KR101314440B1

KR101314440B1 - 몰드 프레스 성형 형 및 성형체의 제조 방법

Info

Publication number: KR101314440B1
Application number: KR1020097008792A
Authority: KR
Inventors: 고오이찌 사또오; 수엘 저우
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2013-10-07
Also published as: JPWO2008053860A1; JP5059019B2; CN101528616A; KR20090082375A; CN101528616B; WO2008053860A1

Abstract

본 발명은, 성형체를 고정밀도로 프레스 성형하기 위해, 형 보유 지지 부재에 대한 성형 형의 수평 이동을 매우 용이하게 하고, 따라서 상하부 형의 동축성을 높은 정밀도로 유지할 수 있도록, 몰드 프레스 성형 형을, 임의 형상의 성형면(11, 21)을 갖는 한 쌍의 상하부 형(10, 20)과, 이 상하부 형(10, 20)이, 서로의 성형면(11, 21)이 마주 보도록 대향 배치되어 동축 상태로 삽입되는 몸통 형(30)과, 하부 형(20)을 수평 방향으로 이동 가능하게 보유 지지하는 하부 형 보유 지지 부재(25)와, 하부 형(20)과 하부 형 보유 지지 부재(25) 사이에 배치되고, 하부 형(20)의 수평 방향으로의 이동에 수반하여 구름 이동하는 복수의 구름 이동 부재(60)를 구비하여 구성한다.

성형면, 상부 형, 하부 형, 몸통 형, 구름 이동 부재

Description

몰드 프레스 성형 형 및 성형체의 제조 방법 {MOLD PRESS FORMING DIE AND MOLDED ARTICLE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 임의 형상의 성형면을 갖는 한 쌍의 형과, 이들 형이 서로의 성형면이 마주 보도록 대향 배치되어 동축 상태로 삽입되는 몸통 형을 구비한, 글래스 등의 성형 소재를 프레스 성형하기 위한 몰드 프레스 성형 형(forming die)에 관한 것으로, 특히, 형 폐쇄시에 있어서의 형의 편심(시프트[shift] 및 틸트[tilt])을 방지하여, 광학 소자 등과 같은 높은 형상 정밀도가 요구되는 성형체를 프레스 성형할 수 있는 몰드 프레스 성형 형, 및 그와 같은 몰드 프레스 성형 형을 사용한 성형체의 제조 방법에 관한 것이다.

글래스 소재를 사용하여 비구면 렌즈 등의 광학 소자를 제조하는 방법으로서, 얻고자 하는 성형체의 형상에 대응한, 서로 대향하는 성형면을 갖는 1대의 형에 의해, 가열하여 연화 상태로 한 성형 소재를 프레스 성형하고, 이들 형의 성형면을 전사하는 몰드 프레스법이 알려져 있다.

또한, 몰드 프레스법을 실시하기 위해 사용하는 성형 형의 성형면의 고온 열화를 방지하고, 성형 사이클 타임을 단축화하기 위해, 성형 형과 성형 소재를 각각 별개로 예열하고, 예열된 성형 소재를 성형 형에 도입하여 즉시 프레스 성형을 행 하는 방법이 알려져 있다.

이들 방법은, 예를 들어 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 개시된 방법에서는, 글래스 소재 및 성형 형을 예열해 둠으로써, 글래스 소재를 하부 형에 공급 후, 즉시 상하부 형의 형 폐쇄를 개시하여 프레스 성형을 행하고 있다. 그리고, 성형 형을 글래스 전이점 이하까지 냉각하고, 형 개방을 행하여 글래스 성형체를 취출하도록 하고 있다. 이와 같은 방법에 따르면, 사이클 타임을 단축하여 생산성을 유지하면서, 면 정밀도가 우수한 글래스 성형체의 성형이 가능하다.

여기서, 상하부 형이 고정밀도 좋게 동축 상태로 되도록, 몸통 형과, 이에 의해 가이드되는 상하부 형의 미끄럼 이동면의 클리어런스는 좁게 설정된다. 이로 인해, 프레스 성형시의 형 폐쇄시에, 몸통 형과, 상하부 형의 미끄럼 이동 부분에 마찰이나 마멸이 발생하여, 적정한 프레스 동작이 저해될 우려가 있다.

특허 문헌 2에는, 한 쌍의 형의 한쪽을, 형 폐쇄ㆍ형 개방 방향에 직교하는 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 하고, 그 미끄럼 이동 저항을 저감하기 위해, 하부 형과 하부 형 지지대와의 미끄럼 이동면에 윤활 처리를 실시한 성형 형이 개시되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 형 폐쇄시에, 하부 형이 몸통 형에 삽입될 때, 하부 형이 수평 방향으로 용이하게 이동하고, 상부 형과 동축 상태가 되도록 위치가 보정된다. 이로 인해, 상하부 형이나 몸통 형에 무리한 힘이 작용하는 것을 방지할 수 있어, 이들 사이에 마찰이나 마멸이 발생하는 것도 회피할 수 있다고 되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평11-171564호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2006-83026호 공보

현재, 소형 촬상 기기나, 광 픽업 등에 사용되는 광학 소자는 광학적인 요구 성능이 매우 높다. 몰드 프레스에 의해, 이러한 요구를 만족하는 성형체를 제조하기 위해서는, 상하부 형의 편심 정밀도, 즉 동축성(同軸性)이 좋고 상대적인 경사가 적은 것을, 연속 프레스 공정 사이를 통해 매우 높게 유지하는 것이 요구된다. 예를 들어, 상부 형과 하부 형의 상호의 수평 방향의 어긋남(시프트)은, 10㎛ 이내, 바람직하게는 5㎛ 이내, 상호의 기울기각(틸트)은 5분(0.08333도) 이내, 바람직하게는 2분(0.01667도) 이내인 것이 요구된다.

따라서, 몸통 형과 상하부 형 사이에 허용되는 클리어런스는, 최대라도 10㎛ 이하로 되고, 이 상황하에서 확실하게 상하부 형의 접근이 연속적으로 행해져야만 한다.

그러나, 이와 같은 좁은 클리어런스에서의 미끄럼 이동을 유지하여, 수백 내지 수만회나 연속 프레스를 행하는 것은 일반적으로 곤란하다. 특히, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 방법에서는, 형 개방 상태의 성형 형을 예열하고, 예열 상태에서 형 폐쇄를 행하므로, 상하부 형의 동축성을 유지하는 것이 한층 곤란하다. 즉, 상부 형 및 하부 형은 각각 지지 부재에 의해 지지되고, 어느 한쪽이, 상하 이동 가능해지도록 형 폐쇄 기구의 주축에 고정되어 있다. 이 상태에서 상부 형과 하부 형을 각각, 프레스 성형에 적합한 온도로 될 때까지 예열하면, 상하부 형의 지지 부재가 각각 열팽창하여 열변형된다. 예를 들어, 성형 소재가 글래스인 경우에는, 400℃ 내지 900℃의 고온으로 되도록 예열되므로, 이와 같은 상태에서, 상하부 형의 편심 정밀도를 높게 유지하면서, 수백 내지 수만회의 연속 프레스를 행하는 것은 매우 곤란하다.

또한, 생산 효율을 향상하기 위해서는, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 상부 형과 하부 형을 복수 지지하고, 동시에 복수의 프레스 성형을 행하는 것이 바람직하다.

그러나, 이와 같은 장치를 사용하면, 상하부 형은, 지지 부재 등의 열변형에 의해, 각각 약간 위치 변위한다. 이 변위량은, 각 형의, 프레스 주축과의 거리에 따라서도 다르고, 또한 성형 소재의 종류에 의해 선택되는 프레스 온도에 따라서도 다르다. 또한, 각각 단일의 상부 형 지지 부재, 하부 형 지지 부재에 복수의 상부 형, 하부 형을 지지시키면, 상하의 지지 부재는 단일의 형을 지지하고 있는 지지 부재보다도 치수가 크므로, 열변형도 크다. 이로 인해, 거기에 배치된 복수의 상부 형, 하부 형의 각각이, 정확하게 축을 일치시킨 상태에서 접근, 밀착하는 상태를, 연속 프레스 공정을 통해 유지하는 것은 몹시 곤란하다.

몰드 프레스 성형에 있어서, 성형 형의 동축성이 고정밀도 좋게 유지되어 있지 않으면, 하부 형과 몸통 형 사이에 마찰이나 마멸이 발생한다. 프레스시에는 큰 하중이 작용하므로, 마찰이나 마멸이 발생하면, 성형체에 걸려야 할 하중이 몸통 형, 하부 형 사이에 흡수되어, 프레스 압력이 성형체에 불균일하게 작용하여, 편심 정밀도, 면 정밀도, 두께 정밀도의 열화나, 몸통 형, 하부 형의 파손 등이 발생한다.

또한, 마찰이나 마멸에 의해 발생한 마모분이 성형체에 부착되면, 성형체는 외관 불량으로 된다. 또한, 이와 같은 마찰이나 마멸이 발생하면, 몸통 형과 하부 형 사이의 클리어런스가 소정 범위를 초과하고, 결과로서 몸통 형에 의한 하부 형의 위치 규제가 완화하게 된다. 이것은, 상부 형과 하부 형의 동축성을 잃게 되는 것을 의미하고, 상부 형과 하부 형 사이의 수평 방향의 어긋남(시프트)이나, 상부 형과 하부 형의 상대적인 경사(기울기)가 발생한다. 특히, 성형체가 광학 소자인 경우에는, 심각한 성능 열화하게 된다.

여기서, 특허 문헌 2에서는, 하부 형과 하부 형 지지 부재와의 미끄럼 이동면에 윤활 처리를 실시하여 하부 형의 수평 이동을 용이하게 하여, 몸통 형과 하부 형의 마찰이나 마멸을 방지하고 있다.

그러나, 프레스 성형마다 하부 형과 하부 형 지지 부재와의 미끄럼 이동면에서 미끄럼 이동이 반복되기 때문에, 프레스 성형의 횟수가 증가함에 따라서, 이 미끄럼 이동면이 열화, 마모되어, 정기적으로 윤활 처리를 행해야만 한다. 또한, 몸통 형에 하부 형이 삽입될 때, 확실히 미끄럼 이동면으로의 윤활 처리에 의해 하부 형의 수평 이동은 용이해지나, 하부 형과 하부 형 지지 부재가 면 접촉하고 있기 때문에, 수평 이동을 위해 필요한 초기의 모멘트가 비교적 커지고, 반드시 하부 형의 수평 이동을 원활하게 행할 수 없는 경우도 있다.

본 발명은 상기한 사정에 비추어 이루어진 것이고, 성형체를 고정밀도로 프레스 성형하기 위해, 형 보유 지지 부재에 대한 성형 형의 수평 이동을 매우 용이하게 함으로써, 상하부 형의 편심 정밀도를 양호하게 유지하고, 따라서 고정밀도의 성형체를 안정적으로 생산할 수 있는 몰드 프레스 성형 형 및 그와 같은 성형 형을 사용한 성형체의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 몰드 프레스 성형 형은, 임의 형상의 성형면을 갖는 제1 및 제2 형과, 상기 제1 및 제2 형이, 서로의 성형면이 마주 보도록 대향 배치되어 동축 상태로 삽입되는 몸통 형과, 상기 제1 형을 수평 방향으로 이동 가능하게 보유 지지하는 제1 형 보유 지지 부재와, 상기 제1 형과 상기 제1 형 보유 지지 부재 사이에 배치되고, 상기 제1 형의 수평 방향으로의 이동에 수반하여 구름 이동하는 복수의 구름 이동 부재를 구비한 구성으로 되어 있다.

이와 같은 구성으로 한 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형에 따르면, 제1 형과 제1 형 보유 지지 부재 사이에 복수의 구름 이동 부재를 배치함으로써, 제1 형의 수평 방향으로의 이동이, 미소한 초기 모멘트가 발생해도 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 이로 인해, 프레스 성형 동작이 개시되고, 제1 형이 몸통 형 내에 삽입될 때에, 제1 형의 축심이, 제2 형 및 몸통 형의 축심과 일치하고 있지 않아도, 제1 형은, 몸통 형 내에 삽입되면서 수평 방향으로 원활하게 이동하고, 이에 의해, 제1 형이나 몸통 형에 무리한 힘이 미치지 않고, 제1 형이, 제2 형 및 몸통 형과 동축으로 되는 위치로 유도된다. 따라서, 제1 형 및 제2 형과 몸통 형의 클리어런스를 수 마이크로미터 정도로 설정해도, 확실하게 제1 형 및/또는 제2 형이 몸통 형 내에 원활하게 삽입되어, 제1 및 제2 형의 동축성을 고도로 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형은, 상기 제1 형이 삽입되는 측의 상기 몸통 형의 개구부 내주면에, 테이퍼 형상으로 직경 확대되는 가이드부가 형성되고, 상기 가이드부는, 상기 제1 형이 상기 몸통 형에 삽입될 때에, 상기 제1 형에 접촉하여, 상기 제1 형이 상기 제2 형과 동축 상태가 되도록 안내하는 구성으로 할 수 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 몸통 형 내로의 제1 형의 삽입이 방해되지 않고, 가이드부로 가이드되면서 제1 형이 몸통 형 내에 원활하게 삽입되는 동시에, 제1 형의 수평 이동이 재촉되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형에 있어서, 상기 구름 이동 부재는, 직경이 균일한 구 형상 부재로 한 구성으로 할 수 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 제1 형과 제1 형 보유 지지 부재 사이에 배치된 직경이 균일한 구 형상 부재가, 양자에 점 접촉한 상태에서, 제1 형의 원활한 수평 이동을 촉진하므로, 제1 형을 몸통 형 내에 원활하게 삽입할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형에 있어서, 상기 구름 이동 부재는, 프레스 성형 온도가 있어서의 굽힘 강도가 300㎫ 이상의 세라믹스로 이루어지는 구성으로 할 수 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 광학 글래스 등의 성형 소재를 프레스 성형하는데 있어서, 구름 이동 부재는, 고온하에서 프레스 하중을 받아도 변형이나 마모ㆍ열화가 발생하지 않는 강도를 갖기 때문에, 장시간에 걸쳐 정밀도가 높은 몰드 프레스 성형을 유지할 수 있다.

아직, 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형에 있어서, 상기 구름 이동 부재는 질화규소, 탄화규소, 지르코니아, 또는 알루미나 중 어느 하나로 이루어지는 구성으로 되어 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 상기 소재로 이루어지는 구름 이동 부재는, 모두 고온시에 있어서의 강도(굽힘 강도), 경도(비커스 경도)가 우수하기 때문에, 장시간에 걸쳐 정밀도가 높은 몰드 프레스 성형을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형은, 상기 구름 이동 부재를 사이에 두고 대향하는 상기 제1 형과 상기 제1 형 보유 지지 부재의 적어도 한쪽의 면에, 상기 구름 이동 부재를 수용하는 함몰부를 형성한 구성으로 할 수 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 함몰부에 구름 이동 부재가 수용되도록 함으로써, 성형 형을 조립할 때 등에, 구름 이동 부재가 탈락해 버리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형은, 상기 몸통 형을 상기 제1 형을 향해 압박하는 탄성 부재를 구비하고, 상기 제1 및 제2 형으로 성형 소재를 프레스 성형할 때에, 상기 제1 형이 삽입되는 측의 상기 몸통 형의 개구부 단부면이, 상기 탄성 부재의 압박력에 의해 상기 제1 형의 일부에 압박되도록 한 구성으로 할 수 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 프레스 성형시에, 탄성 부재의 압박력에 의해 몸통 형의 개구부 단부면이 제1 형에 압박되어, 제1 형과 몸통 형의 위치 관계, 특히 동축도가 정확하게 규정되어, 편심 정밀도가 우수한 성형체를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형은, 상기 제1 형이 성형면에 볼록면을 갖고, 상기 제1 형의 성형면의 주위에 위치하여, 상기 제1 형의 성형면 상에 공급된 성형 소재를 지지하는 지지 부재와, 상기 제1 및 제2 형의 근접 동작에 따라서, 상기 지지 부재를 상기 하부 형의 성형면의 주위로부터 밀어 내리는 밀어내림 기구를 구비한 구성으로 할 수 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 오목면을 갖는 메니스커스 렌즈나, 양 오목 렌즈를 성형하는 경우라도, 성형 소재가 중심으로부터 대폭 어긋나는 두께의 불균일을 발생하지 않고, 고정밀도로 프레스 성형할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형은, 상기 제1 형 보유 지지 부재에 접촉하는 곡면을 갖는 개재 부재를, 상기 제1 형 보유 지지 부재와 상기 구름 이동 부재 사이에 개재시킨 구성으로 할 수 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 몸통 형에 대해 제1 형이 경사져 배치되어 있었다고 하여, 개재 부재가, 그 곡면을 따라 요동하면서 제1 형의 경사를 수정한다. 따라서, 제1 형은, 개재 부재에 의한 경사의 수정과, 수평 이동에 의해, 동축성이 고도로 확보되어 몸통 형 내에 삽입되기 때문에, 편심 정밀도(틸트 및 시프트의 정밀도)의 양호한 성형체를 성형할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 성형체의 제조 방법은, 임의 형상의 성형면을 갖는 제1 및 제2 형과, 상기 제1 및 제2 형이, 서로의 성형면이 마주 보도록 대향 배치되어 동축 상태로 삽입되는 동시에, 상기 제1 형이 삽입되는 측의 개구부 내주면에 가이드부가 형성된 몸통 형과, 상기 제1 형을 수평 방향으로 이동 가능하게 보유 지지하는 제1 형 보유 지지 부재와, 상기 제1 형과 상기 제1 형 보유 지지 부재 사이에 배치된 복수의 구름 이동 부재를 구비한 몰드 프레스 성형 형과, 상기 제1 및 제2 형의 적어도 한쪽을 승강시키는 구동 수단과, 상기 몰드 프레스 성형 형을 가열하는 가열 수단을 구비한 성형 장치를 사용하고, 상기 가열 수단에 의해 소정 온도로 가열된 상기 몰드 프레스 성형 형에 의해 성형 소재를 프레스 성형하여, 상기 성형면의 형상을 상기 성형 소재로 전사함으로써 성형체를 제조하는데 있어서, 상기 구동 수단에 의해 상기 제1 및 제2 형의 적어도 한쪽을 승강시킴으로써 상기 제1 형이 상기 몸통 형에 삽입되도록 하고, 이때에, 상기 제1 형이 상기 몸통 형에 형성된 가이드부에 접촉하여 수평 방향으로 이동하는데 수반하여 상기 구름 이동 부재가 구름 이동하고, 상기 제1 형을 상기 제2 형과 동축 상태가 되도록 안내하는 방법으로 있다.

이와 같은 방법으로 함으로써, 제1 형이 몸통 형의 가이드부에 의해 수평 방향으로 이동하는데 수반하여, 구름 이동 부재가 구름 이동함으로써 제1 형의 원활한 수평 이동이 촉진된다. 따라서, 대향하고 있는 한 쌍의 제1 및 제2 형을 높은 정밀도로 동축 상태로 유지할 수 있으므로, 성형체를 고정밀도로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 성형체의 제조 방법은, 보다 구체적으로는, 프레스 성형에 앞서, 상기 성형 소재를 예열하는 동시에, 상기 몰드 프레스 성형 형을 예열하고, 이 상기 성형 소재를 예열한 상기 몰드 프레스 성형 형에 공급하여 프레스 성형을 행하는 방법으로 할 수 있다.

이와 같은 방법으로 함으로써, 사이클 타임이 단축되어 생산 효율이 높고, 고정밀도의 성형체를 제조할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 제1 형과 제2 형 보유 지지 부재 사이에 복수의 구름 이동 부재를 배치함으로써, 제1 형의 수평 방향으로의 이동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 이로 인해, 프레스 성형 동작이 개시되고, 제1 형이 몸통 형 내에 삽입될 때에, 제1 형의 축심이, 제2 형 및 몸통 형의 축심과 일치하고 있지 않아도, 제1 형은, 몸통 형 내에 삽입되면서 수평 방향으로 원활하게 이동하고, 이에 의해, 제1 형이나 몸통 형에 무리한 힘이 미치지 않고, 제1 형이, 제2 형 및 몸통 형과 동축으로 되는 위치로 유도되어, 제1 및 제2 형의 동축성을 고도로 확보할 수 있다.

게다가, 구름 이동 부재는, 제1 형의 수평 방향의 이동에 수반하여 구름 이동하기 때문에, 반복하여 프레스 성형을 행해도 마모되는 일이 없어 내구성이 높고, 편심 정밀도가 매우 양호한 성형체의 연속 생산이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형의 제1 실시 형태의 개략을 도시하는 단면도이다.

도 2는 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형의 제1 실시 형태의 개략을 도시하는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형의 제1 실시 형태의 개략을 도시하는 단면도이다.

도 4는 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형의 제2 실시 형태의 개략을 도시하는 단면도이다.

도 5는 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형의 제3 실시 형태의 개략을 도시 하는 단면도이다.

도 6은 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형의 제4 실시 형태의 개략을 도시하는 단면도이다.

도 7은 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형의 제5 실시 형태의 개략을 도시하는 단면도이다.

도 8은 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형에 의해 프레스 성형을 하는데 적합한 프레스 성형 장치의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.

도 9는 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형의 다른 실시 형태의 개략을 도시하는 단면도이다.

도 10은 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형의 또 다른 실시예의 개략을 도시하는 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.

[몰드 프레스 성형 형/제1 실시 형태]

우선, 본 발명에 관한 몰드 프레스 성형 형(이하,「성형 형」이라 함)의 제1 실시 형태에 대해 설명한다.

또한, 도 1, 도 2 및 도 3은 본 실시 형태에 관한 성형 형의 개략을 도시하는 단면도이다. 이들 도면에 있어서, 도 1은 형 개방한 성형 형에 광학 글래스 등으로 이루어지는 성형 소재(G)를 공급한 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 2는 프레스 성형 동작의 도중의 상태를 도시하고 있고, 도 3은 형 폐쇄된 상태를 도시하 고 있다.

본 실시 형태에 관한 성형 형은, 성형하고자 하는 글래스 렌즈 등의 광학 소자(성형체)의 형상을 바탕으로, 임의 형상의 성형면(11, 21)이 형성된, 상부 형(제2 형)(10)과, 하부 형(제1 형)(20)을 갖고 있다. 이들 성형면(11, 21)은, 예를 들어 글래스 렌즈의 제1 및 제2 면을 구성하는 구면 또는 비구면으로 할 수 있다. 그리고, 서로의 성형면(11, 21)이 마주 보도록 하여 대향 배치된 상하부 형(10, 20)이, 몸통 형(30) 내에 삽입된 상태에서 서로 근접함으로써, 상부 형(10)과 하부 형(20) 사이에 공급된 성형 소재(G)를 프레스 성형하도록 되어 있다.

도시한 예에 있어서, 상부 형(10)은, 몸통 형(30)과 함께, 상부 형 보유 지지 부재(제2 형 보유 지지 부재)(15)에 보유 지지되어 있고, 하부 형(20)은, 하부 형 보유 지지 부재(제1 형 보유 지지 부재)(25)에 보유 지지되어 있다. 이들 보유 지지 부재(15, 25)는, 모두 텅스텐 합금 등의 자성체로 이루어지고, 주위에 배치된 고주파 유도 가열 코일 등의 가열 수단[예를 들어, 후술하는 도 8에 도시한 바와 같은 형 가열 장치(134)] 등에 의해 가열되고, 그 열이 상하부 형(10, 20)이나 몸통 형(30)에 전달되도록 되어 있다.

또한, 가열 수단은, 상부 형(10)이나 상부 형 보유 지지 부재(15)를 가열하는 상부 형용 가열 수단과, 하부 형(20)이나 하부 형 보유 지지 부재(25)를 가열하는 하부 형용 가열 수단을 병설하고, 양자의 가열 온도를 개별로 조절할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상부 형 보유 지지 부재(15)에는, 그 상면측에 고정축(40)이 장착되어 있다. 이것과 동시에, 하부 형 보유 지지 부재(25)의 하면측에는, 도시하지 않은 에어 실린더 등으로 이루어지는 승강 기구를 갖는 구동 수단에 접속된 구동축(50)이 장착되어 있다. 이에 의해, 상부 형(10)에 대해, 하부 형(20)이 축 방향을 따라 상하 이동하도록 하여, 상하부 형(10, 20)이 서로 근접, 이격하도록 하고 있으나, 도시한 예와는 반대로, 상부 형 보유 지지 부재(15)에 구동축을 장착하는 동시에, 하부 형 보유 지지 부재(25)를 고정축에 장착하도록 해도 좋다. 상부 형 보유 지지 부재(15)와 하부 형 보유 지지 부재(25)에 별개로 구동축을 장착하여, 상하부 형(10, 20)의 양쪽이 축 방향을 따라 상하 이동하도록 해도 좋다.

몸통 형(30)과 함께 상부 형(10)을 보유 지지하는 상부 형 보유 지지 부재(15)는, 상부 형 지지대(16)와 상부 모형(母型)(17)을 구비하고 있다. 상부 모형(17)은, 몸통 형(30)을 동심 형상으로 둘러싸는 원통형으로 되고, 상부 형 지지대(16)의 하면에 고정되어 있다.

몸통 형(30)의 상부측에는, 도시한 바와 같은 직경 방향으로 돌출되는 돌출부(31)가 형성되어 있고, 상부 모형(17)을 상부 형 지지대(16)의 하면에 고정할 때에, 이 돌출부(31)가, 상부 모형(17)의 내주에 형성된 단차면(17a)과 상부 형 지지대(16)의 하면 사이에 끼움 지지된다. 그리고, 몸통 형(30)은, 돌출부(31)가 끼움 지지된 상태에서, 상부 형 보유 지지 부재(15)에 보유 지지, 고정되어 있고, 그 수평 방향 및 축 방향의 이동이 억지되어 있다.

상부 형(10)은, 성형면(11)이 형성된 소직경부(12)와, 성형면(11)보다 직경이 큰 대직경부(13)가 동심 형상으로 배치된 형상으로 되고, 몸통 형(30) 내에 동 심 형상으로 삽입된 상태에서 상부 형 보유 지지 부재(15)에 보유 지지되어 있다. 그리고, 도 1에 도시한 형 개방 상태에 있어서, 몸통 형(30) 내에 삽입된 상부 형(10)의 대직경부(13)의 하면이, 몸통 형(30)의 상부 내주측에 형성된 원환 형상의 단차면(30a)에 접촉하고, 상부 형(10)의 상면과, 상부 형 지지대(16)의 하면 사이에, 간극(S)이 형성되도록 되어 있다.

따라서, 상부 형(10)은, 이 간극(S)분만큼 몸통 형(30) 내를 축 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 되나, 프레스 성형 동작이 이루어지는 동안, 몸통 형(30) 내에 상부 형(10)이 삽입된 상태가 유지되기 때문에, 상부 형(10)과 몸통 형(30)의 미끄럼 이동부에 있어서의 수평 방향의 클리어런스(C2)는, 매우 작게(예를 들어, 한쪽 5㎛ 이하, 바람직하게는 한쪽 2㎛ 이하) 해 둘 수 있다.

또한, 하부 형(20)이 상승하여 형 폐쇄가 이루어질 때에는, 하부 형(20)의 성형면(21) 상의 성형 소재(G)가, 상부 형(10)의 성형면(11)에 접촉하여 상부 형(10)을 밀어 올린다. 이에 의해, 상부 형(10)은, 상기 간극(S)분만큼 몸통 형(30) 내를 미끄럼 이동하여 상부 형 지지대(16)의 하면에 접촉하고, 도 3에 도시한 바와 같이, 상부 형(10)의 대직경부(13)와, 몸통 형(30)의 단차면(30a) 사이에 간극이 형성된다. 성형체의 두께는, 일단 여기서 규정되나, 이 후, 냉각하면, 성형체의 열수축에 추종하여 상부 형(10)이 그 자중에 의해 약간 하강하고, 상하부 형(10, 20)과 성형체의 밀착을 유지한 상태로 냉각을 행할 수 있다.

하부 형(20)도 상부 형(10)과 마찬가지로, 성형면(21)이 형성된 소직경부(22)와, 성형면(21)보다 직경이 큰 대직경부(23)를 동축에 배치한 형상으로 되어 있고, 하부 형 지지대(26)와, 이 하부 형 지지대(26)의 상면에 고정된 하부 모형(27)을 구비한 하부 형 보유 지지 부재(제1 형 보유 지지 부재)(25)에 보유 지지되어 있다.

하부 모형(27)은, 내주면의 상부측이 소직경 내주면(27a)으로 되고, 하부 형(20)을 하부 형 보유 지지 부재(25)에 보유 지지했을 때에, 하부 형(20)의 소직경부(22) 사이에, 도시한 바와 같은 상방으로 개방하는 원환 형상의 삽입 홈(28)이 형성되도록 되어 있다. 프레스 성형 동작이 이루어질 때에, 이 삽입 홈(28)에는, 몸통 형(30)의 하부측이 삽입되고, 이와 함께, 하부 형(20)의 소직경부(22)가 몸통 형(30) 내에 삽입된다(도 3 참조).

하부 형(20)의 소직경부(22)가 몸통 형(30) 내에 삽입되면, 상하부 형(10, 20)의 각각에 몸통 형(30)의 내주면이 접촉하게 되고, 이에 의해, 상하부 형(10, 20)의 동축성을 확보할 수 있다. 이때, 하부 형(20)의 소직경부(22)의 외주면과, 몸통 형(30)의 하부측의 내주면의 클리어런스(C3)가 지나치게 크면, 상부 형(10)과 하부 형(20)의 축심이 어긋나고, 틸트나 시프트 등의 편심 불량을 초래해 버려, 상하부 형(10, 20)의 동축성을 확보하는 것이 곤란해진다. 이로 인해, 하부 형(20)의 소직경부(22)의 외주면과, 몸통 형(30)의 하방측의 내주면의 클리어런스(C3)는, 요구되는 광학 소자의 편심 정밀도를 고려하면, 0.5 내지 10㎛로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 5㎛이다.

한편, 하부 모형(27)의 내주면의 하부측은 대직경 내주면(27b)으로 되고, 이 대직경 내주면(27b)과 소직경 내주면(27a)의 단차 부분에 형성되는 원환 형상의 단 차면(27c)과, 하부 형 지지대(26)의 상면에 끼워지도록 하여, 하부 형(20)의 대직경부(23)가, 하부 모형(27)과 하부 형 지지대(26) 사이에 헐겁게 끼운 형상으로 보유 지지되도록 되어 있다. 이에 의해, 하부 형(20)의 축 방향의 이동 범위를 규제하면서, 하부 형(20)의 대직경부(23)의 외주면과, 하부 모형(27)의 대직경 내주면(27b) 사이에, 소정의 클리어런스(C1)를 확보함으로써, 이 클리어런스(C1)분만큼, 하부 형(20)이 수평 방향(축 방향에 직교하는 방향)으로 이동할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 도시한 예에 있어서는, 하부 모형(27)과 하부 형 지지대(26) 사이에, 하부 형(20)의 대직경부(23)를 헐겁게 끼운 형상으로 보유 지지하는데 있어서, 하부 형(20)과 하부 형 지지대(26)[하부 형 보유 지지 부재(25)] 사이에는, 복수의 구름 이동 부재(60)가, 하부 형(20)의 수평 이동에 수반하여 구름 이동 가능해지도록 깔려 있다. 이에 의해, 하부 형(20)의 수평 방향으로의 이동이 원활하게 이루어지도록 되어 있다.

여기서, 구름 이동 부재(60)는, 직경이 균일한 구 형상 부재로 하는 것이 바람직하다. 구름 이동 부재(60)로서는 질화규소(Si₃N₄), 탄화규소(SiC), 지르코니아(ZrO₂), 알루미나(Al₂O₃) 등의 세라믹스, 또는 탄화텅스텐(WC) 등을 포함하는 서멧, 그 밖의 금속 등의 고경도 및 고내열성의 소재에 의해 형성된, 직경 0.1㎜ 내지 5㎜의 진구(眞球) 형상의 부재를 사용할 수 있다. 또한, 이들 소재로 이루어지는 구름 이동 부재(60)는, 1종만으로 또는 복수종을 혼합하여 사용해도 좋다.

또한, 구름 이동 부재(60)의 형상은, 진구 형상 이외에, 원기둥 형상, 편평 구(扁平球) 형상 등으로 해도 좋으나, 구름 이동 부재(60)의 가공의 용이성, 높이(직경) 정밀도의 용이함, 구름 용이함의 점으로부터, 진구 형상인 것이 가장 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 성형 형을 사용하여, 광학 글래스 등의 성형 소재(G)를 프레스 성형할 때에는, 성형 소재(G)가 10⁶ 내지 10¹² dPaㆍs의 점도로 되는 온도에 상당하는 온도(400 내지 900℃ 정도)까지 가열된 상태에서 주기적으로 프레스 성형이 반복되고, 또한 수㎏/㎠ 내지 수백㎏/㎠의 하중이 성형 형 및 성형 소재(G)에 가해진다.

이때, 하부 형(20)과 하부 형 지지대(26)[하부 형 보유 지지 부재(25)] 사이에 배치된 복수의 구름 이동 부재(60)에도, 고온하에서 상기 하중이 가해진다. 이로 인해, 구름 이동 부재(60)에는, 프레스 성형 온도(400 내지 900℃ 정도)에 있어서, 소정의 강도가 요구된다. 일반적으로 압축 강도는 굽힘 강도와 상관이 있기 때문에, 프레스 성형 온도에 있어서의 굽힘 강도가 300㎫ 이상 있는 세라믹스를 사용하여 구름 이동 부재(60)를 형성하면, 고온하에서 프레스 하중을 받아도 변형이나 마모ㆍ열화가 발생하는 일은 없다. 반대로, 프레스 성형 온도에 있어서의 굽힘 강도가 300㎫ 미만인 세라믹스나 금속을 구름 이동 부재(60)로서 이용한 경우, 구름 이동 부재(60)가 변형되어, 원활한 구름 이동 작용을 발휘할 수 없게 될 우려가 있다.

상술한 질화규소(Si₃N₄), 탄화규소(SiC), 지르코니아(ZrO₂), 알루미나(Al₂O₃) 등의 세라믹스는, 상온에서의 굽힘 강도가 400㎫ 이상 있고, 온도 의존성은 있기는 하나, 프레스 성형 온도에 있어서 300㎫의 굽힘 강도를 갖는다. 또한, 비커스 경도도 1000HV 이상 있기 때문에, 광학 글래스 등의 성형 소재(G)를 프레스 성형할 때의 하중을 받아도 변형이나 마모ㆍ열화가 발생하는 일은 없다.

하부 형(20)과 하부 형 지지대(26) 사이에 까는 구름 이동 부재(60)의 수 n은, 구름 이동 부재(60)의 중심을 지나는 단면의 면적 a와, 하부 형 지지대(26) 상에서 구름 이동 부재가 구름 이동 가능하게 된 범위의 면적[도시한 예에서는, 후술하는 함몰부(26a)의 바닥면의 면적] A에 따라서 정해지고, 이들 사이에, 0.3 ≤ a × n/A ≤ 0.8, 바람직하게는 0.5 ≤ a × n/A ≤ 0.7의 관계가 성립되도록 하는 것이 바람직하다.

구름 이동 부재(60)의 수 n이 상기 관계에 만족하지 않으면, 구름 이동 부재(60)의 배치가 치우쳐 버린 경우 등에, 하부 형(20)을 하부 형 보유 지지 부재(25) 수평으로 보유 지지할 수 없게 되어 버리는 동시에, 하부 형 보유 지지 부재(25)로부터 하부 형(20)으로의 열전도가 불충분해져 버려, 효율적으로 하부 형(20)을 가열할 수 없게 되는 경향이 있다. 한편, 구름 이동 부재(60)의 수 n이 상기 관계를 넘어 지나치게 많아져 버리면, 각 구름 이동 부재(60)가 자유롭게 구름 이동할 수 없게 되어 버려, 하부 형(20)의 원활한 수평 이동을 저해해 버리는 일이 있다.

또한, 성형 형의 조립성을 고려하면, 도시한 바와 같이, 하부 형 지지대(26)의 상면에 함몰부(26a)를 형성해 두고, 이 함몰부(26a)에 구름 이동 부재(60)가 수용되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 성형 형을 조립할 때 등에, 구름 이동 부재(60)가 탈락해 버리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 구름 이동 부재(60)를 수용하여, 그 탈락을 방지하기 위해서는, 함몰부(26a)는, 구름 이동 부재(60)를 통해 대향하는 하부 형(20)과, 하부 형 보유 지지 부재(25)[하부 형 지지대(26)]의 적어도 한쪽의 면에 형성되어 있으면 좋다. 따라서, 하부 형 지지대(26)의 상면에 함몰부(26a)를 형성하는 대신에, 하부 형(20)의 하면에 같은 함몰부를 형성하고, 이 함몰부에 구름 이동 부재가 수용되도록 해도 좋다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 하부 형(20)이 수평 방향으로 이동 가능해지도록 하부 형 보유 지지 부재(25)에 보유 지지하는 동시에, 하부 형(20)과 하부 형 보유 지지 부재(25) 사이에 복수의 구름 이동 부재(60)를 깔고, 하부 형(20)의 수평 방향으로의 이동이 원활하게 이루어지도록 함으로써, 상하부 형(10, 20)의 동축성이 고도로 확보되도록 하고 있다.

즉, 몸통 형(30)은, 그 수평 방향 및 축 방향의 이동이 억지된 상태에서 상부 형 보유 지지 부재(15)에 보유 지지, 고정되어 있기 때문에, 도 2에 도시한 바와 같이, 프레스 성형 동작이 개시되고, 하부 형(20)이 상승하여 몸통 형(30)의 하방 개구부로부터 몸통 형(30) 내에 삽입될 때에, 하부 형(20)의 축심이, 상부 형(10) 및 몸통 형(30)의 축심과 일치하고 있지 않아도, 하부 형(20)은, 몸통 형(30) 내에 삽입되면서 도 2 중 화살표로 나타낸 수평 방향으로 원활하게 이동하고, 이에 의해, 하부 형(20)이나 몸통 형(30)에 무리한 힘이 미치지 않고, 하부 형(20)이, 상부 형(10) 및 몸통 형(30)과 동축으로 되는 위치로 유도되어, 상하부 형(10, 20)의 동축성을 고도로 확보할 수 있다.

이와 같이 하여, 상하부 형(10, 20)의 동축성을 고도로 확보하는데 있어서, 몸통 형(30)의 하부측의 내주면에는, 하방을 향해 테이퍼 형상으로 직경 확대되는 가이드부(32)를 형성해 두는 것이 바람직하다. 프레스 성형 동작이 이루어질 때에, 이 가이드부(32)에, 하부 형(20)의 소직경부(22)의 주연부가 접촉하도록 하면, 몸통 형(30) 내로의 하부 형(20)의 삽입이 방해되지 않고, 가이드부(32)에 가이드되면서 하부 형(20)이 몸통 형(30) 내에 원활하게 삽입되는 동시에, 하부 형(20)의 수평 이동이 재촉된다. 축 방향에 대한 가이드부(32)의 경사 각도(θ)는, 45°이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30°이하, 더 바람직하게는 10°이하이다.

또한, 하부 형(20)은, 그 대직경부(23)의 외주면과, 하부 모형(27)의 대직경 내주면(27b)의 클리어런스(C1)의 범위에서 수평 방향으로 이동 가능하게 되어 있고, 이 클리어런스(C1)의 최대값이, 하부 형(20)의 수평 방향에 있어서의 이동량의 상한으로 된다. 이로 인해, 몸통부(30)에 형성하는 가이드부는, 그 직경 확대 폭(W)이, 상기 클리어런스(C1)보다도 크게 되어 있는 것이 바람직하다.

이에 의해, 하부 형(20)의 수평 방향에 있어서의 축 어긋남이 최대가 되어 있어도, 프레스 성형 동작이 이루어질 때에, 하부 형(20)의 소직경부(22)의 주연부 를 가이드부에 접촉시킬 수 있고, 몸통 형(30) 내로의 하부 형(20)의 삽입이나, 하부 형(20)의 수평 이동이 방해되지 않도록 할 수 있다.

여기서, 하부 형(20)의 수평 방향의 이동량은, 상기한 바와 같이, 하부 형(20)의 대직경부(23)의 외주면과, 하부 모형(27)의 대직경 내주면(27b)의 클리어런스(C1)에 의해 규정되나, 이 클리어런스(C1)가 지나치게 작으면, 하부 형(20)과 하부 모형(27)의 열팽창 차에 의해 클리어런스가 없어져 버려, 하부 형(20)의 이동이 저해되어 버리는 경우가 있다. 또한, 복수개 빼기의 프레스 성형을 하는 경우에, 클리어런스(C1)가 지나치게 작으면, 각 형의 위치 정밀도의 허용 범위가 작아지는데다가, 마모의 발생이나 형 폐쇄 불능하게 되어 버릴 우려도 있다.

반대로, 클리어런스(C1)가 지나치게 크면, 하부 형(20)의 허용되는 이동 범위가 과대해지기 때문에, 형 폐쇄시에 몸통 형(30)이 하부 형(20)의 성형면(21)에 접촉하여, 성형면(21)을 손상시키거나, 형 폐쇄 불능하게 되어 버릴 우려가 있다.

이들의 것을 고려하면, 클리어런스(C1)는 10 내지 200㎛인 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 실시 형태에 관한 성형 형에 있어서, 상부 형(10), 하부 형(20), 몸통 형(30) 등에 사용하는 소재에 제한은 없고, 예를 들어 탄화규소, 규소, 질화규소, 탄화텅스텐, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 탄화티탄 등의 서멧, 또는 이들 표면에 다이아몬드, 내열 금속, 귀금속 합금, 탄화물, 질화물, 붕화물, 산화물 등을 피복한 경질 소재를 사용할 수 있다. 또한, 상하부 형(10, 20)의 성형면(11, 21)이나, 몸통 형(30)의 내주면 등, 성형 소재(G)와 접촉하는 부위에는, 성형면과의 융착 방지를 위한 코팅을 실시할 수 있다. 이와 같은 코팅으로서는, 귀 금속막, 탄소막, 수소화탄소막 등으로 할 수 있고, 공지된 이형막과 같은 막으로 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 탄소나, 탄화수소를 주성분으로서 함유하는 막을, 증착법, 스패터법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 CVD 등의 공지된 수단을 사용하여, 소정의 막 두께로 성막할 수 있다.

[몰드 프레스 성형 형/제2 실시 형태]

다음에, 본 발명에 관한 성형 형의 제2 실시 형태에 대해 설명한다.

또한, 도 4는 본 실시 형태에 관한 성형 형의 개략을 도시하는 단면도이고, 도 4의 (a)는 형 개방한 성형 형에 성형 소재(G)를 공급한 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 4의 (b)는 형 폐쇄된 상태를 도시하고 있다.

본 실시 형태가 전술한 제1 실시 형태와 다른 것은, 몸통 형(30)을 하부 형(20)을 향해 압박하는 탄성 부재(35)를 구비한 점에 있다. 이와 같은 탄성 부재(35)로서는, 코일 스프링 등을 사용할 수 있고, 예를 들어 도시한 바와 같이, 몸통 형(30)의 내주면에 받침 시트로 한 단차부(36)를 형성하고, 이 단차부(36)와, 상부 형(10)의 소직경부(12)와 대직경부(13)의 단차 부분에 형성되는 단면(10a)과의 사이에, 탄성 부재(35)를 장착함으로써, 하부 형(20)을 향해 몸통 형(30)이 압박되도록 할 수 있다.

프레스 성형 동작이 개시되고, 하부 형(20)이 상승하여 몸통 형(30) 내에 삽입되어 감으로써, 상하부 형(10, 20) 사이에서 성형 소재(G)가 프레스 성형되나, 이 프레스 성형의 과정에서, 몸통 형(30)의 하부 형(20)측의 개구부 단부면이, 하부 형(20)의 대직경부(23)의 상면에 접촉한다. 이때, 몸통 형(30)은, 탄성 부 재(35)에 의해 하부 형(20)을 향해 압박되어 있고, 상승 도중의 하부 형(20)에 압박된다.

따라서, 몸통 형(30)의 하부 형(20)측의 개구부 단부면과, 하부 형(20)의 대직경부(23)의 상면을 수평면으로 해 둠으로써, 하부 형(20)과 몸통 형(30)의 위치 관계, 특히, 동축도가 정확하게 규정되고, 보다 편심 정밀도가 우수한 성형체를 얻을 수 있다.

본 실시 형태는, 이상의 점에서 제1 실시 형태와 다르나, 그 이외에는 같은 구성을 구비하고 있으므로, 다른 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

[몰드 프레스 성형 형/제3 실시 형태]

다음에, 본 발명에 관한 성형 형의 제3 실시 형태에 대해 설명한다.

또한, 도 5는 본 실시 형태에 관한 성형 형의 개략을 도시하는 단면도이고, 도 5의 (a)는 형 개방한 성형 형에 성형 소재(G)를 공급한 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 5의 (b)는 형 폐쇄된 상태를 도시하고 있다.

본 실시 형태에서는, 전술한 제2 실시 형태에 대해, 상부 형 지지대(16)의 하면에, 몸통 형(30)의 상부측 단부 모서리를 수용 가능한 원환 형상의 홈(16a)이 형성되어 있고, 상하부 형(10, 20)이 형 폐쇄 상태에 있을 때에, 몸통 형(30)의 상부측 단부 모서리가 상부 형(10)의 상면보다 상방으로 돌출하고, 상부 형 지지대(16)의 하면에 형성된 홈(16a) 내에 들어가도록 되어 있다.

이와 같이 구성함으로써, 상부 형(10)이나 하부 형(20)과, 몸통 형(30)의 미끄럼 이동 거리를 길게 확보할 수 있고, 몸통 형(30)에 대한 상부 형(10)이나 하부 형(20)의 경사를 최소한으로 억지할 수 있기 때문에, 보다 편심 정밀도가 높은 광학 소자를 프레스 성형할 수 있다.

본 실시 형태는, 이상의 점에서 제2 실시 형태와 다르나, 그 이외에는 같은 구성을 구비하고 있으므로, 다른 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

[몰드 프레스 성형 형/제4 실시 형태]

다음에, 본 발명에 관한 성형 형의 제4 실시 형태에 대해 설명한다.

또한, 도 6은 본 실시 형태에 관한 성형 형의 개략을 도시하는 단면도이고, 도 6의 (a)는 형 개방한 성형 형에 성형 소재(G)를 공급한 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 6의 (b)는 형 폐쇄된 상태를 도시하고 있다.

본 실시 형태에 있어서, 하부 형(20)은, 성형면(21)에 볼록면을 갖고, 이 성형면(21)의 주위에는, 성형 소재(G)를 지지하는 지지 부재(70)가 배치되어 있다. 지지 부재(70)는, 그 상단부가 하부 형(20)의 성형면(21)보다도 상방으로 돌출한 상태에서, 성형면(21) 상에 공급된 성형 소재(G)를 지지하도록 되어 있다.

이때, 하부 형(20)의 성형면(21)의 주위에 단차부(21a)가 형성되고, 이 단차부(21a)와 지지 부재(70) 사이에 탄성 부재(70a)가 장착되고, 지지 부재(70)가 상방으로 압박되도록 되어 있다. 그리고, 프레스 성형시에 있어서의 지지 부재(40)의 간섭을 피하기 위해, 밀어내림 기구(71)에 의해, 상하부 형(10, 20)의 근접 동작에 따라서, 지지 부재(40)가 밀어 내려지고[도 6의 (b) 참조], 하부 형(20)의 성형면(21)의 주위로부터 밀려 내려가도록 되어 있다.

이와 같이 함으로써, 오목면을 갖는 메니스커스 렌즈나, 양 오목 렌즈를 성형하는 경우라도, 볼록면을 갖는 하부 형(20)의 성형면(21) 상에 확실하고, 또한 안정적으로 성형 소재(G)의 공급을 행할 수 있다. 게다가, 상하부 형(10, 20)의 근접 동작에 수반하여 지지 부재(70)를 하부 형(20)의 성형면(21)의 주위로부터 밀어 내림으로써, 지지 부재(70)가 성형체의 형상에 실질적으로 간섭하지 않도록 할 수 있고, 보다 편심 정밀도가 우수한 고정밀도의 광학 소자를 제조할 수 있다.

본 실시 형태는, 이상의 점에서 다른 실시 형태와 다르나, 그 이외에는 같은 구성을 구비하고 있으므로, 다른 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

[몰드 프레스 성형 형/제5 실시 형태]

다음에, 본 발명에 관한 성형 형의 제5 실시 형태에 대해 설명한다.

또한, 도 7은 본 실시 형태에 관한 성형 형의 개략을 도시하는 단면도이고, 도 7의 (a)는 형 개방한 성형 형에 성형 소재(G)를 공급한 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 7의 (b)는 형 폐쇄된 상태를 도시하고 있다.

본 실시 형태에 있어서, 하부 형 보유 지지 부재(25)[하부 형 지지대(26)]와, 구름 이동 부재(60) 사이에는, 하부 형 보유 지지 부재(25)와의 접촉면이, 곡면으로 되어 있는 개재 부재(80)를 개재시키고 있다. 이 개재 부재(80)는, 하부 형(20)과 같은 소재로 이루어진다. 또한, 도시한 예에서는, 개재 부재(80)의 상면에 함몰부(80a)가 형성되어 있고, 이 함몰부(80a)에 구름 이동 부재(60)가 수용되어 성형 형을 조립할 수 있도록 되어 있다. 개재 부재(80)의 곡면은, 구면인 것이 바람직하고, 그 곡률 반경은 성형하는 광학 소자의 반경에 따라 다르나, 예를 들어 100㎜ 내지 500㎜로 할 수 있다.

이와 같이 함으로써, 몸통 형(30)에 대해 하부 형(20)이 경사져 배치되어 있었다고 해도, 개재 부재(80)가, 그 곡면을 따라 요동하면서 하부 형(20) 경사를 수정한다. 따라서, 하부 형(20)은, 개재 부재(80)에 의한 경사의 수정과, 수평 이동에 의해, 동축성이 보다 고도로 확보되면서 몸통 형(30) 내에 삽입되고, 편심 정밀도(틸트 및 시프트)의 양호한 성형체를 프레스 성형할 수 있다.

[프레스 성형 장치]

다음에, 이상과 같은 성형 형에 의해 프레스 성형을 하는데 적합한 프레스 성형 장치의 일례에 대해 설명한다.

도 8은 프레스 성형 장치의 개략 평단면도이다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 프레스 성형 장치(100)는, 가열실(120) 및 성형실(130)과, 이들 사이를 연통하고 있는 통로(140)를 구비하고 있다.

가열실(120), 성형실(130) 및 통로(140)의 내부 공간은, 외부로부터 차단된 밀폐 공간이고, 스테인리스 스틸 그 밖의 부재에 의해, 이 밀폐 공간의 외벽을 형성하고, 실링재에 의해, 그 기밀성이 보증되어 있다. 가열실(120), 성형실(130) 및 통로(140)의 내부 공간은, 광학 글라스의 성형시에는, 질소 가스 등의 비사는 화성 가스 분위기로 된다.

가열 실(120)은, 공급되는 성형 소재(G)를 프레스에 앞서 예비 가열하기 위한 영역이다. 가열 실(120)에는, 글래스 가열 장치(122)와, 성형 소재 공급용의 핸들로[이하, 공급 핸들로(123)라 함]와, 외부로부터 성형 소재(G)를 가열실(120) 내로 공급하기 위한 반입 부(121)가 설치되어 있다. 반입 부(121)는, 기밀성을 유지하면서 성형 소재(G)를 반입하기 위해, 도시하지 않은 반입 실을 구비하고 있고, 외부로부터 공급된 성형 소재(G)를 여기에 반입하고, 이 내부를 비사는 화성 가스로 충전한 후에, 가열실(120)측의 문을 개방하여 순차 성형 소재(G)를 내부로 반입한다.

공급 핸들로(123)는, 반입부(121)호부터 반입되는 성형 소재(G)를, 글래스 가열 장치(122)에 의한 가열 영역으로 반송하고, 가열 후의 성형 소재(G)를 성형 실(130)로 반송한다. 공급 핸들로(123)는, 그 암(124)의 전단부에 부상 접시(125)를 구비하고, 그 후에 성형 소재(G)를 기체에 의해 부상시키면서 보유 지지한다. 본 예에서는, 가열실(120) 내에 고정되는 구동부(123a)에 의해, 부상 접시(125)를 구비하는 암(124)이 수평으로 지지되고, 암(124)은, 대략 90°의 회전각을 갖고 수평 방향으로 회전된다. 또한, 암(124)은, 구동부(123a)를 중심으로 한 반경 방향으로 출퇴 가능하게 구성되어 있고, 이것에 의해, 보유 지지한 성형 소재(G)를 성형실(130)로 반송할 수 있다.

글래스 가열 장치(122)는, 공급된 성형 소재(G)를 소정의 점도에 상응하는 온도까지 가열하기 위한 것이다. 성형 소재(G)를 안정적으로 일정한 온도까지 승온시키기 위해, 저항 가열이나 고주파 가열에 의한 가열 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 글래스 가열 장치(122)는, 도시한 바와 같이, 아암(124) 상에 보유 지지한 성형 소재(G)의 이동 궤적하에 설치되고, 아암(124)에 의한 성형 소재(G)의 반송 중에, 이 성형 소재(G)를 가열할 수 있다. 아암(124)을 글래스 가열 장치(122) 상에서 소정 시간 정지하고, 성형 소재(G)를 가열하도록 해도 좋다. 이들 사항은, 대상으로 되는 성형 소재(G)의 가열에 필요한 시간에 따라서 결정된다.

한편, 성형실(130)은, 가열실(120)에 있어서 예비 가열된 성형 소재(G)를 프레스 하고, 원하는 형상의 성형체(G1)를 성형하기 위한 영역이고, 여기에는, 프레스 장치(133)와, 성형체(G1)의 반출용의 핸들러[이하, 반출 핸들러(132)라 함]와, 프레스 성형된 성형체(G1)를 외부로 반출하기 위한 반출부(131)가 설치되어 있다. 반출부(131)는, 성형실(130)의 기밀성을 유지하면서 성형체(G1)를 외부로 반출하기 위해, 비산화성 가스가 충전된 도시하지 않은 반출실을 구비하고 있다. 반출 핸들러(132)로부터 받은 성형체(G1)는, 이 반출실에 일단 반입된 후 외부에 반출된다.

프레스 장치(133)는, 공급 핸들러(123)에 의해 가열실(120)로부터 반송되는 성형 소재(G)를 수용하고, 이것을 프레스 하여 원하는 형상의 성형체(G1)를 성형한다. 프레스 장치(133)는, 전술한 바와 같은 성형 형(M)을 구비하고 있고, 그 상하부 형(10, 20) 사이에 공급된 성형 소재(G)를 그들 성형면(11, 21)에 의해 프레스한다. 성형 형(M)의 주위에는, 이것을 가열하기 위한 형 가열 장치(134)가 설치되어 있다. 형 가열 장치(134)의 바람직한 실시 형태는, 고주파 유도를 사용한 가열 방식의 것이다. 성형 소재(G)의 프레스에 앞서, 성형 형(M)을 이 형 가열 장치(134)에 의해 가열하고, 소정의 온도로 유지한다. 프레스시에 있어서의 성형 형(M)의 온도는, 예열된 성형 소재(G)의 온도와 대략 동일하거나, 또는 그것보다도 낮은 것이라도 좋다.

반출 핸들러(132)는, 프레스 장치(133)에 의해 프레스된 성형체(G1)를, 반출부(131)로 전달하는 것이다. 반출 핸들러(132)는, 구동부(132a)에 대해 회전 가능하게 지지된 아암(132b)의 선단부에 흡착 패드(132c)를 구비하고 있다. 흡착 패드(132c)는, 성형 형(M)의 하부 형 상에 있는 광학 글래스를 진공 흡착하고, 반출 핸들러(132)에 의한 반송을 가능하게 한다. 아암(132b)의 회전에 의해 흡착된 성형체(G1)는, 반출부(131) 아래로 반송되고, 여기에 설치된 도시하지 않은 승강 수단 상에 배치된다. 아암(132b)의 퇴피 후에, 이 승강 수단이 상승되고, 성형체(G1)는 반출부(131)로 전달된다.

성형실(130)은, 그 전방면측에 개폐 도어(135)를 구비하고 있고, 개폐 도어(135)는, 프레스 성형 장치(100)의 보수, 점검시에, 작업자가 성형실 내부에 액세스하기 위한 것이다. 개폐 도어(135)의 주위에는, 밀봉 부재(35a)가 구비되어 있고, 프레스시에 개폐 도어(135)를 폐쇄한 상태에서, 성형실(130) 내의 기밀성이 보증된다. 또한, 개폐 도어(135)는, 글래스제(예를 들어 석영 유리)의 창(135b)을 구비하고 있고, 여기로부터 프레스 성형의 모습이 외부로부터 육안으로 볼 수 있도록 되어 있다.

가열실(120)과 성형실(130)을 연통하고 있는 통로(140)는, 공급 핸들러(123)에 의한 성형 소재(G)의 가열실(120)로부터 성형실(130)로의 전달을 가능하게 하는 동시에, 양실 상호간에 있어서의 기체의 교환을 가능하게 한다. 이에 의해, 프레스 성형시에 있어서는, 가열실(120)과 성형실(130)의 기압, 가스 농도 및 온도는 대략 일정해진다. 통로(140)에는 기밀 밸브(141)가 배치되어 있고, 이 기밀 밸 브(141)를 폐쇄하면, 가열실(120)과 성형실(130) 사이가 기밀 상태로 차단된다. 기밀 밸브(141)는, 프레스 성형시에 있어서는 완전 개방 상태로 되나, 작업자에 의한 성형실(130) 내의 보수 또는 점검시에는 폐쇄되고, 가열실(120)측의 기밀 상태가 유지된다.

[성형체의 제조 방법]

다음에, 본 발명에 관한 성형체의 제조 방법을 적용한 실시 형태에 대해 설명한다. 본 발명에 관한 성형체의 제조 방법은 전술한 바와 같은 성형 형을 사용하여 프레스 성형하는 것이고, 상기 프레스 성형 장치에 의해 적절하게 실시된다.

상기 프레스 성형 장치에 있어서는, 그 반입부(121)로부터 성형 소재(G)가 장치 내에 순차 공급되고, 성형체(G1)가 연속적으로 프레스 성형되나, 여기서는, 하나의 성형(G1)의 성형에 착안하여, 그 순서를 설명한다.

(a) 반입 공정

성형에 앞서, 가열실(120) 및 성형실(130)의 내부의 기체는, 비산화성 가스로 가스 교환된다. 예를 들어, 비산화성 가스가 상시 실내에 공급되어, 정압 상태로 유지된다. 이 비산화성 가스 분위기 중에서, 글래스 가열 장치(122) 및 형 가열 장치(134)가 통전되고, 소정의 온도로 유지된다. 이 상태에서, 통로(140)의 기밀 밸브(141)가 개방되어 있다.

최초의 공정에서, 가열실(120)에 성형 소재(G)가 공급된다. 구체적으로는, 성형 소재(G)는, 최초로 반입부(121)의 반입 실내로 배치되고, 여기를 배기 후 가스 치환한 후, 가열실(120)에 공급된다. 성형 소재(G)의 공급시에, 공급 핸들 러(123)의 아암(124)은, 반입부(121)의 하방에 위치하고 있고, 반입실로부터의 성형 소재(G)는, 공급 핸들러(123)의 부상 접시(125) 상에 배치된다.

(b) 성형 소재의 가열 공정

공급 핸들러(123)는, 성형 소재(G), 예를 들어 구 형상의 글래스 프리폼을 수취하면, 즉시 그 아암을 회전하고, 그 부상 접시(125)를 글래스 가열 장치(122) 상으로 이동한다. 여기서, 부상 접시(125)에는, 비산화성 가스가 그 하방으로부터 분출되고, 따라서, 성형 소재(G)는, 부상 접시(125) 상에서 부상하면서 가열 연화된다. 성형 소재(G)는, 그 온도가, 10⁶ 내지 10⁹dPaㆍs의 점도에 대응하는 온도가 될 때까지 가열된다.

(c) 성형 형 가열 공정

또한, 가열된 성형 소재(G)가 성형 형(M)에 공급되는 시점에서, 성형 형(M)의 온도가, 글래스의 10⁸ 내지 10¹²dPaㆍs의 점도에 대응하는 온도로 되어 있도록, 형 가열 장치(134)에 의한 유도 가열에 의해, 성형 형(M)이 예열된다.

여기서, 가열되는 상하부 형(10, 20)의 온도 설정값은, 상기와 같이 상하부 형(10, 20) 모두 동일해도 좋고, 온도차를 형성해도 좋다. 예를 들어, 성형체의 형상이나 직경에 의해, 상부 형(10)보다도 하부 형(20)을 고온으로 하거나, 상부 형(10)보다도 하부 형(20)을 저온으로 할 수 있다. 온도차를 부여한 경우에는, 상하부 형(10, 20)의 온도차는 2 내지 15℃의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

(d) 성형 소재의 공급 공정

이 후에는, 공급 핸들러(123)를 구동하여 당해 성형 소재(G)를 성형실(130)에 있어서의 프레스 장치(133)의 하부 형(20)의 성형면(21)에 공급한다. 즉, 가열 위치로부터 아암(124)을 더 회전시키고, 부상 접시(125)가 통로(140)를 면하는 위치에서 정지하고, 계속해서 아암(124)을 신장하여 부상 접시(125)를 프레스 장치(133)에 있어서의 형 개방 상태에 있는 성형 형(M)까지 연신하고, 부상 접시(125) 상의 성형 소재(G)를 하부 형(20) 상으로 낙하시킨다. 그 후, 공급 핸들러(123)는, 아암을 후퇴시켜 초기 위치, 즉 반입부(121) 아래로 이동하고, 다음 성형 소재(G)를 수취하기 위해 대기된다.

연화된 성형 소재(G)를 반송하여 하부 형(20)에 공급할 때에, 성형 소재(G)가 반송 기구의 부재에 접촉하면, 표면에 결함이 생기기 쉽다. 표면에 결함이 생기면, 성형되는 성형체(G1)의 면 형상에 악영향이 나온다. 따라서, 연화된 성형 소재(G)를 기체에 의해 부상시킨 상태에서 반송하여 하부 형에 낙하시키는 본 예의 공급 핸들러(123)를 사용하는 것은, 이와 같은 폐해를 방지하는데 있어서 유리하다.

(e) 프레스 공정

하부 형(20)에 성형 소재(G)가 공급되고, 아암이 성형 형(M)으로부터 후퇴하면, 즉시, 형 폐쇄(프레스 동작)가 개시한다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 하부 형(20)이 상승하고, 상부 형(10)과의 사이에서 성형 소재(G)를 프레스 하고, 원하는 성형체(G1)를 성형한다. 프레스를 위한 하부 형(20)의 스트로크는, 성형하는 성형체(G1)의 두께를 기초로, 미리 설정된 값이고, 다음 공정의 냉각 공정에 있 어서, 성형 후의 성형체(G1)가 열수축하는 분을 예상하여 정한 양으로 할 수 있다. 또한, 프레스 성형의 속도는, 일반적으로, 3 내지 600㎜/분인 것이 바람직하다. 직경이 15㎜ 이상인 글래스 렌즈를 성형하는 경우에는, 3 내지 80㎜/분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 프레스의 순서는, 성형하는 광학 글래스의 형상이나 크기에 따라서, 임의로 설정할 수 있다. 예를 들어, 초기 가압 후에, 하중을 개방한 후에, 2차 가압을 행하는 등의 복수회의 가압을 행하는 순서를 채용할 수도 있다.

여기서, 본 예의 성형 형(M)에 있어서는, 하부 형(20)이, 수평 방향으로 이동 가능한 상태에서 하부 형 보유 지지 부재(25)에 보유 지지되어 있고, 하부 형(20)과 하부 형 보유 지지 부재(25) 사이에는, 복수의 구름 이동 부재(60)가 깔려 있다. 따라서, 형 폐쇄시에 있어서, 상부 형(10)과 하부 형(20) 사이에 축 어긋남이 발생하고 있어도, 몸통 형(30)에 하부 형(20)이 삽입할 때에, 하부 형(20)이 수평 방향으로 원활하게 이동하여, 상하부 형(10, 20)의 축 맞춤이 행해지고, 이 상태에서 프레스가 행해진다.

또한, 하부 형(20)은 구름 이동 부재(60)의 구름 이동에 의해 원활하게 수평 방향으로 이동 가능하므로, 형 폐쇄시에, 몸통 형(30)의 가이드부(32)가 하부 형(20)의 외주 모서리에 한쪽 접촉 상태가 되어도, 몸통 형(30)과 하부 형(20)에 무리한 응력이 작용하지 않고, 하부 형(20)이 수평 방향으로 이동하고, 신속하게 몸통 형(30)에 삽입되고, 상하부 형이 동축 상태로 된다.

따라서, 몸통 형(30) 및 하부 형(20)에 마찰이나 마멸이 발생하지 않고, 하부 형(20)이 상부 형(10)과 동축 상태로 되도록 위치 보정이 행해지고, 프레스 성 형을 고정밀도로 행할 수 있다.

(f) 냉각ㆍ이형 공정

성형 소재로의 압박 개시와 동시, 또는 압박 개시 후에, 형 가열 장치(134)는 단전되고, 또한 비산화성 가스가 성형 형의 모형 내에 유입되는 동시에, 외부로부터도 분사되고, 이에 의해 성형 형(M)이 냉각된다. 그리고, 성형 형(150)의 온도가 글래스의 전이점 이하가 된 부분에서, 하부 형(20)을 하강하여 이형하고, 성형체(G1)를 반출 가능하게 한다.

또한, 성형체의 균열이나 방사 손상의 발생을 방지하기 위해, 냉각 속도는, 냉각 개시로부터 이형까지의 평균값으로서, 50 내지 200℃/분으로 할 수 있다. 냉각 개시의 냉각 속도는, 평균의 냉각 속도보다 작은 쪽이, 균열 방지의 관점에서 바람직하고, 이형 온도에 근접함에 따라서 냉각 속도를 올리는 것이 바람직하다. 이형 온도는, 글래스 전이점(Tg) 부근 이하로 할 수 있으나, 일반적으로는, (Tg - 50℃) 내지 Tg까지의 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

(g) 취출 공정

계속해서, 반출 핸들러(132)에 의해, 하부 형(20) 상의 성형체(G1)를 반출부(131)로 반송한다. 즉, 도 4에 있어서 가상선으로 나타낸 바와 같이, 반출 핸들러(132)를 구동하여, 그 아암(132b)을 회전하고, 선단부의 흡착 패드(132c)를 하부 형 상으로 이동한다. 흡착 패드(132c)에 의해 하부 형 상의 성형체(G1)를 흡착하고, 아암(132b)을 회전시켜, 이것을 반출부(131) 하방의 승강 수단으로 반송하고, 흡착 패드(132c)의 흡착을 해제하여, 승강 수단 상으로 성형체(G1)를 건넨다.

(h) 반출 공정

다음에, 승강 수단을 상승하여 반출부(131)의 반출실 내를 통해, 성형실(130) 밖으로 성형체(G1)를 반출한다. 형 가열 장치(134)는, 성형체(G1)가 하부 형으로부터 반출되는 즉시 통전되고, 다음 프레스 성형에 구비하여 성형 형을 소정 온도까지 가열한다.

이상의 순서 (a) 내지 (h)를 반복하여 행함으로써, 효율적으로 성형체(G1)를 제조할 수 있다.

또한, 프레스 성형 대상의 광학 글래스의 형상에 대해서는, 특별히 제한은 없고, 양 볼록 렌즈, 볼록 메니스커스 렌즈, 오목 메니스커스 렌즈, 양 오목 렌즈 등의 성형을 행할 수 있다. 성형체의 크기에 대해서도 특별히 제한은 없으나, 일반적으로는 직경 2㎜ 정도로부터 35㎜ 정도의 것을 형성할 수 있다. 2㎜ 이하의 경우에는 글래스 소재가 차가워지기 쉬우므로, 깨지기 쉬워지고, 35㎜ 이상에서는 성형에 시간을 필요로 하는 동시에, 양호한 면을 얻는 것이 현저하게 곤란해지기 때문이다. 또한, 광학 글래스의 형상은 구면, 비구면, 혹은 이들 조합으로 할 수 있다.

다음에, 구체적인 실시예를 들어, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1에 도시한 몰드 프레스 성형 형을, 도 8에 도시한 프레스 성형 장치에 장착하고, 성형 소재(G)로서 바륨붕규산 글래스(전이점 514℃, 굴복점 545℃)의 프리폼을 사용하여, 외경 15㎜의 양 볼록 렌즈를 성형했다.

우선, 양면 볼록 곡면 형상으로 열간 성형된 글래스 소재를 490℃로 예열하 고, 성형실 내에서 약 470℃로 예열된 하부 모형에 보유 지지되는 하부 형의 성형면 상에, 당해 글래스 소재를 공급했다. 즉시, 구동축을 상승시킴으로써 하부 모형 및 하부 형을 상승시키고, 약 470℃로 예열한 상부 모형에 보유 지지되는 몸통 형 내에 하부 형을 조립했다.

이때, 하부 형이 몸통 형의 가이드에 의해 가이드되는 동시에, 하부 형과 하부 형 지지대 사이에 배치한 Si₃N₄로 이루어지는 복수의 구름 이동 부재에 의해, 하부 형의 축심이 몸통 형 및 상부 형의 축심과 일치하도록 하부 형이 수평 방향으로 이동하고, 몸통 형 내에 하부 형이 삽입되었다.

또한, 본 실시예에서는, 하부 형 대직경부의 외주면과 하부 형 보유 지지 부재의 내주면의 클리어런스(C1), 즉, 하부 형의 수평 방향 이동 가능 거리를 최대 0.1㎜로 하고, 하부 형 대직경부의 상단부면과 하부 형 보유 지지 부재와의 클리어런스, 즉, 하부 형의 연직 방향 이동 가능 거리를 최대 0.1㎜로 하고, 몸통 형의 내주면과 하부 형 소직경부의 외주면의 클리어런스(C2)를 5㎛로 설정했다.

또한, 투입한 글래스 소재의 표면에는 수㎚의 탄소 함유막을 성막시키고, 상하부 형의 성형면에는 스패터법에 의해 경질 탄소막을 형성해 두었다.

고주파 유도 가열에 의해 상하부 모형을 글래스 점도 10⁸dPaㆍs에 상당하는 596℃로 승온시켜, 소정 시간 유지하여 균열화한 후, 도 3에 도시한 바와 같이, 하부 모형을 상승시켜 100㎏/㎠의 압력으로 프레스했다.

다음에, 상하부 형 및 성형된 렌즈를 글래스의 전이점 이하가 될 때까지 50 ℃/분의 냉각 속도로 냉각했다. 이때, 글래스의 수축에 대해 상부 형이 따라서 이동하고, 상부 형 자중만이 걸린 상태에서 냉각되었다. 즉, 냉각 중에는 렌즈의 상면과 상부 형의 접촉이 유지되고 있었다.

형 온도가 490℃가 된 시점에서, 냉각 가스에 의해 형을 급랭하고, 형 온도가 370℃ 이하가 된 후 하부 형을 하강시켜 이형했다. 하부 형을 성형실의 아래까지 하강시키고, 흡착 패드를 사용하여 프레스 성형된 렌즈를 취출했다. 취출한 렌즈는 필요에 따라서, 그 후 어닐 처리나 센터링 처리하는 경우도 있다.

이상과 같은 프레스 공정을 2000회 반복하고, 얻어진 렌즈를 검사한 결과, 어느 렌즈도 시프트 및 틸트의 편심 정밀도도 고정밀도로 기준값을 만족하고, 표면 품질도 양호했다.

또한, 몸통 형과 하부 형의 미끄럼 이동 부분을 관찰했으나, 문제로 되는 마찰이나 마멸 등의 흔적은 보여지지 않았다.

이상, 본 발명에 대해, 바람직한 실시 형태를 도시하여 설명했으나, 본 발명은, 상기한 실시 형태에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위에서 다양한 변경실시가 가능한 것은 말할 것도 없다.

예를 들어, 전술한 실시 형태에서는, 한 쌍의 상하부 형(10, 20)을 구비한 성형 형의 예를 나타냈으나, 도 9에 도시한 바와 같이, 2대의 상하부 형(10, 20)을 구비하도록 해도 좋고, 또는, 특별히 도시하지 않으나, 3대 이상의 상하부 형(10, 20)을 구비하도록 해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 1회의 프레스 성형 동작으로, 복수의 성형체를 동시에 성형할 수 있다.

또한, 도 9에 도시한 예에는, 전술한 제1 실시 형태와 같은 성형 형을 2개 병설하고, 이들을 공통의 고정축(40), 구동축(50)에 장착한 것에 상당한다.

또한, 전술한 실시 형태에서는, 하부 형(20)을 제1 형으로서, 하부 형(20)과 하부 형 보유 지지 부재(25) 사이에, 구름 이동 부재(60)를 깐 예를 나타냈으나, 도 10에 도시한 바와 같이, 상부 형(10)을 제1 형으로서, 상부 형(10)과 상부 형 보유 지지 부재(15) 사이에, 구름 이동 부재(60)를 깔도록 할 수도 있다.

여기서, 도 10에 도시한 예는, 대략 전술한 제1 실시 형태의 성형 형의 상하를 반대로 한 것에 상당한다. 보다 구체적으로는, 몸통 형(30)의 하부측에 형성된 돌출부(31)를, 하부 모형(27)의 내주에 형성된 단면(30a)과 하부 형 지지대(26) 사이에 끼움 지지하여, 몸통 형(30)을 하부 형(20)과 함께 하부 형 보유 지지 부재(25)에 보유 지지, 고정시키고 있다. 한편, 상부 형(10)은, 그 대직경부(13)가, 도시한 바와 같이, 상부 형 지지대(16)와 상부 모형(17) 사이에 헐겁게 끼운 형상으로 보유 지지되어 있다. 그리고, 상부 형(10)의 대직경부(13)의 하면에 대향하는 상부 모형(17)의 단차면에 함몰부(17a)가 형성되어 있고, 이 함몰부(17a)에 구름 이동 부재(60)가 깔려 있다.

이에 의해, 상하부 형(10, 20) 및 몸통 형(30)의 축심이 일치하고 있지 않아도, 상부 형(10)의 소직경부(12)와 상부 모형(17) 사이에 형성된 삽입 홈(18)에, 몸통 형(30)의 상부측이 삽입될 때에, 몸통 형(30)의 상부측 내주에 형성된 가이드부(32)에, 상부 형(10)의 소직경부(12)의 주연부가 접촉하여, 상부 형(10)이, 하부 형(20) 및 몸통 형(30)과 동축으로 되는 위치로 유도되어, 상하부 형(10, 20)의 동 축성을 확보할 수 있도록 되어 있다.

본 발명은, 글래스 프리폼 등의 성형 소재를 프레스 성형하기 위한 몰드 프레스 성형 형 및 그와 같은 몰드 프레스 성형 형을 사용한 성형체의 제조 방법에 적용된다.

Claims

임의 형상의 성형면을 갖는 제1 및 제2 형과,

상기 제1 및 제2 형이, 서로의 성형면이 마주 보도록 대향 배치되어 동축 상태로 삽입되는 몸통 형과,

상기 제1 형을 수평 방향으로 이동 가능하게 보유 지지하는 제1 형 보유 지지 부재와,

상기 제1 형과 상기 제1 형 보유 지지 부재 사이에 배치되고, 상기 제1 형의 수평 방향으로의 이동에 수반하여 구름 이동하는 복수의 구름 이동 부재를 구비한 것을 특징으로 하는, 몰드 프레스 성형 형.
제1항에 있어서, 상기 제1 형이 삽입되는 측의 상기 몸통 형의 개구부 내주면에, 테이퍼 형상으로 직경 확대되는 가이드부가 형성되고, 상기 가이드부는, 상기 제1 형이 상기 몸통 형에 삽입될 때에, 상기 제1 형에 접촉하여, 상기 제1 형이 상기 제2 형과 동축 상태가 되도록 안내하는 것을 특징으로 하는, 몰드 프레스 성형 형.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구름 이동 부재는 직경이 균일한 구 형상 부재인 것을 특징으로 하는, 몰드 프레스 성형 형.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구름 이동 부재는, 프레스 성형 온도에 있어서의 굽힘 강도가 300㎫ 이상의 세라믹스로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 몰드 프레스 성형 형.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구름 이동 부재는 질화규소, 탄화규소, 지르코니아, 또는 알루미나 중 어느 1종 또는 2종 이상의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 몰드 프레스 성형 형.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구름 이동 부재를 사이에 두고 대향하는 상기 제1 형과 상기 제1 형 보유 지지 부재의 적어도 한쪽의 면에, 상기 구름 이동 부재를 수용하는 함몰부를 형성한 것을 특징으로 하는, 몰드 프레스 성형 형.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 몸통 형의 내주면에 형성된 단차부를 받침 시트로 상기 제2 형과의 사이에 장착되고, 상기 몸통 형을 상기 제1 형을 향해 압박하는 탄성 부재를 구비하고,

상기 제1 및 제2 형으로 성형 소재를 프레스 성형할 때에,

상기 제1 형이 삽입되는 측의 상기 몸통 형의 개구부 단부면이, 상기 탄성 부재의 압박력에 의해 상기 제1 형의 일부에 압박되도록 한 것을 특징으로 하는, 몰드 프레스 성형 형.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 형이 성형면에 볼록면을 갖고,

상기 제1 형의 성형면의 주위에 위치하여, 상단부가 상기 제1 형의 성형면보다도 상방으로 돌출한 상태에서, 당해 성형면 상에 공급된 성형 소재를 지지하는 지지 부재와,

상기 몸통 형의 내측에 위치하고, 상기 제1 및 제2 형의 근접 동작에 따라서, 상기 지지 부재를 상기 제1 형의 성형면의 주위로부터 밀어 내리는 밀어내림 기구를 구비한 것을 특징으로 하는, 몰드 프레스 성형 형.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 형 보유 지지 부재에 접촉하는 곡면을 갖는 개재 부재를, 상기 제1 형 보유 지지 부재와 상기 구름 이동 부재 사이에 개재시킨 것을 특징으로 하는, 몰드 프레스 성형 형.
임의 형상의 성형면을 갖는 제1 및 제2 형과, 상기 제1 및 제2 형이, 서로의 성형면이 마주 보도록 대향 배치되어 동축 상태로 삽입되는 동시에, 상기 제1 형이 삽입되는 측의 개구부 내주면에 가이드부가 형성된 몸통 형과, 상기 제1 형을 수평 방향으로 이동 가능하게 보유 지지하는 제1 형 보유 지지 부재와, 상기 제1 형과 상기 제1 형 보유 지지 부재 사이에 배치된 복수의 구름 이동 부재를 구비한 몰드 프레스 성형 형과,

상기 제1 및 제2 형의 적어도 한쪽을 승강시키는 구동 수단과,

상기 몰드 프레스 성형 형을 가열하는 가열 수단을 구비한 성형 장치를 사용 하고,

상기 가열 수단에 의해 소정 온도로 가열된 상기 몰드 프레스 성형 형에 의해 성형 소재를 프레스 성형하여, 상기 성형면의 형상을 상기 성형 소재로 전사함으로써 성형체를 제조하는데 있어서,

상기 구동 수단에 의해 상기 제1 및 제2 형의 적어도 한쪽을 승강시킴으로써 상기 제1 형이 상기 몸통 형에 삽입되도록 하고, 이때에, 상기 제1 형이 상기 몸통 형에 형성된 가이드부에 접촉하여 수평 방향으로 이동하는데 수반하여 상기 구름 이동 부재가 구름 이동하고, 상기 제1 형을 상기 제2 형과 동축 상태가 되도록 안내하는 것을 특징으로 하는, 성형체의 제조 방법.
제10항에 있어서, 프레스 성형에 앞서, 상기 성형 소재를 예열하는 동시에, 상기 몰드 프레스 성형 형을 예열하고, 예열 후의 상기 성형 소재를 예열 후의 상기 몰드 프레스 성형 형에 공급하여 프레스 성형을 행하는 것을 특징으로 하는, 성형체의 제조 방법.