JP4347005B2 - 金型装置、プレス装置、ハンドリング装置及び方法、並びに、成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型装置、プレス装置、ハンドリング装置及び方法、並びに、成形方法に関するものである。

従来、ガラスや樹脂のような材料から成る成形品は、ガラス素材や樹脂素材をプレス装置の成形用の金型に投入して加熱し、軟化させた後、押圧成形することによって成形されている。この場合、上金型と下金型とから成る金型のキャビティの形状通りの形状を有するガラス成形品や樹脂成形品が成形される。そして、該ガラス成形品や樹脂成形品が成形された後、上金型を上昇させたり下金型を下降させたりすることによって型開を行い、下金型上に残留するガラス成形品や樹脂成形品を吸引手段等を備えた搬送部材によって取り出して、後工程へ搬送するようになっている。

このようなプレス装置においては、上金型と下金型との位置ズレ、すなわち、金型の軸心ズレが生じると、所定の形状の成形品を得ることができなくなってしまう。そこで、上金型及び下金型のそれぞれにおける嵌（かん）合部を高い精度で製作し、上金型と下金型とが互いに嵌合する際に、軸心ズレを修正するようになっている。しかし、この場合、嵌合部を高い精度で製作する必要があるために金型の製作コストが高くなってしまう。また、軸心ズレ量が大きい場合には、上金型と下金型とが嵌合しなくなったり、上金型又は下金型が破損したりしてしまう。そのため、上金型と下金型との位置を計測して、軸心ズレが生じたことを検出した場合に、軸心ズレを修正することが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

これにより、上金型又は下金型の位置を調整して軸心ズレを修正することができるので、所定の形状の成形品を得ることができ、また、高い精度の嵌合部を製作する必要がないので、金型の製作コストを低下させることができ、さらに、金型が破損することも防止することができる。
特開平８−１２３５７号公報 特開平８−９１８５５号公報

しかしながら、前記従来のプレス装置における計測装置は、上金型又は下金型の軸心ズレを検出することができるものの軸心ズレ量を計測することができないので、上金型又は下金型の位置を調整して軸心ズレを修正することが困難である。そのため、軸心ズレの修正は、オペレータの手作業によって行われるようになっていて、自動的に行うことができない。

また、前記従来のプレス装置における計測装置は、上金型又は下金型に取り付けられておらず、上金型又は下金型から離れた位置に配設されている。そのため、上金型又は下金型の軸心ズレを検出するためには、上金型又は下金型に対する計測装置の位置を常に正確に調整する必要がある。したがって、計測装置の保守管理に手間と時間がかかり、また、上金型又は下金型に対する計測装置の位置に狂いが生じると、検出精度が低下してしまう。

本発明は、前記従来のプレス装置の問題点を解決して、距離計を一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けて他方の金型又は該金型に連結された部材との距離を計測することによって、両方の金型の軸心ズレ量を正確に計測することができ、軸心ズレを容易に、正確に、短時間で自動的に修正することができ、成形用の素材を正確に金型上にセットすることができ、金型を駆動する駆動装置にかかる負荷を低減することができ、成形品の質を向上させることができる金型装置、プレス装置、ハンドリング装置及び方法、並びに、成形方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の金型装置においては、一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられたターゲット部材と、他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、前記ターゲット部材との距離の変化に基づいて金型の軸心ズレ量を計測するための距離計とを有する。

本発明の他の金型装置においては、さらに、前記ターゲット部材及び距離計は、軸心に垂直な平面内において互いに直交する二軸に沿うように、二つずつ取り付けられる。

本発明の更に他の金型装置においては、さらに、前記軸心ズレ量の温度補正を行うために前記距離計又は該距離計の近傍の温度を計測する温度測定器を有する。

本発明のプレス装置においては、一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられたターゲット部材と、他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、前記ターゲット部材との距離の変化に基づいて金型の軸心ズレ量を計測するための距離計とを有する。

本発明の他のプレス装置においては、さらに、前記軸心ズレ量の温度補正を行うために前記距離計又は該距離計の近傍の温度を計測する温度測定器を有する。

本発明の更に他のプレス装置においては、さらに、前記距離計は成形用の素材が載置される金型に取り付けられる。

本発明の更に他のプレス装置においては、さらに、前記素材はターゲット部材を備えるハンドリング装置によって載置される。

本発明の更に他のプレス装置においては、さらに、前記金型をズレ方向と反対の方向に移動させる可動テーブル装置を有する。

本発明のハンドリング装置においては、成形用の素材を保持する保持装置と、該保持装置に取り付けられたターゲット部材又は距離計とを有し、前記保持装置に保持された成形用の素材を金型に載置する際に、該金型に取り付けられた距離計又はターゲット部材と前記保持装置に取り付けられたターゲット部材又は距離計との距離の変化に基づいて前記距離計が計測した位置ズレ量に基づいて、前記素材を載置する位置を修正する。

本発明のハンドリング方法においては、ターゲット部材又は距離計が取り付けられた保持装置によって成形用の素材を保持し、前記保持装置に保持された成形用の素材を金型に載置する際に、該金型に取り付けられた距離計又はターゲット部材と前記保持装置に取り付けられたターゲット部材又は距離計との距離の変化に基づいて前記距離計が計測した位置ズレ量に基づいて、前記素材を載置する位置を修正する。

本発明の成形方法においては、一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられたターゲット部材と、他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた距離計が前記ターゲット部材との距離の変化に基づいて計測した金型の軸心ズレ量に基づいて、金型の軸心ズレを修正し、前記金型に載置された成形用の素材を成形する。

本発明によれば、金型装置は、一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられたターゲット部材と、他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、前記ターゲット部材との距離の変化に基づいて金型の軸心ズレ量を計測するための距離計とを有する。

この場合、金型の軸心ズレ量を正確に計測することができるので、軸心ズレを容易に、正確に、短時間で自動的に修正することができる。これにより、金型が損傷することを防止したり、金型を移動させる部材にかかる負荷を低減することができる。さらに、正確な外形を有する高品質の成形品を高い再現性で成形することができる。

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。なお、本実施の形態における静圧軸受を用いたプレス装置は、ガラスや樹脂のような材料から成る成形品を成形するのに適したものであり、主として、ガラス素材や樹脂素材を成形用の金型装置に投入して加熱し、軟化させた後、押圧成形するために使用されるものであるが、いかなる材料から成る成形品を成形するために使用されてもよい。すなわち、ガラスや樹脂の他に、例えば、金属、セラミクス、紙、繊維等の各種材料、又は、これらの材料を適宜混合した材料から成る成形品を成形するのに使用することができる。本実施の形態においては、説明の都合上、ガラスから成る成形品を成形する場合について説明する。

図１は本発明の実施の形態におけるプレス装置の構成を示す概略図である。

図において、１０はプレス装置、１１ｂは該プレス装置１０のフレーム１１の一部としてのベースフレーム、１１ａは前記プレス装置１０のフレーム１１の一部としてのガイドフレームである。ここで、該ガイドフレーム１１ａは、全体として立設する筒体の形状を有し、下端部がベースフレーム１１ｂの上面に取り付けられている。なお、前記ベースフレーム１１ｂ及びガイドフレーム１１ａを統合的に説明する場合には、フレーム１１として説明する。

そして、前記ガイドフレーム１１ａの内部において、ベースフレーム１１ｂの上面には可動テーブル装置取り付け部材１２が取り付けられ、該可動テーブル装置取り付け部材１２の取り付け面としての上面には金型位置調整装置としての可動テーブル装置１３が取り付けられている。該可動テーブル装置１３は、例えば、Ｘ−Ｙテーブル装置であり、水平面（ガイドフレーム１１ａの長軸に垂直な面）内において移動可能な移動テーブルを備え、該移動テーブルの上面に下金型取り付け部材１４が取り付けられている。さらに、該下金型取り付け部材１４の上面には、金型装置における一方の金型、すなわち、固定金型としての下金型２１が取り付けられている。ここで、該下金型２１の上面には、後述される平面状の金型合わせ面２１ａ、及び、成形品のほぼ下半分を形成するような形状の面から成るキャビティ２１ｂが形成されている。

また、前記ガイドフレーム１１ａの内部における上部には、金型駆動部材としての上金型キャリッジ１５が上下方向（ガイドフレーム１１ａの長軸方向）に移動可能に取り付けられている。ここで、前記上金型キャリッジ１５は、循環式のボール等を備えるリニアガイド機構等から成るガイド機構１６によってガイドされ、前記ガイドフレーム１１ａの内面に沿って、移動軌跡が水平方向にぶれることがなく、スムーズに移動することができる。また、前記上金型キャリッジ１５の外面とガイドフレーム１１ａの内面とが常に平行に保たれ、前記上金型キャリッジ１５が傾斜することもないようになっている。なお、前記ガイド機構１６は、上金型キャリッジ１５の外面とガイドフレーム１１ａの内面との間に圧力流体を注入する静圧軸受装置であってもよい。

そして、前記上金型キャリッジ１５の上方には、可動金型駆動源としての駆動装置１７が配設されている。なお、該駆動装置１７は、図示されない取り付け部材を介して、前記ガイドフレーム１１ａに固定されている。また、前記駆動装置１７のコネクティングロッド１７ａが下方に突出し、該コネクティングロッド１７ａの下端部には前記上金型キャリッジ１５が取り付けられている。ここで、前記駆動装置１７は、例えば、高圧の圧力流体によって駆動されるピストンを備えるシリンダ装置である。この場合、前記ピストンに取り付けられたピストンロッドの下端部が、前記コネクティングロッド１７ａの上端部に連結される。そして、シリンダ装置に供給される圧力流体の流れを切り替えることによって、前記ピストンが上方向又は下方向に駆動され、これにより、前記コネクティングロッド１７ａ及び上金型キャリッジ１５が上方向又は下方向に移動させられる。ここで、前記圧力流体は、例えば、空気であるが、窒素ガス等の他の気体であってもよいし、油等の液体であってもよい。

また、前記駆動装置１７は、シリンダ装置でなく、電動モータであってもよく、例えば、リニアモータであってもよい。この場合、ロータとしての往復動部材（スライダ）の下端部が、前記コネクティングロッド１７ａの上端部に連結される。そして、リニアモータに供給される電流を切り替えることによって、前記スライダがステータとしての固定部材に対して上方向又は下方向に駆動され、これにより、前記コネクティングロッド１７ａ及び上金型キャリッジ１５が上方向又は下方向に移動させられる。なお、前記駆動装置１７は、サーボモータ等の回転式の電動モータであってもよく、この場合、回転軸の回転は、ボールねじナット等の運動方向変換装置によって、往復動に変換されて、前記コネクティングロッド１７ａに伝達される。

そして、前記上金型キャリッジ１５の下面に上金型取り付け部材１８が取り付けられ、該上金型取り付け部材１８の下面には、金型装置における他方の金型、すなわち、可動金型としての上金型２２が取り付けられている。ここで、該上金型２２の下面には、後述される平面状の金型合わせ面２２ａ、及び、成形品のほぼ上半分を形成するような形状の面から成るキャビティ２２ｂが形成されている。

また、図において、２６はハンドリング装置であり、搬送アーム２７ａ及び該搬送アーム２７ａの先端に取り付けられた保持装置としてのハンド装置２７ｂを有する。なお、２８は成形品の素材であり、ハンド装置２７ｂに保持されている。前述されたように、本実施の形態においては、説明の都合上、ガラスから成る成形品を成形する場合について説明するので、前記素材２８はガラス素材としての硝材である。また、成形品は、レンズ、プリズム、フィルタ、ミラー等の光学素子である。

そして、前記搬送アーム２７ａ及びハンド装置２７ｂは、図示されない駆動装置によって駆動され、ガイドフレーム１１ａの側面に形成された開口１１ｃを通って、前記ガイドフレーム１１ａの内部に進入し、前記素材２８を型開された状態における金型装置の下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置するようになっている。素材２８が下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置されると、前記下金型２１の上方に位置している上金型２２は、前記上金型キャリッジ１５が下方向に移動させられることによって、下方向に移動して下金型２１に接近する。続いて、上金型２２の金型合わせ面２２ａが下金型２１の金型合わせ面２１ａに接触して型閉が行われ、さらに、上金型２２が下金型２１に押圧されて型締が行われるようになっている。この場合、型閉が行われると、前記上金型２２及び下金型２１は、組み合わせられて一体となり、前記キャビティ２２ｂとキャビティ２１ｂとによって形成されるキャビティ空間内に素材２８を挟み込むようになっている。なお、前記素材２８は、硝材である場合、一般的に、３００〜５００〔℃〕程度の高温にまで加熱され、軟化した状態である。

また、前記上金型２２及び下金型２１の材質は、例えば、タングステン合金、ステンレス合金、超硬合金等であるが、いかなる材質であってもよい。また、前記素材２８が硝材である場合、少なくとも前記キャビティ２２ｂ及びキャビティ２１ｂ上には、硝材の付着を防止するために、一層又は二層以上の薄膜が形成されていることが望ましい。該薄膜の材質は、例えば、水素化アモルファスカーボン、ダイヤモンド、窒化チタン、窒化タンタル、白金イリジウム、白金シリコン等であるが、いかなる材質であってもよい。

続いて、上金型２２が下金型２１に対して押圧されて型締が行われる。これにより、前記上金型２２及び下金型２１は、組み合わせられて一体となり、前記上金型２２と下金型２１との間に形成されるキャビティ空間内に挟み込まれた素材２８としての硝材は、上下から押圧され、前記キャビティ空間の形状を有するガラス成形品が成形される。加圧成形終了後、前記硝材の温度がガラス転移点温度以下になるまで冷却する。この間、キャビティ空間内の硝材を上下から成形力より小さな力で押圧し続ける。そして、前記硝材の温度がガラス転移点温度以下になると、駆動装置１７が作動を停止するので、前記硝材の押圧が終了する。

そして、成形品が成形されると、駆動装置１７が作動し、前記上金型キャリッジ１５が上方向に移動させられることによって、上金型２２が上方向に移動して下金型２１から離れて型開が行われ、成形品が金型装置から取り出される。なお、成形品の取り出しは、前記ハンドリング装置２６によって行うこともできるし、他の装置又はオペレータの手作業によって行うこともできる。

ここで、前記上金型２２又は下金型２１には、距離計２３及び温度測定器２４が取り付けられている。該距離計２３及び温度測定器２４は、それぞれ、上金型２２又は下金型２１のいずれに取り付けられていてもよいが、本実施の形態においては、距離計２３及び温度測定器２４が、ともに下金型２１に取り付けられているものとして説明する。前記距離計２３は、上金型２２に取り付けられた後述されるターゲット部材３４と距離計２３自体との間の距離を計測して上金型２２と下金型２１との軸心ズレ量としての位置ズレ量を計測するようになっている。また、前記温度測定器２４は、距離計２３の計測結果の温度補正を行うために、前記距離計２３の温度又は距離計２３の近傍の温度を測定するようになっている。なお、前記温度測定器２４は、温度を測定することができるものであればいかなる種類のものであってもよく、例えば、サーミスタ、熱電対等から成るものである。

さらに、前記プレス装置１０は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、キーボード、ジョイスティック、タッチパネル等の入力手段、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等の表示手段、入出力インターフェイス等を備えるプレス装置用制御装置２５を有する。該プレス装置用制御装置２５は、一種のコンピュータであり、前記距離計２３及び温度測定器２４の出力信号を受信し、可動テーブル装置１３、駆動装置１７及びハンドリング装置２６の動作を含むプレス装置１０のすべての動作を制御する。

次に、距離計２３及びターゲット部材３４の取り付け位置について説明する。

図２は本発明の実施の形態における距離計及びターゲット部材が取り付けられた金型装置を示す図である。なお、図２（ａ）は金型装置の正面図、図２（ｂ）は金型装置の側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＡ矢視図であり上金型の金型合わせ面を示す図、図２（ｄ）は図２（ａ）のＢ矢視図であり下金型の金型合わせ面を示す図である。

図に示されるように、距離計２３は、取り付けブラケット３２を介し、下金型２１の側面に取り付けられている。前記取り付けブラケット３２は、下金型２１の中心軸、すなわち、軸心の方向（図２（ａ）及び（ｂ）における上下方向）に延在し、かつ、下金型２１の半径方向に延在するＸ軸とＹ軸に平行になるように取り付けられる。また、上金型２２の側面にはターゲット部材３４が取り付けられている。該ターゲット部材３４は、上金型２２の中心軸、すなわち、軸心の方向（図２（ａ）及び（ｂ）における上下方向）に延在し、かつ、上金型２２の半径方向に延在するＸ軸とＹ軸に平行になるように取り付けられる。

ここで、前記距離計２３は、前記ターゲット部材３４における距離計２３に対向する面と距離計２３自体との間の距離を、例えば、静電容量の変化によって計測する静電容量センサである。なお、前記距離計２３は、前記ターゲット部材３４における距離計２３に対向する面と距離計２３自体との間の距離を計測することができるものであれば、いかなる種類のものであってもよく、例えば、磁気センサ、渦電流センサ、レーザ光反射センサ等であってもよい。また、前記取り付けブラケット３２及びターゲット部材３４は、いかなる種類の材質から成るものであってもよいが、上金型２２及び下金型２１が高温になるので、耐熱性を有し、かつ、熱膨張率の小さな材質、例えば、セラミクス等から成るものであることが望ましい。なお、前記距離計２３は、所定の計測可能範囲を有し、ターゲット部材３４における距離計２３に対向する面と距離計２３自体との間の距離が前記計測可能範囲内である場合のみ距離を計測することができるようになっている。

そして、前記距離計２３は、下金型２１の金型合わせ面２１ａと同一又はわずかに高い位置になるように取り付けられる。また、ターゲット部材３４は、その下端が上金型２２の金型合わせ面２２ａよりもわずかに低い位置にまで突出するように取り付けられる。これにより、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間がわずかに開いた状態において、ターゲット部材３４における距離計２３と対向する面と距離計２３とが上下方向の位置に関してオーバーラップし、前記ターゲット部材３４における距離計２３と対向する面と距離計２３自体との間の距離を計測することができるようになっている。

ここで、上金型２２と下金型２１とが正確に位置合わせされた状態、すなわち、上金型２２の上下方向に延在する軸心と下金型２１の上下方向に延在する軸心とが一致した状態において、距離計２３におけるターゲット部材３４に対向する面とターゲット部材３４における距離計２３に対向する面との間の距離は、図２（ｂ）に示されるように、所定距離ａとなるように設定されている。そのため、上金型２２と下金型２１との位置にズレが生じた場合、すなわち、軸心ズレが生じた場合、前記距離計２３が、前記ターゲット部材３４における距離計２３に対向する面と距離計２３自体との間の距離の所定距離ａからの変化量を計測することによって、上金型２２と下金型２１との軸心ズレ量としての位置ズレ量を計測することができる。

また、前記距離計２３及びターゲット部材３４は、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示されるように、水平面内においてＸ軸及びＹ軸に沿うように、二つずつ取り付けられている。すなわち、下金型２１の側面に取り付けられた二つの距離計２３は、図２（ｄ）に示されるように、ターゲット部材３４に対向する面が、水平面内において互いにほぼ直交するようになっている。同様に、上金型２２の側面に取り付けられた二つのターゲット部材３４は、図２（ｃ）に示されるように、距離計２３に対向する面が、水平面内において互いにほぼ直交するようになっている。なお、二つの距離計２３及び二つのターゲット部材３４は、それぞれが、図２（ｂ）に示されるように、互いに対向するようになっている。

これにより、水平面内におけるＸ軸方向及びＹ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測することができる。すなわち、Ｘ軸に沿うように取り付けられた距離計２３及びターゲット部材３４によってＹ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測することができ、Ｙ軸に沿うように取り付けられた距離計２３及びターゲット部材３４によってＸ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測することができる。そして、二つの距離計２３のそれぞれによって計測された上金型２２と下金型２１とのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置ズレ量に基づいて、上金型２２及び下金型２１のうちの一方が他方に対して、どちらのズレ方向にどの程度の位置ズレ量だけ移動したかを演算することができる。そのため、ズレが生じた場合、下方の金型をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させることによって、位置ズレを修正することができる。

なお、本実施の形態においては、プレス装置用制御装置２５が、距離計２３の出力信号を信号線３３を介して取得し、前記出力信号に基づいて位置ズレ量及びズレ方向を演算するようになっている。

ここで、距離計２３の取り付けブラケット３２及びターゲット部材３４は、Ｘ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測するために、Ｙ軸に沿うように、かつ、上金型２２及び下金型２１の軸方向に延在するように取り付けられ、また、Ｙ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測するために、Ｘ軸に沿うように、かつ、上金型２２及び下金型２１の軸方向に延在するように取り付けられている。そのため、取り付けブラケット３２及びターゲット部材３４の熱膨張によって距離計２３の出力信号に基づいて演算される位置ズレ量が変化してしまう量を最小限に抑制することができる。

また、下金型２１は、可動テーブル装置１３を作動させることによって水平面内において移動させることができるのに対し、上金型２２は、上金型キャリッジ１５によって上下方向に移動させることができても、水平面内において移動させることができないようになっている。そこで、本実施の形態においては、上金型２２の位置を基準とし、上金型２２と下金型２１との位置にズレが生じたことが計測された場合、下金型２１をズレ方向と反対の方向に軸心ズレ量としての位置ズレ量だけ移動させることによって、金型の軸心ズレとしての位置ズレを修正するようになっている。

そのため、前記プレス装置用制御装置２５は、可動テーブル装置１３の動作を制御して、距離計２３の出力信号に基づいて演算した位置ズレ量及びズレ方向に基づいて、下金型２１をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させる。これにより、上金型２２と下金型２１との位置ズレを容易に、正確に、短時間で自動的に修正することができる。そのため、上金型２２又は下金型２１が損傷することを防止したり、上金型２２を上下方向に移動させる上金型キャリッジ１５、駆動装置１７等にかかる負荷を低減することができる。さらに、下金型２１のキャビティ２１ｂと上金型２２のキャビティ２２ｂとによって形成されるキャビティ空間の形状を正確に再現することができるので、正確な外形を有する高品質の成形品を高い再現性で成形することができる。

なお、本実施の形態において、位置ズレ量の計測及び位置ズレの修正は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間がわずかに開いた状態において行われるようになっている。そして、位置ズレ量の計測及び位置ズレの修正は、成形工程の途中に行ってもよいし、成形工程の開始前又は成形工程の終了後に行ってもよい。また、位置ズレ量の計測及び位置ズレの修正を行う頻度も適宜設定することができ、例えば、各成形工程毎に行ってもよいし、所定数の成形工程毎に行ってもよいし、所定期間又は所定時間経過毎に行ってもよい。

次に、プレス装置用制御装置２５の行う温度補正について説明する。

図３は本発明の実施の形態における温度補正の結果を示す図、図４は本発明の実施の形態における温度補正の動作を示すフローチャートである。なお、図３において縦軸には位置ズレ量を、横軸には温度を採ってある。

ところで、距離計２３の特性が温度によってわずかではあるが変化してしまうことがある。すなわち、距離計２３に温度依存出力変化が生じることがある。また、距離計２３自体、取り付けブラケット３２、ターゲット部材３４等の部材が熱膨張によって変形し、距離計２３におけるターゲット部材３４に対向する面とターゲット部材３４における距離計２３に対向する面との間の距離が変化してしまうことがある。このような場合、距離計２３の出力が温度上昇に伴なって変化してしまい、上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を正確に計測することができなくなってしまう。

そこで、本実施の形態において、プレス装置用制御装置２５は、温度測定器２４の出力信号に基づいて、距離計２３の出力信号の温度補正を行うようになっている。この場合、前記プレス装置用制御装置２５は、二つの距離計２３の出力信号をそれぞれ取得し、また、二つ温度測定器２４の出力信号をそれぞれ取得する。それぞれの温度測定器２４は、それぞれの距離計２３に近接した位置において、該距離計２３とともに下金型２１に取り付けられているので、それぞれの距離計２３の温度又は、距離計２３の近傍の温度を検出していると考えることができる。

続いて、前記プレス装置用制御装置２５は、それぞれの距離計２３の出力信号に基づいて、Ｘ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量と、Ｙ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量とを演算する。そして、前記プレス装置用制御装置２５は、温度補正テーブルにアクセスし、それぞれの距離計２３の温度に対応する補正値に従ってそれぞれの位置ズレ量を補正して、温度補正後の位置ズレ量を演算する。前記温度補正テーブルは、あらかじめ作成されて記憶手段に格納されているものとする。

また、温度補正を行わない場合、距離計２３におけるターゲット部材３４に対向する面とターゲット部材３４における距離計２３に対向する面との間の距離が不変であっても、距離計２３の出力信号に基づいて演算される位置ズレ量は、図３における曲線αで示されるように、温度によって大きく変化してしまう。この場合、ある温度変化の範囲で変化量は１２．５〔μｍ〕である。一方、温度補正テーブルに基づいて温度補正を行った場合、距離計２３の出力信号に基づいて演算される位置ズレ量は、図３における曲線βで示されるように、温度によってほとんど変化しない。この場合、変化量は０．２４〔μｍ〕である。

そして、前記プレス装置用制御装置２５は、Ｘ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との温度補正後の位置ズレ量と、Ｙ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との温度補正後の位置ズレ量とを出力し、出力された位置ズレ量に基づいて、上金型２２及び下金型２１のうちの一方が他方に対して、どちらのズレ方向にどの程度の位置ズレ量だけ移動したかを演算する。これにより、温度変化の影響を受けることなく、ズレ方向及び位置ズレ量を正確に演算することができる。例えば、位置ズレ量の誤差を±１．０〔μｍ〕以下にすることができる。そのため、上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を１．０〔μｍ〕以下にすることができ、上金型２２又は下金型２１が損傷することを防止したり、上金型２２を上下方向に移動させる上金型キャリッジ１５、駆動装置１７等にかかる負荷を低減することができる。さらに、正確な外形を有する高品質の成形品を、誤差±１．０〔μｍ〕以下の高い再現性で成形することができる。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ プレス装置用制御装置２５は、距離計２３の出力信号を取得する。
ステップＳ２ プレス装置用制御装置２５は、温度測定器２４の出力信号を取得する。
ステップＳ３ プレス装置用制御装置２５は、温度補正テーブルに基づき位置ズレ量を温度に対応して補正し、温度補正後の位置ズレ量を演算する。
ステップＳ４ プレス装置用制御装置２５は、温度補正後の位置ズレ量を出力し、処理を終了する。

次に、ハンドリング装置２６の動作について説明する。

図５は本発明の実施の形態におけるハンドリング装置のハンド装置と金型装置とを示す図、図６は本発明の実施の形態におけるハンドリング装置の動作を示すフローチャートである。なお、図５（ａ）は側面図であり、図５（ｂ）は上面図である。

ところで、高い精度で成形品の成形を行うためには、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上の所定位置に正確に載置することが必要である。素材２８が載置される位置が不正確であると、正確な外形を有する高品質の成形品を成形することができなくなってしまう。そこで、本実施の形態においては、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置する際のハンドリング装置２６の保持装置としてのハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を前記距離計２３によって計測し、ハンド装置２７ｂを移動させて位置ズレを修正するようになっている。

図５に示されるように、ハンドリング装置２６のハンド装置２７ｂの側面には、ターゲット部材３７が取り付けられている。該ターゲット部材３７は、上金型２２に取り付けられたターゲット部材３４と同様の材質から成り、同様の機能を有するものであるが、寸法において相違する。前記ターゲット部材３７は、その下端がハンド装置２７ｂの下面よりもわずかに低い位置にまで突出するように取り付けられる。これにより、図５（ａ）に示されるように、前記ハンド装置２７ｂの下面と下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間がわずかに開いた状態において、ターゲット部材３７における距離計２３と対向する面と距離計２３とが上下方向の位置に関してオーバーラップし、前記ターゲット部材３７における距離計２３と対向する面と距離計２３自体との間の距離を計測することができるようになっている。なお、ターゲット部材３７の下端の突出量は、ハンド装置２７ｂが下金型２１のキャビティ２１ｂ上に素材２８を載置する際に、下金型２１に干渉することがない程度に位置決めされた位置で距離計２３と対向する位置まで延在している。

ここで、ハンド装置２７ｂと下金型２１とが正確に位置合わせされた状態において、距離計２３におけるターゲット部材３７に対向する面とターゲット部材３７における距離計２３に対向する面との間の距離は、所定距離になるように設定されている。なお、該所定距離は、図２（ｂ）に示される所定距離ａと同程度であってもよい。そのため、ハンド装置２７ｂと下金型２１との位置にズレが生じた場合、前記距離計２３が、前記ターゲット部材３７における距離計２３に対向する面と距離計２３自体との間の距離の所定距離からの変化量を計測することによって、ハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を計測することができる。

また、前記ターゲット部材３７は、図５（ｂ）に示されるように、水平面内においてＸ軸及びＹ軸に沿うように、二つ取り付けられている。すなわち、ハンド装置２７ｂの側面に取り付けられた二つのターゲット部材３７は、図５（ｂ）に示されるように、距離計２３に対向する面が、水平面内において互いにほぼ直交するようになっている。そのため、下金型２１の側面に取り付けられた二つの距離計２３及び二つのターゲット部材３４は、それぞれが、互いに対向するようになっている。

これにより、水平面内におけるＸ軸方向及びＹ軸方向に関するハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を計測することができる。すなわち、Ｘ軸に沿うように距離計２３によってＹ軸方向に関するハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を計測することができ、Ｙ軸に沿うように距離計２３によってＸ軸方向に関するハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を計測することができる。そして、二つの距離計２３のそれぞれによって計測されたハンド装置２７ｂと下金型２１とのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置ズレ量に基づいて、ハンド装置２７ｂが下金型２１に対して、どちらのズレ方向にどの程度の位置ズレ量だけズレが生じているかを演算することができる。そして、ハンド装置２７ｂをズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させることによって、位置ズレを修正することができる。

ここで、プレス装置用制御装置２５が、距離計２３の出力信号を信号線３３を介して取得し、前記出力信号に基づいて位置ズレ量及びズレ方向を演算する。そして、前記プレス装置用制御装置２５は、ハンドリング装置２６の動作を制御して、距離計２３の出力信号に基づいて演算した位置ズレ量及びズレ方向に基づいて、ハンド装置２７ｂをズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させる。

なお、前記した上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を正確に計測するために温度補正を行うようにしているが、ハンド装置２７ｂを下金型２１に位置決めする際にも温度補正を行うといっそう正確に位置決めすることができる。

次に、プレス装置用制御装置２５によって制御され、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上の所定位置に正確に載置するハンドリング装置２６の動作について説明する。

まず、プレス装置用制御装置２５に制御されてハンドリング装置２６が動作し、ハンド装置２７ｂが素材２８の準備位置にまで移動する。なお、前記素材２８は、プレス装置１０の外側における図示されない準備位置に、あらかじめ高温にまで加熱された状態で載置されているものとする。そして、ハンド装置２７ｂは、例えば、吸着手段によって吸着したり、把持手段によって把持したりすることによって、準備位置に載置されている素材２８を保持する。

続いて、ハンド装置２７ｂは、素材２８を保持したまま、下金型２１上の素材２８を載置する位置にまで移動させられる。この場合、プレス装置用制御装置２５は、ＰＴＰ（Ｐｏｉｎｔ ｔｏ Ｐｏｉｎｔ）制御によってハンド装置２７ｂを移動させる。また、プレス装置用制御装置２５は、距離計２３の出力信号に基づいて、ハンド装置２７ｂに取り付けられたターゲット部材３７が距離計２３の計測可能範囲に入った（ＩＮ）か否（ＯＦＦ）かを監視する。そして、計測可能範囲に入っていない場合、プレス装置用制御装置２５は、引き続き、ＰＴＰ制御によってハンド装置２７ｂを下金型２１上の素材２８を載置する位置にまで移動させる。

続いて、ＰＴＰ制御によってハンド装置２７ｂを下金型２１上の素材２８を載置する位置にまで到達すると、ハンド装置２７ｂに取り付けられたターゲット部材３７が距離計２３の計測可能範囲に入るので、プレス装置用制御装置２５は、距離計２３の出力信号に基づいて位置ズレ量及びズレ方向を演算する。そして、前記プレス装置用制御装置２５は、ハンド装置２７ｂをズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させるための位置ズレ修正指令をハンドリング装置２６に送信する。なお、前述されたように計測可能範囲に入ったか計測可能範囲に入っていないかを判断して、計測可能範囲に入ったと判断した場合、前記プレス装置用制御装置２５は、直ちに、距離計２３の出力信号に基づいて位置ズレ量及びズレ方向を演算し、ハンド装置２７ｂをズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させるための位置ズレ修正指令をハンドリング装置２６に送信する。

続いて、該ハンドリング装置２６は位置ズレ修正指令を受信すると、該位置ズレ修正指令に従って、ハンド装置２７ｂをズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させる。続いて、プレス装置用制御装置２５は、距離計２３の出力信号に基づいて位置ズレ量及びズレ方向を演算し、前記位置ズレ量が許容範囲内である（Ｙｅｓ）か否（Ｎｏ）かを判断する。そして、許容範囲内の場合、プレス装置用制御装置２５は、ハンド装置２７ｂの位置を決定し、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置させるための指令をハンドリング装置２６に送信する。すると、ハンド装置２７ｂは指令に従って素材２８の保持を停止し、該素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置する。なお、前述されたように許容範囲内であるか許容範囲内でないかを判断して、許容範囲内でないと判断した場合、前記プレス装置用制御装置２５は、距離計２３の出力信号に基づいて位置ズレ量及びズレ方向を演算し、ハンド装置２７ｂをズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させるための位置ズレ修正指令をハンドリング装置２６に送信する。これにより、位置ズレ修正指令を受信したハンドリング装置２６は、再び、位置ズレ修正指令に従って、ハンド装置２７ｂをズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させる。

これにより、素材２８は、下金型２１のキャビティ２１ｂ上の所定位置に正確に載置される。なお、前述されたような、ハンドリング装置２６によって素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上の所定位置に載置する動作は、上金型２２が上昇させられて、金型装置が型開された状態において行われる。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１１ ハンド装置２７ｂは、準備位置に移動して素材２８を保持する。
ステップＳ１２ ハンド装置２７ｂは、下金型２１上の素材２８を載置する位置にまでＰＴＰ制御により移動させる。
ステップＳ１３ プレス装置用制御装置２５は、ターゲット部材３７が距離計２３の計測可能範囲に入ったか否かを監視し、計測可能範囲に入ったか計測可能範囲に入っていないかを判断する。計測可能範囲に入っていない場合はステップＳ１４に進み、計測可能範囲に入った場合はステップＳ１５に進む。
ステップＳ１４ ハンド装置２７ｂは、下金型２１上の素材２８を載置する位置にまでＰＴＰ制御により移動させる。
ステップＳ１５ プレス装置用制御装置２５は、距離計２３の出力信号に基づいて位置ズレ量及び位置ズレ方向を演算し、位置ズレ修正指令をハンドリング装置２６に送信する。
ステップＳ１６ ハンドリング装置２６は、位置ズレ修正指令に従ってハンド装置２７ｂを移動させる。
ステップＳ１７ プレス装置用制御装置２５は、距離計２３の出力信号に基づいて位置ズレ量が許容範囲内であるか否かを判断する。許容範囲内である場合はステップＳ１８に進み、許容範囲内ではない場合はステップＳ１５に戻る。
ステップＳ１８ プレス装置用制御装置２５は、ハンド装置２７ｂの位置を決定し、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置させる。

このように、本実施の形態においては、下金型２１に取り付けられた距離計２３によって、上金型２２に取り付けられたターゲット部材３４との距離の変化量を計測することによって上金型２２と下金型２１との軸心ズレ量としての位置ズレ量を計測するようになっている。そのため、上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を正確に計測することができるので、軸心ズレとしての位置ズレを容易に、正確に、短時間で自動的に修正することができる。これにより、上金型２２又は下金型２１が損傷することを防止したり、上金型２２を上下方向に移動させる上金型キャリッジ１５、駆動装置１７等にかかる負荷を低減することができる。さらに、下金型２１のキャビティ２１ｂと上金型２２のキャビティ２２ｂとによって形成されるキャビティ空間の形状を正確に再現することができるので、正確な外形を有する高品質の成形品を高い再現性で成形することができる。

また、Ｘ軸に沿うように取り付けられた距離計２３及びターゲット部材３４によってＹ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測し、Ｙ軸に沿うように取り付けられた距離計２３及びターゲット部材３４によってＸ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測するようになっている。そのため、上金型２２及び下金型２１のうちの一方が他方に対して、どちらのズレ方向にどの程度の位置ズレ量だけ移動したかを演算することができる。そして、可動テーブル装置１３の動作を制御して、演算された位置ズレ量及びズレ方向に基づいて、下金型２１をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させることによって、位置ズレを確実に修正することができる。

さらに、温度測定器２４によって距離計２３の温度を計測し、前記位置ズレ量の温度補正を行うようになっている。そのため、距離計２３に温度依存出力変化や距離計２３自体、取り付けブラケット３２、ターゲット部材３４等の熱膨張による影響を排除して、位置ズレ量を正確に計測することができる。

さらに、前記距離計２３を利用して、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置する際のハンドリング装置２６のハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を計測し、ハンド装置２７ｂを移動させて素材２８を載置する位置を修正するようになっている。そのため、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上の所定位置に正確に載置することができ、高い精度で成形品の成形を行うことができる。しかも、上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測するための距離計２３を利用するので、コストを低くすることができる。

なお、本実施の形態においては、距離計２３を下金型２１に取り付け、ターゲット部材３４を上金型２２に取り付け、ターゲット部材３７をハンド装置２７ｂに取り付けた例について説明したが、距離計２３を上金型２２、ハンド装置２７ｂに取り付け、ターゲット部材３４を下金型２１に取り付けることもできる。

また、本実施の形態においては、距離計２３及びターゲット部材３４を金型（上金型２２、下金型２１）に取り付けた例について説明したが、金型に連結された部材に取り付けることもできる。

例えば、図７を参照して説明する。

図７は本発明の他の実施の形態における距離計及びターゲット部材が取り付けられた金型装置を示す図である。なお、図７（ａ）は金型装置の正面図、図７（ｂ）は金型装置の側面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＣ矢視図であり上金型の金型合わせ面を示す図、図７（ｄ）は図７（ａ）のＤ矢視図であり下金型の金型合わせ面を示す図である。また、前記した実施の形態と同じ部材については同じ符号を付与することによってその説明を省略する。

距離計２３を保持している取り付けブラケット３２’は、下金型２１が取り付けられている金型に連結された部材としての下金型取り付け部材１４に取り付けられている。また、ターゲット部材３４’は、上金型２２が取り付けられている金型に連結された部材としての上金型取付部材１８に取り付けられている。前記取り付けブラケット３２’及びターゲット部材３４’の金型（上金型２２、下金型２１）に対する位置関係は、前記した実施の形態と同じ位置関係をもつものとする。

また、距離計２３を保持している取り付けブラケット３２’は、下金型取り付け部材１４が取り付けられている可動テーブル装置１３に取り付けられていてもよい。また、ターゲット部材３４’は、上金型取り付け部材１８が取り付けられている上金型キャリッジ１５に取り付けられていてもよい。

しかしながら、取り付けブラケット３２、３２’及びターゲット部材３４、３４’は、金型の位置を検出するためのものであり、できるだけ金型（上金型２２、下金型２１）に取り付けられるのがよい。次に、できるだけ金型（上金型２２、下金型２１）に近い部材に取り付けられるのがよい。

また、本実施の形態においては、上金型２２の位置を基準とし、上金型２２と下金型２１との位置にズレが生じたことが計測された場合、下金型２１をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させることによって位置ズレを修正する例について説明したが、下金型２１の位置を基準として、上金型２２をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させることによって位置ズレを修正するようにすることもできる。さらに、下金型２１を上下方向に移動させるようにすることもできる。さらに、本実施の形態においては、上金型２２が上下方向（垂直方向）に移動する縦置型のプレス装置について説明したが、上金型２２又は下金型２１が横方向（水平方向）に移動する横置型のプレス装置にも適用することができる。さらに、上金型２２又は下金型２１の片方のみが移動するプレス装置だけでなく、上金型２２及び下金型２１の両方が移動するプレス装置にも適用することができる。

さらに、本実施の形態においては、ガラスから成る成形品を成形する場合について説明したが、ガラスや樹脂のような材料から成る成形品の成形においては、成形直前に素材２８を加熱したり、所定の雰囲気、例えば、不活性ガス雰囲気内においたり、また、成形直後に成形品を冷却したりする場合がある。このような場合、前記プレス装置１０の周辺に加熱装置、冷却装置、不活性ガス供給装置等を配設することができる。これにより、前記素材２８や成形品を不活性ガス雰囲気内で直接加熱したり冷却したり、また、下金型２１上に載置されたり、上金型２２と下金型２１との間に形成されるキャビティ空間内に挟み込まれた素材２８や成形品を加熱したり冷却したりすることが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態におけるプレス装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態における距離計及びターゲット部材が取り付けられた金型装置を示す図である。 本発明の実施の形態における温度補正の結果を示す図である。 本発明の実施の形態における温度補正の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるハンドリング装置のハンド装置と金型装置とを示す図である。 本発明の実施の形態におけるハンドリング装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態における距離計及びターゲット部材が取り付けられた金型装置を示す図である。

符号の説明

１０ プレス装置
２１ 下金型
２２ 上金型
２３ 距離計
２４ 温度測定器
２６ ハンドリング装置
２７ｂ ハンド装置
２８ 素材
３４、３７ ターゲット部材

Claims (11)

1. （ａ）一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられたターゲット部材と、
   （ｂ）他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、前記ターゲット部材との距離の変化に基づいて金型の軸心ズレ量を計測するための距離計とを有することを特徴とする金型装置。
2. 前記ターゲット部材及び距離計は、軸心に垂直な平面内において互いに直交する二軸に沿うように、二つずつ取り付けられる請求項１に記載の金型装置。
3. 前記軸心ズレ量の温度補正を行うために前記距離計又は該距離計の近傍の温度を計測する温度測定器を有する請求項１又は２に記載の金型装置。
4. （ａ）一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられたターゲット部材と、
   （ｂ）他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、前記ターゲット部材との距離の変化に基づいて金型の軸心ズレ量を計測するための距離計とを有することを特徴とするプレス装置。
5. 前記軸心ズレ量の温度補正を行うために前記距離計又は該距離計の近傍の温度を計測する温度測定器を有する請求項４に記載のプレス装置。
6. 前記距離計は成形用の素材が載置される金型に取り付けられる請求項４又は５に記載のプレス装置。
7. 前記素材はターゲット部材を備えるハンドリング装置によって載置される請求項６に記載のプレス装置。
8. 前記金型をズレ方向と反対の方向に移動させる可動テーブル装置を有する請求項４〜６のいずれか１項に記載のプレス装置。
9. （ａ）成形用の素材を保持する保持装置と、
   （ｂ）該保持装置に取り付けられたターゲット部材又は距離計とを有し、
   （ｃ）前記保持装置に保持された成形用の素材を金型に載置する際に、該金型に取り付けられた距離計又はターゲット部材と前記保持装置に取り付けられたターゲット部材又は距離計との距離の変化に基づいて前記距離計が計測した位置ズレ量に基づいて、前記素材を載置する位置を修正することを特徴とするハンドリング装置。
10. （ａ）ターゲット部材又は距離計が取り付けられた保持装置によって成形用の素材を保持し、
    （ｂ）前記保持装置に保持された成形用の素材を金型に載置する際に、該金型に取り付けられた距離計又はターゲット部材と前記保持装置に取り付けられたターゲット部材又は距離計との距離の変化に基づいて前記距離計が計測した位置ズレ量に基づいて、前記素材を載置する位置を修正することを特徴とするハンドリング方法。
11. （ａ）一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられたターゲット部材と、
    （ｂ）他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた距離計が前記ターゲット部材との距離の変化に基づいて計測した金型の軸心ズレ量に基づいて、金型の軸心ズレを修正し、前記金型に載置された成形用の素材を成形することを特徴とする成形方法。
    

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