【手続補正書】
【提出日】平成15年7月16日(2003.7.16)
【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】ガラス物品のプレス成形方法および装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】溶融ガラスを切断して得られるゴブを金型に装填し、該ゴブを押し型にて押圧しガラス物品をプレス成形する方法において、プレス成形中のガラス物品の端縁部の成形状態により該端縁部のプレス成形不足を検出し、検出の結果に基づいて前記プレス成形不足を補償することを特徴とするガラス物品のプレス成形方法。
【請求項２】前記金型または押し型に内蔵された熱電対によりプレス成形中のガラス物品の端縁部の温度を測定して該端縁部の成形状態を検知し、端縁部のプレス成形不足を検出することを特徴とする請求項１記載のガラス物品のプレス成形方法。
【請求項３】プレス成形中のガラス物品の端縁部の成形不足を、押し型のプレス時間またはプレス圧力により補償することを特徴とする請求項１または２記載のガラス物品のプレス成形方法。
【請求項４】プレス成形中のガラス物品の端縁部の成形不足を、金型に供給するゴブの質量または温度を調整することにより補償することを特徴とする請求項１または２記載のガラス物品のプレス成形方法。
【請求項５】プレステーブル上に所定の間隔をおいて配置された複数個の金型と、
該金型に装填されたゴブを押圧しガラス物品をプレス成形する押し型と、
プレス成形中の前記ガラス物品の端縁部の成形状態により該端縁部のプレス成形不足を検出するための検出手段と、
該検出手段の検出結果からガラス物品の端縁部における成形不足信号を発信する発信手段とからなり、
前記成形不足信号に基づいてガラス物品のプレス成形不足を補償するように構成されていることを特徴とするガラス物品のプレス成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブラウン管用ガラスバルブ等のガラス物品のプレス成形方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブラウン管用ガラスバルブ等のガラス物品は、金型に装填した溶融ガラス塊（ゴブ）を押し型で押圧して成形される。この成形に用いられるプレス成形装置には、複数個の金型がプレステーブルに装着され、供給されたゴブを順次プレスポジションにおいてプレス成形する。
【０００３】
このプレスポジションでの押し型によるプレス制御方法は、主としてプレス速度・圧力・時間を一定または設定値に対して任意に変更するものである。プレス成形中の成形状態でプレス成形後のガラス製品の形状を認識できるので、この方法はその状態により前記設定値を変更するものであるが、プレス成形装置上の複数個の各金型に対して最適な成形条件を設定することは実質的に困難であり、さらに経時的に変化する外乱要因に対して成形条件を充分に安定化させることはできない。
【０００４】
このため、ブラウン管用ガラスバルブのように矩形状の開口端部を有し、この開口端部の縦横比が大きい箱型ガラス物品または中空ガラス物品の成形においては、溶融ガラスが成形型の空間に完全に充填されないことによる成形不足が前記開口端部に発生することがある。開口端部にこのような成形不足がある製品は、端部の研磨に多大な負担が生じるばかりでなく、成形不足の程度の大きいものは研磨しても製品化することが不可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来のガラス物品のプレス成形における端縁部の成形不足を解消するものであり、特にブラウン管用ガラスバルブのように大型の中空ガラス物品で、その開口端部の端縁部の形状精度が厳しく要求されるもののプレス成形方法および装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融ガラスを切断して得られるゴブを金型に装填し、このゴブを押し型にて押圧しガラス物品をプレス成形する方法において、プレス成形中のガラス物品の端縁部成形状態により該端縁部のプレス成形不足を検出し、この検出の結果に基づいて前記プレス成形不足を補償することを特徴とするガラス物品のプレス成形方法を提供する。
【０００７】
さらに、本発明はプレステーブル上に所定の間隔をおいて配置された複数個の金型、該金型に装填されたゴブを押圧しガラス物品をプレス成形する押し型、プレス成形中の前記ガラス物品の端縁部成形状態により該端縁部のプレス成形不足を検出するための検出手段、および該検出手段の検出結果からガラス物品の端縁部における成形不足信号を発信する発信手段とからなり、前記成形不足信号に基づいてガラス物品のプレス成形不足を補償するように構成したガラス物品のプレス成形装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、ガラス物品は開口端部を有し比較的サイズの大きい箱型状または中空状のものであれば特に限定されないが、例えばブラウン管ガラスバルブのように厳しい寸法精度が要求され、かつ開口端部の形状が縦横比の大きい矩形状のものが代表的なものとして挙げられる。このようなガラス物品は形状や溶融ガラスの温度制御の制約を受けて、前記のように開口端部に成形不足が発生しやすいからである。
【０００９】
本発明は、プレス成形中においてガラス物品の端縁部の成形状態により成形不足を検出し、この検出結果に基づいて成形不足を補償すること、すなわちこの成形不足を解消して端縁部を所期の形状にすることを特徴とする。この場合の成形不足を検出する手段としては、金型または押し型に熱電対を内蔵させ、プレス成形中のガラス物品の端縁端部の成形状態を温度の測定により検出する手段が有効である。なお、押し型に付設されガラス物品の端縁部を成形するリングまたはリングモールドは、押し型と一体的に機能するので、その一部と見なし押し型として取り扱う。
【００１０】
また、端縁部のプレス成形不足を補償する主な方法は、成形不足のあるものについて直ちにその結果を押し型のプレス制御装置に送信して、プレス時間を長くしたりまたはプレス圧力を強くするように制御し、溶融ガラスが型の成形空間に充分に満たされるようにする方法である。成形不足の原因が金型に供給するゴブ質量の不足にあるときは、ゴブフィーダ制御装置に指示してゴブ量を増加させ、またゴブ温度が低すぎることに原因がある場合には、ゴブ温度を上げるようにする。
【００１１】
【実施例】
以下、図面に従って本発明の好ましい実施例について説明する。図１は、上部に略矩形の開口端部を有する全体的に漏斗状の中空ガラス物品の例としてブラウン管用ファンネルのプレス成形装置の概略を示したもので、（ａ）はプレス成形する前の状態、（ｂ）はプレス成形時の状態を示す。金型２は、間欠的に回動するプレステーブル１に所定の間隔をおいて複数個が装着されており、ゴブ供給ポジションに来たとき溶融ガラスを切断して得られる一定量のゴブ９がこの金型内に装填され、次のプレスポジションで押し型（上型）６によりプレスされファンネル１０を成形する。
【００１２】
すなわち、ゴブ９が装填された金型２がプレスポジションに到着すると、押し型６および該押し型に付設されているリング３が下降し、押し型６は所定圧力をプレス部支持部材８および取付プレート７により伝達され、さらにリング３はスプリング部材５の圧縮力にて加圧され、前記ゴブ９はこれら押し型６およびリング３によりプレス成形されて、漏斗状のファンネル１０になる。この場合、リング３は前記取付プレート７に支持部材４を介して支持されており、押し型６と一緒に昇降してファンネル１０の端縁部を成形する。
【００１３】
図２は、プレス成形中のファンネル１０の端縁部の成形状態を検知することにより、成形不足の有無を確認するための手段を例示したものである。前記のように金型内のゴブ９は押し型６によりプレスされると、これら型の成形空間を流動してリング３に到達し、それ以上の流動がこのリング３により停止されてファンネル１０の端縁部が成形される。このときファンネル１０の端縁部に成形不足がないときは、ガラスはリング３まで充分に達するが、成形不足があるとリング３との間にわずかな空隙が生じる。
【００１４】
プレス成形されるガラスの温度は高温であるため、このような空隙がある部分とガラスがリングに接している部分とでは温度差が発生する。そこで、成形中においてこの端縁部分の温度を複数箇所で測定し、温度差の検出により成形不足を検出するのが最も有効である。図示するようにリング３に成形不足の検出手段である熱電対１２〜１７を内蔵しておけば、ガラスがリング３に達するのを成形ガラス面との接触熱伝導により急激な温度変化として検出できる。一方、成形不足がある端縁部ではガラスがリングに接触しないため、急激な温度上昇は生じないので、この温度の測定により成形不足を検出できる。
【００１５】
図２では、熱電対がリング３を貫通してその先端が直接ガラスと接触する構造となっているが、これは検出端の応答性を向上させるためである。成形後にその端縁部を研磨して、露出した熱電対とガラス面との接触跡が除去可能である場合には、このように熱電対の先端を露呈させることができる。しかし、端縁部または熱電対での測定点を研磨しない製品である場合には、前記熱電対の取り付けはリング３を貫通させず、０．１〜０．５ｍｍ程度の厚さを残した状態として取り付け、さらに熱時定数を改善するため低融点合金などを熱電対先端とリング穴の底面との接触点に封入する。なお、端縁部の成形不足をより確実かつ正確に検出するため、本例では熱電対をリング３内に取付けているが、例えば金型２または押し型６の、ファンネル１０の端縁部近傍に対応する成形面に取り付けても支障はない。
【００１６】
図３は、リング３に熱電対を取り付けた場合の配置を例示したものである。ブラウン管用ガラスのように矩形状の開口端部を有する場合、その端縁部に成形不足が生じるとすれば、プレス成形の最後に形状が整う実質的に短辺部であるので、通常は図示するようにリング３の短辺部分に複数個の熱電対を配置すればよい。しかし、熱電対は必要に応じ設置数を増減して長辺部分に設けることもでき、また異形ガラス物品のプレス成形においては必ずしもこのような配置にはならず、むしろ異形ガラス物品の形状、特にその最後に形状が整う端縁部の形状に適合するプレス条件に見合う配置にする。
【００１７】
図４にプレス成形時のタイミング波形を示す。押し型６は押し型下降指令１８により押し型動作２１のように下降動作し、押し型下降確認端１９を確認後、タイマ時間Ｔ１  の間、押し型加圧（１）２３により高圧プレスされる。そしてタイマ時間Ｔ１  経過後、タイマ時間Ｔ２  の間、押し型加圧（２）２４により低圧プレスされ、タイマ時間Ｔ２  経過後、押し型上昇２５により押し型が上昇動作を行い、押し型上昇確認端２０を確認後、プレスサイクルを終了する。
【００１８】
このプレスサイクルにおいて、プレス成形されるファンネル端縁部の各熱電対１２〜１７の出力信号は、押し型が下降後、押し型加圧（１）２３中にこの端縁部のガラスと各熱電対が接触し急激な温度上昇として熱電対出力信号が得られる。図中のプレス状態であれば、押し型加圧（１）時間Ｔ１  以内にガラス接触点２６が検出され、プレス成形中に端縁部形状が正常に成形されたと認識できるが、押し型加圧（１）時間Ｔ１  経過後にガラス接触点２６が検出された場合には、端縁部形状が不完全であること、すなわち成形不足が生じていることが認識できる。そこで、ガラス接触点２６が押し型加圧（１）時間Ｔ１  以内に検出できない場合には、押し型加圧（１）時間Ｔ１  を延長してガラス接触点２６が検出されるまでプレス成形し、プレス成形中にこの端縁部の成形不足を補償する。
【００１９】
かかる成形不足の補償において、押し型加圧（１）時間Ｔ１  をむやみに延長することは全体のプレスサイクルを阻害し、さらに端縁部の成形形状が完全である箇所に対して過剰プレスによる欠点を発生させるため、これらの阻害や欠点を発生させない範囲で押し型加圧（１）時間Ｔ１  を延長させる。ここで最大許容時間をＴｍａｘ  と定義すると、Ｔｍａｘ  ＞Ｔ１  の条件内では押し型加圧（１）による成形を行い、Ｔｍａｘ  ＜Ｔ１  となる条件になった時点で押し型加圧（１）の成形を中止し、以降は押し型加圧（２）による成形に移行するとともに、外部機器などに出力し形状不良であることを知らせる。
【００２０】
押し型加圧（１）は高圧プレスによりガラス形状を整える機能を有し、押し型加圧（２）は押し型を低圧で保持し、成形されたガラス物品の脱熱あるいは冷却をする機能であり、ガラス物品の端縁部成形遅れ時間をＴ３  とすると、安定した端縁部成形状態はＴ１  ≧Ｔ３  となる。
【００２１】
成形不足の補償の方法としては、個々のガラス物品または金型に対してリアルタイムで行う方法と全金型を対象として共通的に行う方法とがある。このプレス時間による成形不足の補償は、前者の制御が可能であり、後述するプレス圧力、ゴブ温度、ゴブ質量等による後者の補償方法とは制御内容が異なる。なお、プレス時間制御をガラス接触点２６にて判断しているが、熱電対出力信号のある任意点または任意温度としても支障ない。
【００２２】
図５に、プレス圧力、ゴブ温度、ゴブ質量、プレス時間を制御対象とした場合のプレス成形時のタイミング波形を示す。この方法は、プレス条件である前記押し型下降、押し型加圧（１）、押し型加圧（２）および押し型上昇は全て一定とし、その際に検出されるガラス物品の端縁部成形遅れ時間Ｔ３  を基に前記制御対象を制御する方法であり、さらに前記制御対象はプレス成形装置上の個々の金型に対して個別に制御するのではなく、全金型の平均端縁部成形遅れ時間から制御する方法である。これは、前記制御対象が個々の金型内に供給するゴブまたは供給されたゴブに対して、個別に制御することが実質的に不可能あったり、可能でも成形されるガラス物品に悪影響を与えるためである。
【００２３】
また、端縁部成形遅れ時間Ｔ３  は、通常は押し型が下降している間に検出されるが、成形条件が極端に悪い場合には全く検出されないことがある。この検出されない場合に対処するため、端縁部成形遅れ時間Ｔ３  は０≦Ｔ３  ≦（Ｔ１  ＋Ｔ２  ）の範囲内であると定義する。この条件下においてｎをプレス成形装置上に配置された金型の倍数とし、各プレス成形毎の端縁部成形遅れ時間をＴ３ｉ（ｉ＝１・・・ｎ）と定義すると、プレス成形装置上の全金型に対する平均端縁部成形遅れ時間Ｔ３ｈは下記式１で表される。
【００２４】
ここで、押し型下降確認端１９を基準とした端縁部の成形状態が安定する目標時間をＴＳＶ、変換定数をＫと定義すると、制御対象に対する調整量Ｄは下記式２で表される。
【００２５】
【数１】
1999071118.tif 000001
【００２６】
この制御量Ｄは、端縁部成形遅れ時間Ｔ３  に対して絶対制御量ではなく、その時点のプレス成形状態における調整すべき調整量の相対制御量を示し、変換定数Ｋは各制御対象に合致する定数を選定する。また、平均端縁部成形遅れ時間Ｔ３ｈは各熱電対１２〜１７毎に算出し、Ｔ３ｈが最大となる値または全熱電対の平均値を採用し、式２で求められる調整量を算出し制御対象に対して調整を行う。
【００２７】
なお、プレス圧力を制御する場合には、プレス圧力変更２８（図５参照）に示す区間内で設定圧力を変更し、ゴブ質量、ゴブ温度、プレス時間を制御する場合には、この調製量Ｄに基づいて適時制御し最適なプレス状態にする。
【００２８】
また、本発明のプレス成形方法は一組の金型と押し型によるプレス成形にも全く同様に適用できるとともに、端縁部の成形不足検出手段も成形中のガラス物品の端縁部の成形状態を検知できるものであれば、熱電対以外のものでもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガラス物品のプレス成形方法によれば、ガラス物品の端縁部の成形不足を解消でき、これによりプレス成形の安定化が実現可能となり、生産性および品質の大幅な向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るプレス成形装置の断面説明図。
【図２】図１のプレス成形装置のリング部分に設けた成形不足検出手段の断面図。
【図３】図１のプレス成形装置のリング部分に設けた成形不足検出手段の配置図。
【図４】本発明に係る検出信号の波形図。
【図５】本発明に係る検出信号の波形図。
【符号の説明】
１：プレステーブル
２：金型
３：リング
４：支持部材
５：スプリング部材
６：押し型
７：取付プレート
８：プレス部支持部材
９：ゴブ
１０：ガラス物品
１２〜１７：熱電対