(57)【要約】【課題】一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた発光装置から他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた受光装置までの光路の途中に絞りを配設することによって、両方の金型の軸心ズレ量を正確に計測することができ、軸心ズレを容易に、正確に、短時間で自動的に修正することができ、成形用の素材を正確に金型上にセットすることができ、金型を駆動する駆動装置にかかる負荷を低減することができ、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】一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた発光装置３１と、他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた受光装置３２と、前記発光装置３１から受光装置３２までの光路の途中に配設された絞りとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた発光装置と、
（ｂ）他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた受光装置と、
（ｃ）前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りとを有することを特徴とする金型装置。
【請求項２】
前記絞りは複数であり、前記絞りの少なくとも１つが前記一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、他の絞りの少なくとも１つが他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられる請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記発光装置及び受光装置はそれぞれ複数であり、前記光路は前記金型の軸心に垂直な平面を複数箇所で横切る請求項１又は２に記載の金型装置。
【請求項４】
（ａ）一対の金型と、
（ｂ）一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた発光装置と、
（ｃ）他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた受光装置と、
（ｄ）前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りと、
（ｅ）前記一方又は他方の金型を移動させる可動テーブル装置とを有することを特徴とするプレス装置。
【請求項５】
前記絞りは複数であり、前記絞りの少なくとも１つが前記一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、他の絞りの少なくとも１つが他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられる請求項４に記載のプレス装置。
【請求項６】
前記発光装置及び受光装置はそれぞれ複数であり、前記光路は前記金型の軸心に垂直な平面を複数箇所で横切る請求項４又は５に記載のプレス装置。
【請求項７】
（ａ）発光装置、受光装置及び前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りをそれぞれ備える一対の位置センサ装置によって一対の部材の位置決めを行う位置決め方法であって、
（ｂ）一方の部材を前記一対の部材の軸心に垂直な平面内においてＸ−Ｙ方向に移動させ、一方の受光装置の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出して位置決めを行うことを特徴とする位置決め方法。
【請求項８】
前記一方の受光装置の受光量が最大となる状態を維持しながら、前記一方の部材を前記平面内においてθ方向に回転させ、他方の受光装置の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出して位置決めを行う請求項７に記載の位置決め方法。
【請求項９】
（ａ）発光装置、受光装置及び前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りをそれぞれ備える一対の位置センサ装置によって一対の部材の位置決めを行う位置決め方法であって、
（ｂ）一方の部材を前記一対の部材の軸心に垂直な平面内においてθ方向に回転させ、一方の受光装置の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出し、
（ｃ）前記一方の受光装置の受光量が最大となる状態を維持しながら、前記一方の部材を前記平面内においてＸ−Ｙ方向に移動させ、他方の受光装置の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出して位置決めを行うことを特徴とする位置決め方法。
【請求項１０】
（ａ）成形用の素材を保持する保持装置と、
（ｂ）金型若しくは該金型に連結された部材又は前記保持装置若しくは該保持装置に連結された部材に取り付けられた発光装置と、
（ｃ）前記保持装置若しくは該保持装置に連結された部材又は前記金型若しくは該金型に連結された部材に取り付けられた受光装置と、
（ｄ）前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りとを有し、
（ｅ）前記保持装置に保持された成形用の素材を金型に載置する際に、前記受光装置の受光量の変化に基づいて、前記素材を載置する位置を修正することを特徴とするハンドリング装置。
【請求項１１】
（ａ）直接又は連結された部材を介して発光装置又は受光装置が取り付けられた保持装置によって成形用の素材を保持し、
（ｂ）前記保持装置に保持された成形用の素材を、直接又は連結された部材を介して受光装置又は発光装置が取り付けられた金型に載置する際に、前記受光装置の受光量の変化に基づいて、前記素材を載置する位置を修正することを特徴とするハンドリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型装置、プレス装置、ハンドリング装置及び方法、並びに、位置決め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】
このようなプレス装置においては、上金型と下金型との位置ズレ、すなわち、金型の軸心ズレが生じると、所定の形状の成形品を得ることができなくなってしまう。そこで、上金型及び下金型のそれぞれにおける嵌（かん）合部を高い精度で製作し、上金型と下金型とが互いに嵌合する際に、軸心ズレを修正するようになっている。しかし、この場合、嵌合部を高い精度で製作する必要があるために金型の製作コストが高くなってしまう。また、軸心ズレ量が大きい場合には、上金型と下金型とが嵌合しなくなったり、上金型又は下金型が破損したりしてしまう。そのため、上金型と下金型との位置を計測して、軸心ズレが生じたことを検出した場合に、軸心ズレを修正することが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００４】
これにより、上金型又は下金型の位置を調整して軸心ズレを修正することができるので、所定の形状の成形品を得ることができ、また、高い精度の嵌合部を製作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】特開平８−１２３５７号公報
【特許文献２】特開平８−９１８５５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、前記従来のプレス装置における計測装置は、上金型又は下金型の軸心ズレを検出することができるものの軸心ズレ量を計測することができないので、上金型又は下金型の位置を調整して軸心ズレを修正することが困難である。そのため、軸心ズレの修正は、オペレータの手作業によって行われるようになっていて、自動的に行うことができない。
【０００６】
また、前記従来のプレス装置における計測装置は、上金型又は下金型に取り付けられておらず、上金型又は下金型から離れた位置に配設されている。そのため、上金型又は下金型の軸心ズレを検出するためには、上金型又は下金型に対する計測装置の位置を常に正確に調整する必要がある。したがって、計測装置の保守管理に手間と時間がかかり、また、上金型又は下金型に対する計測装置の位置に狂いが生じると、検出精度が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決して、一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた発光装置から他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた受光装置までの光路の途中に絞りを配設することによって、両方の金型の軸心ズレ量を正確に計測することができ、軸心ズレを容易に、正確に、短時間で自動的に修正することができ、成形用の素材を正確に金型上にセットすることができ、金型を駆動する駆動装置にかかる負荷を低減することができ、成形品の質を向上させることができる金型装置、プレス装置、ハンドリング装置及び方法、並びに、位置決め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】
【０００８】
そのために、本発明の金型装置においては、一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた発光装置と、他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた受光装置と、前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りとを有する。
【０００９】
本発明の他の金型装置においては、さらに、前記絞りは複数であり、前記絞りの少なくとも１つが前記一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、他の絞りの少なくとも１つが他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられる。
【００１０】
本発明の更に他の金型装置においては、さらに、前記発光装置及び受光装置はそれぞれ複数であり、前記光路は前記金型の軸心に垂直な平面を複数箇所で横切る。
【００１１】
本発明のプレス装置においては、一対の金型と、一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた発光装置と、他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた受光装置と、前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りと、前記一方又は他方の金型を移動させる可動テーブル装置とを有する。
【００１２】
本発明の他のプレス装置においては、さらに、前記絞りは複数であり、前記絞りの少なくとも１つが前記一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、他の絞りの少なくとも１つが他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられる。
【００１３】
本発明の更に他のプレス装置においては、さらに、前記発光装置及び受光装置はそれぞれ複数であり、前記光路は前記金型の軸心に垂直な平面を複数箇所で横切る。
【００１４】
本発明の位置決め方法においては、発光装置、受光装置及び前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りをそれぞれ備える一対の位置センサ装置によって一対の部材の位置決めを行う位置決め方法であって、一方の部材を前記一対の部材の軸心に垂直な平面内においてＸ−Ｙ方向に移動させ、一方の受光装置の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出して位置決めを行う。
【００１５】
本発明の他の位置決め方法においては、さらに、前記一方の受光装置の受光量が最大となる状態を維持しながら、前記一方の部材を前記平面内においてθ方向に回転させ、他方の受光装置の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出して位置決めを行う。
【００１６】
本発明の更に他の位置決め方法においては、発光装置、受光装置及び前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りをそれぞれ備える一対の位置センサ装置によって一対の部材の位置決めを行う位置決め方法であって、一方の部材を前記一対の部材の軸心に垂直な平面内においてθ方向に回転させ、一方の受光装置の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出し、前記一方の受光装置の受光量が最大となる状態を維持しながら、前記一方の部材を前記平面内においてＸ−Ｙ方向に移動させ、他方の受光装置の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出して位置決めを行う。
【００１７】
本発明のハンドリング装置においては、成形用の素材を保持する保持装置と、金型若しくは該金型に連結された部材又は前記保持装置若しくは該保持装置に連結された部材に取り付けられた発光装置と、前記保持装置若しくは該保持装置に連結された部材又は前記金型若しくは該金型に連結された部材に取り付けられた受光装置と、前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りとを有し、前記保持装置に保持された成形用の素材を金型に載置する際に、前記受光装置の受光量の変化に基づいて、前記素材を載置する位置を修正する。
【００１８】
本発明のハンドリング方法においては、直接又は連結された部材を介して発光装置又は受光装置が取り付けられた保持装置によって成形用の素材を保持し、前記保持装置に保持された成形用の素材を、直接又は連結された部材を介して受光装置又は発光装置が取り付けられた金型に載置する際に、前記受光装置の受光量の変化に基づいて、前記素材を載置する位置を修正する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金型装置は、一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた発光装置と、他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられた受光装置と、前記発光装置から受光装置までの光路の途中に配設された絞りとを有する。
【００２０】
この場合、金型の軸心ズレ量を正確に計測することができるので、軸心ズレを容易に、正確に、短時間で自動的に修正することができる。これにより、金型が損傷することを防止したり、金型を移動させる部材にかかる負荷を低減することができる。さらに、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
図において、１０はプレス装置、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。
【００２４】
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取り付け部材１４が取り付けられている。さらに、該下金型取り付け部材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。ここで、該下金型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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
そして、前記上金型キャリッジ１５の下面に上金型取り付け部材１８が取り付けられ、該上金型取り付け部材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。ここで、該上金型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。
【００２９】
また、図において、２６はハンドリング装置であり、搬送アーム２７ａ及び該搬送アーム２７ａの先端に取り付けられた保持装置としてのハンド装置２７ｂを有する。なお、２８は成形用の素材であり、ハンド装置２７ｂに保持されている。前述したように、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、前記素材２８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。
【００３０】
そして、前記搬送アーム２７ａ及びハンド装置２７ｂは、図示されない駆動装置によって駆動され、ガイドフレーム１１ａの側面に形成された開口１１ｃを通って、前記ガイドフレーム１１ａの内部に進入し、前記素材２８を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上に載置するようになっている。素材２８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、上金型２２の金型合わせ面２２ａが下金型２１の金型合わせ面２１ａに接触して型閉が行われ、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、前記上金型２２及び下金型２１は、組み合わせられて一体となり、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２８を挟み込むようになっている。なお、前記素材２８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。
【００３１】
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２８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。
【００３２】
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及び下金型２１は、組み合わせられて一体となり、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２８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。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。
【００３３】
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、前記ハンドリング装置２６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。
【００３４】
ここで、前記可動テーブル装置１３の移動テーブルの上面には、下側取り付け部材２３を介して、計測光としてのレーザ光を発光する発光装置３１が取り付けられている。なお、前記下側取り付け部材２３は、下金型取り付け部材１４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、前記移動テーブルの上面に取り付けられているものとする。また、前記上金型キャリッジ１５の下面には、上側取り付け部材２４を介して、前記発光装置３１からのレーザ光を受光する受光装置３２が取り付けられている。なお、前記上側取り付け部材２４は、上金型取り付け部材１８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、前記上金型キャリッジ１５の下面に取り付けられているものとする。さらに、下金型２１の側面には下側光路変換部材３３が取り付けられ、上金型２２の側面には上側光路変換部材３４が取り付けられている。
【００３５】
そして、上金型２２と下金型２１との位置にズレがない状態において、前記発光装置３１が発光したレーザ光は、水平光路３１ａを通って下側光路変換部材３３に入射し、該下側光路変換部材３３によって向きを上向きに変換されて上側光路変換部材３４に入射し、該上側光路変換部材３４によって向きを横向きに変換され、水平光路３２ａを通って受光装置３２に入射して受光される。本実施の形態においては、該受光装置３２の受光量の変化に基づいて、上金型２２と下金型２１との軸心ズレ量としての位置ズレ量を計測するようになっている。すなわち、前記発光装置３１及び受光装置３２は、前記位置ズレ量を計測する位置センサ装置の一部として機能する。
【００３６】
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、前記受光装置３２の出力信号を受信し、可動テーブル装置１３、駆動装置１７、ハンドリング装置２６及び発光装置３１の動作を含むプレス装置１０のすべての動作を制御する。
【００３７】
次に、下側光路変換部材３３及び上側光路変換部材３４の取り付け位置について説明する。
【００３８】
図２は本発明の第１の実施の形態における下側光路変換部材及び上側光路変換部材が取り付けられた金型装置を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における下側光路変換部材の構成を示す図である。なお、図２（ａ）は金型装置の正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ矢視図であり下金型の金型合わせ面を示す図、図３（ａ）は下側光路変換部材の側断面図、図３（ｂ）は下側光路変換部材の正面図である。
【００３９】
図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、下側光路変換部材３３は、全体として四角筒状の形状を有し、上端面は微少な開口である絞り孔（あな）３３ａが形成された天井板によって塞（ふさ）がれ、下端側面に開口３３ｃを備え、かつ、下端部に反射鏡３３ｂが取り付けられている。該反射鏡３３ｂは、図３（ａ）に示されるように、鏡面が下側光路変換部材３３の軸方向に対して４５度傾斜した状態となるように取り付けられている。これにより、前記開口３３ｃから入射した横向きのレーザ光は、前記反射鏡３３ｂによって反射されて下側光路変換部材３３の軸方向に沿った上向きになり、絞り孔３３ａを通って上方向に射出される。なお、前記絞り孔３３ａは、下金型２１とともに二次元平面であるＸ−Ｙ平面内においてＸ−Ｙ方向に移動する移動側の絞りとして機能する。
【００４０】
また、上側光路変換部材３４は、前記下側光路変換部材３３と同一の構成を有するものを上下逆さまにしたものである。そのため、前記上側光路変換部材３４の下端面の絞り孔を通過して入射した上向きのレーザ光は、上端部に取り付けられた反射鏡によって反射されて横向きとなって射出される。なお、前記上側光路変換部材３４の下端面の絞り孔は、上金型２２とともにＸ−Ｙ平面において静止している静止側の絞りとして機能する。
【００４１】
そして、図２（ａ）に示されるように、下側光路変換部材３３は下金型２１の側面に取り付けられ、上側光路変換部材３４は上金型２２の側面に取り付けられる。この場合、下側光路変換部材３３及び上側光路変換部材３４は、それぞれの軸が、下金型２１及び上金型２２の中心軸、すなわち、軸心の方向（図２（ａ）における上下方向）としてのＺ軸方向に延在するように取り付けられている。
【００４２】
ここで、上金型２２と下金型２１とが正確に位置合わせされた状態、すなわち、上金型２２の上下方向に延在する軸心と下金型２１の上下方向に延在する軸心とが一致した状態において、下側光路変換部材３３のＺ軸方向に延在する中心軸と、上側光路変換部材３４のＺ軸方向に延在する中心軸とが一致するようになっている。これにより、上金型２２と下金型２１とが正確に位置合わせされた状態においては、下側光路変換部材３３の上端面の絞り孔３３ａを通って上方向に射出されたレーザ光は、上側光路変換部材３４の下端面の絞り孔を通過して上側光路変換部材３４内に入射する。また、上金型２２と下金型２１との位置にズレが生じた場合、すなわち、軸心ズレが生じた場合には、下側光路変換部材３３の上端面の絞り孔３３ａを通って上方向に射出されたレーザ光が、上側光路変換部材３４の下端面の絞り孔を通過する際に減少することになり、上側光路変換部材３４内に入射する光量も減少することになる。
【００４３】
そのため、図２（ａ）に示されるように、発光装置３１が発光したレーザ光が下側光路変換部材３３の開口３３ｃに入射するように、発光装置３１と下側光路変換部材３３との位置関係をあらかじめ調整し、さらに、上側光路変換部材３４の開口から射出したレーザ光が受光装置３２に入射するように、受光装置３２と上側光路変換部材３４との位置関係をあらかじめ調整しておくことによって、受光装置３２の受光量の変化に基づいて、上金型２２と下金型２１との軸心ズレ量としての位置ズレ量を計測することができる。つまり、上金型２２と下金型２１との位置にズレが生じた場合、すなわち、軸心ズレが生じた場合、発光装置３１から水平光路３１ａ、下側光路変換部材３３、上側光路変換部材３４及び水平光路３２ａを通って受光装置３２に入射するレーザ光の光量が減少するので、受光装置３２の受光量の変化に基づいて、上金型２２と下金型２１との軸心ズレ量としての位置ズレ量を計測することができる。この場合、発光装置３１、受光装置３２及び絞りが位置センサ装置を構成する。
【００４４】
なお、前記受光装置３２は、図２（ａ）に示されるように、レンズ等から成る光学系３２ｂ及び受光したレーザ光を検出する受光素子３２ｃを有する。前記光学系３２ｂは、例えば、テレセントリック光学系であるが、いかなる種類のものであってもよい。そして、前記受光素子３２ｃは、例えば、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等から成る素子であるが、いかなる種類のものであってもよい。また、前記発光装置３１は、図示されないレーザ光源及び光学系を有し、水平光路３１ａを形成するように収束されたレーザ光を射出する。なお、前記レーザ光源は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源であるが、いかなる種類のものであってもよい。
【００４５】
また、図２（ｂ）に示されるように、下側光路変換部材３３は下金型２１の側面の２箇所に取り付けられている。この場合、それぞれの下側光路変換部材３３と下金型２１の中心とを結ぶ直線が互いに直交するようになっている。図２（ｂ）に示される例においては、Ｘ軸及びＹ軸が下金型２１の側面と交差する位置に、２つの下側光路変換部材３３がそれぞれ取り付けられている。なお、下側光路変換部材３３は、２つ以上であれば、いくつであってもよく、例えば、図２（ｂ）に示される例において、Ｘ軸及びＹ軸が下金型２１の側面と交差する４箇所すべてに、取り付けられていてもよい。また、上側光路変換部材３４は、上金型２２の側面の前記下側光路変換部材３３と対応する位置に、それぞれ取り付けられている。さらに、発光装置３１及び受光装置３２も下側光路変換部材３３及び上側光路変換部材３４のそれぞれに対応する位置に配設される。すなわち、下側光路変換部材３３及び上側光路変換部材３４がそれぞれ２つであれば、発光装置３１及び受光装置３２も２つずつ配設される。
【００４６】
これにより、Ｘ−Ｙ平面内におけるＸ軸方向及びＹ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測することができる。すなわち、Ｘ軸上の下側光路変換部材３３及び上側光路変換部材３４を通るレーザ光の光量の変化によってＸ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測することができ、Ｙ軸上の下側光路変換部材３３及び上側光路変換部材３４を通るレーザ光の光量の変化によってＹ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測することができる。そして、２つの受光装置３２のそれぞれによって計測された上金型２２と下金型２１とのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置ズレ量に基づいて、上金型２２及び下金型２１のうちの一方が他方に対して、どちらのズレ方向にどの程度の位置ズレ量だけ移動したかを演算することができる。そのため、ズレが生じた場合、下方の金型をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させることによって、位置ズレを修正することができる。
【００４７】
次に、前記構成のプレス装置１０において金型の軸心ズレとしての位置ズレを修正するための動作について説明する。
【００４８】
図４は本発明の第１の実施の形態における位置ズレを修正するための制御装置の構成を示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における位置ズレ量と受光素子の受光面積との関係を示す図である。
【００４９】
本実施の形態においては、図４に示されるように、プレス装置用制御装置２５が、受光装置３２の出力信号を信号線２５ｂを介して取得し、前記出力信号に基づいて軸心ズレ量としての位置ズレ量及びズレ方向を演算するようになっている。ここで、前記プレス装置用制御装置２５は、Ｘ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を演算するＸ方向位置ズレ量演算部２５ａｘ、及び、Ｙ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を演算するＹ方向位置ズレ量演算部２５ａｙを有する。そして、Ｘ方向位置ズレ量演算部２５ａｘは、Ｘ軸上の下側光路変換部材３３及び上側光路変換部材３４を通るレーザ光を受光する受光装置３２の出力信号を受信して、Ｘ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を演算し、該位置ズレ量だけ下金型２１をズレ方向と反対の方向に移動させるための制御信号を出力する。また、Ｙ方向位置ズレ量演算部２５ａｙは、Ｙ軸上の下側光路変換部材３３及び上側光路変換部材３４を通るレーザ光を受光する受光装置３２の出力信号を受信して、Ｙ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を演算し、該位置ズレ量だけ下金型２１をズレ方向と反対の方向に移動させるための制御信号を出力する。なお、受光装置３２の出力信号は、受光量に比例するアナログ電圧信号である。
【００５０】
ここで、可動テーブル装置１３は、移動テーブルをＸ軸方向に移動させるＸ方向駆動装置１３ａｘ、及び、移動テーブルをＹ軸方向に移動させるＹ方向駆動装置１３ａｙを有する。そして、前記Ｘ方向駆動装置１３ａｘは、Ｘ方向位置ズレ量演算部２５ａｘの出力する制御信号を信号線２５ｃを介して取得し、前記制御信号に応じた量だけ移動テーブルを移動させる。前記Ｘ方向駆動装置１３ａｘ及びＹ方向駆動装置１３ａｙは、例えば、サーボモータ等の回転式の電動モータを備え、該電動モータの回転軸の回転が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、前記移動テーブルに伝達されるようになっているが、いかなる種類のものであってもよい。
【００５１】
前述したように、上金型２２と下金型２１とが正確に位置合わせされた状態において、発光装置３１が発光したレーザ光は、水平光路３１ａ、下側光路変換部材３３、該下側光路変換部材３３の上端面の絞り孔３３ａ、上側光路変換部材３４の下端面の絞り孔、前記上側光路変換部材３４及び水平光路３２ａを通って受光装置３２に入射する。すなわち、本実施の形態において、発光装置３１が発光したレーザ光は、光路の途中に配設された移動側の絞りと静止側の絞りを通って受光装置３２の受光素子３２ｃの受光面に到達するようになっている。そのため、上金型２２と下金型２１との位置ズレ量が小さくなるにつれ、Ｘ−Ｙ平面における移動側の絞りと静止側の絞りのズレ量が小さくなり、２つの絞りを通るレーザ光の光量が増加し、位置ズレ量が０になると前記受光素子３２ｃの受光量が最大になる。
【００５２】
ところで、上金型２２と下金型２１とのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ量は、上側光路変換部材３４の下端面の絞り孔、すなわち、静止側の絞りと、下側光路変換部材３３の上端面の絞り孔３３ａ、すなわち、移動側の絞りとのＸ軸方向及びＹ軸方向の相対距離として表すことができる。また、前記受光素子３２ｃの受光量は、前記受光素子３２ｃにおけるレーザ光の受光面積として表すことができる。そのため、前記Ｘ方向位置ズレ量演算部２５ａｘ及びＹ方向位置ズレ量演算部２５ａｙは、移動側の絞りと静止側の絞りとの相対距離と前記受光素子３２ｃにおけるレーザ光の受光面積との相対関係に基づいて、上金型２２と下金型２１とのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ量を演算するようになっている。
【００５３】
本実施の形態において、受光素子３２ｃにおけるレーザ光の最大受光面積に対する受光面積と、絞り径に対する移動側の絞りと静止側の絞りとの相対距離との関係は、図５に示されるようになっている。なお、上側光路変換部材３４の下端面の絞り孔及び下側光路変換部材３３の上端面の絞り孔３３ａは、同一の直径を有する円形の孔である。そして、前記受光装置３２の出力信号が受光量、すなわち、受光面積に比例するアナログ電圧信号であるので、前記Ｘ方向位置ズレ量演算部２５ａｘ及びＹ方向位置ズレ量演算部２５ａｙは、図５に示されるような関係を利用して、前記受光装置３２の出力信号に基づいて位置ズレ量を演算することができる。なお、前記移動側の絞り及び静止側の絞りの形状が円形であるので、どの方向に関しても、図５に示されるような関係を利用して、位置ズレ量を演算することができる。
【００５４】
また、本実施の形態において、下金型２１は、可動テーブル装置１３を作動させることによって水平面内において移動させることができるのに対し、上金型２２は、上金型キャリッジ１５によって上下方向に移動させることができても、水平面内において移動させることができないようになっている。そこで、本実施の形態においては、上金型２２の位置を基準とし、上金型２２と下金型２１との位置にズレが生じたことが計測された場合、下金型２１を移動させることによって、金型の軸心ズレとしての位置ズレを修正するようになっている。
【００５５】
ところで、受光装置３２の出力信号が含む情報には、位置ズレ量は含まれていても、ズレ方向が含まれていない。すなわち、受光装置３２の出力信号は、下金型２１が上金型２２に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に関して正の方向にズレているのか負の方向にズレているのかを示していない。そこで、本実施の形態においては、下金型２１をＸ軸方向及びＹ軸方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながら位置ズレ量の変化を検出し、位置ズレ量が減少する方向を見出すようになっている。そして、見出された方向に前記位置ズレ量だけ移動テーブルを移動させる。これにより、下金型２１をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させることができる。具体的には、Ｘ方向位置ズレ量演算部２５ａｘ及びＹ方向位置ズレ量演算部２５ａｙは、Ｘ方向駆動装置１３ａｘ及びＹ方向駆動装置１３ａｙを駆動させて、下金型２１をＸ軸方向及びＹ軸方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながら、受光装置３２の出力信号を受信して、位置ズレ量が減少する方向を見出す。続いて、前記Ｘ方向位置ズレ量演算部２５ａｘ及びＹ方向位置ズレ量演算部２５ａｙは、見出された方向に下金型２１が移動するようにＸ方向駆動装置１３ａｘ及びＹ方向駆動装置１３ａｙを駆動させ、受光装置３２の出力信号を受信して、位置ズレ量が０となるようにフィードバック制御を行う。これにより、上金型２２と下金型２１とのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ量を０とすることができる。
【００５６】
このように、前記プレス装置用制御装置２５は、可動テーブル装置１３の動作を制御して、受光装置３２の出力信号に基づいて演算した位置ズレ量及びズレ方向に基づいて、下金型２１をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させる。これにより、上金型２２と下金型２１との位置ズレを容易に、正確に、短時間で自動的に修正することができる。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。本実施の形態においては、例えば、位置ズレ量の誤差を±１．０〔μｍ〕以下にすることができる。そのため、上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を１．０〔μｍ〕以下にすることができ、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、正確な外形を有する高品質の成形品を、誤差±１．０〔μｍ〕以下の高い再現性で成形することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態において、位置ズレ量の計測及び位置ズレの修正は、図２（ａ）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との間がわずかに開いた状態において行われるようになっている。そして、位置ズレ量の計測及び位置ズレの修正は、成形工程の途中に行ってもよいし、成形工程の開始前又は成形工程の終了後に行ってもよい。また、位置ズレ量の計測及び位置ズレの修正を行う頻度も適宜設定することができ、例えば、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。
【００５８】
次に、ハンドリング装置２６の動作について説明する。
【００５９】
図６は本発明の第１の実施の形態におけるハンドリング装置のハンド装置と金型装置とを示す図である。なお、図６（ａ）は側面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ矢視図でありハンド装置の下面図である。
【００６０】
ところで、高い精度で成形品の成形を行うためには、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上の所定位置に正確に載置することが必要である。素材２８が載置される位置が不正確であると、正確な外形を有する高品質の成形品を成形することができなくなってしまう。そこで、本実施の形態においては、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置する際のハンドリング装置２６の保持装置としてのハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を計測し、ハンド装置２７ｂを移動させて位置ズレを修正するようになっている。なお、前記素材２８は、図６に示されるように、ハンド装置２７ｂの下面に形成された凹部２７ｃ内に保持される。ここで、該凹部２７ｃの径は、キャビティ２１ｂと同一であるとする。
【００６１】
また、前記ハンド装置２７ｂの下面には、受光装置３２が取り付けられている。該受光装置３２は、上金型キャリッジ１５の下面に取り付けられた受光装置３２と同様の構成及び機能を有するものであるが、下端面に絞りとしての図示されない絞り孔を備え、レーザ光が前記絞り孔を通って受光される点において相違する。本実施の形態においては、前記絞り孔が移動側の絞りとして機能し、下側光路変換部材３３の上端面の絞り孔３３ａが静止側の絞りとして機能する。
【００６２】
そして、ハンド装置２７ｂと下金型２１とが正確に位置合わせされた状態において、下側光路変換部材３３の上端面の絞り孔３３ａを通って上方向に射出されたレーザ光は、受光装置３２の下端面の絞り孔を通過して受光装置３２内に入射する。また、ハンド装置２７ｂと下金型２１との位置にズレが生じた場合、すなわち、軸心ズレが生じた場合には、下側光路変換部材３３の上端面の絞り孔３３ａを通って上方向に射出されたレーザ光が、受光装置３２の下端面の絞り孔を通過する際に減少することになり、受光装置３２内に入射する光量も減少することになる。そのため、ハンド装置２７ｂと下金型２１との位置にズレが生じた場合、発光装置３１から水平光路３１ａ、下側光路変換部材３３を通って受光装置３２に入射するレーザ光の光量が減少するので、受光装置３２の受光量の変化に基づいて、ハンド装置２７ｂと下金型２１との軸心ズレ量としての位置ズレ量を計測することができる。
【００６３】
また、図６（ｂ）に示されるように、受光装置３２は、それぞれが下側光路変換部材３３と対応する位置に、２つ取り付けられている。この場合、それぞれの受光装置３２とハンド装置２７ｂの中心とを結ぶ直線が互いに直交するようになっている。図６（ｂ）に示される例においては、Ｘ軸及びＹ軸がハンド装置２７ｂの側面と交差する位置に、２つの受光装置３２がそれぞれ取り付けられている。なお、受光装置３２は、２つ以上であれば、いくつであってもよく、例えば、下側光路変換部材３３が４箇所に取り付けられている場合には、すべての下側光路変換部材３３にそれぞれ対応する位置に取り付けられていてもよい。なお、発光装置３１も下側光路変換部材３３及び受光装置３２のそれぞれに対応する位置に配設される。すなわち、下側光路変換部材３３及び受光装置３２がそれぞれ２つであれば、発光装置３１も２つ配設される。
【００６４】
これにより、水平面内におけるＸ軸方向及びＹ軸方向に関するハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を計測することができる。すなわち、前述された上金型２２と下金型２１との位置ズレを修正する場合と同様に、２つの受光装置３２の出力信号を受信して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関するハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を演算し、該位置ズレ量に基づいて、ハンド装置２７ｂが下金型２１に対して、どの程度の位置ズレ量だけズレが生じているかを演算することができる。また、ハンド装置２７ｂをＸ軸方向及びＹ軸方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながら位置ズレ量の変化を検出し、位置ズレ量が減少する方向を見出すことができる。なお、可動テーブル装置１３は作動させず、下金型２１を静止状態に維持するようになっている。そして、ハンド装置２７ｂを位置ズレ量が減少する方向に位置ズレ量だけ移動させることによって、位置ズレを修正することができる。そのため、素材２８を正確に位置決めして下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置することができる。
【００６５】
ところで、ハンド装置２７ｂをＸ軸方向及びＹ軸方向だけでなく、回転させる、すなわち、θ方向にも移動させることができる図示されないＸＹθ方向駆動装置をハンドリング装置２６が有する場合には、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置する際に、素材２８をより正確に位置決めすることができる。次に、ＸＹθ方向駆動装置によって、素材２８を高精度に位置決めする動作について説明する。
【００６６】
図７は本発明の第１の実施の形態における素材を高精度に位置決めする動作の手順を示す図である。
【００６７】
ここでは、プレス装置用制御装置２５によって制御され、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上の所定位置に正確に載置するハンドリング装置２６の動作全体について説明する。すなわち、発光装置３１、受光装置３２及び絞りをそれぞれ備える一対の位置センサ装置によって一対の部材としての下金型２１とハンド装置２７ｂとの位置決めを行う位置決め方法であって、一方の部材を前記一対の部材の軸心に垂直な平面内においてＸ−Ｙ方向に移動させ、一方の受光装置３２の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出し、前記一方の受光装置３２の受光量が最大となる状態を維持しながら、前記一方の部材を前記平面内においてθ方向に回転させ、他方の受光装置３２の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出して位置決めを行う位置決め方法について説明する。なお、一方の部材を前記一対の部材の軸心に垂直な平面内においてθ方向に回転させ、一方の受光装置３２の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出し、前記一方の受光装置３２の受光量が最大となる状態を維持しながら、前記一方の部材を前記平面内においてＸ−Ｙ方向に移動させ、他方の受光装置３２の受光量が最大となる前記一方の部材の位置を見つけ出して位置決めを行うようにしてもよい。
【００６８】
具体的には、まず、プレス装置用制御装置２５に制御されてハンドリング装置２６が作動し、ハンド装置２７ｂが素材２８の準備位置にまで移動する。なお、前記素材２８は、プレス装置１０の外側における図示されない準備位置に、あらかじめ高温にまで加熱された状態で載置されているものとする。そして、ハンド装置２７ｂは、例えば、吸着手段によって吸着したり、把持手段によって把持したりすることによって、準備位置に載置されている素材２８を凹部２７ｃ内に保持する。
【００６９】
続いて、ハンド装置２７ｂは、素材２８を保持したまま、下金型２１のキャビティ２１ｂ上の位置にまで移動させられる。この場合、プレス装置用制御装置２５は、ＰＴＰ（Ｐｏｉｎｔ  ｔｏ  Ｐｏｉｎｔ）制御によってハンド装置２７ｂを移動させる。また、プレス装置用制御装置２５は、受光装置３２の出力信号に基づいて、ハンド装置２７ｂが受光装置３２の計測可能範囲に入った（ＩＮ）か否（ＯＦＦ）かを監視する。そして、計測可能範囲に入っていない場合、プレス装置用制御装置２５は、引き続き、ＰＴＰ制御によってハンド装置２７ｂを下金型２１のキャビティ２１ｂ上の位置にまで移動させる。
【００７０】
続いて、ＰＴＰ制御によってハンド装置２７ｂが下金型２１のキャビティ２１ｂ上の位置にまで到達すると、受光装置３２の計測可能範囲に入るので、プレス装置用制御装置２５は、受光装置３２の出力信号に基づいて、ＸＹθ方向駆動装置によってハンド装置２７ｂを移動させ、位置ズレを修正する。この場合、ハンド装置２７ｂの凹部２７ｃと下金型２１のキャビティ２１ｂとの位置合わせを行うようになっている。
【００７１】
ここで、ハンド装置２７ｂの凹部２７ｃと下金型２１のキャビティ２１ｂとの位置関係が、図７（ａ）に示されるようになっているものとする。なお、図においてＣ及びＤは、下金型２１に取り付けられた２つの下側光路変換部材３３の絞り孔３３ａ、すなわち、静止側の絞りをそれぞれ示し、Ｃ’及びＤ’は、前記下側光路変換部材３３に対応する２つの受光装置３２の絞り孔、すなわち、移動側の絞りをそれぞれ示している。まず、プレス装置用制御装置２５は、ＸＹθ方向駆動装置を作動させ、ハンド装置２７ｂをＸ軸方向及びＹ軸方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながらＣとＣ’との位置ズレ量の変化を検出し、ハンド装置２７ｂを位置ズレ量が減少する方向に位置ズレ量だけ移動させることによって、ＣとＣ’との位置ズレを修正する。これにより、図７（ｂ）に示されるように、ＣとＣ’との位置が一致する。
【００７２】
続いて、プレス装置用制御装置２５は、ＸＹθ方向駆動装置を作動させ、ハンド装置２７ｂをＣ’を中心にしてθ方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながらＤとＤ’との位置ズレ量の変化を検出し、ハンド装置２７ｂを位置ズレ量が減少する方向に位置ズレ量だけ回転させることによって、ＤとＤ’との位置ズレを修正する。これにより、図７（ｃ）に示されるように、ＤとＤ’との位置が一致する。その結果、ハンド装置２７ｂの凹部２７ｃと下金型２１のキャビティ２１ｂとの位置合わせが正確に行われる。
【００７３】
これにより、素材２８は、下金型２１のキャビティ２１ｂ上の所定位置に正確に載置される。なお、前述したような、ハンドリング装置２６によって素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上の所定位置に載置する動作は、上金型２２が上昇させられて、金型装置が型開された状態において行われる。
【００７４】
なお、ハンド装置２７ｂの凹部２７ｃと下金型２１のキャビティ２１ｂとの位置関係が、図７（ａ）に示されるようになっている場合、ハンド装置２７ｂをθ方向にスキャンさせた後に、ハンド装置２７ｂをＸ軸方向及びＹ軸方向にスキャンさせて位置ズレを修正することもできる。
【００７５】
このように、本実施の形態においては、可動テーブル装置１３の移動テーブルの上面に下金型２１とともに取り付けられた発光装置３１が発光したレーザ光が、光路の途中に配設された２つの絞りを通って、上金型キャリッジ１５の下面に上金型２２とともに取り付けられた受光装置３２によって受光され、該受光装置３２の受光量を計測することによって上金型２２と下金型２１との軸心ズレ量としての位置ズレ量を計測するようになっている。そのため、上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を正確に計測することができるので、軸心ズレとしての位置ズレを容易に、正確に、短時間で自動的に修正することができる。これにより、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。
【００７６】
また、Ｘ軸上に位置する絞りを通るレーザ光及びＹ軸上に位置する絞りを通るレーザ光の受光量を計測して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測するようになっている。そのため、上金型２２及び下金型２１のうちの一方が他方に対して、どちらのズレ方向にどの程度の位置ズレ量だけ移動したかを演算することができる。さらに、下金型２１をＸ軸方向及びＹ軸方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながら位置ズレ量の変化を検出し、位置ズレ量が減少する方向を見出すようになっている。そして、可動テーブル装置１３の動作を制御して、前記位置ズレ量及びズレ方向に基づいて、下金型２１をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させることによって、位置ズレを確実に修正することができる。
【００７７】
さらに、受光装置３２をハンド装置２７ｂに取り付けることによって、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上に載置する際のハンドリング装置２６のハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を計測し、ハンド装置２７ｂを移動させて素材２８を載置する位置を修正するようになっている。そのため、素材２８を下金型２１のキャビティ２１ｂ上の所定位置に正確に載置することができ、高い精度で成形品の成形を行うことができる。この場合、ＸＹθ方向駆動装置によってハンド装置２７ｂをＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ方向に移動させることによって、より正確に位置決めすることができる。
【００７８】
なお、本実施の形態においては、発光装置３１が下金型２１の側に取り付けられ、受光装置３２が上金型２２の側に取り付けられた例について説明したが、発光装置３１を上金型２２の側に取り付け、受光装置３２を下金型２１の側に取り付けることもできる。同様に、発光装置３１をハンド装置２７ｂの側に取り付け、受光装置３２を下金型２１の側に取り付けることもできる。すなわち、本実施の形態において、前記発光装置３１は一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、受光装置３２は他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、絞りは前記発光装置３１から受光装置３１までの光路の途中に配設されている。望ましくは、前記発光装置３１及び受光装置３２がそれぞれ複数であり、前記光路が軸心に垂直な平面を複数箇所で横切るようになっている。
【００７９】
また、絞りが下側光路変換部材３３及び上側光路変換部材３４又は受光装置３２に配設された例について説明したが、レーザ光の光路の途中であれば、絞りをどこに配設してもよい。さらに、絞りが移動側の絞りと静止側の絞りの２つである例について説明したが、移動側の絞り又は静止側の絞りのいずれか１つであってもよい。もっとも、絞りは複数であることが望ましく、前記絞りの少なくとも１つが前記一方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられ、他の絞りの少なくとも１つが他方の金型又は該金型に連結された部材に取り付けられることが望ましい。
【００８０】
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。
【００８１】
図８は本発明の第２の実施の形態における位置ズレを修正するための第１の動作を示す図、図９は本発明の第２の実施の形態における位置ズレ量と受光素子の受光面積との関係を示す図である。
【００８２】
前記第１の実施の形態においては、２つの絞りの形状が円形である場合について説明したが、本実施の形態においては、２つの絞りの形状が矩（く）形、すなわち、長方形である場合について説明する。図８（ａ）において、４１は移動側の絞りとしての第１絞りであり、４２は静止側の絞りとしての第２絞りである。そして、第１絞り４１及び第２絞り４２は同一の形状及び寸法を有し、Ｙ軸方向の寸法である長さがａ、Ｘ軸方向の寸法である幅がｂの長方形である。なお、第１絞り４１及び第２絞り４２のＹ軸方向の位置は互いに等しくなっている。
【００８３】
ここで、受光装置３２における受光面積と、幅ｂに対する第１絞り４１と第２絞り４２との相対距離の関係は、図９における直線４４で示されるようになっている。ここで、前記受光面積は、図８（ｂ）に示される第１絞り４１と第２絞り４２のオーバーラップ部４３の面積に対応する。なお、該オーバーラップ部４３の面積は、２つの絞りを通過するレーザ光の通過面積に等しい。そのため、第１絞り４１をＸ軸方向に沿って矢印Ｅで示される方向に移動させて、図８（ｂ）に示されるように第２絞り４２とオーバーラップさせると、受光装置３２における受光面積は、直線４４のように変化する。そのため、受光面積に比例する受光装置３２の出力信号の大きさによって第１絞り４１と第２絞り４２との位置ズレ量を検出することができる。そして、第１絞り４１をＸ軸方向に移動させて前記受光面積が最大となる位置、すなわち、受光装置３２の出力信号が最大となる位置で停止させると、位置ズレ量が０になる。
【００８４】
ここで、前記第１絞り４１及び第２絞り４２の長さを２倍にすると、すなわち、２ａとすると、受光装置３２における受光面積は直線４５のように変化する。このことから、２つの絞りの形状を移動側の絞りの移動方向に直交する方向に長くすると、受光装置３２の出力ゲインが大きくなることが分かる。したがって、受光装置３２の感度が低い場合であっても、２つの絞りの形状を移動側の絞りの移動方向に直交する方向に長くすることによって、位置ズレ量の計測精度を向上させることができる。
【００８５】
ところで、図８に示される例は、第１絞り４１及び第２絞り４２のＹ軸方向の位置が互いに等しいことを前提として、第１絞り４１をＸ軸方向に移動させるようになっている。そのため、第１絞り４１及び第２絞り４２のＹ軸方向の位置が互いに等しくない場合には、第１絞り４１をさらにＹ軸方向に移動させる必要がある。次に、第１絞り４１及び第２絞り４２の相対的位置が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にズレていると考えられる場合に位置ズレを修正する動作について説明する。
【００８６】
図１０は本発明の第２の実施の形態における位置ズレを修正するための第２の動作を示す図である。
【００８７】
図１０（ａ）に示されるように、第１絞り４１が第２絞り４２に対してＸ軸方向及びＹ軸方向にズレている場合、まず、第１絞り４１をＸ軸方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながら位置ズレ量の変化を検出し、位置ズレ量が減少する方向を見出すようになっている。そして、受光装置３２の出力信号が最大となる位置、すなわち、Ｘ軸方向に関して位置ズレ量が０となる位置で第１絞り４１停止させる。これにより、図１０（ｂ）に示されるように、第１絞り４１が第２絞り４２に対してＹ軸方向にのみズレている状態となる。
【００８８】
続いて、第１絞り４１をＹ軸方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながら位置ズレ量の変化を検出し、位置ズレ量が減少する方向を見出し、Ｙ軸方向に関して位置ズレ量が０となる位置で第１絞り４１停止させる。これにより、図１０（ｃ）に示されるように、第１絞り４１と第２絞り４２との位置が一致し、オーバーラップ部４３の面積が第１絞り４１及び第２絞り４２の面積と等しくなる。
【００８９】
ところで、図１０に示される例は、第１絞り４１及び第２絞り４２の角度が互いに等しいことを前提として、第１絞り４１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるようになっている。そのため、第１絞り４１及び第２絞り４２の角度が互いに等しくない場合には、第１絞り４１をさらに回転させる必要がある。次に、第１絞り４１及び第２絞り４２の相対的位置が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθ方向にズレていると考えられる場合に位置ズレを修正する動作について説明する。
【００９０】
図１１は本発明の第２の実施の形態における位置ズレを修正するための第３の動作を示す図である。
【００９１】
図１１（ａ）に示されるように、第１絞り４１が第２絞り４２に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ方向にズレている場合、まず、第１絞り４１をＸ軸方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながら位置ズレ量の変化を検出し、位置ズレ量が減少する方向を見出すようになっている。そして、受光装置３２の出力信号が最大となる位置、すなわち、Ｘ軸方向に関して位置ズレ量が０となる位置で第１絞り４１停止させる。これにより、図１１（ｂ）に示されるように、第１絞り４１が第２絞り４２に対してＹ軸方向及びθ方向にズレている状態となる。
【００９２】
続いて、第１絞り４１をＹ軸方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながら位置ズレ量の変化を検出し、位置ズレ量が減少する方向を見出し、Ｙ軸方向に関して位置ズレ量が０となる位置で第１絞り４１停止させる。これにより、図１１（ｃ）に示されるように、第１絞り４１が第２絞り４２に対してθ方向にのみズレている状態となる。
【００９３】
続いて、第１絞り４１を、該第１絞り４１の重心Ｐを中心として、回転させながら、すなわち、θ方向に関してそれぞれ正及び負の方向にスキャンさせながら位置ズレ量の変化を検出し、位置ズレ量が減少する方向を見出し、θ方向に関して位置ズレ量が０となる位置で第１絞り４１停止させる。これにより、図１１（ｄ）に示されるように、第１絞り４１と第２絞り４２との位置が一致し、オーバーラップ部４３の面積が第１絞り４１及び第２絞り４２の面積と等しくなる。
【００９４】
このように、本実施の形態においては、第１絞り４１及び第２絞り４２、すなわち、移動側及び静止側の絞りが長方形となっている。そのため、絞りを長くすることによって、位置ズレ量の計測精度を向上させることができる。
【００９５】
また、移動側の絞りをＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ方向に移動させることによって、２つの絞りの位置を正確に一致させることができるので、レーザ光の光路を１本にすることができる。すなわち、前記第１の実施の形態においては、Ｘ軸上に位置する絞りを通るレーザ光及びＹ軸上に位置する絞りを通るレーザ光の受光量を計測して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関する上金型２２と下金型２１との位置ズレ量を計測するようになっているので、レーザ光の光路が２本となり、発光装置３１、受光装置３２、絞り等が２組必要である。これに対し、本実施の形態においては、レーザ光の光路を１本にすることができるので、発光装置３１、受光装置３２、絞り等が１組あれば、位置ズレを確実に修正することができる。また、ハンドリング装置２６のハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレを修正する場合も同様である。
【００９６】
なお、第１絞り４１及び第２絞り４２の形状は、長軸方向と短軸方向の長さが相違する形状であれば、長方形以外の形状であってもよく、例えば、楕（だ）円形、三角形等であってもよく、いかなる形状であってもよい。
【００９７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２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及び第２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。
【００９８】
図１２は本発明の第３の実施の形態における発光装置、絞り及び受光装置の取り付け位置を示す第１の図、図１３は本発明の第３の実施の形態における発光装置、絞り及び受光装置の取り付け位置を示す第２の図、図１４は本発明の第３の実施の形態における発光装置、絞り及び受光装置の取り付け位置を示す第３の図、図１５は本発明の第３の実施の形態における発光装置、絞り及び受光装置の取り付け位置を示す第４の図である。
【００９９】
本実施の形態においては、発光装置３１、絞り及び受光装置３２の取り付け位置が前記第１及び第２の実施の形態と相違する。なお、その他の点については、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１００】
まず、図１２には、本実施の形態における第１の例が示されている。この場合、発光装置３１が下金型２１の側面に取り付けられ、受光装置３２が上金型２２の側面に取り付けられている。そして、上金型２２と下金型２１とが正確に位置合わせされた状態において、発光装置３１から射出されたレーザ光は、上下方向に延在する光路４９を通って受光装置３２に入射する。さらに、絞りとしての絞り孔４８ａが形成された絞り部材４８が、前記絞り孔４８ａが前記光路４９上に位置するように、上金型２２及び下金型２１の側面にそれぞれ取り付けられる。
【０１０１】
次に、図１３には、本実施の形態における第２の例が示されている。この場合、発光装置３１が下金型取り付け部材１４の上面に取り付けられ、受光装置３２が上金型取り付け部材１８の下面に取り付けられている。そして、上金型２２と下金型２１とが正確に位置合わせされた状態において、発光装置３１から射出されたレーザ光は、上下方向に延在する光路４９を通って受光装置３２に入射する。さらに、絞り孔４８ａが形成された絞り部材４８が、前記絞り孔４８ａが前記光路４９上に位置するように、上金型２２及び下金型２１の側面にそれぞれ取り付けられる。
【０１０２】
次に、図１４には、本実施の形態における第３の例が示されている。この場合、発光装置３１及び下側光路変換部材５１が下金型取り付け部材１４の上面に取り付けられ、受光装置３２及び上側光路変換部材５２が上金型取り付け部材１８の下面に取り付けられている。そして、上金型２２と下金型２１とが正確に位置合わせされた状態において、発光装置３１から射出されたレーザ光は、水平光路３１ａを通って下側光路変換部材５１の反射鏡５１ｂによって反射されて上向きになり、上下方向に延在する光路４９を通って上側光路変換部材５２の反射鏡５２ｂによって反射されて水平になり、水平光路３２ａを通って受光装置３２に入射する。さらに、絞り孔４８ａが形成された絞り部材４８が、絞り孔４８ａが前記光路４９上に位置するように、下側光路変換部材５１及び上側光路変換部材５２にそれぞれ取り付けられる。
【０１０３】
次に、図１５には、本実施の形態における第４の例として、ハンドリング装置２６のハンド装置２７ｂと下金型２１との位置ズレ量を計測するための例が示されている。この場合、発光装置３１がハンド装置２７ｂの側面に取り付けられ、下側光路変換部材５１が下金型２１の側面に取り付けられ、受光装置３２が下金型取り付け部材１４の上面に取り付けられている。そして、上金型２２と下金型２１とが正確に位置合わせされた状態において、発光装置３１から射出されたレーザ光は、上下方向に延在する光路４９を通って下側光路変換部材５１の反射鏡５１ｂによって反射されて水平になり、水平光路３２ａを通って受光装置３２に入射する。さらに、絞り孔４８ａが形成された絞り部材４８が、前記絞り孔４８ａが前記光路４９上に位置するように、下側光路変換部材５１に取り付けられる。
【０１０４】
このように、本実施の形態において、発光装置３１、絞り及び受光装置３２は、上金型２２及び下金型２１又はハンド装置２７ｂに直接取り付けることもできるし、上金型２２及び下金型２１又はハンド装置２７ｂに連結され上金型２２及び下金型２１又はハンド装置２７ｂとともに移動する部材に取り付けることもできる。また、発光装置３１から受光装置３２までのレーザ光の光路は、いかなる形態の経路を辿（たど）ってもよく、絞りは前記光路のどの部分に配設されてもよい。さらに、絞りは１つであってもよい。
【０１０５】
ところで、前記第１〜第３の実施の形態においては、上金型２２の位置を基準とし、上金型２２と下金型２１との位置にズレが生じたことが計測された場合、下金型２１をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させることによって位置ズレを修正する例について説明したが、下金型２１の位置を基準として、上金型２２をズレ方向と反対の方向に位置ズレ量だけ移動させることによって位置ズレを修正するようにすることもできる。さらに、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。
【０１０６】
また、前記第１〜第３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。
【０１０７】
さらに、前記第１〜第３の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２８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２８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２８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。
【０１０８】
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】
【０１０９】
【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下側光路変換部材及び上側光路変換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下側光路変換部材の構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における位置ズレを修正するための制御装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における位置ズレ量と受光素子の受光面積との関係を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるハンドリング装置のハンド装置と金型装置とを示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における素材を高精度に位置決めする動作の手順を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における位置ズレを修正するための第１の動作を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における位置ズレ量と受光素子の受光面積との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における位置ズレを修正するための第２の動作を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における位置ズレを修正するための第３の動作を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における発光装置、絞り及び受光装置の取り付け位置を示す第１の図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における発光装置、絞り及び受光装置の取り付け位置を示す第２の図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態における発光装置、絞り及び受光装置の取り付け位置を示す第３の図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態における発光装置、絞り及び受光装置の取り付け位置を示す第４の図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０    プレス装置
１３    可動テーブル装置
２１    下金型
２２    上金型
２６    ハンドリング装置
２７ｂ    ハンド装置
２８    素材
３１    発光装置
３２    受光装置
３３ａ、４８ａ    絞り孔
４１    第１絞り
４２    第２絞り
４９    光路
【図１】
2005154201.tif 000003
【図２】
2005154201.tif 000004
【図３】
2005154201.tif 000005
【図４】
2005154201.tif 000006
【図５】
2005154201.tif 000007
【図６】
2005154201.tif 000008
【図７】
2005154201.tif 000009
【図８】
2005154201.tif 000010
【図９】
2005154201.tif 000011
【図１０】
2005154201.tif 000012
【図１１】
2005154201.tif 000013
【図１２】
2005154201.tif 000014
【図１３】
2005154201.tif 000015
【図１４】
2005154201.tif 000016
【図１５】
2005154201.tif 000017