JP2792613B2

JP2792613B2 - ガラス成形装置

Info

Publication number: JP2792613B2
Application number: JP3178904A
Authority: JP
Inventors: 伸行中川; 勇執行
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH054821A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、非球面レンズ
などの高精度な光学素子をプレス成形装置で形成する場
合に、プレス操作機構に対応するプレス成形位置に成形
型をセットする際にプレス位置設定を行うガラス成形装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、研削・研磨による光学素子加工方
法に代わり、加熱軟化させた光学用成形ガラス素材を成
形型内で直接プレス成形する方法が注目されている。

【０００３】通常、この種の成形には、胴型内で、上記
胴型に摺動する成形用型部材を用いて、軟化状態にある
ガラス素材をプレスし、上記型部材の成形面に対応した
光学機能面を上記ガラス素材に形成するようにした光学
素子のプレス成形装置が用いられる。この場合、上記成
形型は、予め、パレット上に設置されていて、上記パレ
ットをプレス操作機構に対応するプレス成形位置に搬
入、設置することで、間接的に上記プレス操作機構との
マッチングを図っている。これは、成形型の損傷など
で、型交換が必要になった時、短時間で、簡単に交換作
業が行えるようにして、稼動率の低下を回避する意図に
基くものである。特に、プレス成形を不活性ガスの雰囲
気内で実施する場合には、型交換用のチャンバ−から成
形チャンバ−への、また、成形チャンバ−から型交換チ
ャンバ−への成形型の移動が面倒であるだけに、成形型
をパレット上に設置して、移動操作することのメリット
が大きいのである。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、このよう
に、成形型をパレット上に設置し、上記パレットをプレ
ス成形位置に位置決めする場合には、上記プレス操作機
構と成形型とのマッチングが難しくなる。これは、通
常、パレットの位置決めに、上記パレットを突き当てる
ピン・ガイドなどの位置設定部材を用いているので、上
記パレットが周囲温度に影響されて熱膨張すると、プレ
ス操作機構のプレス操作中心と成形型の中心とがずれて
しまうためである。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記事情に基づいてなされた
もので、周囲温度に影響されることがないように、パレ
ットを所定温度に維持し、熱膨張による成形型の位置ず
れを避け、プレス操作機構と成形型とのマッチングが確
保できるようにした、ガラス成形装置を提供しようとす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
一対の成形型内にガラス素材を入れてプレス成形するガ
ラス成形装置において、上記ガラス素材を前記成形型内
に入れて加熱し、プレス成形するための成形チャンバー
と、上記成形型を交換するための交換用成形型を待機さ
せる成形型交換チャンバーと、該交換用成形型を上記交
換チャンバーから上記成形チャンバーに移送するため
に、上記交換用成形型を載せるパレットと、該パレット
を上記交換チャンバーと成形チャンバーとの間で往復移
送するために敷設されたガイドレールと、該ガイドレー
ルに沿って上記パレットを移送する入換え手段と、上記
パレットが周囲温度の影響を受けて熱膨張しないように
上記パレットに用意された恒温・断熱手段と、上記成形
チャンバー内でプレス成形位置に導入された上記パレッ
トを位置決めする位置設定部材とを装備しており、上記
恒温・断熱手段の断熱部材は、上記パレット上にあっ
て、上記成形型を、プレス操作機構に対しての位置決め
状態で載置することを特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の、成形型の位置設定装置を、
図示の光学素子のプレス成形装置に適用した場合につい
て具体的に説明する。図示のプレス成形装置は、図１お
よび図２に示すように、ガラス素材（ガラスブランク）
を成形型１内に装填し、プレス操作機構２の操作で上記
成形型１の可動部（後述）を働かせることにより、プレ
ス成形するもので、このプレス成形は、好ましくは、窒
素ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気中で行われる。こ
のために、上記成形型１、プレス操作機構２などは、気
密構造の成形チャンバ−３内に装備される。

【０００８】上記成形チャンバ−３は、架台１０上に配
置され、ガラス素材の搬入および成形品の搬出のための
出入口３０１にゲ−トバルブ１１を装備していて、これ
を介して外部と連通されている。また、上記架台１０に
は、上記成形チャンバ−３に隣接して成形型交換チャン
バ−１２が配設してあり、この交換チャンバ−１２はゲ
−トバルブ１３を介して、上記成形チャンバ−３に連通
している。

【０００９】また、上記成形チャンバ−３内には、上記
成形型１に対するガラス素材の導入（搬入）および成形
品の導出（搬出）を行うための入換え手段として、吸着
フィンガ−４が装備されている。上記吸着フィンガ−４
は、上記成形チャンバ−３の床を貫通して、外部から上
記成形チャンバ−３内へ垂直に導入した回転軸４０１の
上端に、吸着ハンド４０２を装着し、上記吸着ハンド４
０２の先端に吸着パッド４０３を設けたもので、上記回
転軸４０１は、架台１０に設けたシリンダ機構１４のピ
ストンロッド１４Ａに回転自在に連結され、上記ピスト
ンロッド１４Ａの動作で、軸方向に上下動作されるよう
になっているとともに、上記ピストンロッド１４Ａに設
けた電動モ−タ１５によりギヤ列１６を介して回転動作
されるようになっている。

【００１０】しかして、上記吸着パッド４０３にガラス
素材を吸着した状態で、上記シリンダ機構１４の制御お
よび上記電動モ−タ１５の回転制御に基く上記回転軸４
０１の軸方向動作および回動動作で、上記吸着パッド４
０３を上記成形型１内に導入し、下型部材１０１の成形
面の上にガラス素材を置き、また、成形後は、同じ吸着
パッド４０３で成形型１内に導入し、成形品を吸着した
状態で、上記回転軸４０１の逆方向の軸方向動作および
回動動作で、上記成形型１内から取出すように機能す
る。

【００１１】上記出入口３０１の下方に位置して、上記
架台１０の上には、成形チャンバ−３に対する上記ガラ
ス素材および成形品の搬入・搬出手段１７が配置してあ
る。上記搬入・搬出手段１７は、シリンダ機構１８から
上方に延びるピストンロッド１８Ａに入換えチャンバ−
１７１を装着するとともに、上記入換えチャンバ−１７
１の上端に在る開口１７１Ａから上下に出入りできる置
き台１７２を装備し、上記置き台１７２を上記入換えチ
ャンバ−１７１内に設けた昇降手段（例えば、ピストン
・シリンダ機構）１７３で昇降できるようにしてある。

【００１２】しかして、上記成形チャンバ−３に対して
ガラス素材あるいは成形品を搬入・搬出するときには、
置き台１７２にガラス素材を載せた状態で、上記シリン
ダ機構１８の制御により、ピストンロッド１８Ａを上昇
させ、入換えチャンバ−１７１を上昇して、その開口１
７１Ａを上記ゲ−トバルブ１１に気密に接触させる。こ
の状態で、上記入換えチャンバ−１７１内を所定の雰囲
気に置換し、上記ゲ−トバルブ１１を開放して、上記成
形チャンバ−３と入換えチャンバ−１７１とを連通し、
更に、上記昇降手段１７３で、上記置き台１７２を上記
成形チャンバ−３内に導入し、吸着フィンガ−４に対し
てガラス素材の受渡しおよび成形品の受取りを行うので
ある。そして、このあと、上記昇降手段１７３を逆に動
作し、上記置き台１７２を入換えチャンバ−１７１に戻
し、ゲ−トバルブ１１を閉じ、シリンダ機構の働きで、
上記入換えチャンバ−１７１を降下し、上記置き台１７
２からの成形品の取出し、および、そこへの新たなガラ
ス素材の持込みを行うことができる。

【００１３】この実施例では、上記置き台１７２へのガ
ラス素材の持込み、そこからの成形品の取出しには、所
要のロボット１９が用いられる。上記ロボット１９は、
吸着手段などを用いて、ストッカ−２０からガラス素材
を上記置き台１７２へ置き換えると共に、上記置き台１
７２から所要個所へに成形品を持ち出すものである。す
なわち、上記ロボット１９は、Ｘ軸ア−ム１９１、Ｙ軸
ア−ム１９２を有し、上記両ア−ムの働きで、上記Ｙ軸
ア−ム１９２に設けた吸着ハンド１９３をＸ・Ｙ軸方向
に移動操作できるようにしてある。また、上記ストッカ
−２０は、フレ−ム２０Ａ上に電動モ−タ２０Ｂを設
け、その回転軸にパレット２０Ｃを固定したもので、上
記電動モ−タ２０Ｂの駆動で、パレット２０Ｃを旋回
し、上記ロボット１９に対応した個所で、成形品の受取
り、ガラス素材の引き渡しを行うのである。なお、この
実施例では、別に冷却台２１が用意されていて、上記吸
着ハンド１９３で置き台１７２から取出した成形品を一
時的に上記冷却台２１に置き、所望温度まで自然、ある
いは強制冷却する。

【００１４】上述の成形型１は、成形用の胴型１００
に、その中心に対して四方に分散配置された４組の下型
部材１０１および上型部材１０２を上下摺動自在に組み
込んだ、４個取りの構造になっており、上述の吸着パッ
ド４０３によるガラス素材の受け入れ、および、成形品
の取出しのために、上記胴型１００の側部に出入り用の
開口１００Ａを形成している。そして、上記胴型１００
は上記成形チャンバ−３内において、パレット５上に配
置・固定されている。

【００１５】上記パレット５は、上記交換チャンバ−１
２内のガイドレ−ル６Ａを介して、上記交換チャンバ−
１２から上記ゲ−トバルブ１３を通して上記成形チャン
バ−３内に敷設されたガイドレ−ル６Ｂへと案内され、
上記成形チャンバ−３内のプレス成形位置に設置される
ようになっている。上記プレス成形位置には、図３に示
すように、上記パレット５の先端が突き当たるピン・ガ
イドなどの位置設定部材６１、６１、および、上記パレ
ット５の一側が突き当たる、同様の位置設定部材６２、
６２がそれぞれ配設してある。また、上記位置設定部材
６２、６２に対して上記パレット５の一側を突き当てる
ため、対向する位置に、押圧操作子６３、６４が装備さ
れている。

【００１６】特に、本発明では、上記パレット５が周囲
温度の影響を受けて熱膨張しないように、恒温・断熱手
段６０が用意されている。上記恒温・断熱手段６０は、
この実施例では、図３および図４に示すように、上記パ
レット５側に設けられる断熱部材６０１と、上記プレス
成形位置で上記パレット５下に位置する冷却機構６０２
とから構成されている。

【００１７】上記断熱部材６０１は、上記パレット５の
上面に形成した扁平な受溝状のステ−ジ５１に嵌合され
る板状のセラミック材料で構成され、上下の面には帯状
の多数のフィン６０１Ａ、６０１Ｂが形成されている。
そして、上記パレット１上には成形型１が、上記パレッ
ト５に設けたガイド・ピン５２を介して位置決めされた
状態で、上記断熱部材６０１の上に設置される。

【００１８】また、上記冷却機構６０２は、水冷式の循
環冷却システムを採用しており、図には上記パレット５
の底面に接する冷却部のみが示されている。

【００１９】しかして、ガイドレ−ル６Ｂを介してプレ
ス成形位置に導入された上記パレット５は、先ず、押圧
操作子６３、６４の働きで、その側面を上記位置設定部
材６２、６２に突き当て、その状態で、その先端部を位
置設定部材６１、６１に突き当てられる。これによっ
て、上記パレット５上の成形型１は、間接的ではある
が、プレス操作機構２のプレス操作の中心に、上下型部
材１０１、１０２の中心をマッチングすることができ
る。この場合、上記パレット５は、断熱部材６０１の働
きで、成形型１側からの熱を遮断しており、また、冷却
機構の働きで、所定の温度に維持されているので、上記
パレット５に対する上記成形型１の相対位置は、熱膨張
の影響を受けないから、正規のプレス位置からのずれを
生じない。

【００２０】また、上記実施例において、上記パレット
５の先端側には、成形型１側の加熱用電源コネクタ−５
３、および、熱電対などの温度センサ（図示せず）用な
どのコネクタ−５４を具備しており、これに対応して、
成形チャンバ−内側の所定位置には、電源側コネクタ−
５３Ａ、および、温度検知装置（図示せず）側のコネク
タ−５４Ａが設けられている。

【００２１】なお、上記コネクタ−５３は、例えば、図
５および図６に示すように、テフロン（商品名）などの
絶縁材料で構成された支持ブロック５３１にコネクタ−
・ピン５３２を、これに電気的に接続される端子ブロッ
ク５３３および上述同様な絶縁材料よりなる共通の連結
ブロック５３４を介して、貫通・装着したもので、上記
端子ブロック５３３に形成した接続孔５３３Ａには、成
形型１側からコネクタ−・ピン５３５が挿脱自在に嵌挿
してある。また、上記コネクタ−５３Ａは、同様に、絶
縁材料で構成された支持ブロック５３１Ａに雌コネクタ
−５３２Ａを、これに電気的に接続される端子ブロック
５３３Ａおよび絶縁材料よりなる共通の連結ブロック５
３４Ａを介して、貫通・装着している。そして、上記パ
レット５がガイドレ−ル６Ｂに沿ってプレス成形位置に
導入され、位置設定部材６１、６１に突き当てられると
き、上記雌コネクタ−５３２Ａに上記コネクタ−・ピン
５３２を接続するのである。

【００２２】また、これらコネクタ−などが成形型１側
からの熱の影響を受けないように、この実施例では、上
記パレット５の先端には、上記コネクタ−・ピン５３５
を通す挿通穴５５１を有するＬ字形板部材よりなるリフ
レクタ−５５２が装着してある。

【００２３】上述のプレス操作機構２は、図１に示すよ
うに、上記プレス成形位置において、上記ガイドレ−ル
６Ｂの下側に押上用の操作部材２０１を配置してあり、
また、成形型１の上方に、各上型部材１０２に対応して
４個のプレス用の操作部材２０２を配置し、これらを共
通ホルダ−ブロック２０３で保持している。上記操作部
材２０１は、その上端を、上記成形チャンバ−３の底部
に設けた環状の部材２０４を介して、上記成形チャンバ
−３の外部から内部に挿入できる構造になっており、ま
た、その下端を、押上用のシリンダ−機構２０５から上
方に延びるピストンロッド２０６に連結している。ま
た、上記操作部材２０１の上端には、上記下型部材１０
１に共通する突上げ駒２０７が取付けてあって、上記胴
型１００に対して摺動させながら、上記下型部材１０１
を共通に押し上げることができるようになっている。

【００２４】上記操作部材２０２は、上記ホルダ−ブロ
ック２０３の下端に設けた摺動部で案内されて上下に動
作できる状態になっており、上記ホルダ−ブロック２０
３内に設けた弾持機構２０８で、上記ホルダ−ブロック
２０３に対して所定位置まで相対移動できるように、下
向きに弾持されている。なお、この実施例では、上記弾
持機構２０８には、皿ばねを重ねた構造を採用している
が、他の適当な機構、構成のものを採用しても良い。

【００２５】上記ホルダ−ブロック２０３の上端には共
通ロッド２０９が連結してあり、上記共通ロッド２０９
は、上記成形チャンバ−３の天井部を貫通して、その内
部から外部に延びていて、上記成形チャンバ−３の上部
に配置したプレス用のシリンダ−機構２１０から下方に
延びるピストンロッド２１１に連結されている。

【００２６】しかして、上記プレス操作機構２を用い
て、ガラス素材をプレス成形する時には、先ず、上記シ
リンダ機構２１０の働きで、上記ホルダ−ブロック２０
３を上昇させ、上記上型部材１０２を引き上げ、所謂、
型開きをなす。そして、先述の吸着ハンド４０２によ
り、ガラス素材を成形型１内に導入し、再び、上記ホル
ダ−ブロック２０３を下降すると、上記上型部材１０２
は上記ガラス素材上に降下する。その後、更に、上記シ
リンダ機構２１０を稼動し、上記ホルダ−ブロック２０
３を降下すると、上記操作部材２０２が上記上型部材１
０２にプレス圧を加える。上型部材１０２で押し切った
後、冷却過程で、シリンダ機構２０５は操作部材２０１
を押上げ、突上げ駒２０７を介して下型部材１０１を上
向きに押圧し、Ｒ面を確保する。また、成形後、上記シ
リンダ機構２１０を稼動し、上記ホルダ−ブロック２０
３を上昇すると、上型部材１０２が上昇し、型開きがな
される。

【００２７】上述の成形型交換チャンバ−１２には、成
形型交換手段７が装備してある。上記成形型交換手段７
は、入換え手段７０１を備えていて、これによって、上
記ガイドレ−ル６Ａに沿って、成形型１を載置・固定し
たパレット５を、上記ゲ−トバルブ１３を介して、成形
チャンバ−３内のガイドレ−ル６Ｂに移送するようにな
っている。

【００２８】上記入換え手段７０１は、上記成形型交換
チャンバ−１２内に延びるロッド７０２の先端に、結合
ハンド７０３を取付けるとともに、その基端部にスラス
トベアリング７０４を介してアクチュエ−タ７０５を装
着しており、また、上記アクチュエ−タ７０５に装備し
たモ−タ７０６によって、Ｌ字クランク７０７を介して
上記ロッド７０２を回動操作できる構成になっており、
また、上記アクチュエ−タ７０５を駆動する時、上記ロ
ッド７０２と平行に配置したガイドレ−ル７０８に沿っ
て上記アクチュエ−タ７０５を移動することで、上記ロ
ッド７０２をその長手方向に移動できるように構成され
ている。

【００２９】しかして、上記モ−タ７０６の動作で、ロ
ッド７０２を回動し、この動作で、上記パレット５に対
する上記結合ハンド７０３の係脱操作をなし、また、上
記アクチュエ−タ７０５の働きで、上記パレット５を、
上記ガイドレ−ル６Ａに沿って移動することができる。
なお、この実施例では、上記結合ハンド７０３に対応し
て、上記パレット５側には、図３および図４に示すよう
に、その後端に位置して、フック部材５６が装備されて
いて、上記結合ハンド７０３に係脱できるようになって
いる。これによって、上記入換え手段７０１の制御によ
り、上記パレット５を、上記ゲ−トバルブ１３を介して
成形チャンバ−３のガイドレ−ル６Ｂにもたらし、プレ
ス操作機構２のプレス位置にセットし、あるいは、逆
に、そこから成形型交換チャンバ−１２へと引戻すこと
ができる。

【００３０】また、上記成形型交換手段７は、パレット
５を移動するパレット置換手段７１１を備えている。上
記パレット置換手段７１１は、上記ガイドレ−ル６Ａの
長手方向と直交する方向に進退するピストンロッド７１
２Ａを備えたシリンダ機構７１２を、上記成形型交換チ
ャンバ−１２の一側に装備し、また、上記ピストンロッ
ド７１２Ａの先端に、２つのステ−ジ７１３Ａ、７１３
Ｂを有する送り台７１３を装着したものである。そし
て、上記各ステ−ジ７１３Ａ、７１３Ｂには、それぞれ
上述のガイドレ−ル６Ａが装備してある。なお、上記成
形型交換チャンバ−１２の他側には、成形型１の出し入
れのための開口があり、そこに扉１２Ａが装備してあ
る。

【００３１】しかして、予め、扉１２Ａをあけて、上記
シリンダ機構７１２を働かせ、送り台７１３を上記成形
型交換チャンバ−１２の開口から外にせりださせて、例
えば、上記ステ−ジ７１３Ａのガイドレ−ル６Ａ上に、
新たな成形型１を搭載したパレット５を載せ、そして、
上記シリンダ機構７１２を逆に働かせ、上記送り台７１
３を戻して、図２に示すように、シリンダ機構７１２の
ある側に片寄せ、扉１２Ａを閉じて、上記成形型交換チ
ャンバ−１２内のガス置換を行っておくと、この状態で
は、上記ステ−ジ７１３Ｂのガイドレ−ル６Ａが、上記
成形型交換チャンバ−１２の中央（パレット入換え位
置）に位置している。

【００３２】従って、上記入換え手段７０１の働きで、
成形チャンバ−３から、使用済みの成形型１を、これを
載せたパレット５とともに、空のステ−ジ７１３Ｂ上に
取出すことができる。また、その後、上記シリンダ機構
７１２を働かせて、上記成形型交換チャンバ−１２の中
央に上記ステ−ジ７１３Ａを位置させ、再び、上記入換
え手段７０１を働かせることで、ガイドレ−ル６Ａ上か
ら成形チャンバ−３のガイドレ−ル６Ｂへと新たな成形
型１をパレット５とともに、移送でき、プレス操作機構
２のプレス位置にセットすることができる。なお、使用
済みの成形型１は、成形チャンバ−３に対する新たな成
形型１の入換え後、扉１２Ａを開放して、パレット５上
より取出すことができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、プレス
成形で、ガラス素材から光学素子などの成形品を製造す
るガラス成形装置において、成形型をパレット上に設置
し、上記パレットをプレス操作機構に対応するプレス位
置に位置決めするように、上記プレス成形位置に、上記
パレットを突き当てる位置設定部材を設けると共に、上
記パレットの温度を所定温度に維持する恒温・断熱手段
を装備しているので、周囲温度に影響されることがない
ように、パレットを所定温度に維持し、熱膨張による成
形型の位置ずれを避け、プレス操作機構と成形型とのマ
ッチングが確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すプレス成形装置の概略
正面図である。

【図２】上記プレス成形装置の概略平面図である。

【図３】本発明の要部を示す平面図である。

【図４】本発明の要部を示す側面図である。

【図５】本発明の一部を示す側面図である。

【図６】本発明の一部を示す端面図である。

【符号の説明】

１成形型１００胴型１０１下型部材１０２上型部材２プレス操作機構３成形チャンバ− ４吸着フィンガ− ５パレット６０恒温・断熱手段６０１断熱部材６０２冷却機構６１、６２位置設定部材６３押圧操作子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C03B 11/00 C03B 11/12 C03B 11/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の成形型内にガラス素材を入れてプ
レス成形するガラス成形装置において、上記ガラス素材
を前記成形型内に入れて加熱し、プレス成形するための
成形チャンバーと、上記成形型を交換するための交換用
成形型を待機させる成形型交換チャンバーと、該交換用
成形型を上記交換チャンバーから上記成形チャンバーに
移送するために、上記交換用成形型を載せるパレット
と、該パレットを上記交換チャンバーと成形チャンバー
との間で往復移送するために敷設されたガイドレール
と、該ガイドレールに沿って上記パレットを移送する入
換え手段と、上記パレットが周囲温度の影響を受けて熱
膨張しないように上記パレットに用意された恒温・断熱
手段と、上記成形チャンバー内でプレス成形位置に導入
された上記パレットを位置決めする位置設定部材とを装
備しており、上記恒温・断熱手段の断熱部材は、上記パ
レット上にあって、上記成形型を、プレス操作機構に対
しての位置決め状態で載置することを特徴とする、ガラ
ス成形装置。
【請求項２】上記パレットには、成形型側の加熱用に
給電や温度検知のための手段が装備されていることを特
徴とする請求項１に記載のガラス成形装置。