2是表示图1的成形装置的一对模具及温度调节机构的图。

图3是表示图2的III-III线剖面的图。

图4是表示利用图1的成形装置加热压缩预成形体而进行成形的工序的图。

图5是表示利用图1的成形装置对成形体进行冷却固化的工序的图。

图6是图1的成形装置的变形例，是表示一对模具及温度调节机构的图。

图7是表示利用图6的成形装置加热压缩预成形体而进行成形的工序的图。

图8是表示利用图6的成形装置对成形体进行冷却固化的工序的图。

符号说明：

1   成形装置

2   预成形体

3   成形模具

4   驱动机构

5   温度调节机构

6   控制器

7   基台

8   成形体

10  上模具

11  下模具

12  成形面

13  成形面

14  加热器收容孔

15  气体流通孔

16  传感器收容孔

17  主体模具

20  加热器

21  吹送喷嘴

22  温度传感器

具体实施方式

图1表示成形装置的一例。

图1表示的成形装置将由玻璃、热塑性的透明树脂等光学材料构成的预成形体成形为规定的透镜形状，并对得到的成形体进行冷却固化而得到透镜。

成形装置1具备：成形模具3，其包括一对上模具10及下模具11、以及将上模具10及下模具11的周围包围的主体模具17，该上模具10及下模具11将预成形体2夹在中间；驱动机构4，其使上模具10与下模具11的间隔放大或缩小；温度调节机构5，其调节上模具10及下模具11的温度；控制器6，其控制驱动机构4及温度调节机构5的动作。

在上模具10及下模具11的对置面上分别设有成形面。上模具10的成形面12及下模具11的成形面13形成为将对预成形体2进行成形而得到的透镜的表背的光学面的形状调换后的形状。在图示的例子中，作为得到表侧的光学面为凹曲面且背侧的光学面为凸曲面的透镜的成形装置，上模具10的成形面12为凸曲面，下模具11的成形面13为凹曲面。

下模具11及主体模具17载置在基台7上，上模具10由驱动机构4保持。驱动机构4例如使用工作缸、活塞等，使上模具10进行上下移动。由此，上模具10的成形面12与下模具11的成形面13的间隔被放大或缩小。需要说明的是，也可以取代使上模具10进行上下移动的情况而使下模具11进行上下移动，还可以使上模具10及下模具11这双方进行上下移动。

温度调节机构5调节上模具10及下模具11这双方的温度，详细情况在后面叙述，能够在上模具10的成形面12及下模具11的成形面13上形成所希望的温度分布。需要说明的是，也可以是调节上模具10及下模具11中任一方的温度的温度调节机构。

控制器6使温度调节机构5动作而将上模具10及下模具11加热，同时使驱动机构4动作而使上模具10下降。由此，夹在上模具10的成形面12与下模具11的成形面13之间的预成形体2被加热压缩，而成形为上述的透镜形状。并且，控制器6使温度调节机构5动作而将上模具10及下模具11冷却。由此，成形为上述的透镜形状的成形体被冷却固化而成为透镜。

图2及图3详细地表示温度调节机构5及附随于温度调节机构5的上模具10及下模具11的结构。

温度调节机构5包括：使上模具10及下模具11的温度上升的加热机构；使上模具10及下模具11的温度下降的冷却机构；检测上模具及下模具的温度的温度传感器22。在加热机构中使用加热器，加热器20分别设置在上模具10及下模具11上。在冷却机构中使用低温的气体，在上模具10及下模具11上分别形成有用于使气体流通的气体流通孔15。而且，温度传感器22分别设置在上模具10及下模具11上。需要说明的是，冷却机构并不局限于使低温的气体向上模具10及下模具11流通的机构，也可以是使低温的油等流体向上模具10及下模具11流通的机构。而且，加热机构也不局限于加热器，也可以是使高温的气体或油等流体向上模具10及下模具11流通的机构。通过分别设置加热机构和冷却机构，能够对加热和冷却进行复合，能够更细微且容易进行上模具10及下模具11的温度调节。

在上模具10上形成有多个加热器收容孔14及多个气体流通孔15，而且，埋设有多个温度传感器22。上述加热器收容孔14及气体流通孔15以及温度传感器22沿着成形面12分散配置。参照图3，多个加热器收容孔14配置形成以成形面12的中央部为中心的同心圆状的多个列。多个气体流通孔15也配置形成以成形面12的中央部为中心的同心圆状的多个列。加热器收容孔14的列与气体流通孔15的列交替配置。并且，多个温度传感器22形成以成形面12的中央部为中心的同心圆状的多个列，温度传感器22的列配置在相邻的加热器收容孔14与气体流通孔15的列之间。

在各加热器收容孔14中***有加热器20，在各气体流通孔15中***有吹送喷嘴21。各加热器20被从未图示的电源独立地供给电力，各吹送喷嘴21被从未图示的泵独立地供给低温的气体。而且，各温度传感器22在成形面12的附近检测上模具10的内部的温度。向各加热器20的电力的供给及向各吹送喷嘴21的低温气体的供给由控制器6基于各温度传感器22检测出的上模具10的各部分的温度来控制。由此，在上模具10的成形面12上形成所希望的温度分布。

同样地，在下模具11上也形成有多个加热器收容孔14及多个气体流通孔15，而且，埋设有多个温度传感器22。上述加热器收容孔14及气体流通孔15以及温度传感器22沿着成形面13分散配置。多个加热器收容孔14配置形成以成形面13的中央部为中心的同心圆状的多个列。多个气体流通孔15也配置形成以成形面13的中央部为中心的同心圆状的多个列。加热器收容孔14的列与气体流通孔15的列交替配置。并且，多个温度传感器22形成以成形面13的中央部为中心的同心圆状的多个列，温度传感器22的列配置在相邻的加热器收容孔14与气体流通孔15的列之间。

在各加热器收容孔14中埋设有加热器20，在各气体流通孔15中***有吹送喷嘴21。各加热器20被从未图示的电源独立地供给电力，各吹送喷嘴21被从未图示的泵独立地供给低温的气体。而且，各温度传感器22在成形面13的附近检测下模具11的内部的温度。向各加热器20的电力的供给及向各吹送喷嘴21的低温气体的供给由控制器6基于各温度传感器22检测出的下模具11的各部分的温度来控制。由此，在下模具11的成形面13上形成所希望的温度分布。

图4表示利用成形装置1加热压缩预成形体2而进行成形的工序。在图中，一并表示各工序中的上模具10的成形面12的温度分布。

在下模具11的成形面13上载置预成形体2。下模具11的成形面13是凹曲面，预成形体2位于下模具11的成形面13的中央部。然后，上模具10下降，将预成形体2夹在上模具10的成形面12与下模具11的成形面13之间。上模具10的成形面12在其中央部与预成形体2接触，而且，下模具11的成形面13也在其中央部与预成形体2接触。上模具10的成形面12的中央部成为预成形体的软化温度(玻璃化转变温度)Tg以上的高温区域。同样地，下模具11的成形面13的中央部也成为预成形体的软化温度Tg以上的高温区域。(图4A)

上模具10下降，而预成形体2在上模具10的成形面12与下模具11的成形面13之间被加热压缩。预成形体2由于加热压缩而在上模具10的成形面12与下模具11的成形面13之间呈放射状延展。对应于预成形体2的压缩的进行，而上模具10的成形面12的高温区域以其中央部为中心朝外径侧逐渐扩大。上述温度分布的变化由温度调节机构5形成，例如，通过使向多个加热器20的电力的供给从最接近成形面12大致中央部的列向外径侧的列依次开始，而能够形成上述温度分布的变化，其中这多个加热器20成为同心圆状的多个列而设置在上模具10上(参照图2)。而且，在向设置在上模具10上的多个加热器20的全部供给电力的同时，通过使向多个气体流通孔15的低温气体的供给从最接近成形面12大致中央部的列向外径侧的列依次停止，也能够形成上述温度分布的变化，其中这多个气体流通孔15成为同心圆状的多个列而设置在上模具10上(参照图2)。如此，能够缩短上模具10的各部分的升温所需的时间。同样地，下模具11的成形面13的高温区域也对应于预成形体2的压缩的进行而以其中央部为中心朝外径侧逐渐扩大。预成形体2的中央部比外缘部先软化，从中央部朝向外缘部逐渐附着在两成形面12、13上。由此，能防止预成形体2与两成形面12、13之间产生空气积存处。(图4B)

在由上模具10及下模具11以及主体模具17包围的整个型腔中充满预成形体2，当预成形体2的基于加热压缩的成形结束时，上模具10的下降停止。在该状态下，上模具10的成形面12及下模具11的成形面13整体成为高温区域。(图4C)

在以上的工序中，上模具10的成形面12及下模具11的成形面13各自的高温区域形成为成形面间的距离越小越为高温的温度分布。当成形面间的距离越小时，此处的预成形体2的壁厚越小，越容易冷却。因此，通过将两成形面12、13各自的高温区域的温度分布形成为成形面间的距离越小越为高温的温度分布，而使预成形体2的软化的部分为大致均匀的温度，能够抑制变形的产生而提高成形精度。在图示的例子中，上模具10的成形面12为凸曲面，下模具11的成形面13为凹曲面，成形面间的距离越靠中央部越小。因此，两成形面12、13各自的高温区域的温度分布成为越靠中央部越为高温的温度分布。上述温度分布由温度调节机构5形成。尤其是透镜形状是典型的旋转对象，因此通过形成为同心圆状的多个列而分别设置在上模具10及下模具11上的多个加热器20及多个气体流通孔15，能够容易形成。

图5表示利用成形装置1对成形体进行冷却固化的工序。在图中，一并表示对成形体进行冷却固化的工序中的上模具10的成形面12的温度分布。

成形体8以夹在上模具10的成形面12与下模具11的成形面13之间的状态被冷却而固化，其中该成形体8是预成形体2经过上述的成形工序而成形为规定的透镜形状所得到的。此时，上模具10的成形面12及下模具11的成形面13形成为成形面间的距离越大越为低温的温度分布。当成形面间的距离越大时，此处的成形体8的壁厚越大，越难以冷却。因此，通过将两成形面12、13各自的温度分布形成为成形面间的距离越大越为低温的温度分布，而能够使成形体8整体以大致均匀的速度冷却，能够抑制成形体8的局部产生的毛刺而提高成形精度。在图示的例子中，上模具10的成形面12为凸曲面，下模具11的成形面13为凹曲面，成形面间的距离越靠外缘部越大。因此，两成形面12、13各自的温度分布成为越靠外缘部越为低温的温度分布。上述温度分布由温度调节机构5形成。尤其是透镜形状是典型的旋转对象，因此通过形成为同心圆状的多个列而分别设置在上模具10及下模具11上的多个加热器20及多个气体流通孔15(参照图2)，能够容易形成。而且，通过上述温度分布，也能提高成形体8的冷却效率。

图6表示成形装置1的变形例。需要说明的是，对与上述的成形装置1通用的要素标注通用的符号，而省略或简化说明。

图6所示的成形装置101是对预成形体2进行成形而得到表背的光学面都为凸曲面的透镜的装置。由此，上模具10的成形面12及下模具11的成形面13都形成为凹曲面。

图7表示利用成形装置101加热压缩预成形体2而进行成形的工序。在图中，一并表示各工序中的上模具10的成形面12的温度分布。

在下模具11的成形面13上载置预成形体2。下模具11的成形面13是凹曲面，预成形体2位于下模具11的成形面13的中央部。然后，上模具10下降，将预成形体2夹在上模具10的成形面12与下模具11的成形面13之间。上模具10的成形面12在其中央部与预成形体2接触，而且，下模具11的成形面13也在其中央部与预成形体2接触。上模具10的成形面12的中央部成为预成形体2的软化温度(玻璃化转变温度)Tg以上的高温区域。同样地，下模具11的成形面13的中央部也成为预成形体2的软化温度Tg以上的高温区域。(图7A)

上模具10下降，而预成形体2在上模具10的成形面12与下模具11的成形面13之间被加热压缩。预成形体2由于加热压缩而在上模具10的成形面12与下模具11的成形面13之间呈放射状延展。对应于预成形体2的压缩的进行，而上模具10的成形面12的高温区域以其中央部为中心朝外径侧逐渐扩大。下模具11的成形面13的高温区域也对应于预成形体2的压缩的进行而以其中央部为中心朝外径侧逐渐扩大。预成形体2的中央部比外缘部先软化，从中央部朝向外缘部逐渐附着在两成形面12、13上。(图7B)

在由上模具10及下模具11以及主体模具17包围的整个型腔中充满预成形体2，当预成形体2的基于加热压缩的成形结束时，上模具10的下降停止。在该状态下，上模具10的成形面12及下模具11的成形面13整体成为高温区域。(图7C)

在以上的工序中，上模具10的成形面12及下模具11的成形面13各自的高温区域形成为成形面间的距离越小越为高温的温度分布。在图示的例子中，上模具10的成形面12及下模具11的成形面13都为凹曲面，成形面间的距离越靠外缘部越小。因此，两成形面12、13各自的高温区域的温度分布成为越靠外缘部越为高温的温度分布。

图8表示利用成形装置101对成形体8进行冷却固化的工序。在图中，一并表示对成形体8进行冷却固化的工序中的上模具10的成形面12的温度分布。

成形体8以夹在上模具10的成形面12与下模具11的成形面13之间的状态被冷却而固化。此时，上模具10的成形面12及下模具11的成形面13形成为成形面间的距离越大越为低温的温度分布。在图示的例子中，上模具10的成形面12及下模具11的成形面13都为凹曲面，成形面间的距离越靠中央部越大。因此，两成形面12、13各自的温度分布成为越靠中央部越为低温的温度分布。

上述的例子都是对预成形体进行成形而得到透镜的装置，但本发明并不局限于透镜，也可以适用于将预成形体成形为各种形状的成形体的装置。

如以上说明所述，在本说明书中公开了一种成形装置，其具备：将预成形体夹在中间进行压缩的一对模具；调节所述一对模具中的至少一方的模具温度的温度调节机构，其中，所述温度调节机构使高温区域对应于所述预成形体的压缩的进行而以接触部为中心朝外径侧逐渐扩大，该高温区域是由该温度调节机构进行温度调节的模具的成形面中的成为所述预成形体的软化温度以上的区域，该接触部是在所述预成形体的压缩开始时与所述预成形体接触的所述成形面的接触部。

另外，本说明书所公开的成形装置中，所述温度调节机构将所述高温区域的温度分布形成为所述一对模具的成形面间的距离越小越为高温的温度分布。

另外，本说明书所公开的成形装置中，所述温度调节机构包括设置在由该温度调节机构进行温度调节的模具上的多个加热机构，所述多个加热机构配置成以由所述温度调节机构进行温度调节的所述模具的所述成形面的所述接触部为中心的同心圆状的多个列。

另外，本说明书所公开的成形装置中，所述温度调节机构还包括设置在由该温度调节机构进行温度调节的所述成形模具上的多个冷却机构，所述多个冷却机构配置成以由所述温度调节机构进行温度调节的所述模具的所述成形面的所述接触部为中心的同心圆状的多个列。

另外，本说明书所公开的成形装置中，所述温度调节机构将由该温度调节机构进行温度调节的所述模具的所述成形面的温度分布形成为所述一对模具的成形面间的距离越大越为低温的温度分布，对成形所述预成形体而得到的成形体进行冷却固化。

另外，本说明书所公开的成形装置将由光学材料构成的预成形体成形为规定的透镜形状。

另外，在本说明书中公开了一种成形方法，利用一对模具加热压缩预成形体而进行成形，其中，调节所述一对模具中的至少一方模具的温度，使高温区域对应于所述预成形体的压缩的进行而以接触部为中心朝外径侧逐渐扩大，该高温区域是被进行温度调节的模具的成形面中的成为所述预成形体的软化温度以上的区域，该接触部是在所述预成形体的压缩开始时与所述预成形体接触的所述成形面的接触部。

另外，本说明书所公开的成形方法将所述高温区域的温度分布形成为所述一对模具的成形面间的距离越小越为高温的温度分布。

另外，本说明书所公开的成形方法将被进行温度调节的所述模具的所述成形面的温度分布形成为所述一对模具的成形面间的距离越大越为低温的温度分布，对成形所述预成形体而得到的成形体进行冷却固化。

另外，本说明书所公开的成形方法将由光学材料构成的预成形体成形为规定的透镜形状。

Claims (10)

1.一种成形装置，其具备：

将预成形体夹在中间进行压缩的一对模具；

调节所述一对模具中的至少一方模具的温度的温度调节机构，

所述温度调节机构使高温区域对应于所述预成形体的压缩的进行而以接触部为中心朝外径侧逐渐扩大，该高温区域是由该温度调节机构进行温度调节的模具的成形面中的成为所述预成形体的软化温度以上的区域，该接触部是在所述预成形体的压缩开始时与所述预成形体接触的所述成形面的接触部。

2.根据权利要求1所述的成形装置，其中，

所述温度调节机构将所述高温区域的温度分布形成为所述一对模具的成形面间的距离越小越为高温的温度分布。

3.根据权利要求1或2所述的成形装置，其中，

所述温度调节机构包括设置在由该温度调节机构进行温度调节的模具上的多个加热机构，

所述多个加热机构配置成以由所述温度调节机构进行温度调节的所述模具的所述成形面的所述接触部为中心的同心圆状的多个列。

4.根据权利要求3所述的成形装置，其中，

所述温度调节机构还包括设置在由该温度调节机构进行温度调节的所述成形模具上的多个冷却机构，

所述多个冷却机构配置成以由所述温度调节机构进行温度调节的所述模具的所述成形面的所述接触部为中心的同心圆状的多个列。

5.根据权利要求1或2所述的成形装置，其中，

所述温度调节机构将由该温度调节机构进行温度调节的所述模具的所述成形面的温度分布形成为所述一对模具的成形面间的距离越大越为低温的温度分布，对成形所述预成形体而得到的成形体进行冷却固化。

6.根据权利要求1或2所述的成形装置，其中，

将由光学材料构成的预成形体成形为规定的透镜形状。

7.一种成形方法，利用一对模具加热压缩预成形体而进行成形，其中，

调节所述一对模具中的至少一方模具的温度，使高温区域对应于所述预成形体的压缩的进行而以接触部为中心朝外径侧逐渐扩大，该高温区域是被进行温度调节的模具的成形面中的成为所述预成形体的软化温度以上的区域，该接触部是在所述预成形体的压缩开始时与所述预成形体接触的所述成形面的接触部。

8.根据权利要求7所述的成形方法，其中，

将所述高温区域的温度分布形成为所述一对模具的成形面间的距离越小越为高温的温度分布。

9.根据权利要求8所述的成形方法，其中，

将被进行温度调节的所述模具的所述成形面的温度分布形成为所述一对模具的成形面间的距离越大越为低温的温度分布，对成形所述预成形体而得到的成形体进行冷却固化。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的成形方法，其中，

将由光学材料构成的预成形体成形为规定的透镜形状。

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