精密元件成形裝置及其成形方法
2023-05-22 12:11:21
專利名稱：精密元件成形裝置及其成形方法
技術領域：
本發明涉及成形裝置，更詳細地說，涉及用於成形精密元件等的精密元件成形裝置及其成形方法。
參照
現有精密成形裝置。圖4表示現有精密元件成形裝置的主要部分剖面圖。現有精密成形裝置包括加壓塊19、承壓塊20、板21、上軸22、下軸23、側板24、上模壓緊件25a、下模壓緊件25b、上模26a和下模26b。加壓塊19固定在下軸23的上端，可上下自如移動。加壓塊19具有基準面。承壓塊20經上軸22安裝在板21的下面。上模26a利用上模壓緊件25a安裝，下模26b利用下模壓緊件25b安裝。上模26a和下模26b構成成形模。成形材料2被加壓成形為與上模26a和下模26b形成的形狀吻合的形狀。
精密元件需要精密的尺寸精度。例如，作為精密元件的光學元件需要高的尺寸精度。在光學元件成形為成品時，形成的光學元件的尺寸精度由上模26a和下模26b的平行度決定。也就是說，將具有規定厚度的襯墊夾持在板21和側板24之間，同時使承壓塊20整體相對於具有基準面的加壓塊19傾斜，從而調整作為成形模的上模26a和下模26b的平行度。此時，襯墊要具有符合目的的厚度。
但是，所述現有結構的成形裝置每次調節平行度都要夾持襯墊。因此，由於襯墊疊置引起的誤差、或襯墊的熱變形及成形模自身的熱變形等，而難於高精度、操作性良好地調節成形模的平行度。
本發明提供一種精密元件成形裝置，可高精度地調節成形模的平行度，且調節的操作性良好。
本發明的精密元件成形裝置包括(a)支承板；(b)由所述支承板支承的平行度調節機構；(c)上下移動的加壓板；(d)設置在所述加壓板的上面的下模；(e)成形控制部件；
(f)設置在所述平行度調節機構上的上模。
在所述加壓板向上移動時，所述上模和所述下模相互扣合而形成成形模。
所述平行度調節機構具有承壓部件、調節板、傳達部件、固定支點部和操作部件。
所述傳達部件設置在所述承壓部件和所述調節板之間。
所述固定支點部固定所述承壓部件的一點和所述支承板。
通過操作所述操作部件，移動所述調節板，通過移動所述調節板，使所述承壓部件以所述固定支點為支點，通過所述傳達部件而移動。
由此(thereby)調節所述承壓部件的傾斜，調節所述上模和所述下模的平行度，然後，使所述成形模形成的腔中的成形材料成形。
本發明的精密元件的成形方法使用成形裝置。
所述成形裝置包括(a)支承板4、29；(b)由所述支承板支承的平行度調節機構3、7、8、8a、15，這裡，所述平行度調節機構包括承壓部件、具有傾斜面的調節板、傳達部件、固定支點部和操作部件；(c)設置在所述承壓部件的下面的上模13a；(d)上下移動的加壓板1；(e)設置在所述加壓板的上面的下模13b；(f)成形控制部件；(g)用於將所述承壓部件固定在所述支承板上的固定部件。
所述成形方法包括(1)調節承壓部件的傾度的工序，所述調節承壓部件的傾度的工序具有操作所述操作部件的工序，通過該操作使所述調節板移動，隨著所述調節板的移動，所述承壓部件以所述固定支點部為支點，通過所述傳達部件而傾斜，調節所述承壓部件的傾度，從而調節所述上模和所述下模的平行度；(2)在由所述平行度調節機構調節所述承壓部件的傾度後的狀態下，由所述固定部件將所述承壓部件固定在所述支承板上的工序；(3)使所述加壓板上升，將所述下模和所述上模扣合，然後，在所述下模和所述上模形成的成形模中使成形材料成形的工序；(4)使所述下模下降，取出說明的預成品的工序。
理想的是，所述成形方法還包括(5)測定所述預成品的形狀的尺寸的工序；(6)比較所述預成品的尺寸和所希望的尺寸，然後，反覆進行調節所述承壓部件的傾度的工序的工序；(7)在反覆進行調節所述承壓部件的傾度的工序後，再次驅動所述成形裝置而成形成品的工序。
理想的是，所述調節板包括具有傾斜角度的斜面；利用所述調節板的移動使所述傳達部件在所述傾斜面上移動，所述承壓部件隨著所述傳達部件的移動而傾斜。
理想的是，所述傳達部件包括正球，所述承壓部件隨著所述調節板的移動，通過所述正球而傾斜。
理想的是，所述調節板包括第一調節板和第二調節板兩個調節板，所述第一調節板和第二調節板位於相互分開的位置上，所述第一調節板和所述固定支點部的距離等於所述第二調節板和所述固定支點部的距離。
根據該結構，可高精度地調節成形模的平行度，且操作性良好。其結果，可得到具有優異的尺寸精度的精密元件。
附圖的簡要說明如下圖1是本發明典型實施例1的精密元件成形裝置的主要部分立體圖；圖2(a)是圖1所示的成形裝置的平行度調節機構的主要部分平面圖，圖2(b)是平行度調節機構的主要部分剖面圖；圖3(a)是本發明典型實施例2的精密元件成形裝置的平行度調節機構的主要部分平面圖，圖3(b)是該成形裝置的主要部分剖面圖；圖4是現有精密元件成形裝置的主要部分剖面圖。
本發明的精密元件成形裝置包括(a)支承板；(b)由所述支承板支承的平行度調節機構；(c)上下移動的加壓板；(d)設置在所述加壓板的上面的下模；(e)成形控制部件；
(f)設置在所述平行度調節機構上的上模。
在所述加壓板向上移動時，所述上模和所述下模相互扣合而形成成形模。
所述平行度調節機構具有承壓部件、調節板、傳達部件、固定支點部和操作部件。
所述傳達部件設置在所述承壓部件和所述調節板之間。
所述固定支點部固定所述承壓部件的一點和所述支承板。
通過操作所述操作部件移動所述調節板，通過移動所述調節板，使所述承壓部件以所述固定支點為支點，通過所述傳達部件而移動。
由此(thereby)調節所述承壓部件的傾斜，調節所述上模和所述下模的平行度，然後，使所述成形模形成的腔中的成形材料成形。
本發明的精密元件的成形方法使用成形裝置。
所述成形裝置包括(a)支承板；(b)由所述支承板支承的平行度調節機構，這裡，所述平行度調節機構包括承壓部件、具有傾斜面的調節板、傳達部件、固定支點部和操作部件；(c)設置在所述承壓部件的下面的上模；(d)上下移動的加壓板；(e)設置在所述加壓板的上面的下模；(f)成形控制部件；(g)用於將所述承壓部件固定在所述支承板上的固定部件。
所述成形方法包括(1)調節承壓部件的傾度的工序，所述調節承壓部件的傾度的工序具有操作所述操作部件的工序，通過該操作使所述調節板移動，隨著所述調節板的移動，所述承壓部件以所述固定支點部為支點，通過所述傳達部件而傾斜，調節承壓部件的傾度，從而調節所述上模和所述下模的平行度；(2)在由所述平行度調節機構調節所述承壓部件的傾度後的狀態下，由所述固定部件將所述承壓部件固定在所述支承板上的工序；(3)使所述加壓板上升，將所述下模和所述上模扣合，然後，在所述下模和所述上模形成的成形模中使成形材料成形的工序；
(4)使所述下模下降，取出說明的預成品的工序。
理想的是，所述成形方法還包括(5)測定所述預成品的形狀的尺寸的工序；(6)比較所述預成品的尺寸和所希望的尺寸，然後，反覆進行調節所述承壓部件的傾度的工序的工序；(7)在反覆進行調節所述承壓部件的傾度的工序後，再次驅動所述成形裝置而成形成品的工序。
理想的是，所述調節板包括具有傾斜角度的斜面；利用所述調節板的移動使所述傳達部件在所述傾斜面上移動，所述承壓部件隨著所述傳達部件的移動而傾斜。
理想的是，所述傳達部件包括正球，所述承壓部件隨著所述調節板的移動，通過所述正球而傾斜。
理想的是，所述調節板包括第一調節板和第二調節板兩個調節板，所述第一調節板和第二調節板位於相互分開的位置上，所述第一調節板和所述固定支點部的距離等於所述第二調節板和所述固定支點部的距離。
理想的是，所述固定支點部和所述第一調節板及所述第二調節板位於三角形的頂點的位置。
根據該結構，可高精度地調節成形模的平行度，且操作性良好。其結果，可得到具有優異的尺寸精度的精密元件。
理想的是，所述精密元件是光學元件，所述支承板包括上板，所述承壓部件包括承壓板，所述固定支點部包括第一正球，所述承壓板通過所述第一正球固定在所述上板上，所述調節板包括第一調節板和第二調節板，所述第一調節板和所述第二調節板的各自的調節板包括具有傾斜的斜面，所述各自的調節板位於所述承壓板的上面和所述上板之間，所述傳達部件包括第二正球和第三正球，所述第二正球設置在所述第一調節板的斜面和所述承壓板的上面之間，所述第三正球設置在所述第二調節板的斜面和所述承壓板的上面之間，所述第一正球、所述第二正球和所述第三正球各自的正球分別位於形成正三角形的頂點的位置上，所述操作部件包括使所述第一調節板移動的第一操作部件和使所述第二調節板移動的第二操作部件，操作所述各操作部件時，所述各調節板平行移動，隨著所述各調節板的移動，所述承壓板以所述第一正球為支點，通過所述各正球而上下傾斜，從而調節所述承壓板的平行度。
根據該結構，可使承壓板向垂直方向動作，其動作量為與具有斜面的水平移動自如的板向水平方向的移動量成比例的量，從而調節其相對於基準面的平行度。
理想的是，所述精密元件是光學元件，所述支承板包括上板和側板，所述承壓部件包括承壓塊，所述調節板包括第一調節板和第二調節板，所述第一調節板和所述第二調節板各調節板包括具有傾斜的斜面，所述傳達部件包括第二正球和第三正球，所述各調節板位於所述承壓塊的側面和所述側板之間，所述第二正球設置在所述第一調節板的斜面和所述承壓塊的側面之間，所述第三正球設置在所述第二調節板的斜面和所述承壓塊的側面之間，所述固定支點部、所述第二正球和所述第三正球分別位於形成正三角形的頂點的位置上，所述操作部件包括使所述第一調節板移動的第一操作部件和使所述第二調節板移動的第二操作部件，操作所述各操作部件時，所述各調節板上下移動，隨著所述各調節板的移動，所述承壓板以所述固定支點部為支點，通過所述各正球而水平傾斜，從而調節所述承壓塊的平行度。
根據該結構，可使承壓塊向水平方向動作，其動作量為與具有斜面的垂直移動自如的板向垂直方向的移動量成比例的量，從而調節其相對於基準面的平行度。
理想的是，所述平行度調節機構還包括移動量測定機構，所述移動量測定機構具有測定並確認所述各調節板的移動量的功能。
根據該結構可一邊把握、確認平行度調節量，一邊調節平行度。
理想的是，所述平行度調節機構還包括自動控制移動量的自動控制部件，所述自動控制部件檢測與所述加壓板的基準面的平行度的偏差，自動設定所述各調節板的移動量。
根據該結構，可自動調節平行度。
理想的是，所述操作部件包括測微頭，所述測微頭包括用於驅動所述第一調節板的第一測微頭10和用於驅動第二調節板的第二測微頭10a。
根據該結構，可容易且高精度地測定移動自如的板的移動及移動量。
理想的是，所述傳達部件包括第二對座、第三對座、設置在所述第二對座之間的第二正球和設置在所述第三對座之間的第三正球，所述固定支點部包括第一對座和設置在所述第一對座之間的第一正球，所述第二對座中的一個座固定在所述承壓板上，所述第三對座中的一個座固定在所述承壓板上，隨著各調節板的移動，所述一對座中的另一個座沿著所述各調節板的所述斜面滑動，隨著所述另一個座的滑動，所述承壓板通過所述第二正球和所述第三正球而移動。
根據該結構，可提高上述效果。
下面參照
本發明的典型實施例。
典型實施例1圖1是典型實施例1的精密元件成形裝置的主要部分立體圖。圖2(a)是該成形裝置的主要部分平面圖，圖2(b)是該成形裝置的主要部分剖面圖。
在圖1、圖2(a)、圖2(b)中，作為精密元件成形裝置的光學元件成形裝置包括加壓板1、支承體14、下模13b、作為支承板的上板4、上模13a和平行度調節機構。平行度調節機構包括作為承壓部件的承壓板3、兩個調節板8、8a和三個正球7、7a、7b。理想的是，平行度調節機構包括作為固定部件的固定螺栓5a、5b、5c；三個成一對的座6、16，6a、16a，6b、16b；測微計10、10a；接頭11、11a；調節螺釘9、9a。上模13a和下模13b形成成形模。
加壓板1上下移動自如，對成形模進行加壓。加壓板1的上面形成精密元件成形裝置的基準面。下模13b利用模壓緊件12b安裝在加壓板1的上面。下模13b設置在加壓板1之上，加壓板1設置在支承體14的上前端。成形材料2載置於下模13b上。該成形材料2由樹脂材料或玻璃材料等製作。加壓板1向上方移動。
承壓板3利用固定螺栓5a、5b、5c緊固在上板4上。這些固定螺栓5a、5b、5c配置在上板4上，分別位於三角形頂點的位置。理想的是，這些固定螺栓5a、5b、5c以120度的角度間隔位於正三角形的頂點位置。上模13a由上模壓緊件12a固定在承壓板3下面的凸部上。上模13a和下模13b位於相互相對的位置。腔形成於由上模13a和下模13b形成的空間。
平行度調節機構設置在上板4和上模13a之間。平行度調節機構包括承壓板3，兩個調節板8、8b，三個成一對的座6、16，6a、16a，6b、16b，和三個正球7、7a、7b。兩個調節板包括第一調節板8和第二調節板8a。三對座包括第一對座6、16，第二對座6a、16a，第三對座6b、16b。三個正球包括第一正球7、第二正球7a和第三正球7b。
第二對座6a、16a，第三對座6b、16b和第二正球7a及第三正球7b形成傳達部件。
第一正球7設置在第一對座6、16之間。第二正球7a設置在第二對座6a、16a之間。第三正球7b設置在設置在之間。各正球7、7a、7b由超鋼材或陶瓷材料製作，形成球形。各對座6、16，6a、16a，6b、16b的一端具有圓錐形的承接面，各圓錐形的承接面承接並卡合各正球7、7a、7b。這些對座6、16，6a、16a，6b、16b用和正球7、7a、7b相同的材料製作。
如圖2(b)所示，第一對座6、16和第一正球7設置在上板4和承壓板3之間。該第一對座6、16和第一正球7具有作為固定支點部的功能。
第一調節板8和第二調節板8a水平移動自如地設置在上板4的下面。各第一調節板8和第二調節板8a包括具有水平面的上面和具有斜度的下面。第一調節板8的上面可滑動地密接於上板4的下面。第一調節板8的斜面可滑動地密接於第二對座6a、16a中的一個座6a上。第二對座6a、16a中的一個座16a固定在承壓板3的上面。這樣，承壓板3可通過第二對座6a、16a及第二正球7a，與第一調節板8連動。同樣，第二調節板8a的上面可滑動地密接於上板4的下面。第二調節板8a的斜面可滑動地密接於第三對座6b、16b中的一個座6b上。第三對座6b、16b中的一個座16b固定在承壓板3的上面。這樣，承壓板3可通過第三對座6b、16b及第三正球7b，與第二調節板8a連動。
第一正球7、第二正球7a、第三正球7b分別配置在三角形的頂點的位置上。理想的是，這些7、7a、7b以120度的角度間隔位於正三角形的頂點的位置上。理想的是，第一正球7和第二正球7a的距離等於第一正球7和第三正球7b的距離。理想的是，第一固定螺栓5c和第一正球7相互位於通過上模13b的中心的相同的軸線上。第二固定螺栓5a和第二正球7a相互位於通過上模13b的中心的相同的軸線上。第二固定螺栓5b和第三正球7b相互位於通過上模13b的中心的相同的軸線上。
第一調節螺釘9的一端與第一調節板8的側面接觸。第二調節螺釘9a的一端與第二調節板8a的側面接觸。通過旋轉這些調節螺釘9、9a使調節板8、8a水平移動。第一測微頭10通過第一接頭11連接在第一調節螺釘9的另一端。第二測微頭10a通過第二接頭11a連接在第二調節螺釘9a的另一端。這些測微頭10、10a驅動這些調節螺釘9、9a的移動，並設定移動量，然後，測定移動量，確認移動量。
通過操作第一測微頭10使第一調節螺釘9旋轉，並且，使第一調節板8隨著該第一調節螺釘的旋轉而向水平方向移動。隨著該第一調節板8的移動，使第一對座6a、16a中的一個座6a在第一調節板8的斜面上滑動。隨著該座6a的滑動，使承壓板3通過第二正球7a和座16a而傾斜。
同樣，通過操作第二測微頭10a，使承壓板3通過第三正球7b和第二對座6b、16b傾斜。
根據這種成形裝置，可調節約1微米。
下面，就使用具有上述結構的精密元件成形裝置成形光學元件，並調節該光學元件的平行度的步驟進行說明。
首先，預成形光學元件。也就是說，將成形材料2載置於下模13b的規定部位。然後，使加壓板1上升，將下模13b和上模13a扣合。在該狀態下，加熱、加壓成形材料2。然後，在成形材料2具有熱塑性樹脂的情況下，使其冷卻，使加壓板1下降。然後，將成形後的光學元件自模中取出。在成形材料2包括熱硬性樹脂的情況下，在成形材料硬化後，使加壓板1下降。然後將成形後的光學元件自模中取出。這樣預成形光學元件。
其次，檢測預成形的光學元件的平行度。例如，測定光學元件圓周方向的多個點的平行度。或者，使用光學測定儀器測定光學元件的幹涉帶。這樣，確認預成品整體的平行度。接著，根據該預成品的測定結果，為得到所需的平行度而設定平行度調節機構的補正調節量。
這樣，為了將得到的預成品的平行度補正到規定的精度，而調節成形裝置的平行度調節機構。也就是說，擰松第二固定螺栓5a、第三固定螺栓5b和第一固定螺栓5c這三個螺栓。然後，使第一測微頭10和第二測微頭10a轉動。由此，通過承壓板3、第二正球7a、第三正球7b、一對第二座6a、16a和一對第三座6b、16b，使上模13a傾斜到規定的角度。這樣，調節上模13a的角度，使其設定在規定的平行度。
理想的是，第一調節板8及第二調節板8a具有小的斜度。在調節板8、8a的斜度小的情況下，承壓板相對於調節板的移動距離的傾斜度也少。也就是說，通過減少調節板的斜度，可增大相對於這些調節板的移動的傾斜角度調節的解析度。更理想的是，第一調節螺釘9和第二調節螺釘9a具有小的螺距。在調節螺釘的節距小的情況下，可減小調節板相對於螺釘轉數的移動距離，可增大傾斜角度調節的解析度。或者，可通過改變正球的曲率半徑及座的曲率半徑，調節承壓板的傾斜角度的調節解析度。或者，使用測微頭10、10a驅動調節螺釘9、9a或調節板8、8a的移動，設定移動量，或確認移動量。也就是說，可由調節板的斜面的傾斜角度、調節螺釘的節距、正球的曲率半徑、測微頭等控制承壓板的微量的傾斜。例如，可調節1μm以下的微量的傾斜。這樣，按目的移動量調節、設定調節板8、8a。然後，再次緊固第二固定螺栓5a、第三固定螺栓5b和第一固定螺栓5c這三個螺栓。這樣調節上模13a的平行度。
使用這樣調節的成形裝置，與上述同樣成形成形材料。根據需要重複這些操作，從而可成形具有平行度的精密元件。
下面說明具體實施例的一例。例如，第一正球7、第二正球7a、第三正球7b這三個正球在直徑90mm的同心圓上配置成正三角形。在各第一調節板8和第二調節板8a水平方向移動約1mm時，各調節板8、8a垂直方向移動0.05mm。也就是說，調節板的傾斜設定為相對於水平方向的移動，垂直方向變化二十分之一。在成形外徑3.9mm的圓盤形狀的光學元件，調節具有規定平行度的光學元件時，從作業者側看為了使光學元件向右側傾倒1μm，使位於右側的第二調節板8a向內側移動2mm，並使左側的第一調節板8向作業者側移動2mm。通過該操作，實現規定的傾斜，其結果，可得到具有規定平行度的光學元件。
理想的是，所述精密元件成形裝置還具有控制機構。該控制機構可檢測相對於成形裝置基準面的平行度的偏差，自動設定調節板的移動量。所述精密元件成形裝置具有自動控制機構，該自動控制機構自動控制成形加工動作、調節板的驅動機構、調節板移動量的測定機構等。根據該結構，可使精密元件成形裝置的各工序自動化，其結果，可進一步提高成形的精密元件的形狀精度，同時，穩定地形成具有優異精度的精密元件。在精密元件是光學元件時，可得到特別優異的效果。
典型實施例2圖3(a)是本發明典型實施例2的精密元件成形裝置的主要部分局部剖視平面圖，圖3(b)是該裝置的主要部分剖面圖。
在圖3(a)、圖3(b)中，精密元件成形裝置包括加壓板1、支承體14、下模13b、作為支承板的上板4和側板29、上模13a和平行度調節機構。平行度調節機構包括作為承壓部件的承壓塊15、正球7a、7b和調節板8、8a。承壓塊具有較大的高度。例如承壓塊具有圓柱形狀。理想的是，平行度調節機構包括座6a、6b，作為固定支點部的緊固螺栓28，軸承27，測微頭10，接頭11和調節螺釘9。
側板29支承在上板4上。承壓塊15具有圓柱形狀。承壓塊15由軸承27支承，位於被側板29包圍的位置。緊固螺栓28保持在側板29上，按壓承壓塊15的側面。上模13a利用上模緊固件12a設置在承壓塊15的下面。下模13b設置在與上模13a相對的位置。下模13b利用下模緊固件12b設置在加壓板1的上面。該加壓板1的上面就是用於調節平行度的基準面。
調節板包括第一調節板8和第二調節板8a。第一調節板8和第二調節板8a各自包括具有斜度的斜面和與側板29的內面形狀一致的接觸面。第一調節板8和第二調節板8a各自移動自如地設置，使得上述接觸面與側板29的內面接觸。
正球包括第一正球7a和第二正球7b。一對第一座6a、16a設置在第一調節板8的斜面和承壓塊15的表面上。一對第一座6a、16a中的一個座固定在承壓塊15上，另一個座移動自如地設置在第一調節板8的斜面上。第一正球7a位於該一對第一座6a、16a之間。一對第二座6b、16b設置在第二調節板8a的斜面和承壓塊15的表面。一對第二座6b、16b中的一個固定在承壓塊15上，另一個移動自如地設置在第二調節板8a的斜面上。各正球7a、7b由超硬質(鋼)材料或陶瓷材料等製作，形成球狀。各對座6a、16a，6b、16b的一端具有圓錐形的承接面，各圓錐形的承接面承接並卡合各正球7a、7b。這些對座6a、16a，6b、16b用和正球7a、7b相同的材料製作。第二正球7b位於一對第二座6b、16b之間。承壓塊15的側面的圓周上的緊固螺栓28和第一正球7a的間隔等於緊固螺栓28和第二正球7b的間隔。理想的是，在承壓塊15側面圓周上，緊固螺栓28和第一正球7a及第二正球7b位於相互等間隔的位置上。在調節承壓塊15的平行度時，這些對座6a、16a，6b、16b和正球7a、7b具有作為傳達部件的功能。正球7a、7b具有作為支點的功能。
未圖示的作為固定部件的三個固定螺栓設置在上板4或側板29上。在調節承壓塊15的平行度後，該三個固定螺栓最終固定承壓塊，以維持該平行狀態。
第一調節螺釘9的一端與第一調節板8的側面接觸。第二調節螺釘的一端與第二調節板8a的側面接觸。通過旋轉這些調節螺釘9、9a，使調節板8、8a上下移動。第一測微頭10利用第一接頭11連接在第一調節螺釘9的另一端。第二測微頭利用第二接頭連接在第二調節螺釘的另一端。這些測微頭10驅動這些調節螺釘9的移動，並設定移動量，測定移動量，確認移動量。利用這種裝置可調節約1μm。
通過操作測微頭10，使調節板8、8a上下移動。使座6a及座6b在形成於調節板8、8a上的斜面上滑動。這樣，調節承壓塊15的傾度。其結果，可調節承壓塊15相對於基準面的水平度。
下面，就使用具有上述結構的精密元件成形裝置成形光學元件，並調節該光學元件的平行度的步驟進行說明。
首先，預成形光學元件。也就是說，將成形材料2載置於下模13b的規定部位。然後，使加壓板1上升，將下模13b和上模13a扣合、合體。在該狀態下，加熱、加壓成形材料2。然後，在成形材料2具有熱塑性樹脂的情況下，使其冷卻，使加壓板1下降。然後，將成形後的光學元件自模中取出。在成形材料2包括熱硬性樹脂的情況下，在成形材料硬化後，使加壓板1下降，然後，將成形後的光學元件自模中取出。這樣預成形光學元件。
其次，檢測預成形的光學元件的平行度。例如，測定光學元件圓周方向的多個點的平行度。或者，使用光學測定儀器測定光學元件的幹涉帶。這樣，確認預成品整體的平行度。接著，根據該預成品的測定結果，為得到所需的平行度而設定平行度調節機構的補正調節量。
為了這樣將得到的預成品的平行度補正到規定的精度，而調節成形裝置的平行度調節機構。也就是說，擰松未圖示的三個固定螺栓。然後，使第一測微頭10和第二測微頭10a轉動。由此，通過承壓塊15、正球7a、7b、一對座6a、16a，6b、16b，使上模13a傾斜到規定的角度。這樣，調節上模13a的角度，使其設定在規定的平行度。
理想的是，第一調節板8及第二調節板8a具有小的斜度。通過減少調節板的斜度，可增大相對於這些調節板的移動的傾斜角度的調節解析度。更理想的是，第一調節螺釘9和第二調節螺釘9a具有小的螺距。或者，使用測微頭10、10a驅動調節板8、8a的移動，設定移動量，或確認移動量。由此，例如，可進行1μm以下的微量的調節。這樣，按目的移動量調節、設定調節板8、8a。然後，再次緊固三個螺栓。這樣調節上模13a的平行度。
使用這樣調節的成形裝置，與上述同樣地成形成形材料。根據需要重複這些操作，可成形具有平行度的精密元件。
典型實施例3下面說明本發明的典型實施例的精密元件的成形方法。在本實施例中，使用上述典型實施例及在上述典型實施例中說明的成形裝置。也就是說，成形裝置包括(a)支承板4、29；(b)由所述支承板支承的平行度調節機構3、7、8、8a、15，這裡，所述平行度調節機構包括承壓部件、具有傾斜面的調節板、傳達部件、固定支點部和操作部件；(c)設置在所述承壓部件的下面的上模13a；(d)上下移動的加壓板1；(e)設置在所述加壓板的上面的下模13b；(f)成形控制部件；(g)用於將所述承壓部件固定在所述支承板上的固定部件。
該成形方法包括(1)調節承壓部件的傾度的工序，這裡，調節所述承壓部件的傾度的工序具有操作所述操作部件的工序，通過該操作使所述調節板移動，隨著所述調節板的移動，所述承壓部件以所述固定支點部為支點，通過所述傳達部件而傾斜，調節所述承壓部件的傾度，從而調節所述上模和所述下模的平行度；(2)在由所述平行度調節機構調節所述承壓部件的傾度後的狀態下，由所述固定部件將所述承壓部件固定在所述支承板上的工序；(3)使所述加壓板上升，將所述下模和所述上模扣合，然後在所述下模和所述上模形成的成形模中使成形材料成形的工序；(4)使所述下模下降，取出說明的預成品的工序。
理想的是，成形方法還包括(5)測定所述預成品的形狀尺寸的工序；(6)比較所述預成品的尺寸和所希望的尺寸，然後，反覆進行調節所述承壓部件的傾度的工序的工序；(7)在反覆進行調節所述承壓部件的傾度的工序後，再次驅動所述成形裝置而成形成品的工序。
理想的是，所述傳達部件設置在所述承壓部件和所述調節板之間，所述固定支點部固定所述承壓部件的一點和所述支承板，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，通過操作所述操作部件，使所述調節板移動，通過所述調節板的移動，使所述承壓部件以所述固定支點為支點，通過所述傳達部件而移動，由此(thereby)，調節所述承壓部件的傾斜，調節所述上模和所述下模的平行度。
理想的是，所述調節板包括具有傾斜角度的斜面，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，利用所述調節板的移動使所述傳達部件在所述傾斜面上移動，使所述承壓部件隨著所述傳達部件的移動而傾斜。
理想的是，所述調節板包括具有傾斜角度的斜面，所述傳達部件包括一對座和設置在所述一對座之間的正球，所述一對座中的一個座固定在所述承壓部件上，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，所述一對座中的另一個座隨著所述調節板的移動，沿所述調節板的所述斜面滑動，所述承壓部件隨著所述另一個座的滑動，通過所述正球和所述一個座而移動。
理想的是，所述調節板包括第一調節板和第二調節板兩個調節板，所述第一調節板和第二調節板位於相互分開的位置上，所述第一調節板和所述固定支點部的距離等於所述第二調節板和所述固定支點部的距離。
理想的是，所述成品是光學元件。
理想的是，所述操作部件包括測微計和與所述測微計連動的螺釘，所述調節板包括具有傾斜角度的斜面，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，通過操作所述測微計使所述螺釘旋轉，隨著所述螺釘的旋轉，使所述調節板移動，隨著所述調節板的移動，通過所述傳達部件，使所述承壓部件傾斜。
下面，就使用具有上述結構的精密元件成形裝置成形光學元件，並調節該光學元件的平行度的步驟進行說明。該成形方法在所述典型實施例1和2中已說明。也就是說，首先，預成形光學元件。也就是說，將成形材料2載置於下模13b的規定部位。然後，使加壓板1上升，將下模13b和上模13a扣合。在該狀態下，加熱、加壓成形材料2。在成形材料2具有熱塑性樹脂的情況下，使其冷卻，使加壓板1下降。然後，將成形後的光學元件自模中取出。在成形材料2包括熱硬性樹脂的情況下，在成形材料硬化後，使加壓板1下降。然後，將成形後的光學元件自模中取出。這樣預成形光學元件。
其次，檢測預成形的光學元件的平行度。例如，測定光學元件圓周方向的多個點的平行度。或者，使用光學測定儀器測定光學元件的幹涉帶。這樣，確認預成品整體的平行度。接著，根據該預成品的測定結果，為得到所需的平行度而設定平行度調節機構的補正調節量。
這樣，為了將得到的預成品的平行度補正到規定的精度，而調節成形裝置的平行度調節機構。也就是說，擰松第二固定螺栓5a、第三固定螺栓5b和第一固定螺栓5c這三個螺栓。然後，使第一測微頭10和第二測微頭10a轉動。由此，通過承壓板3或承壓塊15等承壓部件、第二正球7a、第三正球7b、一對第二座6a、16a和一對第三座6b、16b，使上模13a傾斜到規定的角度。這樣，調節上模13a的角度，使其設定在規定的平行度。
然後，再次使用如上調節後的成形裝置成形成品。
根據需要重複上述工序。這樣成形具有所需尺寸精度的成品。利用該成形方法，最小可調節承壓部件的約1μm的傾度，其結果，可調節成品的約1μm的尺寸誤差。
如上所述，根據本發明的精密元件成形裝置，與構成成形裝置的部件的精度及熱變形無關，為得到具有所需平行度的精密元件，可控制上模的傾度。其結果，可得到具有優異的尺寸精度的精密元件。可容易地使成形工序自動化。並且，通過改變調節板的斜度的大小、正球的曲率半徑，可自由設定調節解析度。
權利要求
1.一種精密元件成形裝置，包括(a)支承板(4、29)；(b)由所述支承板支承的平行度調節機構(3、7、8、8a、15)；(c)上下移動的加壓板(1)；(d)設置在所述加壓板的上面的下模(13b)；(e)成形控制部件；(f)設置在所述平行度調節機構上的上模(13a)，在所述加壓板向上移動時，所述上模和所述下模相互扣合而形成成形模，所述平行度調節機構具有承壓部件(3、15)、調節板(8、8a)、傳達部件(7a、7b)、固定支點部(7)和操作部件(10)，所述傳達部件設置在所述承壓部件和所述調節板之間，所述固定支點部固定所述承壓部件的一點和所述支承板，通過操作所述操作部件移動所述調節板，通過移動所述調節板，使所述承壓部件以所述固定支點為支點，通過所述傳達部件而傾斜，由此調節所述承壓部件的傾度，調節所述上模和所述下模的平行度，然後，使所述成形模形成的腔中的成形材料成形。
2.如權利要求1所述的精密元件成形裝置，其中，所述調節板包括具有傾斜角度的斜面，利用所述調節板的移動使所述傳達部件在所述傾斜面上移動，所述承壓部件隨著所述傳達部件的移動而傾斜。
3.如權利要求2所述的精密元件成形裝置，其中，所述傳達部件包括一對座及設置在所述一對座之間的正球，所述一對座中的一個座固定在所述承壓部件上，隨著所述調節板的移動，所述一對座中的另一個座沿所述調節板的所述斜面滑動，隨著所述另一個座的滑動，所述承壓部件通過所述正球和所述一個座而移動。
4.如權利要求1所述的精密元件成形裝置，其中，所述調節板包括第一調節板和第二調節板兩個調節板，所述第一調節板和第二調節板位於相互分開的位置上，所述第一調節板和所述固定支點部的距離等於所述第二調節板和所述固定支點部的距離。
5.如權利要求1所述的精密元件成形裝置，其中，所述調節板包括第一調節板和第二調節板兩個調節板，所述固定支點部和所述第一調節板及所述第二調節板分別位於正三角形的頂點的位置。
6.如權利要求1所述的精密元件成形裝置，其中，還包括將所述平行度調節機構固定在所述支承部件的固定部件，所述固定部件具有在調節所述平行度調節機構的平行度後，將所述平行度調節機構固定在所述支承部件上的功能。
7.如權利要求1所述的精密元件成形裝置，其中，最小可調節所述上模和下模的平行度的1μm的誤差。
8.如權利要求1所述的精密元件成形裝置，其中，所述精密元件是光學元件。
9.如權利要求1所述的精密元件成形裝置，其中，所述操作部件包括測微計和與所述測微計連動的螺釘，所述調節板包括具有傾斜角度的斜面，通過操作所述測微計使所述螺釘旋轉，隨著所述螺釘的旋轉，使所述調節板移動，隨著所述調節板的移動，通過所述傳達部件，使所述承壓部件傾斜。
10.如權利要求1所述的精密元件成形裝置，其中，所述精密元件是光學元件，所述支承板包括上板(4)，所述承壓部件包括承壓板(3)，所述固定支點部包括第一正球(7)，所述承壓板通過所述第一正球固定在所述上板上，所述調節板包括第一調節板(8)和第二調節板(8a)，所述第一調節板和所述第二調節板各自的調節板包括傾斜的斜面，所述各自的調節板位於所述承壓板的上面和所述上板之間，所述傳達部件包括第二正球(7a)和第三正球(7b)，所述第二正球設置在所述第一調節板的斜面和所述承壓板的上面之間，所述第三正球設置在所述第二調節板的斜面和所述承壓板的上面之間，所述第一正球、所述第二正球和所述第三正球各自的正球分別位於形成正三角形的頂點的位置上，所述操作部件包括使所述第一調節板移動的第一操作部件和使所述第二調節板移動的第二操作部件，操作所述各操作部件時，所述各調節板平行移動，隨著所述各調節板的移動，所述承壓板以所述第一正球為支點，通過所述各正球而上下傾斜，並調節所述承壓板的平行度。
11.如權利要求10所述的精密元件成形裝置，其中，所述平行度調節機構還包括移動量測定機構，所述移動量測定機構具有測定並確認所述各調節板的移動量的功能。
12.如權利要求10所述的精密元件成形裝置，其中，所述平行度調節機構還包括自動控制移動量的自動控制部件，所述自動控制部件檢測相對於所述加壓板的基準面的平行度的偏差，自動設定所述各調節板的移動量。
13.如權利要求10所述的精密元件成形裝置，其中，所述操作部件包括測微頭，所述測微頭包括用於驅動所述第一調節板的第一測微頭(10)和用於驅動第二調節板的第二測微頭(10a)。
14.如權利要求10所述的精密元件成形裝置，其中，所述傳達部件包括第二對座(6a、16a)、第三對座(6b、16b)、設置在所述第二對座之間的第二正球(7a)和設置在所述第三對座之間的第三正球(7b)，所述固定支點部包括第一對座(6、16)和設置在所述第一對座之間的第一正球(7)，所述第二對座中的一個座(16a)固定在所述承壓板上，所述第三對座中的一個座(16b)固定在所述承壓板上，隨著所述各調節板的移動，所述一對座中的另一個座(6a、6b)沿著所述各調節板的所述斜面滑動，隨著所述另一個座的滑動，所述承壓板通過所述第二正球和所述第三正球而移動。
15.如權利要求1所述的精密元件成形裝置，其中，所述精密元件是光學元件，所述支承板包括上板(4)和側板(29)，所述承壓部件包括承壓塊(15)，所述調節板包括第一調節板(8)和第二調節板(8a)，所述第一調節板和所述第二調節板各調節板包括傾斜的斜面，所述傳達部件包括第二正球(7a)和第三正球(7b)，所述各調節板位於所述承壓塊的側面和所述側板之間，所述第二正球設置在所述第一調節板的斜面和所述承壓塊的側面之間，所述第三正球設置在所述第二調節板的斜面和所述承壓塊的側面之間，所述固定支點部、所述第二正球和所述第三正球分另位於形成正三角形的頂點的位置上，所述操作部件包括使所述第一調節板移動的第一操作部件和使所述第二調節板移動的第二操作部件，操作所述各操作部件時，所述各調節板上下移動，隨著所述各調節板的移動，所述承壓塊以所述固定支點部為支點，通過所述各正球而向水平方向傾斜，並調節所述承壓塊的平行度。
16.如權利要求15所述的精密元件成形裝置，其中，所述平行度調節機構還包括移動量測定機構，所述移動量測定機構具有測定並確認所述各調節板的移動量的功能。
17.如權利要求15所述的精密元件成形裝置，其中，所述平行度調節機構還包括移動量的自動控制部件，所述自動控制部件檢測相對於所述加壓板的基準面的平行度的偏差，自動設定所述各調節板的移動量。
18.如權利要求15所述的精密元件成形裝置，其中，所述操作部件包括測微頭，所述測微頭包括用於驅動所述第一調節板的第一測微頭(10)和用於驅動所述第二調節板的第二測微頭(10a)。
19.如權利要求15所述的精密元件成形裝置，其中，所述傳達部件包括第二對座(6a、16a)、第三對座(6b、16b)、設置在所述第二對座之間的第二正球(7a)和設置在所述第三對座之間的第三正球(7b)，所述第二對座中的一個座(16a)固定在所述承壓塊上，所述第三對座中的一個座(16b)固定在所述承壓塊上，隨著所述各調節板的移動，所述一對座中的另一個座(6a、6b)沿著所述各調節板的所述斜面滑動，隨著所述另一個座的滑動，所述承壓塊通過所述第二正球和所述第三正球而傾斜。
20.如權利要求15所述的精密元件成形裝置，其中，所述平行度調節機構還包括設置在所述側板內側的軸承(27)，所述承壓塊由所述軸承支承。
21.一種利用成形裝置成形精密元件的成形方法，所述成形裝置包括(a)支承板(4、29)；(b)由所述支承板支承的平行度調節機構(3、7、8、8a、15)，所述平行度調節機構包括承壓部件、具有傾斜面的調節板、傳達部件、固定支點部和操作部件；(c)設置在所述承壓部件的下面的上模(13a)；(d)上下移動的加壓板(1)；(e)設置在所述加壓板的上面的下模(13b)；(f)成形控制部件；(g)用於將所述承壓部件固定在所述支承板上的固定部件；所述成形方法包括(1)調節所述承壓部件的傾度的工序，調節所述承壓部件的傾度的工序具有操作所述操作部件的工序，通過該操作使所述調節板移動，隨著所述調節板的移動，所述承壓部件以所述固定支點部為支點，通過所述傳達部件而傾斜，調節承壓部件的傾度，並調節所述上模和所述下模的平行度；(2)在由所述平行度調節機構調節所述承壓部件的傾度後的狀態下，由所述固定部件將所述承壓部件固定在所述支承板上的工序；(3)使所述加壓板上升，將所述下模和所述上模扣合，然後，在所述下模和所述上模形成的成形模中使成形材料成形的工序；(4)使所述下模下降，取出說明的預成品的工序。
22.如權利要求21所述的成形方法，其中，還包括(5)測定所述預成品的形狀尺寸的工序；(6)比較所述預成品的尺寸和所希望的尺寸，然後，反覆進行調節所述承壓部件的傾度的工序的工序；(7)在反覆進行調節所述承壓部件的傾度的工序後，再次使所述成形裝置工作而成形成品的工序。
23.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述傳達部件設置在所述承壓部件和所述調節板之間，所述固定支點部固定所述承壓部件的一點和所述支承板，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，通過操作所述操作部件移動所述調節板，通過移動所述調節板，使所述承壓部件以所述固定支點為支點，通過所述傳達部件而移動，由此調節所述承壓部件的傾斜，調節所述上模和所述下模的平行度。
24.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述調節板包括具有傾斜角度的斜面，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，利用所述調節板的移動使所述傳達部件在所述傾斜面上移動，使所述承壓部件隨著所述傳達部件的移動而傾斜。
25.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述調節板包括具有傾斜角度的斜面，所述傳達部件包括一對座及設置在所述一對座之間的正球，所述一對座中的一個座固定在所述承壓部件上，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，隨著所述調節板的移動，所述一對座中的另一個座沿所述調節板的所述斜面滑動，隨著所述另一個座的滑動，所述承壓部件通過所述正球和所述一個座而移動。
26.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述調節板包括第一調節板和第二調節板兩個調節板，所述第一調節板和第二調節板位於相互分開的位置上，所述第一調節板和所述固定支點部的距離等於所述第二調節板和所述固定支點部的距離。
27.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述成品是光學元件。
28.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述操作部件包括測微計和與所述測微計連動的螺釘，所述調節板包括具有傾斜角度的斜面，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，通過操作所述測微計使所述螺釘旋轉，隨著所述螺釘的旋轉，使所述調節板移動，隨著所述調節板的移動，通過所述傳達部件，使所述承壓部件傾斜。
29.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述成品是光學元件，所述支承板包括上板(4)，所述承壓部件包括承壓板(3)，所述固定支點部包括第一正球(7)，所述承壓板通過所述第一正球固定在所述上板上，所述調節板包括第一調節板(8)和第二調節板(8a)，所述第一調節板和所述第二調節板各自的調節板包括傾斜的斜面，所述各自的調節板位於所述承壓板的上面和所述上板之間，所述傳達部件包括第二正球(7a)和第三正球(7b)，所述第二正球設置在所述第一調節板的斜面和所述承壓板的上面之間，所述第三正球設置在所述第二調節板的斜面和所述承壓板的上面之間，所述第一正球、所述第二正球和所述第三正球各自的正球分別位於形成正三角形的頂點的位置上，所述操作部件包括使所述第一調節板移動的第一操作部件和使所述第二調節板移動的第二操作部件，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，所述各操作部件操作時，所述各調節板平行移動，隨著所述各調節板的移動，所述承壓板以所述第一正球為支點，通過所述各正球而上下傾斜，並調節所述承壓板的平行度。
30.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述成品是光學元件，所述支承板包括上板(4)和側板(29)，所述承壓部件包括承壓塊(15)，所述調節板包括第一調節板(8)和第二調節板(8a)，所述第一調節板和所述第二調節板各調節板包括傾斜的斜面，所述傳達部件包括第二正球(7a)和第三正球(7b)，所述各調節板位於所述承壓塊的側面和所述側板之間，所述第二正球設置在所述第一調節板的斜面和所述承壓塊的側面之間，所述第三正球設置在所述第二調節板的斜面和所述承壓塊的側面之間，所述固定支點部、所述第二正球和所述第三正球分別位於形成正三角形的頂點的位置上，所述操作部件包括使所述第一調節板移動的第一操作部件和使所述第二調節板移動的第二操作部件，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，操作所述各操作部件時，所述各調節板上下移動，隨著所述各調節板的移動，所述承壓塊以所述固定支點部為支點，通過所述各正球而向水平方向傾斜，並調節所述承壓塊的平行度。
31.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述平行度調節機構還包括移動量測定機構，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，利用所述移動量測定機構測定並確認所述各調節板的移動量。
32.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述平行度調節機構還包括移動量的自動控制部件，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，利用所述自動控制部件檢測相對於所述加壓板的基準面的平行度的偏差，自動設定所述各調節板的移動量。
33.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述傳達部件包括第二對座(6a、16a)、第三對座(6b、16b)、設置在所述第二對座之間的第二正球(7a)和設置在所述第三對座之間的第三正球(7b)，所述第二對座中的一個座(16a)固定在所述承壓塊上，所述第三對座中的一個座(16b)固定在所述承壓塊上，在調節所述承壓部件的傾度的工序中，隨著所述各調節板的移動，所述一對座中的另一個座(6a、6b)沿著所述各調節板的所述斜面滑動，隨著所述另一個座的滑動，所述承壓板通過所述第二正球和所述第三正球而傾斜。
34.如權利要求21所述的成形方法，其中，最小可調節所述上模和下模的平行度的1μm的誤差。
35.如權利要求21所述的成形方法，其中，所述調節板包括第一調節板和第二調節板兩個調節板，所述固定支點部和所述第一調節板及所述第二調節板分別位於正三角形的頂點的位置。
全文摘要
一種精密元件成形裝置及成形方法,所述成形裝置包括:平行度調節機構、加壓板、下模和上模。平行度調節機構具有承壓部件、調節板、傳達部件、固定支點部和操作部件。通過操作操作部件移動調節板,使承壓部件以固定支點部為支點,通過傳達部件而傾斜,調節承壓部件的傾度,調節上模和下模的平行度,使成形模形成的腔中的成形材料成形。調節板最好包括兩個調節板,各調節板分別位於正三角形的頂點,各調節板具有斜面。
文檔編號C03B11/08GK1337365SQ01117008
公開日2002年2月27日 申請日期2001年4月18日 優先權日2000年8月4日
發明者蒲原清隆, 藤井武幸, 皆藤裕祥 申請人:松下電器產業株式會社