(57)【要約】【課題】距離計測手段が計測した金型間の相対距離を温度計測手段が計測した温度に応じて補正することによって、金型間の相対距離を正確に計測することができ、成形品の質を向上させることができるようにする。【解決手段】一対の金型と、該金型間の相対距離を計測するための距離計測手段と、該距離計測手段又は該距離計測手段の近傍の温度を計測する温度計測手段と、該温度計測手段が計測した温度に応じて、前記距離計測手段が計測した相対距離を補正する補正手段とを有する。【選択図】図１
2005161644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）一対の金型と、
（ｂ）該金型間の相対距離を計測するための距離計測手段と、
（ｃ）該距離計測手段又は該距離計測手段の近傍の温度を計測する温度計測手段と、
（ｄ）該温度計測手段が計測した温度に応じて、前記距離計測手段が計測した相対距離を補正する補正手段とを有することを特徴とする成形装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記金型間の相対距離を所定値とした状態において前記距離計測手段又は該距離計測手段の近傍の温度を変化させたときの前記距離計測手段及び温度計測手段の計測値に基づいて作成された温度補正テーブルによって、前記距離計測手段が計測した相対距離を補正する請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
前記金型間の相対距離は、前記金型間に校正用ブロックを挟み込むことによって所定値とされる請求項２に記載の成形装置。
【請求項４】
前記距離計測手段は、前記金型間の変位を計測する請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形装置。
【請求項５】
前記距離計測手段及び温度計測手段は、一方又は他方の金型の近傍に配設される請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形装置によって成形された成形品。
【請求項７】
（ａ）距離計測手段が、一対の金型間の相対距離を計測する工程と、
（ｂ）温度計測手段が、前記距離計測手段又は該距離計測手段の近傍の温度を計測する工程と、
（ｃ）補正手段が、前記温度計測手段が計測した温度に応じて、前記距離計測手段が計測した相対距離を補正する工程とを有することを特徴とする金型相対距離計測方法。
【請求項８】
前記補正手段は、前記金型間の相対距離を所定値とした状態において前記距離計測手段又は該距離計測手段の近傍の温度を変化させたときの前記距離計測手段及び温度計測手段の計測値に基づいて作成された温度補正テーブルによって、前記距離計測手段が計測した相対距離を補正する請求項７に記載の金型相対距離計測方法。
【請求項９】
前記金型間の相対距離は、前記金型間に校正用ブロックを挟み込むことによって所定値とされる請求項８に記載の金型相対距離計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形装置、成形品及び金型相対距離計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラスや樹脂のような材料から成る成形品は、ガラス素材や樹脂素材を成形装置としてのプレス装置の成形用の金型に投入して加熱し、軟化させた後、押圧成形することによって成形されている。この場合、上金型と下金型とから成る金型のキャビティの形状通りの形状を有するガラス成形品や樹脂成形品が成形される。そして、該ガラス成形品や樹脂成形品が成形された後、上金型を上昇させたり下金型を下降させたりすることによって型開を行い、下金型上に残留するガラス成形品や樹脂成形品を吸引手段等を備えた搬送部材によって取り出して、後工程へ搬送するようになっている。
【０００３】
ところで、前記成形品が精密部材である場合、成形品の厚さの精度を高めることが要求される。例えば、前記成形品がレンズ等の光学素子である場合、該光学素子の厚さの精度が光学素子の性能に大きく影響する。そこで、上金型と下金型とを凹凸嵌（かん）合させたり、上金型の金型合わせ面と下金型の金型合わせ面とを押し付けることによって、型閉した状態における上金型と下金型との相対距離を常に一定に保つ方法が一般的に採用されている。しかし、前記方法では、上金型と下金型とが物理的に接触するため、金型の寿命が短くなってしまう。また、上金型と下金型との相対距離を高い精度で一定に保つためには、上金型及び下金型の嵌合部や金型合わせ面を高精度で加工する必要があり、金型のコストが高くなってしまう。しかも、前記方法では、成形品の厚さの精度を±１０〔μｍ〕程度とするのが限界であり、それ以上に精度を上げることができなかった。
【０００４】
そのため、変位センサを使用して、上金型と下金型との相対距離を計測する成形装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、上金型又は下金型の位置を高い精度で制御することができるので、厚さの精度の高い成形品を得ることができ、また、高い精度で金型を加工する必要がないので、金型の製作コストを低下させることができ、さらに、金型が破損することも防止することができる。
【特許文献１】特開２００３−５４９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の成形装置においては、上金型と下金型との相対距離を直接計測せず、間接的に計測するので、上金型又は下金型の相対距離を十分に高い精度で計測することができなかった。すなわち、前記従来の成形装置の場合、上金型及び下金型を駆動するプレス軸において上金型及び下金型の金型合わせ面から離れた位置に変位センサが取り付けられている。また、該変位センサから金型合わせ面までの間の数ヶ所においてプレス軸の温度を計測することによって、プレス軸の熱膨張量を推測する。そして、変位センサが計測したプレス軸の変位量に推測した熱膨張量を加算又は減算して、上金型と下金型との相対距離を間接的に計測するようになっている。そのため、計測された上金型と下金型との相対距離には、プレス軸の熱膨張量等の誤差が含まれ、精度が低下してしまう。したがって、前記従来の成形装置においては、十分に精度の高い成形品を成形することができなかった。
【０００６】
本発明は、前記従来の成形装置の問題点を解決して、距離計測手段が計測した金型間の相対距離を温度計測手段が計測した温度に応じて補正することによって、金型間の相対距離を正確に計測することができ、成形品の質を向上させることができる成形装置、成形品及び金型相対距離計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の成形装置においては、一対の金型と、該金型間の相対距離を計測するための距離計測手段と、該距離計測手段又は該距離計測手段の近傍の温度を計測する温度計測手段と、該温度計測手段が計測した温度に応じて、前記距離計測手段が計測した相対距離を補正する補正手段とを有する。
【０００８】
本発明の他の成形装置においては、さらに、前記補正手段は、前記金型間の相対距離を所定値とした状態において前記距離計測手段又は該距離計測手段の近傍の温度を変化させたときの前記距離計測手段及び温度計測手段の計測値に基づいて作成された温度補正テーブルによって、前記距離計測手段が計測した相対距離を補正する。
【０００９】
本発明の更に他の成形装置においては、さらに、前記金型間の相対距離は、前記金型間に校正用ブロックを挟み込むことによって所定値とされる。
【００１０】
本発明の更に他の成形装置においては、さらに、前記距離計測手段は、前記金型間の変位を計測する。
【００１１】
本発明の更に他の成形装置においては、さらに、前記距離計測手段及び温度計測手段は、一方又は他方の金型の近傍に配設される。
【００１２】
本発明の成形品においては、本発明の成形装置によって成形された。
【００１３】
本発明の金型相対距離計測方法においては、距離計測手段が、一対の金型間の相対距離を計測する工程と、温度計測手段が、前記距離計測手段又は該距離計測手段の近傍の温度を計測する工程と、補正手段が、前記温度計測手段が計測した温度に応じて、前記距離計測手段が計測した相対距離を補正する工程とを有する。
【００１４】
本発明の他の金型相対距離計測方法においては、さらに、前記補正手段は、前記金型間の相対距離を所定値とした状態において前記距離計測手段又は該距離計測手段の近傍の温度を変化させたときの前記距離計測手段及び温度計測手段の計測値に基づいて作成された温度補正テーブルによって、前記距離計測手段が計測した相対距離を補正する。
【００１５】
本発明の更に他の金型相対距離計測方法においては、さらに、前記金型間の相対距離は、前記金型間に校正用ブロックを挟み込むことによって所定値とされる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、成形装置は、一対の金型と、該金型間の相対距離を計測するための距離計測手段と、該距離計測手段又は該距離計測手段の近傍の温度を計測する温度計測手段と、該温度計測手段が計測した温度に応じて、前記距離計測手段が計測した相対距離を補正する補正手段とを有する。
【００１７】
この場合、金型間の相対距離を計測するための距離計測手段が計測した相対距離を温度計測手段が計測した温度に応じて補正することによって、金型間の相対距離を直接計測するとともに、計測値を距離計近傍の温度に基づいて補正するので、金型間の相対距離を正確に計測することができ、成形品の質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。なお、本実施の形態における成形装置としてのプレス装置は、ガラスや樹脂のような材料から成る成形品を成形するのに適したものであり、主として、ガラス素材や樹脂素材を成形用の金型装置に投入して加熱し、軟化させた後、押圧成形するために使用されるものであるが、いかなる材料から成る成形品を成形するために使用されてもよい。すなわち、ガラスや樹脂の他に、例えば、金属、セラミクス、紙、繊維等の各種材料、又は、これらの材料を適宜混合した材料から成る成形品を成形するのに使用することができる。本実施の形態においては、説明の都合上、ガラスから成る成形品を成形する場合について説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるプレス装置の構成を示す概略図である。
【００２０】
図において、１０は成形装置としてのプレス装置、１１ｂは該プレス装置１０のフレーム１１の一部としてのベースフレーム、１１ａは前記プレス装置１０のフレーム１１の一部としてのガイドフレームである。ここで、該ガイドフレーム１１ａは、全体として立設する筒体の形状を有し、下端部がベースフレーム１１ｂの上面に取り付けられている。なお、前記ベースフレーム１１ｂ及びガイドフレーム１１ａを統合的に説明する場合には、フレーム１１として説明する。
【００２１】
そして、前記ガイドフレーム１１ａの内部において、ベースフレーム１１ｂの上面には可動テーブル装置取り付け部材１２が取り付けられ、該可動テーブル装置取り付け部材１２の取り付け面としての上面には金型位置調整装置としての可動テーブル装置１３が取り付けられている。該可動テーブル装置１３は、例えば、Ｘ−Ｙテーブル装置であり、水平面（ガイドフレーム１１ａの長軸に垂直な面）内において移動可能な移動テーブルを備え、該移動テーブルの上面に下金型支持部材１４が取り付けられている。さらに、該下金型支持部材１４の上面には、金型装置における一方の金型、すなわち、固定金型としての下金型２１が取り付けられている。そして、該下金型２１は、前記下金型支持部材１４が内蔵する電気ヒータ等の図示されない加熱手段によって加熱される。ここで、前記下金型２１の上面には、後述される平面状の金型合わせ面２１ａ、及び、成形品のほぼ下半分を形成するような形状の面から成るキャビティ２１ｂが形成されている。
【００２２】
また、前記ガイドフレーム１１ａの内部における上部には、金型駆動部材としての上金型キャリッジ１５が上下方向（ガイドフレーム１１ａの長軸方向）に移動可能に取り付けられている。ここで、前記上金型キャリッジ１５は、循環式のボール等を備えるリニアガイド機構等から成るガイド機構１６によってガイドされ、前記ガイドフレーム１１ａの内面に沿って、移動軌跡が水平方向にぶれることがなく、スムーズに移動することができる。また、前記上金型キャリッジ１５の外面とガイドフレーム１１ａの内面とが常に平行に保たれ、前記上金型キャリッジ１５が傾斜することもないようになっている。なお、前記ガイド機構１６は、上金型キャリッジ１５の外面とガイドフレーム１１ａの内面との間に圧力流体を注入する静圧軸受装置であってもよい。
【００２３】
そして、前記上金型キャリッジ１５の上方には、可動金型駆動源としての駆動装置１７が配設されている。なお、該駆動装置１７は、図示されない取り付け部材を介して、前記ガイドフレーム１１ａに固定されている。また、前記駆動装置１７のコネクティングロッド１７ａが下方に突出し、該コネクティングロッド１７ａの下端部には前記上金型キャリッジ１５が取り付けられている。ここで、前記駆動装置１７は、例えば、高圧の圧力流体によって駆動されるピストンを備えるシリンダ装置である。この場合、前記ピストンに取り付けられたピストンロッドの下端部が、前記コネクティングロッド１７ａの上端部に連結される。そして、シリンダ装置に供給される圧力流体の流れを切り替えることによって、前記ピストンが上方向又は下方向に駆動され、これにより、前記コネクティングロッド１７ａ及び上金型キャリッジ１５が上方向又は下方向に移動させられる。ここで、前記圧力流体は、例えば、空気であるが、窒素ガス等の他の気体であってもよいし、油等の液体であってもよい。
【００２４】
また、前記駆動装置１７は、シリンダ装置でなく、電動モータであってもよく、例えば、リニアモータであってもよい。この場合、ロータとしての往復動部材（スライダ）の下端部が、前記コネクティングロッド１７ａの上端部に連結される。そして、リニアモータに供給される電流を切り替えることによって、前記スライダがステータとしての固定部材に対して上方向又は下方向に駆動され、これにより、前記コネクティングロッド１７ａ及び上金型キャリッジ１５が上方向又は下方向に移動させられる。なお、前記駆動装置１７は、サーボモータ等の回転式の電動モータであってもよく、この場合、回転軸の回転は、ボールねじナット等の運動方向変換装置によって、往復動に変換されて、前記コネクティングロッド１７ａに伝達される。
【００２５】
そして、前記上金型キャリッジ１５の下面に上金型支持部材１８が取り付けられ、該上金型支持部材１８の下面には、金型装置における他方の金型、すなわち、可動金型としての上金型２２が取り付けられている。そして、該上金型２２は、前記上金型支持部材１８が内蔵する電気ヒータ等の図示されない加熱手段によって加熱される。ここで、前記上金型２２の下面には、後述される平面状の金型合わせ面２２ａ、及び、成形品のほぼ上半分を形成するような形状の面から成るキャビティ２２ｂが形成されている。
【００２６】
前述されたように、本実施の形態においては、説明の都合上、ガラスから成る成形品を成形する場合について説明するので、成形用の素材はガラス素材としての硝材である。また、成形品は、レンズ、プリズム、フィルタ、ミラー等の光学素子である。前記素材は、例えば、搬送アーム及び該搬送アームの先端に取り付けられた素材を保持する保持装置から成るハンドリング装置等の図示されない搬送装置によって搬送される。そして、前記搬送装置は、ガイドフレーム１１ａの側面に形成された図示されない開口を通って、前記ガイドフレーム１１ａの内部に進入し、型開された状態における金型装置の下金型２１のキャビティ２１ｂ上に素材を載置するようになっている。なお、素材の搬送及び載置は、前記搬送装置によって行うこともできるし、他の装置又はオペレータの手作業によって行うこともできる。
【００２７】
そして、素材が下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置されると、前記下金型２１の上方に位置している上金型２２は、前記上金型キャリッジ１５が下方向に移動させられることによって、下方向に移動して下金型２１に接近する。続いて、型閉が行われ、さらに、上金型２２が下金型２１に押圧されて型締が行われるようになっている。この場合、型閉が行われると、前記キャビティ２２ｂとキャビティ２１ｂとによって形成されるキャビティ空間内に素材が挟み込まれるようになっている。なお、前記素材は、硝材である場合、一般的に、３００〜５００〔℃〕程度の高温にまで加熱され、軟化した状態である。
【００２８】
また、前記上金型２２及び下金型２１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、前記素材が硝材である場合、少なくとも前記キャビティ２２ｂ及びキャビティ２１ｂ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。
【００２９】
続いて、上金型２２が下金型２１に対して押圧されて型締が行われる。これにより、前記上金型２２と下金型２１との間に形成されるキャビティ空間内に挟み込まれた素材としての硝材は、上下から押圧され、前記キャビティ空間の形状を有するガラス成形品が成形される。押圧成形終了後、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、キャビティ空間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。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、駆動装置１７が作動を停止するので、前記硝材の押圧が終了する。
【００３０】
そして、成形品が成形されると、駆動装置１７が作動し、前記上金型キャリッジ１５が上方向に移動させられることによって、上金型２２が上方向に移動して下金型２１から離れて型開が行われ、成形品が金型装置から取り出される。なお、成形品の取り出しは、前記搬送装置によって行うこともできるし、他の装置又はオペレータの手作業によって行うこともできる。
【００３１】
ここで、前記上金型支持部材１８又は下金型支持部材１４には、距離計測手段としての距離計２３及び温度計測手段としての温度測定器２４が取り付けられている。該距離計２３及び温度測定器２４は、それぞれ、上金型支持部材１８又は下金型支持部材１４のいずれに取り付けられていてもよいが、本実施の形態においては、距離計２３及び温度測定器２４が、ともに下金型支持部材１４に取り付けられているものとして説明する。前記距離計２３は、上金型支持部材１８に取り付けられたターゲット部材３４と距離計２３自体との間の距離を計測して上金型２２と下金型２１との相対距離を計測するようになっている。すなわち、前記距離計２３及びターゲット部材３４は、一対の金型間の相対距離を計測する距離計測手段及び距離計測補助手段として機能する。また、前記温度測定器２４は、距離計２３の計測結果の温度補正を行うために、前記距離計２３の温度又は距離計２３の近傍の温度を測定するようになっている。なお、前記温度測定器２４は、温度を測定することができるものであればいかなる種類のものであってもよく、例えば、サーミスタ、熱電対等から成るものである。
【００３２】
また、図に示される状態において、上金型２２と下金型２１との間には、校正用ブロック２６が挟み込まれている。該校正用ブロック２６は、距離計２３の校正を行うために使用されるものであり、それぞれに異なる既知の厚さを備えたものが複数種類用意されている。なお、前記校正用ブロック２６は、ゼロ熱膨張硝子（異方性熱膨張硝子）から成るものであることが望ましい。この場合、金型装置の通常の使用温度範囲において、前記校正用ブロック２６の厚さ方向の寸法は実質的に変化しない、すなわち、前記校正用ブロック２６の厚さ方向の熱膨張は無視し得ると考えられる。なお、ゼロ熱膨張硝子は高価な材料なので、熱膨張係数が既知の通常の材料から校正用ブロック２６を作成することもできる。また、熱膨張係数が正の材料と熱膨張係数が負の材料とを組み合わせて、熱膨張係数がゼロの校正用ブロック２６を作成することもできる。
【００３３】
さらに、前記プレス装置１０は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、キーボード、ジョイスティック、タッチパネル等の入力手段、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等の表示手段、入出力インターフェイス等を備える補正手段としてのプレス装置用制御装置２５を有する。該プレス装置用制御装置２５は、一種のコンピュータであり、前記距離計２３及び温度測定器２４の出力信号を受信し、可動テーブル装置１３及び駆動装置１７の動作を含むプレス装置１０のすべての動作を制御する。
【００３４】
次に、距離計２３、温度測定器２４及びターゲット部材３４の取り付け位置について説明する。
【００３５】
図２は本発明の第１の実施の形態における距離計、温度測定器及びターゲット部材が取り付けられた金型装置を示す図である。なお、図２（ａ）は金型装置の正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ矢視図であり金型装置の側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ矢視図であり上金型の金型合わせ面を示す図、図２（ｄ）は図２（ｃ）のＣ矢視図であり下金型の一部断面を示す図である。
【００３６】
図２に示されるように、距離計２３及び温度測定器２４は、取り付けブラケット３２を介し、下金型支持部材１４の上面に取り付けられている。前記取り付けブラケット３２は、全体として肉厚の円筒における側壁の一部のような形状（扇形）の曲壁状の形状を備え、下金型２１の中心軸、すなわち、軸心の方向（図２（ａ）及び（ｂ）における上下方向）に延在し、かつ、下金型２１の側面の一部を外側から取り囲むように配設される。そして、前記取り付けブラケット３２は、下端に形成されたフランジ部３２ｂがボルト等の固着部材によって下金型支持部材１４の上面に取り付けられ、図２（ｂ）に示されるように、曲壁状の部分に開口部３２ａが形成されている。また、前記取り付けブラケット３２の上端面には、距離計２３及び温度測定器２４が埋め込まれるように取り付けられている。なお、前記取り付けブラケット３２の上端面は下金型２１の金型合わせ面２１ａと平行である。
【００３７】
また、上金型支持部材１８の下面には、ターゲット部材３４が取り付けられている。該ターゲット部材３４は、前記取り付けブラケット３２とほぼ同様の形状を備え、上金型２２の中心軸、すなわち、軸心の方向（図２（ａ）及び（ｂ）における上下方向）に延在し、かつ、上金型２２の側面の一部を外側から取り囲むように配設される。そして、前記ターゲット部材３４は、上端に形成されたフランジ部３４ｂがボルト等の固着部材によって上金型支持部材１８の下面に取り付けられ、図２（ｂ）に示されるように、曲壁状の部分に開口部３４ａが形成されている。なお、前記ターゲット部材３４の下端面は上金型２２の金型合わせ面２２ａと平行である。
【００３８】
ここで、前記距離計２３は、前記ターゲット部材３４における距離計２３に対向する面、すなわち、下端面と距離計２３自体との間の距離を、例えば、静電容量の変化によって計測する静電容量センサである。なお、前記距離計２３は、金型間の変位、すなわち、前記ターゲット部材３４の下端面と距離計２３自体との間の変位を計測することができるものであれば、いかなる種類のものであってもよく、例えば、磁気センサ、渦電流センサ、差動トランス、レーザ光反射センサ等であってもよい。また、前記取り付けブラケット３２及びターゲット部材３４は、いかなる種類の材質から成るものであってもよいが、上金型２２及び下金型２１が高温になるので、耐熱性を有し、かつ、熱膨張による計測結果への影響を小さくするために、上金型２２及び下金型２１と同一の材料から成るものであることが望ましい。なお、前記距離計２３は、通常、所定の計測可能範囲を有し、ターゲット部材３４における距離計２３に対向する面と距離計２３自体との間の距離が前記計測可能範囲内である場合のみ距離を計測することができるようになっている。
【００３９】
そして、前記距離計２３は、その計測面である上端面が下金型２１の金型合わせ面２１ａと同一又はわずかに低い位置になるように取り付けられる。また、ターゲット部材３４は、その下端面が上金型２２の金型合わせ面２２ａと同一又はわずかに高い位置になるように取り付けられる。これにより、図２（ｂ）に示されるように、上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間の距離ａ、すなわち、金型の金型合わせ面の相対距離を距離計２３によって直接計測することができる。
【００４０】
なお、前記取り付けブラケット３２及びターゲット部材３４の形状及び取り付け位置は、任意に定めることができるが、金型の金型合わせ面の相対距離を直接計測するために、距離計２３及びターゲット部材３４の下端面が、下金型２１の金型合わせ面２１ａ及び上金型２２の金型合わせ面２２ａに近接した位置にあることが望ましい。
【００４１】
また、本実施の形態においては、プレス装置用制御装置２５が、距離計２３の出力信号を信号線３３ａを介して取得し、前記出力信号に基づいて上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間の距離ａの値を取得する。この場合、前記プレス装置用制御装置２５は、温度測定器２４の出力信号を信号線３３ｂを介して取得し、前記出力信号に基づいて距離計２３又は該距離計２３の近傍の温度を取得する。そして、前記プレス装置用制御装置２５は、前記距離ａの値を温度によって補正することにより、金型の金型合わせ面の相対距離の真実値を演算するようになっている。該真実値は、距離計２３の出力特性の温度変化、取り付けブラケット３２及びターゲット部材３４の熱膨張等の要因による影響を前記相対距離の計測値から除去した値であり、前記相対距離の真実の値と考えられる値である。
【００４２】
そして、前記プレス装置用制御装置２５は、前記真実値に基づいて駆動装置１７のフィードバック制御を行い、型閉及び型締時における金型の金型合わせ面の相対距離が適切になるように、上金型２２の位置を制御する。そのため、上金型２２又は下金型２１が損傷することを防止したり、上金型２２を上下方向に移動させる上金型キャリッジ１５、駆動装置１７等にかかる負荷を低減することができる。さらに、下金型２１のキャビティ２１ｂと上金型２２のキャビティ２２ｂとによって形成されるキャビティ空間の形状を正確に再現することができるので、正確な外形を有する高品質の成形品を高い再現性で成形することができる。例えば、成形品の厚さの精度を±１．０〔μｍ〕又はそれ以下にすることができる。なお、本実施の形態における金型装置では、型閉及び型締時に上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとが接触しないようになっているが、接触するようにしてもよい。また、前記相対距離の計測は、各成形工程毎に行ってもよいし、所定数の成形工程毎に行ってもよいし、所定期間又は所定時間経過毎に行ってもよい。
【００４３】
次に、プレス装置用制御装置２５の行う温度補正について説明する。
【００４４】
図３は本発明の第１の実施の形態における距離計の出力と温度との関係を示す図、図４は本発明の第１の実施の形態における金型合わせ面の相対距離と距離計の出力との関係を示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における温度補正の動作を示すフローチャートである。なお、図３において縦軸には距離計の出力を採り、横軸には温度を採り、図４において縦軸には金型合わせ面の相対距離を採り、横軸には距離計の出力を採ってある。
【００４５】
ところで、距離計２３の特性が温度によってわずかではあるが変化してしまうことがある。すなわち、距離計２３に温度依存出力変化が生じることがある。また、距離計２３自体、取り付けブラケット３２、ターゲット部材３４、上金型２２、下金型２１等の部材が熱膨張によって変形し、距離計２３の上端面とターゲット部材３４の下端面との間の距離と、上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間の距離ａとの関係が変化してしまうことがある。このような場合、距離計２３の出力が温度上昇に伴なって変化してしまい、上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間の距離ａを正確に計測することができなくなってしまう。
【００４６】
本実施の形態において、プレス装置用制御装置２５は、温度測定器２４の出力信号に基づいて、距離計２３の出力信号の温度補正を行うようになっている。この場合、前記プレス装置用制御装置２５は、距離計２３の出力信号を取得し、該出力信号に基づいて上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間の距離ａの値を、距離計２３の計測結果として取得する。また、プレス装置用制御装置２５は、温度測定器２４の出力信号を取得し、温度測定器２４の計測結果として、距離計２３の近傍の温度を取得する。そして、あらかじめ作成された温度補正テーブルに基づいて、距離計２３の計測結果を該距離計２３の近傍の温度に応じて補正する。
【００４７】
そこで、前記温度補正テーブルを作成する方法について説明する。この場合、まず、それぞれの厚さ方向の寸法が相違する校正用ブロック２６を複数個用意する。例えば、厚さ方向の寸法が、それぞれ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４である四個の校正用ブロック２６を用意する。なお、前記厚さ方向の寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４の関係があり、それぞれ、厳密に計測されているものとする。
【００４８】
次に、前記四個の校正用ブロック２６を順次、図１に示されるように、上金型２２と下金型２１との間に挟み込む。これにより、金型の相対距離が所定値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４となる。そして、図示されない加熱手段を作動させ、成形品を成形する場合と同様のパターンで上金型２２及び下金型２１等の温度を変化させながら、距離計２３及び温度測定器２４の出力信号を収集する。続いて、収集された出力信号に基づき、温度測定器２４によって計測された温度の変化に対する距離計２３の出力をプロットすると、図３に示されるような結果を得ることができる。図３において曲線（１）は校正用ブロック２６の厚さ方向の寸法がＬ１である場合を示し、曲線（２）は校正用ブロック２６の厚さ方向の寸法がＬ２である場合を示し、曲線（３）は校正用ブロック２６の厚さ方向の寸法がＬ３である場合を示し、曲線（４）は校正用ブロック２６の厚さ方向の寸法がＬ４である場合を示している。
【００４９】
本発明の発明者が、実際にプレス装置を使用して実験したところ、厚さ方向の寸法が同一の校正用ブロック２６の場合には、実験を繰り返しても、ほぼ同様の曲線を得ることができた。このことから、温度測定器２４の出力信号に基づいて行う距離計２３の出力信号の温度補正に再現性があることが分かる。また、校正用ブロック２６として、ゼロ熱膨張硝子から成るものを使用したので、前記校正用ブロック２６の厚さ方向の寸法に熱膨張の影響を見出すことができなかった。なお、熱膨張係数が正の材料と熱膨張係数が負の材料とを組み合わせて、熱膨張係数がゼロとなるように作成された校正用ブロック２６を使用した場合にも同様の結果を得ることができた。また、熱膨張係数が既知の通常の材料から作成された校正用ブロック２６を使用する場合は、その熱膨張係数を考慮して補正すれば同様の結果を得ることができた。そして、この実験をすることにより、金型の間隔が変化しなくても温度が変化することによって、距離計２３の出力値が変化することが分かった。
【００５０】
続いて、図３に示される曲線（１）〜（４）に基づいて、縦軸に校正用ブロック２６の厚さ方向の寸法をプロットし、横軸に距離計２３の出力信号の値をプロットすることによって、図４に示されるような結果を得ることができる。すなわち、温度測定器２４によって計測された各温度における校正用ブロック２６の厚さ方向の寸法、すなわち、金型合わせ面の相対距離と距離計２３の出力信号との関係を示す曲線を得ることができる。図４において、曲線（１）は温度測定器２４によって計測された温度がＴ１である場合を示し、曲線（２）は温度測定器２４によって計測された温度がＴ２である場合を示し、曲線（３）は温度測定器２４によって計測された温度がＴ３である場合を示し、曲線（４）は温度測定器２４によって計測された温度がＴ４である場合を示している。そのため、図４に示されるような各温度における金型合わせ面の相対距離と距離計２３の出力信号との関係に基づいて、距離計２３の計測結果を該距離計２３の近傍の温度に応じて補正するための温度補正テーブルを作成することができる。すなわち、図４は前記温度補正テーブルと等価のものであると言える。このように、前記温度補正テーブルは、金型の相対距離を所定値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４とした状態において前記距離計２３又は該距離計２３の近傍の温度を変化させたときの前記距離計２３及び温度測定器２４の計測値に基づいて作成される。
【００５１】
なお、それぞれの厚さ方向の寸法差が微小な校正用ブロック２６を多数個用意し、かつ、温度測定器２４によって計測された温度の微小な変化に対応する距離計２３の出力を細かく収集した場合には、データを収集していない区間のデータを線形補間によって補うことによって、距離計２３の計測結果を該距離計２３の近傍の温度に応じて補正しても、高い精度の補正値を得ることができる。また、データ点が少ない場合には、非線形性を考慮した補間を行うことによって、高い精度の補正値を得ることができる。
【００５２】
本実施の形態においては、図４に示されるような各温度における金型合わせ面の相対距離と距離計２３の出力信号との関係に基づいて温度補正テーブルを作成し、該温度補正テーブルをプレス装置用制御装置２５にあらかじめ記憶させておく。そして、該プレス装置用制御装置２５は、温度測定器２４の出力信号に基づいて、距離計２３の出力信号の温度補正を行うようになっている。この場合、前記プレス装置用制御装置２５は、前記距離計２３の出力信号を取得し、また、温度測定器２４の出力信号を取得する。該温度測定器２４は、前記距離計２３に近接した位置において、該距離計２３とともに取り付けブラケット３２に取り付けられているので、距離計２３の温度、又は、該距離計２３の近傍の温度を検出していると考えることができる。
【００５３】
続いて、前記プレス装置用制御装置２５は、距離計２３の出力信号に基づいて、上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間の距離ａを演算する。そして、前記プレス装置用制御装置２５は、前記温度補正テーブルにアクセスし、距離計２３の温度に対応する補正値に従ってそれぞれの前記距離ａを補正して、温度補正後の距離ａの位置ズレ量を演算する。そして、前記プレス装置用制御装置２５は、演算された前記距離ａを金型の金型合わせ面の相対距離の真実値として出力する。
【００５４】
なお、温度補正を行わない場合、上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間の距離が不変であっても、距離計２３の出力信号は、図３における曲線（１）〜（４）で示されるように、温度によって大きく変化してしまう。その結果、上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間の距離と距離計２３の出力信号との関係は、図４における曲線（１）〜（４）で示されるように、温度に応じて変化する。そこで、図４と等価の温度補正テーブルに基づき、距離計２３の計測結果を該距離計２３の近傍の温度に応じて補正することによって、温度変化の影響を受けることなく、上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間の距離ａを正確に演算することができる。
【００５５】
そして、前記プレス装置用制御装置２５は、前記真実値に基づいて駆動装置１７のフィードバック制御を行い、型閉及び型締時における金型の金型合わせ面の相対距離が適切になるように、上金型２２の位置を制御する。そのため、上金型２２又は下金型２１が損傷することを防止したり、上金型２２を上下方向に移動させる上金型キャリッジ１５、駆動装置１７等にかかる負荷を低減することができる。さらに、下金型２１のキャビティ２１ｂと上金型２２のキャビティ２２ｂとによって形成されるキャビティ空間の形状を正確に再現することができるので、正確な外形を有する高品質の成形品を高い再現性で成形することができる。
【００５６】
本発明の発明者は、図４に示されるような各温度における金型合わせ面の相対距離と距離計２３の出力信号との関係に基づいて温度補正テーブルを作成し、該温度補正テーブルをプレス装置用制御装置２５に記憶させた。そして、実際にプレス装置を使用し、プレス装置用制御装置２５を、前記温度補正テーブルに基づいて距離計２３の計測結果を該距離計２３の近傍の温度に応じて補正した結果に従って駆動装置１７の動作を制御するように動作させ、成形品を成形した。そして、３００個の成形品を成形した結果、成形品の厚さ寸法の標準偏差が１．０〔μｍ〕以下であることが分かった。
【００５７】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１  プレス装置用制御装置２５は、距離計２３の出力信号を取得する。
ステップＳ２  プレス装置用制御装置２５は、温度測定器２４の出力信号を取得する。
ステップＳ３  プレス装置用制御装置２５は、温度補正テーブルに基づき距離ａを温度に対応して補正し、温度補正後の距離ａを演算する。
ステップＳ４  プレス装置用制御装置２５は、温度補正後の距離ａを出力し、処理を終了する。
【００５８】
このように、本実施の形態においては、距離計２３及びターゲット部材３４の下端面は、下金型２１の金型合わせ面２１ａ及び上金型２２の金型合わせ面２２ａに近接した位置に配設され、金型の金型合わせ面の相対距離を距離計２３によって直接計測する。そして、あらかじめ作成された温度補正テーブルに基づいて、前記距離計２３の計測結果を該距離計２３の近傍に配設された温度測定器２４によって計測された温度に応じて補正するようになっている。
【００５９】
そのため、金型の金型合わせ面の相対距離を高い精度で正確に計測することができ、計測結果によって前記相対距離を制御することにより、成形品の厚さ寸法の精度を大幅に向上させることができる。
【００６０】
また、校正用ブロック２６、距離計２３及び温度測定器２４を使用して計測した結果に基づいて作成した温度補正テーブルによって前記距離計２３の計測結果を補正するので、取り付けブラケット３２、ターゲット部材３４、上金型２２、下金型２１等の部材の熱膨張係数が既知でなくても、前記距離計２３の計測結果を正確に温度補正することができる。そのため、前記部材の熱膨張量を推測する必要がなく、計測された金型の金型合わせ面の相対距離の信頼性が向上する。
【００６１】
さらに、金型の金型合わせ面等を高精度で加工しなくても、金型の金型合わせ面の相対距離を高い精度で正確に計測することができるので、金型のコストを低くすることができる。さらに、上金型２２と下金型２１とを物理的に接触させなくても、金型合わせ面の相対距離を一定に保つことができるので、金型の寿命を延ばすことができる。さらに、同一の寸法の成形品を安定して成形することができ、プレス装置１０の運転条件を調整する時間を短縮することができる。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付与することにより、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００６３】
図６は本発明の第２の実施の形態における距離計、温度測定器及びターゲット部材が取り付けられた金型装置を示す図である。なお、図６（ａ）は金型装置の正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ矢視図であり金型装置の側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＥ矢視図であり上金型の金型合わせ面を示す図である。
【００６４】
本実施の形態においては、距離計２３及び温度測定器２４は、図６に示されるように、取り付けブラケット４１を介し、下金型２１の側面に取り付けられている。前記取り付けブラケット４１は、全体として直方体のような形状を備え、前記下金型２１の上端近傍の側面にボルト等の固着部材によって取り付けられている。また、前記取り付けブラケット４１の上端面には、距離計２３及び温度測定器２４が埋め込まれるように取り付けられている。なお、前記取り付けブラケット４１の上端面は下金型２１の金型合わせ面２１ａと平行である。
【００６５】
また、上金型２２の側面には、ターゲット部材４２が取り付けられている。該ターゲット部材４２は、前記取り付けブラケット４１とほぼ同様の形状を備え、前記上金型２２の下端近傍の側面にボルト等の固着部材によって取り付けられている。なお、前記ターゲット部材４２の下端面は上金型２２の金型合わせ面２２ａと平行である。
【００６６】
そして、前記距離計２３は、その計測面である上端面が下金型２１の金型合わせ面２１ａと同一又はわずかに低い位置になるように取り付けられる。また、ターゲット部材４２は、その下端面が上金型２２の金型合わせ面２２ａと同一又はわずかに高い位置になるように取り付けられる。これにより、図６（ｂ）に示されるように、上金型２２の金型合わせ面２２ａと下金型２１の金型合わせ面２１ａとの間の距離ａ、すなわち、金型の金型合わせ面の相対距離を距離計２３によって直接計測することができる。なお、その他の点については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６７】
このように、本実施の形態においては、距離計２３は取り付けブラケット４１を介して下金型２１の側面に取り付けられ、ターゲット部材４２は上金型２２の側面に直接取り付けられている。そして、金型の金型合わせ面の相対距離を距離計２３によって直接計測する。そのため、金型の金型合わせ面の相対距離をより高い精度で正確に計測することができ、計測結果によって前記相対距離を制御することにより、成形品の厚さ寸法の精度を大幅に向上することができる。
【００６８】
ところで、前記第１及び第２の実施の形態においては、距離計２３及び温度測定器２４が下金型２１に取り付けられている例について説明したが、前記距離計２３及び温度測定器２４は上金型２２に取り付けられていてもよい。また、下金型２１を上下方向に移動させるようにすることもできる。さらに、前記第１及び第２の実施の形態においては、上金型２２が上下方向（垂直方向）に移動する縦置型のプレス装置について説明したが、上金型２２又は下金型２１が横方向（水平方向）に移動する横置型のプレス装置にも適用することができる。さらに、上金型２２又は下金型２１の片方のみが移動するプレス装置だけでなく、上金型２２及び下金型２１の両方が移動するプレス装置にも適用することができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態においては、ガラスから成る成形品を成形する場合について説明したが、ガラスや樹脂のような材料から成る成形品の成形においては、成形直前に素材を加熱したり、所定の雰囲気、例えば、不活性ガス雰囲気内においたり、また、成形直後に成形品を冷却したりする場合がある。このような場合、前記プレス装置１０の周辺に加熱装置、冷却装置、不活性ガス供給装置等を配設することができる。これにより、前記素材や成形品を不活性ガス雰囲気内で直接加熱したり、冷却したり、また、下金型２１上に載置されたり、上金型２２と下金型２１との間に形成されるキャビティ空間内に挟み込まれた素材や成形品を加熱したり、冷却したりすることが可能となる。
【００７０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプレス装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における距離計、温度測定器及びターゲット部材が取り付けられた金型装置を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における距離計の出力と温度との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における金型合わせ面の相対距離と距離計の出力との関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における温度補正の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態における距離計、温度測定器及びターゲット部材が取り付けられた金型装置を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０    プレス装置
２３    距離計
２４    温度測定器
２５    プレス装置用制御手段
２６    校正用ブロック
【図１】
2005161644.tif 000003
【図２】
2005161644.tif 000004
【図３】
2005161644.tif 000005
【図４】
2005161644.tif 000006
【図５】
2005161644.tif 000007
【図６】
2005161644.tif 000008