JP2010024074A - ガラスプレス成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】
ガラスプレス成形機において、常温の成形ブロックの加熱ステージ投入により、第１加熱ゾーン部の温度降下は最大となり、この温度の設定温度までの復帰時間が全サイクルタイムを決定していた。また、温度降下を最小にするため投入部の熱容量を上げる必要があるが、不必要なゾーンまで熱容量を上げざるを得ずコスト上問題があった。
【解決手段】
各加熱ゾーン部の熱容量を決める加圧板の厚さを成形ブロックの温度と各加熱ゾーンの設定温度との温度差により決めることで、第１加熱ゾーン部の加圧板を最大として熱容量を上げ、それにより温度降下を小にしてサイクルタイムを短縮すると同時に必要箇所の加圧板のみ厚くできるのでコストダウンが可能になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ガラスプレス成形機の加熱上下ブロックの構造に関するものである。

ガラスプレス成形機は、複数の成形ステージを内包したチャンバ内で、硝材を内包した成形ブロックを上下ブロック部の温度や加圧力等を最適に調整しながら成形し、加熱ステージ、加圧ステージおよび冷却ステージへと順次ステージ間を定ピッチで搬送しながら高精度のレンズ等の光学素子（以下レンズという）を成形している（例えば特許文献１参照）。

図６は特許文献１に示される従来のガラスプレス成形機の製造装置の正面図である。
この図を参照してガラスプレス成形装置の構成とシーケンスを簡単に説明する。

図６において、架台６０上に加熱炉として使用するチャンバ６１が配設され、チャンバ６１には、成形ブロック７５を搬入する入り口と冷却後の成形ブロック７５を搬出する出口が設けられ、それぞれに入り口シャッタ８３と出口シャッタ８４が配設されている。

また、チャンバ６１の入り口には投入プッシャ８１をもつ供給ステージ８０が、出口には取り出しステージ８２がそれぞれ配設されている。

チャンバ６１内に第１加熱ステージ６２、第２加熱ステージ６３、加圧ステージ６４および冷却ステージ６５が設けられ、各ステージには上下１対で温度制御可能なヒータ７０を取り付けた温度制御ブロック８７が配設されている。

下側の温度制御ブロック８７は、断熱板８８を介してチャンバ６１に配設され、上側の温度制御ブロック８７は断熱板７３を介して、上下可動自在な駆動シリンダ７２に配設され成形ブロック７５を押圧する機能を有している。

温度制御ブロック８７の表面には、加圧板７１が配設され、さらに、加圧板７１の表面には加圧板７１の酸化を防ぐための薄膜８６が形成されている。

また、加圧ステージ６４の上側の加圧板７１下面には成形ブロック７５を構成する上型が加圧板７１に密着して抜け出ることを防止するための離型治具８５が配設されている。

次ぎに、図６により前記構成のガラスプレス成形機のシーケンスについて説明する。
硝材を内包した成形ブロック７５を供給ステージ８０上に載置する。

硝材が適正な成形温度プロフィルをたどるように、各ステージ温度と成形サイクルを設定（制御盤は図示せず）し、その後、成形ブロック７５は、投入プッシャ８１によりチャンバ６１内に搬送され、加熱ステージでは加熱工程が、加圧ステージでは加圧工程が、冷却ステージでは冷却工程がそれぞれ進行する。

各成形工程終了後、チャンバ６１内に設置された搬送装置（図示せず）により、成形ブロック７５は次の工程へ順次搬送される。

例えば、冷却ステージ６５の加圧板７１上の成形ブロック７５は、取り出しステージ８２上に搬送され、その後、搬送装置は元の位置に引き戻され原点位置に復帰する。

同時に次工程で成形される成形ブロック７５は、供給システム８０上に載置される。
順次この動作を一定時間ごとに繰り返して、ガラス成形を連続的に行う。

特開平８−２５９２４０号公報

加熱ステージの各ゾーンにおいて、成形ブロックが次のゾーンに搬送されるためには、各ゾーンがそのゾーンの設定温度に達して成形ブロックの加熱を完了することが必須条件の１つとなる。

第１加熱ゾーンにおいては常温の成形ブロックが投入されてくるので、第２および第３加熱ゾーンと比較して成形ブロックの温度と第１加熱ゾーンの設定温度との温度差は最大となり、成形ブロックに奪われる熱量も最大となる。

このため、第１加熱ゾーンの温度降下は最大となり、この降下温度が設定温度まで復帰して安定するまでの長い復帰時間が全体のサイクルタイムを決めている。

この復帰時間を短縮するためには、第１加熱ステージを構成する加圧板を厚くして熱容量をあげ、温度降下を小とすることが必要であるが、従来の均等板厚（均等熱容量）構造では成形ブロックとの温度差が少ないゾーンの加圧板まで厚くせざるを得ずコストアップとなる。

そこで、本発明は、これら従来のガラスプレス成形機の問題点を解決してサイクルタイムを短縮して生産性を向上させ、コストダウンを図ることができるガラスプレス成形機を提供することにある。

そのため、チャンバ内に成形ブロックの加熱ステージ、加圧ステージおよび冷却ステージが配設されるガラスプレス成形機において、加熱ステージは、複数のゾーンからなり、各ゾーンの加熱下ブロックを構成する加圧板の熱容量は、ゾーンごとに決められるものとし、同様に各ゾーンの加熱上ブロックを構成する加圧板の熱容量は、ゾーンごとに決められるものとした。

加圧板の熱容量は、加圧板と加圧板上に載置される成形ブロックとの温度差に応じて決められるものとし、加圧板と成形ブロックとの温度差が大となるほど大きくされるものとした。

実施例１では、加圧板の熱容量は、第１加熱ゾーン＞第２および第３加熱ゾーンとした。

実施例２では、加圧板の熱容量は、第１加熱ゾーン＞第２加熱ゾーン＞第３加熱ゾーンとした。

実施例３では、加圧板の熱容量は、第１加熱ゾーン＞第２および第３加熱ゾーンとした。

第１加熱ゾーンにおいて、加圧板の厚さを最大にして熱容量をあげることで成形ブロック載置時の第１加熱ゾーンの温度降下を小とし、加熱工程進行にともなう設定温度への復帰して安定するまでの時間を短縮することで全体のサイクルタイムの短縮ができる。

第２加熱ゾーン以降についても同様にして加圧板の厚さを決めることで、必要な箇所の加圧板のみ厚くすることができ、全ゾーンの加圧板を厚くするのに比較してコストダウンを図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施例１を示すガラスプレス成形機の成形部の概略図、図２は同じく加熱ステージ部の説明図、図３は同じく加熱ステージ部の第１加熱ゾーンの温度・時間を示すチャート図、図４は本発明の実施例２を示す加熱ステージ部の説明図、図５は本発明の実施例３を示す加熱ステージ部の説明図である。

図１において、１は成形部であり、チャンバ２の内部には、加熱ステージ、加圧ステージおよび冷却ステージが横方向１列に配設されており、さらに、加熱ステージは、第１加熱ゾーンＳ１、第２加熱ゾーンＳ２および第３加熱ゾーンＳ３とからなっている。

チャンバ２内に配設された架台３上には第１加熱ゾーンＳ１の加熱下ブロック１３、第２加熱ゾーンＳ２および第３加熱ゾーンＳ３の加熱下ブロック１４、加圧下ブロック１６および冷却下ブロック１７、１８が横方向（図中左右方向）１列に配設されている。

その上方には各下ブロック１３、１４、１６、１７、１８に対応して加熱上ブロック５、６、加圧上ブロック８および冷却上ブロック９、１０がそれぞれ配設されている。

各上ブロック（詳細は後述）５、６、８、９、１０は、それぞれ駆動シリンダ５４を介して所要ストロークだけ前後進自在（図中上下方向）に移動可能となっている。

成形ブロック４０は、円筒状の胴型４２と、胴型４２の上方より挿入された上型４１と、下方より挿入された下型４３と、その中間部に内包された硝材４４とから構成されている。

また、酸化防止のため不活性ガスを注入するためのガス吹出口５３がチャンバ２の上部２箇所に設けられ、開閉自在のシャッタ４８、５１の適切なタイミングでの開閉によりチャンバ２内の雰囲気をコントロールしている。

加熱下ブロック１３とチャンバ２の外部とはシャッタ４８が設けられた投入口４９を介して準備台４５が連設され、準備台４５にはシリンダ４７と押し棒４６が配設されている。

冷却下ブロック１８とチャンバ２の外部とはシャッタ５１が設けられた回収口５２を介して受台５０が配設されている。

また、チャンバ２の背面側には搬送装置（図示せず）が配設され、成形ブロック４０をシーケンスにもとづき次工程へと搬送している。なお、白抜きの矢印は工程の流れを示している。

図２において、架台３、成形ブロック４０、駆動シリンダ５４、第１加熱ゾーンＳ１、第２加熱ゾーンＳ２および第３加熱ゾーンＳ３は図１と同一であるので同一番号をつけ詳細説明は省略する。

第１加熱ゾーンＳ１の加熱下ブロック１３は、全高さＧで、スペーサ３０、ヒータブロック２３、加圧板２０および断熱板２７とから構成されている。

加圧板２０の下面にはヒータブロック２３が配設され、その側面にはヒータブロック２３下面から加圧板２０の上面よりわずか下までの寸法の断熱板２７が配設されている。

ヒータブロック２３は、ヒータブロック２３の上面からの設定位置にセンサ３６とヒータ３５が埋設され、さらに、ヒータブロック２３は、スペーサ３０の上面に配設され、スペーサ３０は架台３の上面に配設されている。

加圧板２０は厚さＬ１で、加圧板２０の上面には成形ブロック４０が載置されている。

加熱下ブロック１３に対向して配設された加熱上ブロック５は、全高さＨで、スペーサ２４、ヒータブロック２３、加圧板２０および断熱板２７とから構成されている。

ヒータブロック２３は、スペーサ２４の下面に配設され、さらに、スペーサ２４の上面は駆動シリンダ５４に取り付けられている。

第２加熱ゾーンＳ２、第３加熱ゾーンＳ３および加圧ステージにおける各上下ブロックの構造は第１加熱ゾーンと同様なので詳細説明は省略する。

第２加熱ゾーンＳ２および第３加熱ゾーンＳ３の加熱下ブロック１４は、全高さＧで、スペーサ３１、ヒータブロック２３、厚さＬ２の加圧板２１および断熱板２８とから構成されている。

加熱下ブロック１４に対向して配設された加熱上ブロック６は、全高さＨで、スペーサ２５、ヒータブロック２３、加圧板２１および断熱板２８とから構成されている。

加圧ステージの加圧下ブロック１６は、全高さＧで、スペーサ３２、ヒータブロック２３、厚さＬ３の加圧板２２および断熱板２９とから構成されており、従来例では厚さＬ３の加圧板２２が全ステージに使用されている。

加圧下ブロック１６に対向して配設された加圧上ブロック８は、全高さＨで、スペーサ２６と、ヒータブロック２３、加圧板２２および断熱板２９とから構成されている。

それぞれの加圧板２０、２１、２２の厚さＬ１、Ｌ２、Ｌ３の寸法は、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３となっており、載置される成形ブロック４０との温度差が最大となる加熱第１ゾーンＳ１部の加圧板２０の厚さが最大、すなわち、熱容量が最大とされている。

第２加熱ゾーンＳ２の加圧板２１の厚みＬ２は、第１加熱ゾーンＳ１から搬送されてきた成形ブロック４０の温度と第２加熱ゾーンＳ２の設定温度との差から成形ブロック４０の温度が成形サイクル中に第２加熱ゾーンの設定温度に復帰するよう決められている。

第３加熱ゾーンＳ３の加圧板２１の厚さＬ２は、第２加熱ゾーンと同様にして決められている。

なお、下ブロック部においては各スペーサ３０、３１、３２の厚さ寸法を調整して全高さ寸法Ｇに、上ブロック部においては各スペーサ２４、２５、２６の厚さ寸法を調整して全高さ寸法Ｈに合わせている、しかしながら、ＧとＨの寸法は同一であってもよい。

図３において、横軸は時間、縦軸は温度であり、実線の曲線Ｄは本発明の例を、１点鎖線の曲線Ｅは従来例を示している。

設定温度Ｔ１（例えば５１０℃）に制御され保持されている加熱下ブロック１３上に常温の成形ブロック４０が載置されたとき、加熱下ブロック１３の温度は降下する。

従来例の厚さＬ３の加圧板２２をもつ加熱下ブロックの熱容量は、厚さＬ１の加圧板２０をもつ加熱下ブロック１３の熱容量より小なので、温度の降下は曲線Ｅのようになり、その後の加熱工程の進行により温度は次第に回復し、設定温度Ｔ１まで復帰して安定するまでの時間がＡ２である。

熱容量が大である加熱下ブロック１３の温度降下は曲線Ｄのように小となり、設定温度Ｔ１まで復帰して安定するまでの時間はＡ１となる。

ＡＣは想定サイクルタイムであり、曲線Ｅにおいては想定サイクルタイムＡＣ時点では設定温度Ｔ１をはずれてしまっているので、実際の成形サイクルタイムは設定温度Ｔ１が安定するＡ２まで伸ばさざるを得なくなるが、曲線Ｄにおいては、想定サイクルタイムＡＣをＡ１まで短縮できる。

従って、製品により決まってくる成形ブロック４０の質量や設定温度に応じて加圧板２０、２１の厚さを決めることで最短なサイクルタイムを得ることができる。

次ぎに、図１〜図３により前記構成のガラスプレス成形装置のシーケンスについて説明する。
成形工程の開始に先立ち、加熱、加圧および冷却の３つのステージで合計７組の上下各ブロック５、６、８、９、１０、１３、１４、１６、１７、１８は、それぞれ成形に必要な温度に制御され保持されている。

成形工程時、成形ブロック４０が準備台４５上に置かれると適切なタイミングでシャッタ４８が開となる。

シリンダ４７が作動し成形ブロック４０は、押し棒４６を介して押し出され（図中左方向）、投入口４９を通過して加熱下ブロック１３上に搬送され、その後、シリンダ４７は元の位置に引き戻され、シャッタ４８は閉となる。

加熱上ブロック５が配設された駆動シリンダ５４が下降して加熱工程が開始され、同時にチャンバ２内の各下ブロック１４、１６、１７、１８上にすでに搬送されている成形ブロック４０に対しては、加熱ステージでは加熱工程が、加圧ステージでは加圧工程が、冷却ステージでは冷却工程がそれぞれ開始される。

前記工程が完了して駆動シリンダ５４が上昇すると、搬送装置（図示せず）が作動し、搬送装置の送りアーム（図示せず）が前進して各成形ブロック４０の間に差し込まれる。

続いて、送りアームが搬送方向に作動し各下ブロック１３、１４、１６、１７、１８上に載置されている成形ブロック４０は、順次次のブロック上に摺動しながら搬送される。

例えば、冷却下ブロック１８上にある成形ブロック４０は、回収口５２を通過し受台５０上に搬送され、その後、送りアームは元の位置に引き戻され原点位置に復帰する。

一方受台５０上に搬送された成形ブロック４０は次工程のための待機位置に搬送され、同時に次工程で成形される成形ブロック４０は、準備台４５上に載置される。
順次この動作を一定時間ごとに繰り返して、ガラス成形を連続的に行う。

このように、特に、加圧板と成形ブロック４０との温度差の大きい第１加熱ゾーンＳ１の加圧板２０の厚さを大きくすることで、加圧板２０の温度が設定温度Ｔ１まで復帰する時間を短くすることができ、全体の成形サイクルを短縮することができる。

図４において、本図は本発明の実施例２を示すもので、図２と加熱第３ゾーンＳ３における加熱下ブロック１５と加熱上ブロック７の上下方向の寸法が異なるのみである。

第２加熱ゾーンＳ２、第３加熱ゾーンＳ３、加圧板２２、ヒータブロック２３、断熱板２９、成形ブロック４０、加熱下ブロック部の全高さＧおよび加熱上ブロック部の全高さＨは図２と同一であるので同一番号をつけ詳細説明は省略する。

第３加熱ゾーンＳ３の加熱下ブロック１５は、全高さＧで、スペーサ３２、ヒータブロック２３、厚さＬ３の加圧板２２および断熱板２９とから構成されている。

加熱下ブロック１５に対向して配設された加熱上ブロック７は、全高さＨで、スペーサ２６、ヒータブロック２３、加圧板２２および断熱板２９とから構成されている。

第３加熱ゾーンＳ３の加圧板２２の厚さＬ３は、第２加熱ゾーンＳ２から搬送されてきた成形ブロック４０の温度と第３加熱ゾーンＳ３の設定温度との差から成形サイクル中に成形ブロック４０が第３加熱ゾーンの設定温度に復帰できることから従来例と同様の薄いＬ３とされている。

図５において、本図は本発明の実施例３を示すもので、図４と加熱第２ゾーンＳ２における加熱下ブロック１５と加熱上ブロック７の上下方向の寸法が異なるのみである。

第１加熱ゾーンＳ１、第２加熱ゾーンＳ２、加圧板２２、ヒータブロック２３、断熱板２９、成形ブロック４０、加熱下ブロックの全高さＧおよび加熱上ブロックの全高さＨは図４と同一であるので同一番号をつけ詳細説明は省略する。

第２加熱ゾーンＳ２の加熱下ブロック１５は、全高さＧで、スペーサ３２、ヒータブロック２３、厚さＬ３の加圧板２２および断熱板２９とから構成されている。

加熱下ブロック１５に対向して配設された加熱上ブロック７は、全高さＨで、スペーサ２６と、ヒータブロック２３、加圧板２２および断熱板２９とから構成されている。

第２加熱ゾーンＳ２の加圧板２２の厚さＬ３は、第１加熱ゾーンＳ１から搬送されてきた成形ブロック４０の温度と第２加熱ゾーンＳ２の設定温度との差から成形サイクル中に成形ブロック４０が第２加熱ゾーンの設定温度に復帰できることから同様にＬ３とされている。

なお、図４、図５におけるシーケンスは図１〜図３と同様なので省略する。

本発明の構成は以上の通りであって、ガラスプレス成形機の加熱ステージの各加熱ゾーンにおいて、加熱上下ブロックを構成する加圧板の熱容量を各ゾーンの設定温度と各ゾーンに載置される成形ブロックの温度との温度差によって決めることで成形ブロック載置時の各ゾーンの温度低下を小としサイクルタイムの短縮を図る。

さらに、加圧板は必要な箇所のみ厚くできるのでコストダウンとなる。

なお、本発明では加圧板の厚みを変えることにより熱容量を変化させたが、加圧板の材質を変えることにより熱容量を変化させてもよい。

本説明においては成形ブロックを加熱する入り口側の加熱ステージに限定して説明したが、成形ブロックを冷却する出口側の冷却ステージにおいても成形ブロックとの温度差によって冷却板の厚さを変えることは同様である。

本発明の実施例１を示すガラスプレス成形機の成形部の概略図 同じく加熱ステージ部の説明図 同じく加熱ステージ部の第１加熱ゾーンの温度・時間を示すチャート図 本発明の実施例２を示す加熱ステージ部の説明図 本発明の実施例３を示す加熱ステージ部の説明図 従来のガラスプレス成形機の製造装置の正面図

符号の説明

３ 架台 ２７ 断熱板
５ 加熱上ブロック ２８ 断熱板
６ 加熱上ブロック ２９ 断熱板
８ 加圧上ブロック ３０ スペーサ
１３ 加熱下ブロック ３１ スペーサ
１４ 加熱下ブロック ３２ スペーサ
１６ 加圧下ブロック ４０ 成形ブロック
２０ 加圧板 ５４ 駆動シリンダ
２１ 加圧板
２２ 加圧板 Ｓ１ 第１加熱ゾーン
２３ ヒータブロック Ｓ２ 第２加熱ゾーン
２４ スペーサ Ｓ３ 第３加熱ゾーン
２５ スペーサ
２６ スペーサ

Claims (4)

1. チャンバ内に成形ブロックの加熱ステージ、加圧ステージおよび冷却ステージが配設されるガラスプレス成形機において、前記加熱ステージは、複数のゾーンからなり、該各ゾーンの加熱下ブロックを構成する加圧板の熱容量は、前記ゾーンごとに決められていることを特徴とするガラスプレス成形機。
2. チャンバ内に成形ブロックの加熱ステージ、加圧ステージおよび冷却ステージが配設されるガラスプレス成形機において、前記加熱ステージは、複数のゾーンからなり、該各ゾーンの加熱上ブロックを構成する加圧板の熱容量は、前記ゾーンごとに決められていることを特徴とするガラスプレス成形機。
3. 前記加圧板の熱容量は、該加圧板と加圧板上に載置される前記成形ブロックとの温度差に応じて決められていることを特徴とする請求項１〜２に記載のガラスプレス成形機。
4. 前記加圧板の熱容量は、該加圧板と前記成形ブロックとの温度差が大となるほど大きくされていることを特徴とする請求項１〜３に記載のガラスプレス成形機。

Images