JPH09301723A - プランジャー支持機構および支持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プランジャー支持機構の姿勢保持装置を自動調
整する。 【解決手段】積層化されたフローティング支持部４４と
揺動支持部４６の相対位置を測定する検出手段を備え、
その検出結果から適切な水平方向位置および軸傾斜角度
を演算し、位置偏差を補正するように機構全体の位置決
めをする演算手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、雌型に供給された
溶融ガラス塊（以下、「ゴブ」と称する）を雄型でプレ
ス成形してＣＲＴ用のパネル、ファンネル等のガラス成
形品にプレス成形するモールド成形装置のプランジャー
支持機構とその位置制御アルゴリズムに基づくプランジ
ャー支持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボトム金型（雌型）にゴブを供給し、こ
のボトム金型の上方に配置されたプランジャー（雄型）
を昇降装置により下降移動させ、ボトム金型内のゴブを
プランジャーで押圧成形してガラス製品にプレス成形す
るモールド成形装置が知られている。このようなモール
ド成形装置では、プランジャーとボトム金型の相互の位
置がズレていると、生産されるガラス製品の肉厚にバラ
ツキが発生したり、プランジャーとボトム金型とが干渉
したりするため、ボトム金型に対するプランジャーの位
置合わせが必要になる。

【０００３】そのため、プランジャーの上部に設けられ
たプランジャーフランジをフローティング状態で保持す
ることにより、プランジャーを水平方向に移動自在に支
持し、その際、キーとキー溝によってプランジャーをボ
トム金型に案内させてボトム金型に対する位置合わせを
可能にするとともに、プランジャーの軸とボトム金型の
軸を合致させるための揺動支持部を組込んだプランジャ
ー支持機構が提案されている。

【０００４】特に前記揺動支持部の機能は次に示すよう
な点にある。成形終了後、金型上型を引上げようとする
際に、プレス構造体に蓄えられた弾性変形成分の復元が
フローティング支持部を介してプランジャーに伝達する
と、金型干渉を起こし、さらには、ガラスに対してキズ
や割れ等の欠点を発生させてしまう。これを防止するた
めに、フローティング支持部を昇降装置に対して揺動自
在に支持した機構が前記揺動支持部である。この揺動支
持部の傾斜姿勢を保持する手段としてはボビンやコア等
からなる電磁石式のものやモーターと送りネジ棒等から
なる機械式の姿勢保持装置が提案されている。

【０００５】また、従来のプランジャー支持機構には、
プレス装置に組み込む前の、初期性能試験における合格
可否判定のため、またはプレス装置に組み込んだ後の組
み付け精度の確認のために非接触式変位センサーが複数
個、その内部に設置されている。このセンサーを用いれ
ば、例えばプランジャーフランジの水平方向の動作状況
やプレス軸傾斜補正機構の動作状況が精度良く測定でき
る利点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、プランジャー支
持機構の一部である揺動支持部の姿勢保持装置の調整
は、プレス装置を操作、運転する人間の主観に委ねられ
ていた。ここで、主観に基づかないで、前述の変位セン
サー等の検出データに基づいて姿勢調整することも考え
られる。

【０００７】しかし、プランジャー支持機構に組み込ま
れた前記非接触式変位センサーのデータ解析は複雑でか
つ高度な専門性を要し、誰もが容易に揺動支持部の動き
を解析して調整に反映できる状況にはなかった。さらに
は、データの解析には主観が入り込みやすく、装置運転
担当者によって操作量がばらつく問題があった。また、
常時監視するためのアルゴリズムがなく、経時的な変化
や寿命推移を把握しにくい等の問題があった。

【０００８】本発明は、上記従来技術の欠点を解消する
プランジャー支持機構および支持方法を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融ガラス塊
が内部に供給されるボトム金型と、該ボトム金型の上方
に配置され、下降移動されることにより前記ボトム金型
内の溶融ガラス塊を押圧成形してガラス製品に成形する
プランジャーと、前記プランジャーの上部に設けられた
プランジャーフランジをフローティング状態で保持する
ことにより該プランジャーを水平方向に移動自在に支持
するフローティング支持部と、前記フローティング支持
部を介して前記プランジャーを昇降移動させる昇降装置
と、前記フローティング支持部を前記昇降装置に対して
吊り下げ支持することにより該プランジャーを鉛直線に
対して傾斜自在に支持する揺動支持部とを備えたプラン
ジャー支持機構であって、上記フローティング支持部と
揺動支持部の相対位置を測定する検出手段を備え、その
検出結果から適切な水平方向位置やプランジャー軸の傾
斜角度を算出し、位置偏差を補正するように支持機構の
位置決めをする演算手段を備えたことを特徴とするプラ
ンジャー支持機構を提供する。

【００１０】すなわち、本発明は、主として水平方向の
自由度を持たせたフローティング支持部と、プレス軸傾
斜方向の自由度を持たせた揺動支持部との組み合わせか
らなるプランジャー支持機構において、装置内に設置さ
れた非接触式変位センサーの出力をコンピュータ等に取
り込み、これを演算し、必要に応じてその結果を表示
し、かつこの演算結果を支持機構の駆動部の一部または
全部にフィードバックを掛けることを実現し、従来の手
動制御を自動制御に置き換えたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
積層化されたフローティング支持部と揺動支持部の相対
位置を測定し、その結果を常時表示する表示装置を備
え、支持機構の保守、点検を行い、かつ健全性評価、寿
命予測を可能ならしめたアルゴリズムを有する。

【００１２】また、本発明は、前記プランジャー支持機
構のフローティング支持部と揺動支持部の相対位置を測
定し、その結果から適切な水平方向位置やプランジャー
軸の傾斜角度を演算して機構の動きを制御するととも
に、その結果を表示装置に常時表示し、機構の健全性評
価、寿命予測を実現することを可能ならしめたアルゴリ
ズムに基づくプランジャーの支持方法を提供する。

【００１３】ここで、ガラスのキズや割れ等の欠点の発
生は、前記プランジャー支持機構の各部の動きが、基本
の動きに対しあるしきい値を超えてずれてしまうために
起こるものであり、あらかじめ決められたアルゴリズム
に従って各部の動きを自動制御することでこのずれを補
正しプレス装置運転担当者の主観によるばらつきが生ず
ることなく安定稼働させることができる。

【００１４】非接触式変位センサーの出力値の表示に際
しては、目的別に主として２つの種類に機能分離した。
１つは、ガラスにキズや割れ等の欠点が発生するか否か
を判断するためのルーチンであり、もう１つはプランジ
ャー支持機構全体の経時劣化を判断するためのルーチン
である。後者は、前者の約１／１０程度のデータサンプ
リング速度でよいため、敢えてアルゴリズムを２種類用
意したが、１つのアルゴリズムにまとめても何等問題は
生じない。

【００１５】支持機構部に設置される位置検出手段とし
ては、前記非接触式変位センサーの他に、リニアスケー
ル、エンコーダ、接触式変位センサーなどを用いてもよ
い。望ましくは、プランジャーの状態を多自由度で同時
に高精度で測定することが容易であるという理由で、レ
ーザー式、過電流式、静電容量式などの非接触式変位セ
ンサーを複数個使用するのがよい。

【００１６】前記検出手段から送られたデータを取り込
み、演算し、制御信号を発信する装置としては、アナロ
グ電子回路、ディジタル電子回路、シーケンサ、コンピ
ュータなどを使用できるが、プログラムの変更で想定さ
れる様々な状況変化に容易に対応できるという点でコン
ピュータまたはシーケンサの使用が望ましい。

【００１７】最適な水平方向位置や軸傾斜角度を演算
し、偏差を補正するように位置決めする機構としては、
モーターや油圧などのアクチュエータを使用でき、機構
の簡単さ、サイズ、経済性などの理由から、センサー出
力を容易にフィードバックできる機構が望ましい。例え
ば、機構の位置を非接触式変位センサーで測定し、その
出力を電磁石の電流値にフィードバックし、サーボコン
トロールをかける機構等が挙げられる。

【００１８】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明のプランジャ
ー支持機構の好ましい実施例について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係るプランジャー支持機構が
適用されたファンネル成形用モールド成形装置の要部側
面図である。同図に示すモールド成形装置１０は、ボト
ム金型１２、プランジャー１４、およびプランジャー支
持機構１６等を有する。

【００１９】ボトム金型１２は、インデックステーブル
１８上に開放部２０を上方に向けて固定され、その内部
にゴブ２２が供給される。このゴブ２２は、プランジャ
ー１４の下降移動によって図２に示すように押圧成形さ
れ、これにより図３に示すファンネル２４にプレス成形
される。

【００２０】プランジャー１４は、その上部がプランジ
ャー支持機構１６に支持されている。プランジャー支持
機構１６は、図４に示すように、フローティング支持部
４４と揺動支持部４６とからなる。フローティング支持
部４４は、プランジャー１４の上部に設けられたフラン
ジ４８を圧縮空気によってフローティング支持するもの
である。揺動支持部４６は、前記フローティング支持部
４４をヘッド２８に対して揺動自在に支持するもので、
ハンガーピン５６と球面軸受（球面座）５８とから構成
されている。

【００２１】同図に示す姿勢保持装置は、ボビン９６お
よびコア９８等からなる電磁石式のもので、ヘッド２８
の下面周部に所定の間隔で複数台設置されている。ボビ
ン９６は、ヘッド２８に固定されるとともに、ボビン９
６内にはコア９８が配置され、コア９８は、電源部１０
０からボビン９６に電圧を印加すると昇降移動する。コ
ア９８には、ロッド１０２が固着されており、ロッド１
０２には、断面Ｌ字状の受け板１０４が支持されてい
る。図中２００、２０１、２０２、２０３は非接触式変
位センサーを示す。

【００２２】このように構成された姿勢保持装置によれ
ば、プランジャー１４の引き上げ時に、前記各々の姿勢
保持装置を作動させてコア９８、９８、…を上昇移動さ
せると、各々の受け板１０４、１０４、…が枠体５０の
下面に当接する。この状態を保持すれば、プランジャー
１４は、ボトム金型１２に心出しされた状態のまま、即
ち傾斜した状態のまま引き上げられるので、ガラスに生
じるキズや割れ等の欠点を確実に防止できる。

【００２３】しかし、ここで問題となるのがコア９８に
連結されたロッド１０２の移動量をどのように制御する
のかという点である。前記したように、従来はプレス装
置運転担当者個々人の判断で手動制御に委ねていたもの
を、本発明では、図５に示す装置構成で図６に示すアル
ゴリズムに従って、その移動量を自動制御している。

【００２４】図５に示したフローティング支持部４４と
揺動支持部４６には、それぞれ水平方向と垂直方向を監
視するための非接触式変位センサー（前記２００、２０
１、２０２、２０３）が複数個設置されており、これら
の出力をアンプおよびＡ／Ｄ変換ボードを介してコンピ
ュータに入力し、これに基づいて現在位置を認識し、演
算を行い、本来あるべき姿勢に対してしきい値を超える
偏差が生じている場合には位置修正するように、電磁石
の電流値等を制御するものである。

【００２５】図６は、この際に、揺動支持部の姿勢保持
装置に制御指令を与えるためのアルゴリズムを示す。以
下、これに従ってプレスの過程を概説する。プレス中の
前記プランジャー支持機構は、プレスの反力によって各
々の積層の層間距離がゼロの状態、即ち密着状態にあ
る。このとき、非接触式変位センサーの出力値は、垂直
方向（プレス軸の方向）に関して最小値をとる。それを
基準値として記憶させる。水平方向に関してはプレス中
の密着状態では、ボトム金型にガイドされた位置に静止
している状態である。これも基準値として記憶させる
（ステップＳ１）。

【００２６】次にプレスが完了しプランジャーが上昇を
始めると、積層構造の層間接触面に隙間ができるように
なる。ここで、ステップＳ２に示すように、この上昇過
程のセンサーデータを取り込む。このとき、隙間の生成
状況は平面的に見て全周均一かつ同時に生じることはあ
りえず、ボトム側の下部構造に相対して、プランジャー
側の上部構造は傾いて上昇していく。この際、何等かの
偏荷重を生じるような外力や重心のズレが存在すると、
回転モーメントが生じプランジャー先端が水平方向の変
位成分を持つことになる。これが、主として揺動支持部
に発生する、傾斜起因の変位ベクトルである。

【００２７】一方、例えば、フローティング支持部等で
は金型干渉などの外力により、容易に水平方向の変位成
分を持つことになる。これが主としてフローティング支
持部に発生する、横ズレ起因の変位ベクトルである。

【００２８】このような変位ベクトルは、プランジャー
の上昇中のセンサーデータを取り込み、前記した基準値
との偏差を計算して、複数個のセンサー同士のバランス
を考慮して演算すれば、比較的容易に求めうる（ステッ
プＳ３）。即ち、このステップＳ３では、センサー２０
１、２０３については、複数個のセンサー出力値の差か
ら傾斜のバランスを求め、プランジャー先端の揺動基因
の水平方向変位ベクトルＨ₁ を求める。センサー２０
０、２０２については、純粋に水平方向の横ズレ基因の
変位ベクトルＨ₂ を求める。なお、各センサーについて
は、前述のように、フローティング支持部の水平方向変
位をセンサー２００、垂直方向変位をセンサー２０１で
検出し、揺動支持部の水平方向変位をセンサー２０２、
垂直方向変位をセンサー２０３で検出する。

【００２９】次に、ステップＳ４において、前記揺動支
持部の揺動に起因する水平方向変位ベクトルＨ₁ と前記
フローティング支持部の横ズレに起因する水平方向変位
ベクトルＨ₂ とを合成した合成ベクトルＨを求める。こ
の場合ベクトルＨが系全体の変位ベクトルとなる。この
合成ベクトルＨが実際のガラス製品に発生するキズや割
れ等の欠点の方向ときわめてよく一致していることか
ら、これと、相反する方向にプランジャーの先端を矯正
するための傾斜補正機能を盛り込み、その姿勢を自動制
御させたものが本発明の意図するところである。

【００３０】ただし、前記した合成ベクトルＨの示す方
向によって、プランジャーの傾斜を矯正すべき方向は一
意に決定されるが、合成ベクトルの大きさは、必ずしも
キズや割れ等の欠点の発生頻度と相関しているわけでは
ない。なぜならば、ガラス製品の肉厚分布による影響や
プランジャーのボトム金型に対する抜き勾配、さらに
は、そのときの成形温度などによって応力状態が変化
し、欠点が発生する確率が変わるためである。このた
め、事前に数度のデータを取って製品品種毎に前記合成
ベクトルの大きさに対するキズ、割れ等の欠点の発生頻
度の相関関係を調査しておき、この結果から、許容でき
るベクトル量（これが既述のものも含めて「しきい値」
と呼んでいるもの）を決定しておく必要がある。

【００３１】次に、ステップＳ５において、合成ベクト
ルＨの大きさが所定のしきい値以上かどうかを判別す
る。即ち、この合成ベクトルＨの大きさが前記したしき
い値を超えない範囲であればプレス中に何等アクション
をとる必要はない。しかし、これを超えた場合にはステ
ップＳ６に進み、前記合成ベクトルと１８０°反対の方
向に同等の大きさを持つ制御ベクトルを付加すべく、姿
勢矯正・保持装置に制御電流等を与える。

【００３２】この概念を表したのが図７である。即ち、
図７（Ａ）のように合成ベクトルＨを求め、この合成ベ
クトルＨが（Ｂ）のように、しきい値範囲内であれば特
にアクションをとらず、（Ｃ）のように、しきい値範囲
を超えると符号が逆で大きさが同じ制御ベクトルＨ_C を
付加する。このしきい値を超えた場合のアクションにつ
いて図４を用いて説明すると、ヘッド２８の下面周部に
所定の間隔で複数台設置されたボビン９６の中から所望
する方向に位置するボビンのみを抽出し、それに通電す
る電流値を制御することによりロッド１０２の移動量を
制御できる。

【００３３】以上のステップＳ１〜Ｓ６によりガラス製
品のキズや割れ等の欠点発生を防止するための位置制御
アルゴリズムが構成される。本発明ではさらに、ステッ
プＳ７に示すように、各センサーによる検出前の生値を
表示する。これにより、装置の健全性評価や、寿命予測
ができる。これにより、日常監視のルーチンが形成され
る。

【００３４】以上の構成からなる装置およびアルゴリズ
ムにより、従来、問題となっていたガラス製品のキズ、
割れ等の欠点をプレス装置の操作運転者の技量や個人差
に依存することなく、自動的に低減させうるようにし
た。また、非接触式変位センサーの出力を表示装置にわ
かりやすく表示することによって、プランジャー支持機
構の健全性や寿命の予測が容易にできるようにした。

【００３５】本実施例では、ファンネル成形用モールド
成形装置１０について説明したが、これに限定されず、
パネル成形用モールド成形装置にも適用できる。

【００３６】また、本実施例では、プレス軸方向の姿勢
保持機構の自動制御について説明したが、これに限定さ
れず、例えば、図４に示すプランジャーフランジ４８の
水平方向変位を規制する姿勢保持装置を設けて、これら
に制御電流等を与えることによってもまた前記水平方向
合成ベクトルを相殺し、ガラス製品のキズ、割れ等の欠
点を防止できる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るプランジャ
ー支持機構、揺動傾斜角度調節機構、および変位センサ
ーデータ表示システムを用いることで、ガラス製品のキ
ズや割れ等の欠点の防止のための操作を自動的に行える
ようにしたほか、動作健全性評価を容易にし、かつ寿命
予測もできるようにした点で優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るプランジャー支持機構が
適用されたモールド成形装置の側面図。

【図２】ファンネル成形時のプランジャーとボトム金型
の状態を示す説明図。

【図３】ファンネルの縦断面図。

【図４】図１に示したプランジャー支持機構に適用され
た姿勢保持装置の実施例を示す説明図。

【図５】本発明に係る変位センサーデータ表示、揺動傾
斜角度自動調節システムを示す説明図。

【図６】本発明に係る揺動傾斜角度自動調節システムの
概念を示すフローチャート。

【図７】本発明に係る揺動傾斜角度自動調節システムに
おける水平方向変位合成ベクトルと欠点発生のしきい値
との対応関係を示す説明図。

【符号の説明】

１０：モールド成形装置 １２：ボトム金型 １４：プランジャー １６：プランジャー支持機構 １８：インデックステーブル ２２：ゴブ ２４：ファンネル ４４：フローティング支持部 ４６：揺動支持部 ４８：プランジャーフランジ ９６：ボビン ９８：コア ２００、２０１、２０２、２０３：非接触式変位センサ
ー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融ガラス塊が内部に供給されるボトム金
   型と、 該ボトム金型の上方に配置され、下降移動されることに
   より前記ボトム金型内の溶融ガラス塊を押圧成形してガ
   ラス製品に成形するプランジャーと、 前記プランジャーの上部に設けられたプランジャーフラ
   ンジをフローティング状態で保持することにより該プラ
   ンジャーを水平方向に移動自在に支持するフローティン
   グ支持部と、 前記フローティング支持部を介して前記プランジャーを
   昇降移動させる昇降装置と、 前記フローティング支持部を前記昇降装置に対して吊り
   下げ支持することにより該プランジャーを鉛直線に対し
   て傾斜自在に支持する揺動支持部と、 を備えたプランジャー支持機構であって、 上記フローティング支持部と揺動支持部の相対位置を測
   定する検出手段を備え、その検出結果から適切な水平方
   向位置およびプランジャー軸の傾斜角度を算出し、位置
   偏差を補正するように支持機構の位置決めをする演算手
   段を備えたことを特徴とするプランジャー支持機構。
2. 【請求項２】フローティング支持部と揺動支持部の相対
   位置を測定し、その結果を常時表示する表示装置を備
   え、機構の保守、点検を行い、かつ健全性評価、寿命予
   測を可能ならしめたアルゴリズムを有することを特徴と
   する請求項１のプランジャー支持機構。
3. 【請求項３】請求項１または２のプランジャー支持機構
   におけるフローティング支持部と揺動支持部の相対位置
   を測定し、その結果から適切な水平方向位置およびプラ
   ンジャー軸の傾斜角度を演算して支持機構の動きを制御
   するとともに、その結果を表示装置に常時表示し、該支
   持機構の健全性評価、寿命予測を実現することを可能な
   らしめたアルゴリズムに基づくプランジャーの支持方
   法。