(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）内部にガラス素材を挟み込むキャビティを備える金型の上側を支持する上金型支持手段と下側を支持する下金型支持手段とを備え、前記金型を予熱する予熱室と、
（ｂ）前記金型を押圧して前記ガラス素材を前記キャビティの形状に成形する手段を備える成形室と、
（ｃ）前記金型を支持する金型支持手段を備え、前記金型を冷却する冷却室と、
（ｄ）前記金型を把持する把持手段を備え、前記金型を前記予熱室、成形室及び冷却室の間で移送する搬送手段とを有することを特徴とするガラス成形品の成形装置。
【請求項２】
前記予熱室は、前記金型支持手段を複数備える請求項１に記載のガラス成形品の成形装置。
【請求項３】
前記冷却室は、前記金型支持手段を複数備える請求項１に記載のガラス成形品の成形装置。
【請求項４】
前記成形室は、複数である請求項１に記載のガラス成形品の成形装置。
【請求項５】
前記予熱室、成形室及び冷却室は、内部をパージガス雰囲気とする手段を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス成形品の成形装置。
【請求項６】
前記把持手段は前記金型の周囲をパージガス雰囲気とする手段を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス成形品の成形装置。
【請求項７】
前記冷却室は、内部を冷媒が通過する冷却板を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス成形品の成形装置。
【請求項８】
（ａ）内部にガラス素材を挟み込むキャビティを備える金型を、該金型の上側を上金型支持手段で支持し、下側を下金型支持手段で支持した状態で予熱する予熱室と、前記金型を押圧して前記ガラス素材を前記キャビティの形状に成形する成形室と、前記金型を冷却する冷却室との間で前記金型を順次移送して、
（ｂ）前記ガラス素材を予熱、成形及び冷却するサイクルを１つ１つの金型毎にずらして行うことを特徴とするガラス成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス成形品の成形装置及び成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レンズのようなガラス成形品は、ガラス素材を加熱軟化した後、成形型に投入して押圧成形することによって成形されている。この場合、ガラス素材、成形型等は、何百度という高温に曝（さら）されるため、大気中では劣化するおそれがあるので、大気をパージした不活性雰囲気中で、加熱工程や成形工程が実施されることが多い。
【０００３】
例えば、特開平８−１８８４２１号公報に記載される光学素子成形方法および成形装置においては、成形室、加熱炉、徐冷炉及び予備加熱炉が一直線上に配設されている。すなわち、成形室の一側面に開閉するシャッタを介して連結された加熱炉を配設し、前記成形室の他側面に徐冷炉と予備加熱炉を配設し、ガラス素材を搬送する搬送アームを予備加熱炉の開口から挿入することによって、ガラス素材を一番奥に位置する前記加熱炉にまで搬入するようになっている。この場合、加熱炉は大気に開放している予備加熱炉の開口から最も奥まった場所に位置し、かつ、必要な時にだけシャッタを開けるようになっているので、一度、加熱炉内の大気をパージして窒素ガス等の不活性ガスを充満させておけば、ガラス素子を出し入れしても、大気が流入することなく、不活性雰囲気が維持されるように成っている。
【０００４】
したがって、成形型外表面及び光学素子の成形面の劣化が少ないと考えられるので、所定の光学素子の特性表面を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の成形装置においては、成形室、加熱炉、徐冷炉及び予備加熱炉が一直線上に配設され、搬送アームが一番手前側の予備加熱炉の開口から奥に向けて進むことによってガラス素材を搬入し、再び手前に戻ってくることによって、成形されたガラス成形品を搬出するようになっている。このため、１つのガラス成形品を成形するための予備加熱、加熱、成形及び徐冷の一連の工程のすべてが終了するまで、次のガラス成形品の成形に取りかかることができないので、成形装置のスループットが低くなってしまう。
【０００６】
このため、スループットを向上させた成形装置として、特開２０００−３２７３４６号公報に記載されているようなものが提案されている。前記成形装置においては、成形工程を行う成形ステージの両側に、加熱工程及び冷却工程を行う加熱冷却ステージが配設され、一方の加熱冷却ステージで加熱されたガラス素材を成形ステージにおいて成形している間に、他方の加熱冷却ステージではガラス素材を加熱又はガラス成形品を冷却するようになっている。この場合、成形ステージのスループットは向上するものの、加熱工程及び冷却工程は、成形工程よりも多くの時間がかかるので、成形装置全体としてのスループットはさほど向上しない。
【０００７】
また、特開平４−１２０３３号公報に記載されているような成形装置も提案されている。この場合、成形装置が配設された大きな成形室の周囲に、加熱炉、加熱用予備室及び冷却用予備室が複数連接されていて、搬送アームによって、前記成形室、加熱炉、加熱用予備室及び冷却用予備室の間でのガラス素材又はガラス成形品の受け渡しを行うようになっている。この場合、スループットの向上はある程度期待できるものの、成形室等の広い空間に高価な窒素ガスを充満させて不活性雰囲気を保つようになっているので、成形装置のランニングコストが高くなってしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来の成形装置の問題点を解決して、ガラス素材を予熱することができる予熱室、ガラス成形品を冷却することができる冷却室、及び、ガラス成形品を成形することができる成形室を配設するとももに、内部にガラス素材又はガラス成形品を保持する成形金型の周囲の雰囲気を大気をパージした状態に保つことによって、スループットが高く、かつ、ランニングコストが低いガラス成形品の成形装置及び成形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】
そのために、本発明のガラス成形品の成形装置においては、内部にガラス素材を挟み込むキャビティを備える金型の上側を支持する上金型支持手段と下側を支持する下金型支持手段とを備え、前記金型を予熱する予熱室と、前記金型を押圧して前記ガラス素材を前記キャビティの形状に成形する手段を備える成形室と、前記金型を支持する金型支持手段を備え、前記金型を冷却する冷却室と、前記金型を把持する把持手段を備え、前記金型を前記予熱室、成形室及び冷却室の間で移送する搬送手段とを有する。
【００１０】
本発明の他のガラス成形品の成形装置においては、さらに、前記予熱室は、前記金型支持手段を複数備える。
【００１１】
本発明の更に他のガラス成形品の成形装置においては、さらに、前記冷却室は、前記金型支持手段を複数備える。
【００１２】
本発明の更に他のガラス成形品の成形装置においては、さらに、前記成形室は、複数である。
【００１３】
本発明の更に他のガラス成形品の成形装置においては、さらに、前記予熱室、成形室及び冷却室は、内部をパージガス雰囲気とする手段を備える。
【００１４】
本発明の更に他のガラス成形品の成形装置においては、さらに、前記把持手段は前記金型の周囲をパージガス雰囲気とする手段を備える。
【００１５】
本発明の更に他のガラス成形品の成形装置においては、さらに、前記冷却室は、内部を冷媒が通過する冷却板を備える。
【００１６】
本発明のガラス成形品の成形方法においては、内部にガラス素材を挟み込むキャビティを備える金型を、該金型の上側を上金型支持手段で支持し、下側を下金型支持手段で支持した状態で予熱する予熱室と、前記金型を押圧して前記ガラス素材を前記キャビティの形状に成形する成形室と、前記金型を冷却する冷却室との間で前記金型を順次移送して、前記ガラス素材を予熱、成形及び冷却するサイクルを１つ１つの金型毎にずらして行う。
【００１７】
【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。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態におけるガラス成形品の成形装置の平断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面の概略図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視面の概略図、図４は図１のＣ−Ｃ矢視断面の概略図、図５は搬送マニュピュレータの平面概略図、図６は搬送マニュピュレータの側面概略図である。
【００１９】
図において、１０はガラス成形品の成形装置、１１ａは第１成形室、１１ｂは第２成形室、１２は冷却室、１３は予熱室である。また、前記成形装置１０内には、搬送マニュピュレータ７０を両端に備える搬送アーム１５が、第１搬送アームレール１６及び第２搬送アームレール１７に沿って移動可能に配設され、前記第１成形室１１ａ、第２成形室１１ｂ、冷却室１２及び予熱室１３の間で金型６４を移動させ搬入搬出することができるようになっている。
【００２０】
ここで、ガラス成形品は、レンズ、プリズム、フィルター、ミラー等の光学素子のように、形状、寸法、材質等に高精度が要求されるガラスの成形品である。そして、成形室は、本実施の形態において、説明の都合上、第１成形室１１ａ及び第２成形室１１ｂの２つであるが、いくつであってもよい。前記第１成形室１１ａ及び第２成形室１１ｂはそれぞれ１つの金型６４を収容して、ガラス成形品を成形するようになっている。
【００２１】
なお、前記金型６４は、図６に示されるように、上金型６１と下金型６２とから成る。前記上金型６１及び下金型６２は、図３に示されるように後述される金型組換装置４０によって組み合わせられて一体となり金型６４を構成する。そして、前記上金型６１と下金型６２との間に形成されるキャビティ内にガラス素材、すなわち、硝材を挟み込んで、前記第１成形室１１ａ又は第２成形室１１ｂにおいて、上下から押圧することによって、前記キャビティの形状をしたガラス成形品を成形するようになっている。ここで、前記上金型６１及び下金型６２、すなわち、金型６４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、少なくとも前記キャビティの面上には、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。
【００２２】
ここで、前記第１成形室１１ａ及び第２成形室１１ｂは同一の構成を有するので、説明の都合上、第２成形室１１ｂの構成について説明し、第１成形室１１ａの構成についての説明は省略する。前記第２成形室１１ｂの下方には、図２に示されるように、複数のガイドロッド８４に沿って上下動する昇降台８３が配設される。なお、該昇降台８３は、図示されない駆動源によって上下動させられる。また、前記昇降台８３の上には金型６４が載置される成形用金型下部支持手段８２が取り付けられる。そして、図２に示されるように、前記搬送アーム１５の搬送マニュピュレータ７０によって金型６４が成形用金型下部支持手段８２の上に載置された後、前記搬送アーム１５が図２において右方へ移動すると、前記昇降台８３が上方へ移動させられ、金型６４が、成形用金型下部支持手段８２とともに、第２成形室１１ｂの中へ挿入されるようになっている。この時、第２成形室１１ｂの下側の開口は、昇降台８３によって閉鎖される。
【００２３】
なお、前記第２成形室１１ｂの上には金型押圧用駆動源８１が取り付けられ、金型６４が、第２成形室１１ｂの中へ挿入された後、上方から金型６４を構成する上金型６１を下方に押し付けて、成形用金型下部支持手段８２と協働して、前記上金型６１と下金型６２との間に形成されるキャビティ内の硝材を上下から押圧することによって、前記キャビティの形状をしたガラス成形品を成形するようになっている。また、第２成形室１１ｂには図示されない加熱手段、冷却手段等が配設され、第２成形室１１ｂの中へ挿入された金型６４を加熱したり冷却することができる。
【００２４】
さらに、金型６４、キャビティ面上の薄膜、硝材等が腐食したり、汚染されたりすることを防止するために、前記第２成形室１１ｂには、吸気管及び排気管が接続され、前記第２成形室１１ｂ内の大気を排出して、パージガスを充填（てん）させることができるようになっていることが望ましい。この場合、前記排気管の一端は真空ポンプ装置３１に接続され、第２成形室１１ｂ内の大気が、前記真空ポンプ３１によって排気され、前記吸気管の一端はガスボンベ等の図示されないパージガス供給源に接続され、該パージガス供給源からのパージガスが第２成形室１１ｂ内に充填される。
【００２５】
なお、前記パージガスは、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、クリプトンガス等の不活性ガスであることが望ましいが、前記金型６４、キャビティ面上の薄膜、硝材等が高温においても酸化されないものである場合には、清浄な乾燥空気、すなわち、ドライエアーであってもよい。前記金型６４、キャビティ面上の薄膜、硝材等が高温において酸化されないものであっても、大気中において高温に曝した場合、キャビティ面、該キャビティ面上の薄膜、硝材等の表面に大気中に浮遊する塵埃（じんあい）が付着したり、大気に含まれる水分が水滴となって付着することによって、成形されるガラス成形品の表面が汚染されてしまうが、ドライエアーであれば、塵埃や水分を含まないので、前記ガラス成形品の表面が汚染されることがない。
【００２６】
また、前記予熱室１３内には、図４に示されるように、予熱用金型下部支持手段５７及び該予熱用金型下部支持手段５７に対向する予熱用金型上部支持手段５８がそれぞれ複数、例えば、２つずつ配設され、複数、例えば、２つの金型６４を同時に予熱することができる。前記予熱室１３の側面には開口が配設され、図４に示されるように、該開口を通して、前記搬送アーム１５の搬送マニュピュレータ７０によって金型６４が予熱用金型下部支持手段５７の上に載置されるようになっている。なお、前記開口には、開閉可能な扉を取り付けることが望ましい。また、各予熱室を単独の容器として、それぞれに開閉扉又は昇降カバーを設けるようにしてもよい。前記搬送アーム１５が図４において右方へ移動すると、前記予熱用金型上部支持手段５８は、駆動手段によって下方へ移動させられ、前記予熱用金型下部支持手段５７と協働して、金型６４を上下方向から保持する。これにより、該金型６４は安定した状態で予熱される。
【００２７】
また、予熱室１３には、ガス導入管が接続され、ガス導入管よりパージガスを充填させパージガス雰囲気にする。
【００２８】
さらに、予熱室１３には、排気管が接続され、前記予熱室１３内の大気を排出して、パージガスをガス導入管から充填させパージガス雰囲気とすることができるようになっていることが望ましい。この場合、前記排気管の一端は真空ポンプ装置３１に接続され、予熱室１３内の大気が、前記真空ポンプ３１によって排気され、前記ガス導入管の一端は図示されないパージガス供給源に接続され、該パージガス供給源からのパージガスが予熱室１３内に充填される。なお、予熱室１３には、図示されない加熱手段が配設される。
【００２９】
また、前記冷却室１２内には、図４に示されるように、冷却用金型下部支持手段５５及び該冷却用金型下部支持手段５５に対向する冷却用金型上部支持手段５６がそれぞれ複数、例えば、４つ配設され、複数、例えば、４つの金型６４を同時に冷却することができる。前記冷却室１２の側面には開口が配設され、図４に示されるように、該開口を通して、前記搬送アーム１５の搬送マニュピュレータ７０によって金型６４が冷却用金型下部支持手段５５の上に載置されるようになっている。なお、前記開口には、開閉可能な扉を取り付けることが望ましい。前記搬送アーム１５が図４において左方へ移動すると、冷却用金型上部支持手段５６は、駆動手段によって下方へ移動させられ、冷却用金型下部支持手段５５と協働して、金型６４を上下方向から保持する。これによって、前記金型６４は安定した状態で、冷却される。
【００３０】
また、冷却室１３には、ガス導入管１９ａが接続され、ガス導入管１９ａよりパージガスを充填させパージガス雰囲気にする。
【００３１】
さらに、冷却室１２には、び排気管１９ｂが接続され、前記冷却室１２内の大気を排出して、パージガスをガス導入管１９ａから充填させパージガス雰囲気とすることができるようになっていることが望ましい。この場合、前記排気管１９ｂの一端は真空ポンプ装置３１に接続され、冷却室１２内の大気が、前記真空ポンプ３１によって排気され、前記ガス導入管１９ａの一端は図示されないパージガス供給源に接続され、該パージガス供給源からのパージガスが冷却室１２内に充填される。なお、冷却室１２には、図示されない冷却手段が配設される。該冷却手段は、内部を冷却水が通過する水冷板を有する。そして、該水冷板は、金型６４を効率よく、かつ急速に冷却することができるように、金型６４が直接接触するように配設されることが望ましい。
【００３２】
また、前記第１搬送アームレール１６は、成形装置１０のフレーム２１に取り付けられ、図１において横方向に延在する。また、前記第１搬送アームレール１６上には、該第１搬送アームレール１６と垂直方向に延在する第２搬送アームレール１７が、第１搬送アームレール１６に沿ってスライドするように取り付けられる。さらに、前記第２搬送アームレール１７上には、スライド台１８が前記第２搬送アームレール１７に沿ってスライドするように取り付けられる。なお、前記スライド台１８は、伸縮可能なテレスコピック状の構成を有していてもよい。そして、前記スライド台１８の上に、把持手段としての搬送マニュピュレータ７０を両端に備える搬送アーム１５が、図２における上下方向に延びる軸を回転軸として回転できるように取り付けられる。
【００３３】
そして、前記第２搬送アームレール１７、スライド台１８及び搬送アーム１５を移動させ又は回転させることによって、前記搬送マニュピュレータ７０の先端が、図１に示されるように、前記第１成形室１１ａ及び第２成形室１１ｂの成形用金型下部支持手段８２、予熱室１３内のそれぞれの予熱用金型下部支持手段５７、並びに、冷却室１２内のそれぞれの冷却用金型下部支持手段５５の上に到達して、金型６４を搬入及び搬出することができる。
【００３４】
なお、前記搬送マニュピュレータ７０は、前記搬送アーム１５に一端（図５における右端）が取り付けられた第２アーム部材７６と、該第２アーム部材７６の他端（図５における左端）に取り付けられた第１アーム部材７１とを有する。そして、該第１アーム部材７１の図６における下側には、カバー開閉駆動源７５が取り付けられている。また、該カバー開閉駆動源７５には、図５において左方に延在する第１カバーアーム７２ａ及び第２カバーアーム７２ｂの根本部分が取り付けられ、鋏の一対の刃のように、前記根本部分を共通の回動軸として互いに対向する向きに回動するようになっている。さらに、前記第１カバーアーム７２ａ及び第２カバーアーム７２ｂの先端部分には、ほぼ半円筒状の第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００３５】
これにより、前記カバー開閉駆動源７５が作動して、第１カバーアーム７２ａ及び第２カバーアーム７２ｂが互いに接近するように回動すると、前記第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂが合わさって、図６に示されるように、内部に金型６４を収容する円筒状の閉じたカバーを形成することができる。なお、前記第１カバーアーム７２ａ及び第２カバーアーム７２ｂの上面には、パージガスを前記円筒状の閉じたカバーの内部に充填するための、第１パージガス管７７ａ及び第２パージガス管７７ｂがそれぞれ取り付けられる。そして、前記第１パージガス管７７ａ及び第２パージガス管７７ｂは図示されないパージガス供給源に接続され、該パージガス供給源からのパージガスが供給される。なお、前記第１パージガス管７７ａ又は第２パージガス管７７ｂのいずれか一方が、前記円筒状の閉じたカバーの内部の大気を排出するための排気管であってもよい。
【００３６】
また、前記第２アーム部材７６の下側には、前記第１アーム部材７１と平行にかつ同じ方向に延在する金型把持アーム７４が取り付けられる。そして、該金型把持アーム７４の先端（図６における左端）には、金型６４を把持するための金型把持部７８が取り付けられる。前記金型把持アーム７４は第１アーム部材７１の下方に位置し、金型把持部７８が前記円筒状の閉じたカバーの中心軸の位置付近に到達するようになっている。
【００３７】
ここで、前記金型把持部７８は、図５に示されるように、金型６４の周囲に形成された凹溝の外径とほぼ等しい径の半円状の閉鎖端を有し、他端（図５における左端）が開放された凹部を有する板状の部材であり、静止している金型６４に向かって図５又は６における右方から移動すると、前記凹部に金型６４の凹溝が嵌（は）まり込むことによって、金型６４を保持するようになっている。この場合、前記金型６４は、図６における上下方向への移動が拘束された状態となる。また、前記金型把持部７８は、開閉する２本の腕状の部材から構成され、金型６４を挟んだり開放したりすることができるものであってもよい。
【００３８】
なお、前記第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂの側面には、前記金型把持アーム７４及び金型把持部７８が通過することができるような切り欠きが形成されている。
【００３９】
さらに、第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂを省略することもできる。この場合、前記第１カバーアーム７２ａ及び第２カバーアーム７２ｂの下面に、パージガスを下方に噴出するための噴出孔を形成し、前記第１パージガス管７７ａ及び第２パージガス管７７ｂから導入されたパージガスが、下方に位置する金型６４の周囲を覆うようにする。前記噴出孔は、前記金型６４の外径と同程度の直径の円周上に複数個形成されることが望ましい。これにより、第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂを省略しても、パージガス雰囲気中に保持されるので、前記金型６４、キャビティ面上の薄膜、硝材等は腐食したり、汚染されたりすることがない。
【００４０】
また、前記成形装置１０は、金型組換装置４０及び装填・取出装置５０を有する。そして、前記金型組換装置４０は、前記搬送アーム１５の搬送マニュピュレータ７０によって金型６４が載置される下金型支持手段４２を有する。該下金型支持手段４２は、テーブル４３上に取り付けられており、金型６４が載置されると、図示されない吸着、把持等の保持手段によって金型６４を構成する下金型６２を保持した後、図３に示されるように、上金型支持手段４１ａの真下の位置にまで移動させられるようになっている。なお、前記テーブル４３はフレーム２１に取り付けられる。
【００４１】
そして、該上金型支持手段４１ａは、フレーム２１に取り付けられた上金型ハンドリング手段４１の先端部分に取り付けられ、該上金型ハンドリング手段４１が作動することによって、下方に移動させられて、図示されない吸着、把持等の保持手段によって金型６４を構成する上金型６１を保持した後、上方に移動させられ、図３に示されるような位置に到達する。ここで、金型６４内部で成形されたガラス成形品は、通常、下金型６２内部に残っているが、上金型６１のキャビティ面に付着している場合もある。そこで、テーブル４３上に取り付けられた付着成形品吸着手段４５は、上金型支持手段４１ａの真下の位置にまで移動させられた後、前記上金型支持手段４１ａの下降後、上金型６１のキャビティ面に付着しているガラス成形品を吸着して保持するようになっている。
【００４２】
また、前記装填・取出装置５０は、フレーム２１に取り付けられ、図１において横方向に延在するガイドレールに沿ってスライドするスライド台５２を有する。該スライド台５２は、図１において上下方向に延在するガイド部材を有し、該ガイド部材には、複数の成形品吸着手段５１を有する吸着手段保持枠が、移動可能に取り付けられる。そして前記成形品吸着手段５１は、前記スライド台５２及び吸着手段保持枠によって移動させられ、前記下金型支持手段４２又は付着成形品吸着手段４５の位置にまで到達すると、該付着成形品吸着手段４５が保持している。もしくは金型６２内部に残っているガラス成形品を吸着して保持するようになっている。該ガラス成形品を吸着して保持する成形品吸着手段５１は、前記スライド台５２及び吸着手段保持枠によって移動させられ、前記ガイドレール上に配設された複数のパレット５３の中の１つの上に到達すると、ガラス成形品の吸着を停止して、該ガラス成形品を前記パレット５３上に載置する。
【００４３】
一方、他のパレット５３の上には成形装置１０の外部から搬入された複数の硝材が載置されており、前記成形品吸着手段５１は、前記スライド台５２及び吸着手段保持枠によって移動させられて、前記パレット５３の上にまで到達すると、該パレット５３上の硝材を吸着するようになっている。また、前記ガイドレール上には、前記成形品吸着手段５１に吸着され保持された硝材が載置され、芯出しが行われる硝材芯出装置４４が配設される。該硝材芯出装置４４は複数、例えば４つの硝材の芯出しを同時に行うことも可能である。
【００４４】
なお、前記成形品吸着手段５１は、芯出しの行われた硝材を吸着保持して、前記下金型支持手段４２が保持する下金型６２の上にまで移動させられた後、前記硝材の吸着を停止して、該硝材を前記下金型６２上に載置するようになっている。
【００４５】
また、下金型６２上に硝材が載置されると、上金型支持手段４１ａが下方に移動させられ、上金型６１が前記下金型６２に被せられて金型６４を構成し、前記上金型６１と下金型６２との間に形成されるキャビティ内に硝材が挟み込まれる。なお、前記金型６４は前記搬送アーム１５の搬送マニュピュレータ７０によって把持されて、移動させられ、予熱室１３内に搬入される。
【００４６】
さらに、前記成形装置１０は、フレーム２１、該フレーム２１に取り付けられ前記成形装置１０のほぼ半周を覆う透明カバー部材２２、前記フレーム２１に取り付けられ前記成形装置１０の残りの部分を覆う壁部材２３を有する。ここで、前記透明カバー部材２２は搬送アーム１５等の可動部材の動きを外部から監視することができるようにするためのものであり、前記透明カバー部材２２が覆う範囲は適宜選択することができる。また、周囲の大気中に浮遊する塵埃、汚染物質等の影響を避けるために、成形装置１０の周囲は、天井部分も床部分も含め、すべて前記透明カバー部材２２及び壁部材２３で覆われるようにすることが望ましい。
【００４７】
なお、前記パレット５３の近傍に位置する透明カバー部材２２又は壁部材２３には、硝材を搬入し、ガラス成形品を搬出するための開口が配設される。そして、該開口には、開閉可能な扉を取り付けることが望ましい。さらに、成形装置１０の内部に、例えば、第１成形室１１ａ及び第２成形室１１ｂと他の部分とを仕切るために、中間壁部材２８を配設することもできる。
【００４８】
また、フレーム２１の下面には、成形装置１０を転がして移動させるためのキャスター等の車輪２６が複数取り付けられ、該車輪２６の近傍には、成形装置１０を固定するための伸縮脚２７が複数取り付けられる。さらに、フレーム２１の上面には、成形装置１０をクレーン等によって吊り上げるための、フック部材２５が複数取り付けられる。
【００４９】
そして、成形装置１０の外部には、真空ポンプ装置３１が配設される。該真空ポンプ装置３１は図示されない配管によって接続された前記第１成形室１１ａ、第２成形室１１ｂ等の内部の大気を排出する。なお、前記真空ポンプ装置３１とともに、ガスボンベ等のパージガス供給源が配設されていてもよい。
【００５０】
また、成形装置１０の外部には、制御装置３２が配設される。該制御装置３２は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算素子、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を有し、前記第１成形室１１ａ、第２成形室１１ｂ、予熱室１３、冷却室１２等の内部の温度状態、雰囲気等を統括的に制御し、、前記搬送アーム１５、搬送マニュピュレータ７０、金型組換装置４０、装填・取出装置５０等のすべての装置、手段の動作を統括的に制御する。なお、前記制御装置３２は、独立して存在するものであってもよく、他の制御装置の一部分であってもよい。
【００５１】
さらに、前記制御装置３２の入力操作手段としての操作パネル３３が配設される。該操作パネル３３は、各種ボタン、キー、ジョイスティック、ダイアル等の入力手段、メータ、ＣＲＴ、液晶ディスプレー等の表示手段等を有し、オペレータが表示手段に表示された内容を見ながら、成形装置１０の動作条件等を設定したり変更したりできるようになっている。なお、前記制御装置３２及び操作パネル３３は、成形装置１０と離れた場所に配設されていてもよいし、成形装置１０と一体的に形成されていてもよい。
【００５２】
次に、前記構成のガラス成形品の成形装置の動作を説明する。
【００５３】
まず、成形装置１０の外部から、複数の硝材が載ったパレット５３が、装填・取出装置５０の上に載置される。すると、スライド台５２及び吸着手段保持枠が作動し、前記硝材は成形品吸着手段５１によって吸着保持されて、硝材芯出装置４４上に移載される。そして、芯出しが行われた前記硝材は、再び、成形品吸着手段５１によって吸着保持されて、金型組換装置４０の下金型支持手段４２に支持されている下金型６２上に移載される。
【００５４】
次に、テーブル４３が作動して下金型支持手段４２が上金型支持手段４１ａの真下の位置にまで移動させられる。そして、上金型ハンドリング手段４１の先端部分に取り付けられた上金型支持手段４１ａが、上金型６１を保持した状態で、下方に移動させられ、上金型６１が下金型６２に被せられて金型６４を構成し、前記上金型６１と下金型６２との間に形成されるキャビティ内に硝材が挟み込まれる。
【００５５】
続いて、第２搬送アームレール１７及びスライド台１８が作動して搬送アーム１５が移動させられ、搬送マニュピュレータ７０が前記下金型支持手段４２の金型６４に接近し、金型把持部７８の凹部に金型６４の周囲に形成された凹溝が嵌まり込むことによって、前記金型６４が金型把持部７８に保持される。この時、第１カバーアーム７２ａ及び第２カバーアーム７２ｂが互いに離れた状態となっているので、第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂが開放され、金型６４を内部に収容することができるようになっている。
【００５６】
次に、金型把持アーム７４が図１において上方に移動させられる。
【００５７】
続いて、前記搬送アーム１５が時計回り方向に９０度回転させられた後、図１において左方に移動させられると、金型６４を保持した搬送マニュピュレータ７０が、側面の開口を通って予熱室１３内に進入する。そして、前記搬送アーム１５が図１においてさらに左方に移動させられると、金型把持部７８に保持されている金型６４が、予熱用金型下部支持手段５７の上に載置される。すると、予熱用金型上部支持手段５８が下方に移動させられ、前記金型６４を予熱用金型下部支持手段５７と協働して上下から挟むので、前記金型６４が安定する。次に、前記搬送アーム１５が図１において右方に移動させられると、搬送マニュピュレータ７０が、側面の開口を通って予熱室１３の外に退出する。すると、予熱室１３の側面の開口の扉が図示されない駆動装置によって閉鎖される。
【００５８】
ここで、予熱室１３の内部はパージガス雰囲気となっており、３００〜５００℃程度の高温状態となっている。このため、前記予熱用金型下部支持手段５７の上に載置された金型６４内部のキャビティ内に挟み込まれた硝材は、数十秒程度の時間が経過すると、ガラス転移点温度に近づく。なお、前記ガラス転移点温度は、例えば、硝材が硼珪酸ガラスの場合、約５１０℃である。
【００５９】
続いて、前記硝材の温度がガラス転移点温度に近づくまで予熱されると、搬送アーム１５の搬送マニュピュレータ７０が、側面の開口を通って予熱室１３内に進入する。そして、予熱用金型下部支持手段５７上に載置されている金型６４が金型把持部７８に保持された後、搬送マニュピュレータ７０が側面の開口を通って予熱室１３の外に退出すると、前記金型６４は予熱室１３の外に搬出される。
【００６０】
この時、第１カバーアーム７２ａ及び第２カバーアーム７２ｂは互いに接近し、第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂが閉じて、円筒状の閉じたカバーを形成する。すると、第１パージガス管７７ａ及び第２パージガス管７７ｂからパージガスが導入され、前記円筒状の閉じたカバー内がパージガス雰囲気となる。なお、前記パージガスは、第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂが開放されている時点から導入されるようにすることもできる。
【００６１】
なお、予熱室１３内では、複数、例えば、２つの金型６４が同時に予熱されるので、最も早く予熱室１３内に搬入され、最も長時間予熱された金型６４から順次予熱室１３の外に搬出されるようになっている。したがって、硝材の温度がガラス転移点温度に近づくまで予熱された金型６４を予熱室１３から搬出する時間間隔は、予熱用金型下部支持手段５７上に載置された金型６４内の硝材がガラス転移点温度に近づくまでに必要な時間よりも遙かに短くなる。
【００６２】
次に、前記搬送アーム１５が時計回り方向に９０度回転させられた後、第２搬送アームレール１７を第１搬送アームレール１６に沿って図１において若干右方へスライドさせ、続いて、図１において上方に移動させられると、金型６４を保持した搬送マニュピュレータ７０が、第２成形室１１ｂの下方に進入する。なお、金型６４を保持した搬送マニュピュレータ７０が第１成形室１１ａの下方に進入するようにするためには、第２搬送アームレール１７を第１搬送アームレール１６に沿って図１において大きく右方へスライドさせる。
【００６３】
そして、第１カバーアーム７２ａ及び第２カバーアーム７２ｂが互いに離れ、第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂが開放された後、前記搬送アーム１５が図１においてさらに上方に移動させられると、金型把持部７８に保持されている金型６４が、昇降台８３上の成形用金型下部支持手段８２の上に載置される。次に、前記搬送アーム１５は図１において下方に移動させられ、第２成形室１１ｂの外に退出すると、昇降台８３が上方へ移動させられ、金型６４が、成形用金型下部支持手段８２とともに、第２成形室１１ｂの中へ挿入される。この時、第２成形室１１ｂの下側の開口は、昇降台８３によって閉鎖される。
【００６４】
続いて、第２成形室１１ｂの中は、パージガスが導入されて、パージガス雰囲気となる。そして、前記金型６４内の硝材がさらに加熱され、例えば、６００℃程度にまでなると、金型押圧用駆動源８１が作動し、上方から金型６４を構成する上金型６１を下方に押し付けて、成形用金型下部支持手段８２と協働して、前記上金型６１と下金型６２との間に形成されるキャビティ内の硝材を上下から押圧する。これにより、前記キャビティの形状をしたガラス成形品が成形される。
【００６５】
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。
【００６６】
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、金型押圧用駆動源８１が作動を停止するので、前記硝材の押圧が終了する。続いて、昇降台８３が下方へ移動させられ、金型６４が、成形用金型下部支持手段８２とともに、第２成形室１１ｂの下方へ退出する。すると、搬送アーム１５の搬送マニュピュレータ７０が、第２成形室１１ｂの下方に進入する。そして、成形用金型下部支持手段８２の上に載置されている金型６４が金型把持部７８に保持された後、搬送マニュピュレータ７０が第２成形室１１ｂの外に退出すると、前記金型６４は第２成形室１１ｂの外に搬出される。この時、第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂが閉じて、円筒状の閉じたカバーを形成し、該カバー内はパージガス雰囲気となる。
【００６７】
なお、成形装置１０は複数、例えば、２つの成形室を有するので、最も早く成形室内に搬入され、成形の終了した金型６４から順次成形室の外に搬出されるようになっている。したがって、キャビティの形状をしたガラス成形品が成形された金型６４を成形室から搬出する時間間隔は、成形室における成形に必要な時間よりも遙かに短くなる。
【００６８】
次に、前記搬送アーム１５が時計回り方向に９０度回転させられた後、図１において下方に移動させられ、続いて右方に移動させられると、金型６４を保持した搬送マニュピュレータ７０が、側面の開口を通して、冷却室１２内に進入する。そして、第１カバーアーム７２ａ及び第２カバーアーム７２ｂが互いに離れ、第１カバー部材７３ａ及び第２カバー部材７３ｂが開放された後、前記搬送アーム１５が図１においてさらに右方に移動させられると、金型把持部７８に保持されている金型６４が、冷却用金型下部支持手段５５の上に載置される。すると、冷却用金型上部支持手段５６が下方に移動させられ、前記金型６４を冷却用金型下部支持手段５５と協働して上下から挟むので、前記金型６４が安定する。次に、前記搬送アーム１５が図１において左方に移動させられると、搬送マニュピュレータ７０が、側面の開口を通って冷却室１２の外に退出する。そして、該冷却室１２の側面の開口の扉が図示されない駆動装置によって閉鎖される。
【００６９】
ここで、冷却室１２の内部はパージガス雰囲気となっている。ここで、冷却室１２の内部は水冷板によって冷却される。また、該水冷板が、冷却用金型下部支持手段５５上の金型６４に接触するように配設されている場合、前記金型６４は急速に冷却される。そして、前記冷却用金型下部支持手段５５の上に載置された金型６４内部のキャビティ内に挟み込まれたガラス成形品は、数十秒〜百秒程度の時間が経過すると、２００℃以下にまで低下する。すると、搬送アーム１５の搬送マニュピュレータ７０が、側面の開口を通って冷却室１２内に進入する。そして、冷却用金型下部支持手段５５の上に載置されている金型６４が金型把持部７８に保持された後、搬送マニュピュレータ７０が側面の開口を通って冷却室１２の外に退出すると、前記金型６４は冷却室１２の外に搬出される。この時、金型６４の温度は十分下降しているので、カバー部材７３ａ、７３ｂを開放したままでもよい。
【００７０】
なお、冷却室１２内では、複数、例えば、４つの金型６４が同時に冷却されるので、最も早く冷却室１２内に搬入され、最も長時間冷却された金型６４から順次冷却室１２の外に搬出されるようになっている。したがって、ガラス成形品の温度が低下した金型６４を冷却室１２から搬出する時間間隔は、冷却用金型下部支持手段５５の上に載置された金型６４内のガラス成形品が所定の温度に冷却されるまでに必要な時間よりも遙かに短くなる。
【００７１】
次に、前記搬送アーム１５が時計回り方向に９０度回転させられた後、第２搬送アームレール１７を第１搬送アームレール１６に沿って図１において左方へスライドさせ、続いて、図１において下方に移動させられると、金型６４を保持した搬送マニュピュレータ７０が、金型組換装置４０の下金型支持手段４２に接近する。前記金型把持アーム７４が図１においてさらに下方に移動させられると、金型把持部７８に保持されている金型６４が、下金型支持手段４２の上に載置される。次に、前記搬送アーム１５が図１において上方に移動させられると、搬送マニュピュレータ７０が下金型支持手段４２から離間する。
【００７２】
続いて、上金型ハンドリング手段４１の先端部分に取り付けられた上金型支持手段４１ａが、下方に移動させられ、保持手段によって、金型６４の上金型６１を保持する。この時、下金型６２は前記下金型支持手段４２の保持手段によって保持されている。そして、前記上金型支持手段４１ａが上方に移動させられると、上金型６１が上方に引き上げられ、下金型６２から離間する。この時、ガラス成形品は、通常下金型６２の上に残るが、上金型６１の下向きのキャビティ面に付着して、上金型６１とともに上方に引き上げられる場合もある。
【００７３】
ガラス成形品が上金型６１に付着した場合は、テーブル４３が作動し、該テーブル４３上に取り付けられた付着成形品吸着手段４５が、上金型支持手段４１ａの真下の位置にまで移動させられる。続いて、付着成形品吸着手段４５は、図示されない駆動源によって、上方へ移動させられ、上金型６１のキャビティ面に付着しているガラス成形品を吸着する。そして、ガラス成形品を吸着し保持した状態で、下方に移動させられる。これによって、成形されたガラス成形品は、金型６４から取り出される。
【００７４】
続いて、テーブル４３が作動し、下金型６２の上にガラス成形品が載っている状態、もしくは、付着成形品吸着手段４５が、上面にガラス成形品を保持した状態で、図３において左方へ移動させられて停止すると、スライド台５２及び吸着手段保持枠が作動し、成形品吸着手段５１が前記ガラス成形品を吸着する。そして、前記成形品吸着手段５１は、前記ガラス成形品を吸着し保持した状態で、図３において左方へ移動させられて、パレット５３の上に到達する。ここで、吸着を解除することによって、ガラス成形品は前記パレット５３上に載置される。
【００７５】
最後に、前記パレット５３上に所定数のガラス成形品が載置されると、前記ガラス成形品は、成形装置１０の外部に搬出される。
【００７６】
そして、前述の動作を繰り返して行うことによって、多数のガラス成形品を成形することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態において、冷却に要する時間が成形及び予熱に要する時間と比較して長くなっているため、同時に予熱される硝材の数は２つであるのに対して、同時に成形及び冷却される硝材の数は４つとなっているが、これらの数は適宜変更することができる。
【００７８】
このように、本実施の形態においては、成形装置１０は、複数の硝材を同時に予熱することができる予熱室１３、硝材を成形する複数の成形室、すなわち、第１成形室１１ａ及び第２成形室１１ｂ、及び、複数の硝材を同時に冷却することができる冷却室１２を有するので、硝材を予熱、成形及び冷却するサイクルを１つ１つの硝材毎にずらして行うことができるので、スループットが向上する。また、１本の搬送アーム１５によって次々に搬送することができるので、搬送アーム１５の作業効率が高く、また、製造コストを低くすることができる。
【００７９】
さらに、予熱室１３、冷却室１２、第１成形室１１ａ、第２成形室１１ｂ及び円筒状の閉じたカバーの内部だけをパージガス雰囲気とすればよく、成形装置１０の内部全体をパージガス雰囲気とする必要がないので、高価なパージガスの消費量を少なくすることができ、ランニングコストを低くすることができる。
【００８０】
また、冷却室１２の内部や金型６４の冷却を内部に冷却水が通過する水冷板によって行うので、高価なパージガスを冷却に使用する必要がなく、冷却効率が高く、かつ、ランニングコストを低くすることができる。
【００８１】
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。
【００８２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ガラス成形品の成形装置においては、内部にガラス素材を挟み込むキャビティを備える金型の上側を支持する上金型支持手段と下側を支持する下金型支持手段とを備え、前記金型を予熱する予熱室と、前記金型を押圧して前記ガラス素材を前記キャビティの形状に成形する手段を備える成形室と、前記金型を支持する金型支持手段を備え、前記金型を冷却する冷却室と、前記金型を把持する把持手段を備え、前記金型を前記予熱室、成形室及び冷却室の間で移送する搬送手段とを有する。
【００８３】
この場合、成形装置のスループットが向上し、搬送手段の作業効率が高く、また、製造コストを低くすることができる。
【００８４】
他のガラス成形品の成形装置においては、さらに、前記予熱室、成形室及び冷却室は、内部をパージガス雰囲気とする手段を備える。
【００８５】
この場合、予熱室、成形室及び冷却室の内部をパージガス雰囲気とすればよく、成形装置全体の内部をパージガス雰囲気とする必要がないので、高価なパージガスの消費量を少なくすることができ、ランニングコストを低くすることができる。
【００８６】
更に他のガラス成形品の成形装置においては、さらに、前記把持手段は前記金型の周囲をパージガス雰囲気とする手段を備える。
【００８７】
この場合、搬送中であっても、金型や該金型内のガラス素材の表面が腐食したり、汚染されたりすることなく、清浄に保たれる。
【００８８】
更に他のガラス成形品の成形装置においては、さらに、前記冷却室は、内部を冷媒が通過する冷却板を備える。
【００８９】
この場合、高価なパージガスを冷却に使用する必要がなく、冷却効率が高く、かつ、ランニングコストを低くすることができる。
【００９０】
本発明によれば、ガラス成形品の成形方法においては、内部にガラス素材を挟み込むキャビティを備える金型を、該金型の上側を上金型支持手段で支持し、下側を下金型支持手段で支持した状態で予熱する予熱室と、前記金型を押圧して前記ガラス素材を前記キャビティの形状に成形する成形室と、前記金型を冷却する冷却室との間で前記金型を順次移送して、前記ガラス素材を予熱、成形及び冷却するサイクルを１つ１つの金型毎にずらして行う。
【００９１】
この場合、ガラス素材を予熱、成形及び冷却するサイクルを１つ１つのガラス素材毎にずらして行うことができるので、スループットが向上する。
【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品の成形装置の平断面図である。である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面の概略図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視面の概略図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ矢視断面の概略図である。
【図５】搬送マニュピュレータの平面概略図である。
【図６】搬送マニュピュレータの側面概略図である。
【符号の説明】
１０    成形装置
１２    冷却室
１３    予熱室
６４    金型
【図１】
0003717793.tif 000002
【図２】
0003717793.tif 000003
【図３】
0003717793.tif 000004
【図４】
0003717793.tif 000005
【図５】
0003717793.tif 000006
【図６】
0003717793.tif 000007