JP4310323B2 - Press centering molding device for optical elements - Google Patents
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Description
本発明は、レンズ等の光学素子のプレス成形作業と同時に芯取りを行う光学素子のプレス芯取り成形装置に関する。 The present invention relates to a press centering molding apparatus for an optical element that performs centering simultaneously with a press molding operation of an optical element such as a lens.
従来、ガラスレンズ等の光学素子(以下レンズと呼ぶ)は、光学素子材料を加熱・軟化し、それを一対の成形型で精密加圧することによりつくられている。そして、例えば図5に示す芯取り装置によって、レンズの光学中心軸に合わせてこのプレス成形で得られた初成形体の外周面を研削加工する芯取り加工作業が行われ、実際に使われるレンズが得られる。 Conventionally, an optical element such as a glass lens (hereinafter referred to as a lens) is manufactured by heating and softening an optical element material and precisely pressing it with a pair of molds. Then, for example, the centering device shown in FIG. 5 performs a centering process for grinding the outer peripheral surface of the first molded body obtained by this press molding in accordance with the optical center axis of the lens, and the lens actually used Is obtained.
芯取り加工装置5は、図5に示されているように、プレス成形後の初成形体6の光軸を中心軸線Xとして水平方向に延びる一対のレンズ治具51が対向しており、中心軸線Xと直交して設けられた研削機構52によって初成形体6の外周部61に砥石を当接して所望の光学素子形状に研削する。
As shown in FIG. 5, the centering device 5 has a pair of
近年、光学機器の小型化、軽量化に伴い光学系に使用される光学レンズとして、比較的小径の非球面形状のレンズが望まれていることから、レンズの偏芯をなくし、所定の形状、サイズなどに仕上げるには高精度加工をしなければならず製造工程が煩雑となり、製造時間が長くかかる上、砥石などの消耗によりコストも高くなる。また、治具51によってレンズを挟持し芯取り作業を行うので、治具51の当接部によってレンズに損傷を与えかねず、歩留りが低下する。このような治具によるレンズの損傷を避けるために、初成形体に油脂を塗布し、生産効率を高める方法が提案されているが、加工後に油脂除去洗浄作業をしなければならず、製造時間も長くなる上、確実に洗いきれずに曇ったままだと、さらにバフ研磨工程などに回さなければならず、時間がかかり、レンズも傷付きやすい。
In recent years, as an optical lens used in an optical system with the reduction in size and weight of optical equipment, a relatively small-diameter aspherical lens is desired. To finish to size, etc., high-precision machining is required, which complicates the manufacturing process, takes a long manufacturing time, and increases the cost due to the consumption of the grindstone. Moreover, since the lens is clamped by the
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、成形しながら、芯取り作業を行うことができる光学素子のプレス芯取り成形装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical element press centering molding apparatus that can perform a centering operation while molding.
上記目的を達成すべく、本発明の成形装置は、セットされる予め形を整えた光学素子材料を加熱、加圧して光学素子に成形すると共に、光学素子の外周はみ出し部分を除去するプレス芯取り成形装置として、そのほぼ柱状の胴の先端に、前記光学素子材料を加圧するための第1の成形面を有し、前記光学素子の光軸に対応する胴の軸線を中心として第1の外周面が該第1の成形面の外周縁から直交方向に伸びて形成されている第1の型と、そのほぼ柱状の胴の先端に、前記光学素子材料を加圧するための第2の成形面を有し、該第2の成形面の外周縁から前記軸線に沿って直交方向に第2の外周面が伸びて形成され、前記第1の型と向い合って同軸に相対移動する第2の型と、筒状をしてその空胴内に、前記両型を軸沿いに相対的移動させて2成形面間に所定肉厚をした前記光学素子を形成することができる所定隙間をなすような長さをした胴にされてなる定位スリーブと、前記第1の型と前記第2の型及び前記定位スリーブの間に同軸に滑り可能に設けられ、その第2の型側の内周面端縁が前記光学素子材料の外周部と接触し、前記第1の外周面の成形面側の直前の第1の位置から前記第2の外周面の成形面側の周縁部の第2の位置までを滑動可能にされる定位手段を設けた芯取りスリーブと、からなり、前記定位スリーブ内において前記第1の型の成形面と前記第2の型の成形面と前記芯取りスリープとにより囲まれた空間が光学素子を成形するためのキャビディになるように構成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the molding apparatus of the present invention is a press centering machine that heats and pressurizes a preliminarily shaped optical element material to be set to mold the optical element, and removes the protruding portion of the outer periphery of the optical element. The molding device has a first molding surface for pressurizing the optical element material at the tip of the substantially columnar cylinder, and a first outer periphery centering on the axis of the cylinder corresponding to the optical axis of the optical element. A first mold having a surface extending in an orthogonal direction from the outer peripheral edge of the first molding surface, and a second molding surface for pressing the optical element material to the tip of the substantially columnar cylinder A second outer peripheral surface extending in an orthogonal direction along the axis from the outer peripheral edge of the second molding surface, and facing the first mold and moving relatively coaxially. The mold and cylinder are moved into the cavity, and the molds are moved relative to each other along the axis. A stereotactic sleeve formed in a cylinder having a length that forms a predetermined gap capable of forming the optical element having a predetermined thickness between molding surfaces, the first mold, the second mold, and the It is provided between the stereotactic sleeves so as to be slidable coaxially, the inner peripheral surface edge of the second mold side is in contact with the outer peripheral portion of the optical element material, and the first outer peripheral surface immediately before the molding surface side. A centering sleeve provided with a positioning means that is slidable from a first position to a second position of a peripheral edge on the molding surface side of the second outer peripheral surface, and in the positioning sleeve, the first sleeve The space surrounded by the molding surface of one mold, the molding surface of the second mold, and the centering sleep is configured to be a cavity for molding the optical element.
前記構成においては、前記芯取りスリーブにおける定位手段としては、前記第2の型側端部の内周面が拡径しながら傾斜して円錐状斜面が設けられ、当該斜面において前記光学素子材料の外周部に接触するように構成されることが好ましい。 In the above configuration, as the positioning means in the centering sleeve, the inner peripheral surface of the second mold side end portion is inclined while expanding in diameter, and a conical inclined surface is provided. It is preferable to be configured to contact the outer peripheral portion.
また、前記構成においては、前記第1の型が上型をし、前記第2の型が下型として、前記第1の型が押されて前記第2の型に向かって移動されることが好ましい。 In the above configuration, the first mold is an upper mold, the second mold is a lower mold, and the first mold is pushed and moved toward the second mold. preferable.
また、前記構成においては、前記第1の型の成形面と反対の端部には、第1のつばが張出て前記定位スリーブの上端面と接触することができるように形成され、前記第2の型の成形面と反対の端部には、第2のつばが張り出て前記定位スリーブの下端面と接触できるように形成され、前記第2のつばの上端周縁は面取りして環状斜面が設けられ、前記定位スリーブの下端面には、前記第2の型の環状斜面と対応して嵌合される浅い皿穴が皿もみ形成されていることが好ましい。 Further, in the above configuration, the first collar is formed at the end opposite to the molding surface of the first mold so as to protrude and contact the upper end surface of the stereotactic sleeve, The second collar is formed at the end opposite to the molding surface of the mold 2 so as to protrude and come into contact with the lower end surface of the stereotactic sleeve, and the upper peripheral edge of the second collar is chamfered to form an annular inclined surface. It is preferable that a shallow countersink fitted into the lower end surface of the stereotactic sleeve corresponding to the annular inclined surface of the second mold is formed with a countersink.
また、前記構成においては、前記第1の型の第1のつばから前記成形面外周縁までの第1の距離は、前記芯取りスリーブの前記第1のつば側のプレス端部から前記円錐形斜面のプレス端部側の周縁までの第2の距離よりも大きいことが好ましい。 Further, in the above configuration, the first distance from the first collar of the first mold to the outer peripheral edge of the molding surface is the conical shape from the press end portion on the first collar side of the centering sleeve. It is preferable that it is larger than the second distance to the peripheral edge on the press end portion side of the slope.
上記構成によれば、定位スリーブ内において前記光学素子材料が加熱加圧されながら両型が相対的に移動され所定肉厚をする光学素子に成形されるとき、第1の型と第2の型及び定位スリーブの間に同軸に滑り可能に設けられた芯取りスリーブによって、芯取りスリーブの第2の型側の内周面端縁が前記光学素子材料の外周部と接触しながら第1の外周面の成形面側の周縁直前の第1の位置から第2の外周面の成形面側の周縁部の第2の位置まで滑動されるとき、光学素子の外周はみ出し部分がせん断除去されることができるので、従来成形後の研磨や、芯取り作業、洗浄作業をなくし、製造コストを大幅に削減することができる。 According to the above configuration, when the optical element material is heated and pressurized in the stereotactic sleeve and the two molds are relatively moved to form an optical element having a predetermined thickness, the first mold and the second mold are formed. And a centering sleeve provided coaxially and slidably between the stereotactic sleeves, while the inner peripheral surface edge of the centering sleeve on the second mold side is in contact with the outer peripheral part of the optical element material. When the surface is slid from the first position immediately before the periphery on the molding surface side to the second position of the peripheral portion on the molding surface side of the second outer peripheral surface, the protruding portion of the outer periphery of the optical element may be sheared away. Therefore, it is possible to eliminate the polishing, centering work and cleaning work after the conventional molding, and to greatly reduce the manufacturing cost.
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のプレス芯取り成形装置の一実施形態の成形部を分解して示す断面図、図2は、同プレス芯取り成形装置の組立断面図である。 FIG. 1 is an exploded cross-sectional view showing a molding portion of an embodiment of the press centering apparatus of the present invention, and FIG. 2 is an assembled cross-sectional view of the press centering apparatus.
本実施の形態のプレス芯取り成形装置1では、成形部として、図示のごとく、成形される光学素子の光軸に対応する軸線Lを中心として同軸に向かい合わせた第1の型としての上型10及び第2の型としての下型20と、成形される光学素子の肉厚を定める定位スリーブ30と、前記両型に外嵌され光学素子の外周はみ出し部分を削除する芯取りスリーブ40とから構成されていて、各構成によって画成されるキャビティ内にセットされる光学素子材料100へ図示しない設備によって加熱、加圧されて光学素子200に成形すると共に、光学素子の初成型体200の外周はみ出し部分が削除される。なお、光学素子としては、例えば光学系に用いられるガラスレンズなどである。なお、本実施例のプレス芯取り成形装置1は、加圧加熱設備を簡略してその成形部だけが図示される。
In the press centering and forming apparatus 1 of the present embodiment, as shown in the figure, the upper die as the first die that faces coaxially about the axis L corresponding to the optical axis of the optical element to be molded, as shown in the figure. 10 and a
上型10は、光学素子材料100を加圧するほぼ柱形胴12をし、胴12の下型20側の表面が成形面121として形成され、光学素子の光軸に対応する軸線Lを中心として第1の外周面122が該成形面121の外周縁123から直交方向に伸びて形成されている。
The
下型20は、光学素子材料100を加圧する柱形胴22をし、胴22の上型10側の表面が成形面221として形成され、該成形面221の外周縁223から軸線Lに沿って直交方向に第2の外周面222が伸びて形成され、上型10と向い合って同軸に相対移動する。なお、この例においては、上型10は可動型で、下型20は固定型として用いられる。また、光学素子材料100は、予め所定形状に整えるよう形成されており、外径の長さが上型10と下型20の径長よりも長いものを使うのが好ましい。成形される光学素子の径長が上型10、下型20と同じである。
The
この例においては、上型10及び下型20は、それぞれの成形面121、221と反対の端部には、第1と第2のつば11、21が張出て、それぞれの下環面、上環面が定位スリーブ30の上、下端面41、42と接触することができるように形成されている。なお、上型10及び下型20は、図示しない加熱加圧設備(断面線のみ図示;図2〜図4参照)により加熱加圧される。
In this example, the
定位スリーブ30は、筒状をしてその空胴内に、両型10、20を軸沿いに相対的移動させて2成形面121、221間に所定肉厚をした光学素子(初成型体)200を形成することができる所定隙間をなすような長さをした胴にされてなる。
The
芯取りスリーブ40は、一般WCによりつくられるものが用いられ、定位スリーブ30内において上型10と下型20に同軸に滑り可能に嵌められ、上型10と下型20側の内周面43の下型20側の端縁45が切削刃先として、光学素子材料100の外周部と接触されると共に、第1の外周面122の成形面121側直前の第1の位置から少なくとも第2の外周面222の成形面221側の周縁部の第2の位置までを滑動可能にされる定位手段を設けている。
The
芯取りスリーブ40における定位手段としては、下型20側の内周面43が下型20に向かって拡径しながら傾斜して円錐状斜面46が設けられ、当該斜面46において光学素子材料の外周部に接触する構成をする。
As a positioning means in the centering
この例では、上型10の成形面121と反対の端部には、第1のつば11が張出て定位スリーブ30の上端面と接触することができるように形成され、下型20の成形面221と反対の端部にも、第2のつば21が張り出て定位スリーブ30の下端面と接触することができるように形成されている。第2のつば21の上端周縁は、面取りして環状テーパー211が設けられ、定位スリーブ30の下端面には、下型20の環状テーパー211と対応して嵌合される浅い皿穴321が皿もみ形成されている。したがって、定位スリーブ30が下型20に対して皿穴321に第1のつば21のテーパーが嵌入され、定位されることができる。
In this example, at the end opposite to the
また、この例では、上型10の第1のつば11から第1の成形面121の外周縁123までの第1の距離H1は、芯取りスリーブ40の第1のつば11側のプレス端部から円錐形斜面46のプレス端部側の内周縁45までの第2の距離H2よりも大きくすることが好ましい。この作用は後で説明する。
In this example, the first distance H1 from the
上記構成により、図2〜図4を参照しながら本発明の成形装置の動作を説明する。 With the above configuration, the operation of the molding apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
図2に示すように、定位スリーブ30内において上型10の成形面121と下型22の成形面221と芯取りスリープ40とにより囲まれてなるキャビディに、予め形を整えた光学素子材料100がセットされ、芯取りスリーブ40の内周面43の端縁が光学素子材料100の上型10側の外周部に接触する第1の位置まで下降する。加熱加圧設備によって光学素子材料100が加熱されながら、上型10が加圧され下型20に向かって移動される。この例では、芯取りスリーブ40の内周面43に設けられた円錐形斜面46にて光学素子材料100の外周部と接触される。このとき、第1のつば11の下環面から芯取りスリーブ40の上端面41までの距離はh1、第1のつば11の下環面から定位スリーブ30の上端面31までの距離はh2とする。
As shown in FIG. 2, an
図3に示すように、光学素子材料100が加熱され軟化されながら、上型10がさらに距離h1だけ下降し第1のつば11が芯取りスリーブ40の上端面41と接触する。光学素子材料100が軟化されていながら、芯取りスリーブ40はさらに少し下降し、上型10の第1のつば11が距離h2より縮んだ距離h3になるよう芯取りスリーブ40の上端面41と接触する。光学素子材料100が上型10によって加圧成形されながら、上型10及び芯取りスリーブ40内の円錐形斜面46によって外周はみ出し部分110が押し出される。
As shown in FIG. 3, while the
図4に示されるように、光学素子材料100がさらに加熱されながら上型10がさらに距離h3だけ下降するとき、上型10の第1のつば11が定位スリーブ30に接触されることにより、所定の芯厚が得られるプレ成形体200に成形されると同時に、光学素子材料100の外周はみ出し部分110に接触されながら、芯取りスリーブ40が第1の外周面122の成形面121側の端縁123直前の第1の位置から第2の外周面222の成形面221側の端縁部223の第2の位置まで滑動されながら、光学素子材料100の外周はみ出し部分110が削除される。なお、第1の位置とは、少なくとも芯取りスリーブ40の内周面43の斜面46側の端縁45が上型10の成形面121直前のところで、第2の位置とは、少なくとも芯取りスリーブ40の内周面43の斜面46側の端縁45が下型20の成形面221の周縁に至るところをいう。
As shown in FIG. 4, when the
芯取りスリーブ40がさらに下降され、削除されたはみ出し部分110が落下され、下型20と定位スリーブ30の間に収容される。上記軟化温度以下に下がるとき、上型10、芯取りスリーブ40、所定の肉厚を有するプレ成形体200が取出され、次の成形作業に備わる。下型20及び定位スリーブ30の間に溜まった光学素子材料110が芯取りスリーブ40の滑動に妨げない限り、すぐに取出さなくてもよく、所定の成形回数をおいて掃除作業をすることができる。
The centering
以上により、芯取りスリーブ40は、上型10と下型20及び定位スリーブ30の間に同軸に滑るとき、芯取りスリーブ40の下型20側の内周面端縁45が光学素子材料100の外周部に接触されながら、上型10の外周面122の成形面121側の周縁123直前の第1の位置から下型20の外周面222の成形面221側の周縁部223の第2の位置まで滑動され、光学素子材料100の外周はみ出し部分110が削除されることができる。
As described above, when the centering
以上のように本発明の成形装置によれば、従来成形後の研磨や、芯取り作業、洗浄作業をなくし、製造コストを大幅に削減することができ、成形後研磨作業のクランプによるダメージもなく、光学素子の品質を向上させることができる。また、光学素子の成形、芯取りを一つの連続操作によって実現することができるので、製造の歩留りを大幅に高めることができる。 As described above, according to the molding apparatus of the present invention, it is possible to eliminate the polishing, centering work, and cleaning work after the conventional molding, greatly reducing the manufacturing cost, and there is no damage due to the clamping of the grinding work after the molding. The quality of the optical element can be improved. In addition, since the molding and centering of the optical element can be realized by one continuous operation, the manufacturing yield can be greatly increased.
1 成形装置
10 上型(第1の型)
100 光学素子材料
11、21 つば
12、22 胴
121、221 成形面
122、222 外周面
123、223 周縁部
20 下型(第2の型)
200 光学素子(プレ成形体)
211 テーパー
30 定位スリーブ
321 皿穴
40 芯取りスリーブ
41 上端面
42 下端面
43 内周面
45 端縁
46 円錐状斜面
1
100
200 Optical element (pre-molded body)
Claims (4)
そのほぼ柱状の胴の先端に、前記光学素子材料を加圧するための第1の成形面を有し、前記光学素子の光軸に対応する胴の軸線を中心として第1の外周面が該第1の成形面の外周縁から直交方向に伸びて形成されている第1の型と、
そのほぼ柱状の胴の先端に、前記光学素子材料を加圧するための第2の成形面を有し、該第2の成形面の外周縁から前記軸線に沿って直交方向に第2の外周面が伸びて形成され、前記第1の型と向い合って同軸に相対移動する第2の型と、
筒状をしてその空胴内に、前記両型を軸沿いに相対的移動させて2成形面間に所定肉厚をした前記光学素子を形成することができる所定隙間をなすような長さをした胴にされてなる定位スリーブと、
前記第1の型と前記第2の型及び前記定位スリーブの間に同軸に滑り可能に設けられ、その第2の型側の内周面端縁が前記光学素子材料の外周部と接触し、前記第1の外周面の成形面側の直前の第1の位置から前記第2の外周面の成形面側の周縁部の第2の位置までを滑動可能にされる定位手段を設けた芯取りスリーブと、からなり、
前記定位スリーブ内において前記第1の型の成形面と前記第2の型の成形面と前記芯取りスリープとにより囲まれた空間が光学素子を成形するためのキャビディになるように構成され、
前記第1の型の成形面と反対の端部には、第1のつばが張出て前記定位スリーブの上端面と接触することができるように形成され、前記第2の型の成形面と反対の端部には、第2のつばが張り出て前記定位スリーブの下端面と接触することができるように形成され、
前記第1の型の第1のつばから前記成形面外周縁までの第1の距離は、前記芯取りスリーブの前記第1のつば側のプレス端部から前記円錐形斜面のプレス端部側の周縁までの第2の距離よりも大きいことを特徴とする光学素子のプレス芯取り成形装置。 As a press centering molding device that heats and pressurizes the pre-shaped optical element material to be set and molds it into an optical element, and removes the outer protruding portion of the optical element,
At the tip of the substantially columnar cylinder, there is a first molding surface for pressing the optical element material, and the first outer peripheral surface is centered on the axis of the cylinder corresponding to the optical axis of the optical element. A first mold formed to extend in an orthogonal direction from the outer peripheral edge of the molding surface of 1;
A second molding surface for pressurizing the optical element material is provided at the tip of the substantially columnar cylinder, and the second outer circumferential surface extends from the outer peripheral edge of the second molding surface in an orthogonal direction along the axis. A second mold that is formed to extend and coaxially move relative to the first mold;
A length that allows a predetermined gap to be formed between the two molding surfaces so that the optical element having a predetermined thickness can be formed in the cavity of the cylinder by relatively moving both molds along the axis. A stereotactic sleeve that is made into a torso,
The first mold and the second mold and the stereotactic sleeve are provided so as to be slidable coaxially, the inner peripheral surface edge of the second mold side is in contact with the outer peripheral portion of the optical element material, Centering provided with positioning means capable of sliding from a first position just before the molding surface side of the first outer peripheral surface to a second position of a peripheral edge of the second outer peripheral surface on the molding surface side A sleeve,
A space surrounded by the molding surface of the first mold, the molding surface of the second mold, and the centering sleep in the stereotactic sleeve is configured to be a cavity for molding an optical element,
At the end opposite to the molding surface of the first mold, a first collar is formed so as to protrude and come into contact with the upper end surface of the stereotactic sleeve, and the molding surface of the second mold; At the opposite end, a second collar is formed so that it can protrude and come into contact with the lower end surface of the stereotactic sleeve,
The first distance from the first collar of the first mold to the outer peripheral edge of the molding surface is from the press end on the first collar side of the centering sleeve to the press end side of the conical slope. An optical element press centering and molding apparatus characterized by being larger than a second distance to the periphery .
The peripheral edge of the upper end of the second collar is chamfered to provide an annular slope, and a shallow countersink is formed on the lower end face of the stereotactic sleeve corresponding to the annular slope of the second mold to form a dish. 4. The press centering molding apparatus for an optical element according to claim 3, wherein the press centering molding apparatus is used.
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