JPH05345625A - ガラスレンズプレス成形機の制御装置 - Google Patents

ガラスレンズプレス成形機の制御装置

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JPH05345625A
JPH05345625A JP15344292A JP15344292A JPH05345625A JP H05345625 A JPH05345625 A JP H05345625A JP 15344292 A JP15344292 A JP 15344292A JP 15344292 A JP15344292 A JP 15344292A JP H05345625 A JPH05345625 A JP H05345625A
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pressing
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和敏 榊
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秀樹 黒岩
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/16Gearing or controlling mechanisms specially adapted for glass presses

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラスレンズプレス成形機に、常に安定した
ガラスレンズのプレス成形を行なわせることができる制
御装置を提供する。 【構成】 力指令発生部51はレンズ成形時の設定プレ
ス力Fref を発生する。負荷係数演算部52は、検出プ
レス速度vを検出プレス力Fで除算して、負荷係数1/
C(x)を出力する。速度指令演算部53は、設定プレ
ス力Fref と負荷係数1/C(x)とを乗算して、設定
プレス速度vref を出力する。この設定プレス速度v
ref でアクチュエータ100を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリフォームを加圧用
アクチュエータを用いてプレス成形してガラスレンズを
得るガラスレンズプレス成形機の加圧用アクチュエータ
を制御する制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】今日、ビデオカメラやレーザ・プリンタ
などの、光学部品を用いたオプトエレクトロニクス機器
が次々と商品化されているが、これら機器の高性能化や
小型・軽量・低価格化のためには、非球面ガラスレンズ
が欠かせないものとなっている。周知のように、このよ
うな非球面ガラスレンズをプレスにより成形する工程
は、次のような工程から成る。
【0003】まず、成形すべき非球面ガラスレンズのプ
リフォーム(ガラス素材)を、非球面形状に精密加工さ
れた金型(プレス型)内に供給する。ここで、金型はセ
ラミックス製で、筒状の胴型と、この胴型内に固定され
た下型と、この下型に対向して胴型内を摺動可能に配置
された上型とから成り、下型と上型との対向面に上記非
球面形状が形成されている。すなわち、プリフォームが
下型と上型との間に挟まれた状態にある。
【0004】この状態で、胴型を加熱することにより、
プリフォームを成形可能な温度まで上昇させる。そし
て、上型を押圧手段により胴型内に所定の速度またはプ
レス力で押し込むことにより、金型の非球面形状をプリ
フォームへ転写する。その後、非球面形状が転写された
プリフォームを、それが形状変化を起こさない領域ま
で、冷却する。そして、冷却固定化した非球面ガラスレ
ンズを金型から取り出す。
【0005】上述した工程を繰り返することにより、1
個ずつ非球面ガラスレンズを形成している。
【0006】ところで、プリフォームは1個ずつその大
きさが異なるため、同一条件で上型の押し込みを行う
と、成形された非球面ガラスレンズに割れが生じたり、
非球面ガラスレンズの精度が低下することがあった。
【0007】これを解決するため、本発明者らは、既
に、平成3年9月25日に「ガラスレンズプレス成形
機」という発明の名称で、特願平3−273165号を
出願済である。この出願したガラスレンズプレス成形機
では、上型を胴型内に押し込むための押圧手段として、
内部にスプールが組み込まれた電気−空圧サーボアクチ
ュエータを用いている。このような電気−空圧サーボア
クチュエータを採用することにより、プリフォームの大
きさのばらつきに無関係に、割れや精度の低下を生じる
ことなしに、効率良く非球面ガラスレンズの成形を行う
ことができた。
【0008】以下、図3を参照して、この出願済のガラ
スレンズプレス成形機の構成について説明する。ガラス
レンズプレス成形機は、電気−空気サーボアクチュエー
タ100を有する。電気−空気サーボアクチュエータ1
00は、シリンダボディ102と、このシリンダボディ
102内に配置されたピストン104とを含む往復動形
空気圧シリンダを有し、このピストン104によってシ
リンダボディ102の内部は第1気密室138と第2気
密室140とに隔てられる。ピストン104の内部には
スプール112が組み込まれている。このスプール11
2は、往復動形空気圧シリンダに取り付けられたステッ
ピングモータ(電動モータ)128によって、ピストン
104の移動方向に沿って移動させられる。このスプー
ル112とピストン104とで第1及び第2気密室13
8、140の空気圧バランスを制御するスプール弁を構
成している。
【0009】このような構造の電気−空気サーボアクチ
ュエータ100において、ステッピングモータ128を
後述のように駆動してスプール112を移動させると、
スプール弁の作用で第1及び第2気密室138、140
の空気圧バランスが変化する。この変化に応答して、ピ
ストン104が、スプール112とピストン104の位
置偏差を無くすように、スプール112の動きに追従動
作する。この電気−空気サーボアクチュエータ100
は、ピストン104から下方に延在した駆動ロッド10
8を有し、この駆動ロッド108はプレス型20の上方
に配置されている。尚、電気−空気サーボアクチュエー
タ100の詳しい構造については、上記出願を参照され
たい。
【0010】プレス型20は、前述したように、胴型2
と上型3と下型4とから成る。上型3を駆動ロッド10
8で押し込むことにより、プレス型20内に供給された
プリフォーム1を成形することができる。
【0011】電気−空気サーボアクチュエータ100の
駆動ロッド108には、位置検出器30とロードセル
(力検出器)40とが取り付けられている。位置検出器
30は、駆動ロッド108の位置を検出して、位置検出
信号xを出力する。ロードセル40は、駆動ロッド10
8に作用する軸方向の負荷を検出して力検出信号Fを出
力する。位置検出信号xと力検出信号Fとは制御装置5
0´に供給される。制御装置50´は位置検出信号xと
力検出信号Fとに基づいて、電気−空気サーボアクチュ
エータ100のステッピングモータ128の操作量を演
算する。この操作量は、モータアンプ60で増幅されて
ステッピングモータ128に供給される。
【0012】一般に、制御装置は、指令値を発生する指
令発生部と、この指令値に指令値に対応した検出信号が
一致するような操作量を演算する演算部とを有する。演
算部は、指令値と検出信号との偏差を算出して動作信号
を出力する減算器と、動作信号を操作量に変換する調節
器とを有する。調節器は補償器とも呼ばれ、制御パラメ
ータ(制御ゲイン)を持っている。
【0013】従来の制御装置50´は、後述するよう
に、調節器の制御パラメータが固定である。
【0014】ここで、ガラスレンズのプレス成形の制御
方式には、押し込み位置を制御する方式とプレス力を制
御する方式とがある。後者の方法は、プリフォームの大
きさのばらつきを許容できるという利点がある。
【0015】図4に、ロードセル40からの力検出信号
Fをフィードバックする力制御系を構成した場合の、従
来の制御装置50´を示す。
【0016】従来の制御装置50´は、力指令発生部5
1と、力制御系演算部52´とを有している。力指令発
生部51はレンズ成形時のプレス力の力指令値Fref
発生する。力制御系演算部52´は、力指令値Fref
力検出信号Fとの偏差を表す動作信号に対して、補償演
算を実行して、アクチュエータ100の操作量を得る。
詳細に述べると、力制御系演算部52´は、減算器52
´−1と補償器52´−2とを有する。減算器52−1
は力指令値Fref から力検出信号Fを減算して、その偏
差を表す動作信号を出力する。補償器52´−2には、
固定の制御パラメータが設定されており、伝達関数Gc
(s)で表される。補償器52´−2は、動作信号に対
して補償演算を実行して、アクチュエータ100の操作
量を出力する。
【0017】このように、従来の制御装置50は、補償
器52´−2の制御パラメータが固定であった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】ガラスレンズのプレス
成形中、負荷抵抗がほぼプリフォームの変形に応じて変
化する。従来の制御装置50´は、限られた領域で安定
になるように、制御パラメータの設定を行っている。そ
のため、従来の制御装置50´では、プリフォームの変
形の状態によって不安定な領域が生じてしまう。その結
果、従来の制御装置50´を使用したガラスレンズプレ
ス成形機は、安定した成形を行えないという問題があ
る。
【0019】したがって、本発明の目的は、ガラスレン
ズプレス成形機に、常に安定したガラスレンズのプレス
成形を行なわせることができる制御装置を提供すること
にある。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明によるガラスレン
ズプレス成形機の制御装置は、プリフォームを加圧用ア
クチュエータを用いてプレス成形してガラスレンズを
得、プリフォームの変形量に応じて速度に比例した成形
負荷が発生するガラスレンズプレス成形機の加圧用アク
チュエータを制御する制御装置であって、レンズ成形時
の設定プレス力を発生する力指令発生部と;加圧用アク
チュエータのプレス速度を検出する速度検出手段と;加
圧用アクチュエータの駆動ロッドに作用する軸方向のプ
レス力を検出する力検出手段と;検出プレス速度を検出
プレス力で除算して、負荷係数を出力する負荷係数演算
部と;設定プレス力と負荷係数とを乗算して、加圧用ア
クチュエータの操作量として設定プレス速度を出力する
速度指令演算部と;を有することを特徴とする。
【0021】
【作用】ガラスレンズのプレス成形時には、成形速度
(プレス速度)vに比例した成形負荷(プレス力)Fが
発生する。その比例係数C(x)は、図2に示すよう
に、プリフォームの変形量(プレス位置)xに応じて変
化する。そこで、本発明では、その成形負荷抵抗の変化
を計測し、必要プレス力を発生する速度を制御すること
により、常に、安定したガラスレンズのプレス成形を実
現する。
【0022】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0023】従来、ガラスレンズのプレス成形時の負荷
特性が不明であったため、プレス力を安定して制御する
ことが困難であった。これに対して、本発明では、後述
するように、ガラスレンズのプレス成形時の負荷特性を
一般化することで、成形負荷に対応した制御系を実現
し、プレス力を高精度で制御している。
【0024】まず、成形時の負荷特性は、次のようにな
る。
【0025】(1)ガラスレンズのプレス成形時に発生
するプレス力Fはプレス速度vに比例する。
【0026】(2)この比例係数Cは、金型温度θによ
り発生するプリフォームの変形量(プレス位置)xに応
じて変化する。すなわち、比例係数Cは、金型温度θと
プレス位置xとの関数、すなわち、C(x,θ)で表さ
れる。
【0027】これらをまとめると、プレス力Fは、プレ
ス速度vと比例係数C(x,θ)とによって、下記の数
式1で表される。
【0028】
【数1】
【0029】図2に金型温度θが一定の場合のプレス位
置xと比例係数C(x)との関係、すなわち、ガラス成
形負荷特性を示す。
【0030】従来では、プレス力Fを制御するために、
図4に示したように、プレス力Fのフィードバック制御
を、制御パラメータが一定の状態で、行っていた。この
ような構成では、成形負荷特性の変化により、安定性が
損なわれてしまう。
【0031】図1に本発明の一実施例によるガラスレン
ズプレス成形機の制御装置50を示す。
【0032】図示の制御装置50は、力指令発生部51
と、負荷係数演算部52と、速度指令演算部53とを有
している。力指令発生部51はレンズ成形時の設定プレ
ス力(力指令値)Fref を発生する。
【0033】負荷係数演算部52には、ロードセル40
(図3)で検出された検出プレス力(力検出信号)Fと
位置検出器30(図3)で検出されたプレス位置(位置
検出信号)xを演算(時間で微分)して得られた検出プ
レス速度vとが入力される。負荷係数演算部52は、検
出プレス速度vを検出プレス力Fで除算して、その除算
結果、すなわち、負荷状態を示す比例係数の逆数に相当
する負荷係数1/C(x)を出力する。
【0034】速度指令演算部53には、力指令発生部5
1から設定プレス力Fref が、負荷係数演算部52から
負荷係数1/C(x)が供給される。速度指令演算部5
3は、設定プレス力Fref と負荷係数1/C(x)とを
乗算して、その乗算結果である設定プレス速度vref
出力する。この設定プレス速度vref でアクチュエータ
100を制御する。
【0035】これにより、ガラスレンズの成形負荷特性
が、図2に示すように変化した場合でも、設定プレス速
度vref を変更することで、安定にプレス力Fを制御す
ることが可能となる。
【0036】尚、上記制御装置50は、マイクロコンピ
ュータを使用して実現できる。
【0037】また、上記実施例では、加圧用アクチュエ
ータが電気−空気サーボアクチュエータの場合の例を示
しているが、加圧用アクチュエータを電気サーボモータ
等で構成した場合にも、本発明の制御装置は適応可能で
ある。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ガラスレ
ンズのプレス成形中の負荷抵抗の変化に応じて、プレス
速度を制御しているので、常に、安定したガラスレンズ
のプレス成形を行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるガラスレンズプレス成
形機の制御装置を含む制御系を示すブロック図である。
【図2】金型温度が一定の場合のガラス成形負荷特性を
示すブロック図である。
【図3】本発明による制御装置が適用されるガラスレン
ズプレス成形機を示す概略構成図である。
【図4】従来のガラスレンズプレス成形機の制御装置を
含む制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
20 プレス型 50 制御装置 51 力指令発生部 52 負荷係数演算部 53 速度指令演算部 100 アクチュエータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリフォームを加圧用アクチュエータを
    用いてプレス成形してガラスレンズを得、前記プリフォ
    ームの変形量に応じて速度に比例した成形負荷が発生す
    るガラスレンズプレス成形機の前記加圧用アクチュエー
    タを制御する制御装置に於いて、 レンズ成形時の設定プレス力を発生する力指令発生部
    と、 前記加圧用アクチュエータのプレス速度を検出する速度
    検出手段と、 前記加圧用アクチュエータの駆動ロッドに作用する軸方
    向のプレス力を検出する力検出手段と、 前記検出プレス速度を前記検出プレス力で除算して、負
    荷係数を出力する負荷係数演算部と、 前記設定プレス力と前記負荷係数とを乗算して、前記加
    圧用アクチュエータの操作量として設定プレス速度を出
    力する速度指令演算部とを有することを特徴とするガラ
    スレンズプレス成形機の制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000064823A1 (fr) * 1999-04-22 2000-11-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Procede et dispositif de moulage de dispositif optique
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