JP4400798B2

JP4400798B2 - ガラス成形機及びガラス成形方法

Info

Publication number: JP4400798B2
Application number: JP04395698A
Authority: JP
Inventors: 秀樹黒岩; 和敏榊; 泰正佐藤
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2018-02-25
Also published as: JPH11236226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス成形機及びガラス成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、成形品としてガラス製のレンズを成形するためのガラス成形機においては、上型コアと下型コアとの間にレンズの原型であるプレフォームがセットされ、該プレフォームを高温下で加熱しながら加圧装置によって加圧するようになっている。
【０００３】
この場合、前記プレフォームを高温下で加熱する必要があるので、前記上型コア及び下型コアが酸化しやすい。そこで、前記上型コア及び下型コアの周囲に不活性ガスの雰囲気を形成するようにしている（特公平６−８８８０１号公報参照）。
図２は従来の金型装置の第１の状態を示す図、図３は従来の金型装置の第２の状態を示す図である。
【０００４】
図において、１１０は金型装置であり、該金型装置１１０は、下型コア１１１、及び該下型コア１１１と対向させて、かつ、上下方向に移動自在に配設された上型コア１１２を備え、該上型コア１１２の下端に成形面Ｓ１１が形成される。そして、型閉工程において、図２に示されるように前記下型コア１１１と上型コア１１２との間にプレフォーム１１５を挟み、加圧工程において、図３に示されるように上型コア１１２を矢印Ａ方向に移動させて加圧力を加えると、プレフォーム１１５は成形面Ｓ１１に合わせて変形させられ、所定の形状のレンズが成形される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のガラス成形機においては、凸状のレンズを成形する場合、図２に示されるように、成形面Ｓ１１を凹面にする必要があるので、型閉工程において、成形面Ｓ１１とプレフォーム１１５との間に密閉空間１１３が形成され、該密閉空間１１３に周囲の不活性ガスが残留してしまう。したがって、加圧工程において上型コア１１２が矢印Ａ方向に移動するのに伴って、前記密閉空間１１３内の不活性ガスが圧縮され、レンズの表面にガス残留痕（こん）１１６が形成されてしまう。
【０００６】
そこで、加圧工程において加圧力を設定し、該加圧力を所定のタイミングで繰り返し小さくすることによって、密閉空間１１３内に残留した不活性ガスの圧抜きを行うようにしたガラス成形機が提供されている（特開平７−３１５８５５号公報参照）。ところが、不活性ガスを完全に除去することができるように前記加圧力を設定するのは困難であり、ガラス成形機の操作性が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来のガラス成形機の問題点を解決して、成形品にガス残留痕が形成されることがなく、操作性を向上させることができるガラス成形機及びガラス成形方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のガラス成形機においては、金型装置と、該金型装置を収容する成形室と、該成形室を内包して配設され、前記金型装置を加熱する加熱装置と、加圧工程において前記金型装置に加圧力を加え、金型装置内のプレフォームを変形させて成形品にする加圧装置と、少なくとも前記加圧工程において、前記加熱装置に内包された前記成形室内を真空にする真空形成手段と、前記金型装置を搭載した状態で移動し、前記成形室を密閉空間にする可動プレートとを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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。
図１は本発明の実施の形態におけるガラス成形機の第１の状態を示す図、図４は本発明の実施の形態におけるガラス成形機の第２の状態を示す図である。
図において、１１は上下方向に移動自在に配設され、上位置及び下位置に選択的に置かれる金型装置であり、該金型装置１１が上位置に置かれたときに、プレフォーム１２が加熱され、加圧され、冷却され、下位置に置かれたときに、金型装置１１に前記プレフォーム１２がセットされ、成形品としての図示されないレンズが形成される。そして、前記金型装置１１が上位置に置かれたときに、該金型装置１１を包囲するように環状の加熱装置４０が配設され、該加熱装置４０の中央に成形室３０が形成される。なお、前記金型装置１１は上位置に置かれたとき成形室３０に収容される。また、前記加熱装置４０の上方には、前記プレフォーム１２を加圧するための加圧装置５０が配設される。
【００１２】
前記金型装置１１は、型台２１上に載置され、下型コア１１ａ、該下型コア１１ａと対向させて、かつ、上下方向に移動自在に配設された上型コア１１ｂ、並びに前記下型コア１１ａ及び上型コア１１ｂを包囲し、かつ、該上型コア１１ｂを案内するスリーブ状の胴型１１ｃを備える。なお、凸状のレンズを成形する場合、下型コア１１ａの上面及び上型コア１１ｂの下面の少なくとも一方が凹面にされる。
【００１３】
また、２０は前記金型装置１１を上下方向に移動させて型開閉を行うための型開閉装置であり、該型開閉装置２０は、下フレーム７１、該下フレーム７１の上方に配設された上フレーム７２、前記下フレーム７１と上フレーム７２との間に架設されたガイド７３、該ガイド７３に沿って上下方向に移動自在に配設された可動プレート２２、及び該可動プレート２２を上下方向に移動させる型開閉用空圧シリンダ２３を備える。そして、該型開閉用空圧シリンダ２３は、上端が下フレーム７１に固定されたシリンダ部２３ａ、及び該シリンダ部２３ａ内において進退自在に配設され、上端が可動プレート２２に固定されたロッド部２３ｂから成る。
【００１４】
前記加熱装置４０は、環状の上プレート７４、該上プレート７４と前記上フレーム７２との間に配設され、上プレート７４及び上フレーム７２において開口し、内側に前記成形室３０を形成する筒状の透明石英管３１、該透明石英管３１の外側の所定箇所に配設された加熱源としてのハロゲンランプ２９、及び該ハロゲンランプ２９を包囲して配設された光学反射ミラー４１を有する。
【００１５】
したがって、前記金型装置１１を成形室３０内に挿入した状態において、前記ハロゲンランプ２９を点灯させると、該ハロゲンランプ２９の光、すなわち、赤外線が、透明石英管３１を透過して金型装置１１に照射されるとともに、光学反射ミラー４２によって反射させられ、かつ、集光させられた後、透明石英管３１を透過して金型装置１１に照射される。ところで、前記光学反射ミラー４１は、ハロゲンランプ２９の赤外線が主として金型装置１１の中央部分に照射されるような形状を有する。その結果、金型装置１１の中央部分が重点的に加熱され、前記プレフォーム１２は効率良く加熱される。なお、前記下型コア１１ａの下方には、型台２１を貫通して、金型装置１１の温度を検出する熱電対７９が配設され、図示されない制御装置は、前記熱電対７９によって検出された温度に基づいて金型装置１１の温度を制御する。
【００１６】
また、前記加圧装置５０は、前記上プレート７４の上方において上下に移動自在に配設された成形プレート５２、該成形プレート５２から下方に延び、前記金型装置１１と対向させられる成形ロッド５３、加圧アクチュエータ５１及びベローズ保護用シリンダ５４から成る。該ベローズ保護用シリンダ５４は、下端が上プレート７４に固定されたシリンダ部５４ａ、及び上端が成形プレート５２に固定されたロッド部５４ｂから成る。
【００１７】
そして、前記成形プレート５２を上下に移動自在に支持するために、上プレート７４の上方に支持フレーム７５が配設され、前記上プレート７４と支持フレーム７５との間に複数のガイド４３が架設され、該ガイド４３に沿って前記成形プレート５２が上下に移動させられる。なお、該成形プレート５２とガイド４３との間にリニアガイド４４が介在させられる。
【００１８】
また、前記加圧アクチュエータ５１は、前記支持フレーム７５を貫通して下方に延びる駆動ロッド５１ａを備え、加圧アクチュエータ５１を駆動することによって、前記駆動ロッド５１ａを進退（上下方向に移動）させることができる。そして、前記成形プレート５２の上面には、前記支持フレーム７５側に向けて突出させて形成された凸部７８が形成され、前記駆動ロッド５１ａの下端は、ロードセル７６を介して凸部７８に押し付けられる。なお、前記ロードセル７６によって加圧力が検出される。
【００１９】
ところで、図４に示されるように、前記型開閉用空圧シリンダ２３を駆動して可動プレート２２を上方に移動させ、前記プレフォーム１２がセットされた金型装置１１を上位置に置くと、可動プレート２２の上面に配設されたＯリング２２ａを介して可動プレート２２が上フレーム７２に押圧される。また、前記成形プレート５２と上プレート７４との間には、前記成形ロッド５３を包囲して筒状のベローズ３２が配設され、該ベローズ３２の上端は前記成形プレート５２に、下端は上プレート７４に固定される。
【００２０】
したがって、前記金型装置１１を上位置に置いたときに、前記可動プレート２２、透明石英管３１、ベローズ３２及び成形プレート５２によって密閉空間が形成される。そして、前記成形室３０は、図示されない真空ポンプと接続され、前記真空ポンプを駆動することによって、前記成形室３０内に真空を形成することができる。なお、前記成形プレート５２が上下に移動させられる間も、成形室３０内に真空が形成される。
【００２１】
また、成形室３０内の真空を破壊するとともに、金型装置１１の酸化を防止し、かつ、金型装置１１を冷却するために、成形室３０内に気体、例えば、窒素等の不活性ガスが供給される。該不活性ガスは図示されない排気弁によって成形室３０外に逃がされる。
そして、前記成形室３０内に真空が形成されると、成形室３０内外の圧力差によって成形プレート５２及び成形ロッド５３に下向きの力が加わる。また、該力が金型装置１１に直接伝わらないように、ベローズ保護用シリンダ５４は、前記力と同等の、又は前記力より大きい力を常に上向きに発生させて、成形プレート５２を押し上げるようにしている。この状態において、前記加圧アクチュエータ５１を駆動して、前記駆動ロッド５１ａを下方に移動させると、成形プレート５２及び成形ロッド５３が下方向に移動させられ、金型装置１１に加圧力を加える。
【００２２】
なお、前記成形ロッド５３の位置を検出するために図示されない位置検出器が配設され、該位置検出器によって検出された成形ロッド５３の位置、及び前記ロードセル７６によって検出された加圧力に基づいて、前記制御装置は、前記加圧力が設定値になるように制御を行う。
次に、前記構成のガラス成形機の空圧回路について説明する。
【００２３】
図５は本発明の実施の形態におけるガラス成形機の空圧回路図である。
図において、３０は成形室であり、該成形室３０は真空弁８１を介して真空ポンプ８２に、開閉弁８３を介して切換弁８４に接続される。そして、該切換弁８４は、冷却用の不活性ガスを供給するための第１のガス供給源８６、及び置換用の不活性ガスを供給するための第２のガス供給源８７に選択的に接続される。さらに、前記成形室３０は排気弁８８を介して大気と選択的に連通させられる。なお、８９は前記成形室３０内の真空度を測定する圧力計である。また、前記真空弁８１及び真空ポンプ８２によって真空形成手段が、前記第１、第２のガス供給源８６、８７によってガス供給手段が構成される。
【００２４】
そして、前記真空弁８１は位置Ａ及びＢを採り、位置Ａにおいて成形室３０と真空ポンプ８２との間を連通させ、位置Ｂにおいて成形室３０と真空ポンプ８２との間を遮断する。また、前記開閉弁８３は位置Ａ及びＢを採り、位置Ａにおいて成形室３０と切換弁８４との間を連通させ、位置Ｂにおいて成形室３０と切換弁８４との間を遮断する。そして、該切換弁８４は位置Ａ及びＢを採り、位置Ａにおいて開閉弁８３と第１のガス供給源８６との間を連通させ、開閉弁８３と第２のガス供給源８７の間を遮断するとともに、位置Ｂにおいて開閉弁８３と第２のガス供給源８７の間を連通させ、開閉弁８３と第１のガス供給源８６との間を遮断する。さらに、前記排気弁８８は位置Ａ及びＢを採り、位置Ａにおいて成形室３０と大気との間を連通させ、位置Ｂにおいて成形室３０と大気との間を遮断する。
【００２５】
ところで、例えば、凸状のレンズを成形する場合、前記下型コア１１ａ（図１）の上面及び上型コア１１ｂの下面の少なくとも一方を凹面にする必要があるので、型閉工程が完了した段階で、成形面とプレフォーム１２との間に密閉空間が形成されてしまう。
この場合、該密閉空間内に不活性ガスが残留していると、加圧工程において上型コア１１ｂが下方に移動させられるのに伴って前記不活性ガスが圧縮され、レンズの表面にガス残留痕が形成されてしまう。
【００２６】
そこで、少なくとも加圧工程において前記成形室３０内に真空を形成して、前記密閉空間内に残留した不活性ガスを除去するようにしている。したがって、レンズの表面にガス残留痕が形成されるのを防止することができる。
しかも、加圧工程において前記成形室３０内に真空を形成するだけでよいので、操作性を向上させることができる。
【００２７】
次に、前記構成のガラス成形機の動作について説明する。
図６は本発明の実施の形態におけるガラス成形機の動作を示す第１のタイムチャート、図７は本発明の実施の形態におけるガラス成形機の動作を示す第２のタイムチャートである。
まず、金型交換工程において、前回の成形において使用された金型装置１１（図１）をガラス成形機から取り外し、新たにプレフォーム１２がセットされた金型装置１１を型台２１上に載置する。このとき、例えば、図示されない空圧シリンダ等によって熱電対７９は上方に移動させられ、下型コア１１ａと十分に接触させられる。
【００２８】
次に、型閉工程が開始され、型開閉用空圧シリンダ２３を駆動して可動プレート２２を上方に移動させ、金型装置１１を成形室３０内に挿入する。このとき、排気弁８８は位置Ａ（図５）に置かれ、成形室３０と大気とが連通させられる。
次に、真空排気工程が開始され、排気弁８８は位置Ｂに置かれ、成形室３０と大気とは遮断されるとともに、真空弁８１が位置Ａに置かれ、真空ポンプ８２によって成形室３０内に真空が形成される。この間、圧力計８９によって成形室３０内の真空度が測定され、該真空度が設定値Ｐ１に到達すると、加熱工程が開始され、その後、真空度が設定値Ｐ１に保たれるように真空ポンプ８２が駆動される。
【００２９】
そして、前記加熱工程において、ハロゲンランプ２９が通電され、熱電対７９によって検出された金型装置１１の温度（金型温度）に基づいてＰＩＤ制御が行われ、金型装置１１の温度が設定値Ｔ１に到達するまで加熱され、その後、前記温度は設定値Ｔ１に保たれる。
次に、加圧遅延工程が開始され、図示されないタイマによって計時が開始される。そして、金型装置１１及びプレフォーム１２の温度が均一になるように設定された保持時間ｔ１が経過すると、加圧工程が開始され、設定された加圧力Ｆ１が設定された加圧時間ｔ２だけ金型装置１１に加えられ、プレフォーム１２が変形させられる。なお、この間、前記金型装置１１の温度は設定値Ｔ１に保たれる。
【００３０】
次に、徐冷工程が開始され、加圧力がＦ２（＜Ｆ１）にされ、ハロゲンランプ２９への通電が停止させられて、金型装置１１の温度が低下させられる。なお、このとき、金型装置１１は型台２１及び成形ロッド５３を介した熱伝達によって放熱されるので、温度変化は小さく、金型装置１１の温度は徐々に低下する。この徐冷工程は、金型装置１１の温度が、プレフォーム１２のガラス転移温度Ｔｇの近傍に設定された徐冷温度Ｔ２に到達すると完了される。なお、この間、成形室３０内の真空度は設定値Ｐ１に保たれる。
【００３１】
このようにして、徐冷工程が完了すると、置換工程が開始され、真空弁８１が位置Ｂに、排気弁８８が位置Ａに、開閉弁８３が位置Ａに置かれるとともに、切換弁８４が位置Ｂに保たれる。その結果、成形室３０内に第２のガス供給源８７から不活性ガスが供給される。
次に、冷却工程において、切換弁８４が位置Ａに置かれ、第１のガス供給源８６からの不活性ガスが成形室３０内を通り、排気弁８８を介して排出される。このとき、不活性ガスの流れによって金型装置１１が冷却される。そして、金型装置１１の温度が低下して取出温度Ｔ３に到達すると、型開工程が開始され、開閉弁８３が位置Ｂに、切換弁８４が位置Ｂに置かれ、成形室３０への不活性ガスの供給が停止される。このとき、型開閉用空圧シリンダ２３が駆動され、可動プレート２２が下方に移動させられて、金型装置１１が下位置に置かれる。
【００３２】
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。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ガラス成形機においては、金型装置と、該金型装置を収容する成形室と、該成形室を内包して配設され、前記金型装置を加熱する加熱装置と、加圧工程において前記金型装置に加圧力を加え、金型装置内のプレフォームを変形させて成形品にする加圧装置と、少なくとも前記加圧工程において、前記加熱装置に内包された前記成形室内を真空にする真空形成手段と、前記金型装置を搭載した状態で移動し、前記成形室を密閉空間にする可動プレートとを有する。
【００３４】
この場合、加圧工程において前記金型装置に加圧力が加えられ、金型装置内のプレフォームが変形させられて成形品にされる。そして、少なくとも加圧工程において前記成形室内に真空が形成される。
したがって、型閉工程が完了した時点において、金型装置の成形面とプレフォームとの間の密閉空間に残留した気体を除去することができるので、加圧工程において、成形品の表面にガス残留痕が形成されるのを防止することができる。
【００３５】
また、加圧工程において前記成形室内に真空を形成するだけでよいので、操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の第１の状態を示す図である。
【図２】従来の金型装置の第１の状態を示す図である。
【図３】従来の金型装置の第２の状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の第２の状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の空圧回路図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の動作を示す第１のタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の動作を示す第２のタイムチャートである。
【符号の説明】
１１金型装置
１２プレフォーム
３０成形室
４０加熱装置
５０加圧装置
８１真空弁
８２真空ポンプ
８６第１のガス供給源
８７第２のガス供給源

Claims

（ａ）金型装置と、
（ｂ）該金型装置を収容する成形室と、
（ｃ）該成形室を内包して配設され、前記金型装置を加熱する加熱装置と、
（ｄ）加圧工程において前記金型装置に加圧力を加え、金型装置内のプレフォームを変形させて成形品にする加圧装置と、
（ｅ）少なくとも前記加圧工程において、前記加熱装置に内包された前記成形室内を真空にする真空形成手段と、
（ｆ）前記金型装置を搭載した状態で移動し、前記成形室を密閉空間にする可動プレートとを有することを特徴とするガラス成形機。
前記成形室に不活性ガスを供給するガス供給手段を有する請求項１に記載のガラス成形機。
（ａ）金型装置にプレフォームをセットし、
（ｂ）可動プレートに前記金型装置を搭載し、
（ｃ）前記可動プレートを移動させて、前記金型装置を加熱装置に内包された成形室に搬入するとともに、成形室を密閉空間にし、
（ｄ）加圧工程において、前記金型装置に加圧力を加え、金型装置内のプレフォームを変形させて成形品にするとともに、
（ｅ）少なくとも前記加圧工程において、加熱装置に内包された成形室内を真空にすることを特徴とするガラス成形方法。