JP3143572B2 - Glass element molding apparatus and glass element molding method - Google Patents

Glass element molding apparatus and glass element molding method

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JP3143572B2
JP3143572B2 JP07012925A JP1292595A JP3143572B2 JP 3143572 B2 JP3143572 B2 JP 3143572B2 JP 07012925 A JP07012925 A JP 07012925A JP 1292595 A JP1292595 A JP 1292595A JP 3143572 B2 JP3143572 B2 JP 3143572B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばカメラなどのガ
ラスレンズやプラスチック眼鏡のレンズを成形するため
のガラス型など(以下光学ガラス素子として説明する)
をプレスにより成形するガラス素子成形装置並びにガラ
ス素子成形方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a glass mold for molding a glass lens of a camera or the like or a lens of plastic spectacles (hereinafter referred to as an optical glass element).
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a glass element molding apparatus and a glass element molding method for molding glass by pressing.

【0002】[0002]

【従来の技術】上下一対の型間にガラス素材を配置し、
前記型およびガラス素材を、加熱して、ガラス素材をプ
レス成形する成形装置において、プレス軸の駆動源にサ
ーボモータを用い、そのトルクをウォームジャッキなど
の伝達機構を介してプレス軸の直線運動推力としてプレ
スを行う機能と、位置検出器を用いてプレス軸に取り付
けられた移動金型の位置を制御する位置制御機能と、プ
レス軸と移動金型との間に配置した荷重検出器で、実際
の荷重(プレス力)を検出し、該プレス力と予め設定し
ておいた設定プレス力との差により、サーボモータに加
える電流値を閉ループでトルク制御するトルクフィード
バック機能とを具備する装置により、プレス成形すると
き、設定プレス力に達するまでは軸は一定の速度で移動
し、目標プレス力に達すると、設定プレス力に保つよう
にトルク制御される。
2. Description of the Related Art A glass material is arranged between a pair of upper and lower molds,
In a molding apparatus for heating the mold and the glass material to press-mold the glass material, a servomotor is used as a drive source of the press shaft, and the torque is applied to a linear motion thrust of the press shaft via a transmission mechanism such as a worm jack. With the function of performing the press as, the position control function of controlling the position of the moving die attached to the press shaft using the position detector, and the load detector arranged between the press shaft and the moving die, A device having a torque feedback function of detecting the load (pressing force) of the servomotor, and controlling the current value applied to the servomotor in a closed loop by a difference between the pressing force and a preset pressing force. When press forming, the shaft moves at a constant speed until the set press force is reached, and when the target press force is reached, the torque is controlled to maintain the set press force. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】プレス成形するときの
移動軸金型の動きはNCによって制御されるが、その指
令は例えば G100 となる。ここで、G100はトルク制御の指令、Zは金
型の位置、Fは移動軸金型の移動速度、Iはプレス力、
Pはタイマー、Eはトルクフィードバック有無を表す。
この指令を行っているときの、移動軸金型の動きとプレ
ス力は次の3つに分けることができる。 1)金型が予熱位置からガラス素材に接触するまで 金型は一定の設定速度F で移動する。この時プ
レス力は0kgfである。
The movement of the moving shaft mold during press molding is controlled by the NC. Z F I P E Becomes Here, G100 is a torque control command, Z is the mold position, F is the moving speed of the moving shaft mold, I is the pressing force,
P represents a timer, and E represents the presence or absence of torque feedback.
When this command is issued, the movement of the moving shaft die and the pressing force can be divided into the following three. 1) Until the mold contacts the glass material from the preheating position, the mold has a constant set speed F Move with. At this time, the pressing force is 0 kgf.

【0004】2)金型とガラス素材が接触してから設定
プレス力に達するまで 金型は一定の設定速度F で移動する。この時プ
レス力は、ガラス素材の形状と温度(粘度)により変化
する。例えば、ガラス素材が球のとき、プレス開始時は
金型とガラス素材との接触面積が小さいためプレス力も
小さいが、プレスが進むと接触面積の増加に伴いプレス
力も増加する。ガラス素材が成形品形状に極めて近似し
ているとき、例えば非球面レンズを成形するときに、該
非球面形状に近似した球面を有する球面レンズは、接触
面積の変化が少ないため、プレス力は無負荷状態から設
定プレス力までほぼステップ状に増加する。
[0004] 2) From the contact between the mold and the glass material, until the set pressing force is reached, the mold is driven at a constant set speed F. Move with. At this time, the pressing force changes depending on the shape and temperature (viscosity) of the glass material. For example, when the glass material is a sphere, the pressing force is small at the start of pressing because the contact area between the mold and the glass material is small, but as the pressing proceeds, the pressing force increases as the contact area increases. When the glass material is very close to the shape of the molded product, for example, when forming an aspherical lens, a spherical lens having a spherical surface similar to the aspherical shape has a small change in the contact area, so the pressing force is unloaded. It increases almost stepwise from the state to the set pressing force.

【0005】3)設定プレス力に達した後 金型はガラス素材にかかるプレス力が設定プレス力一定
となるように移動する。
[0005] 3) After reaching the set pressing force, the mold moves so that the pressing force applied to the glass material becomes constant.

【0006】前記「2)金型とガラス素材が接触してか
ら設定プレス力に達するまで」におけるガラスにかかる
プレス力の変化速度は、主に軸の移動速度に支配され、
かつガラス素材の形状・温度(粘度)・大きさ、成形品
の形状・大きさに影響され、プレス力の制御ができなか
った。このため、ガラス素材の形状・大きさ、成形品の
形状によってはプレス力がほぼステップ状に増加し、ガ
ラスに無理な力がかかり、ひびや割れを生じさせること
がある。また金型にも急に無理な力が加わるのは、金型
にダメージを与える虞れが有り、金型寿命にも影響す
る。
[0006] The change speed of the pressing force applied to the glass in the above "2) from the time when the mold and the glass material come into contact until the set pressing force is reached" is mainly governed by the moving speed of the shaft.
In addition, the pressing force could not be controlled due to the shape, temperature (viscosity) and size of the glass material, and the shape and size of the molded product. For this reason, depending on the shape and size of the glass material and the shape of the molded product, the pressing force increases almost stepwise, and an excessive force is applied to the glass, which may cause cracks and cracks. Further, if an excessive force is suddenly applied to the mold, there is a possibility that the mold is damaged, and the mold life is affected.

【0007】本発明は、上記事情に基づきなされたもの
で、成形するガラス素子にひびや割れを生じさせず、高
精度に成形することができるガラス素子成形装置並びに
ガラス素子成形方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made based on the above circumstances, and provides a glass element molding apparatus and a glass element molding method capable of molding with high precision without causing cracks or cracks in the glass element to be molded. With the goal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための装置の手段として、上下一対の型間にガラ
ス素材を配置し、前記型およびガラス素材を加熱して、
該ガラス素材をプレス成形するガラス素子成形装置であ
って、プレス軸の駆動源にサーボモータを用い、そのト
ルクをウォームジャッキなどの伝達機構を介してプレス
軸の直線運動推力としてプレスを行う手段と、位置検出
器を用いてプレス軸に取り付けられた移動金型の位置を
制御する位置制御手段と、サーボモータから移動金型ま
での間に配置した荷重検出器で、実際の荷重であるプレ
ス力を検出し、該プレス力と予め設定しておいた設定プ
レス力との差により、サーボモータに加える電流値を閉
ループでトルク制御するトルクフィードバック手段とを
具備し、ある設定プレス力から別の設定プレス力へとプ
レス力を変化させるとき、変化過程のプレス力Pを時間
Tの関数P′=f(t)とし、前記関数に従ってプレス
力を変化させ、トルクフィードバック制御する機能を有
するものである。
According to the present invention, a glass material is disposed between a pair of upper and lower molds, and the mold and the glass material are heated.
A glass element forming apparatus for press forming the glass material, using a servomotor as a drive source of the press shaft, and a means for performing pressing as a linear motion thrust of the press shaft via a transmission mechanism such as a worm jack. A position control means for controlling the position of the moving mold attached to the press shaft using a position detector, and a load detector disposed between the servomotor and the moving mold, and the pressing force, which is the actual load, And a torque feedback means for controlling a current value applied to the servomotor in a closed loop by a difference between the press force and a preset press force. When the pressing force is changed to the pressing force, the pressing force P in the changing process is set to a function P ′ = f (t) of the time T, and the pressing force is changed according to the function. And it has a function of click feedback control.

【0009】また、方法の手段として、上下一対の型間
にガラス素材を配置し、前記型およびガラス素材を加熱
して、該ガラス素材をプレス成形するガラス素子成形方
法であって、プレス軸の駆動源にサーボモータを用い、
そのトルクをウォームジャッキなどの伝達機構を介して
プレス軸の直線運動推力としてプレスを行う工程と、位
置検出器を用いてプレス軸に取り付けられた移動金型の
位置を制御する位置制御工程と、サーボモータから移動
金型までの間に配置した荷重検出器で、実際の荷重であ
るプレス力を検出し、該プレス力と予め設定しておいた
設定プレス力との差により、サーボモータに加える電流
値を閉ループでトルク制御するトルクフィードバック工
程とを有し、ある設定プレス力から別の設定プレス力へ
とプレス力を変化させるとき、変化過程のプレス力Pを
時間Tの関数P′=f(t)とし、前記関数に従ってプ
レス力を変化させ、トルクフィードバック制御するよう
にしたものである。
[0009] Further, as a means of the method, there is provided a glass element molding method of placing a glass material between a pair of upper and lower molds, heating the mold and the glass material, and press-molding the glass material. Using a servo motor for the drive source,
A step of pressing the torque as a linear motion thrust of the press shaft via a transmission mechanism such as a worm jack, and a position control step of controlling the position of a moving mold attached to the press shaft using a position detector, A load detector disposed between the servo motor and the moving mold detects a pressing force, which is an actual load, and applies a difference between the pressing force and a preset pressing force to the servo motor. And a torque feedback step of controlling the current value in a closed loop. When the press force is changed from one set press force to another set press force, the press force P in the changing process is changed by a function P ′ = f of time T. (T), in which the press force is changed in accordance with the function and torque feedback control is performed.

【0010】[0010]

【作用】上記手段のガラス素子成形装置並びにガラス成
形方法によれば、ある設定プレス力から別の設定プレス
力へとプレス力を変化させるとき、変化過程のプレス力
Pを時間Tの関数P′=f(t)とし、前記関数通りに
プレス力を変化させるようにしたから、前記関数P′=
f(t)は時間の経過とともに徐々にプレス力が増加あ
るいは減少する関数である。これにより、ガラス素材に
無理な力をかけることなく、ひびや割れのない光学ガラ
ス素子を得ることが可能となった。
According to the glass element forming apparatus and the glass forming method of the above means, when the pressing force is changed from one set pressing force to another set pressing force, the changing pressing force P is changed to a function P 'of time T by a function P'. = F (t) and the pressing force is changed according to the function, the function P ′ =
f (t) is a function in which the pressing force gradually increases or decreases over time. As a result, it has become possible to obtain an optical glass element free from cracks and cracks without applying excessive force to the glass material.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図1を参照
して説明する。図1は光学ガラス素子成形装置の一例を
示すもので、フレーム1の上部から固定軸2が下方に向
かって伸びており、その下端にセラミック製の断熱筒3
を介して上型組立4が図示しないボルトなどにより取り
付けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows an example of an optical glass element molding apparatus in which a fixed shaft 2 extends downward from an upper portion of a frame 1 and a ceramic heat insulating cylinder 3 is provided at a lower end thereof.
The upper die assembly 4 is attached via bolts and the like (not shown).

【0012】上型組立4は、金属製のダイプレート5、
セラミックや超硬合金などで作られた上型6、ならびに
この上型6をダイプレート5に取り付けると共に型の一
部を形成する固定ダイ7からなっている。
The upper die assembly 4 includes a metal die plate 5,
An upper die 6 made of ceramic, cemented carbide or the like, and a fixed die 7 for attaching the upper die 6 to the die plate 5 and forming a part of the die.

【0013】フレーム1の下部には、サーボモータ8a
を駆動源とし、サーボモータ8aの回転運動を直進運動
推力に変換するスクリュージャッキなどの駆動装置8が
設けられ、駆動装置8には荷重検出器8bを介してプレ
ス軸である移動軸9が取り付けられている。
A servo motor 8a is provided below the frame 1.
A driving device 8 such as a screw jack for converting the rotational motion of the servo motor 8a into a linear motion thrust is provided, and a moving shaft 9 as a press shaft is attached to the driving device 8 via a load detector 8b. Have been.

【0014】移動軸9は、制御装置28に入力したプロ
グラムにより、速度、位置、およびトルク制御可能に上
下動し、固定軸2と対向して上方に向かって伸びてい
る。移動軸9の上端には、断熱筒3と同様の断熱筒10
を介して下型組立11が図示しないボルトなどにより取
り付けられている。
The moving shaft 9 moves up and down so that speed, position and torque can be controlled by a program input to the control device 28, and extends upward facing the fixed shaft 2. At the upper end of the moving shaft 9, a heat insulating cylinder 10 similar to the heat insulating cylinder 3 is provided.
The lower die assembly 11 is attached via bolts and the like (not shown).

【0015】下型組立11は、ダイプレート12、下型
13および移動ダイ14からなっている。また、固定軸
2には、図示しない駆動装置によって上下動されるブラ
ケット15が移動可能に外嵌されている。このブラケッ
ト15には、対をなす上型組立4,下型組立11の周囲
を囲む透明石英管16が取り付けられている。
The lower die assembly 11 includes a die plate 12, a lower die 13, and a moving die 14. A bracket 15 that is moved up and down by a driving device (not shown) is movably fitted to the fixed shaft 2. A transparent quartz tube 16 surrounding the upper mold assembly 4 and the lower mold assembly 11 forming a pair is attached to the bracket 15.

【0016】透明石英管16の下端は、移動軸9が貫通
している中間プレート1aに気密に当接し、上型組立
4,下型組立11の周囲に大気から遮断される成形室1
7を形成するようになっている。
The lower end of the transparent quartz tube 16 is in airtight contact with the intermediate plate 1a through which the moving shaft 9 passes, and the molding chamber 1 is closed around the upper mold assembly 4 and the lower mold assembly 11 from the atmosphere.
7 are formed.

【0017】また、ブラケット15には、透明石英管1
6を囲む外筒18が取り付けられ、外筒18にはランプ
ユニット19が取り付けられている。ランプユニット1
9は、赤外線ランプ20とその後方に配置された反射ミ
ラー21、さらに反射ミラー21などを冷却するための
水冷パイプ22から構成されており、上型組立4,下型
組立11を加熱するようになっている。
The transparent quartz tube 1 is mounted on the bracket 15.
An outer cylinder 18 surrounding the tube 6 is attached, and a lamp unit 19 is attached to the outer cylinder 18. Lamp unit 1
Reference numeral 9 denotes an infrared lamp, a reflection mirror 21 disposed behind the infrared lamp 20, and a water cooling pipe 22 for cooling the reflection mirror 21 and the like. The upper die assembly 4 and the lower die assembly 11 are heated. Has become.

【0018】固定軸2、移動軸9、および、ブラケット
15には、成形室17内を不活性ガス雰囲気にしたり、
上型組立4,下型組立11を冷却するためのガス供給路
23,24,25が設けられ、図示しない流量コントロ
ール計を介して不活性ガスを所定流量で成形室17へ供
給するようになっている。成形室17へ供給された不活
性ガスは、排気口26から排気される。なお、27は下
型組立11の温度検出用熱電対である。
The fixed shaft 2, the moving shaft 9, and the bracket 15 are provided with an inert gas atmosphere in the molding chamber 17,
Gas supply paths 23, 24, and 25 for cooling the upper mold assembly 4 and the lower mold assembly 11 are provided, and an inert gas is supplied to the molding chamber 17 at a predetermined flow rate via a flow controller (not shown). ing. The inert gas supplied to the molding chamber 17 is exhausted from the exhaust port 26. Reference numeral 27 denotes a thermocouple for detecting the temperature of the lower die assembly 11.

【0019】次に上記成形装置を用いた本発明の成形方
法について、制御装置28に組み込んだ実際のプログラ
ム例(プログラム例1)を下記に示す。 (プログラム例1) 行 プログラム 100 G01 Z45F800 110 G100Z49F20I300E1A1 120 G200Z55F20I10 E1V1A2 130 G200Z55F20I500E1V2A3 140 G200Z55F20I100E1V3A4 150 G01 Z0 F800 ここで、Zは移動軸9の原点からの位置(アブソリュー
ト量)[mm]であり、Z=50[mm]で上下型は密
着する。Fは移動軸9の移動速度[mm/min]、I
は最終プレス力「Kgf」、E1は設定されたプレス力
Pを保持するようにフィードバック制御を行う閉ループ
コード、Vは設定時間および設定温度により外部から出
力される強制歩進コードであり、G01は位置Zまで速
度Fで移動軸を位置制御で移動させる位置制御コード、
G100は位置Zまで速度Fで移動軸を移動させ、プレ
ス力Pでトルク制御を行うトルク制御コード、G200
は位置Zに達するか強制歩進コードVを受け取るまで、
速度Fで移動軸を移動させ、プレス力Pでトルク制御を
行うトルク制御コードである。Aは指令開始から設定プ
レス力Pに達するまでのプレス力を、別に設定したプレ
ス力P′にて制御させるコードである。
Next, with respect to the molding method of the present invention using the above molding apparatus, an actual program example (program example 1) incorporated in the control device 28 is shown below. (Program Example 1) Row Program 100 G01 Z45F800 110 G100Z49F20I300E1A1 120 G200Z55F20I10 E1V1A2 130 G200Z55F20I500E1V2A3 140 G200Z55F20I100E1V3A4 150 G01 Z0Z from the origin [Z axis] mm]. F is the moving speed of the moving shaft 9 [mm / min], I
Is a final press force "Kgf", E1 is a closed loop code for performing feedback control so as to maintain the set press force P, V is a forced stepping code output from the outside according to a set time and a set temperature, and G01 is A position control code for moving the moving axis by position control at a speed F to a position Z,
G100 is a torque control code for moving the moving axis at a speed F to a position Z and performing torque control with a pressing force P;
Until the position Z is reached or the forced stepping code V is received.
This is a torque control code for moving a moving axis at a speed F and performing torque control with a pressing force P. A is a code for controlling the pressing force from the start of the command to reaching the set pressing force P with the separately set pressing force P '.

【0020】別に設定したプレス力P′は時間の関数で
あり、P′=f(t)で表される。次に上記成形装置を
用いた光学素子の成形方法について、制御装置28に組
み込まれるプログラム例(プログラム例1)と、そのと
きの成形プロファイルを示す図2を用いて説明する。ブ
ラケット15を固定軸2に沿って上昇させ、成形室17
を開き下型13の上にガラス素材30を搬入する。
The separately set pressing force P 'is a function of time and is represented by P' = f (t). Next, a method of molding an optical element using the molding apparatus will be described with reference to a program example (program example 1) incorporated in the control device 28 and FIG. 2 showing a molding profile at that time. The bracket 15 is raised along the fixed shaft 2 and the
Is opened and the glass material 30 is loaded onto the lower mold 13.

【0021】次にブラケット15を下降させ透明石英管
16によって、成形室17を閉じ、ガス供給路23、2
4、25から不活性ガスを供給して成形室17内を不活
性ガス雰囲気にし、駆動装置8を作動させてプログラム
例1の100行の指令により、移動軸9を原点からZ=
45[mm]の位置へ移動速度F=800[mm/mi
n]で上昇させる。
Next, the bracket 15 is lowered, the molding chamber 17 is closed by the transparent quartz tube 16, and the gas supply paths 23, 2
An inert gas is supplied from 4 and 25 to make the inside of the molding chamber 17 an inert gas atmosphere, and the driving device 8 is operated to move the moving shaft 9 from the origin Z =
Movement speed F = 800 [mm / mi] to the position of 45 [mm]
n].

【0022】移動軸9の移動量は、サーボモータ8aに
組み込まれた図示しないエンコーダによってカウントさ
れ、ガラス素材30と上型6が僅かな隙間を有する位置
Z=45[mm]に位置制御によって定められる。
The amount of movement of the moving shaft 9 is counted by an encoder (not shown) incorporated in the servomotor 8a, and is determined by position control at a position Z = 45 [mm] where the glass material 30 and the upper die 6 have a small gap. Can be

【0023】次にランプユニット19により透明石英管
16を通して上型組立4,下型組立11およびガラス素
材30を加熱する。上型組立4,下型組立11およびガ
ラス素材30の加熱は、温度検出用の熱電対27の出力
と、それに基づく赤外線ランプ20の出力を制御装置2
8でコントロールし、ガラス素材30の温度が転移点以
上、軟化点以下の予め設定しておいた温度T1になるよ
うにする。
Next, the upper mold assembly 4, the lower mold assembly 11, and the glass material 30 are heated by the lamp unit 19 through the transparent quartz tube 16. The upper mold assembly 4, the lower mold assembly 11, and the heating of the glass material 30 control the output of the thermocouple 27 for temperature detection and the output of the infrared lamp 20 based on the output of the thermocouple 27.
The temperature is controlled by 8 so that the temperature of the glass material 30 is equal to or higher than the transition point and equal to or lower than the softening point and is set to a preset temperature T1.

【0024】なお、ガラス素材30の温度は直接測定で
きず、下型組立11の温度で代用しているため、ガラス
素材30の温度が、温度T1になるまで、ある程度の時
間(Soak Time)を設定しておくことが望まし
い。
Since the temperature of the glass material 30 cannot be directly measured and is replaced by the temperature of the lower mold assembly 11, a certain time (Soak Time) is required until the temperature of the glass material 30 reaches the temperature T1. It is desirable to set it.

【0025】予め設定しておいたSoak Timeが
経過すると、プログラム例1の110行の指令が実行さ
れ、駆動装置8を駆動させ、A1の指令によりプレス力
P=0[Kgf]のときは、移動軸は移動速度F=20
[mm/min]で移動し、0<P<300[Kgf]
のときは、設定プレス力300[Kgf]に達するか、
上下型が最終型閉じ状態の若干手前の位置Z=49[m
m]に達するまで、ガラス素材30に無理な変化が生じ
ないように、時間の関数である別に設定されたプレス力
P′=f1 (t)にて制御する。
When the preset Soak Time elapses, the command of the 110th line of the program example 1 is executed, the driving device 8 is driven, and when the pressing force P = 0 [Kgf] by the command of A1, The moving axis is the moving speed F = 20
Move at [mm / min], 0 <P <300 [Kgf]
In the case of, the set press force reaches 300 [Kgf] or
A position Z = 49 [m] where the upper and lower molds are slightly before the final mold closed state.
m], the glass material 30 is controlled by a separately set pressing force P ′ = f 1 (t), which is a function of time, so that no unreasonable change occurs in the glass material 30.

【0026】P=300[Kgf]に達すると、上下型
が最終型閉じ状態の若干手前の位置Z=49[mm]に
達するまで、設定プレス力P=300[Kgf]でトル
クフィードバック制御される。ガラス素材30にかかる
プレス力はガラス素材30の形状や大きさにかかわらず
A1の指令によってP′=f1 (t)あるいはP=30
0[Kgf]に制御されているため、急激なプレス力の
変化はなく、ガラス素材30に無理な力がかからず、内
部ひずみや、ひび割れのない高精度な光学ガラス素子を
得ることができる。
When P = 300 [Kgf], torque feedback control is performed with the set pressing force P = 300 [Kgf] until the upper and lower dies reach a position Z = 49 [mm] slightly before the final mold closing state. . The pressing force applied to the glass material 30 is P ′ = f 1 (t) or P = 30 irrespective of the shape and size of the glass material 30 according to the command of A1.
Since it is controlled to 0 [Kgf], there is no sudden change in the pressing force, no excessive force is applied to the glass material 30, and a high-precision optical glass element free from internal strain and cracks can be obtained. .

【0027】前記110行の指令で、位置Z=49[m
m]に達したことにより、ただちに120行の命令が実
行されるが、前記110行の設定圧力300[Kgf]
から120行の設定圧力10[Kgf]への圧力変化
は、A2の指令によってガラス素材30に無理な変形を
生じないように、時間の関数である別に設定されたプレ
ス力P′=f2 (t)によって制御される。
According to the instruction on line 110, the position Z = 49 [m
m], the instruction on line 120 is immediately executed, but the set pressure on line 110 is 300 [Kgf].
Is changed as a function of time to prevent the glass material 30 from being unduly deformed by the command of A2, and a separately set press force P '= f 2 ( t).

【0028】設定圧力P=10[Kgf]に達すると、
設定圧力P=10[Kgf]に保つようにトルク制御さ
れるが、トルク制御で行っても、設定位置に達すると、
位置が優先してしまい、次のプログラムに移ってしまう
ため、設定位置を、実際の型密着位置よりもさらに上方
の位置(仮想密着位置)Z=55[mm]に設定してお
き、ガラス素材30が変形しないような、予め設定して
おいたプレス力P=10[Kgf]でトルクフィードバ
ックにより保持される。
When the set pressure P reaches 10 [Kgf],
The torque is controlled so as to maintain the set pressure P = 10 [Kgf].
Since the position is prioritized and the program moves to the next program, the set position is set to a position (virtual close contact position) Z = 55 [mm] higher than the actual mold contact position, and the glass material is set. Pressing force P = 10 [Kgf], which is set in advance, is maintained by torque feedback so that 30 does not deform.

【0029】次に赤外線ランプ20をOFFにし、冷却
工程に移るが、この間、ガラス素材30が変形しないよ
うなプレス力P=10[Kgf]で、トルクフィードバ
ック制御を行っているため、前記110行の指令の位置
Z=49[mm]を保持している。なお、移動軸9は冷
却工程で生じる収縮量に追従して移動するため、見かけ
上、位置Z=49[mm]よりも上方に移動するが、こ
の移動量は、収縮量に等しい量であるため、前記上下間
の隙間は変化することはない。
Next, the infrared lamp 20 is turned off and the cooling process is started. During this time, the torque feedback control is performed with a pressing force P = 10 [Kgf] so that the glass material 30 is not deformed. Is held at the position Z = 49 [mm]. Since the moving shaft 9 moves following the contraction amount generated in the cooling process, it apparently moves above the position Z = 49 [mm], but the moving amount is equal to the contraction amount. Therefore, the gap between the upper and lower sides does not change.

【0030】次に、温度T2の到達により出力される強
制歩進コードV1により、130行の指令が実行され
る。この指令は、最終プレスを行うものである。前記1
20行の設定圧力P=10[Kgf]から130行の設
定圧力P=500[Kgf]への圧力の変化は、A3の
指令によってガラス素材30に無理な変形を生じないよ
うに、時間の関数である別に設定されたプレス力P′=
3 (t)によって制御される。
Next, the command of line 130 is executed by the forced stepping code V1 output when the temperature T2 is reached. This command is for performing a final press. Said 1
The change in pressure from the set pressure P = 10 [Kgf] on line 20 to the set pressure P = 500 [Kgf] on line 130 is a function of time so that the glass material 30 is not unduly deformed by the command of A3. Press force P ′ =
It is controlled by f 3 (t).

【0031】設定圧力P=500[Kgf]に達する
と、設定圧力P=500[Kgf]に保つようにトルク
フィードバック制御され、前記ガラス材料に前記型の転
写面を再度押し付け、その転写性をより確実なものにす
ることができ、光学素子の精度をよりいっそう向上させ
ることができる。
When the set pressure P = 500 [Kgf] is reached, torque feedback control is performed so as to maintain the set pressure P = 500 [Kgf], and the transfer surface of the mold is pressed against the glass material again to improve the transferability. As a result, the accuracy of the optical element can be further improved.

【0032】この操作は、ガラス素材30の温度T3に
達するまで実行され、温度T3到達時に出力される強制
歩進コードV2により、140行に移行し、前記130
行の設定圧力P=500[Kgf]から140行の設定
圧力P=100[Kgf]への圧力の変化は、A4の指
令によってガラス素材30に無理な力がかからないよう
に、別に設定されたプレス力P′=f4 (t)によって
制御される。
This operation is performed until the temperature T3 of the glass material 30 is reached, and the process proceeds to the 140th line by the forced stepping code V2 output when the temperature T3 is reached.
The change of the pressure from the set pressure P of the row P = 500 [Kgf] to the set pressure P = 100 [Kgf] of the row 140 is performed by a separately set press so that an unreasonable force is not applied to the glass material 30 by the command of A4. It is controlled by the force P '= f 4 (t).

【0033】設定プレス力P=100[Kgf]に達す
ると、設定圧力P=100[Kgf]に保つようにトル
クフィードバック制御される。なお、ガラスは、ガラス
転移点(Tg)以下の温度では変形しないため、温度T
3をガラス転移点(Tg)付近の温度とすることが望ま
しい。そして、設定温度T4に到達すると、強制歩進コ
ードV3によって、150行に移行し、移動軸は原点ま
で移動速度F=800[mm/min]で移動し、型開
きが行われ成形終了となる。
When the set press force P reaches 100 [Kgf], torque feedback control is performed so as to maintain the set pressure P = 100 [Kgf]. Since glass does not deform at a temperature lower than the glass transition point (Tg), the temperature T
3 is desirably a temperature near the glass transition point (Tg). When the temperature reaches the set temperature T4, the process moves to line 150 by the forced stepping code V3, the moving axis moves to the origin at a moving speed F = 800 [mm / min], the mold is opened, and the molding is completed. .

【0034】上記したように、本発明は、ガラス素材3
0を、転移点以上軟化点以下の温度に加熱した後、上下
型6,13が最終型閉じ状態の若干手前の位置まで、ト
ルク制御によって軸9(金型13)を移動させ、設定位
置まで到達させる。設定位置到達後、直ちに前記ガラス
素材30が変形しないような小さな力でトルクフィード
バック制御を行うことにより、前記設定位置および、プ
レス力を正確に制御させる。更に前記ガラス素材30の
温度が転移点付近になったときに最終プレスを行う。以
上の過程でプレス力を数回変化させるが、この時、本発
明によれば、軸(金型)の移動をサーボモータで制御し
ているため、最終プレス力の制御だけではなく、プレス
力を増加あるいは減少させるときにも、その増加あるい
は減少過程のプレス力を制御することができるガラス素
子成形装置並びにガラス素子成形方法にある。
As described above, the present invention relates to the glass material 3
After heating 0 to a temperature equal to or higher than the transition point and equal to or lower than the softening point, the shaft 9 (the mold 13) is moved by torque control to a position slightly before the upper and lower dies 6, 13 are in the final mold closed state. Let it reach. Immediately after reaching the set position, the set position and the pressing force are accurately controlled by performing torque feedback control with such a small force that the glass material 30 is not deformed. Further, when the temperature of the glass material 30 is near the transition point, the final pressing is performed. In the above process, the pressing force is changed several times. At this time, according to the present invention, since the movement of the shaft (die) is controlled by the servomotor, not only the control of the final pressing force but also the pressing force is controlled. The present invention is directed to a glass element molding apparatus and a glass element molding method capable of controlling the pressing force in the process of increasing or decreasing even when the value is increased or decreased.

【0035】したがって、前記ガラス素材に無理な力が
かからず、内部ひずみやひび,割れのない高精度な光学
ガラス素子を得ることができる。なお、前述した実施例
は、加熱源に赤外線ランプ20を用いたが、高周波加熱
など他の加熱源を使用しても良く、また、荷重検出器8
bは駆動装置8と移動軸9との間に限らず、サーボモー
タ8aと下型12との間のいずれに設けても良い。ま
た、ガラス素材の冷却工程で、徐冷区間を設けても良い
等、様々変更実施可能であることは勿論である。
Accordingly, a high-precision optical glass element free from excessive force applied to the glass material and free from internal strain, cracks and cracks can be obtained. In the above-described embodiment, the infrared lamp 20 is used as the heating source. However, another heating source such as high-frequency heating may be used.
b may be provided not only between the driving device 8 and the moving shaft 9 but also between the servomotor 8a and the lower mold 12. Further, it is a matter of course that various changes can be made in the cooling step of the glass material, for example, a slow cooling section may be provided.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のガラス
素子成形装置並びにガラス素子成形方法によれば、ガラ
ス素材を、転移点以上軟化点以下の温度に加熱した後、
上下型が最終型閉じ状態の若干手前の位置まで、トルク
制御によって軸(金型)を移動させ、設定位置まで到達
させる。設定位置到達後、直ちに前記ガラス素材が変形
しないような小さな力でトルクフィードバック制御を行
うことにより、前記設定位置および、プレス力を正確に
制御させる。更に前記ガラス素材の温度が転移点付近に
なったときに最終プレスを行う。以上の過程でプレス力
を数回変化させるが、この時、本発明によれば、軸(金
型)の移動をサーボモータで制御しているため、最終プ
レス力の制御だけではなく、プレス力を増加あるいは減
少させるときにも、その増加あるいは減少過程のプレス
力を制御することができ、前記ガラス素材に無理な力が
かからず、内部ひずみやひび,割れのない高精度な光学
ガラス素子を得ることができるといった効果を奏する。
As described above, according to the glass element forming apparatus and the glass element forming method of the present invention, after the glass material is heated to a temperature between the transition point and the softening point,
The shaft (die) is moved by torque control to a position slightly before the upper and lower dies close to the final mold closed state, and reaches the set position. Immediately after arriving at the set position, the set position and the pressing force are accurately controlled by performing torque feedback control with a small force so that the glass material is not deformed. Further, when the temperature of the glass material is near the transition point, final pressing is performed. In the above process, the pressing force is changed several times. At this time, according to the present invention, since the movement of the shaft (die) is controlled by the servomotor, not only the control of the final pressing force but also the pressing force is controlled. When increasing or decreasing the pressure, the pressing force during the increasing or decreasing process can be controlled, and no excessive force is applied to the glass material, and a high-precision optical glass element free from internal strain, cracks and cracks. Is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による光学素子成形装置の実施例を示す
概略断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an optical element molding apparatus according to the present invention.

【図2】本発明を実現するための成形プロファイル例の
説明図。
FIG. 2 is an explanatory view of an example of a molding profile for realizing the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…固定軸、4…上型組立、5…ダイプレート、6…上
型、7…固定ダイ、8…駆動装置、8a…サーボモー
タ、8b…荷重検出器、9…移動軸、11…下型組立、
12…ダイプレート、13…下型、14…移動ダイ、1
5…ブラケット、16…透明石英管、17…成形室、1
9…ランプユニット、20…赤外線ランプ、23、2
4、25…ガス供給路、27…温度検出用熱電対、28
…制御装置部、30…ガラス素材。
2: fixed shaft, 4: upper die assembly, 5: die plate, 6: upper die, 7: fixed die, 8: driving device, 8a: servo motor, 8b: load detector, 9: moving shaft, 11: lower Mold assembly,
12: die plate, 13: lower die, 14: moving die, 1
5 bracket, 16 transparent quartz tube, 17 molding chamber, 1
9 lamp unit, 20 infrared lamp, 23, 2
4, 25: gas supply path, 27: thermocouple for temperature detection, 28
... control unit, 30 ... glass material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌野 利尚 静岡県沼津市大岡2068の3 東芝機械株 式会社沼津事業所内 (72)発明者 松月 功 静岡県沼津市大岡2068の3 東芝機械株 式会社沼津事業所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 11/16 C03B 11/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshihisa Kamano 2068-3 Ooka, Numazu-shi, Shizuoka Toshiba Machine Co., Ltd. Numazu Office (72) Inventor Isao Matsutsuki 3068 Ooka, Numazu-shi, Shizuoka Toshiba Machine Co., Ltd. Numazu Plant (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C03B 11/16 C03B 11/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】上下一対の型間にガラス素材を配置し、前
記型およびガラス素材を加熱して、該ガラス素材をプレ
ス成形するガラス素子成形装置であって、 プレス軸の駆動源にサーボモータを用い、そのトルクを
ウォームジャッキなどの伝達機構を介してプレス軸の直
線運動推力としてプレスを行う手段と、 位置検出器を用いてプレス軸に取り付けられた移動金型
の位置を制御する位置制御手段と、 サーボモータから移動金型までの間に配置した荷重検出
器で、実際の荷重であるプレス力を検出し、該プレス力
と予め設定しておいた設定プレス力との差により、サー
ボモータに加える電流値を閉ループでトルク制御するト
ルクフィードバック手段と、を具備し、ある設定プレス
力から別の設定プレス力へとプレス力を変化させると
き、変化過程のプレス力Pを時間Tの関数P′=f
(t)とし、前記関数に従ってプレス力を変化させ、ト
ルクフィードバック制御する機能を有することを特徴と
するガラス素子成形装置。
1. A glass element forming apparatus for arranging a glass material between a pair of upper and lower dies, heating the dies and the glass material, and press-forming the glass material. Means for pressing the torque as a linear motion thrust of the press shaft via a transmission mechanism such as a worm jack, and position control for controlling the position of a movable mold attached to the press shaft using a position detector. Means, and a load detector arranged between the servomotor and the moving mold detects a pressing force which is an actual load, and calculates a servo by a difference between the pressing force and a preset pressing force. Torque feedback means for controlling the current value to be applied to the motor in a closed loop by a torque, when the press force is changed from one set press force to another set press force, Function P '= f the press force P of time T
(T), a function of changing the pressing force according to the function and performing torque feedback control.
【請求項2】前記関数P′=f(t)は時間の経過とと
もに徐々にプレス力が増加あるいは減少する関数である
ことを特徴とする請求項1記載のガラス素子成形装置。
2. The glass element forming apparatus according to claim 1, wherein said function P '= f (t) is a function in which the pressing force gradually increases or decreases as time passes.
【請求項3】上下一対の型間にガラス素材を配置し、前
記型およびガラス素材を加熱して、該ガラス素材をプレ
ス成形するガラス素子成形方法であって、 プレス軸の駆動源にサーボモータを用い、そのトルクを
ウォームジャッキなどの伝達機構を介してプレス軸の直
線運動推力としてプレスを行う工程と、 位置検出器を用いてプレス軸に取り付けられた移動金型
の位置を制御する位置制御工程と、 サーボモータから移動金型までの間に配置した荷重検出
器で、実際の荷重であるプレス力を検出し、該プレス力
と予め設定しておいた設定プレス力との差により、サー
ボモータに加える電流値を閉ループでトルク制御するト
ルクフィードバック工程と、を有し、ある設定プレス力
から別の設定プレス力へとプレス力を変化させるとき、
変化過程のプレス力Pを時間Tの関数P′=f(t)と
し、前記関数に従ってプレス力を変化させ、トルクフィ
ードバック制御することを特徴とするガラス素子成形方
法。
3. A glass element forming method for disposing a glass material between a pair of upper and lower dies, heating the dies and the glass material, and press-forming the glass material. And presses the torque as a linear motion thrust of the press shaft via a transmission mechanism such as a worm jack, and position control using a position detector to control the position of the moving mold attached to the press shaft. Process, a load detector arranged between the servomotor and the moving mold detects a pressing force, which is an actual load, and calculates a servo by a difference between the pressing force and a preset pressing force. A torque feedback step of controlling the current value applied to the motor in a closed loop, and when changing the press force from one set press force to another set press force,
A method of forming a glass element, wherein a pressing force P in a changing process is set to a function P ′ = f (t) of time T, and the pressing force is changed according to the function to perform torque feedback control.
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