JP2008115038A - 成形装置、成形方法、制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】成形開始時に成形用素材が実装されていない複数個の金型ユニットを連続して投入した場合でも、金型ユニットの損傷等の問題を生じることなく連続して成形を可能とする。
【解決手段】成形部１１４と金型分解・組立ステージ１１０を、搬送コンベア１２１、レール１１１でループ状に接続し、金型ユニット１０１に対して金型分解・組立ステージ１１０において成形用素材１０３と光学素子１０２の入れ換えを行うことで金型ユニット１０１を循環させて使用する成形装置１００において、金型ユニット１０１の投入総数である型投入個数Ｎを制御装置１２２に記憶させ、制御装置１２２はこの型投入個数Ｎに基づいて金型分解・組立ステージ１１０における成形用素材１０３、光学素子１０２の入れ換え操作や、成形部１１４に対する供給／回収操作を制御することで、作業者の介入なしに起動、運転、終了を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、成形用素材を加熱軟化させ、加圧成形することによってレンズやプリズム等の光学素子を製造する光学素子の成形技術に適用して有効な技術に関する。

従来、光学的精度の機能面を有する金型により、ガラス製のブランク材、即ち成形用素材を精密成形して光学素子を作製し、研磨等の工程を省略する成形方法が実用化されている。この方法は非球面を有する光学素子を容易に形成できるという特徴を持つため、光学素子の成形方法として、今後も引き続き重要な位置を占めるものと考えられる。

このような成形技術としては、たとえば特許文献１に開示された技術が知られている。以下、特許文献１の第１図（ａ）、（ｂ）を参照して、従来例の構成を説明する。
すなわち、あらかじめ成形用素材３をベルト１２に載置し、順次移送する。徐冷部１５は図示している付近が最も高温で、成形部１４の冷却ステージ９と同一の温度に設定されている。そしてこれより左方向に進むに従い順次温度が低くなるように設定されており、左方向から送られてくる成形用素材３はベルト１２の移送に伴い徐々に予熱され、成形品２は反対に徐冷される仕組みになっている。

成形用素材３をベルト１２に移載後、上型１ａおよび下型１ｂからなる空の成形ブロック１（金型）を金型投入口１６より投入し、順次空送りする。金型投入口１６は、レール１１において、金型分解・組立ステージ１０の下流側に設けられている。

この成形ブロック１の送りタクトとベルト１２の送りタクトはマッチングされており、最初の成形ブロック１を金型分解・組立ステージ１０に移送したところで成形ブロック１を分解する。そこへ吸着アーム１３により吸着された成形用素材３を供給し、その後成形ブロック１を組み立て、レール１１を介して予熱ステージ７へ搬送し、予熱ヘッド４にて予熱する。

予熱が完了した成形ブロック１は成形ステージ８に移送され、直ちに成形ヘッド５にて加圧成形される。
成形完了後、冷却ステージ９の冷却ヘッド６にて成形品２が固化するガラス転移点以下の温度まで成形ブロック１を冷却する。冷却した成形ブロック１を冷却ステージ９と同一温度に保たれた金型分解・組立ステージ１０に移送し、前述のごとく成形ブロック１を分解し、吸着アーム１３により成形品２を吸着して下型１ｂより取り出し、ベルト１２へ移載する。ベルト１２に移載された成形品２は成形タクトに合わせて順次ステップ送りされ、一定時間、冷却ステージ９と同一温度に保持された後常温まで徐冷される。

一方、吸着アーム１３は成形品２をベルト１２に移載した後、ステップ送りされてきた成形用素材３を吸着し前述の下型１ｂに供給する。以後は以上の動作の繰り返しとなる。
従来例は上述したような手段によって成形ブロック１（金型）の昇降温の温度範囲を大幅に小さくできるため、予熱、冷却のステージ数も少なくでき、成形機構造が簡素化できると同時に金型使用数も大幅に削減できる素晴らしい発明であるが、次のような技術的課題がある。

たとえば、成形装置を久しぶりに使おうとして電源を入れた直後や、冷却水の循環異常などの不具合によって成形に失敗した金型を全て装置外に払い出してしまった後の場合、従来例では成形用素材の入っていない金型を、１個だけ金型分解・組立ステージの下流側に設けられた金型投入口から投入し、最初の１周目は予熱工程、成形工程、冷却工程を空送りさせる必要がある。

そして金型が金型分解・組立ステージまで移載されたとき、金型を分解し、搬送アームで金型に成形用素材を供給する。
その後、自動的に動作が切り替わり、２周目は上型と下型の間に封入された成形用素材の予熱工程、成形工程、冷却工程を経て、金型が金型分解・組立ステージまで移載されたときに光学素子を取り出し、その後、成形用素材を供給し金型を組み立てる。以後は同じ動作を繰り返し行う。

従来例のような成形装置を使って光学素子を成形する場合、予熱工程、成形工程、冷却工程、金型分解・組立工程の各工程でそれぞれ最適な温度と必要な時間を設定して、その時間間隔で次の工程に金型を移載する。生産効率を上げるためには、金型を各工程に移載するステップごとに光学素子が出来上がることが望ましいので、通常成形装置内に金型を複数個連続して投入し、成形中は各工程毎に金型が存在することが一般的である。

しかし従来例の場合、金型投入口が金型分解・組立ステージの下流側にあるため、金型を複数個連続して投入した場合、１個目に投入した金型については中身が空で各工程を空送りさせる金型と判断するが、２個目に投入した金型については、１個目に投入した金型が２周目の工程に入ったと誤って判断される可能性がある。そのため金型の中に成形用素材が入っていると判断して、空送りせずに成形が実行される懸念がある、という技術的課題があった。

その場合、成形用素材が無い状態で上型と下型が押し当てられてしまうので、金型の内側の研磨面（機能面）に傷が付いたり、変形してしまう懸念があった。このような理由から、従来技術の成形装置には金型を複数個連続して投入することができず、１個の光学素子が出来上がるためには各工程を総和した時間が必要となり、非常に生産効率が低下する懸念がある。

この技術的課題の解決方法として、連続して金型を投入する場合、２個目に投入する金型からは作業者自身が金型内に成形用素材を封入し、その金型を金型投入口から投入する方法が考えられる。

しかし、そのためには、（成形を行う金型個数−１）個分だけ毎回成形用素材を金型に封入する作業が必要となり、その分作業者を拘束する時間が長くなってしまう。また、作業者による手作業では、うっかり成形用素材を封入しないまま金型を投入して金型を傷めたり、間違った成形用素材を封入してしまう等の誤操作が発生する可能性があり、上型と胴型の間に溶けた成形用素材が入り込んで上型が抜けなくなり、金型分解・組立時に金型を破損してしまう懸念があった。

また、従来例ではベルト上の成形用素材を吸着アームで吸着し取り出した後、空いた場所に金型から取り出した光学素子を供給している。この方法では、ベルトから成型用素材を取り出して空き場所を作らなければ金型の中の光学素材を取り出して載置することができないため、途中で成形を中止したい場合、成形用素材を供給せずに光学素子を連続して取り出すことができない。

従って成形を中止する場合も、必ず成形用素材が金型に封入された状態で、装置の運転が停止されることとなり、金型に封入された成形用素材が無駄になり、生産コストが上昇する懸念がある。また、封入された成形用素材を作業者が取り出すための工数も必要となる。

また、別の技術的課題として、成形用素材が載置されていた１本のベルト上に途中からは光学素子が載置されるので、成形用素材と光学素子は互いに形状が異なるため、ベルト上に凹み加工を施したりパレットを固定したりするなど、成形用素材を安定して位置決めできるような機構を付けることができず、そのため搬送アームで成形用素材を吸着する際、失敗する場合が非常に多くなることが懸念される。

しかも失敗した場合、光学素子を載置する空きスペースを作るためには吸着できなかった成形用素材を取り除く必要があるので、失敗するたびに成形装置を止めて、作業者が成形用素材を取り除くか、吸着できなかった成形用素材を再度位置決めし直してからリトライを行う必要がある。そのため成形が頻繁に停止し、成形装置の稼働率が下がることが予想される。

また搬送アームで吸着失敗し復帰作業を行っている間、予熱工程、成形工程、冷却工程にあった金型は次工程に搬送できないため、その工程のまま停止してしまう。すると、その工程での予定時間をオーバーしてしまい、不良品となってしまうという欠点があった。

さらに、成形用素材をベルト上に一列に並べる場合には、並べられる個数が限られるため、作業者は頻繁に成形用素材の残数の確認をしていなければならない。そして成形用素材を追加する場合も、成形用素材を個々に並べていくために非常に時間のかかる作業となる。
特開平３−４５５２２号公報

本発明の目的は、成形開始時に成形用素材が実装されていない複数個の金型ユニットを連続して投入した場合でも、金型ユニットの損傷等の問題を生じることなく連続して成形が可能な成形技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、成形停止や成形終了時に、金型ユニットの回収および成形済みの光学素子の取り出しを確実に行うことが可能な成形技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、作業者の介入を必要とすることなく、複数個の金型ユニットの並行処理による生産性の向上と、工数の削減、誤操作による障害の削減等を実現することが可能な成形技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、成形用素材が実装される金型ユニットに対する加熱、加圧、および冷却を行うことで、前記成形用素材から光学素子を成形する成形部と、
前記金型ユニットに対する前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを行う金型ユニット分解組立部と、
前記金型ユニット分解組立部から前記成形部に前記金型ユニットを供給する第１搬送路と、
前記成形部から前記金型ユニット分解組立部に前記金型ユニットを回収する第２搬送路と、
前記第２搬送路上に投入される前記金型ユニットの総個数を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記総個数に基づいて、前記第１搬送路から前記成形部に対する前記金型ユニットの供給動作、および前記金型分解組立部における前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを制御する制御部と、
を含む成形装置を提供する。

本発明の第２の観点は、成形用素材が実装される金型ユニットに対する加熱、加圧、および冷却を行うことで前記成形用素材から光学素子を成形する成形部と、前記金型ユニットに対する前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを行う金型ユニット分解組立部との間で前記金型ユニットを循環させる成形方法であって、
前記成形部と前記金型分解組立部との間における前記金型ユニットの循環経路に投入される前記金型ユニットの総個数を記憶手段に記憶する第１ステップと、
前記記憶手段に記憶された前記総個数に基づいて、前記金型分解組立部から前記成形部に対する前記金型ユニットの供給動作、および前記金型分解組立部における前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを制御する第２ステップと、
を含む成形方法を提供する。

本発明の第３の観点は、成形用素材が実装される金型ユニットに対する加熱、加圧、および冷却を行うことで前記成形用素材から光学素子を成形する成形部と、前記金型ユニットに対する前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを行う金型ユニット分解組立部との間で前記金型ユニットを循環させる成形装置を制御する制御プログラムであって、
前記成形装置を制御するコンピュータに、
前記成形部と前記金型分解組立部との間における前記金型ユニットの循環経路に投入される前記金型ユニットの総個数を記憶手段に記憶する第１ステップと、
前記記憶手段に記憶された前記総個数に基づいて、前記金型分解組立部から前記成形部に対する前記金型ユニットの供給動作、および前記金型分解組立部における前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを制御する第２ステップと、
を実行させる制御プログラムを提供する。

上記した本発明によれば、たとえば、作業者が入力した金型ユニットの総個数を記憶し、この総個数に基づいて、成形装置の起動運転モード、通常運転モード、終了運転モード、を的確に自動的に切り替えることができる。

すなわち、起動運転モードおよび通常運転モードでは、成形装置の運転開始時における金型ユニットの投入および成形用素材の実装、定常運転状態における金型ユニットの循環の管理、運転停止時における金型ユニットの回収および成形された光学素子の取り出し等の操作を、作業者の介入を全く必要とすることなく、正確に実行することができる。

この結果、空の金型ユニットを成形部に供給することに起因する金型の損傷等の問題を生じることなく、装置の運転開始から通常運転に速やかに移行することができる。
また、成形停止や成形終了時に、記憶されていた総個数に基づいて、実際に回収された金型ユニットの数を管理することで、金型ユニットの回収および成形済みの光学素子の取り出しを確実に行うことができる。

すなわち、通常運転モードから終了運転モードに切り替えることにより、金型ユニットに封入された光学素子を取り出した後、成形用素材を金型ユニットに供給する工程を省略し、金型ユニットの組立工程の後、成形部へ搬入せず、全ての金型ユニットから成形用素材や光学素子を取り出した後、自動的に運転停止することができる。

また、成形部内に複数のステージを設けて、複数の金型ユニットに対して、加熱、加圧成形、冷却の各段階を並行して連続的に実行する場合でも、設定された金型ユニットの総個数に基づいて、成形部と金型分解組立部との間における金型ユニットの循環の管理を、作業者の介入を全く必要とすることなく実現でき、複数個の金型ユニットの並行処理による生産性の向上と、工数の削減、誤操作による障害の削減等を実現することができる。

本発明によれば、成形開始時に成形用素材が実装されていない複数個の金型ユニットを連続して投入した場合でも、金型ユニットの損傷等の問題を生じることなく連続して成形が可能な成形技術を提供することができる。

また、成形停止や成形終了時に、金型ユニットの回収および成形済みの光学素子の取り出しを確実に行うことが可能な成形技術を提供することができる。
また、作業者の介入を必要とすることなく、複数個の金型ユニットの並行処理による生産性の向上と、工数の削減、誤操作による障害の削減等を実現することが可能な成形技術を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である成形方法を実施する成形装置の平面的な配置の構成の一例を示す概念図である。図２は、本実施の形態の成形装置における成形部の構成の一例を示す断面図である。図３は、本実施の形態の成形装置において用いられる金型ユニットの構成の一例を示す断面図である。図４Ａおよび図４Ｂは、本実施の形態の成形装置で用いられる光学素子パレットおよび成形用素材パレットの構成例を示す断面図である。

図５Ａおよび図５Ｂは、本実施の形態の成形装置に備えられた上型吸着ロボットの動作の一例を示す断面図である。
図５Ａは光学素子１０２を封入していない状態の金型を上型吸着ロボット１２５で吸着する時の側面図で、図５Ｂは光学素子１０２を封入している状態の金型を上型吸着ロボット１２５で吸着する時の側面図である。

図１に例示されるように、本実施の形態の成形装置１００は、成形部１１４、金型分解・組立ステージ１１０、搬送コンベア１２１、レール１１１、搬送ロボット１１３、制御装置１２２、タッチパネル１２３等を備えている。

図３に示すように金型ユニット１０１は、上型１０１ａと下型１０１ｂおよび胴型１０１ｃで構成されている。上型１０１ａおよび下型１０１ｂの胴型１０１ｃの内部における対向面は、成形面１０１ｄ、成形面１０１ｅを構成している。

図１の金型ユニット１０１の上型１０１ａと下型１０１ｂの間には、予熱ステージ１０７に送り込まれる際には、成形用素材１０３が封入されている。
予熱ステージ１０７と成形ステージ１０８および冷却ステージ１０９は成形部１１４内に位置して設けられ、冷却ステージ１０９の後工程で、成形部１１４の外側には金型分解・組立ステージ１１０が設けられ、その間には搬送コンベア１２１が渡されている。

本実施の形態の場合には、成形装置１００に対する金型ユニット１０１の投入は、この搬送コンベア１２１に対して行われる。
搬送コンベア１２１の金型分解・組立ステージ１１０に対する接続端には、図示しないセンサおよびストッパが設けられており、搬送コンベア１２１から金型分解・組立ステージ１１０に到来する金型ユニット１０１の検出、および搬送コンベア１２１から金型分解・組立ステージ１１０への金型ユニット１０１の供給／供給停止が制御可能になっている。

成形部１１４の内部に配置された予熱ステージ１０７、成形ステージ１０８、冷却ステージ１０９の間には、レール１１４ａが設けられ、当該ステージ間における金型ユニット１０１の移送が行われる。

また、金型分解・組立ステージ１１０と、成形部１１４の最上流に位置する予熱ステージ１０７との間には金型ユニット１０１を搬送するためのレール１１１が渡されている。
レール１１１には、金型分解・組立ステージ１１０から到来する金型ユニット１０１を、成形部１１４の方向に押し出すプッシャ１１１ａが設けられている。そして、プッシャ１１１ａを作動させることにより、レール１１１上の金型ユニット１０１は、成形部１１４の予熱ステージ１０７に送り込まれる。

また、必要に応じてプッシャ１１１ａの作動を停止させることにより、金型分解・組立ステージ１１０から送り出された金型ユニット１０１を、レール１１１の上に滞留させることが可能になっている。

図２に例示されるように、成形部１１４を構成する予熱ステージ１０７、成形ステージ１０８、冷却ステージ１０９の各々は、下温度制御プレート１０４、上温度制御プレート１０５、与圧機構１０６を備えている。

各ステージの下温度制御プレート１０４および上温度制御プレート１０５は、当該ステージに割り当てられた加熱、加圧、冷却の各工程に対応して、たとえば、金型ユニット１０１を加熱、保温、または冷却する動作を行う。

与圧機構１０６は、各工程において、所望の荷重で、下温度制御プレート１０４と上温度制御プレート１０５の間に位置する金型ユニット１０１を挟持または加圧する動作を行う。

搬送ロボット１１３はＸ軸１１３ａ、Ｙ軸１１３ｂ、Ｚ軸１１３ｃから構成される直交する３軸を備えたロボットで構成され、Ｚ軸１１３ｃには、金型ユニット１０１に成形用素材１０３を供給する際に用いられる成形用素材ヘッド１１９、および成形用素材１０３から成形後の光学素子１０２を取り出す際に用いられる光学素子ヘッド１２０が取り付けられている。この搬送ロボット１１３は、レール１１１上の金型ユニット１０１の搬送に干渉しない位置に設置される。

搬送ロボット１１３の可動範囲１２４内には、前記金型分解・組立ステージ１１０と、光学素子パレット１１７および成形用素材パレット１１８が独立に存在し、それぞれのパレット表面には図４Ａ、図４Ｂで示したように光学素子１０２および成形用素材１０３の形状に合った複数の素子収納凹部１１７ａ、素材収納凹部１１８ａが設けられ、光学素子１０２および成形用素材１０３を並べて載置できるようになっている。また、前記金型分解・組立ステージ１１０の上方には前記上型吸着ロボット１２５が、前記搬送ロボット１１３の動作に干渉しないように設置されている。

成形部１１４および金型分解・組立ステージ１１０、搬送ロボット１１３、搬送コンベア１２１、レール１１１には、それらを制御するための制御装置１２２が制御線１２２ｅを介して接続され、制御装置１２２には入出力手段として、タッチパネル１２３がインタフェース線１２２ｄを介して接続されている。

図６は、本実施の形態の制御装置１２２を構成するコンピュータの構成例を示している。制御装置１２２は、ＣＰＵ１２２ａ、メモリ１２２ｂ、Ｉ／Ｏインタフェース１２２ｃを備えている。

ＣＰＵ１２２ａは、メモリ１２２ｂに格納された制御プログラム１３０を実行し、Ｉ／Ｏインタフェース１２２ｃを介して制御線１２２ｅに制御信号を出力することで、成形装置１００の全体を制御し、後述のフローチャートに例示されるような制御動作を実現する。

メモリ１２２ｂには、後述のような型投入個数Ｎ、型回収変数Ｒ、型投入変数Ｋ等の情報も格納される。
本実施の形態の成形装置１００のタッチパネル１２３では、図７および図８に例示される金型個数入力画面１２３−１、終了ボタン画面１２３−２が使用される。

図７に例示される金型個数入力画面１２３−１には、一例として、数字ボタン１２３ａ、金型個数表示部１２３ｂ、自動運転開始ボタン１２３ｃが表示される。
数字ボタン１２３ａは、作業者が、型投入個数Ｎを入力するために用いられる。金型個数表示部１２３ｂは、入力された型投入個数Ｎを表示する。自動運転開始ボタン１２３ｃは、作業者が成形装置１００を起動するために用いられる。

図８に例示される終了ボタン画面１２３−２には、一例として、回収個数表示部１２３ｄと成形終了ボタン１２３ｅ、金型ユニット追跡表示部１２３ｆ、が表示される。回収個数表示部１２３ｄには型回収変数Ｒの値が表示される。成形終了ボタン１２３ｅは、作業者が成形装置１００を停止させるために用いられる。

金型ユニット追跡表示部１２３ｆには、図１に例示した成形装置１００の要部の構成要素が模式的に表示され、個々の金型ユニット１０１が、成形装置１００内のどこに存在するかが、時々刻々表示される。

図８の例では、個々の金型ユニット１０１を○印で表示し、その中央に、当該金型ユニット１０１を識別するための番号（１〜Ｎ）が表示されている。すなわち、この図８の例では、１番の金型ユニット１０１は冷却ステージ１０９に存在し、２番の金型ユニット１０１は、レール１１１上に存在し、３番の金型ユニット１０１は、金型分解・組立ステージ１１０に存在する状態が表示されている。

以下、光学素子の成形装置１００を用いた光学素子の成形方法について、図９のフローチャート等の図面を参照しながら説明する。
なお、一例として、図９のフローチャートにおいて、ステップ２０１〜２０９が起動運転モードＭ１であり、ステップ２１０〜２１６が通常運転モードＭ２であり、ステップ２１７〜２２２が終了運転モードＭ３である。本実施の形態では、以下のように、型投入個数Ｎや、自動運転開始ボタン１２３ｃ、成形終了ボタン１２３ｅ等に基づいて、これらの各モードを的確に自動的に切り替えることができる。

まず、光学素子の成形装置１００の全体の電源を入れ、図示しない操作パネル上の原点復帰ボタンを押すことにより、成形装置１００の、金型分解・組立ステージ１１０、搬送ロボット１１３、成形部１１４、レール１１１、搬送コンベア１２１等の全体の原点復帰を行う。

この原点復帰が完了すると、起動運転モードＭ１が開始され、タッチパネル１２３上には金型個数入力画面１２３−１が出力され、金型個数を表示および入力できる入力エリア（この場合、数字ボタン１２３ａ、金型個数表示部１２３ｂ）と自動運転開始ボタン１２３ｃが表示される（ステップ２０１）。

作業者は、使用する数だけ金型ユニット１０１を用意し、中に何も封入されていない状態で搬送コンベア１２１上に並べておく。
タッチパネル１２３で成形に使用する金型個数を型投入個数Ｎとして入力すると（ステップ２０２）、その値が制御装置１２２内のメモリ１２２ｂに記憶される（ステップ２０３）。

そしてタッチパネル１２３上の自動運転開始ボタン１２３ｃを押すことにより、搬送コンベア１２１のコンベアが回転し始め、金型ユニット１０１の搬送を開始する。この時、制御装置１２２内で動作している制御プログラム１３０内では型投入変数Ｋがリセットされて０になる（ステップ２０４）。この状態で金型ユニット１０１が金型分解・組立ステージ１１０に搬送されてくるのを待つ（ステップ２０５）。

金型ユニット１０１は、搬送コンベア１２１によって金型分解・組立ステージ１１０に到着すると、そこに設置されている図示しない透過センサを遮光することによって制御装置１２２に信号が入り、制御装置１２２で記憶されていた型投入変数Ｋが１加算される（ステップ２０６）とともに、搬送コンベア１２１が停止する（ステップ２０７）。

この段階では、まだ金型ユニット１０１の中に光学素子１０２が封入されていないため、制御装置１２２は、金型分解・組立ステージ１１０で上型１０１ａを吸着する上型吸着ロボット１２５に対して、図５Ａに例示されるように、光学素子１０２が封入されていない時に使うティーチング座標Ｐ０をセットし、上型吸着ロボット１２５を下降させる（ステップ２０８）。

そして上型１０１ａの吸着を確認してから上型吸着ロボット１２５が上昇することで上型１０１ａを引き抜く。
制御装置１２２は、金型分解・組立ステージ１１０が上述のように動作し始めると同時に、搬送ロボット１１３を動作させ、成形用素材パレット１１８から成形用素材１０３を成形用素材ヘッド１１９で吸着し、上型１０１ａが外された後の金型ユニット１０１内に成形用素材１０３を載置する。

金型分解・組立ステージ１１０で上型吸着ロボット１２５により上型１０１ａが胴型に挿入され、成形用素材１０３の供給は完了する。最後に制御装置１２２の制御プログラム１３０内で型投入変数Ｋと全金型個数（型投入個数Ｎ）を比較し（ステップ２０９）、等しければ、次型（次に搬送コンベア１２１から到来する金型ユニット１０１）から金型分解・組立ステージ１１０での動作を、次の通常運転モードＭ２用に切替える。

つまり、金型分解・組立ステージ１１０において、通常運転モードＭ２の次の金型ユニット１０１からは搬送ロボット１１３で金型ユニット１０１内の光学素子１０２を取り出し、光学素子パレット１１７に載置する動作を追加するようにする。

また、通常運転モードＭ２の次の金型ユニット１０１からは金型ユニット１０１の中に光学素子１０２が封入されているので、制御装置１２２は金型分解・組立ステージ１１０の上型吸着ロボット１２５に対して、上型１０１ａを吸着する位置を、図５Ｂに示したようなティーチング座標Ｐ１に切り替える。

すなわち、通常運転モードＭ２では、終了ボタン画面１２３−２をタッチパネル１２３に出力し（ステップ２１０）、成形終了ボタン１２３ｅの押下や、金型ユニット追跡表示部１２３ｆでの金型ユニット１０１の移動状態を監視しながら（ステップ２１１）、ステップ２１２を作動させて成形部１１４から金型ユニット１０１を金型分解・組立ステージ１１０に搬送可能な状態にし（ステップ２１２）、成形部１１４から金型分解・組立ステージ１１０への金型ユニット１０１の到来を監視し（ステップ２１３）、到来が検出されたら、当該金型ユニット１０１を金型分解・組立ステージ１１０に取り込むとともに、搬送コンベア１２１を停止させる（ステップ２１４）。

そして、金型分解・組立ステージ１１０では、金型ユニット１０１から光学素子１０２を取り出して光学素子パレット１１７に載置する動作と、成形用素材パレット１１８の成形用素材１０３を金型ユニット１０１の胴型１０１ｃに実装する動作が行われる。

この時の、上型吸着ロボット１２５が上型１０１ａを吸着する位置は、図５Ｂに示したようなティーチング座標Ｐ１に切り替えられている（ステップ２１５）。
金型ユニット１０１は金型分解・組立ステージ１１０からレール１１１上を搬送され、プッシャ１１１ａによって成形部１１４内の予熱ステージ１０７に投入される（ステップ２１６）。

金型ユニット１０１は、この予熱ステージ１０７で所定の設定時間だけ昇温された後、成形ステージ１０８に搬送され、加熱されながら加圧される。これによって上型１０１ａおよび下型１０１ｂの成形面１０１ｄおよび成形面１０１ｅの形状が成形用素材１０３に転写される。

所定の設定時間が経過した後、金型は冷却ステージ１０９に搬送され、設定時間だけ徐冷された後、搬送コンベア１２１により金型分解・組立ステージ１１０に搬送される（ステップ２１２）。

成形装置１００が自動運転中（たとえば、通常運転モードＭ２中）は、上述のステップ２１１のようにタッチパネル１２３には、終了ボタン画面１２３−２の成形終了ボタン１２３ｅが表示される。

作業者は、成形作業を終了させたい場合、その成形終了ボタン１２３ｅを押すことにより成形装置１００は終了動作モードに切り替わり、この時、制御装置１２２の制御プログラム１３０内では型回収変数Ｒがリセットされて０になる（ステップ２１７）。

この状態で、金型ユニット１０１が金型分解・組立ステージ１１０に搬送されてくるのを待つ（ステップ２１８）。
金型ユニット１０１は搬送コンベア１２１によって金型分解・組立ステージ１１０に搬送されると、図示しない透過センサを遮光することによって制御装置１２２に信号が入り、搬送コンベア１２１が停止する。そして同時に制御装置１２２で記憶されていた型回収変数Ｒが、プログラム上で１加算される（ステップ２１９）。

金型ユニット１０１内への成形用素材１０３の供給を停止するため、搬送ロボット１１３は成形用素材パレット１１８から成形用素材１０３の取り出しを行わなくなる。
金型分解・組立ステージ１１０上の上型吸着ロボット１２５で上型１０１ａを吸着して引き抜いた後、搬送ロボット１１３は光学素子ヘッド１２０を用いて金型ユニット１０１内から光学素子１０２を取り出し、光学素子パレット１１７に載置する（ステップ２２０）。

そして金型分解・組立ステージ１１０上の上型吸着ロボット１２５により、金型ユニット１０１の胴型１０１ｃ内に上型１０１ａが挿入された後、プッシャ１１１ａの動作を停止させることで、金型ユニット１０１は成形部１１４には投入されず、その手前のレール１１１上に溜められる（ステップ２２１）。

最後に型回収変数Ｒと全金型個数（型投入個数Ｎ）を比較して（ステップ２２２）、両者が等しければ全ての金型ユニット１０１を回収しているので、自動的に自動運転を終了させる。両者が等しくない場合は、まだ成形部１１４内に金型ユニット１０１が残っているので、ステップ２１８に戻って、終了動作モードの動作を続ける。

以上説明したように、本実施の形態によれば、成形装置１００において金型ユニット１０１を用いた成形を開始する際、空の複数個の金型ユニット１０１をまとめて搬送コンベア１２１の上に並べるだけで、作業者の介入を必要とする事前の準備をほとんど必要とすることなく直ちに、成形用素材１０３を用いた光学素子１０２の生産を開始することができる。

そのため、同じ時間生産したとしても１日当たりの生産数は増加し、光学素子１０２の生産効率が向上する。
また、たとえば、生産開始時には、金型ユニット１０１が光学素子の成形装置１００内を１周すると、自動的に動作が起動運転モードＭ１から通常運転モードＭ２に切り替わり、金型分解・組立ステージ１１０では、金型ユニット１０１からの光学素子１０２の取り出しも行うようになる。そのため作業者は最初に型投入個数Ｎの入力と自動運転の開始を行ってしまえば、あとは成形装置１００を無人で稼働させることができる。

また、成形装置１００の成形動作を終了させる場合も、作業者は成形終了ボタン１２３ｅを押すだけで、終了運転モードＭ３に移行し、あとは、型投入個数Ｎと型回収変数Ｒ等の情報に基づいて、全ての金型ユニット１０１を成形部１１４の外に回収して金型分解・組立ステージ１１０において光学素子１０２が取り出された後に自動的に運転が終了する。このため、金型ユニット１０１を作業者が分解して光学素子１０２を取り出す等の煩雑な作業は全く不要であり、作業者の拘束時間が削減される。その間に作業者は別の仕事に従事できるので、工場内全体の作業者を削減することができる。

また、本実施の形態の場合には、成形用素材パレット１１８と光学素子パレット１１７とが、それぞれ独立して備えられているので、成形用素材１０３および光学素子１０２に特化した最適な形状の素材収納凹部１１８ａ、素子収納凹部１１７ａを備えたパレットを製作できる。そのため成形用素材１０３の取り出しおよび光学素子１０２の載置に失敗がなく、生産が止まってしまうことがない。また、光学素子パレット１１７および成形用素材パレット１１８の各々の枚数を増やすことにより、成形用素材パレット１１８が空になるまでの時間、および光学素子パレット１１７が満杯になるまでの時間を長くすることができるので、作業者が拘束される時間を軽減できる。

そして成形用素材１０３の追加を行う際も、成形用素材パレット１１８毎にまとまった個数で追加作業を行えるため、作業が短時間で完了できる。
また、金型分解・組立ステージ１１０で作業中に、万が一エラーが発生した場合も、搬送コンベア１２１上に金型ユニット１０１を溜めておけるので、成形部１１４内で各工程は通常通り行い、金型ユニット１０１を確実に排出させることができる。

そのため、成形部１１４の内部に金型ユニット１０１を放置すること等に起因して、成形部１１４で成形した光学素子１０２を無駄にすることがなく、光学素子１０２等の成形製品の歩留まりが向上する。

また、金型ユニット１０１の総数を型投入個数Ｎとして入力することによって、タッチパネル１２３の終了ボタン画面１２３−２上等で現在何番目の金型ユニット１０１がどこに搬送されているかを、終了ボタン画面１２３−２の金型ユニット追跡表示部１２３ｆに表示させることができる。これにより、何番目の金型ユニット１０１でエラーが多いのか傾向が分かり、エラーの発生頻度の多い金型ユニット１０１については、別の金型ユニット１０１と交換してメンテナンス作業を行うことができるので、光学素子１０２の歩留まりを向上させることができる。

また、特に図示しないが、予熱工程（予熱ステージ１０７）、加圧工程（成形ステージ１０８）、冷却工程（冷却ステージ１０９）、金型分解・組立工程（金型分解・組立ステージ１１０）に同時に複数個の金型ユニット１０１を投入して成形を行う場合も同様な効果が得られることは容易に想像できる。

同じく、特に図示しないが、光学素子パレット１１７および成形用素材パレット１１８が複数枚ある場合にも、同様な効果が得られることは容易に想像できる。
以上説明したように、本発明の光学素子の成形方法および成形装置には次のような効果がある。

成形を開始する際、事前の準備が最小限で即生産を開始することができる。そのため１日当たりの生産数が増加し、生産効率が向上するため、製品単価を下げることができる。また装置の無人稼働率を上げたため、作業者の拘束時間が削減され、工場全体の作業者を削減することができ、人件費を下げることができる。

また、成形用素材の取り出しおよび光学素子の載置に失敗がなくなるので、生産が止まることがなくなり、装置の稼働率が上がる。
金型分解・組立ステージでの作業中に、万が一エラーが発生した場合も、搬送コンベア上に金型を溜めておけるので、成形した光学素子を無駄にすることがなく、製品の歩留まりが向上する。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
（付記１）
上型と下型および胴型で構成された金型と、
前記上型と下型の間に成形用素材を供給する手段と、
前記成形用素材を供給した前記金型を加熱炉内に搬入する手段と、
前記成形用素材を加熱軟化する加熱手段と、
加熱軟化した前記成形用素材を加圧成形する加圧成形手段と、
加圧成形した前記成形用素材を冷却する冷却手段と、
前記金型の上型を脱着する金型分解・組立手段と、
前記金型から光学素子を取り出す手段を備える光学素子の成形装置において、
作業者が入力した総金型個数を記憶しておく記憶手段と、
装置の通常運転モードと終了運転モードを切り替えるための入力手段と、
前記金型に供給するための成形用素材を載置しておくためのパレットと、
前記金型から取り出した光学素子を載置するためのパレットと、
冷却後の金型を金型分解・組立手段まで搬送しかつ、複数個の金型を一時溜めておくことができる搬送手段と、
を備えることを特徴とする光学素子の成形装置。
（付記２）
付記１記載の光学素子の成形装置において、
作業者が総金型個数を入力し、記憶手段で記憶させる工程と、
装置の通常運転モードと終了運転モードを切り替えるための入力工程と、
金型に供給するための成形用素材を載置した成形用素材パレットを所定の位置に取り付ける工程と、
前記金型から取り出した光学素子を載置するための光学素子パレットを所定の位置に取り付ける工程と、
前記金型に成形用素材パレットから成形用素材を供給する工程と、
前記金型の上型を胴型に挿入する金型組立工程と、
前記成形用素材を供給した前記金型を加熱炉内に搬入する工程と、
前記成形用素材を加熱軟化する加熱工程と、
加熱軟化した前記成形用素材を加圧成形する成形工程と、
加圧成形した前記成形用素材を冷却する冷却工程と、
前記金型の上型を持ち上げ光学素子を露出させる金型分解工程と、
前記金型から光学素子を取り出す工程と、
冷却後の金型を金型分解・組立工程まで搬送しかつ、複数個の金型を一時溜めておくことができる搬送工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の成形方法。
（付記３）
付記２記載の光学素子の成形方法において、
成形開始前に総金型個数を記憶手段に記憶させてから成形を開始することによって金型が、初めて前記金型分解工程に到着したときは、光学素子を取り出す工程は行わず成形用素材を供給する工程だけ行い、２回目以降前記金型分解工程に到着したときは上型と下型の間に封入された光学素子を取り出す工程と、
成形用素材を供給する工程と、
を行うようにしたことを特徴とする光学素子の成形方法。
（付記４）
付記２記載の光学素子の成形方法において、
付記３記載の光学素子の成形方法を行った後、入力手段によって通常運転モードと終了運転モードを切り替えることにより、上型と下型の間に封入された光学素子を取り出した後、成形用素材を供給する工程を行わず、金型組立工程の後、金型を加熱炉内へ搬入せずに、全ての金型から成形用素材を取り出した後、金型を全て搬送工程途中に溜めて、自動的に運転停止するようにしたことを特徴とする光学素子の成形方法。

本発明の一実施の形態である成形方法を実施する成形装置の平面的な配置の構成の一例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態である成形装置における成形部の構成の一例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である成形装置において用いられる金型ユニットの構成の一例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である成形装置で用いられる光学素子パレットの構成例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である成形装置で用いられる成形用素材パレットの構成例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である成形装置に備えられた上型吸着ロボットの動作の一例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である成形装置に備えられた上型吸着ロボットの動作の一例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である成形装置の制御装置を構成するコンピュータの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態である成形装置のタッチパネルにおける金型個数入力画面を示す説明図である。 本発明の一実施の形態である成形装置のタッチパネルにおける終了ボタン画面を示す説明図である。 本発明の一実施の形態である成形方法および成形装置、制御プログラムの作用の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 成形装置
１０１ 金型ユニット
１０１ａ 上型
１０１ｂ 下型
１０１ｃ 胴型
１０１ｄ 成形面
１０１ｅ 成形面
１０２ 光学素子
１０３ 成形用素材
１０４ 下温度制御プレート
１０５ 上温度制御プレート
１０６ 与圧機構
１０７ 予熱ステージ
１０８ 成形ステージ
１０９ 冷却ステージ
１１０ 金型分解・組立ステージ（金型分解組立部）
１１１ レール（第１搬送路）
１１１ａ プッシャ
１１３ 搬送ロボット
１１３ａ Ｘ軸
１１３ｂ Ｙ軸
１１３ｃ Ｚ軸
１１４ 成形部
１１４ａ レール
１１７ 光学素子パレット
１１７ａ 素子収納凹部
１１８ 成形用素材パレット
１１８ａ 素材収納凹部
１１９ 成形用素材ヘッド
１２０ 光学素子ヘッド
１２１ 搬送コンベア（第２搬送路）
１２２ 制御装置（制御部）
１２２ａ ＣＰＵ
１２２ｂ メモリ（記憶手段）
１２２ｃ Ｉ／Ｏインタフェース
１２２ｄ インタフェース線
１２２ｅ 制御線
１２３ タッチパネル
１２３−１ 金型個数入力画面
１２３−２ 終了ボタン画面
１２３ａ 数字ボタン
１２３ｂ 金型個数表示部
１２３ｃ 自動運転開始ボタン
１２３ｄ 回収個数表示部
１２３ｅ 成形終了ボタン
１２３ｆ 金型ユニット追跡表示部
１２４ 可動範囲
１２５ 上型吸着ロボット
１３０ 制御プログラム
Ｍ１ 起動運転モード
Ｍ２ 通常運転モード
Ｍ３ 終了運転モード
Ｎ 型投入個数
Ｋ 型投入変数
Ｒ 型回収変数
Ｐ０ ティーチング座標
Ｐ１ ティーチング座標

Claims (12)

1. 成形用素材が実装される金型ユニットに対する加熱、加圧、および冷却を行うことで、前記成形用素材から光学素子を成形する成形部と、
   前記金型ユニットに対する前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを行う金型ユニット分解組立部と、
   前記金型ユニット分解組立部から前記成形部に前記金型ユニットを供給する第１搬送路と、
   前記成形部から前記金型ユニット分解組立部に前記金型ユニットを回収する第２搬送路と、
   前記第２搬送路上に投入される前記金型ユニットの総個数を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記総個数に基づいて、前記第１搬送路から前記成形部に対する前記金型ユニットの供給動作、および前記金型分解組立部における前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを制御する制御部と、
   を含むことを特徴とする成形装置。
2. 請求項１記載の成形装置において、
   前記制御部は、成形作業の開始時に、外部から前記第２搬送路に投入され、最初に前記金型分解組立部に至る前記金型ユニットが前記総個数に到達するまでは、前記金型分解組立部において前記金型ユニットに対する前記成形用素材の実装のみを行わせた後に前記成形部に供給し、
   投入された前記金型ユニットの数が前記総個数に到達した後は、前記金型分解組立部において、前記成形部から当該金型分解組立部に回収された前記金型ユニットに対する前記光学素子の取り出しおよび前記成形用素材の実装を行わせることを特徴とする成形装置。
3. 請求項１記載の成形装置において、
   前記制御部は、成形作業の終了時には、前記金型分解組立部において、前記成形部から回収された前記金型ユニットからの前記光学素子の取り出しのみを実行させるとともに、前記第１搬送路上に前記金型ユニットを滞留させることを特徴とする成形装置。
4. 請求項１記載の成形装置において、
   前記成形部は、前記成形用素材を加熱軟化する加熱ステージと、加熱軟化した前記成形用素材を加圧成形する加圧成形ステージと、加圧成形した前記成形用素材を冷却する冷却ステージと、を含み、
   並行して動作する前記加熱ステージ、前記加圧成形ステージ、前記冷却ステージを前記金型ユニットが順次通過することで、前記成形用素材の前記光学素子への成形が行われることを特徴とする成形装置。
5. 請求項１記載の成形装置において、
   前記金型分解組立部には、前記成形用素材および前記光学素子が個別に載置される独立な複数のパレットを備えたことを特徴とする成形装置。
6. 成形用素材が実装される金型ユニットに対する加熱、加圧、および冷却を行うことで前記成形用素材から光学素子を成形する成形部と、前記金型ユニットに対する前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを行う金型ユニット分解組立部との間で前記金型ユニットを循環させる成形方法であって、
   前記成形部と前記金型分解組立部との間における前記金型ユニットの循環経路に投入される前記金型ユニットの総個数を記憶手段に記憶する第１ステップと、
   前記記憶手段に記憶された前記総個数に基づいて、前記金型分解組立部から前記成形部に対する前記金型ユニットの供給動作、および前記金型分解組立部における前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを制御する第２ステップと、
   を含むことを特徴とする成形方法。
7. 請求項６記載の成形方法において、
   前記第２ステップでは、
   成形作業の開始時に、外部から前記循環経路に投入され、最初に前記金型分解組立部に至る前記金型ユニットが前記総個数に到達するまでは、前記金型分解組立部において前記金型ユニットに対する前記成形用素材の実装のみを行わせた後に前記成形部に供給し、
   投入された前記金型ユニットの数が前記総個数に到達した後は、前記金型分解組立部において、前記成形部から当該金型分解組立部に回収された前記金型ユニットに対する前記光学素子の取り出しおよび前記成形用素材の実装を行わせることを特徴とする成形方法。
8. 請求項６記載の成形方法において、
   前記第２ステップでは、
   成形作業の終了時に、前記金型分解組立部において、前記成形部から回収された前記金型ユニットからの前記光学素子の取り出しのみを実行させるとともに、前記金型分解組立部と前記成形部との間の循環経路上に前記金型ユニットを滞留させることを特徴とする成形方法。
9. 請求項６記載の成形方法において、
   前記成形部は、前記成形用素材を加熱軟化する加熱ステージと、加熱軟化した前記成形用素材を加圧成形する加圧成形ステージと、加圧成形した前記成形用素材を冷却する冷却ステージと、を含み、
   並行して動作する前記加熱ステージ、前記加圧成形ステージ、前記冷却ステージを前記金型ユニットが順次通過することで、前記成形用素材の前記光学素子への成形を行うことを特徴とする成形方法。
10. 成形用素材が実装される金型ユニットに対する加熱、加圧、および冷却を行うことで前記成形用素材から光学素子を成形する成形部と、前記金型ユニットに対する前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを行う金型ユニット分解組立部との間で前記金型ユニットを循環させる成形装置を制御する制御プログラムであって、
    前記成形装置を制御するコンピュータに、
    前記成形部と前記金型分解組立部との間における前記金型ユニットの循環経路に投入される前記金型ユニットの総個数を記憶手段に記憶する第１ステップと、
    前記記憶手段に記憶された前記総個数に基づいて、前記金型分解組立部から前記成形部に対する前記金型ユニットの供給動作、および前記金型分解組立部における前記成形用素材および前記光学素子の出し入れを制御する第２ステップと、
    を実行させることを特徴とする制御プログラム。
11. 請求項１０記載の制御プログラムにおいて、
    前記第２ステップでは、
    成形作業の開始時に、外部から投入され、最初に前記金型分解組立部に至る前記金型ユニットが前記総個数に到達するまでは、前記金型分解組立部において前記金型ユニットに対する前記成形用素材の実装のみを行わせた後に前記成形部に供給し、
    投入された前記金型ユニットの数が前記総個数に到達した後は、前記金型分解組立部において、前記成形部から当該金型分解組立部に回収された前記金型ユニットに対する前記光学素子の取り出しおよび前記成形用素材の実装を行わせる制御を前記コンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。
12. 請求項１０記載の制御プログラムにおいて、
    前記第２ステップでは、
    成形作業の終了時に、前記金型分解組立部において、前記成形部から回収された前記金型ユニットからの前記光学素子の取り出しのみを実行させるとともに、前記金型分解組立部と前記成形部との間の循環経路上に前記金型ユニットを滞留させる制御を前記コンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。

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