JP2007169079A - Molding apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molding apparatus capable of conveying a mold set heated at high temperatures while minimizing the lowering of its temperature. <P>SOLUTION: The molding apparatus 10 is provided with an isolation chamber 28 and a conveying mechanism 30. In the isolation chamber 28, the working areas 46, 48 and 50 for heating, press-molding and cooling, respectively and also an I/O (in-and-out) port 44 for carrying the mold set 14 in and out are arranged on a circular ring or linearly and are housed to be isolated from the atmosphere. The conveying mechanism 30 arranged in the chamber 28 has an insulation member 62 for receiving the mold set 14 which is carried in the I/O port 44 from the outside of the chamber 28, and an arm 40 which can grip the member 62. The mechanism 30 is provided in order to convey the member 62 gripped by the arm 40 together with the mold set 14 from the port 44 through the working areas 46, 48 and 50 for heating, press-molding and cooling sequentially to return to the port 44. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばガラス素材などの被成形素材を、加熱軟化させた後、プレス成形することにより、デジタルカメラ等に代表される非球面ガラスレンズ等の高精度光学ガラス素子等の成形品を成形するための成形装置に関する。   The present invention forms a molded product such as a high-precision optical glass element such as an aspherical glass lens represented by a digital camera or the like by heat-softening a molding material such as a glass material and then press molding. The present invention relates to a molding apparatus for performing the above.

ガラス成形装置が特許文献1から特許文献3などに開示されている。
特許文献1に記載されているように、加熱、プレス成形および冷却の各工程の作業エリアは円環上に配置されている。ガラス素材はリング状胴型で保持され、このリング状胴型をハンドで把持してガラス素材を各工程の作業エリアへ順次搬送する。
Glass forming apparatuses are disclosed in Patent Document 1 to Patent Document 3, and the like.
As described in Patent Document 1, the work area of each step of heating, press molding, and cooling is arranged on a ring. The glass material is held by a ring-shaped body mold, and the ring-shaped body mold is gripped by a hand to sequentially convey the glass material to the work area of each process.

また、特許文献2に記載されているように、各工程の作業エリアの数に応じた数の成形型が回転テーブル上に設置されている。この回転テーブルを間欠的に回転させることにより成形型を各工程の作業エリアへ順次搬送する。   Further, as described in Patent Document 2, a number of molding dies corresponding to the number of work areas in each process are installed on the rotary table. By intermittently rotating the rotary table, the mold is sequentially conveyed to the work area of each process.

さらに、特許文献3に記載されているように、回転および伸縮する1つのハンドによってガラス素材のみが円環上に配置されている。このガラス素材は各工程の作業エリアへ順次搬送される。
特開昭60−118641号公報 特開平1−157425号公報 特開平4−21527号公報
Furthermore, as described in Patent Document 3, only the glass material is arranged on the ring by one hand that rotates and expands and contracts. This glass material is sequentially conveyed to the work area of each process.
Japanese Patent Laid-Open No. 60-118641 Japanese Patent Laid-Open No. 1-157425 JP-A-4-21527

上記特許文献1に開示された方式は、熱容量が小さいリング状の胴型を介して同様に熱容量が小さいガラス素材をハンドで把持して搬送する。このため、ガラス素材はハンドや周囲の温度の影響を受けて温度変化を生じ易い。   In the method disclosed in Patent Document 1, a glass material having a small heat capacity is similarly held by a hand and conveyed through a ring-shaped body mold having a small heat capacity. For this reason, the glass material is susceptible to temperature changes due to the influence of the temperature of the hand and the surroundings.

特許文献2に開示された方式は、回転テーブルとともに成形型が移動する。このため、各工程の作業エリアの遮蔽構造に難点がある。   In the method disclosed in Patent Document 2, the mold moves together with the rotary table. For this reason, there exists a difficulty in the shielding structure of the work area of each process.

さらに、特許文献3に開示された方式は、ガラス素材の温度が特許文献1の方式より、さらに大きく変化する。   Furthermore, in the method disclosed in Patent Document 3, the temperature of the glass material changes more greatly than in the method disclosed in Patent Document 1.

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高温に加熱される金型組の温度を極力下げることなく、かつ、均一な加熱を保持したまま金型組を搬送可能な成形装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to maintain uniform heating without reducing the temperature of the mold set heated to a high temperature as much as possible. An object of the present invention is to provide a molding apparatus capable of conveying a mold set as it is.

上記課題を解決するために、この発明に係る成形装置は、被成形素材を、筒状の胴型に上下1対の金型を嵌合させて構成される金型組によって挟み、前記被成形素材を加熱工程、プレス成形工程および冷却工程を経て所望の成形品を成形するものである。そして、この成形装置は、前記加熱、プレス成形および冷却の各工程の作業エリアならびに、前記金型組を搬入および搬出するIOポート部を円環上または直線上に配置してこれらを大気から隔離して収納する隔離チャンバと、前記隔離チャンバ内に配置され、前記隔離チャンバの外から前記IOポート部へ搬入される前記金型組を受ける断熱部材と、この断熱部材を把持可能なハンドとを有し、前記ハンドで前記断熱部材を把持して前記金型組を前記断熱部材とともに、前記IOポート部から前記加熱、プレス成形および冷却の各工程の作業エリアを順次経て前記IOポート部まで搬送するための搬送機構とを具備することを特徴とする。
金型組は断熱部材により受けられているため、搬送の際に断熱部材から温度の影響を受けることが防止される。したがって、例えば加熱工程の作業エリアからプレス成形工程の作業エリアに移行させる際に、極力温度を下げることなく、金型組を搬送可能である。
In order to solve the above-described problems, a molding apparatus according to the present invention sandwiches a material to be molded by a mold set configured by fitting a pair of upper and lower molds to a cylindrical body mold, The material is molded through a heating process, a press molding process, and a cooling process to form a desired molded product. And this molding apparatus arrange | positions the work area of each process of the said heating, press molding, and cooling, and IO port part which carries in and out of the said metal mold | die group on a ring or a straight line, and isolates these from air | atmosphere. An isolation chamber that is housed in the isolation chamber, a heat insulating member that is disposed in the isolation chamber and receives the mold set carried into the IO port portion from the outside of the isolation chamber, and a hand capable of gripping the heat insulating member. And holding the heat insulating member with the hand and transporting the mold set together with the heat insulating member from the IO port portion to the IO port portion sequentially through the work areas of the heating, press molding and cooling steps. And a transport mechanism.
Since the mold set is received by the heat insulating member, it is prevented from being affected by the temperature of the heat insulating member during the conveyance. Therefore, for example, when shifting from the work area of the heating process to the work area of the press molding process, the mold set can be conveyed without reducing the temperature as much as possible.

また、前記加熱、プレス成形および冷却の各工程の作業エリアならびに、前記金型組を搬入および搬出するIOポート部が円環上に配置されているとき、前記搬送機構は、前記隔離チャンバの中央に立設され、回転および昇降可能な回転軸をさらに備え、前記搬送機構の前記ハンドは、前記回転軸に対して放射状に離れた位置を枢支軸として円周方向に開閉して前記断熱部材を把持可能であることが好適である。
断熱部材をハンドで把持して搬送することができるので、ハンドによって金型組に温度の影響を与えることを防止することができる。
In addition, when the work area of each step of heating, press molding, and cooling and the IO port part for carrying in and out the mold set are arranged on a ring, the transport mechanism is arranged in the center of the isolation chamber. A rotating shaft that can be rotated and raised and lowered, and the hand of the transport mechanism opens and closes in a circumferential direction with a position radially separated from the rotating shaft as a pivot shaft. It is preferable that the handle can be gripped.
Since the heat insulating member can be gripped and transported by the hand, it is possible to prevent the mold assembly from being affected by the temperature.

また、前記ハンドは、前記各工程の作業エリアならびに前記IOポート部のそれぞれに同時に対向した状態に設けられていることが好適である。
このため、同一の時間に各作業エリアから隣接する作業エリアに断熱部材を搬送することができる。すなわち、成形装置の内部で、金型組を常に一定の間隔を置いて配置することができる。
Further, it is preferable that the hand is provided in a state of facing the work area of each process and the IO port unit at the same time.
For this reason, a heat insulation member can be conveyed from each work area to the adjacent work area at the same time. That is, it is possible to always arrange the mold sets at regular intervals inside the molding apparatus.

また、前記搬送機構は、前記金型組を前記IOポート部から前記隔離チャンバ内に搬入および搬出する際に、前記金型組を前記断熱部材の上方で授受する押し上げ機構を有することが好適である。
このため、断熱部材から金型組を離す際や、断熱部材に金型組を配置する際に、金型組の底面をロッドで支えることによって、金型組が分離することを防止することができる。
Further, it is preferable that the transport mechanism has a push-up mechanism for transferring the mold set above the heat insulating member when the mold set is carried into and out of the isolation chamber from the IO port portion. is there.
For this reason, when the mold set is separated from the heat insulating member or when the mold set is arranged on the heat insulating member, it is possible to prevent the mold set from being separated by supporting the bottom surface of the mold set with a rod. it can.

また、前記IOポート部に接続された状態で配置され、前記金型組を前記IOポート部に搬入および搬出するためのロードロック機構を有し、前記ロードロック機構は、前記隔離チャンバ内を不活性ガス雰囲気または真空に保持可能であることが好適である。
このため、断熱部材の断熱作用を金型組に対して効率的に与えることができる。
The load lock mechanism is disposed in a state of being connected to the IO port portion, and has a load lock mechanism for carrying the mold set into and out of the IO port portion. It is preferable that it can be maintained in an active gas atmosphere or a vacuum.
For this reason, the heat insulation effect of a heat insulation member can be efficiently given with respect to a metal mold set.

また、前記加熱、前記プレス成形の各作業エリアの少なくとも一方に、前記金型組を開閉可能に収納する耐熱性チャンバを有し、前記耐熱性チャンバは、その内部を不活性ガス雰囲気または真空に保持可能であることが好適である。
このため、加熱工程の作業エリアおよび/もしくはプレス成形工程の作業エリアで金型組を加熱した熱を保持することができるとともに、金型組を均一的に加熱することができる。
In addition, at least one of the heating and press molding work areas has a heat-resistant chamber in which the mold set can be opened and closed, and the heat-resistant chamber has an inert gas atmosphere or vacuum inside. It is preferable that it can be held.
For this reason, the heat which heated the mold set can be hold | maintained in the work area of a heating process, and / or the work area of a press molding process, and a mold set can be heated uniformly.

また、前記加熱、前記プレス成形の各作業エリアの少なくとも一方の前記金型組の加熱手段として、赤外線ランプ方式、または高周波誘導加熱方式を用い、前記加熱手段は、前記断熱性チャンバの外周部より前記金型組を加熱または保温し、もしくは徐冷することが好適である。
このため、金型組を耐熱性チャンバの外側から容易に加熱または保温し、もしくは徐冷することができる。
In addition, an infrared lamp method or a high frequency induction heating method is used as a heating means for the mold set in at least one of the heating and press working areas, and the heating means is provided from an outer peripheral portion of the heat insulating chamber. It is preferable that the mold set is heated, kept warm, or slowly cooled.
For this reason, the mold set can be easily heated or kept warm from the outside of the heat-resistant chamber, or can be slowly cooled.

また、前記冷却工程の作業エリアの冷却手段は、水冷板の接触または不活性ガスによる空冷により冷却する機能を有することが好適である。
このため、水冷板の接触、すなわち水冷で金型組を冷却しても良く、空冷で金型組を冷却しても良く、両者を組み合わせて金型組を冷却しても良い。
Moreover, it is preferable that the cooling means of the work area of the cooling process has a function of cooling by contact with a water cooling plate or air cooling with an inert gas.
For this reason, the mold set may be cooled by contact with a water cooling plate, that is, water cooling, the mold set may be cooled by air cooling, or the mold set may be cooled by combining both.

本発明によれば、高温に加熱される金型組の温度を極力下げることなく、かつ、均一な加熱を保持したまま金型組を搬送可能な成形装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shaping | molding apparatus which can convey a metal mold | die assembly can be provided, maintaining the uniform heating, without reducing the temperature of the metal mold | die set heated to high temperature as much as possible.

以下、図1ないし図9を参照しながらこの発明を実施するための最良の形態について説明する。ここでは、3ゾーン円環式ガラス成形装置10の好ましい実施の形態について説明する。なお、本実施の形態に係るガラス成形装置10は、従来のバッチ式成形装置(図10参照)の利点を生かしつつ、これを連続式成形装置(図11および図12参照)に応用したものである。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, a preferred embodiment of the three-zone annular glass forming apparatus 10 will be described. The glass forming apparatus 10 according to the present embodiment is applied to a continuous forming apparatus (see FIGS. 11 and 12) while taking advantage of the conventional batch type forming apparatus (see FIG. 10). is there.

3ゾーン円環式ガラス成形装置10の全体像を図1に示す。成形前のガラス素材(被成形素材)12を図2(A)に示し、金型組14を図2(B)および図2(C)に示す。さらに、3ゾーン円環式ガラス成形装置10の各部の詳細については、図3ないし図7に示す。   An overall image of the three-zone annular glass forming apparatus 10 is shown in FIG. A glass material (molded material) 12 before molding is shown in FIG. 2 (A), and a mold set 14 is shown in FIGS. 2 (B) and 2 (C). Further, details of each part of the three-zone annular glass forming apparatus 10 are shown in FIGS.

図2(B)および図2(C)に示すように、金型組14は上型14aと下型14bと胴型14cとを備えている。金型組14は下型14bを土台とし、その上に上型14aが載置されている。さらに、下型14bには底部にフランジ状に突出した突出部が形成されている。この下型14bの突出部上でかつ、上型14aの外周には、下型14bに対する上型14aの位置ずれを防止するように胴型14cが配設されている。この胴型14cは、筒状に形成されている。この胴型14cの側面には、胴型14cの中心に向かって、上型14aと下型14bとの間に連通する貫通孔14dが形成されている。この貫通孔14dは上下の金型14a,14b間の気体を金型組14の外側の気体と出し入れするために形成されている。もちろん、真空引きした際には、この貫通孔14dから気体が排出される。
本実施の形態では、図2(B)および図2(C)に示す金型組14を用いて成形するガラス成形品(光学素子)のサイズはφ75mmである。すなわち、本実施の形態では、比較的大きなサイズのアプリケーションを採用している。また、図2(C)に示すガラス成形品では、上型14aおよび下型14bの両者の成形面が凹状に形成された両凸レンズを採用しているが、片凹片凸のメニスカスレンズも成形することができる。この場合、上型14aおよび下型14bの一方の成形面を他方に対して突出させていれば良い。
As shown in FIGS. 2B and 2C, the mold set 14 includes an upper mold 14a, a lower mold 14b, and a body mold 14c. The mold set 14 is based on a lower mold 14b, and an upper mold 14a is placed thereon. Further, the lower mold 14b is formed with a protruding portion that protrudes in a flange shape at the bottom. A barrel die 14c is disposed on the protruding portion of the lower die 14b and on the outer periphery of the upper die 14a so as to prevent the upper die 14a from being displaced relative to the lower die 14b. The body mold 14c is formed in a cylindrical shape. A through-hole 14d that communicates between the upper mold 14a and the lower mold 14b is formed on the side surface of the trunk mold 14c toward the center of the trunk mold 14c. The through hole 14d is formed to allow the gas between the upper and lower molds 14a and 14b to enter and exit from the gas outside the mold set 14. Of course, when evacuated, gas is discharged from the through hole 14d.
In the present embodiment, the size of the glass molded product (optical element) molded using the mold set 14 shown in FIGS. 2B and 2C is 75 mm. That is, in the present embodiment, a relatively large size application is adopted. 2C employs a biconvex lens in which the molding surfaces of both the upper mold 14a and the lower mold 14b are formed in a concave shape, but a monoconcave single convex meniscus lens is also molded. can do. In this case, one molding surface of the upper mold 14a and the lower mold 14b may be protruded with respect to the other.

本実施の形態に係る3ゾーン円環式ガラス成形装置10を用いて成形される、図2(A)に示すガラス素材12について説明する。ガラス素材12のメーカはオハラである。ガラス型式はS−BSL7(BK−7相当品)である。屈折率(Nd)は1.51633である。歪点は532℃である。徐冷点は563℃である。転移点は576℃である。屈伏点は625℃である。軟化点は718℃である。   A glass material 12 shown in FIG. 2A that is formed using the three-zone annular glass forming apparatus 10 according to the present embodiment will be described. The manufacturer of the glass material 12 is OHARA. The glass type is S-BSL7 (BK-7 equivalent). The refractive index (Nd) is 1.51633. The strain point is 532 ° C. The annealing point is 563 ° C. The transition point is 576 ° C. The yield point is 625 ° C. The softening point is 718 ° C.

次に、3ゾーン円環式ガラス成形装置10の全体構成について説明する。
図1に示すように、3ゾーン円環式ガラス成形装置10は、下フレーム22と、上フレーム24とを備えている。下フレーム22は、3ゾーン円環式ガラス成形装置10の土台部分であり、これは例えば略直方体などの箱型状に形成されている。この下フレーム22の側面には、それぞれ略矩形状などの開口部22aが形成されている。これら開口部22aによって、例えば後述する搬送機構30のメンテナンスなどの際に工具やメンテナンス用機材等を容易に出し入れすることができるので、搬送機構30のメンテナンスを容易に行うことができる。また、下フレーム22の内側または近傍には、図5ないし図8に示す不活性ガスボンベ16a、真空ポンプ16b、冷却水槽16cおよび制御装置18が配設されている。なお、不活性ガスとして、ここでは、窒素(N)ガスを使用するものとして説明する。
Next, the overall configuration of the three-zone annular glass forming apparatus 10 will be described.
As shown in FIG. 1, the three-zone annular glass forming apparatus 10 includes a lower frame 22 and an upper frame 24. The lower frame 22 is a base part of the three-zone annular glass forming apparatus 10 and is formed in a box shape such as a substantially rectangular parallelepiped. An opening 22 a having a substantially rectangular shape is formed on each side surface of the lower frame 22. With these openings 22a, tools, maintenance equipment, and the like can be easily taken in and out, for example, during maintenance of the transport mechanism 30 to be described later, so that the transport mechanism 30 can be easily maintained. Further, an inert gas cylinder 16a, a vacuum pump 16b, a cooling water tank 16c, and a control device 18 shown in FIGS. 5 to 8 are disposed inside or in the vicinity of the lower frame 22. Note that, here, description will be made assuming that nitrogen (N 2 ) gas is used as the inert gas.

上フレーム24は、下フレーム22の上側に配設されている。この上フレーム24は、下フレーム22の上面の四隅からそれぞれ立設された立設フレーム24aと、これら立設フレーム24aの上に載置された平板フレーム24bとを備えている。この平板フレーム24bと、下フレーム22の上面との間には、隔離チャンバ28が配設されている。   The upper frame 24 is disposed on the upper side of the lower frame 22. The upper frame 24 includes a standing frame 24a that is erected from four corners on the upper surface of the lower frame 22, and a flat frame 24b that is placed on the erected frame 24a. An isolation chamber 28 is disposed between the flat frame 24 b and the upper surface of the lower frame 22.

隔離チャンバ28は、略円筒型に形成されている。この隔離チャンバ28内には、金型搬送機構30が配設されている。ここでは、装置10を可能な限りコンパクトにするため、ロータリ方式で金型組14(図2(B)および図2(C)参照)を搬送する。このため、金型搬送機構30は、下フレーム22の上面の略中央に、回転軸32を備えている。この回転軸32は、サーボモータからなる回転用モータ34により回転されるとともに、昇降用シリンダ36により昇降される。これら回転用モータ34および昇降用シリンダ36は、それぞれ上述した制御装置18に電気的に接続されている。この回転軸32の上端は隔離チャンバ28の内部に配設されている。この回転軸32の上端には、円盤状に形成された搬送用回転テーブル38が取り付けられている。もちろん、回転軸32は回転テーブル38の中心に取り付けられている。すなわち、搬送用回転テーブル38は、隔離チャンバ28内に配設され、隔離チャンバ28内を回転および昇降可能である。   The isolation chamber 28 is formed in a substantially cylindrical shape. A mold transport mechanism 30 is disposed in the isolation chamber 28. Here, in order to make the apparatus 10 as compact as possible, the mold set 14 (see FIGS. 2B and 2C) is conveyed in a rotary manner. For this reason, the mold transport mechanism 30 includes a rotation shaft 32 substantially at the center of the upper surface of the lower frame 22. The rotating shaft 32 is rotated by a rotating motor 34 formed of a servo motor and is moved up and down by a lifting cylinder 36. The rotation motor 34 and the lift cylinder 36 are electrically connected to the control device 18 described above. The upper end of the rotating shaft 32 is disposed inside the isolation chamber 28. A transfer rotary table 38 formed in a disk shape is attached to the upper end of the rotary shaft 32. Of course, the rotary shaft 32 is attached to the center of the rotary table 38. That is, the transfer rotary table 38 is disposed in the isolation chamber 28 and can be rotated and moved up and down in the isolation chamber 28.

この搬送用回転テーブル38には、図3、図4(A)および図4(B)に示すように、4組のハンド(2爪エアチャック)40が取り付けられている。ここでは、これら4組のハンド40は、上述した回転軸32を中心とする同一円周(同一円環)上に、その中心に対して互いに90度離れた等間隔に配置されている。搬送用回転テーブル38の4組のハンド40は、上述した回転軸32を中心として搬送用回転テーブル38を回転させたときに、それぞれ後述するIOポート部44、加熱部46、プレス成形部48、冷却部50に同時に対向する。これらハンド40は、金型組14(図2(B)および図2(C)参照)を載せる後述する断熱軸(断熱部材)62の胴部を把持して、IOポート部44にある金型組14を加熱部46へ、加熱部46にある金型組14をプレス成形部48へ、プレス成形部48にある金型組14を冷却部50へ、冷却部50にある金型組14をIOポート部44へそれぞれ同時に搬送する。なお、ここでは、断熱軸62は、熱伝導性が悪く、プレス強度が強いセラミックス材(例えばSiなど)を使用することが好適である。 As shown in FIGS. 3, 4 (A) and 4 (B), four sets of hands (two-claw air chucks) 40 are attached to the transfer rotary table 38. Here, these four sets of hands 40 are arranged on the same circumference (the same ring) centering on the rotation shaft 32 described above at equal intervals 90 degrees away from each other. When the conveyance rotary table 38 is rotated about the rotary shaft 32 described above, the four sets of hands 40 of the conveyance rotary table 38 respectively have an IO port unit 44, a heating unit 46, a press molding unit 48, which will be described later, It faces the cooling unit 50 at the same time. These hands 40 hold the body part of a heat insulating shaft (heat insulating member) 62 (to be described later) on which the mold set 14 (see FIGS. 2B and 2C) is placed, and are provided in the IO port 44. The set 14 is connected to the heating unit 46, the mold set 14 in the heating unit 46 is set to the press forming unit 48, the mold set 14 in the press forming unit 48 is set to the cooling unit 50, and the mold set 14 in the cooling unit 50 is set. They are simultaneously transported to the IO port unit 44. Here, it is preferable to use a ceramic material (for example, Si 3 N 4 or the like) having poor heat conductivity and high press strength for the heat insulating shaft 62.

図4(A)に示すように、隔離チャンバ28の内部には、IOポート部44、加熱部46、プレス成形部48、冷却部50が上述した回転軸32を中心とする同一円周(同一円環)上に、その中心に対して互いに90度離れた等間隔に配置されている。これらIOポート部44、加熱部46、プレス成形部48、冷却部50のそれぞれの基部は下フレーム22の上面にそれぞれ固定されている。すなわち、ステーション構成は、各工程中の金型組14の移動を防止するため、または、極力金型組14の移動量を減らすため、加熱・プレス成形・冷却の各工程に対して各1個とした計3ステーション(3ゾーン)である。ところが、上述した3ステーションにIOポート部44が追加されているので、成形装置10内のステーションは、合計4ステーション(4ゾーン)である。   As shown in FIG. 4A, in the isolation chamber 28, the IO port 44, the heating unit 46, the press molding unit 48, and the cooling unit 50 have the same circumference (same as the center of rotation shaft 32). Are arranged at equal intervals 90 degrees apart from each other. The base portions of the IO port portion 44, the heating portion 46, the press molding portion 48, and the cooling portion 50 are respectively fixed to the upper surface of the lower frame 22. That is, one station configuration is provided for each process of heating, press molding, and cooling in order to prevent the movement of the mold assembly 14 during each process or to reduce the movement amount of the mold assembly 14 as much as possible. Total 3 stations (3 zones). However, since the IO port unit 44 is added to the above-described three stations, the total number of stations in the molding apparatus 10 is four stations (four zones).

加熱部46、プレス成形部48、冷却部50は、金型組14の搬送機構30とともに隔離チャンバ28内に包括して配置されている。その隔離チャンバ28の内部は、高温にされる金型組14が酸化することを防止するように、大気に対して隔離された状態の真空雰囲気か、または不活性ガス雰囲気に置換される。この場合、隔離チャンバ28内を常に真空雰囲気にしておく必要はない。例えば成形装置10を立ち上げたときに隔離チャンバ28を不活性ガスに置換する前に、一度真空に引く。その後、単純に隔離チャンバ28内に不活性ガスを噴出して酸素などを含む空気(気体)を追い出す方式より効果的に不活性ガスに置換することが可能である。すなわち、パージで真空状態を不活性ガス(Nガス)雰囲気にしたり、酸素を追い出すように不活性ガス(Nガス)のみを隔離チャンバ28内に吹き付けるようにしても良い。すなわち、酸素を隔離チャンバ28内から追い出すことができれば良い。 The heating unit 46, the press molding unit 48, and the cooling unit 50 are arranged in a manner in the isolation chamber 28 together with the transport mechanism 30 of the mold set 14. The inside of the isolation chamber 28 is replaced with a vacuum atmosphere isolated from the atmosphere or an inert gas atmosphere so as to prevent the mold set 14 to be heated from being oxidized. In this case, it is not necessary to always keep the inside of the isolation chamber 28 in a vacuum atmosphere. For example, when the forming apparatus 10 is started up, a vacuum is once drawn before the isolation chamber 28 is replaced with an inert gas. Thereafter, the inert gas can be effectively replaced with the inert gas by simply ejecting the inert gas into the isolation chamber 28 and expelling air (gas) containing oxygen or the like. That is, the vacuum state may be changed to an inert gas (N 2 gas) atmosphere by purging, or only the inert gas (N 2 gas) may be blown into the isolation chamber 28 so as to drive out oxygen. That is, it is sufficient if oxygen can be expelled from the isolation chamber 28.

次に、IOポート部44の構成について図5を用いて説明する。
図5に示すように、下フレーム22には、隔離チャンバ28の底壁を気密に保持した状態で貫通して上方へ延びた金型昇降シリンダ52が配設されている。この金型昇降シリンダ52には、上下方向に昇降される昇降軸54が配設されている。この昇降軸54の上端には金型受台56が配設されている。
Next, the configuration of the IO port unit 44 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5, the lower frame 22 is provided with a mold lifting cylinder 52 that penetrates and extends upward while keeping the bottom wall of the isolation chamber 28 airtight. The mold lifting cylinder 52 is provided with a lifting shaft 54 that is lifted up and down. A mold cradle 56 is disposed at the upper end of the elevating shaft 54.

金型受台56の上側の凹部(軸)56aには例えば窒化珪素などで形成された筒状の断熱軸62が載置されている。この断熱軸62は、金型受台56に対して立設されるように下端部にフランジ部が形成されている。さらに、この断熱軸62の上端部にもフランジ部が形成されている。この断熱軸62の上端部のフランジ部上には金型組14を載置するダイプレート64が設置されている。ダイプレート64は、セラミックス材(例えばSiCやTiCなど)を使用することが好適である。   A cylindrical heat insulating shaft 62 made of, for example, silicon nitride is placed in the concave portion (shaft) 56a on the upper side of the mold receiving base 56. A flange portion is formed at the lower end of the heat insulating shaft 62 so as to be erected with respect to the mold receiving base 56. Further, a flange portion is also formed at the upper end portion of the heat insulating shaft 62. A die plate 64 on which the mold set 14 is placed is installed on the flange portion at the upper end of the heat insulating shaft 62. The die plate 64 is preferably made of a ceramic material (for example, SiC or TiC).

上述した昇降軸54には金型エジェクタ用シリンダ66が内蔵されている。この金型エジェクタ用シリンダ66により少なくとも3本の押し出しロッド(押上ピン)68が昇降される。これら押し出しロッド68の上端は、常に同じ高さに配置される。また、これら押し出しロッド68の上端はそれぞれ適度に離され、これらの上端によって適当な仮想三角形が形成されている。ところで、上述した金型受台56、断熱軸62およびダイプレート64には、図示しない貫通孔がそれぞれの上下方向に形成されている。このため、押し出しロッド68は、金型受台56、断熱軸62およびダイプレート64を貫通して上方へ突出可能、かつ、断熱軸62の下端部から下方へ抜き出し可能に昇降する。   A mold ejector cylinder 66 is built in the lifting shaft 54 described above. At least three push rods (push-up pins) 68 are moved up and down by the die ejector cylinder 66. The upper ends of these extrusion rods 68 are always arranged at the same height. Further, the upper ends of the push rods 68 are appropriately separated from each other, and an appropriate virtual triangle is formed by these upper ends. By the way, through-holes (not shown) are formed in the above-described mold receiving base 56, heat insulating shaft 62, and die plate 64 in the vertical direction. Therefore, the push rod 68 moves up and down so as to penetrate the mold receiving base 56, the heat insulating shaft 62 and the die plate 64 and to protrude upward, and to be able to be extracted downward from the lower end portion of the heat insulating shaft 62.

これら押し出しロッド68のうちの少なくとも1本の例えば上端部には、図2(B)および図2(C)に示す金型組14の温度を検出するための熱電対70が取り付けられている。この熱電対70は、冷却部50から搬送される金型組14の温度を検出する。この熱電対70は制御装置18に電気的に接続されている。このため、この熱電対70で検出された温度を制御装置18に送信し、その制御装置18によって、隔離チャンバ28からの金型組14の搬出の可否が判断される。   A thermocouple 70 for detecting the temperature of the mold set 14 shown in FIGS. 2B and 2C is attached to, for example, the upper end of at least one of the push rods 68. The thermocouple 70 detects the temperature of the mold set 14 conveyed from the cooling unit 50. The thermocouple 70 is electrically connected to the control device 18. For this reason, the temperature detected by the thermocouple 70 is transmitted to the control device 18, and the control device 18 determines whether or not the mold set 14 can be carried out from the isolation chamber 28.

また、金型受台56の上面でかつ、断熱軸62から離れた周囲には、Oリング56bが配設されている。金型昇降シリンダ52の昇降軸54を上昇させたとき、金型受台56上のOリング56bが隔離チャンバ28の天上壁に設けられた開口28aの縁部に密着する。このとき、開口28aを内側から気密に閉塞する。なお、この開口28aの大きさは、断熱軸62を通すが、金型受台56を通さない形状および大きさである。   Further, an O-ring 56 b is disposed on the upper surface of the mold receiving base 56 and around the heat insulating shaft 62. When the raising / lowering shaft 54 of the die raising / lowering cylinder 52 is raised, the O-ring 56b on the die receiving base 56 is brought into close contact with the edge of the opening 28a provided on the top wall of the isolation chamber 28. At this time, the opening 28a is airtightly closed from the inside. The size of the opening 28a is a shape and size that allows the heat-insulating shaft 62 to pass but does not allow the mold receiving base 56 to pass.

この開口28aの上側には、ロードロック機構を構成するIOチャンバ72が配設されている。このIOチャンバ72には、上フレーム24の平板フレーム24bに配置された昇降シリンダ60が配設されている。このため、IOチャンバ72は、大気、すなわち、装置10の外側に対して開閉可能である。例えば、昇降シリンダ60には、閉じた状態でIOチャンバ72内を気密に保持することが可能なキャップ(図示せず)が装着されている。このため、IOチャンバ72は、そのキャップを開くことによって、金型組14を成形装置10の外側から内側に、または、装置10の内側から外側に受け渡し可能である。   An IO chamber 72 constituting a load lock mechanism is disposed above the opening 28a. In the IO chamber 72, an elevating cylinder 60 disposed on the flat frame 24b of the upper frame 24 is disposed. For this reason, the IO chamber 72 can be opened and closed with respect to the atmosphere, that is, the outside of the device 10. For example, the elevating cylinder 60 is equipped with a cap (not shown) that can keep the IO chamber 72 airtight in a closed state. For this reason, the IO chamber 72 can deliver the mold set 14 from the outside to the inside of the molding apparatus 10 or from the inside to the outside of the apparatus 10 by opening the cap.

さらに、窒素ガスボンベ16aは隔離チャンバ28およびIOチャンバ72に窒素ガスを供給可能である。また、真空ポンプ16bはIOチャンバ72内の気体を排出可能である。   Further, the nitrogen gas cylinder 16 a can supply nitrogen gas to the isolation chamber 28 and the IO chamber 72. Further, the vacuum pump 16b can discharge the gas in the IO chamber 72.

IOポート部44に金型組14を搬入する場合、隔離チャンバ28の天上壁に設けられた開口28aによって連通された隔離チャンバ28とIOチャンバ72との内部を真空ポンプ16bを駆動させて真空引きする。このように真空引きしながら、金型受台56を上昇させて隔離チャンバ28の上述した開口28aを密閉した後、昇降シリンダ60を駆動させてIOチャンバ72を開く。このとき、押し出しロッド68を上昇位置に配置する。
なお、例えば成形装置10を立ち上げたときなど、隔離チャンバ28が真空でないときには、IOチャンバ72を真空に引く必要はない。
When the mold set 14 is carried into the IO port 44, the vacuum pump 16b is driven to evacuate the interior of the isolation chamber 28 and the IO chamber 72 communicated by the opening 28a provided on the top wall of the isolation chamber 28. To do. While vacuuming in this way, the mold cradle 56 is raised to seal the above-described opening 28 a of the isolation chamber 28, and then the elevating cylinder 60 is driven to open the IO chamber 72. At this time, the push rod 68 is disposed at the raised position.
When the isolation chamber 28 is not in a vacuum, such as when the molding apparatus 10 is started up, the IO chamber 72 need not be evacuated.

金型組14は胴型14cを把持するのみでは下型14bが抜け落ちてしまうため、下型14bの底面を図示しないロボット(自給装置)のハンド等により支持する。ロボットのハンドを押し出しロッド68の間などに挿入し、金型組14の底面を押し出しロッド68の上に載置する。ロボットのハンド等を金型組14の下から抜き出した後、押し出しロッド68を下降させる。そうすると、金型組14がダイプレート64の上に載置される。このとき、押し出しロッド68の上端は、断熱軸62の下端部のフランジ部からさらに下側に抜け出すまで下降させることが好ましい。
なお、IOチャンバ72には、その内部を真空引きした際に上金型14aが大気圧によって飛び出すことを防止するように、上金型14aおよび胴型14cを押さえる機構としてプランジャ72aが配設されている。
The mold set 14 supports the bottom surface of the lower mold 14b by a hand (not shown) of a robot (self-contained device) or the like because the lower mold 14b falls off only by gripping the body mold 14c. A robot hand is inserted between the extrusion rods 68 and the like, and the bottom surface of the mold set 14 is placed on the extrusion rods 68. After the robot hand or the like is pulled out from under the mold set 14, the push rod 68 is lowered. Then, the mold set 14 is placed on the die plate 64. At this time, it is preferable to lower the upper end of the push rod 68 until the upper end of the push rod 68 is further lowered from the flange portion at the lower end of the heat insulating shaft 62.
The IO chamber 72 is provided with a plunger 72a as a mechanism for pressing the upper mold 14a and the body mold 14c so as to prevent the upper mold 14a from popping out due to atmospheric pressure when the inside is evacuated. ing.

次いで、IOチャンバ72のキャップ(図示せず)を閉塞して密封し、IOチャンバ72内を真空ポンプ16bで排気する。その後、IOチャンバ72内に窒素ガスを供給する。このため、IOチャンバ72内が隔離チャンバ28内と同じ窒素ガス雰囲気となる。その後、金型受台56を下降させて金型組14を隔離チャンバ28内のIOポート部44に取り込む。   Next, a cap (not shown) of the IO chamber 72 is closed and sealed, and the inside of the IO chamber 72 is evacuated by the vacuum pump 16b. Thereafter, nitrogen gas is supplied into the IO chamber 72. For this reason, the inside of the IO chamber 72 has the same nitrogen gas atmosphere as that in the isolation chamber 28. Thereafter, the mold cradle 56 is lowered and the mold set 14 is taken into the IO port 44 in the isolation chamber 28.

この状態でIOポート部44から加熱部46への金型組14の搬送および冷却部50からIOポート部44への金型組14の搬送が行われる。   In this state, the mold set 14 is transferred from the IO port unit 44 to the heating unit 46 and the mold set 14 is transferred from the cooling unit 50 to the IO port unit 44.

一方、IOポート部44から金型組14を搬出する場合、冷却部50からIOポート部44に金型組14を搬送する。金型昇降シリンダ52により金型受台56を上昇させ、隔離チャンバ28の天上壁に設けられた開口28aを閉じる。金型エジェクタ用シリンダ66により押し出しロッド68が上昇し、金型組14の底面をダイプレート64から離すように所定量持ち上げる。このとき、押し出しロッド68の先端に設けられた熱電対70で金型組14の底面の温度を検出し、この温度が所定値以下ならば、IOチャンバ72を開く。なお、金型組14の温度が所定値以下でないときは、所定値以下になるのを待ってIOチャンバ72を開く。IOチャンバ72が開かれたら、ダイプレート64と金型組14の間に図示しないロボットのハンドを差し込んで金型組14をIOポート部44の外部に搬出する。その後、押し出しロッド68を下降位置に配置する。
なお、上記隔離チャンバ28内は、窒素ガス雰囲気とせず、真空に保持するようにしても良い。この場合には、IOチャンバ72には、窒素ガスを供給せず、真空引きのみを行う。
On the other hand, when the mold set 14 is carried out from the IO port unit 44, the mold set 14 is transferred from the cooling unit 50 to the IO port unit 44. The mold lift 56 is raised by the mold lifting cylinder 52 to close the opening 28 a provided on the top wall of the isolation chamber 28. The push-out rod 68 is raised by the die ejector cylinder 66 and lifted by a predetermined amount so as to separate the bottom surface of the die set 14 from the die plate 64. At this time, the temperature of the bottom surface of the mold set 14 is detected by the thermocouple 70 provided at the tip of the push rod 68. If this temperature is not more than a predetermined value, the IO chamber 72 is opened. When the temperature of the mold set 14 is not lower than the predetermined value, the IO chamber 72 is opened after waiting for the temperature to be lower than the predetermined value. When the IO chamber 72 is opened, a robot hand (not shown) is inserted between the die plate 64 and the mold set 14 to carry the mold set 14 out of the IO port 44. Thereafter, the push rod 68 is disposed at the lowered position.
Note that the inside of the isolation chamber 28 may be kept in a vacuum instead of a nitrogen gas atmosphere. In this case, the IO chamber 72 is not supplied with nitrogen gas but only evacuated.

次に、図6を用いて加熱部46の構成について説明する。
図6に示すように、隔離チャンバ28の底部には、ハンド40によってIOポート部44から断熱軸62とともに搬送された金型組14を載置する金型受台82が設けられている。この金型受台82の上面は、IOポート部44の金型受台56の上面と同じ高さに設置されている。この金型受台82の中央部には、図示しない軸が形成されている。この軸は搬送機構30の回転軸32を中心として、IOポート部44の昇降軸54に対して90度離れた位置に形成されている。この軸は貫通され、貫通孔82aが形成されている。金型受台82の貫通孔82aには、窒素ガスを供給可能である。なお、断熱軸62が金型受台82に載置されたとき、貫通孔82aと断熱軸62の内孔とが連通される。金型受台82には、さらに他の貫通孔82bが形成され、この貫通孔82bは真空ポンプ16bに接続されている。
Next, the configuration of the heating unit 46 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, at the bottom of the isolation chamber 28, there is provided a mold cradle 82 on which the mold set 14 transported from the IO port 44 together with the heat insulating shaft 62 by the hand 40 is placed. The upper surface of the mold receiving table 82 is installed at the same height as the upper surface of the mold receiving table 56 of the IO port unit 44. A shaft (not shown) is formed at the center of the mold receiving table 82. This shaft is formed at a position 90 degrees away from the lifting shaft 54 of the IO port 44 around the rotation shaft 32 of the transport mechanism 30. This shaft is penetrated to form a through hole 82a. Nitrogen gas can be supplied to the through hole 82 a of the mold receiving table 82. When the heat insulating shaft 62 is placed on the mold cradle 82, the through hole 82a and the inner hole of the heat insulating shaft 62 are communicated. Further, another through hole 82b is formed in the mold cradle 82, and this through hole 82b is connected to the vacuum pump 16b.

この加熱部46の金型受台82の上方には、赤外線から紫外線等の広範囲の電磁波透過性を有しかつ耐熱性を有する石英チャンバ84と、その周囲を囲む赤外線ランプヒータユニット86とが支持プレート88を介してエアシリンダ90により昇降可能に設けられている。このエアシリンダ90は、上フレーム24の平板フレーム24bに装着されている。このヒータユニット86は制御装置18に電気的に接続されている。支持プレート88の中央部には、貫通孔88aが形成され、窒素ガスボンベ16aに接続されている。   Above the mold cradle 82 of the heating unit 46, a quartz chamber 84 having a wide range of electromagnetic wave transmission properties such as infrared rays to ultraviolet rays and heat resistance, and an infrared lamp heater unit 86 surrounding the periphery thereof are supported. The air cylinder 90 can be moved up and down via a plate 88. The air cylinder 90 is mounted on the flat frame 24 b of the upper frame 24. The heater unit 86 is electrically connected to the control device 18. A through hole 88a is formed at the center of the support plate 88 and is connected to the nitrogen gas cylinder 16a.

石英チャンバ84は、下降位置にあるとき、金型組14の周囲に隔離チャンバ28内から隔離された加熱空間を形成し、金型組14の搬送時には上方へ退避する。この石英チャンバ84内の加熱空間には、支持プレート88の貫通孔88aおよび金型受台82の貫通孔82aから断熱軸62を通して窒素ガスが供給されると同時に、金型受台82の他の貫通孔82bを通して真空ポンプ16bにより排気(真空引き)が行われる。なお、金型受台82および支持プレート88には、石英チャンバ84の内外の連通を防止するOリング92がそれぞれ配設されている。
なお、この石英チャンバ84内は、隔離チャンバ28内が真空に保持される場合には、これに合わせて真空引きのみを行う。
When the quartz chamber 84 is in the lowered position, a heating space isolated from the inside of the isolation chamber 28 is formed around the mold set 14 and retracted upward when the mold set 14 is transported. Nitrogen gas is supplied to the heating space in the quartz chamber 84 from the through hole 88a of the support plate 88 and the through hole 82a of the mold cradle 82 through the heat insulating shaft 62, and at the same time, Exhaust (evacuation) is performed by the vacuum pump 16b through the through hole 82b. Note that an O-ring 92 that prevents communication between the inside and the outside of the quartz chamber 84 is provided on the mold cradle 82 and the support plate 88, respectively.
In addition, in the quartz chamber 84, when the inside of the isolation chamber 28 is kept in vacuum, only vacuuming is performed in accordance with this.

また、この加熱部46には、下フレーム22に設けられた下熱電対昇降用エアシリンダ94より押し上げられてダイプレート64に当接される下熱電対96が設けられている。この下熱電対96は、金型受台82を貫通するとともに、断熱軸62の上端部のフランジ部を貫通している。この下熱電対96は制御装置18に電気的に接続されている。下熱電対96の出力を制御装置18に取り込んで赤外線ランプヒータユニット86の出力を制御して金型組14を所定の温度に加熱する。   The heating unit 46 is provided with a lower thermocouple 96 that is pushed up from a lower thermocouple elevating air cylinder 94 provided on the lower frame 22 and is brought into contact with the die plate 64. The lower thermocouple 96 passes through the mold cradle 82 and passes through the flange portion at the upper end of the heat insulating shaft 62. The lower thermocouple 96 is electrically connected to the control device 18. The output of the lower thermocouple 96 is taken into the control device 18 and the output of the infrared lamp heater unit 86 is controlled to heat the mold set 14 to a predetermined temperature.

なお、図示しないが、石英チャンバ84内を真空引きした際に、上金型14aおよび胴型14cが大気圧のときに飛び出すことを防止するように、上金型14aを押さえる機構としてプランジャ84aが配設されている。これは、IOポート部44のプランジャ72aと同様である。   Although not shown, a plunger 84a is provided as a mechanism for pressing the upper mold 14a so as to prevent the upper mold 14a and the body mold 14c from popping out when the quartz chamber 84 is evacuated at atmospheric pressure. It is arranged. This is the same as the plunger 72 a of the IO port 44.

次に、図7を用いてプレス成形部48の構成について説明する。
図7に示すように、プレス成形部48は、図6に示した加熱部46の構成にプレス機構102と上熱電対104を付加した構成であり、その他は上記加熱部46とほぼ同じ構成である。このため、上述した加熱部46で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。なお、図7に示すプレス成形部48の金型受台82の中央の軸は、搬送機構30の回転軸32を中心として、IOポート部44の昇降軸54に対して180度離れた位置に形成されている。すなわち、プレス成形部48の金型受台82の中央の軸は、搬送機構30の回転軸32を中心として、加熱部46の金型受台82の中央の軸に対して90度離れた位置に形成されている。
Next, the structure of the press molding part 48 is demonstrated using FIG.
As shown in FIG. 7, the press molding unit 48 has a configuration in which the press mechanism 102 and the upper thermocouple 104 are added to the configuration of the heating unit 46 shown in FIG. is there. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as the member demonstrated with the heating part 46 mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted. The center axis of the mold cradle 82 of the press molding unit 48 shown in FIG. 7 is located at a position 180 degrees away from the lifting shaft 54 of the IO port unit 44 around the rotation shaft 32 of the transport mechanism 30. Is formed. In other words, the central axis of the mold cradle 82 of the press molding unit 48 is positioned 90 degrees away from the central axis of the mold cradle 82 of the heating unit 46 with the rotation axis 32 of the transport mechanism 30 as the center. Is formed.

プレス機構102は、サーボモータ106により駆動される減速機(スクリュージャッキ)108により昇降される上軸110が隔離チャンバ28の天上壁を気密に貫通して隔離チャンバ28内に延出されている。支持プレート88には開口部88bが形成されている。この開口部88bには、上軸110と支持プレート88との間をシールするOリング112が配設されている。サーボモータ106は制御装置18に電気的に接続されている。この上軸110の先端(下端)には断熱軸62aを介してダイプレート64aが取り付けられている。断熱軸62aは、上述した断熱軸62と同じ構成である。ダイプレート64aは、上述したダイプレート64と同じ構成である。上軸110には、ダイプレート64aと同軸上に形成された連通孔110aが形成されている。この連通孔110aには、窒素ガスボンベが接続されている。   In the press mechanism 102, an upper shaft 110 that is moved up and down by a speed reducer (screw jack) 108 driven by a servo motor 106 extends through the top wall of the isolation chamber 28 in an airtight manner and extends into the isolation chamber 28. An opening 88 b is formed in the support plate 88. An O-ring 112 that seals between the upper shaft 110 and the support plate 88 is disposed in the opening 88b. The servo motor 106 is electrically connected to the control device 18. A die plate 64a is attached to the tip (lower end) of the upper shaft 110 via a heat insulating shaft 62a. The heat insulation shaft 62a has the same configuration as the heat insulation shaft 62 described above. The die plate 64a has the same configuration as the above-described die plate 64. The upper shaft 110 has a communication hole 110a formed coaxially with the die plate 64a. A nitrogen gas cylinder is connected to the communication hole 110a.

このプレス成形部48では、上下の熱電対104,96により金型組14の温度を検出する。なお、上熱電対104は一端がダイプレート64aに当接され、他端が制御装置18に電気的に接続されている。そして、金型組14の温度が所定の成形温度に安定した状態で、上軸110を下降させ、ダイプレート64aを金型組14の上型14aに押し付ける。上軸110の途中に設けられたロードセル114の出力によりサーボモータ106の出力を制御しつつ所定の力で上型を押圧してプレス成形を行う。このロードセル114は制御装置18に電気的に接続されている。   In the press molding section 48, the temperature of the mold set 14 is detected by the upper and lower thermocouples 104 and 96. The upper thermocouple 104 has one end abutted on the die plate 64 a and the other end electrically connected to the control device 18. Then, in a state where the temperature of the mold set 14 is stable at a predetermined molding temperature, the upper shaft 110 is lowered and the die plate 64a is pressed against the upper mold 14a of the mold set 14. Press molding is performed by pressing the upper die with a predetermined force while controlling the output of the servo motor 106 by the output of the load cell 114 provided in the middle of the upper shaft 110. The load cell 114 is electrically connected to the control device 18.

次に、図8(A)ないし図8(C)を用いて冷却部50の構成について説明する。
図8(A)に示すように、隔離チャンバ28の底部には、加熱部46およびプレス成形部48と同様に、中央部の軸上に貫通孔122aを有する金型受台122が設けられている。この金型受台122の中央の軸(貫通孔122a)は、搬送機構30の回転軸32を中心として、IOポート部44の昇降軸54に対して270度離れた位置に形成されている。すなわち、冷却部50の金型受台122の中央の軸は、搬送機構30の回転軸32を中心として、プレス成形部48の金型受台82の中央の軸に対して90度離れた位置に形成されている。
Next, the configuration of the cooling unit 50 will be described with reference to FIGS. 8 (A) to 8 (C).
As shown in FIG. 8 (A), at the bottom of the isolation chamber 28, as with the heating part 46 and the press molding part 48, a mold cradle 122 having a through hole 122 a on the central axis is provided. Yes. The central shaft (through hole 122 a) of the mold cradle 122 is formed at a position that is 270 degrees away from the lifting shaft 54 of the IO port 44 around the rotation shaft 32 of the transport mechanism 30. That is, the central axis of the mold cradle 122 of the cooling unit 50 is a position 90 degrees away from the central axis of the mold cradle 82 of the press molding unit 48 with the rotation axis 32 of the transport mechanism 30 as the center. Is formed.

この金型受台122の上方には、1対の水冷子124が配設されている。これら水冷子124は1対の水冷子昇降エアシリンダ126aによって昇降される。また、図8(B)および図8(C)に示すように、水冷子124は水冷子開閉エアシリンダ126b(図8(A)参照)によって近接および離隔するようにして開閉される。   A pair of water coolers 124 are disposed above the mold cradle 122. These water coolers 124 are moved up and down by a pair of water cooler lift air cylinders 126a. Further, as shown in FIGS. 8B and 8C, the water cooler 124 is opened and closed by the water cooler opening / closing air cylinder 126b (see FIG. 8A) so as to approach and separate from each other.

図8(B)および図8(C)に示すように、これら水冷子124は、金型組14の外周を囲むように、半円形状に形成されている。これら水冷子124は、金型組14の外周から若干離れて金型組14の外周面に対向する開状態と、金型組14の外周面に接触する閉状態の2つの位置に配置される。   As shown in FIGS. 8B and 8C, these water coolers 124 are formed in a semicircular shape so as to surround the outer periphery of the mold set 14. These water coolers 124 are arranged at two positions, that is, an opened state that is slightly away from the outer periphery of the mold set 14 and that faces the outer peripheral surface of the mold set 14, and a closed state that is in contact with the outer peripheral surface of the mold set 14. .

水冷子124には冷却水槽16cが接続されている。このため、冷却水槽16cから冷却水が循環状態に供給され、水冷子124が閉状態(図8(C)参照)にあるとき、金型組14の外周面に接触して金型組14を水冷可能である。また、水冷子124には窒素ガスボンベが接続されている。このため、水冷子124が開状態(図8(B)参照)にあるとき、窒素ガスボンベ16aから窒素ガスが供給され、水冷子124の内周面から金型組14の外周面に向けて窒素ガスが吹き付けられる。このため、金型組14を空冷可能である。   A cooling water tank 16 c is connected to the water cooler 124. Therefore, when cooling water is supplied in a circulating state from the cooling water tank 16c and the water cooler 124 is in a closed state (see FIG. 8C), the mold assembly 14 is brought into contact with the outer peripheral surface of the mold assembly 14. Water cooling is possible. Further, a nitrogen gas cylinder is connected to the water cooler 124. Therefore, when the water cooler 124 is in the open state (see FIG. 8B), nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas cylinder 16a, and nitrogen is directed from the inner peripheral surface of the water cooler 124 toward the outer peripheral surface of the mold set 14. Gas is blown. For this reason, the mold set 14 can be air-cooled.

次に、このような構成を有する3ゾーン円環式ガラス成形装置10の作用について説明する。
まず、3ゾーン円環式ガラス成形装置10をイニシャル状態にする。3ゾーン円環式ガラス成形装置10のイニシャル状態とは、成形装置10の各駆動部(IOポート部44、加熱部46、プレス成形部48、冷却部50)が原点位置にあることをいう。
Next, the operation of the three-zone annular glass forming apparatus 10 having such a configuration will be described.
First, the three-zone annular glass forming apparatus 10 is brought into an initial state. The initial state of the three-zone annular glass forming apparatus 10 means that each drive unit (IO port part 44, heating part 46, press forming part 48, cooling part 50) of the forming apparatus 10 is at the origin position.

図5に示すIOチャンバ(ロードロック室)72のキャップは昇降シリンダ60を上昇させることによって開放され、IOポート部44の金型昇降シリンダ52の昇降軸54は上方にある。すなわち、IOチャンバ72は大気に開放され、かつ隔離チャンバ28内は密閉されている。隔離チャンバ28内は真空引きされた後、予め不活性ガス(Nガス)に置換されている。さらに、金型エジェクタ用シリンダ66が駆動され、押し出しロッド68の上端が断熱軸62およびダイプレート64よりも上側に配置されている。図6に示す加熱部46および図7に示すプレス成形部48の石英チャンバ84およびヒータユニット86(各ヒータ/チャンバユニット)は上方に逃げている。プレス成形部48の上軸(プレス軸)110は上方に逃げている。図8(A)に示す冷却部(冷却ユニット)50の水冷子(水冷ブロック)124は開いている(図8(B)参照)。 The cap of the IO chamber (load lock chamber) 72 shown in FIG. 5 is opened by raising the elevating cylinder 60, and the elevating shaft 54 of the mold elevating cylinder 52 of the IO port 44 is on the upper side. That is, the IO chamber 72 is open to the atmosphere, and the inside of the isolation chamber 28 is sealed. The inside of the isolation chamber 28 is evacuated and then replaced with an inert gas (N 2 gas) in advance. Further, the die ejector cylinder 66 is driven, and the upper end of the push rod 68 is disposed above the heat insulating shaft 62 and the die plate 64. The quartz chamber 84 and the heater unit 86 (each heater / chamber unit) of the heating unit 46 shown in FIG. 6 and the press forming unit 48 shown in FIG. 7 escape upward. The upper shaft (press shaft) 110 of the press forming portion 48 is escaping upward. The water cooler (water cooling block) 124 of the cooling unit (cooling unit) 50 shown in FIG. 8A is open (see FIG. 8B).

次に、オペレータは、IOポート部44上の断熱軸62(実際にはダイプレート64が断熱軸62に締結されているので下側ダイプレート64上)に配置するため、上述したガラス素材12を組み込んだ金型組14を、押し出しロッド68の上端に載置する。この載置は、手動のほか、スカラロボット等を用いた自給装置などでも良い。そして、金型エジェクタ用シリンダ66を駆動させて押し出しロッド68の上端をダイプレート64および断熱軸62に対して引き込む。このため、金型組14の底面がダイプレート64上に設置される。このとき、ダイプレート64によって金型組14が所定の位置(凹部(軸)56a)に設置される。   Next, the operator places the glass material 12 described above in order to place it on the heat insulating shaft 62 on the IO port portion 44 (actually, on the lower die plate 64 because the die plate 64 is fastened to the heat insulating shaft 62). The assembled die set 14 is placed on the upper end of the push rod 68. This placement may be manual or a self-contained device using a SCARA robot or the like. Then, the die ejector cylinder 66 is driven to draw the upper end of the push rod 68 into the die plate 64 and the heat insulating shaft 62. For this reason, the bottom surface of the mold set 14 is installed on the die plate 64. At this time, the die set 14 is placed at a predetermined position (recess (shaft) 56 a) by the die plate 64.

次に、IOポート部44の昇降シリンダ60を降下させて図示しないキャップでIOチャンバ(ロードロック室)72を密閉する。そして、このIOチャンバ72内を真空引きする。IOチャンバ72が規定の真空度(本実施の形態では3Pa)に到達したら、ガスボンベ16aから不活性ガスを注入する。なお、金型組14の胴型14cの側面には空気抜き用の貫通孔14dが予め加工されているので、気体の出し入れが行われて金型組14の内部までも不活性ガスに完全に置換される。   Next, the elevating cylinder 60 of the IO port 44 is lowered and the IO chamber (load lock chamber) 72 is sealed with a cap (not shown). Then, the IO chamber 72 is evacuated. When the IO chamber 72 reaches a specified degree of vacuum (3 Pa in the present embodiment), an inert gas is injected from the gas cylinder 16a. Since the through hole 14d for venting air is pre-processed on the side surface of the body die 14c of the die set 14, the gas is taken in and out and the inside of the die set 14 is completely replaced with the inert gas. Is done.

IOポート部44のIOチャンバ72に不活性ガスを注入して、隔離チャンバ28内と同じ圧力にする。同じ圧力に達したら、IOポート部44の昇降軸54を下方に下げて金型組14を隔離チャンバ28内に搬入する。   An inert gas is injected into the IO chamber 72 of the IO port 44 so that the pressure is the same as that in the isolation chamber 28. When the same pressure is reached, the lifting / lowering shaft 54 of the IO port 44 is lowered and the mold set 14 is carried into the isolation chamber 28.

図4(A)および図4(B)に示す搬送機構30のハンド(2爪チャック)40を閉じて、断熱軸62の上端部および下端部の間の胴部を把持する。図3に示す搬送機構30の昇降用シリンダ36を駆動させて搬送用回転テーブル38を上方に上げて、断熱軸62とIOポート部44の金型受台56の図示しない軸との嵌合を外す。そして、搬送機構30のサーボモータ34を駆動させて回転軸32を90度回転させて、金型組14をIOポート部44から加熱部46に搬送する。   The hand (two-jaw chuck) 40 of the transport mechanism 30 shown in FIGS. 4A and 4B is closed, and the body portion between the upper end portion and the lower end portion of the heat insulating shaft 62 is gripped. The lift cylinder 36 of the transport mechanism 30 shown in FIG. 3 is driven to raise the transport rotary table 38 so that the heat insulating shaft 62 and the shaft (not shown) of the die receiving base 56 of the IO port 44 are fitted. remove. Then, the servo motor 34 of the transport mechanism 30 is driven to rotate the rotary shaft 32 by 90 degrees, so that the mold set 14 is transported from the IO port unit 44 to the heating unit 46.

搬送のために上方に上げていた搬送機構30の回転テーブル38を下げて、図6に示す加熱部46の金型受台82の軸と断熱軸62とを嵌合させる。そして、搬送のために閉じていたハンド40を開く。   The rotary table 38 of the transport mechanism 30 that has been lifted upward for transport is lowered, and the shaft of the mold receiving table 82 of the heating unit 46 and the heat insulating shaft 62 shown in FIG. Then, the hand 40 that has been closed for conveyance is opened.

エアシリンダ90を駆動させて加熱部46の石英チャンバ84およびヒータユニット86を下方に下げる。このとき、石英チャンバ84はOリング92などでシールされるので、隔離チャンバ28と石英チャンバ84内とは隔離される。   The air cylinder 90 is driven to lower the quartz chamber 84 and the heater unit 86 of the heating unit 46 downward. At this time, since the quartz chamber 84 is sealed by the O-ring 92 or the like, the isolation chamber 28 and the inside of the quartz chamber 84 are isolated.

加熱部46の石英チャンバ84の内部に不活性ガスを導入しながら、赤外線ランプヒータユニット86をONにして所定の加熱温度まで金型組14の温度を上昇させる。なお、本実施の形態では不活性ガスボンベから不活性ガスを流しながら加熱を行うものとして説明するが、不活性ガスを流さないで加熱しても良いし、または、真空引きを行って加熱してもよい。
なお、加熱部46のエリアは、石英チャンバ84で個別に収納することが可能であり、且つ石英チャンバ84の外周部に赤外線ランプヒータユニット86を配置することにより、大口径の金型組14を均一に加熱し、その温度を保持することが可能である。
While introducing an inert gas into the quartz chamber 84 of the heating unit 46, the infrared lamp heater unit 86 is turned on to raise the temperature of the mold set 14 to a predetermined heating temperature. Note that in this embodiment mode, heating is performed while flowing an inert gas from an inert gas cylinder. However, heating may be performed without flowing an inert gas, or heating may be performed by evacuation. Also good.
The area of the heating unit 46 can be individually accommodated in the quartz chamber 84, and the infrared lamp heater unit 86 is arranged on the outer periphery of the quartz chamber 84, so that the large-diameter mold set 14 can be formed. It is possible to heat uniformly and maintain the temperature.

金型組14が所定の温度に到達したら、所定時間その温度を保った後、加熱部46のヒータユニット86および石英チャンバ84を、エアシリンダ90を駆動させて支持プレート88を介して上方に上げる。   When the mold set 14 reaches a predetermined temperature, the temperature is maintained for a predetermined time, and then the heater unit 86 and the quartz chamber 84 of the heating unit 46 are moved upward through the support plate 88 by driving the air cylinder 90. .

図4(A)および図4(B)に示す搬送機構30のハンド(2爪チャック)40を再び閉じて、断熱軸62の胴部を把持する。搬送機構30を上方に上げて、断熱軸62と加熱部46の金型受台82の軸との嵌合を解除する。そして、図3に示す搬送機構30の回転テーブル38を90度回転させて、金型組14を加熱部46から図7に示すプレス成形部48に搬送する。このとき、金型組14は断熱軸62に載置された状態で素早く搬送される。このため、高温に加熱された金型組14の温度を極力下げることなく、かつ、均一な温度を保持したまま加熱部46からプレス成形部48に搬送される。   The hand (two-jaw chuck) 40 of the transport mechanism 30 shown in FIGS. 4A and 4B is closed again, and the body portion of the heat insulating shaft 62 is gripped. The transport mechanism 30 is raised upward to release the fitting between the heat insulating shaft 62 and the shaft of the mold receiving table 82 of the heating unit 46. Then, the rotary table 38 of the transport mechanism 30 shown in FIG. 3 is rotated by 90 degrees to transport the mold set 14 from the heating unit 46 to the press molding unit 48 shown in FIG. At this time, the mold set 14 is quickly conveyed while being placed on the heat insulating shaft 62. Therefore, the mold assembly 14 heated to a high temperature is conveyed from the heating unit 46 to the press molding unit 48 while keeping the uniform temperature without reducing the temperature as much as possible.

金型組14を搬送するために上方に上げていた搬送機構30を下げて、プレス成形部48の金型受台82の軸と断熱軸62とを嵌合させる。そして、搬送のために閉じていたハンド40を開く。   The conveyance mechanism 30 raised upward for conveying the mold set 14 is lowered, and the axis of the mold cradle 82 of the press molding part 48 and the heat insulating shaft 62 are fitted. Then, the hand 40 that has been closed for conveyance is opened.

プレス成形部48のヒータユニット86および石英チャンバ84を下方に下げる。このとき、石英チャンバ84はOリング92などでシールされ、隔離チャンバ28と石英チャンバ84との間は隔離される。   The heater unit 86 and the quartz chamber 84 of the press forming part 48 are lowered. At this time, the quartz chamber 84 is sealed with an O-ring 92 or the like, and the isolation chamber 28 and the quartz chamber 84 are isolated.

なお、プレス成形部48のエリアは、石英チャンバ84で個別に収納することが可能であり、且つ石英チャンバ84の外周部に赤外線ランプヒータユニット86を配置することにより、大口径の金型組14を均一に加熱し、温度を保持することが可能である。   The area of the press molding part 48 can be individually accommodated in the quartz chamber 84, and the infrared lamp heater unit 86 is arranged on the outer peripheral part of the quartz chamber 84, so that the large-diameter mold set 14 is provided. Can be heated uniformly to maintain the temperature.

プレス成形部48の石英チャンバ84の内部を金型受台82の貫通孔82bを介して真空に引きながら、赤外線ランプヒータユニット86をONにして所定の温度まで金型組14の温度を上昇させる。または、加熱部46で昇温された金型組14の温度を保持する。なお、本実施の形態では、金型組14の温度を上昇させる場合に真空引きを行うことについて説明したが、真空引きを行わなくても良い。この場合、金型組14の貫通孔82aから断熱軸62の内孔や、上軸110の連通孔110aを通して不活性ガスを石英チャンバ84内に注入しながら加熱し、または保温しても良い。さらに、不活性ガスを石英チャンバ84内に注入しないで加熱し、または保温してもよい。すなわち、プレス成形部48の石英チャンバ84の内部は、真空引きが可能な構造であるが、不活性ガス雰囲気と真空雰囲気の何れかを任意に選択することが可能である。   While evacuating the inside of the quartz chamber 84 of the press molding part 48 through the through hole 82b of the mold cradle 82, the infrared lamp heater unit 86 is turned on to raise the temperature of the mold set 14 to a predetermined temperature. . Alternatively, the temperature of the mold set 14 raised in temperature by the heating unit 46 is maintained. In the present embodiment, it has been described that the evacuation is performed when the temperature of the mold set 14 is raised. However, the evacuation may not be performed. In this case, the inert gas may be heated or kept warm while being injected into the quartz chamber 84 from the through hole 82 a of the mold set 14 through the inner hole of the heat insulating shaft 62 or the communication hole 110 a of the upper shaft 110. Further, the inert gas may be heated without being injected into the quartz chamber 84 or may be kept warm. That is, the inside of the quartz chamber 84 of the press-molding unit 48 has a structure that can be evacuated, but either an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere can be arbitrarily selected.

ここで、プレス成形部48の石英チャンバ84の内部の真空引きする前に、真空引きした際に上金型14aや胴型14cが大気圧によって飛び出すことを防止するように、上軸110を下げ、ダイプレート64aを上金型14aに近接させ、または、接触させる。この状態で真空引きを行う。   Here, before evacuating the inside of the quartz chamber 84 of the press molding part 48, the upper shaft 110 is lowered so as to prevent the upper mold 14a and the body mold 14c from popping out due to atmospheric pressure when evacuated. The die plate 64a is brought close to or in contact with the upper mold 14a. Vacuuming is performed in this state.

石英チャンバ84内の真空度が所定の真空度(本実施の形態では3Pa)に到達して、かつ所定時間が経過したら、サーボモータ106を駆動させて減速機(スクリュージャッキ)108によって上軸(プレス軸)110を降下させる。そして、断熱軸62a、および、ダイプレート64aを介して上金型14aの上部を押圧する。すなわち、金型組14内のガラス素材12をプレス成形する。プレス成形は、ロードセル114によりモニタされる検出データを制御装置18に入力し、その制御装置18で電動サーボモータ106を適宜に制御する。ここでは、プレス成形はプレス力フィードバック機構を用いて実施している。すなわち、プレス成形部48のプレス成形は、電動サーボモータ106で駆動させ、かつロードセル114にてプレス力をモニタしながらプレス力をフィードバック制御する。ここでは、プログラムされた任意のプレス力プロファイル(図9参照)の通りにプレス成形を行う。このため、正確にプレス位置およびプレス力を制御可能である。   When the degree of vacuum in the quartz chamber 84 reaches a predetermined degree of vacuum (3 Pa in the present embodiment) and a predetermined period of time has elapsed, the servo motor 106 is driven and an upper shaft (screw jack) 108 is The press shaft 110 is lowered. And the upper part of the upper metal mold | die 14a is pressed through the heat insulation axis | shaft 62a and the die plate 64a. That is, the glass material 12 in the mold set 14 is press-molded. In press forming, detection data monitored by the load cell 114 is input to the control device 18, and the electric servo motor 106 is appropriately controlled by the control device 18. Here, press molding is performed using a press force feedback mechanism. That is, the press forming of the press forming unit 48 is driven by the electric servo motor 106 and feedback control of the pressing force is performed while the pressing force is monitored by the load cell 114. Here, press molding is performed in accordance with any programmed press force profile (see FIG. 9). For this reason, it is possible to accurately control the press position and the press force.

なお、上金型14aのプレス量やプレス力は、金型14ごとに制御装置18にセットすることが可能である。すなわち、プレス量やプレス力は、所望の成形品ごとにプログラム設定される。   Note that the pressing amount and pressing force of the upper mold 14 a can be set in the control device 18 for each mold 14. That is, the press amount and the press force are set for each desired molded product.

所定のプレス成形工程が完了したら、プレス成形部48の内部で金型組14を徐冷工程に移行する。この場合の冷却手段(徐冷手段)は、金型受台82の貫通孔82aから断熱軸62の内孔を通し、および、上軸110の連通孔110aから断熱軸62aの内孔を通して不活性ガスを石英チャンバ84内に注入する。そして、上下ダイプレート64,64aの背面に設けられた溝(図示せず)を空冷する。そうすると、間接的に金型組14およびガラス素材12の成形品が空冷される。このとき、プレス軸110は金型組14を任意にプレスすることが可能である。このため、金型組14にプレス力を加えたまま金型組14を冷却することが可能である。   When the predetermined press molding process is completed, the mold set 14 is shifted to the slow cooling process inside the press molding section 48. In this case, the cooling means (slow cooling means) is inactive through the inner hole of the heat insulating shaft 62 from the through hole 82a of the mold pedestal 82 and through the inner hole of the heat insulating shaft 62a from the communication hole 110a of the upper shaft 110. Gas is injected into the quartz chamber 84. And the groove | channel (not shown) provided in the back surface of the upper and lower die plates 64 and 64a is air-cooled. Then, the mold assembly 14 and the molded product of the glass material 12 are indirectly air-cooled. At this time, the press shaft 110 can arbitrarily press the mold set 14. For this reason, the mold set 14 can be cooled while a pressing force is applied to the mold set 14.

上下の熱電対104,96によって検出された金型組14の温度が所定の温度まで降温したら、エアシリンダ90を駆動させてプレス成形部48のヒータユニット86および石英チャンバ84を上方に上げる。   When the temperature of the mold set 14 detected by the upper and lower thermocouples 104 and 96 is lowered to a predetermined temperature, the air cylinder 90 is driven to raise the heater unit 86 and the quartz chamber 84 of the press molding unit 48 upward.

図4(A)および図4(B)に示す搬送機構30のハンド(2爪チャック)40を閉じて、断熱軸62の胴部を把持する。搬送機構30を上方に上げて、断熱軸62とプレス成形部48の金型受台82の軸との嵌合を外す。そして、搬送機構30の搬送用回転テーブル38を90度回転させて、金型組14をプレス成形部48から図8(A)に示す冷却部50に搬送する。   The hand (two-jaw chuck) 40 of the transport mechanism 30 shown in FIGS. 4A and 4B is closed, and the body portion of the heat insulating shaft 62 is gripped. The transport mechanism 30 is lifted upward to disengage the heat insulating shaft 62 from the shaft of the die receiving base 82 of the press molding unit 48. And the rotation table 38 for conveyance of the conveyance mechanism 30 is rotated 90 degree | times, and the metal mold | die set 14 is conveyed from the press molding part 48 to the cooling part 50 shown to FIG. 8 (A).

搬送のために上方に上げていた搬送機構30の搬送用回転テーブル38を下げて、冷却部50の金型受台122の軸と断熱軸62とを嵌合させる。そして、搬送のために閉じていたハンド40を開く。   The conveyance rotary table 38 of the conveyance mechanism 30 raised upward for conveyance is lowered, and the shaft of the mold receiving base 122 of the cooling unit 50 and the heat insulating shaft 62 are fitted. Then, the hand 40 that has been closed for conveyance is opened.

開いた状態の水冷子124(図8(B)参照)を水冷子昇降エアシリンダ126aを駆動させて下方に下げる。水冷子124を開いたままで、水冷子124の内壁に設けられた不活性ガスノズル(図示せず)からの不活性ガスによって金型組14を空冷する。   The water cooler 124 (see FIG. 8B) in the opened state is lowered by driving the water cooler elevating air cylinder 126a. The mold set 14 is air-cooled with an inert gas from an inert gas nozzle (not shown) provided on the inner wall of the water cooler 124 with the water cooler 124 open.

なお、不活性ガスによる金型組14の空冷を行わずに水冷工程を行うなど、空冷工程を省略してもよい。しかしながら、金型組14の温度が高い状態で水冷による急冷を行うと、ガラス素材12の成形品の精度に影響するおそれがある。または、熱応力により金型組14や成形品に破損が生じるおそれがある。このため、本実施の形態のように所定温度まで空冷を行なった後、水冷を行うことが好適である。また、空冷を行うときの配慮として、出来るだけ金型組14の外周部に均等に不活性ガスが当たるように配慮し、成形品の精度に留意する。   Note that the air cooling step may be omitted, for example, a water cooling step may be performed without air cooling the mold set 14 with an inert gas. However, if quenching by water cooling is performed while the temperature of the mold set 14 is high, the accuracy of the molded product of the glass material 12 may be affected. Or there exists a possibility that the die set 14 or a molded product may be damaged by thermal stress. For this reason, it is preferable to perform water cooling after air cooling to a predetermined temperature as in the present embodiment. In addition, as a consideration when performing air cooling, attention should be paid to the accuracy of the molded product so that the inert gas is uniformly applied to the outer peripheral portion of the mold set 14 as much as possible.

下熱電対96によって検出された金型組14の温度が所定の温度まで降温したら、水冷子開閉エアシリンダ126bを駆動させて水冷子124を閉じて、水冷子124を金型組14の外周部に均等に当たるように接触させる(図8(C)参照)。そして、冷却水槽16cから水冷子124に冷却水を供給して、金型組14を急冷させる。なお、冷却水は必要なときのみ供給することも好適であるが、常に供給することも好適である。所定時間内に金型組14を所定温度まで降温させた後、水冷子開閉エアシリンダ126bを駆動させて水冷子124を開く(図8(B)参照)。その後、水冷子昇降エアシリンダ126aを駆動させて水冷子124を上方に上げる。なお、このときの所定温度とは、隔離チャンバ28から金型組14を大気中に放置しても酸化しない温度を想定する。この実施の形態では、220℃とした(図9参照)。   When the temperature of the mold set 14 detected by the lower thermocouple 96 is lowered to a predetermined temperature, the water cooler opening / closing air cylinder 126b is driven to close the water cooler 124, and the water cooler 124 is moved to the outer periphery of the mold set 14. (See FIG. 8C). Then, cooling water is supplied from the cooling water tank 16 c to the water cooler 124 to rapidly cool the mold set 14. It is preferable to supply the cooling water only when necessary, but it is also preferable to always supply the cooling water. After the mold set 14 is cooled to a predetermined temperature within a predetermined time, the water cooler opening / closing air cylinder 126b is driven to open the water cooler 124 (see FIG. 8B). Thereafter, the water cooler elevating air cylinder 126a is driven to raise the water cooler 124 upward. The predetermined temperature at this time is assumed to be a temperature that does not oxidize even if the mold set 14 is left in the atmosphere from the isolation chamber 28. In this embodiment, the temperature was 220 ° C. (see FIG. 9).

図4(A)および図4(B)に示す搬送機構30のハンド(2爪チャック)40を閉じて、断熱軸62の胴部を把持する。搬送機構30を上方に上げて、断熱軸62と冷却部50の金型受台122の軸との嵌合を外す。そして、搬送機構30の搬送用回転テーブル38を90度回転させて、金型組14を冷却部50から図5に示すIOポート部44に搬送する。   The hand (two-jaw chuck) 40 of the transport mechanism 30 shown in FIGS. 4A and 4B is closed, and the body portion of the heat insulating shaft 62 is gripped. The transport mechanism 30 is lifted upward to disengage the heat insulating shaft 62 from the shaft of the mold receiving base 122 of the cooling unit 50. Then, the transfer rotary table 38 of the transfer mechanism 30 is rotated 90 degrees, and the mold set 14 is transferred from the cooling unit 50 to the IO port 44 shown in FIG.

搬送のために上方に上げていた搬送機構30を下げて、IOポート部44の金型受台56の凹部(軸)56aと断熱軸62とを嵌合させる。そして、搬送のために閉じていたハンド40を開く。   The conveyance mechanism 30 raised upward for conveyance is lowered, and the recess (shaft) 56a of the mold receiving base 56 of the IO port 44 and the heat insulating shaft 62 are fitted. Then, the hand 40 that has been closed for conveyance is opened.

IOポート部44の金型昇降シリンダ52を駆動させ、昇降軸54を上方に上げる。そして、金型受台56のOリング56bで開口28aを密閉する。この状態で昇降シリンダ60を駆動させ、IOチャンバ72のキャップを開ける。   The mold raising / lowering cylinder 52 of the IO port 44 is driven to raise the raising / lowering shaft 54 upward. Then, the opening 28 a is sealed with the O-ring 56 b of the mold receiving base 56. In this state, the elevating cylinder 60 is driven, and the cap of the IO chamber 72 is opened.

IOポート部44上の断熱軸62(実際にはダイプレート64が断熱軸62上に配置されているので下側ダイプレート64上)から成形品を組み込んだ金型組14を搬出する。このような搬出は、手動で行なっても良く、搬入するときのように図示しないロボット(自給装置)を使ってもよい。   The die set 14 incorporating the molded product is carried out from the heat insulating shaft 62 on the IO port 44 (actually, on the lower die plate 64 because the die plate 64 is disposed on the heat insulating shaft 62). Such unloading may be performed manually, or a robot (self-contained device) (not shown) may be used as when unloading.

また、図2(B)および図2(C)に示す金型組14の胴型14cを掴んで金型組14を持ち上げようとすると、下金型14bが抜け落ちてしまう。このため、IOポート部44に備え付けてあるエジェクタシリンダ66を駆動させて押し出しロッド68を下金型14bの底面に向かって突き出す。このため、金型組14がダイプレート64に対して上方に持ち上げられる。そして、金型組14の底面を支持して金型組14を搬出する。   Further, when the mold set 14 is lifted by grasping the body mold 14c of the mold set 14 shown in FIGS. 2B and 2C, the lower mold 14b falls off. For this reason, the ejector cylinder 66 provided in the IO port portion 44 is driven to project the push rod 68 toward the bottom surface of the lower mold 14b. For this reason, the mold set 14 is lifted upward with respect to the die plate 64. Then, the mold set 14 is carried out while supporting the bottom surface of the mold set 14.

この後、上記工程を最初から繰り返してガラス素材12の成形を行う。
なお、上述した成形順序は金型組14が成形装置10に搬入されてから搬出されるまでの工程を説明しているが、成形装置10の動作としては、金型組14がIOポート部44から加熱部46に搬送された時点で、別の金型組14を装置10のIOポート部44に搬入することが可能である。上記工程(手順)を踏んで、各ゾーンに金型組14を連続的に送り込むことも、間欠的に送り込むことも可能である。また、IOポート部44から金型組14を搬出するのと同時に、新しい金型組14を搬入することにより半永久的に成形装置10を稼動させることも可能である。なお、半永久的に成形装置10を稼動させ、連続的に金型組14を成形装置10に送り込むには、最低でも4個の金型組14を用意する必要がある。
Then, the said process is repeated from the beginning and the glass raw material 12 is shape | molded.
The molding sequence described above describes the steps from when the mold set 14 is carried into the molding apparatus 10 until it is carried out. As the operation of the molding apparatus 10, the mold set 14 is connected to the IO port 44. It is possible to carry another mold set 14 into the IO port unit 44 of the apparatus 10 when it is conveyed from the heating unit 46 to the heating unit 46. By following the above steps (procedures), the mold set 14 can be sent continuously to each zone or intermittently. In addition, the molding apparatus 10 can be operated semipermanently by loading a new mold set 14 at the same time when the mold set 14 is unloaded from the IO port 44. In order to operate the molding apparatus 10 semipermanently and continuously feed the mold set 14 into the molding apparatus 10, it is necessary to prepare at least four mold sets 14.

なお、本実施の形態では、金型組14の加熱手段として赤外線ランプヒータユニット86(図6および図7参照)を用いたが、高周波誘導加熱(RF)を使用してもよい。また、金型組14のプレス駆動手段として、本実施の形態では電動サーボモータ106を駆動源として説明したが、油圧シリンダや空気圧シリンダを用いても良い。さらにまた、搬送機構30のハンド40は、爪が長く開閉のみを行う方式を示したが、短い爪のハンドとし、このハンドを中央の回転軸に対して放射方向へ伸縮するアームの先端に設ける方式としてもよい。   In the present embodiment, the infrared lamp heater unit 86 (see FIGS. 6 and 7) is used as the heating means of the mold set 14, but high frequency induction heating (RF) may be used. Further, in the present embodiment, the electric servo motor 106 has been described as the drive source for the press driving means of the mold set 14, but a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder may be used. Furthermore, the hand 40 of the transport mechanism 30 has a method in which the claw is long and only opens and closes. However, the hand 40 is a short claw hand, and this hand is provided at the tip of an arm that expands and contracts radially with respect to the central rotation axis. It is good also as a system.

また、上述した実施の形態では、金型組14に胴型14cを有する胴型構造である場合について説明したが、金型組14の構造は胴型構造に限定されるものではない。   In the above-described embodiment, the case where the mold set 14 has the barrel structure having the barrel mold 14c has been described. However, the structure of the mold set 14 is not limited to the barrel structure.

以上の成形工程(成形手順)でガラス素材12を所望の形状に成形した場合の縦軸に、成形温度プロファイルと成形プレス力プロファイルとを表したグラフを図9に示す。横軸は時間である。なお、IOポート部44で必要とされる時間は図9には含んでいない。
図9では、室温で金型組14をIOポート部44に搬入する(図9中の領域(I))。そして、加熱部46で室温から昇温し、保温温度を720℃とする(領域(II))。加熱部46からプレス成形部48に素早く受け渡す(領域(III))。プレス成形部48で再び昇温させ、保温温度を730℃とする(領域(IV))。さらに、プレス成形部48での徐冷終了温度を600℃とする。プレス成形部48から冷却部50に素早く受け渡す(領域V)。冷却部50での窒素空冷開始温度を600℃、水冷開始温度を500℃とし、冷却終了温度を220℃とする(領域(VI))。冷却部50からIOポート部44に金型組14を受け渡す(領域(VII))。このとき、金型組14の取り出し温度を220℃として成形した。なお、加熱部46での昇温/保温温度は730℃であっても構わない。
FIG. 9 shows a graph representing the molding temperature profile and the molding press force profile on the vertical axis when the glass material 12 is molded into a desired shape by the above molding process (molding procedure). The horizontal axis is time. The time required for the IO port unit 44 is not included in FIG.
In FIG. 9, the mold set 14 is carried into the IO port 44 at room temperature (region (I) in FIG. 9). And it heats up from room temperature with the heating part 46, and heat retention temperature shall be 720 degreeC (area | region (II)). Quick transfer from the heating unit 46 to the press forming unit 48 (region (III)). The temperature is raised again by the press molding section 48, and the heat retention temperature is set to 730 ° C. (region (IV)). Furthermore, the annealing end temperature in the press forming part 48 is set to 600 ° C. Quickly transfer from the press forming part 48 to the cooling part 50 (area V). The nitrogen air cooling start temperature in the cooling unit 50 is 600 ° C., the water cooling start temperature is 500 ° C., and the cooling end temperature is 220 ° C. (region (VI)). The mold set 14 is transferred from the cooling unit 50 to the IO port unit 44 (region (VII)). At this time, the mold assembly 14 was molded at a temperature of 220 ° C. Note that the temperature raising / warming temperature in the heating unit 46 may be 730 ° C.

プレス力プロファイルは、第1プレスを20kN、第2プレス(保圧)を5kN、第3プレスを40kNに制御して成形を行った。
これらのプロファイルは、制御装置18の設定により任意に変更することが可能である。また、各金型組14ごとに、温度、プレス位置、プレス力を個別に設定することも可能である。この場合、それぞれ異なる成形品が形成される。
The pressing force profile was formed by controlling the first press to 20 kN, the second press (holding pressure) to 5 kN, and the third press to 40 kN.
These profiles can be arbitrarily changed by the setting of the control device 18. It is also possible to individually set the temperature, pressing position, and pressing force for each mold set 14. In this case, different molded products are formed.

このときの工程別成形時間としては、プレス成形工程(徐冷工程も含む)が各工程の中で最長であり、その時間は5分である。その他の工程(加熱・冷却工程)は、もっと早くその工程を処理することも可能である。しかし、前述した通り、連続的に金型組14を搬送する場合、加熱・プレス成形・冷却の工程は同一時間で同時に搬送する必要がある。このため、加熱工程および冷却工程をあえて遅くしている。したがって、成形タクトとして決める要素は、プレス成形部48の成形時間に依存する。但し、加熱部46の保持時間は金型組14の均一加熱性能に影響される。また、冷却部50での冷却時間は成形品/金型組14の熱収縮(ヒケ)による精度に影響される。したがって、加熱するまで、及び、冷却するまでの時間が長くなるほど、成形品精度の影響を受け難くなることから、加熱工程、冷却工程をプレス成形工程の時間に合わせてあえて遅くすることは好適である。なお、このときの金型組14の均一加熱性能は、金型組14全体で±1℃以内であった。図9の成形タクトから、本実施の形態で成形したアプリケーションに対しての成形タクトは、金型組14を連続的に成形装置10内に搬出入した場合、5分/個となる。   As the molding time for each process at this time, the press molding process (including the slow cooling process) is the longest in each process, and the time is 5 minutes. Other processes (heating / cooling processes) can be processed more quickly. However, as described above, when the mold set 14 is continuously transported, the heating, press molding, and cooling processes must be transported simultaneously in the same time. For this reason, the heating process and the cooling process are intentionally slowed. Therefore, the element determined as the molding tact depends on the molding time of the press molding part 48. However, the holding time of the heating unit 46 is affected by the uniform heating performance of the mold set 14. Further, the cooling time in the cooling unit 50 is affected by the accuracy due to the thermal contraction (sink) of the molded product / die assembly 14. Therefore, the longer the time until heating and cooling, the less affected by the accuracy of the molded product, so it is preferable to delay the heating and cooling steps according to the time of the press molding step. is there. The uniform heating performance of the mold set 14 at this time was within ± 1 ° C. for the entire mold set 14. The molding tact for the application molded in the present embodiment from the molding tact of FIG. 9 is 5 minutes / piece when the mold set 14 is continuously carried into and out of the molding apparatus 10.

このような作用により成形した成形品の精度を評価したところ、以下のような評価が得られた。
ガラス素材12の成形品の面精度は、金型組14の面精度がλ/16以内に対してλ/16以内である。ガラスレンズの上下面のディセンターは、金型組14の胴型14c、上下金型14a,14bのクリアランスがφ3μm以内に対して1μm以内である。レンズ上下面のチルトは、成形装置のプレス軸の上下面端のチルトが1sec以内に対して1sec以内である。
When the accuracy of the molded product molded by such an action was evaluated, the following evaluation was obtained.
The surface accuracy of the molded product of the glass material 12 is within λ / 16 with respect to the surface accuracy of the mold set 14 within λ / 16. The decenters on the upper and lower surfaces of the glass lens are such that the clearance between the body mold 14c and the upper and lower molds 14a and 14b of the mold set 14 is within 1 μm with respect to φ3 μm. The tilt of the upper and lower surfaces of the lens is within 1 sec with respect to the tilt of the upper and lower surfaces of the press shaft of the molding apparatus within 1 sec.

また、図9には示していないが、マイクロレンズアレイ等の成形も実施した。この場合、プレス成形部48における工程において必ず真空引きが必要である。これは、金型組14が凹状の成形面を有し、素材12が平板の状態で成形を行うため、真空成形でないと、金型組14の凹部にエア(不活性ガス)が残り、未成形部分が出てしまう可能性があるためである。したがって、マイクロレンズアレイのような複雑な成形アプリケーションでも良好な成形品を得ることができる。   Although not shown in FIG. 9, molding of a microlens array or the like was also performed. In this case, evacuation is always necessary in the process of the press forming section 48. This is because the mold assembly 14 has a concave molding surface and the material 12 is molded in a flat plate state. Therefore, air (inert gas) remains in the recesses of the mold assembly 14 unless vacuum molding is performed. This is because the molded part may come out. Therefore, a good molded product can be obtained even in a complicated molding application such as a microlens array.

また、図9には表していないが、1つの金型組14の中に、φ10mmのレンズ金型を18個配置した多数個取り金型組にて実施した結果、図9と同様な成形プロファイルで成形することが可能であった。精度的にも、前記と同程度である。したがって、φ10mmレンズの場合、成形タクトとしては、5min/18個=0.28min=16.8secの成形タクトを実現した。   Although not shown in FIG. 9, as a result of carrying out with a multi-cavity mold assembly in which 18 lens molds of 10 mm in diameter are arranged in one mold assembly 14, a molding profile similar to FIG. It was possible to mold with. The accuracy is the same as described above. Therefore, in the case of a φ10 mm lens, a molding tact of 5 min / 18 = 0.28 min = 16.8 sec was realized.

本実施の形態では、金型組14が成形装置10に固定されている状態ではなく、成形サイクル毎に成形装置10の外側に搬出されてくるので、金型組14のメンテナンス等を行う場合に成形装置10を停止する必要はない。このため、装置10を稼動させながら、金型組14のメンテナンスを約30ショット毎に行った。この時のメンテナンス方法としては、IPA等の溶剤で軽く成形面を拭くなどの簡易的なものであった。   In the present embodiment, the mold set 14 is not fixed to the molding apparatus 10, but is carried out of the molding apparatus 10 every molding cycle. There is no need to stop the molding apparatus 10. For this reason, the mold assembly 14 was maintained about every 30 shots while the apparatus 10 was in operation. The maintenance method at this time was a simple one such as lightly wiping the molding surface with a solvent such as IPA.

通常、バッチ式成形装置(図10参照)等のように装置に金型が固定されている場合は、装置が停止する時間等のロスを考慮して1000ショット程度までメンテナンス無しで稼動し続ける。しかし、硝材と金型材料との相性により、メンテナンス前に金型成形面に曇りが生じたり、最悪の場合はガラスの溶着等が発生したりして、金型成形面の再研磨や再コーティングが必要となる。   Normally, when a mold is fixed to an apparatus such as a batch molding apparatus (see FIG. 10), the apparatus continues to operate without maintenance up to about 1000 shots in consideration of a loss such as a time for the apparatus to stop. However, due to the compatibility between the glass material and the mold material, the mold forming surface may become cloudy before maintenance, or in the worst case, glass may be welded. Is required.

しかし、今回30ショット毎に簡易的な金型メンテナンスを行うことにより、従来の成形装置では相性の悪いガラスと金型材料であっても、10000ショットを経過しても致命的な再研磨等を要するメンテナンスを必要でなくすることができる。なお、簡易的なメンテナンスに関しては、手動で実施しても、自動化されたラインで実施してもよい。   However, by performing simple mold maintenance every 30 shots this time, even if glass and mold materials that are not compatible with conventional molding equipment, fatal re-polishing etc. even after 10,000 shots have passed. The necessary maintenance can be eliminated. Note that simple maintenance may be performed manually or on an automated line.

以下に、従来のバッチ式成形装置210(図10参照)、連続式成形装置410(図11および図12参照)と、本実施の形態に係る成形装置10との精度や生産性について比較する。
図10に示す従来のバッチ式成形装置210の場合、本実施の形態に係る成形装置10に比べて、精度的には遜色なく成形することが可能である。しかし、冷却部での冷却工程における水冷化が非常に困難であることと、加熱・プレス成形・冷却の工程を分割することが出来ないことにより、φ75レンズの場合、約30〜40min/個程度必要とされる。
Hereinafter, the accuracy and productivity of the conventional batch molding apparatus 210 (see FIG. 10) and the continuous molding apparatus 410 (see FIGS. 11 and 12) and the molding apparatus 10 according to the present embodiment will be compared.
In the case of the conventional batch type molding apparatus 210 shown in FIG. 10, the molding can be performed with accuracy comparable to the molding apparatus 10 according to the present embodiment. However, the water cooling in the cooling process in the cooling section is very difficult and the heating, press molding and cooling processes cannot be divided. Needed.

また、図11および図12に示す従来の連続式成形装置410の場合、φ10程度のレンズであれば約30sec/個程度で生産することが可能である。しかし、φ75程度のレンズを成形する場合、熱板による伝熱加熱による金型組の均一加熱不良、プレス工程を2つの工程に分割することによるプレス不良等により精度的にも成形タクト的にも実用に値する製品は得られなかった。当然、真空機能を必須とする、マイクロレンズアレイのような成形アプリケーションは成形出来ない。   Further, in the case of the conventional continuous molding apparatus 410 shown in FIGS. 11 and 12, a lens of about φ10 can be produced at about 30 sec / piece. However, when molding a lens with a diameter of about φ75, both the accuracy and the molding tact can be reduced due to the uniform heating failure of the mold set due to heat transfer heating by the hot plate, the press failure by dividing the press process into two steps, etc. No practical product was obtained. Naturally, molding applications such as microlens arrays that require a vacuum function cannot be molded.

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下のことが言える。
これら実施の形態によれば、従来のバッチ式成形装置の有利点を生かしつつ、これを連続式成形装置に応用した成形装置10を提供することができる。ただし、この成形装置10は、従来のバッチ式成形装置210(図10参照)および連続式成形装置410(図11および図12参照)の全ての欠点をカバーするものでは無い。本実施の形態に係る成形装置10は、特に、胴型構造の大口径金型組14を用いてガラス素材12を効率よく成形することができる。また、プレス成形部48で真空雰囲気で成形可能とする成形装置を提案することができる。以上のことより、本実施の形態に係る成形装置10は、高精度ガラス素子12を安価で且つ大量に生産可能である。すなわち、本実施の形態によれば、高精度ガラス素子12を安価で且つ大量に生産可能な成形装置10および成形方法を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following can be said.
According to these embodiments, it is possible to provide a molding apparatus 10 that applies the advantages of the conventional batch type molding apparatus to a continuous molding apparatus. However, the molding apparatus 10 does not cover all the disadvantages of the conventional batch molding apparatus 210 (see FIG. 10) and the continuous molding apparatus 410 (see FIGS. 11 and 12). Especially the shaping | molding apparatus 10 which concerns on this Embodiment can shape | mold the glass raw material 12 efficiently using the large diameter die set 14 of a trunk | drum type structure. In addition, it is possible to propose a molding apparatus that enables the press molding unit 48 to perform molding in a vacuum atmosphere. From the above, the molding apparatus 10 according to the present embodiment can produce the high-precision glass element 12 at low cost and in large quantities. That is, according to this Embodiment, the shaping | molding apparatus 10 and the shaping | molding method which can produce the high precision glass element 12 in low cost and in large quantities can be provided.

また、高温に加熱される金型組14は断熱軸62上に載置された状態で搬送されるので、例えば加熱されたときにその温度を極力下げることなく金型組14を次のゾーン(工程)に搬送することができる。すなわち、金型組14に対して下側等から熱の影響を及ぼすことを防止することができる。なお、ダイプレート64が断熱材で形成されているとすると、断熱軸62の上にダイプレート64が配置されている場合であっても、金型組14が断熱軸62やダイプレート64から熱の影響を受けることを防止することができる。この場合、図7に示す上熱電対104の一端はダイプレート64aの下面に対して僅かに突出しており、上型14aの温度を検出可能である。   Further, since the mold set 14 heated to a high temperature is transported in a state of being placed on the heat insulating shaft 62, for example, when heated, the mold set 14 is moved to the next zone (without lowering the temperature as much as possible). (Process). That is, it is possible to prevent heat from being exerted on the mold set 14 from below or the like. If the die plate 64 is formed of a heat insulating material, the mold assembly 14 is heated from the heat insulating shaft 62 and the die plate 64 even when the die plate 64 is disposed on the heat insulating shaft 62. Can be prevented from being affected. In this case, one end of the upper thermocouple 104 shown in FIG. 7 slightly protrudes from the lower surface of the die plate 64a, and the temperature of the upper die 14a can be detected.

さらに、胴型14cを有する金型組14を用いるとき、胴型14cを把持した状態で金型組14を持ち上げようとしても下型14bが胴型14cから外れてしまう。本実施の形態では、断熱軸62の軸方向、すなわち、上下方向に軸を有する押し出しロッド68を断熱軸62の上端部の上面(ダイプレート64の上面)に対して突没させることができる。すなわち、押し出しロッド68をダイプレート64の上面に対して突没させることができる。したがって、金型組14をIOポート部44から搬入および搬出する場合に押し出しロッド68を作動させて金型組14の底面をダイプレート64の上面から離した状態で金型組14の底面を容易に保持するようにすることができる。   Further, when the mold set 14 having the trunk mold 14c is used, the lower mold 14b is detached from the trunk mold 14c even if the mold set 14 is lifted while the barrel mold 14c is held. In the present embodiment, the push rod 68 having an axis in the axial direction of the heat insulating shaft 62, that is, the vertical direction, can be projected and retracted with respect to the upper surface of the upper end portion of the heat insulating shaft 62 (the upper surface of the die plate 64). That is, the push rod 68 can be projected and retracted with respect to the upper surface of the die plate 64. Therefore, when the die set 14 is carried in and out of the IO port portion 44, the push rod 68 is operated so that the bottom surface of the die set 14 is easily separated from the top surface of the die plate 64. Can be held in.

なお、上述した実施の形態では、隔離チャンバ28の内部に加熱部46を設けることについて説明したが、プレス成形部48において常温から加熱しても良い。また、冷却部50を設けたことについて説明したが、プレス成形部48において220℃まで空冷することも好適である。すなわち、本実施の形態では3ゾーンガラス成形装置10を用いて説明したので、加熱・プレス成形・冷却の各工程を加熱部46、プレス成形部48、冷却部50の3ゾーン(3ステーション)に分割しているが、成形装置の簡略化のために、加熱部46の加熱工程と、プレス成形部48のプレス成形工程とを合わせて行うなど、プレス成形ゾーン(エリア)で加熱・保温・プレス成形・徐冷までの工程を集約してもよい。この場合、装置のコストを低減することができるが、若干成形タクトが長くなる。逆に、成形装置は、プレス成形工程を除く加熱および冷却の各工程(加熱部46、冷却部50)をいくつかに分割してもよい。   In the above-described embodiment, the heating unit 46 is provided in the isolation chamber 28. However, the press molding unit 48 may heat the substrate from room temperature. In addition, although the cooling unit 50 has been described, it is also preferable that the press forming unit 48 is air-cooled to 220 ° C. That is, in the present embodiment, the description has been made using the three-zone glass forming apparatus 10, so each process of heating, press forming, and cooling is performed in three zones (three stations) of the heating unit 46, the press forming unit 48, and the cooling unit 50. Although it is divided, in order to simplify the molding apparatus, the heating process of the heating unit 46 and the press molding process of the press molding unit 48 are performed together, for example, heating, heat retention, and pressing in the press molding zone (area). The steps up to molding and slow cooling may be integrated. In this case, the cost of the apparatus can be reduced, but the molding tact is slightly increased. Conversely, the molding apparatus may divide the heating and cooling processes (heating unit 46 and cooling unit 50) excluding the press molding process into several parts.

さらにまた、各工程(加熱部46、プレス成形部48、冷却部50)を直線上に配置してもよい。ただし、各工程を直線上に配置する場合、IOポート部44は、金型組14を搬入するIポート部(図示せず)と、金型組14を搬出するOポート部(図示せず)とに分けられる。すなわち、金型組14は、Iポート部から成形装置内に搬入され、加熱部46、プレス成形部48、冷却部50を順に移動して、Oポート部から搬出される。   Furthermore, each process (heating part 46, press molding part 48, cooling part 50) may be arranged on a straight line. However, when each process is arranged on a straight line, the IO port unit 44 includes an I port unit (not shown) for carrying in the mold set 14 and an O port unit (not shown) for carrying out the mold set 14. And divided. That is, the mold set 14 is carried into the molding apparatus from the I port portion, moved in order through the heating unit 46, the press molding unit 48, and the cooling unit 50, and carried out from the O port unit.

これまで、一実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。   The embodiment has been specifically described so far with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and all the embodiments performed without departing from the scope of the invention are described. Including.

本発明の好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置の一部を透視した状態を示す概略的な斜視図。The schematic perspective view which shows the state which saw through a part of glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment of this invention. (A)は好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置で成形するガラス素材を示す概略的な斜視図、(B)は好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置に配設される金型組内にガラス素材を挿入した状態を示す概略図、(C)は好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置に配設される金型組内にガラス素材を挿入して成形した状態を示す概略図。(A) is a schematic perspective view which shows the glass raw material shape | molded with the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment, (B) is the inside of the metal mold | die group arrange | positioned at the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment. Schematic which shows the state which inserted the glass raw material in (C), Schematic which shows the state which inserted and shape | molded the glass raw material in the metal mold | die group arrange | positioned at the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment. 好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置の中央部の状態を示す概略的な縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view which shows the state of the center part of the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment. (A)は好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置の隔離チャンバ内の搬送機構とともに、IOポート部、加熱部、プレス成形部および冷却部の配置状態を示す概略図、(B)は好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置の搬送機構を示す概略的な斜視図。(A) is the schematic which shows the arrangement | positioning state of IO port part, a heating part, a press molding part, and a cooling part with the conveyance mechanism in the isolation chamber of the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment, (B) is preferable one. The schematic perspective view which shows the conveyance mechanism of the glass forming apparatus which concerns on embodiment. 好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置のIOポート部の状態を示す概略的な縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view which shows the state of the IO port part of the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment. 好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置の加熱部の状態を示す概略的な縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view which shows the state of the heating part of the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment. 好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置のプレス成形部の状態を示す概略的な縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view which shows the state of the press molding part of the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment. (A)は好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置の冷却部の状態を示す概略的な縦断面図、(B)は好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置の冷却部の1対の水冷子が金型組に対して開いた状態を示す概略図、(C)は好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置の冷却部の1対の水冷子が金型組に対して閉じた状態を示す概略図。(A) is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the state of the cooling part of the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment, (B) is a pair of water cooling of the cooling part of the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment. Schematic which shows the state with which the child | opening was open with respect to the metal mold | die assembly, (C) is a state with which one pair of water coolers of the cooling part of the glass forming apparatus which concerns on preferable one Embodiment closed with respect to the metal mold | die assembly. Schematic shown. 好ましい一実施の形態に係るガラス成形装置を用いてガラス素材を成形する際の成形温度およびプレス力を縦軸に取り、時間を横軸に取って、成形温度およびプレス力のプロファイルを表したグラフ。A graph showing the molding temperature and pressing force profile with the vertical axis representing the molding temperature and pressing force when molding the glass material using the glass molding apparatus according to a preferred embodiment. .

符号の説明Explanation of symbols

10…3ゾーン円環式ガラス成形装置、12…ガラス素材、14…金型組、14a…上金型、14b…下金型、14c…胴型、16a…不活性ガスボンベ、16b…真空ポンプ、18…制御装置、22…下フレーム、24…上フレーム、24a…立設フレーム、24b…平板フレーム、28…隔離チャンバ、28a…開口、40…ハンド、44…IOポート部、46…加熱部、48…プレス成形部、50…冷却部、82…金型受台、82a…貫通孔、82b…貫通孔、84…石英チャンバ、86…赤外線ランプヒータユニット、88…支持プレート、88a…貫通孔、88b…開口部、90…エアシリンダ、92…Oリング、94…下熱電対昇降用エアシリンダ、96…下熱電対、102…プレス機構、104…上熱電対、106…サーボモータ、108…減速機スクリュージャッキ、110…プレス軸、110a…連通孔、112…Oリング、114…ロードセル   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Three-zone annular glass molding apparatus, 12 ... Glass material, 14 ... Mold set, 14a ... Upper die, 14b ... Lower die, 14c ... Body die, 16a ... Inert gas cylinder, 16b ... Vacuum pump, DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 ... Control apparatus, 22 ... Lower frame, 24 ... Upper frame, 24a ... Standing frame, 24b ... Flat plate frame, 28 ... Isolation chamber, 28a ... Opening, 40 ... Hand, 44 ... IO port part, 46 ... Heating part, 48 ... Press molding part, 50 ... Cooling part, 82 ... Mold cradle, 82a ... Through hole, 82b ... Through hole, 84 ... Quartz chamber, 86 ... Infrared lamp heater unit, 88 ... Support plate, 88a ... Through hole, 88b ... Opening, 90 ... Air cylinder, 92 ... O-ring, 94 ... Lower thermocouple lifting / lowering air cylinder, 96 ... Lower thermocouple, 102 ... Pressing mechanism, 104 ... Upper thermocouple, 106 ... Servo motor Motor, 108 ... reduction gear screw jack, 110 ... press axis, 110a ... communication hole, 112 ... O-ring, 114 ... load cell

Claims (8)

被成形素材を、筒状の胴型に上下1対の金型を嵌合させて構成される金型組によって挟み、前記被成形素材を加熱工程、プレス成形工程および冷却工程を経て所望の成形品を成形する成形装置であって、
前記加熱、プレス成形および冷却の各工程の作業エリアならびに、前記金型組を搬入および搬出するIOポート部を円環上または直線上に配置してこれらを大気から隔離して収納する隔離チャンバと、
前記隔離チャンバ内に配置され、前記隔離チャンバの外から前記IOポート部へ搬入される前記金型組を受ける断熱部材と、この断熱部材を把持可能なハンドとを有し、前記ハンドで前記断熱部材を把持して前記金型組を前記断熱部材とともに、前記IOポート部から前記加熱、プレス成形および冷却の各工程の作業エリアを順次経て前記IOポート部まで搬送するための搬送機構と
を具備することを特徴とする成形装置。
The material to be molded is sandwiched by a mold set configured by fitting a pair of upper and lower molds to a cylindrical body mold, and the material to be molded is subjected to a desired molding through a heating process, a press molding process, and a cooling process. A molding apparatus for molding a product,
An operation chamber for each of the heating, press molding, and cooling steps, and an isolation chamber for storing and storing the IO port portion for carrying in and out the mold set on an annular or straight line so as to isolate them from the atmosphere ,
A heat insulating member that is disposed in the isolation chamber and receives the mold set that is carried into the IO port unit from the outside of the isolation chamber; and a hand capable of gripping the heat insulating member; A transport mechanism for gripping a member and transporting the mold set together with the heat insulating member from the IO port section to the IO port section sequentially through the work areas of the heating, press molding, and cooling steps. A molding apparatus characterized by:
前記加熱、プレス成形および冷却の各工程の作業エリアならびに、前記金型組を搬入および搬出するIOポート部が円環上に配置されているとき、
前記搬送機構は、前記隔離チャンバの中央に立設され、回転および昇降可能な回転軸をさらに備え、
前記搬送機構の前記ハンドは、前記回転軸に対して放射状に離れた位置を枢支軸として円周方向に開閉して前記断熱部材を把持可能であることを特徴とする請求項1に記載の成形装置。
When the work area for each step of heating, press molding and cooling, and the IO port part for carrying in and out the mold set are arranged on the ring,
The transport mechanism is further provided with a rotation shaft that is erected at the center of the isolation chamber and can be rotated and raised and lowered.
The said hand of the said conveyance mechanism can hold | grip the said heat insulation member by opening and closing in the circumferential direction centering on the position radially separated with respect to the said rotating shaft. Molding equipment.
前記ハンドは、前記各工程の作業エリアならびに前記IOポート部のそれぞれに同時に対向した状態に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の成形装置。   The molding apparatus according to claim 2, wherein the hand is provided in a state of facing the work area of each step and the IO port unit simultaneously. 前記搬送機構は、前記金型組を前記IOポート部から前記隔離チャンバ内に搬入および搬出する際に、前記金型組を前記断熱部材の上方で授受する押し上げ機構を有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1に記載の成形装置。   The transport mechanism includes a push-up mechanism that transfers the mold set above the heat insulating member when the mold set is carried into and out of the isolation chamber from the IO port portion. The molding apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記IOポート部に接続された状態で配置され、前記金型組を前記IOポート部に搬入および搬出するためのロードロック機構を有し、
前記ロードロック機構は、前記隔離チャンバ内を不活性ガス雰囲気または真空に保持可能であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1に記載の成形装置。
It is arranged in a state of being connected to the IO port part, and has a load lock mechanism for carrying the mold set into and out of the IO port part,
The molding apparatus according to claim 1, wherein the load lock mechanism is capable of maintaining the inside of the isolation chamber in an inert gas atmosphere or a vacuum.
前記加熱、前記プレス成形の各作業エリアの少なくとも一方に、前記金型組を開閉可能に収納する耐熱性チャンバを有し、
前記耐熱性チャンバは、その内部を不活性ガス雰囲気または真空に保持可能であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1に記載の成形装置。
In at least one of the heating and press working areas, there is a heat-resistant chamber for accommodating the mold set so as to be opened and closed,
The molding apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat resistant chamber can be maintained in an inert gas atmosphere or in a vacuum.
前記加熱、前記プレス成形の各作業エリアの少なくとも一方の前記金型組の加熱手段として、赤外線ランプ方式、または高周波誘導加熱方式を用い、
前記加熱手段は、前記断熱性チャンバの外周部より前記金型組を加熱または保温し、もしくは徐冷することを特徴とする請求項6に記載の成形装置。
As a heating means of the mold set in at least one of the heating and press working areas, an infrared lamp method or a high frequency induction heating method is used.
The molding apparatus according to claim 6, wherein the heating unit heats, keeps, or gradually cools the mold set from an outer peripheral portion of the heat insulating chamber.
前記冷却工程の作業エリアの冷却手段は、水冷板の接触または不活性ガスによる空冷により冷却する機能を有することを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1に記載の成形装置。   The molding apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the cooling means in the work area of the cooling step has a function of cooling by contact with a water cooling plate or air cooling with an inert gas.
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