JP2011006270A - 成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性が高く、製作コストを低く抑えることができる成形装置を提供する。
【解決手段】成形装置１０は、被成形材を保持する金型ユニット２０、プレスユニット４０、金型ユニット２０を加熱する加熱ユニット３０と、金型ユニット２０を搬送する搬送ユニット７０と、プレスユニット４０、加熱ユニット３０及び搬送ユニット７０を統括制御するホスト制御部１２と、複数の前記トンネル部１６同士が互いに気密に連結されて構成された隔離チャンバ１１と、を備え、プレスユニット４０及び加熱ユニット３０のうち少なくともいずれかは組み替え可能に構成されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形装置に係り、例えば、被成形材を加熱軟化させてプレス成形し、例えばデジタルカメラ等に用いられる非球面ガラスレンズ等の成形品を製造するものに関する。

被成形材を熱軟化させて加圧成形する成形装置において、被成形材を保持する金型部を、加熱処理、プレス成形処理及び冷却処理をそれぞれ行う各ユニット間で移動させ、加熱、成形及び冷却の各工程を複数の被成形材に対して並行して進めることにより成形サイクルを短くする移動金型式の装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の成形装置においては、内部を不活性ガス等の非酸化性雰囲気に保つため、１つの箱型の隔離チャンバ内に、各ユニットを並列配置するとともに、ユニット間において金型部を搬送する搬送ユニットを備えている。

このような成形装置において、一般的に、隔離チャンバに組み込まれるユニットは夫々１つ又は２つ以上設けられるが、その個数は固定されている。すなわち、予め被成形材や成形品の特性に合わせて決定される処理時間に応じて設定されたユニット数が組み込まれている。例えば、複数のユニットで並行して複数の被成形材に処理を行う場合には、例えば、最も長く時間のかかるユニットの処理時間の経過後に一斉にユニットが開き、搬送ユニットにより金型部が隣のユニットへと搬送される。
特開２００６−１９９５３７号公報

しかしながら、上記の技術では、以下のような問題がある。すなわち、上記の成形装置では、予め組み込まれるユニット数が固定されているため、対象となる成形品毎、規格毎に成形装置の設計変更や再製作が必要となる。このため、汎用性が低く、成形装置の製作コストが高いという問題がある。

そこで本発明は、汎用性が高く、製作コストを低く抑えることができる成形装置を提供することを目的とする。

本発明の一例にかかる成形装置は、被成形材を保持する型ユニットと、前記型ユニットを加圧して前記被成形材を成形処理する成形部と、該成形部を囲繞する周壁部とを有するプレスユニットと、前記成形処理の前に前記型ユニットを加熱して前記被成形材を加熱処理する加熱部と、該加熱部を囲繞する周壁部とを有する加熱ユニットと、前記型ユニットを、前記加熱ユニット、及び前記プレスユニットを通る所定の搬送経路に沿って搬送する搬送ユニットと、前記プレスユニット、及び前記加熱ユニット、及び前記搬送ユニットを統括制御するホスト制御手段と、複数の前記周壁部同士が、互いに気密に連結されるとともに前記搬送経路における両端側を塞ぐ閉塞部を備えて構成された隔離チャンバと、を備え、前記プレスユニット及び前記加熱ユニットのうち少なくともいずれかは組み替え可能に構成されたことを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記成形処理の後に前記型ユニットを冷却して前記被成形材が前記成形処理された成形品を冷却処理する冷却部と、該冷却部を囲繞する周壁部と、を有する冷却ユニットをさらに備え、前記搬送ユニットは、前記型ユニットを、前記加熱ユニット、前記プレスユニット及び前記冷却ユニットを通る所定の搬送経路に沿って搬送し、前記ホスト制御手段は、前記プレスユニット、前記加熱ユニット、冷却ユニット及び前記搬送ユニットを統括制御することを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記隔離チャンバの内部が減圧状態または不活性ガス状態に保持可能であることを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記プレスユニット及び前記加熱ユニットは、それぞれユニット毎に独立して制御可能な独立制御手段を備えるとともに、前記独立制御手段は前記ホスト制御手段により制御されることを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記加熱ユニット及び前記プレスユニットが少なくとも１つずつ前記搬送経路に沿って並列して配置され、前記加熱ユニットの前記周壁部、前記プレスユニットの前記周壁部、及び前記冷却ユニットの前記周壁部が互いに着脱可能に連結されて前記隔離チャンバを成すことを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記加熱部は、互いに接離可能に構成されるとともに、ヒータ機構を有し、その間に前記型ユニットが配された状態で、互いに近接することにより前記型ユニットを加熱する、複数の加熱プレートを備え、前記プレス部は、互いに接離可能に構成され、その間に前記型ユニットが配された状態で互いに近接することにより前記型ユニットに挟持された被成形材を加圧してプレス成形する、複数のプレスプレートを備え、前記冷却部は、互いに接離可能に構成されるとともに冷却機構を有し、その間に前記型ユニットが配された状態で、互いに近接することにより前記型ユニットを冷却する、複数の冷却プレートを備え、前記搬送ユニットは、前記プレスプレート同士、前記加熱プレート同士、及び前記冷却プレート同士が互いに離間する開状態において、前記型ユニットを搬送することを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記冷却ユニットは、前記冷却プレートにヒータ機構が設けられ、前記ヒータ機構の温度設定により前記被成形材を冷却することを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記冷却ユニットは、前記冷却プレートに冷媒流路が設けられ、前記冷媒により前記被成形材を冷却することを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記冷却ユニットとして、前記冷却プレートにヒータ機構が設けられ、前記ヒータ機構の温度設定により前記被成形材を冷却する第１の冷却ユニットと、前記冷却プレートに冷媒流路が設けられ、前記冷媒により前記被成形材を冷却する第２の冷却ユニットと、を備えたことを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記搬送ユニットは、複数の金型ユニットにそれぞれ設けられるとともに前記搬送経路に沿って延びる連結部と、前記搬送経路の一端側から他端側に向かって前記連結部を前記搬送経路に沿って押し出す押し出し機構と、を備え、前記連結部の長さは前記ユニット間のピッチに対応し、隣り合う前記連結部の端部同士が互いに係合可能に構成されたことを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、複数の前記周壁部は同様の着脱構造を有し、前記加熱ユニット、前記プレスユニット及び前記冷却ユニットの少なくともいずれかを増減することが可能に構成されたことを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記型ユニットは、成形品の上側の形状に対応して形成される上型と、前記上型に対向して配置されるとともに成形品の下側の形状に対応して形成される下型と、を備える型部と、前記型部が載置される支持部と、を備え、前記ステージ部の下面、または前記支持部が載置される前記加熱プレート、前記プレスプレート、及び前記冷却プレートの対向面の少なくともいずれかに、上下方向及び前記搬送方向に対して垂直方向に傾斜するテーパ面を有する案内部が形成されたことを特徴とする。

本発明の他の一例にかかる成形装置は、前記隔離チャンバの内部と外部とを連通するとともに、その内部を減圧状態または不活性ガス状態に保持可能なロードロック室をさらに備えたことを特徴とする。

本発明によれば、成形装置において、汎用性が高く、製作コストを低く抑えることが可能となる。

［第１実施形態］
以下に本発明の第１実施形態について、図１乃至図８を参照して説明する。なお、各図において適宜構成を拡大、縮小、省略して示している。

図１及び図２に示す成形装置１０は、ガラス素材等の被成形材１を、加熱処理により軟化させ、プレス処理により成形し、成形品として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光学ガラス素子２を製造する成形装置１０である。

成形装置１０は、被成形材１または光学ガラス素子２を保持する金型ユニット２０（型ユニット）と、金型ユニット２０を加圧して被成形材１をプレス成形処理する２つのプレスユニット４０と、プレス成形処理の前に金型ユニット２０を加熱して被成形材１を加熱処理する２つの加熱ユニット３０と、プレスユニット４０にて成形処理された後の光学ガラス素子２（成形品）を徐冷処理する２つの徐冷ユニット５０と、徐冷処理された光学ガラス素子２を急冷処理する急冷ユニット６０と、金型ユニット２０を搬送する搬送ユニット７０と、図中Ｘ軸に沿う搬送経路の両端にそれぞれ設けられた搬入ユニット８０及び搬出ユニット９０と、これらユニット２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０のトンネル部１６を備えて構成され外部の大気から隔離する隔離チャンバ１１と、各ユニット及び隔離チャンバ１１の動作を制御するホスト制御部１２（図３に示す）と、を備えている。

隔離チャンバ１１には、隔離チャンバ１１の内部の気体を排出可能な真空ポンプ１３と窒素ガスを供給する窒素ガス供給ユニット１４が接続されている。これらにより、隔離チャンバ１１は高温にされる金型ユニット２０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可能に構成されている。

複数のユニットは、Ｘ軸に沿う搬送方向の一端側（図１中右側）から順番に、搬入ユニット８０、１つ目の加熱ユニット３０、２つ目の加熱ユニット３０、１つ目のプレスユニット４０、２つ目のプレスユニット４０、１つ目の徐冷ユニット５０、２つ目の徐冷ユニット５０、急冷ユニット６０、搬出ユニット９０、の順で同じ間隔（ユニットピッチ）Ｐ１で並列されている。これら各ユニット３０，４０，５０，６０は組み替え可能に構成されている。

図４〜図６に示すように、金型ユニット２０は、光学ガラス素子２の上側の形状に対応して形成される上金型２１（上型）と、上金型２１に対向して配置されるとともに光学ガラス素子２の下側の形状に対応して形成される下金型２２（下型）と、上金型２１及び下金型２２の外周部分に配置され光学ガラス素子２の外周部分の形状を成す筒状のガイド部材２３と、を備える型部２４と、型部２４を保持する保持部２５と、を備えている。

上金型２１及び下金型２２はともにガイド部材２３に挿入されている。この上金型２１と下金型２２との間に被成形材１が配置される。

保持部２５は矩形の板状に構成された支持トレイ２６（支持部）と、支持トレイ２６から搬送経路の幅方向両端側に延びる延出部２７と、この延出部２７に接続されて搬送方向に延びる連結部２８とを備えて構成されている。

支持トレイ２６の上面の中央部に円形の凹部２６ａが形成されている。この凹部２６ａに下金型２２が載置されて型部２４が保持される。

図６に示すように、支持トレイ２６の下面における搬送方向両端部には上下方向及び搬送方向に対して垂直方向に傾斜するテーパ面を有する案内部２６ｂが形成されている。これにより隣り合うユニットのプレート同士の間での搬送がスムーズに行われる。

支持トレイ２６の搬送方向と交差する両端に、それぞれ搬送方向に延びる連結部２８が設けられている。連結部２８は、例えば、熱伝導率の小さなセラミクス、発泡セラミクス等から構成される細長部材であって、隣り合うユニットに配置された連結部２８同士が搬送方向において連続するように係合し、後述する搬送ユニット７０によって搬送される。

連結部２８の搬送方向における長さは、搬入ユニット８０、加熱ユニット３０、プレスユニット４０、徐冷ユニット５０、急冷ユニット６０、搬出ユニット９０、のユニット同士の間隔であるユニットピッチＰ１と同じ長さに設定されている。すなわち、隣り合うユニットに載置される金型ユニット２０の連結部２８同士が連続するように構成されている。

図１及び図２に示すように、搬送方向に並列配置された２つの加熱ユニット３０は、それぞれ、周壁部としてのトンネル部１６と、このトンネル部１６に囲まれる領域において金型ユニット２０を挟むように上下に配置された上下の加熱プレート３１（加熱部）と、上下の加熱プレート３１にそれぞれ連結して上下方向に延びる支持軸３２と、上側の加熱プレート３１に接続される昇降手段としてのエアシリンダ３３と、これらの動作を制御する加熱制御部３４（図３に示す）と、を備えて構成されている。

複数のトンネル部１６は、それぞれ加熱プレート３１、プレスプレート４１、徐冷プレート５１、急冷プレートの周囲を囲繞するとともに搬送方向における両端が開口する筒状に構成され、搬送方向両端の開口縁に規格化された着脱構造１６ａが設けられている。この着脱構造１６ａによって、他のユニットのトンネル部１６に気密に連結することが可能であり、かつ、この連結を解除することが出来る。なお、複数のトンネル部１６は全て同じ形状に構成され、端部の開口縁に規格化された着脱構造１６ａが設けられている。

上下の加熱プレート３１は、矩形の板状に構成され、炭化珪素、炭素、窒化ホウ素、など、熱伝導が良く、潤滑性に優れ、安価な材料で構成される。加熱プレート３１には、加熱用のヒータ機構３６が組み込まれている。さらに上側の加熱プレート３１はエアシリンダ３３によって上下に昇降可能な構成となっている。

この上側の加熱プレート３１を下降させ、下側の加熱プレート３１上に置かれた金型ユニット２０に接触及び加圧することにより加熱処理がなされる。このとき、加熱制御部３４により、所望する温度に温調される。

図３に示すように、加熱制御部３４は加熱ユニット３０における処理を行うために必要な所定の機能を有する制御盤３５が設けられており、規格化信号入力ポート３５ａ及び規格化信号出力ポート３５ｂを通じてシステム全体を統括制御するホスト制御部１２と接続されている。すなわち、加熱制御部３４は、入力ポート３５ａ及び出力ポート３５ｂを介してホスト制御部１２に接続され、規格化された信号によりホスト制御部１２に制御される。ユニット毎の夫々の機能は限定されているので、加熱制御部３４の入出力信号は少なく、例えば加熱ユニット３０に必要な情報として、「加熱時間」「加熱温度」「プロセス開始信号」「プロセス終了信号」などがある。

図１及び図２に示すように、搬送方向に並列配置された２つのプレスユニット４０は、それぞれ、搬送方向における両端が開口する筒状の周壁部としてのトンネル部１６と、このトンネル部１６に囲まれる領域において金型ユニット２０を挟むように上下に配置された上下のプレスプレート４１（プレス部）と、上下のプレスプレート４１にそれぞれ連結して上下方向に延びる支持軸４２と、上側のプレスプレート４１に接続される昇降手段としてのエアシリンダ４３と、これらの動作を制御するプレス制御部４４と、を備えて構成されている。

上下のプレスプレート４１は、矩形の板状に構成され、熱伝導性が良くかつ硬質材である超硬あるいはＳｉＣなどの材料で構成される。上側のプレスプレート４１はエアシリンダ４３によって上下に昇降可能な構成となり、また上側の支持軸４２には、プレスプレート４１の位置やプレス力を検出するプレス検出部４６が設けられている。

この上側のプレスプレート４１を下降させ、下側のプレスプレート４１上に置かれた金型ユニット２０を加圧することにより加熱処理がなされる。このとき、プレス検出部４６の検出結果に応じてプレス制御部４４により所望のプレス力に調整される。なお、プレスプレート４１に、さらにヒータを備え、所望する温度に温調するようにしても良い。

図３に示すように、プレス制御部４４はプレスユニット４０における処理を行うために必要な所定の機能を有する制御盤４５が設けられており、制御盤４５は、入力ポート４５ａ及び出力ポート４５ｂを介してホスト制御部１２に接続され、規格化された信号によりホスト制御部１２に制御される。プレスユニット４０に必要な情報として、「プレス力」「プレス時間」「プレス温度」「プロセス開始信号」「プロセス終了信号」などがある。

図１及び図２に示すように、搬送方向に並列配置された２つの徐冷ユニット５０は、それぞれ、搬送方向における両端が開口する筒状の周壁部としてのトンネル部１６と、このトンネル部１６に囲まれる領域において金型ユニット２０を挟むように上下に配置された上下の徐冷プレート５１（冷却部）と、上下の徐冷プレート５１にそれぞれ連結して上下方向に延びる支持軸５２と、上側の徐冷プレート５１に接続される昇降手段としてのエアシリンダ５３と、これらのユニットの動作を制御する徐冷制御部５４（図３に示す）と、を備えて構成されている。

上下の徐冷プレート５１は、矩形の板状に構成され、熱伝導性が良くかつ硬質材である超硬あるいはＳｉＣ等の材料で構成される。徐冷プレート５１には、徐冷用のヒータ機構５６が組み込まれている。さらに上側の徐冷プレート５１はエアシリンダ５３によって上下に昇降可能な構成となっている。

この上側の徐冷プレート５１を下降させ、下側の徐冷プレート５１上に置かれた金型ユニット２０に接触及び加圧することにより徐冷処理がなされる。このとき、徐冷制御部５４により、所望する温度に温調される。

図３に示すように、徐冷制御部５４は徐冷ユニット５０における処理を行うために必要な所定の機能を有する制御盤５５が設けられており、規格化信号入力ポート５５ａ及び規格化信号出力ポート５５ｂを通じてシステム全体を統括制御するホスト制御部１２と接続されている。すなわち、徐冷制御部５４は、入力ポート５５ａ及び出力ポート５５ｂを介してホスト制御部１２に接続され、規格化された信号によりホスト制御部１２に制御される。ユニット毎の夫々の機能は限定されているので、徐冷制御部５４の入出力信号は少なく、例えば徐冷ユニット５０に必要な情報として、「徐冷時間」「徐冷温度」「プロセス開始信号」「プロセス終了信号」などがある。

図１及び図２に示すように、第２の冷却ユニットとしての急冷ユニット６０は、搬送方向における両端が開口する筒状の周壁部としてのトンネル部１６と、このトンネル部１６に囲まれる領域において金型ユニット２０を挟むように上下に配置された上下の急冷プレート６１（冷却部）と、上下の急冷プレート６１にそれぞれ連結して上下方向に延びる支持軸６２と、上側の急冷プレート６１に接続される昇降手段としてのエアシリンダ６３と、これらのユニットの動作を制御する急冷制御部６４（図３に示す）と、を備えて構成されている。

上下の急冷プレート６１は、矩形の板状に構成され、熱伝導性が良くかつ硬質材である超硬あるいはＳｉＣ等の材料で構成される。急冷プレート６１には、冷却触媒を流す流路を構成する冷媒配管６６が組み込まれている。さらに上側の急冷プレート６１はエアシリンダ６３によって上下に昇降可能な構成となっている。

この上側の急冷プレート６１を下降させ、下側の急冷プレート６１上に置かれた金型ユニット２０に接触及び加圧することにより急冷処理がなされる。このとき、所望する温度に温調される。

急冷制御部６４は加熱ユニット３０における処理を行うために必要な所定の機能を有する制御盤６５が設けられており、規格化信号入力ポート６５ａ及び規格化信号出力ポート６５ｂを通じてシステム全体を統括制御するホスト制御部１２と接続されている。すなわち、急冷制御部６４は、入力ポート６５ａ及び出力ポート６５ｂを介してホスト制御部１２に接続され、規格化された信号によりホスト制御部１２に制御される。ユニット毎の夫々の機能は限定されているので、急冷制御部６４の入出力信号は少なく、例えば急冷ユニット６０に必要な情報として、「冷却時間」「冷却温度」「プロセス開始信号」「プロセス終了信号」などがある。

図１及び図２に示すように、搬入ユニット８０は搬送方向における一端側、すなわち加熱ユニット３０の隣（図中右側）に配置されている。

搬入ユニット８０の一例を図７に示す。搬入ユニット８０の上部には、搬入側ゲート弁１０７、ロードロック室カバー１０３で形成される搬入側ロードロック室１１０、が設置されている。搬入側ゲート弁１０７を介して、支持トレイ２６がトンネル部１６と搬入側ロードロック室１１０との間を往復移動可能に構成されている。

ゲート弁１０７の上下にはシール機構１０４、１０６が設けられている。このシール機構によりトンネル部１６の気密を保持できる構造となっている。搬入側ロードロック室１１０を形成するロードロック室カバー１０３には、シリンダ軸シール１０１により気密状態を維持しつつ上下に移動可能なトレイ移動シリンダ１００が設けられている。トレイ移動シリンダ１００は支持トレイ２６を把持し、かつ、上下に支持トレイ２６を移動させる機能を有している。

ロードロック室カバー１０３には、窒素供給ポート１０２及び窒素排気ポート１０５が設けられており、搬入側ロードロック室１１０を窒素置換することが出来る。

一方、搬入ユニット８０の下方には、移動時にガイドとなる搬入プレート８１と、この搬入プレート８１を載置可能な搬入プレート受台１０８と、支持トレイ２６を押し出すシリンダ軸７１と、搬入プレート受台移動シリンダ１０９と、が設置されている。搬入プレート受台１０８は搬入プレート受台移動シリンダ１０９により、図中左右方向に移動可能に構成されている。

支持トレイ２６とシリンダ軸７１とは接触しているが互いに固定されていない。シリンダ軸７１は支持トレイ２６を図中左方向に押し出す機能を有しているが、右方に移動する機能は備えていない。

搬入プレート受台移動シリンダ１０９と搬入プレート８１とが固定され、搬入プレート受台移動シリンダ１０９を図中左右方向に自在に可動させることができる。

次に、図８に搬出ユニット９０の一例を示す。搬出ユニット９０は搬入ユニット８０と同様に、ロードロック室カバー１２３で形成される搬出側ロードロック室１２９、搬出側ゲート弁１２６、搬出プレート９１、トレイ移動シリンダ１２０、シリンダ軸シール１２１、搬出プレート受台１２８、搬出プレート受台移動シリンダ１２７、シール機構１２４、１２５、を備え、搬出側ロードロック室１２９を介して支持トレイ２６と金型ユニット２０をトンネル部１６内の窒素雰囲気を壊すことなく取り出せる構造を有している。各部の機能及び構造は搬入ユニット８０と同一であるため説明を省略する。また、図示しない機構により、各シリンダ１０９，１２７，７３ａ、及びシリンダ軸７１と、隔離チャンバ１１との気密が保持されている。

以上説明した、搬入ユニット８０、加熱ユニット３０、プレスユニット４０、徐冷ユニット５０、及び急冷ユニット６０、搬出ユニット９０は規格化されている。また、全てのトンネル部１６は規格化され、同形状に構成され、隣り合うトンネル部１６同士が互いに気密に連結可能、かつ、連結解除可能に構成されている。これら複数のトンネル部１６が互いに連結した状態において搬送経路の両端の開口部分が閉塞部１７で気密に閉塞され、略直方体などの箱型状の隔離チャンバ１１が構成されている。閉塞部１７は、規格化された着脱構造１６ａを備え、いずれのトンネル部１６とも着脱可能に構成されている。すなわち、隔離チャンバ１１は、各ユニットの外周に設けられたトンネル部１６と、その搬入側と搬出側の端部の閉塞部１７とにより構成され、内部に密閉された空間を形成する。

また、下側の加熱プレート３１、プレスプレート４１、徐冷プレート５１、急冷プレート６１、搬入プレート８１、及び搬出プレート９１は、所定の搬送経路に沿って上面が同一水平面上になるように一端側から他端側へ並列して配置されている。このため、金型ユニット２０を水平に移動させるのみの単純な構成で搬送が可能である。

搬送ユニット７０は、金型ユニット２０の連結部２８に連結されるシリンダ軸７１と、ホスト制御部１２に接続されてシリンダ軸７１を搬送方向に移動させる搬送用エアシリンダ７２と、押し出し距離を規制するストッパシリンダ７３ａと、を備えて構成されている。シリンダ軸７１は連結部２８と同軸に延び、搬送方向の一端側の連結部２８の端部に連続している。

搬送用エアシリンダ７２は、隔離チャンバ１１の搬入側の端部に設置され、搬送方向に沿って一定ストロークで、連結部２８を押し出しする機能を有する。この連結部２８の移動に伴って、各金型ユニット２０が支持トレイ２６ごと搬送経路に沿って押し出しされることにより、複数の金型ユニット２０を一端側から他端側へ順番に搬送する。

ストッパシリンダ７３ａは、搬出側の端部近傍に配置され、搬送の際に支持トレイ２６に当接して位置を規制することにより搬送距離を規制する機能を有する。なお、一回の搬送における搬送距離は、ユニットピッチＰ１であり、１つの金型ユニット２０の連結部２８の長さと等しい距離に設定される。

以下、本実施の形態に係る成形装置１０を用いて、被成形材１から成形品としての光学ガラス素子２を製造する手順について説明する。

成形装置１０においては、各ユニットに１つずつ金型ユニット２０が配置され、複数のユニットでの複数の処理を並行して行うが、以下説明のために１つの金型を中心として手順を説明する。

すなわち、１つのユニットにおいて１つの金型ユニット２０に対する処理が行われ、他の処理ユニットでは、他の金型ユニット２０に対しての処理が行われる。図１及び図２では各ユニットに夫々１つずつ金型ユニット２０が配置されている場合を示している。

まず、ホスト制御部１２において、図示しない入力部を介してオペレータの操作により所定の情報が入力される。

まず、図示されていない搬送手段により金型ユニット２０が支持トレイ２６上に載せられた状態で、図７中の搬入側ゲート弁１０７上に設置される。このとき、ロードロック室カバー１０３は開状態、搬入側ゲート弁１０７は閉状態となっている。

設置が終了すると、ロードロック室カバー１０３が閉じ、ロードロック室カバー１０３に固定されたトレイ移動シリンダ１００が支持トレイ２６を把持する。ロードロック室カバー１０３が閉状態になることにより、搬入側ロードロック室１１０への外気流入はなくなる。

次に、搬入側ロードロック室１１０内にパージ用窒素が窒素供給ポート１０２より供給されるとともに、窒素排気ポート１０５より排気される。なお、窒素排気ポート１０５を真空排気装置に接続すれば、一旦搬入側ロードロック室１１０を真空にしてから窒素ガスを供給することができるので、高速で完全なパージを実施することができる。

搬入側ロードロック室１１０内が窒素雰囲気になったら、搬入側ゲート弁１０７を開き、図中トレイ移動シリンダ１００で、支持トレイ２６、金型ユニット２０を搬入プレート８１上に載置する。

載置が終了したら、図中端面１１１と端面１１２が接触するまで搬入プレート受台移動シリンダ１０９を図中左方へ移動させる。移動の際にはシリンダ軸７１は伸縮させず、端面１１１，１１２が接触したらシリンダ軸７１を伸長し、先端が支持トレイ２６に接するまで左方へ動かす。以上で、搬入工程が完了する。

加熱ユニット３０など他のユニットの処理が完了したらシリンダ軸７１で支持トレイ２６をユニットピッチＰ１分左方へ移動させる。この移動動作後、シリンダ軸７１及び搬入プレート受台移動シリンダ１０９を右方へ戻す。その後上記の作業を繰り返す。

次に、搬送ユニット７０により、搬入ユニット８０の金型ユニット２０を、１つ目の加熱ユニット３０の加熱プレート３１上へ移動する（搬送処理）。この搬送処理は、各ユニットの上側のプレートを上昇させ、各ユニットにおいて上下のプレートを互いに離間する開状態とした状態で行う。

ホスト制御部１２は、例えば、各ユニットの「プロセス終了信号」が出力された場合に、搬送ユニット７０を動作させ、金型ユニット２０を移動させる。

すなわち、搬送ユニット７０の搬送ユニット７０の搬送用エアシリンダ７２で搬送方向（図中Ｘ方向）に沿って連結部２８を押し出すことにより、ユニットピッチＰ１と同じピッチで連なる複数の金型ユニット２０を同時に移動させる。このとき案内部２６ｂにより、ユニット間での搬送がスムーズに行われる。

１つ目の加熱ユニット３０において、上側の加熱プレート３１を下降させ、金型ユニット２０を上下の加熱プレート３１で挟み込むことにより、上金型２１、下金型２２、及び被成形材１を加熱し、所定の温度で被成形材１を軟化させる（加熱処理）。

ついで、金型ユニット２０は、上述と同様の搬送処理によって、１つ目の加熱ユニット３０から２つ目の加熱ユニット３０へ搬送される。

２つ目の加熱ユニット３０において、上側の加熱プレート３１を下降させ、金型ユニット２０を上下の加熱プレート３１で挟み込むことにより、上金型２１、下金型２２、及び被成形材１を加熱して上記１つ目の加熱ユニット３０での温度よりも高い温度で加熱処理し、被成形材１を軟化させる。

ついで、金型ユニット２０は、上述と同様の搬送処理によって、２つ目の加熱ユニット３０から１つ目のプレスユニット４０へ搬送される。

１つ目のプレスユニット４０おいて、上側のプレスプレート４１を下降させ、金型ユニット２０を上下のプレスプレート４１で挟み込むことにより、被成形材１をプレス成形する（プレス処理）。

この際、プログラムされた任意のプレス力プロファイルの通りにプレス成形を行う。プレス成形はプレス力をフィードバックして制御され、例えば、プレス検出部４６にてプレス力を検出しながらプレス力をフィードバック制御する。なお、プレス量やプレス力は、金型ユニット２０ごとにホスト制御部１２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、所望の被成形材１ごとにプログラム設定される。このため、プレス位置やプレス力を高精度に制御することができ、かつ、任意なプレス工程をプログラミングすることが出来る。

ついで、金型ユニット２０は、上述と同様の搬送処理によって、１つ目のプレスユニット４０から２つ目のプレスユニット４０へ金型ユニット２０が搬送され、同様にプレスプレート４１によりプレス処理が成される。

ついで、金型ユニット２０は、上述と同様の搬送処理によって、２つ目のプレスユニット４０から１つ目の徐冷ユニット５０へ金型ユニット２０が搬送される。

１つ目の徐冷ユニット５０では、上側の徐冷プレート５１を下降させて金型ユニット２０を上下の徐冷プレート５１で挟み込むことにより、例えばヒータの温度調節により、金型ユニット２０が冷却される（徐冷処理）。

ついで、金型ユニット２０は、上述と同様の搬送処理によって、１つ目の徐冷ユニット５０から２つ目の徐冷ユニット５０へ金型ユニット２０が搬送され、上記と同様に徐冷処理が成される。

ついで、金型ユニット２０は、上述と同様の搬送処理によって、２つ目の徐冷ユニット５０から急冷ユニット６０へ金型ユニット２０が搬送される。

急冷ユニット６０では、上側の急冷プレート６１を下降させ、金型ユニット２０を上下の急冷プレート６１で挟み込むことにより、冷媒により、大気中においても酸化されない温度域まで冷却する（急冷処理）。

各ユニットでの処理が終了すると、シリンダ軸７１は金型ユニット２０、支持トレイ２６を一斉に移動させる。

図８に移動後の搬出部を示す。このとき、ストッパシリンダ７３ａの先端が支持トレイ２６の左側面を押さえており、ストッパの機能を果たす。支持トレイ２６の移動が終了したら、ストッパシリンダ７３ａは、支持トレイ２６に接触しない位置まで図中左方へ後退する。

また、搬出プレート受台移動シリンダ１２７は、金型ユニット２０を載置した搬出プレート９１を図中搬出側ゲート弁１２６の直下まで移動させる。この間、搬出側ゲート弁１２６は閉状態となっている。また、これに先んじて搬出側ロードロック室１２９の窒素パージは搬入側ロードロック室１１０と同様の方法で終了しておく。

以上の作業が終了したら、搬出側ゲート弁１２６を開き、トレイ移動シリンダ１２０を下げて支持トレイ２６を把持し、図に示すように、搬出側ロードロック室１２９内まで持ち上げ、搬出側ゲート弁１２６を閉じる。

次に、金型ユニット２０を載置した支持トレイ２６を搬出側ゲート弁１２６上に設置し、設置が確認できたら搬出側ロードロック室カバー１２３を開き、図示しない搬送装置で、金型ユニット２０が載置された支持トレイ２６を搬送する。

上記動作完了後、搬出側ロードロック室カバー１２３を閉じ、窒素供給ポート１３１からの窒素供給と、窒素排気ポート１３２からの窒素排気とで搬出側ロードロック室カバー１２３内を窒素雰囲気にして搬出動作の準備をしておく。以上が搬出処理に関する一連の動作である。

この成形装置１０は、トンネル部１６同士が着脱可能であり、各ユニットが組み替え可能に構成されているため、図９に示すように、同様に構成されたトンネル部１６を備える別のユニットを増加し、あるいはユニットを減少することが可能である。

すなわち、例えば製造する光学ガラス素子２や被成形材１の特性が変わった場合、異なる製品を作成する場合等に、処理時間の増減を容易に行うことができる。例えば加熱ユニット３０を１つ減らし、徐冷ユニット５０を１つ増やす場合について図９に例示する。

本実施形態にかかる成形装置１０は以下に掲げる効果を奏する。すなわち、筒状のトンネル部１６を備えて構成される隔離チャンバ１１を備えるとともに、全てのユニットで統括制御する上位のホスト制御部を設けることにより、各ステーションの追加、削除、及び組み替えをユーザ側で自由にアレンジできる。

したがって、生産品の増減、多品種少量生産など、ユーザの生産環境に安価に対応できる。すなわち、ユーザがプロセスの最適化を行う過程、又はその結果見出された最適化されたプロセスに容易に対応可能である。また、ユーザ所有の設備に対して短期間で最新のプレス方式、加熱方式を搭載したユニットを低コストで反映できる。

このため、特に、携帯電話、デジタルカメラ等のモデルチェンジが頻繁に生じる分野に有効となる。例えば小口径レンズから大口径レンズに量産が移った場合には、最適なプロセスが異なるが、新規に装置を開発設計製作する必要がなく、開発期間の長期化やコスト増大にも対応できる。また、小口径専用の成形装置は場合によっては不要設備となってしまうが、各ユニットを総括制御可能とし、同様の構成としたことにより、増減可能なため、過剰に装置を製造した場合、他の装置に組み込むことが出来る。さらには、複数の装置間でのユニットを入れ替えることもでき、利便性が向上する。すなわち、量産アイテムが変化してもそれまで使用していた装置の一部を転用でき、休止設備を必要最低限に抑えることが可能となる。さらに、ユニット毎に開発可能であるため、開発に必要なスペースを少なくすることが出来る。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る成形装置１０について図１０を参照して説明する。なお、ガイドレール部２９を備えること以外は上記第１実施形態の成形装置１０と同様であるため説明を省略する。

本実施形態に係る保持部２５は、上記第１実施形態と同様に、矩形板状の支持トレイ２６と、この支持トレイ２６から搬送路の幅方向両端側に延びる延出部２７と、延出部２７の端部から搬送方向両側に延びる連結部２８と、を備えている。連結部２８は下方に延びている。

さらに、成形装置１０の下方には保持部２５の移動をガイドするガイドレール部２９が備えられている。このガイドレール部２９は、各ユニットのプレートの下方において搬送路の幅方向両側に配置され、搬送経路に沿って延びている。

ガイドレール部２９の上面には連結部２８の下端が係合するガイド溝２９ａを備えている。なお、図１０において、説明のためガイドレール部２９及び連結部２８を断面で示す。

ガイドレール部２９は連結部２８と等しい長さに設定されている。ガイドレール部２９のガイド溝２９ａに連通し、連結部２８に対して不活性ガスを噴出する噴出口２９ｂが形成されている。この噴出口２９ｂは、連結部２８の下端２８ａに対応する位置に設けられ、不活性ガスを噴出して連結部２８を含む保持部２５を浮上させた状態で、搬送用エアシリンダ７２により金型ユニット２０を一斉に搬送する。

すなわち、上記第１実施形態においては金型ユニット２０の支持トレイ２６に一体に設けられた連結部２８を押し出して搬送する構成であったが、この実施形態では、搬送の際に保持部２５を不活性ガスにより浮上させてガイドレール部２９に対して搬送方向に移動するように搬送する構成とした。

本実施形態においても上記第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに、保持部２５を浮上させて搬送する構成としたことにより搬送に要する力を低く押さえることが可能となる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、加熱手段としてヒータ機構を用いたが、ランプ加熱や高周波誘導加熱（ＲＦ）を使用してもよい。ランプ加熱の場合には加熱プレート３０を金型ユニット２０に近接させればよい。また、被成形材１や光学ガラス素子２も、上記実施形態に限られるものではなく、温度設定も適宜変更可能である。さらに、各ユニットの上側プレートの昇降手段を、それぞれエアシリンダ３３としたが、精密なプレス力制御を必要とされるプレス部の押圧機構として、エアシリンダ４３の代わりとして電動アクチュエータや油圧シリンダ等の別のアクチュエータにて駆動することも可能である。

支持トレイ２６の下面にテーパ状の案内部２６ｂを設けたが、これに代え、またはこれに加えて支持トレイ２６が載置される前記加熱プレート３１、前記プレスプレート４１、及び前記冷却プレートの上面に、上下方向及び前記搬送方向に対して傾斜するテーパ面を有する案内部２６ｂが形成されていてもよい。

さらに、上記実施形態においては加熱ユニット、プレスユニット、及び冷却ユニットを備える例について説明したが、冷却ユニットを備えない成形装置、製造ラインにも本発明を適用することができる。

また複数の実施形態の特徴を組み合わせて実施することも可能である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

本発明の第１実施形態に係る成形装置の構成を一部切欠して示す平面図。 同成形装置の構成を成形装置の構成を一部切欠して示す側面図。 同成形装置を示す説明図。 同成形装置の金型ユニットを示す平面図。 同金型ユニットを示す側面図。 同金型ユニットの型部を示す側面図。 同成形装置の搬入ユニットの構成を一部切欠して示す側面図。 同成形装置の搬出ユニットの構成を一部切欠して示す側面図。 同成形装置のユニットの増減を示す説明図。 本発明の第２実施形態に係る成形装置の型ユニット及びガイドレール部を示す説明図。

１０…成形装置、１１…隔離チャンバ、１２…ホスト制御部、１３…真空ポンプ、
１４…窒素ガス供給ユニット、１６…トンネル部、１６ａ…着脱構造、１７…閉塞部、
２０…金型ユニット、２１…上金型、２２…下金型、２３…ガイド部材、２４…型部、
２５…保持部、２６…支持トレイ、２６ａ…凹部、２６ｂ…案内部、２７…延出部、
２８…連結部、２８ａ…下端、２９…ガイドレール部、２９ａ…ガイド溝、
２９ｂ…噴出口、３０…加熱ユニット、３１…加熱プレート、３２…支持軸、
３３…エアシリンダ、３４…加熱制御部、３５…制御盤、３５ａ…入力ポート、
３５ｂ…出力ポート、３６…ヒータ機構、４０…プレスユニット、４１…プレスプレート、４２…支持軸、４３…エアシリンダ、４４…プレス制御部、４５…制御盤、
４５ａ…入力ポート、４５ｂ…出力ポート、４６…プレス検出部、５０…徐冷ユニット、５１…徐冷プレート、５２…支持軸、５３…エアシリンダ、５４…徐冷制御部、
５５…制御盤、５５ａ…入力ポート、５５ｂ…出力ポート、５６…ヒータ機構、
６０…急冷ユニット、６１…急冷プレート、６２…支持軸、６３…エアシリンダ、
６４…急冷制御部、６５…制御盤、６５ａ…入力ポート、６５ｂ…出力ポート、
６６…冷媒配管、７０…搬送ユニット、７１…シリンダ軸、７２…搬送用エアシリンダ、７３ａ…ストッパシリンダ、８０…搬入ユニット、８１…搬入プレート、９０…搬出ユニット、９１…搬出プレート、１１０…搬入側ロードロック室、１２９…搬出側ロードロック室。

Claims (13)

1. 被成形材を保持する型ユニットと、
   前記型ユニットを加圧して前記被成形材を成形処理する成形部と、該成形部を囲繞する周壁部とを有するプレスユニットと、
   前記成形処理の前に前記型ユニットを加熱して前記被成形材を加熱処理する加熱部と、該加熱部を囲繞する周壁部とを有する加熱ユニットと、
   前記型ユニットを、前記加熱ユニット、及び前記プレスユニットを通る所定の搬送経路に沿って搬送する搬送ユニットと、
   前記プレスユニット、及び前記加熱ユニット、及び前記搬送ユニットを統括制御するホスト制御手段と、
   複数の前記周壁部同士が、互いに気密に連結されるとともに前記搬送経路における両端側を塞ぐ閉塞部を備えて構成された隔離チャンバと、を備え、
   前記プレスユニット及び前記加熱ユニットのうち少なくともいずれかは組み替え可能に構成されたことを特徴とする成形装置。
2. 前記成形処理の後に前記型ユニットを冷却して前記被成形材が前記成形処理された成形品を冷却処理する冷却部と、該冷却部を囲繞する周壁部と、を有する冷却ユニットをさらに備え、
   前記搬送ユニットは、前記型ユニットを、前記加熱ユニット、前記プレスユニット及び前記冷却ユニットを通る所定の搬送経路に沿って搬送し、
   前記ホスト制御手段は、前記プレスユニット、前記加熱ユニット、冷却ユニット及び前記搬送ユニットを統括制御することを特徴とする請求項１記載の成形装置。
3. 前記隔離チャンバの内部が減圧状態または不活性ガス状態に保持可能であることを特徴とする請求項１記載の成形装置。
4. 前記プレスユニット及び前記加熱ユニットは、それぞれユニット毎に独立して制御可能な独立制御手段を備えるとともに、前記独立制御手段は前記ホスト制御手段により制御されることを特徴とする請求項１記載の成形装置。
5. 前記加熱ユニット及び前記プレスユニットが少なくとも１つずつ前記搬送経路に沿って並列して配置され、
   前記加熱ユニットの前記周壁部、前記プレスユニットの前記周壁部、及び前記冷却ユニットの前記周壁部が互いに着脱可能に連結されて前記隔離チャンバを成すことを特徴とする請求項１記載の成形装置。
6. 前記加熱部は、互いに接離可能に構成されるとともに、ヒータ機構を有し、その間に前記型ユニットが配された状態で、互いに近接することにより前記型ユニットを加熱する、複数の加熱プレートを備え、
   前記プレス部は、互いに接離可能に構成され、その間に前記型ユニットが配された状態で互いに近接することにより前記型ユニットに挟持された被成形材を加圧してプレス成形する、複数のプレスプレートを備え、
   前記冷却部は、互いに接離可能に構成されるとともに冷却機構を有し、その間に前記型ユニットが配された状態で、互いに近接することにより前記型ユニットを冷却する、複数の冷却プレートを備え、
   前記搬送ユニットは、前記プレスプレート同士、前記加熱プレート同士、及び前記冷却プレート同士が互いに離間する開状態において、前記型ユニットを搬送することを特徴とする請求項５記載の成形装置。
7. 前記冷却ユニットは、
   前記冷却プレートにヒータ機構が設けられ、前記ヒータ機構の温度設定により前記被成形材を冷却することを特徴とする請求項２記載の成形装置。
8. 前記冷却ユニットは、
   前記冷却プレートに冷媒流路が設けられ、前記冷媒により前記被成形材を冷却することを特徴とする請求項２記載の成形装置。
9. 前記冷却ユニットとして、
   前記冷却プレートにヒータ機構が設けられ、前記ヒータ機構の温度設定により前記被成形材を冷却する第１の冷却ユニットと、
   前記冷却プレートに冷媒流路が設けられ、前記冷媒により前記被成形材を冷却する第２の冷却ユニットと、を備えたことを特徴とする請求項２記載の成形装置。
10. 前記搬送ユニットは、複数の金型ユニットにそれぞれ設けられるとともに前記搬送経路に沿って延びる連結部と、
    前記搬送経路の一端側から他端側に向かって前記連結部を前記搬送経路に沿って押し出す押し出し機構と、を備え、
    前記連結部の長さは前記ユニット間のピッチに対応し、隣り合う前記連結部の端部同士が互いに係合可能に構成されたことを特徴とする請求項５記載の成形装置。
11. 複数の前記周壁部は同様の着脱構造を有し、前記加熱ユニット、前記プレスユニット及び前記冷却ユニットの少なくともいずれかを増減することが可能に構成されたことを特徴とする請求項２記載の成形装置。
12. 前記型ユニットは、成形品の上側の形状に対応して形成される上型と、前記上型に対向して配置されるとともに成形品の下側の形状に対応して形成される下型と、を備える型部と、前記型部が載置される支持部と、を備え、
    前記ステージ部の下面、または前記支持部が載置される前記加熱プレート、前記プレスプレート、及び前記冷却プレートの対向面の少なくともいずれかに、上下方向及び前記搬送方向に対して垂直方向に傾斜するテーパ面を有する案内部が形成されたことを特徴とする請求項１記載の成形装置。
13. 前記隔離チャンバの内部と外部とを連通するとともに、その内部を減圧状態または不活性ガス状態に保持可能なロードロック室をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の成形装置。

Images