JP6035569B2 - ガラス成形体の製造方法および製造システム - Google Patents
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Description
本実施形態では、図1に示すガラス成形体の製造装置を含むガラス成形体のシステムにより、ガラス成形体の製造を行う。図1は、本実施形態で用いられるガラス成形体の製造装置の構成を示す水平断面図であり、図2は、図1におけるA−A断面図である。図1に示すように、本実施形態のガラス成形体の製造装置1は、有底円筒状に形成された装置筐体2と、装置筐体2内に設けられた回転テーブル4と、回転テーブル4の上方に設けられた水平断面円弧状の内部ケーシング6と、を有する。これら装置筐体2、内部ケーシング6及び回転テーブル4は同心同軸に配置されている。
内部ケーシング6の周方向端部及び各室の間には、隣接する処理室を区画するためのシャッター(図示せず)が設けられている。なお、本実施形態では、均熱室24とプレス室26との間にもシャッターを設けることとしているが、均熱室24とプレス室26の間のシャッターは省略してもよい。
まず、回転テーブル4が回転し、成形処理が完了したガラス成形体を収容する金型ユニット8が搬入・搬出部46に到達すると、搬入・搬出機構により金型ユニット8が持ち上げられ、搬入・搬出口から、処成形理が完了した成形型52を複数個同時に装置筐体2の外部へ搬出する。そして、これらの成形型52を図示しないロボットハンドで把持して、後述する材料交換ステップ(S60)を行う。また、これらの成形型52を取出した直後に、新たなガラス材料が収容された成形型52を搬入・搬出口から装置内に供給する(S44)。
第1徐冷室28ではヒータ40により成形型52を加熱しながら、ゆっくりと成形型52を冷却する第1の徐冷ステップ(S20)が行われる。ことのきの冷却速度は、10〜100℃/分の範囲内で適宜設定することが好ましい。
第2徐冷室30ではヒータ42により成形型52を加熱しながら、ゆっくりと成形型52を冷却する第2の徐冷ステップ(S22)が行われる。ことのきの冷却速度は、10〜100℃/分の範囲内で適宜設定することが好ましい。
成形処理が完了したガラス成形体を収容する金型ユニット8が搬入・搬出部46に到達すると、昇降機構によって金型ユニット8が上昇し、搬入・搬出口から、処成形理が完了した成形型52を複数個同時に装置筐体2の外部へ搬出する。(S26)。なお、ここでは、成形型52のみが取出され、支持台12は装置内に留まる。
第1に、正規の成形型と同等の比熱容量を有すること。
ダミー型の比熱容量は、正規の成形型の比熱容量の±50%の範囲内とすることが好ましく、正規の成形型の比熱容量の±20%の範囲内とすることがさらに好ましく、正規の成形型の比熱容量と同一すなわち同一材料であることが最も好ましい。
なお、ダミー型の最大幅は、正規の成形型の最大幅の±50%の範囲内にあることが好ましく、正規の成形型の最大幅の±20%の範囲内とすることがさらに好ましく、正規の成形型の最大幅と同一であることが最も好ましい。ここで、最大幅とは成形型またはダミー型を把持する箇所の最大幅を指す。
なお、上記の第1〜第3の条件のうち、最も優先されるのは第1の条件である。
まず、装置外部へ搬出された成形型52を、分解・組立機構により分解する(S28)。本実施形態における成形型52の分解とは、上型54と下型56が胴型58に挿入された状態から、上型54を上方に引き抜く動作、もしくは下型56を下方に引き抜く動作をいう。分解後の下型56の成形面上には、プレス成形されたガラス成形体が載っている。
ここで、上型54または下型56を胴型58から引き抜くときにカジリが発生するなどして、複数の成形型52のうち何れかが正常に分解することができない場合(S30でYESの場合)には、異常検知機構がこれを検知して異常が発生したと判定する。このように成形型を正常に分解できないか否かについては、例えば、上型または下型を胴型から引き抜くときの負荷(吸引圧力など)が所定レベルを超えるか否かに基づき判定することができる。この場合には、上型または下型を胴型から引き抜くときの負荷が所定レベルを超えた場合に、正常に分解することができないと判定される。
また、成形型8の数が所定数に満たない場合には、予め不足数に応じた数の擬似金型を準備しておき、正規の成形型52と同様に搬出・搬入部46に供給すればよい。
本実験では、二つの支持部を有する支持台を用い、一方の支持部に正規型を載置し、他方の支持部にダミー型を載置した場合(実施例1)と、一方の支持部に正規型を載置し、他方に何も設置しない場合(比較例1)とについて、上記のガラス成形体の製造装置1により、ガラス成形体を製造した際の、各支持部の温度履歴を測定した。なお、本実験では、正規型の材質を炭化珪素(比熱は約700J/(kg・K))とし、ダミー型の材質をステンレス鋼(比熱は約500J/(kg・K))とし、最大幅(外径寸法)は双方共に30mmのものを使用した。
次に、以下に説明する実施例2及び比較例2について、上記のガラス成形体の製造装置1を用いて3サイクル連続して、金型ユニットに一連のガラス成形プロセスを行った場合の、各金型ユニットの支持部の温度履歴を測定した。なお、ここでいう1サイクルとは、図3のフローチャートのS12〜S24を一回繰り返すことをいう。本実験2では、実験1と同様に、正規型の材質を炭化珪素とし、ダミー型の材質をステンレス鋼とし、最大幅(外径寸法)は双方共に30mmのものを使用した。
金型ユニット8の何れかの支持部12Bに正規型もダミー型62も載置せずに、ガラス成形体の製造を行うと、他の支持部12Bに載置された成形型52は、ヒータからより多くの放射熱を受ける。また、成形型52が載置されていないため、金型ユニット8全体の熱容量が低下する。このため、他の支持部12Bに載置された成形型52は、加熱処理及びプレス処理の際に全ての支持部12Bに正規型を載置された場合に比べてより高温になる。
本発明のガラス成形体の製造方法では、図1に示すように、少なくとも上型54及び下型56を含み、ガラス材料60を内部に収容した成形型52を搬入及び搬出する交換部46と、搬送経路に沿って成形型52を搬送する回転テーブル8と、搬送経路に沿って設けられた、第1及び第2加熱部20、22、均熱部24、プレス部26、及び第1及び第2徐冷部28、30を含む複数の処理部と、を備えたガラス成形体の製造装置1を用いる。そして、本方法は、図3に示すように、加熱部にて成形型を加熱処理する加熱ステップ(S12,S14)と、加熱ステップを経た成形型をプレス部26にて押圧し、内部に収容されたガラス素材をプレス成形するプレスステップ(S18)と、プレスステップを経た成形型52を冷却部にて冷却する冷却ステップ(S20,S22)と、交換部56から搬出された成形型52を分解して、成形が完了したガラス成形体を取り出し、ガラス成形体を取り出した成形型52に新たなガラス材料を装填して成形型を組立て、交換部46に成形型52を供給する材料交換ステップ(S60)を備え、材料交換ステップにおいて成形型の異常を検知した場合(S30、S34、S38、S42でYESの場合)に、異常と判断された成形型に替えて擬似金型(ダミー型)を供給部に供給する(S44)、または、成形型の数が製造装置を連続的に駆動するのに必要な所定数に満たない場合に、不足数に応じた数のダミー型を供給部に供給する。
2 装置筐体
4 回転テーブル
6 内部ケーシング
8 金型ユニット
10 回転盤
12 支持台
12A 基部
12B 支持部
20 第1加熱室
22 第2加熱室
24 均熱室
26 プレス室
28 第1徐冷室
30 第2徐冷室
32、34、36、38、40、42 ヒータ
44 急冷部
46 交換部
52 成形型
60 ガラス材料(ガラス成形体)
62 擬似金型(ダミー型)
Claims (13)
- 少なくとも上型及び下型を含み、ガラス材料を内部に収容した成形型が供給される供給部と、
搬送経路に沿って前記成形型を搬送する搬送機構と、
前記搬送経路に沿って設けられた、加熱部、プレス部、及び冷却部を含む複数の処理部と、
前記複数の処理部において各種処理が行われた成形型を外部へ搬出するための搬出部と、を備えたガラス成形体の製造装置を用いてガラス成形体を製造する方法であって、
前記加熱部にて前記成形型を加熱処理する加熱ステップと、
前記加熱ステップを経た前記成形型を前記プレス部にて押圧し、内部に収容された前記ガラス素材をプレス成形するプレスステップと、
前記プレスステップを経た前記成形型を前記冷却部にて冷却する冷却ステップと、
前記搬出部から搬出された前記成形型を分解して、成形が完了したガラス成形体を取り出し、前記ガラス成形体を取り出した成形型に新たなガラス材料を装填して前記成形型を組立て、前記供給部に成形型を供給する材料交換ステップを備え、
前記材料交換ステップにおいて前記成形型の異常を検知した場合に、前記異常と判断された成形型に替えて擬似金型を前記供給部に供給する、または、前記成形型の数が前記製造装置を連続的に駆動するのに必要な所定数に満たない場合に、不足数に応じた数の擬似金型を前記供給部に供給する、
ガラス成形体の製造方法。 - 前記擬似金型の比熱は、前記成形型の比熱の±50%の範囲内にある
請求項1に記載のガラス成形体の製造方法。 - 前記材料交換ステップにおいて、前記成形型に替えて前記供給部に擬似金型が供給された場合には、
前記加熱ステップでは、前記成形型と前記擬似金型とを同時に加熱し、
前記冷却ステップでは、前記成形型と前記擬似金型とを同時に冷却する
請求項1または2に記載のガラス成形体の製造方法。 - 前記擬似金型の最大幅は、前記成形型の最大幅の±50%の範囲内にある
請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス成形体の製造方法。 - 前記材料交換ステップでは、前記成形型が分解できない場合、前記成形型から前記ガラス成形体を取り外すことができない場合、前記成形型の組立てが完了していない場合、又は、前記ガラス成形体が所定の評価基準を満足していない場合の少なくともいずれかの場合に、前記異常が発見された前記成形型を、前記擬似金型と取り替えて、前記擬似金型を前記供給部に供給する、請求項1から4の何れか1項に記載のガラス成形体の製造方法。
- 前記プレス部は、前記成形型を押圧するプレスヘッドを有し、
前記プレスステップにおいて、前記疑似金型に前記プレスヘッドを当接させる、請求項1から5の何れか1項に記載のガラス成形体の製造方法。 - 上型と下型を少なくとも含み、ガラス材料を内部に収容した成形型が供給される供給部と、
搬送経路に沿って所定数の前記成形型を搬送する搬送機構と、
前記搬送経路に沿って設けられた、加熱部、プレス部、及び冷却部を含む複数の処理部と、
前記複数の処理部において各種処理が行われた成形型を外部へ搬出するための搬出機構と、
前記搬出部から搬出された前記成形型を分解して、成形が完了したガラス成形体を取り出し、前記ガラス成形体を取り出した成形型に新たなガラス材料を装填して前記成形型を組立てる分解・組立機構と、
前記分解・組立部において前記成形型の異常を検知する異常検知機構と、
前記異常検知機構が前記成形型の異常を検知した場合に、異常と判断された成形型と擬似金型とを交換する型交換機構と、
前記供給部に前記成形型または前記擬似金型を供給する供給機構と、
を備える、ガラス成形体の製造システム。 - 前記異常検知機構は、前記成形型が分解できない場合、前記成形型から前記ガラス成形体を取り外すことができない場合、前記成形型の組立てが完了していない場合、又は、前記ガラス成形体が所定の評価基準を満足していない場合の少なくともいずれかの場合に、前記成形型を異常と判断する、請求項7に記載の製造システム。
- 前記供給機構は、前記成形型の数が前記製造装置を連続的に駆動するのに必要な所定数に満たない場合に、不足数に応じた数の擬似金型を前記供給部に供給する、請求項7に記載の前記製造システム。
- 前記型交換機構により前記成形型と擬似金型が交換された場合には、
前記処理部では、前記成形型と前記擬似金型とを同時に加熱、及び冷却する、請求項7〜9のいずれか1項に記載の前記製造システム。 - 前記擬似金型の比熱は、前記成形型の比熱の±50%の範囲内にある、請求項7〜10のいずれか1項に記載の前記製造システム。
- 前記擬似金型の最大幅は、前記成形型の最大幅の±50%の範囲内にある、請求項7〜11のいずれか1項に記載の前記製造システム。
- 前記搬送機構は、回転テーブルを含み、
前記搬出部と前記供給部とが同じ位置に設けられている、請求項7〜12のいずれか1項に記載の前記製造システム。
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