JP2014062030A - ガラス成形体の製造装置、及びガラス成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の高いガラス成形装置を提供する。
【解決手段】ガラス成形装置１は、成形型内のガラス材料を少なくともプレス成形する第１及び第２の成形部６、８と、交換ステップを行い、第１及び第２の成形部６、８のそれぞれと中心軸を中心として周方向に離間した位置に設けられた交換・冷却部と、成形型を、交換・冷却部に対応して設けられたサブ処理部待機位置と第１及び第２の成形部６、８に対応して設けられた複数のメイン処理部待機位置との間で、回転軸１６を中心に搬送する搬送ロボット１４と、第１及び第２の成形部６、８と第１及び第２の成形部６、８との間で成形型を移動させる第１及び第２の成形部移動機構２６、２８と、交換・冷却部とサブ処理部待機位置との間で成形型を移動させる交換・冷却部移動機構２４と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガラス成形体の製造装置、及びガラス成形体の製造方法に関し、特に、成形型内に配置されたガラス材料を加熱し、ガラス材料をプレス成形することによりガラス成形体を製造する装置及び方法に関する。

近年、ガラス材料を金型内に配置し、ガラス材料と金型を加熱し、軟化したガラス材料を成形型によりプレス成形することにより、レンズなどのガラス成形体を形成する方法が用いられている。このようなプレス成形によりガラス成形体を製造するための装置として、例えば、特許文献１（特開昭６３−１７０２２５号公報）には、成形部内にプレス機構が配置され、成形部の外周に加熱コイルが配置された成形装置が開示されている。

また、例えば、特許文献２（特開平１−１５７４２５号公報）には、ターンテーブル上に加熱室、プレス室、冷却室などの処理室を円周方向に連続して配置し、ターンテーブルによりガラス材料が入れられた成形型を、これらの各室を順次移送することにより、ガラス材料を加熱（予熱）、プレス成形、冷却してガラス成形体を製造する装置が開示されている。

特開昭６３−１７０２２５号公報 特開平１−１５７４２５号公報

しかしながら、特許文献１（特開昭６３−１７０２２５号公報）に記載された装置は、流れ作業により複数のレンズの製造を並行して行うことを想定しておらず、レンズの大量生産には適さない。

また、ガラス成形体の製造工程では、予熱工程、加熱工程、冷却工程及び成形型の取出・搬入工程に比べて、プレス成形工程に非常に時間を要する。このため、特許文献２に記載された装置において複数の成形型を用いてガラス成形体を製造しようとする場合に、一の成形型に対する予熱工程等が完了していても、他の成形型に対するプレス成形工程が完了するまでターンテーブルを回転させることができない。このため、ある成形型に対してプレス成形工程を行っている間は、他の成形型は予熱等の工程が完了していても次の工程を行うことができない。このため、他の成形型のプレス成形工程に要する時間の影響を受け、ガラス成形体の製造工程全体の時間が長時間となってしまい、生産性が低下してしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、生産性の高いガラス成形装置及び方法を提供することである。

本発明のガラス成形体の製造装置は、金型ユニット内に配置されたガラス材料を加熱し、加熱されたガラス材料をプレス成形することによりガラス成形体を製造するガラス成形体の製造装置であって、金型ユニット内のガラス材料を少なくともプレス成形する複数のメイン処理部と、複数のメイン処理部とは異なる処理を行い、複数のメイン処理部のそれぞれと中心軸を中心として周方向に離間した位置に設けられたサブ処理部と、金型ユニットを、サブ処理室に対応して設けられたサブ処理部待機位置と複数のメイン処理部に対応して設けられた複数のメイン処理部待機位置との間で、中心軸を中心に搬送する搬送ロボットと、複数のメイン処理部と複数のメイン処理部待機位置との間で金型ユニットを移動させる複数のメイン移動機構と、サブ処理部とサブ処理部待機位置との間で金型ユニットを移動させるサブ処理機構と、を備える。

本発明によれば、従来用いられていたターンテーブルに代えて搬送ロボットにより、金型ユニットを、サブ処理部待機位置と複数のメイン処理部に対応して設けられた複数のメイン処理部待機位置との間を搬送するため、第１のメイン処理部において第１の金型ユニットに対してプレス成形を行っている際に、第２の金型ユニットを第２のメイン処理部とサブ処理部との間で移動させることができる。これにより、第１の金型ユニットに対するプレス成形の処理時間に関係なく、第２の金型ユニットに対する交換、加熱、冷却ステップ等の各種処理を進行することができ、生産性を向上することができる。

また、本発明のガラス成形体の製造方法は、金型ユニット内のガラス材料を少なくともプレス成形する複数のメイン処理部と、複数のメイン処理部とは異なる処理を行い、複数のメイン処理部のそれぞれと中心軸を中心として周方向に離間した位置に設けられたサブ処理部と、金型ユニットを、サブ処理室に対応して設けられたサブ処理部待機位置と複数のメイン処理部に対応して設けられた複数のメイン処理部待機位置との間で、中心軸を中心に搬送する搬送ロボットと、複数のメイン処理部と複数のメイン処理部待機位置との間で金型ユニットを移動させる複数のメイン移動機構と、サブ処理部とサブ処理部待機位置との間で金型ユニットを移動させるサブ処理機構と、を備えたガラス成形体の製造装置を用いたガラス成形体の製造方法であって、サブ処理部により、プレス成形が完了した金型ユニットと新たな金型ユニットの交換、又は、金型ユニットから成形されたガラス成形体とガラス材料との交換を行う交換工程と、金型ユニットを、サブ移動機構によりサブ処理部からサブ処理部待機位置まで移動し、搬送ロボットによりサブ処理待機位置からメイン処理部待機位置まで搬送し、メイン移動機構によりメイン処理部待機位置からメイン処理部へ移動させるサブ−メイン移動工程と、メイン処理部により金型ユニット内のガラス材料を加熱する加熱工程と、メイン処理部により金型ユニット内のガラス材料をプレス成形するプレス工程と、金型ユニットを、メイン移動機構によりメイン処理部からメイン処理待機位置まで移動し、搬送ロボットによりメイン処理待機位置からサブ処理待機位置まで搬送し、サブ移動機構によりサブ処理待機位置からサブ処理部へ移動させるメイン−サブ移動工程と、を備え、第１の金型ユニットに、加熱工程又はプレス工程を行っている間に、これと並行して、第２の金型ユニットにメイン−サブ移動工程又はサブ−メイン移動工程を行う。

本発明によれば、生産性の高いガラス成形装置及び方法を提供することができる。

本実施形態のレンズの成形装置の構成を示す斜視概略図である。 本実施形態のレンズの成形装置の構成を示す搬送部の高さにおける水平断面図である。 本実施形態のレンズの成形装置の構成を示す交換・冷却部、第１の成形部、及び第２の成形部の高さにおける水平断面図である。 図３におけるＡ−Ａ断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ断面図である。 弧本実施形態のレンズ成形装置で用いられる成形型を示す断面図である。 搬送ロボットの構成を示す図であり、（ａ）は把持機構を示す平面図、（ｂ）は搬送ロボットの側面図である。 搬送ロボットを用いて成形型を移動させる流れを説明するための図（その１）であり、（ａ）は把持機構を示す平面図、（ｂ）は搬送ロボットの側面図である。 搬送ロボットを用いて成形型を移動させる流れを説明するための図（その２）であり、（ａ）は把持機構を示す平面図、（ｂ）は搬送ロボットの側面図である。 搬送ロボットを用いて成形型を移動させる流れを説明するための図（その３）であり、（ａ）は把持機構を示す平面図、（ｂ）は搬送ロボットの側面図である。 搬送ロボットを用いて成形型を移動させる流れを説明するための図（その４）であり、（ａ）は把持機構を示す平面図、（ｂ）は搬送ロボットの側面図である。 本実施形態のレンズ成形装置を用いたガラス成形体の製造方法における、二つの成形型の移動及び、これら成形型に対して行われる処理を示すタイムチャートである。 各ステップにおいて成形型のガラス材料の温度、及び、成形型に加えられる圧力の大きさを示すグラフである。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その１）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その２）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その３）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その４）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その５）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その６）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その７）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その８）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その９）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その１０）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その１１）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その１２）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 ガラス成形体の製造方法を説明するための図（その１３）であり、（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
図１〜図５は本実施形態のレンズの成形装置の構成を示し、図１は斜視概略図、図２は搬送部の高さにおける水平断面図、図３は交換・冷却部、第１の成形部、及び第２の成形部の高さにおける水平断面図、図４は図３におけるＡ−Ａ断面図、図５は図３におけるＢ−Ｂ断面図である。なお、図１では、後述する搬送機構については図示を省略している。

これらの図に示すように、本実施形態のレンズ成形装置１は、略円柱状の搬送部２と、搬送部２の上方に設けられた交換・冷却部４、と、第１の成形部６及び第２の成形部８と、を備える。本実施形態のレンズ成形方法では、一対の成形型を、交換・冷却部４と、第１及び第２の成形部６、８のいずれかとの間を、搬送部２を介して移動させて各工程を行うことにより、ガラス材料の成形を行う。

交換・冷却部４、第１の成形部６及び第２の成形部８は、後述する搬送機構を構成する駆動軸を中心とした所定の半径を有する小円の円周に沿うように、すなわち、交換・冷却部４、第１の成形部６及び第２の成形部８の中心が小円上に位置するように、配列されている。また、本実施形態では、これら交換・冷却部４、第１の成形部６及び第２の成形部８は、搬送機構を構成する駆動軸を中心に等角度間隔で設けられている。なお、これら交換・冷却部、各成形部は必ずしも本実施形態のように等角度間隔で設けられていなくてもよい。各部の配置によっては等角度間隔の場合よりも、生産性が向上する場合があるからである。例えば、移動頻度の高い交換・冷却部と第１の成形部、または交換・冷却部と第２の成形部との間隔を第１の成形部と第２の成形部との間隔よりも低角度にすることにより、移動時間の短縮が図られ、全体としての生産性向上に寄与する、等である。

搬送部２は、搬送部ケーシング２Ａにより円柱状の空間が形成され、この空間内に設置された搬送ロボット機構１４と、交換・冷却部４、第１の成形部６及び第２の成形部８の下方にそれぞれ設けられた交換・冷却部移動機構２４、第１の成形部移動機構２６及び第２の成形部移動機構２８と、を備える。また、搬送部ケーシング２Ａの上面の交換・冷却部４、第１の成形部６及び第２の成形部８に当たる箇所には、それぞれ開口４Ｂ、６Ｂ、８Ｂが形成されている。搬送部２内の空間は、これら開口４Ｂ、６Ｂ、８Ｂを介して、交換・冷却部４、第１の成形部６及び第２の成形部８内の空間とそれぞれ連通している。

なお、本実施形態では、搬送部２と、第１の成形部６及び第２の成形部８との間に形成された開口６Ｂ、８Ｂの径は、第１の成形部移動機構２６及び第２の成形部移動機構２８の型支持部２６Ａ、２８Ａの径よりも大きい。また、搬送部２と交換・冷却部４との間に形成された開口４Ｂの径は、交換・冷却部移動機構２４の型支持部２４Ａの径よりも小さい。

本実施形態では、搬送部２内は、特にヒーター等により加熱していないが、これに限らず、搬送部２内を加熱してもよい。搬送部２、第１の成形部６及び第２の成形部８は、それぞれの内部が不活性ガス雰囲気とされている。不活性ガスとしては、窒素やアルゴンなどが使用され、酸素濃度が５ｐｐｍ以下であることが好ましい。このように搬送部２、第１の成形部６及び第２の成形部８の内部を不活性ガス雰囲気とすることで、成形型１２の酸化やガラス材料の表面変質を防止できる。

各移動機構２４、２６、２８は、上下方向に延びる駆動軸２４Ｂ、２６Ｂ、２８Ｂと、駆動軸２４Ｂ、２６Ｂ、２８Ｂの先端に取り付けられた型支持部２４Ａ、２６Ａ、２８Ａと、を備える。これら移動機構２４、２６、２８は、交換・冷却部４、第１の成形部６、及び第２の成形部８の直下に、これらの各室４、６、８に対応して設けられている。各移動機構２４、２６、２８の駆動軸２４Ｂ、２６Ｂ、２８Ｂは、搬送部２の下方に設けられたアクチュエータなどの駆動装置（図示せず）により、型支持部２４Ａ、２６Ａ、２８Ａが搬送ロボット機構１４と干渉しないように下方に退行した位置と、先端の型支持部２４Ａ、２６Ａ、２８Ａが交換・冷却部４、第１の成形部６、及び第２の成形部８内まで進出した位置との間で上下方向に進退可能である。これにより、移動機構２４、２６、２８は、それぞれ、成形型を、搬送部２内の各室４、６、８の下方位置と、交換・冷却部４、第１の成形部６、及び第２の成形部８の各室内に収容された上方位置との間で移動させることができる。

第１及び第２の成形部６、８は、ともに第１及び第２の成形部ケーシング６Ａ、８Ａにより画成された略円筒状の空間からなり、内部に設けられた加熱機構としてのヒーター３０、３２と、第１及び第２の成形部ケーシング６Ａ、８Ａの上部に設けられたプレス機構３６、３８とを備える。ヒーター３０、３２としては、例えば、コイルヒーターなどの内側に配置された加熱対象(成形型)を外周から均一に加熱することができるものが望ましい。これらヒーター３０、３２により、第１及び第２の成形部６、８内は、ともにガラス屈伏点温度よりも１０〜３０℃程度高い温度に保たれている。第１及び第２の成形部６、８の内部は不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。なお、本実施形態では、ヒーター３０、３２を第１及び第２の成形部６、８の内部に設けることとしているが、これに限らず、第１及び第２の成形部６、８の外部に設置してもよい。

プレス機構３６、３８は、プレスヘッド３６Ａ、３８Ａと、プレスヘッド駆動部３６Ｂ、３８Ｂと、を備える。プレスヘッド駆動部３６Ｂ、３８Ｂは、内部に油圧ピストンなどのアクチュエータを内蔵しており、このアクチュエータを駆動させることによりプレスヘッド３６Ａ、３８Ａを第１及び第２の成形部６、８内に下方に向けて下降させる。

交換・冷却部４は、交換・冷却部ケーシング４Ａにより画成された略円筒状の空間からなる。また、交換・冷却部ケーシング４Ａには開口（図示せず）が設けられており、この開口にはシャッターが取り付けられている。交換・冷却部４では、この開口を通して、装置外部から新たなガラス材料が収容された成形型を供給し、また、成形が完了したガラス成形体が収容された成形型を装置外部へと搬出することができる。なお、搬送部ケーシング２Ａの上面の交換・冷却部４に対応する開口４Ｂの周囲にＯリングを取り付けられておくことが好ましい。これにより、後述するように、交換・冷却部移動機構２４を伸張させて、成形型１２を交換・冷却部４に搬送した際に、交換・冷却部移動機構２４の型支持部２４ＡとＯリングとが当接するため、交換・冷却部４内の空間と搬送部２内の空間とを密閉することができる。

なお、本実施形態では、第１及び第２の成形部６、８が成形型１２内のガラス材料をプレス成形するメイン処理部を構成する。また、交換・冷却部４が、プレス成形が完了した成形型と新たな成形型の交換を行うサブ処理部を構成する。また、交換・冷却部移動機構２４がサブ移動機構を構成し、第１及び第２の成形部移動機構２６、２８がメイン移動機構を構成する。

図６は、本実施形態のレンズ成形装置で用いられる成形型１２を示す断面図である。図７に示すように、成形型１２は、製造すべきガラス成形体の形状に合わせて形成された成形面を有する上型１３Ａ、下型１３Ｂと、これら上型１３Ａ及び下型１３Ｂの径方向の相互位置を規制する胴型１３Ｃとを有する。上型１３Ａ及び下型１３Ｂの成形面には離型膜が成膜されている。ガラス材料１５は、上型１３Ａと下型１３Ｂの間に挟み込まれた状態で配置されている。ガラス材料１５をガラス屈伏点温度以上に加熱した状態で、上下型１３Ａ、１３Ｂを相対的に近接する方向に加圧することにより、ガラス材料に成形面形状が転写され、所望の形状のガラス成形体（光学素子）にプレス成形することができる。なお、この成形型が本発明の金型ユニットに相当する。

搬送ロボット機構１４は、搬送部２の中心に下方から延びるように設けられた回転軸１６と、回転軸１６に固定されたテーブル１７と、テーブル１７上に設けられた搬送ロボット１８と、を備える。テーブル１７及び搬送ロボット１８は、回転機構（図示せず）により回転軸１６を回転させると、一体となって回転する。

搬送ロボット１８は、第１及び第２の成形部６、８の下方の位置と、交換・冷却部４の下方の位置との間で、回転軸１６の中心軸を中心に成形型１２を搬送する。なお、以下の説明では、第１及び第２の成形部６、８の下方の位置をそれぞれ第１及び第２のメイン処理部待機位置とし、サブ処理部待機位置をサブ処理部待機位置という。

図７は搬送ロボット１８の構成を示す図であり、（ａ）は把持機構４０を示す平面図、（ｂ）は搬送ロボットの側面図である。なお、以下の説明では、回転軸１６を中心として半径方向（すなわち、図７（ａ）、（ｂ）における横方向）を前後方向といい、半径方向外側（すなわち、図７（ａ）、（ｂ）における左側）を前方、半径方向内側（すなわち、図７（ａ）、（ｂ）における右側）を後方という。

図７に示すように、搬送ロボット１８は、搬送ロボット本体５７と、搬送ロボット本体５７に設けられた成形型１２を把持するための把持機構４０と、搬送ロボット本体５７を回転軸１６に対して半径方向に進退させる進退機構４２と、を備える。

把持機構４０は、一対の把持部材４４と、把持部材４４の間に介装された軸材５６と、くの字型に形成された回転部材５４と、上下に移動する押圧板５２と、を備える。
把持部材４４は、平面視略矩形状の基部４４Ｃと、基部４４Ｃから延びるアーム部４４Ａとを備える。成形型１２を把持していない状態では、基部４４Ｃの対向する面同士が当接している。両把持部材４４の基部４４Ｃの対向する内側周縁部の後部には、それぞれ前後方向に延びる切り欠き部４４Ｂが形成されている。この切り欠き部４４Ｂは、図７に示すように、両把持部材４４の基部４４Ｃが当接した状態で、基部４４Ｃの後方から中央まで所定の幅であり、先端部が前方に向かって幅が小さくなるような形状に形成されている。

アーム部４４Ａは、各基部４４Ｃの両側部から前方に向かって延びる。アーム部４４Ａの先端部は、成形型１２を把持するのに適した形状（本実施形態では、三角形状の凹部を有する形状）に形成されている。

これら把持部材４４の基部４４Ｃには、両把持部材４４の基部４４Ｃが当接した状態で連通するような、横方向（図７（ａ）の上下方向）に延びる貫通孔（図示せず）が形成されている。そして、一対の把持部材４４は、貫通孔にシャフト５０が挿通し、シャフト５０の両端部にバネ材４８を外装させ、バネ材４８の外側からシャフト５０に止め具４６を取り付けることにより、連結されている。また、両把持部材４４の基部４４Ｃの後部をまたぐように、案内部材４７が取り付けられている。この案内部材４７により、両把持部材４４は互いに離間する方向（図７（ａ）の上下方向）のみに相対移動可能になっている。

軸材５６は、上下方向に延びる円柱状の部材であり、下端部が両把持部材４４の切り欠き部４４Ｂにより形成される空間内に配置されている。また、軸材５６は、支持機構（図示せず）により、垂直に延びる状態を保ったまま、前後方向に移動するように支持されている。

回転部材５４は、一対のアーム５４Ｂ、５４Ｃを有するくの字状の部材であり、その中心部５４Ａが把持部材４４の切り欠き部４４Ｂの上方で回転可能に搬送ロボット本体５７に取り付けられている。これにより、回転部材５４は、中心部５４Ａを中心に前後方向及び上下方向により画成される面内で回転することができる。回転部材５４は、一方のアーム５４Ｂは、後方に下向きに延び、他方のアーム５４Ｃは後方に上向きに延びた状態となっている。

押圧板５２は、回転部材５４の上方に前後方向に延びるように設けられ、不図示の駆動機構により上下方向に移動可能な部材である。押圧板５２が下降すると、押圧板５２の下面と、回転部材５４の他方のアーム５４Ｃと当接し、他方のアーム５４Ｃが回転する。

押圧板５２が他方のアーム５４Ｃと離間した初期状態では、一対の把持部材４４はそれぞれ両側部に設けられたバネ材４８により内側へ向けて付勢されているため、基部４４Ｃの対向する面が当接している。

押圧板５２が下降すると、押圧板５２の下面と、回転部材５４の他方のアーム５４Ｃと当接し、回転部材５４を図７（ｂ）における時計回りに回転させる。そして、回転部材５４が回転することにより、一方のアーム５４Ｂが軸材５６を前方へ押圧しながら前進する。このように一方のアーム５４Ｂが軸材５６を前方へ押圧しながら前進すると、軸材５６が、一対の把持部材４４の切り欠き部４４Ｂの先端の傾斜面に当接し、これら一対の把持部材４４を側方に向けて押し広げながら前進する。さらに、これら一対の把持部材４４は、案内部材４７により互いに離間する方向のみに相対移動可能となっている。このため、軸材５６が前方へ前進すると、一対の把持部材４４がバネ材４８の弾性力に抗しながら離間し、一対のアーム４４Ａの間が開かれる。

また、上記の通り、一対の把持部材４４はバネ材４８により近接する方向に付勢されている。このため、このように一対のアーム４４Ａが開かれた状態から、押圧板５２が上昇して、回転部材５４の他方のアーム５４Ｃから離間すると、軸材５６は切り欠き部４４Ｂの先端の傾斜面を介して、後方に向かって付勢される。これにより、軸材５６が後方に移動し、さらに、軸材５６により回転部材５４の一方のアーム５４Ｂが後方に向かって押圧移動され、回転部材５４が図７（ｂ）における反時計周りに回転する。このようにして、一対の把持部材４４は基部４４Ｃが当接している初期状態へと戻る。

進退機構４２は、テーブル１７に前後方向に延びるように設置されたレール６１と、搬送ロボット本体５７の下部に設けられ、レール６１に沿って搬送ロボット本体５７を前後方向に案内するスライド部材６０と、一端６２Ｂが回転軸１６に接続され、他端６２Ａが搬送ロボット本体５７の後端に接続された第１の棒材６２と、一端６４Ｂが回転軸１６の中間部に接続され、他端６４Ａが第１の棒材６２の中間部に接続された第２の棒材６４と、第１の棒材６２の一端６２Ｂを上下方向に移動さえる駆動機構（不図示）と、を備える。

第１の棒材６２の一端６２Ｂは、回転軸１６に形成されたガイド溝１６Ａに沿って上下方向に摺動可能であるとともに、回転軸に対して回動可能に保持されている。このような構成としては、ガイド溝１６Ａに摺動可能な部材を設け、この摺動可能な部材に第１の棒材６２の一端６２Ｂを回動可能に接続すればよい。また、第１の棒材６２の他端６２Ａは、搬送ロボット本体５７の後部に回転可能に接続されている。

第２の棒材６４の一端６４Ｂは、回転軸１６の中間部に回転可能に接続されている。また、第２の棒材６４の他端６４Ａは、第１の棒材６２の中間部に第１の棒材６２に沿って摺動可能であるとともに、回転可能に保持されている。なお、このような構成としては、第１の棒材６２にガイド溝を設けるとともに、ガイド溝に摺動部材を設けておき、この摺動部材に第２の棒材６４の他端６４Ａを回動可能に接続すればよい。
スライド部材６０はレール６１に沿って摺動可能であり、これにより、搬送ロボット本体５７はレール６１に沿って水平方向に案内する。

駆動機構は、第１の棒材６２の一端６２Ｂをガイド溝１６Ａの上下に移動させることができる。
駆動機構により第１の棒材６２の一端６２Ｂが下方に移動されると、第１の棒材６２がその傾斜角が水平に近づくように回転し、他端６２Ａが水平方向に移動する。なお、この際、第２の棒材６４は、他端６４Ａが第１の棒材６４の長手方向にスライドしながら、第１の棒材６２を案内する。このように、第１の棒材６２が水平に近づくように回転すると、他端６２Ａが前方に向かって移動するため、搬送ロボット本体５７はスライド部材６０及びレール６１によりに案内されて前進する。

また、このように駆動機構により第１の棒材６２の一端６２Ｂが下方に移動して、搬送ロボット本体５７が前進した状態から、駆動機構により第１の棒材６２の一端６２Ｂを上昇させると、他端６２Ａが水平方向にのみ移動可能な搬送ロボット本体５７の後部に回転可能に接続されているため、第１の棒材６２が垂直に近づくように回転する。この際、第２の棒材６４は、他端６４Ａが第１の棒材６４の長手方向にスライドしながら、第１の棒材６２を案内する。このように、第１の棒材６２が垂直に近づくように回転すると、他端６２Ａが後方に向かって移動するため、搬送ロボット本体５７はスライド部材６０及びレール６１によりに案内されて後退する。

以下、上記の搬送ロボットを用いて、成形型をサブ処理部待機位置から第１メイン処理部待機位置まで移動させる流れを説明する。図８〜図１１は、搬送ロボットを用いて成形型を移動させる流れを説明するための図であり、各図において、（ａ）は把持機構４０を示す平面図、（ｂ）は搬送ロボットの側面図である。

成形型１２は、交換・冷却部移動機構２４の型支持部２４Ａ上に載置されている。まず、図８に示すように、把持機構４０の押圧板５２を下降させる。これにより、回転部材５４が回転し、軸材５６が前方に移動するため、把持部材４４が開かれる。

そして、このように把持部材４４を開いた状態を保ちながら、図９に示すように、進退機構４２の駆動機構により第１の棒材６２の一端６２Ｂを下降させる。これにより、搬送ロボット本体５７が前進し、成形型１２が把持機構４０の一対のアーム４４Ａの間に位置する。

このように、成形型１２が把持機構４０の一対のアーム４４Ａの間に位置した状態で、図１０に示すように、把持機構４０の押圧板５２を上昇させる。これにより、把持機構４０の一対の把持部材４４が閉じ、アーム４４Ａにより成形型１２が把持される。この状態で、交換・冷却部移動機構２４の駆動軸２４Ｂを下降させる。これにより、型支持部２４Ａが成形型１２から離間する。

次に、図１１に示すように、進退機構４２の駆動機構により第１の棒材６２の一端６２Ｂを上昇させる。これにより、搬送ロボット本体５７が回転軸１６に向かって退行する。
このように、搬送ロボット本体５７が退行した状態で、回転軸１６の中心軸周りに、回転軸１６及び搬送ロボット１８を第１のメイン処理部待機位置に向く位置まで回転させる。なお、この際、第１の成形部移動機構２６の駆動軸２６Ｂを下降させておく。

次に、進退機構４２の駆動機構により第１の棒材６２の一端６２Ｂを下降させる。これにより、搬送ロボット本体５７が前進し、成形型１２が第１の成形部移動機構２６の型支持部２８Ａ上に位置する。この状態で、第１の成形部移動機構２６の駆動軸２６Ｂを、型支持部２６Ａと成形型１２の下面とが当接するまで上昇させる。

次に、交換・冷却部移動機構２４の型支持部２４Ａ上に載置されている。まず、図８に示すように、把持機構４０の押圧板５２を下降させる。これにより、把持部材４４が開かれ、成形型１２が型支持部２６Ａに支持される。

このように、このように把持部材４４を開いた状態を保ちながら、進退機構４２の駆動機構により第１の棒材６２の一端６２Ｂを上昇させる。これにより、搬送ロボット本体５７が回転軸１６に向かって退行する。
そして、把持機構４０の押圧板５２を上昇させる。これにより、把持機構４０の一対の把持部材４４が閉じる。

上記の説明では、成形型をサブ処理部待機位置から第１メイン処理部待機位置まで移動する流れを説明したが、成形型をサブ処理部待機位置から第２メイン処理部待機位置まで移動させる場合や、第１又は第２メイン処理部待機位置からサブ処理部待機位置まで移動させる場合であっても同様に行うことができる。

以下、本実施形態のレンズ成形装置１を用いたガラス成形体の製造方法を説明する。本実施形態では、二つの成形型１２に対してタイミングをずらして並行して各処理を行うことにより、連続的にガラス成形体を製造する。

図１２は、本実施形態のレンズ成形装置を用いたガラス成形体の製造方法における、二つの成形型の移動及び、これら成形型に対して行われる処理を示すタイムチャートである。また、図１３は、各ステップにおいて成形型のガラス材料の温度、及び、成形型に加えられる圧力の大きさを示すグラフである。
また、図１４〜図２６は、ガラス成形体の製造方法を説明するための図であり、各図において（ａ）は搬送部内を示す水平断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

以下の説明では、図１４に示すように、第１の成形型１２Ａ内のガラス材料の成形が完了し、第１の成形型１２Ａが交換・冷却部４内に配置されるとともに、第２の成形型１２Ｂが第２の成形部８に位置し、加熱ステップが完了した状態から説明を開始する。なお、この状態では、搬送ロボット１８は、交換・冷却部４の直下に回転軸１６に向かって後退した状態で待機している。そして、交換・冷却部移動機構２４の駆動軸２４Ｂが上方に向かって伸張し、型支持部２４Ａに支持された成形型１２Ａが交換・冷却部４内に位置している。また、第２の成形部移動機構２８の駆動軸２８Ｂが上方に向かって伸張し、型支持部２８Ａに支持された成形型１２Ｂが第２の成形部８内に位置している。

まず、この状態で、交換・冷却部４内において成形型１２Ａを交換する交換ステップＳ１０を行う。すなわち、交換・冷却部４の開口を通して、成形が完了したガラス成形体及び成形型１２Ａを交換・冷却部移動機構２４の型支持部２４Ａから取外し、新たなガラス材料が収容された成形型１２Ｃを交換・冷却部移動機構２４の型支持部２４Ａに取り付ける。この際、搬送部ケーシング２Ａの交換・冷却部４に連通する開口の周囲にＯリングが設けられているため、交換・冷却部移動機構２４の型支持部２４Ａの上面と、このＯリングとが当接する。これにより、交換・冷却部４の開口部のシャッターを開けても、搬送部２内を気密状態に保つことができ、酸素（Ｏ₂）濃度の上昇を防止できる。

また、これと並行して第２の成形部８において、成形型１２Ｂにプレスを行うプレスステップＳ１６を行う。なお、プレスステップＳ１６については、このプレスステップＳ１６を行う際に詳細に説明する。

次に、成形型１２ＢにプレスステップＳ１６を実施した状態で、成形型１２Ｃを交換・冷却部４から第１の成形部６へ移動する第１の成形部移動ステップＳ１２を行う。すなわち、まず、図１５に示すように、交換・冷却部移動機構２４により、駆動軸２４Ｂを下降させて成形型１２Ｃを搬送部２内の交換・冷却部４内の下方位置（サブ処理部待機位置）まで移動させる。そして、図１６に示すように、搬送ロボット機構１４により、成形型１２Ｃを搬送部２内の第１の成形部６の直下（第１のメイン処理部待機位置）に位置するまで搬送する。次に、第１の成形部移動機構２６より成形型１２Ｃを第１の成形部６内まで移動させる。この第１の成形部移動ステップＳ１２及び後述する第２の成形部移動ステップＳ２２がサブ−メイン移動ステップに相当する。

次に、図１７に示すように、成形型１２ＢにプレスステップＳ１６を実施した状態で、成形型１２Ｃに加熱ステップＳ１４を行う。すなわち、第１の成形部６内のヒーター３２により成形型１２Ｃを、成形型１２Ｃ内のガラス材料の温度がガラス粘度で１０⁶〜１０¹¹ｄＰａ・ｓに相当する温度まで加熱する。好ましくは、図１３に示すように屈伏点温度Ｔｓよりも１０〜３０℃程度高くなるまで加熱する。なお、図１７では、プレス機構３６のプレスヘッド３６Ａが成形型１２Ｃの上面に当接しているが、当接させなくてもよい。

次に、成形型１２Ｂに対するプレスステップＳ１６が完了した後、成形型１２Ｂを、第２の成形部８から交換・冷却部４に移動させる第２の交換・冷却部移動ステップＳ２４を行う。すなわち、まず、図１８に示すように、第２の成形部移動機構２８により、成形型１２Ｂを第２の成形部８内から、搬送部２の第２の成形部８の下方位置（第２のメイン処理部待機位置）まで移動させる。そして、図１９に示すように、搬送ロボット機構１４により、成形型１２Ｂを交換・冷却部４の直下の位置（サブ処理部待機位置）まで回転させる。次に、図２０に示すように、交換・冷却部移動機構２４より成形型１２Ｂを交換・冷却部４内まで移動させる。この第２の交換・冷却部移動ステップＳ２４及び後述する第１の交換・冷却部移動ステップＳ１８がメイン−サブ移動ステップに相当する。

次に、成形型１２Ｂに対して第２の交換・冷却部移動ステップＳ１８が完了した後、成形型１２Ｂを、交換・冷却部４において冷却させる冷却ステップＳ２０を行う。そして、図２０に示すように、成形型１２Ｂに対する冷却ステップＳ２０が完了したら、交換ステップＳ１０を行い、成形が完了したガラス成形体が収容された成形型１２Ｂを、新たなガラス材料が収容された成形型１２Ｄと交換する。

また、成形型１２Ａに対する加熱ステップＳ１４が完了したら、引き続き第１の成形部６内において成形型１２Ｃに、プレスステップＳ１６を行う。本実施形態では、プレスステップＳ１６において、プレス処理を２回に分けて行う。まず、図１３に示すように、成形型１２Ｃをガラス屈伏点温度よりも１０〜３０℃高い温度（Ｔｓ＋１０〜３０℃）に保つように加熱しながら、所定の時間（例えば、数十秒〜数十分）、プレスヘッド駆動部３６Ｂによりプレスヘッド３６Ａを下降させ、成形型１２Ｃを上下方向に押圧する第１の加圧工程を行う。

次に、成形型１２Ｃに対して、ガラス転移温度よりも１０℃高い温度（Ｔｇ＋１０℃）まで冷却し、さらに均熱化する冷却工程を行う。
そして、成形型１２Ｃをガラス転移温度よりも１０℃高い温度（Ｔｇ＋１０℃）からガラス転移温度よりも５０℃低い温度（Ｔｇ−５０℃）以下まで冷却しながら、所定の時間（例えば、数十秒〜数十分）、プレスヘッド駆動部３６Ｂによりプレスヘッド３６Ａを下降させ、成形型１２Ｃを上下方向に押圧する第２の加圧工程を行う。なお、第２の加圧工程におけるプレス圧力は、第１のプレス処理におけるプレス圧力よりも小さい。

また、成形型１２Ｂを成形型１２Ｄに交換する交換ステップＳ１０が完了した後、成形型１２Ｄに対して、交換・冷却部４から第２の成形部８に移動させる第２の成形部移動ステップＳ２２を行う。すなわち、まず、図２１に示すように、交換・冷却部移動機構２４により、成形型１２Ｄを交換・冷却部４内から搬送部２内の交換・冷却部４の下方位置（サブ処理部待機位置）まで移動させる。そして、図２２に示すように、搬送ロボット機構１４により、成形型１２Ｄを、交換・冷却部４の下方位置から第２の成形部８の下方位置（第２のメイン処理部待機位置）まで回転させる。次に、図２３に示すように、第２の成形部移動機構２８より成形型１２Ｄを第２の成形部８内まで移動させる。

次に、成形型１２Ｄに対する第２の成形部移動ステップＳ２２が完了した後、図２３に示すように、第２の成形部８において、成形型１２Ｄに対して加熱ステップＳ１４を行う。そして、第２の成形部８において、成形型１２Ｄに対して加熱ステップＳ１４が完了したら、プレスステップＳ１６を行う。

また、第１の成形部６において、成形型１２Ｃに対するプレスステップＳ１６が完了した後、成形型１２Ｃに対して、第１の成形部６から交換・冷却部４に移動させる第１の交換・冷却部移動ステップＳ１８を行う。すなわち、まず、図２４に示すように、第１の成形部移動機構２６により、成形型１２Ｃを第１の成形部６内から、搬送部２内の第１の成形部６の下方位置（第１のメイン処理部待機位置）まで移動させる。そして、図２５に示すように、搬送ロボット機構１４により、成形型１２Ｃを搬送部２内の第１の成形部６の下方位置から交換・冷却部４の直下（サブ処理部待機位置）に位置するまで回転させる。次に、図２６に示すように、交換・冷却部移動機構２４より成形型１２Ｃを搬送部２内の交換・冷却部４の下方位置（サブ処理部待機位置）から交換・冷却部４内まで移動させる。
次に、交換・冷却部４において、成形型１２Ｃに対して冷却ステップＳ２０を行う。その後、再び、交換・冷却部４において交換ステップＳ１０を行う。

以上の工程を繰り返すことにより、複数の成形型により、タイミングをずらして並行してガラス成形体の製造を繰り返し行うことができる。なお、交換ステップにおいて、取り外した成形型は、装置外部において十分に冷却するとよい。

本実施形態のレンズ成形装置によれば、ターンテーブルに代えて搬送ロボット機構を用いている。このため、第１の成形部６において第１の成形型１２に対してプレスステップを行っている際に、第２の成形型１２Ｂを交換・冷却部４と第２の成形部８との間で移動させることができる。これにより、第１の成形型１２に対するプレスステップの処理時間に関係なく、第２の成形型１２Ｂに対する交換、加熱、冷却ステップ等の各種処理を進行することができ、生産性を向上することができる。

さらに、搬送ロボットは、成形型を側方から把持する把持機構４０と、把持機構４０を回転軸１６から外周方向に向かって進退させる進退機構４２と、を備えるため、交換・冷却部移動機構２４、第１の成形部移動機構２６、及び第２の成形部移動機構２８を上下方向に移動させる際に、把持機構４０を後退させて、これら移動機構と把持機構４０とが干渉するのを防止できる。

また、交換・冷却部移動機構２４、第１の成形部移動機構２６、及び第２の成形部移動機構２８の駆動軸２４Ｂ，２６Ｂ，２８Ｂは、その上部に載置された成形型１２が搬送ロボット機構１４の把持機構４０により把持されると、下方に向かって移動する。これにより、搬送ロボット機構１４が成形型１２を回転移動させる際に、成形型１２と、交換・冷却部移動機構２４、第１の成形部移動機構２６、及び第２の成形部移動機構２８の駆動軸２４Ｂ、２６Ｂ、２８Ｂと干渉することを防止できる。

なお、本実施形態では、２つの成形室を備えたレンズ成形装置について説明したがこれに限らず、３つ以上の成形室を設けてもよい。
また、本実施形態では、第１及び第２の成形部６，８において同一のレンズを成形することを前提として、第１及び第２の成形部６，８において行われる同じ時間にわたりプレスステップが行われる場合について説明した。しかしながら、これに限らず、第１及び第２の成形部６、８においてプレスステップの時間が異なる二種類のレンズを製造する場合にも適用することができる。

最後に本実施形態を図面を用いて総括する。
本実施形態のレンズ成形装置１は、図１ないし５に示すように、成形型１２内に配置されたガラス材料を加熱し、加熱されたガラス材料をプレス成形することによりガラス成形体を製造するガラス成形体の製造装置１であって、成形型１２内のガラス材料を少なくともプレス成形する第１及び第２の成形部６、８と、交換ステップを行い、第１及び第２の成形部６、８のそれぞれと中心軸を中心として周方向に離間した位置に設けられた交換・冷却部４と、成形型１２を、交換・冷却部４に対応して設けられたサブ処理部待機位置と第１及び第２の成形部６、８に対応して設けられた複数のメイン処理部待機位置との間で、回転軸１６を中心に搬送する搬送ロボット１４と、第１及び第２の成形部６、８と第１及び第２の成形部６、８との間で成形型１２を移動させる第１及び第２の成形部移動機構２６、２８と、交換・冷却部とサブ処理部待機位置との間で成形型１２を移動させる交換・冷却部移動機構２４と、を備える。

１ レンズ成形装置
２ 搬送部
４ 交換・冷却部
６ 第１成形部
８ 第２成形部
１２ 成形型
１４ 搬送ロボット機構
１５ ガラス材料
１６ 回転軸
１７ テーブル
１８ 搬送ロボット
２４ 交換・冷却部移動機構
２６ 第１の成形部移動機構
２８ 第２の成形部移動機構
３０、３２ ヒーター
３６ プレス機構
４０ 把持機構
４２ 進退機構
４４ 把持部材

Claims (6)

1. 金型ユニット内に配置されたガラス材料を加熱し、加熱された前記ガラス材料をプレス成形することによりガラス成形体を製造するガラス成形体の製造装置であって、
   前記金型ユニット内の前記ガラス材料を少なくともプレス成形する複数のメイン処理部と、
   前記複数のメイン処理部とは異なる処理を行い、前記複数のメイン処理部のそれぞれと中心軸を中心として周方向に離間した位置に設けられたサブ処理部と、
   前記金型ユニットを、サブ処理室に対応して設けられたサブ処理部待機位置と前記複数のメイン処理部に対応して設けられた複数のメイン処理部待機位置との間で、前記中心軸を中心に搬送する搬送ロボットと、
   前記複数のメイン処理部と前記複数のメイン処理部待機位置との間で前記金型ユニットを移動させる複数のメイン移動機構と、
   前記サブ処理部と前記サブ処理部待機位置との間で前記金型ユニットを移動させるサブ処理機構と、を備える、ガラス成形体の製造装置。
2. 前記搬送ロボットは、
   前記金型ユニットを側方から把持する把持機構と、
   前記把持機構を前記中心軸から外周方向に向かって進退させる進退機構と、
   を有する、請求項１に記載のガラス成形装置。
3. 前記サブ処理待機位置は、前記サブ処理部の下方に位置し、
   前記複数のメイン処理待機位置は、前記複数のメイン処理部の下方にそれぞれ位置し、
   前記複数のメイン移動機構の各々は、前記金型ユニットを前記メイン処理待機位置と前記メイン処理部との間を上下方向に移動させる第１の駆動軸を有し、
   前記サブ移動機構は、前記金型ユニットを前記サブ処理待機位置と前記サブ処理部との間を上下方向に移動させる第２の駆動軸を有する、請求項２に記載のガラス成形装置。
4. 前記第１及び第２の駆動軸は、その上部に載置された金型ユニットが前記搬送ロボットの前記把持機構により把持されると、下方に向かって移動する、請求項３に記載のガラス成形装置。
5. 前記メイン処理部は、前記金型ユニット内に配置されたガラス材料を加熱する加熱機構と、前記ガラス材料をプレス成形するプレス機構とを含む、請求項１から４のうち何れか１項に記載のガラス成形体の製造装置。
6. 金型ユニット内の前記ガラス材料を少なくともプレス成形する複数のメイン処理部と、
   前記複数のメイン処理部とは異なる処理を行い、前記複数のメイン処理部のそれぞれと中心軸を中心として周方向に離間した位置に設けられたサブ処理部と、
   前記金型ユニットを、サブ処理室に対応して設けられたサブ処理部待機位置と前記複数のメイン処理部に対応して設けられた複数のメイン処理部待機位置との間で、前記中心軸を中心に搬送する搬送ロボットと、
   前記複数のメイン処理部と前記複数のメイン処理部待機位置との間で前記金型ユニットを移動させる複数のメイン移動機構と、
   前記サブ処理部と前記サブ処理部待機位置との間で前記金型ユニットを移動させるサブ処理機構と、を備えたガラス成形体の製造装置を用いたガラス成形体の製造方法であって、
   前記サブ処理部により、前記プレス成形が完了した金型ユニットと新たな金型ユニットの交換、又は、前記金型ユニットから成形されたガラス成形体とガラス材料との交換を行う交換工程と、
   前記金型ユニットを、前記サブ移動機構により前記サブ処理部から前記サブ処理部待機位置まで移動し、前記搬送ロボットにより前記サブ処理待機位置から前記メイン処理部待機位置まで搬送し、前記メイン移動機構により前記メイン処理部待機位置から前記メイン処理部へ移動させるサブ−メイン移動工程と、
   前記メイン処理部により前記金型ユニット内の前記ガラス材料を加熱する加熱工程と、
   前記メイン処理部により前記金型ユニット内の前記ガラス材料をプレス成形するプレス工程と、
   前記金型ユニットを、前記メイン移動機構により前記メイン処理部から前記メイン処理待機位置まで移動し、前記搬送ロボットにより前記メイン処理待機位置から前記サブ処理待機位置まで搬送し、前記サブ移動機構により前記サブ処理待機位置から前記サブ処理部へ移動させるメイン−サブ移動工程と、を備え、
   第１の金型ユニットに、加熱工程又はプレス工程を行っている間に、これと並行して、第２の金型ユニットにメイン−サブ移動工程又はサブ−メイン移動工程を行う、ガラス成形体の製造方法。

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