【手続補正書】
【提出日】平成15年7月14日(2003.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】ガラス物品の形状制御方法及び装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】複数個の金型を順次使用して、周縁を有する中空状のガラス物品を成形する際のガラス物品の冷却方法において、前記金型で成形されたガラス物品の形状寸法を測定して形状偏差を算出し、前記金型内のガラス物品を冷却する冷却流体の作用量を前記形状偏差に対し調節することにより、ガラス物品の形状を制御することを特徴とするガラス物品の形状制御方法。
【請求項２】対称冷却する第一の冷却系と局所冷却する第二の冷却系とで金型内のガラス物品を冷却するガラス物品の形状制御方法であって、金型で成形された前記ガラス物品の形状寸法を測定して平均形状偏差及び局所形状偏差を算出し、第一の冷却系は前記平均形状偏差に対して流体圧又は作用時間により冷却流体の作用量を調節し、第二の冷却系は前記局所形状偏差に対して流体圧又は作用時間により冷却流体の作用量を調節することによって、ガラス物品の形状を制御することを特徴とする請求項１記載のガラス物品の形状制御方法。
【請求項３】金型で成形されるガラス物品の形状が金型内ガラス物品の冷却量に相関を持ち、成形装置上にある複数のステーションに複数個の金型をそれぞれ位置決めさせて、溶融ガラスから継続的に成形したガラス物品を冷却する装置であって、
Ａ）成形装置上のステーションにおいてこのステーションに位置した前記金型内のガラス物品を対称冷却及び局所冷却するための冷却流体調整装置、
Ｂ）成形装置上にあるステーションに位置決めされた金型についてその到着の確認及び該金型から取出されたガラス物品に対応して識別をするための装置、
Ｃ）成形装置の金型から取り出されたガラス物品の制御すべき部分の形状を測定しかつ測定部形状を代表する信号をつくるための装置、
Ｄ）ガラス物品形状を代表する信号を受け、各金型から成形されたガラス物品形状の平均形状偏差量及び局所形状偏差量を演算し、冷却流体量を調整すべきか判断し前記冷却流体調整装置に対する設定値信号を作るための装置、
とを有するガラス物品の形状制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス物品の成形における形状制御方法及びその装置に関し、特に陰極線管用ガラスバルブのような中空ガラス物品の形状制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、中空ガラス物品のプレス成形において、金型を空冷、水冷、霧冷等の種々の方法により冷却して、その金型表面温度を成形に必要な作業温度域に維持することが行われている。そして、ガラス物品の形状がこれを成形する金型の温度特性によって影響を受けることに着目して、複数個の金型から成形されるそれぞれのガラス物品の形状特性値を実測し、この情報からそれぞれの金型の冷却量を調節して物品形状を安定化させる方法（例えば特公昭５４−０３９０１１号）が知られている。
【０００３】
しかし、陰極線管用ガラスファンネルのように、そのサイズが大型化しかつ縦横寸法比が大きくなって形状が複雑化するとともに、寸法精度が一層厳しく要求されるものに対しては、物品形状を金型の冷却制御又は温度制御だけで行う前記方法又は装置では限界があり、物品形状の安定化を図ることは実質的に不可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術が有する前述の欠点を解消しようとするものであり、金型内のガラス物品を冷却する冷却流体を、この金型で成形されたガラス物品の形状を測定した情報に基づいて制御することで、速効性のある形状制御が可能な冷却方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数個の金型を順次使用して、周縁を有する中空状のガラス物品を成形する際のガラス物品の冷却方法において、前記金型で成形されたガラス物品の形状寸法を測定して形状偏差を算出し、該金型内のガラス物品を冷却する冷却流体の作用量をこの形状偏差に対し調節することにより、ガラス物品の形状を制御することを特徴とするガラス物品の形状制御方法を提供する。
【０００６】
また、前記金型内のガラス物品を対称冷却する第一の冷却系と局所冷却する第二の冷却系とにより冷却するようにし、該金型で成形されたガラス物品の形状寸法を測定して平均形状偏差及び局所形状偏差を算出し、第一の冷却系はこの平均形状偏差に対し、また第二の冷却系は局所形状偏差に対し、それぞれ冷却流体の作用量を流体圧又は作用時間により調節することにより、ガラス物品の形状を制御することを特徴とする上記の形状制御方法を提供する。
【０００７】
さらに、金型で成形されるガラス物品の形状が金型内ガラス物品の冷却量に相関を持ち、成形装置上にある複数のステーションに複数個の金型をそれぞれ位置決めさせて、溶融ガラスから継続的に成形したガラス物品を冷却する装置であって、
Ａ）成形装置上のステーションにおいてこのステーションに位置した前記金型内のガラス物品を対称冷却及び局所冷却するための冷却流体調整装置、
Ｂ）成形装置上にあるステーションに位置決めされた金型についてその到着の確認及び該金型から取出されたガラス物品に対応して識別をするための装置、
Ｃ）成形装置の金型から取出されたガラス物品の制御すべき部分の形状を測定しかつ測定部形状を代表する信号をつくるための装置、
Ｄ）ガラス物品形状を代表する信号を受け、各金型から成形されたガラス物品形状の平均形状偏差量及び局所形状偏差量を演算し、冷却流体量を調整すべきか判断し前記冷却流体調整装置に対する設定値信号を作るための装置、
とを有するガラス物品の形状制御装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、成形したガラス物品を金型内における冷却制御で形状寸法の精度を高める。このガラス物品としては種々の形態のものを対象としうるが、冷却の自由度が得られやすくかつ高い実施効果が得られる点で、周縁を有する中空状のガラス物品が一般に対象となる。特に陰極線管用ガラスバルブを構成するファンネル及びパネルは、形状の複雑性と製品の寸法精度の厳格性などから適している。
【０００９】
本発明は金型で成形されたガラス物品の形状寸法を実測して、この結果に基づいて前記金型内にあるガラス物品を冷却するための冷却空気を制御する。この場合、実測する形状寸法と制御する形状寸法とは相関しており、通常は制御したい箇所の形状寸法を測定する。したがって、この形状寸法の測定箇所は、主に製品において成形精度が重要視される部分を優先して適宜決めればよい。一般には、物品の内形、外形及び周縁形状の範囲内で選定する。
【００１０】
さらに、本発明の好ましい実施形態では、金型内のガラス物品の実質的に全体を対称冷却する第一の冷却系又は冷却手段と、局部冷却する第二の冷却系又は冷却手段を具備している。例えば、ガラス物品が矩形状又は楕円状であれば、前記第一の冷却系はこれらの長軸・短軸の両側を均等に、すなわち対称的に冷却する。そして、第一の冷却系は実測される物品形状の平均形状偏差に対し、また第二の冷却系は局所形状偏差に対し、それぞれ冷却流体の作用量又は冷却能力を調節するようになっており、これらの二つの冷却系は換言すれば主副の関係にあると見ることができ、それぞれの目的及び役割が明確になっている。
【００１１】
したがって、実際に金型内のガラス物品を冷却する場合に、冷却の主体は第一の冷却系が担うが、第一の冷却系と第二の冷却系とを併用することによりガラス物品を最適条件できめ細かく冷却することが可能になる。ガラス物品の寸法形状を実測した結果、物品形状に局所形状偏差が認められなければ、第一の冷却系による対称冷却だけでもよい。
【００１２】
【実施例】
以下添付図面に従って本発明に係るガラス物品の形状制御方法及び装置の好ましい実施例について説明する。図１にはガラス物品を成形するためのプレステーブル１が示され、このプレステーブル１は複数個の金型を装着している。本図ではこのうち２個の金型を代表させて図示しそれぞれ２ａ、２ｂとしている。これらの金型は、溶融ガラス充填ステーション、成形ステーション、ガラス物品取出ステーション、１箇所又は数箇所の冷却ステーションを含む複数のステーションが規則的に順次及び断続的に割り出される。
【００１３】
プレステーブル１の成形ガラス物品３ａ、３ｂが装填されている金型のポジションには、冷却流体を導くダクト１３及び局部冷却ノズル１４ａ、１４ｂが金型上部にそれぞれ設けられている。これらのダクト又はノズルは、１箇所又は複数箇所の冷却ステーションに設けられ、冷却流体噴出ユニットを構成する。
【００１４】
本例では、この局部冷却ノズルが１４ａ、１４ｂの２組であるとして説明する。ここで、これらダクトとノズルを冷却流体噴出部と総称すれば、前記ユニットは該冷却流体噴出部とこれら噴出部にそれぞれ冷却流体例えば圧縮空気を送る導管３３、４１ａ、４１ｂ、及びこの導管の途中にあって前記噴出部に送る冷却流体を通過又は停止させるための弁９、１０ａ、１０ｂ、並びにこの弁の開閉を制御する弁開閉制御装置５からなる。
【００１５】
本冷却装置の特徴は、金型２ａ、２ｂがダクト１３及びノズル１４ａ、１４ｂのあるステーションに割出された時間だけ間欠的に冷却流体を送ることである。つまり、１３、１４ａ、１４ｂは、電磁弁又はバタフライ弁などによって弁開閉制御装置５からの信号が出力される間だけ開口する。この信号は、それぞれの噴出部が配置されたガラス物品装填金型に対応して出力される。
【００１６】
ガラス冷却流体は、その供給源３１、３９の途中に設けられた冷却流体圧力調整弁１１、１２によってそれぞれある設定圧力に一致するよう圧力を調整された後、弁９、１０ａ、１０ｂによって噴出量を調整され、導管３３、４１ａ、４１ｂに導かれる。すなわち、前記冷却流体圧力調整装置によって設定された圧力と本調整装置によって出力される弁開閉制御装置５からの信号出力時間によって、各金型に対する冷却流体量が決定されることになる。
【００１７】
ダクト１３は、金型内のガラス物品３ａの内面を均一に冷却するように工夫された円形ダクト又はダクト先端に庇等を付設することで、ガラス物品の内面全域に冷却流体を作用させる。
【００１８】
一方、ノズル１４ａ、１４ｂは、金型内のガラス物品３ｂの局所部分を冷却するように工夫され、後述する形状寸法測定装置のガラス物品形状測定箇所に対応した箇所に配置される。図中は２箇所で代表して説明するが、実際には管理すべきガラス物品形状測定点に依存した所望箇所に配置され、かつそれに付随し弁開閉制御装置を配置することで、形状測定箇所ごとの局部冷却を作用させる。
【００１９】
図１ではこれら冷却装置は２系統が描かれているが、この場合ダクト１３による系統は各金型がこのステーションに割出される間、各金型内に装填されているガラス物品ごとの平均形状偏差に対し、冷却流体の作用量を流体圧又は作用時間により制御する。さらにノズル１４ａ、１４ｂによる系統は、前記ステーションにて平均形状が整うように冷却されたガラス物品に対し、局所的な形状偏差を補正するよう各金型ごとに冷却量を制御する。
【００２０】
したがって、これら両冷却系統はそれぞれ異なった役割を課すことができるが、別の構成ではダクト１３の系統を１系統だけでなく複数の系統とし、これとノズル１４ａ、１４ｂの系統を組み合わせてもよい。いずれの場合も弁開閉制御装置５から開口指令が出力される。この弁開口時間は、後述する形状制御装置４から出力され開閉調整器に送られる。
【００２１】
成形装置上にあるステーションに到着した金型について、これの到着及び認識をするための装置は、本例ではその検出部をリミットスイッチ１７、１８として構成する。リミットスイッチはプレステーブル１のあるステーションに対応して位置し、このプレステーブル側面に配置されたカム１５、１６によってその一部を押さえることにより信号が出力される。カム１５及びリミットスイッチ１７は、プレステーブルが順次送り出された後、本来割出されるべき位置に停止したことを確認するための信号を作り出す役割を果たすべく取付けられる。カム１５は、この目的のためにこのポジションに割出されるプレステーブルの全金型装着箇所に対応した個数だけ取付けられ、プレステーブルが正規の位置に割出されるごとにリミットスイッチ１７を押すことになる。
【００２２】
カム１６及びリミットスイッチ１８は、プレステーブル上に取付けられている複数個の金型のうちのある特定の金型が、所定のステーションに割出されたときに、これを認識する信号を作り出す役割を果たすべく取付けられる。この目的のために、カム１６はある特定金型に対応して１個だけ取付けられる。リミットスイッチ１７、１８で出力された信号は、金型認識及び到着認識ユニット１９に送られ、このユニット１９はあらかじめセットされている複数個の金型の前記特定相対的配列順位、及びリミットスイッチ１８と前記ダクト１３、ノズル１４ａ、１４ｂの配置ステーションに現在どの金型が割出されているかを演算し、この情報を前記リミットスイッチ１７で作られた信号とともに監視統括する形状制御装置４へ送る。
【００２３】
冷却流体制御装置は、圧力調節計６ａ、６ｂ、信号変換器７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、圧力調整弁１１、１２及び前記圧力調節計とこれらをつなぐ信号回路とから構成される。この圧力調節計は、例えばＰＩＤ調節計であって、与えられたそれぞれの設定圧力信号と、配管３２、４０の流体圧力を信号変換器７ａ、８ａ、信号線２９ａ、３７ａによって取り込んだ値との偏差とからＰＩＤ演算を行い、この結果から弁の開度指示値を出力する。
【００２４】
この出力値は、信号線２９ｂ、３７ｂを通じて信号変換器（Ｉ／Ｐ変換器）７ｂ、８ｂに送られ、ここで空気圧力信号に変換されて圧力調整弁１１、１２に送られる。圧力調整弁１１、１２は例えばダイヤフラム型の弁であって、与えられた設定圧力に応じてバルブ開度を変更する。このようにして前記圧力調節計６ａ、６ｂに与えられた設定値に、配管３２、４０の圧力が一致するように流体圧力が自動調整される。
【００２５】
成形装置のガラス物品取出装置によって取出されたガラス物品は、一般に搬送機によって搬送され徐冷炉に入れられる。本システムではガラス成形における物品形状の変動特性が大きい場合に適用すべく、ガラス物品が取出されてから徐冷炉に入れられるまでの工程において、ガラス物品の形状寸法を測定する形状寸法測定装置２１を含む。すなわち、搬送機４５は取り出されたガラス物品３ｃを台車４７に移載し搬送する。台車４７は、その一部に３個又は４個の先端部に断熱材からなるパッド４８を有する支持部材を持ち、ガラス物品３ｃをこれらパッド４８で支えている。これはガラス物品が搬送途中では２５０〜４５０℃の高温状態であるからである。搬送機４５は台車４７を一定速度で搬送するが、台車がガラス物品形状測定ポジションに到着した際に、このポジションに台車を割り出す台車割り出し機能を有している。
【００２６】
この台車が前記ポジションに割り出されると、ガラス物品は所定の基準に倣うように工夫された芯出部材により、あらかじめ定められた位置に割り出されて静止し、ガラス物品３ｃの周縁形状が測定できる状態となる。被測定ガラス物品が測定可能状態になると、形状寸法測定装置２１は測定子２０ａ、２０ｂの測定ロッドを移動させガラス物品外面に接触させる。この測定子は、例えば差動トランスのようなものであって、割り出され静止しているガラス物品外面に接触し、その測定ロッドが任意位置で停止すると、ロッド停止位置に比例したある電圧信号を出力する。この出力信号は、信号線４６ａ、４６ｂを通じて形状寸法測定装置２１に送られる。形状寸法測定装置２１は前記出力信号を受け取ると、測定サイクルは完了し台車４７を発進させる。
【００２７】
このようにして得られるガラス物品の形状寸法代表信号に対応じて、このガラス物品が成形された金型を識別する必要がある。形状制御装置４は、前記ユニット１９から受ける各金型のそれぞれのステーションへの配位情報、プレステーブルの割り出し完了信号、前記形状測定装置２１から受けるガラス物品形状代表信号、及び該ガラス物品形状代表信号に対応するこのガラス物品を成形した金型の認識信号等のほか、外部装置２２からガラス物品形状代表信号の本来あるべき信号量を受ける。
【００２８】
ガラス物品成形において徐冷される前のガラス物品は一般に歪みを有し、かつ高温であるため、この時点での歪みを徐冷炉に入れて取り除き、かつ常温まで冷却された後のガラス物品形状とは若干の差ができる。この差を仮に熱冷差と呼ぶと、前記冷却された後の最終的なガラス物品形状の目標値に平均的な熱冷差を加えた値が、ガラス物品測定時点における本来あるべき目標形状となり、前記ガラス物品形状代表信号の本来あるべき信号量とは、このような形状を持つガラス物品を測定した際に形状寸法測定装置２１が得る値をいう。形状寸法測定装置２１は、前記受付信号を組み合せて演算し、各金型別に成形されたガラス物品の形状寸法の本来あるべき形状寸法からの偏差を認識する。
【００２９】
形状制御装置４は、形状寸法測定装置２１が得た前記各金型が成形したそれぞれのガラス物品形状代表信号の目標値からの偏差情報を受け取って、前記弁９、１０ａ、１０ｂの弁開口時間を変更して全金型に対する主たる冷却流体噴出時間を一斉に変更するか、又は圧力調整弁１１、１２の設定圧力を変更して全金型に対する噴出圧力を変更するか、又はある金型に対しての弁開口時間を変更して、その金型に対する冷却流体噴出時間を変更するか、又は圧力調整弁の設定圧力を変更して各金型に対する弁開口時間のそれぞれの設定のバランスを変更するか、又はこれらのいくつかを組み合せて変更するかなどを判断し、かつこの判断に従って調節量を演算して調整量を代表する信号をつくり、それぞれに応じ弁開閉制御装置、圧力調節計に送る。
【００３０】
ダクト１３及びノズル１４ａ、１４ｂによる冷却方法は、前記のとおりであるが、図２にて各々の機能を具体的に示す。ガラス物品形状測定装置から得られるガラス物品形状の本来あるべき形状寸法からの偏差をａ１〜ａ１６とし、ガラス物品形状の平均形状偏差をＡとすると下記式１で定義される。
【００３１】
式１で定義される平均形状偏差は、ダクト１３の弁開口時間又は噴出圧力を設定する制御量となる。ここで、前回制御時の制御量をＸ（ｏｌｄ）、今回制御時の制御量をＸ（ｎｅｗ）、制御定数をＫとすると、ダクト１３の制御量は、下記式２で定義される。
【００３２】
このＸ（ｎｅｗ）は、ガラス物品形状偏差に対して不変な定数ではなく、ある時点においてある環境条件下で成立することを示す。これはある金型によって成形されるガラス物品の形状、寸法を決定する要因は、金型寸法のほかガラス物品成形特性、金型温度、ガラス物品冷却流体量だけでなく、ガラス素材の物理特性、金型周囲温度及び金型から取出した後のガラス物品周囲の温度等の金型及びガラス物品を取り巻く環境の多くの要素が含まれているためである。
【００３３】
前記制御量Ｘ（ｎｅｗ）によりガラス物品の平均形状偏差に対する形状制御を実行するが、局所形状偏差においては各ガラス物品形状測定点に対応する箇所にノズルが取付けられ、個々の弁開口時間又は噴出圧力を設定する。ここで、前回の制御時の制御量をｘｉ（ｏｌｄ）、今回制御時の制御量をｘｉ（ｎｅｗ）、各制御定数をｋｉとすると、各ノズルの制御量は下記式３で定義される。
【００３４】
式３におけるｘｉ（ｎｅｗ）は、前記ダクト１３による冷却制御量では収束不可能な形状偏差を補償する制御量であり、この制御量も前記Ｘ（ｎｅｗ）と同様に不変な定数ではない。
【００３５】
【数１】
1999071122.tif 000001
【００３６】
以上説明した本発明のガラス物品用冷却流体の流量による形状制御の方法は、それ単独で実施するほかに、従来の金型温度等による形状制御と併用して用いることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガラス物品の冷却方法及び装置によれば、プレス成形においてガラス物品の形状制御の自由度を拡大でき、それにより複雑形状のガラス物品を高精度で成形できるようになり、生産性及び品質の大幅な向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる形状制御方法の一実施例の概略図。
【図２】局部冷却制御のための寸法測定箇所の配置図。
【符号の説明】
１：プレステーブル
２ａ、２ｂ：金型
３ａ、３ｂ、３ｃ：ガラス物品
４：形状制御装置
５：弁開閉制御装置
６：圧力調節計
７、８：信号変換器
９、１０：開口制御弁
１１、１２：圧力調整弁
１３：ダクト
１４ａ、１４ｂ：ノズル
１９：金型到着認識装置
２０：測定子
２１：形状寸法測定装置
２２：外部装置