(57)【要約】【課題】  金型や素材等の搬送品を成型装置へ搬送する際に、成型装置内への酸素の流入を抑制する成型装置及びその搬送品の搬送方法を提供する。【解決手段】  搬送品９の出入口２を有し、非酸化性ガス雰囲気の成型室３を備えた成型装置１であって、前記出入口２の少なくとも一方に、非酸化性ガス流形成手段によるエアカーテン６を備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送品の出入口を有し、非酸化性ガス雰囲気の成型室を備えた成型装置であって、
前記出入口の少なくとも一方に、非酸化性ガス流形成手段によるエアカーテンを備えたことを特徴とする成型装置。
【請求項２】
前記エアカーテン形成手段は、非酸化性ガスを噴出する吹出口である請求項１に記載の成型装置。
【請求項３】
前記エアカーテン形成手段は、空気を吸引する吸込口である請求項１に記載の成型装置。
【請求項４】
前記エアカーテン形成手段は、非酸化性ガスを噴出する吹出口と、該吹出口と対向する位置に設けられた吸込口である請求項１に記載の成型装置。
【請求項５】
前記吸込口が吸込む空気量は、前記吹出口から噴出される非酸化性ガス量より多い請求項４に記載の成型装置。
【請求項６】
前記吸込口で吸込んだ非酸化性ガスを前記吹出口から噴出する請求項４又は５に記載の成型装置。
【請求項７】
搬送品の出入口を有し、非酸化性ガス雰囲気の成型室を備えた成型装置における搬送品の搬送方法であって、
前記出入口の少なくとも一方に、前記成型室外の空気の流入を阻止するための非酸化性ガス流によるエアカーテン形成手段を備え、
前記出入口より前記搬送品を搬入出することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の成型装置における搬送品の搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器に使用されるガラスレンズ等の光学素子をプレス成型する成型装置及びその搬送品の搬送方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加熱して軟化させたガラス素材をプレス成型し、ガラスレンズからなる光学素子を製造する成型方法が、広く実施されている。すなわち、例えば球状に予備成型したガラス素材を、上型、下型、胴型で構成された金型内にセットし、加熱工程により５００〜７００℃程度に加熱してガラス素材を軟化させた後、加圧してレンズ製品に成型し、冷却して製品を取り出す。
【０００３】
これらの工程のうち、特に成型は高温下で行われるため、酸素を含む空気中で行うと、金型及び金型保護膜の酸化が進行して金型の寿命が短くなる。特に、レンズ光学面の形成に関わる金型成型面は高精度な鏡面であり、一般的に保護膜が被膜されているが、この成型面が酸化すると、表面が粗くなり、成型されるレンズの透過率や形状精度を悪化させ、レンズ品質を満たさないことがある。さらに、金型表面あるいはガラス素材の表面が空気中の酸素と反応して酸化物を形成し、プレス成型時にその酸化物が反応し合って強固に付着し、成型品が金型に付着して剥がれなくなる場合がある。金型に付着した成型品を無理に剥がすと、一部のガラス素材が金型に残留し、ガラス品質がレンズ品質を満たさないことがあり、それ以降に成型したガラス素材に残留物が転写し、レンズ品質を下げる原因となる。
【０００４】
また、特に成型する前の工程で、光学面を形成する金型面や、ガラス素子にゴミ等が付着すると、成型されるレンズに欠点として現れ、レンズ品質を達成しないことがある。さらに、一度金型に付着したゴミ等が金型表面に焼きつき、それ以降に成型したガラス素材に転写し続けることが多く、品質が下がり、要求品質を達成できないことがある。
【０００５】
いずれの場合も、金型の鏡面を傷つけずに、金型を修復させるためには、アルミナ粉で慎重に研磨したり、残留したガラスを除去するためにフッ酸やフッ化アンモニウム等の溶液でガラスを溶かす等の処理をしなければならない。その際、誤って金型に傷をつけると、成型面の再成膜、場合によっては再加工を行う必要があり、多大な手間及びコストがかかる。また、金型が酸化すると、上型と胴型との摺動部の抵抗が増し、成型タクトが長くなったり、成型条件の変更が必要になるため、安定して量産できなくなるおそれがある。
【０００６】
このような不都合を起こさないため、高温下となる成型装置には、非酸化性ガス、例えば窒素ガスやアルゴンガス等を充満させ、酸素が入らない非酸化性雰囲気を保つことが必要である。
【０００７】
従来、光学素子の素材、または素材をセットした金型を成型装置に搬送する際、加熱、加圧成型、冷却の各工程で、成型装置内に酸素が入らないように、成型装置全体あるいは各工程部の出入口にシャッタが設けられていた。
【０００８】
特許文献１には、金型が成型室内に配置され、光学素材を搬送する成型装置が開示されている。この成型装置では、成型室の両側にシャッタを設けている。この場合、シャッタの開閉動作の間に、シャッタの開口部を通して、比較的多量の空気又はガスが流入し、成型装置内の酸素濃度が大きく上昇する。
【０００９】
特許文献２には、金型が成型室内に配置され、光学素子の素材を搬送する成型装置が開示されている。この成型装置では、成型室の両側にシャッタを設けている。この場合も同様に、シャッタの開閉動作の間に、シャッタの開口部を通して、比較的多量の空気又はガスが流入して酸素濃度が大きく上昇する。
【００１０】
図８（Ａ）〜（Ｃ）は、金型または素材等の搬送品５３が、シャッタ５２が設置された開口面５０を通過する様子を順番に示す説明図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。
【００１１】
（Ａ）に示すように、開口面５０はシャッタ５２で塞がれている。搬送品５３が矢印の方向に搬送され、シャッタ５２の直前位置に達すると、例えばセンサ等によりそれを検知し、シャッタ５２が（Ｂ）に示すように上昇して開く。シャッタ５２が全部開き切ってから、搬送品５３が開口面５０を通過する。このとき、（Ｂ）（ｂ）に示すように、開口面５０全体が外部に開放された状態となる。搬送品５３全体が室内５１に入った後で、（Ｃ）に示すように、シャッタ５２が閉まる。このように、搬送品５３が開口面５０を通過する間ずっと、開口面５０全体が外部に開放される。その間に、開口面５０を通して空気等の酸化性ガスが流入し、室内５１の酸素濃度が上がる。
【００１２】
特許文献２では、最も高温となる加熱部を成型装置の奥部に設けているが、搬送品の搬出入時に開口部を通して酸化性ガスが大量に流入することは避けられない。そのため、窒素ガスを大量に供給して時間をかけてガス置換することにより非酸化性雰囲気を保っている。しかし、これでは大量の窒素ガスを必要とし、しかもガス置換に時間がかかるため、コストが高く生産性も低下する。
【００１３】
このようにシャッタの開放時に成型装置内に流入する酸素の量を減らすために、成型装置の前後に前室を設ける場合がある。すなわち、先ず前室の入口扉を開けて搬送品を前室へ搬送し、前室の入口扉を閉めてから、各工程を行う区画、例えば加熱室の入口扉を開けて搬送品を搬送する。この方法によると、加熱室が直接外部に開放されることがないので、酸素の流入量が削減される。しかしながら、前室の入口扉を開けた際に前室に酸素が入り込み、次に加熱室の入口扉を開けると、その酸素が加熱室内に流入するため、加熱室の非酸化性雰囲気を十分に保つことはできない。しかも、前室を設けるスペースが必要となるため、装置全体が大型になる。
【００１４】
また、金型面や、ガラス素子等へのゴミ等の付着に対する対策として、成型室にフィルタを通したクリーンなガスを投入する方法があるが、搬送品が成型室内に搬入される際に持ち込まれるゴミ等についてはこれを阻止できるものではない。
【００１５】
【特許文献１】特開昭６２−２９２６２９号公報
【特許文献２】特開平８−１８８４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであり、金型や素材等の搬送品を成型装置へ搬送する際に、成型装置内への酸素の流入を抑制する成型装置及びその搬送品の搬送方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項１の発明では、搬送品の出入口を有し、非酸化性ガス雰囲気の成型室を備えた成型装置であって、前記出入口の少なくとも一方に、非酸化性ガス流形成手段によるエアカーテンを備えたことを特徴とする成型装置を提供する。
【００１８】
請求項２の発明では、前記エアカーテン形成手段は、非酸化性ガスを噴出する吹出口であることを特徴としている。
【００１９】
請求項３の発明では、前記エアカーテン形成手段は、空気を吸引する吸込口であることを特徴としている。
【００２０】
請求項４の発明では、前記エアカーテン形成手段は、非酸化性ガスを噴出する吹出口と、該吹出口と対向する位置に設けられた吸込口であることを特徴としている。
【００２１】
請求項５の発明では、前記吸込口が吸込む空気量は、前記吹出口から噴出される非酸化性ガス量より多いことを特徴としている。
【００２２】
請求項６の発明では、前記吸込口で吸込んだ非酸化性ガスを前記吹出口から噴出することを特徴としている。
【００２３】
さらに、請求項７の発明では、搬送品の出入口を有し、非酸化性ガス雰囲気の成型室を備えた成型装置における搬送品の搬送方法であって、前記出入口の少なくとも一方に、前記成型室外の空気の流入を阻止するための非酸化性ガス流によるエアカーテン形成手段を備え、前記出入口より前記搬送品を搬入出することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の成型装置における搬送品の搬送方法を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の発明によれば、成型室の出入口の少なくとも一方に非酸化性ガス流によるエアカーテン形成手段が備わるため、エアカーテンにより成型室の内部と外部が相互に遮断され成型室外の空気が成型室内に流入することを防止できる。したがって、搬送品が成型室内に搬送される際の外部からの酸化性ガスの流入量を著しく低減でき、成型装置内の酸素濃度を低く保つことができる。これにより、金型の酸化が抑制され、金型および金型保護膜の寿命が延び、メンテナンス頻度が減少するので、金型費や人件費等のコストを削減できる。また、エアカーテンのガス流により、金型やガラス素子に付着したゴミ等を除去することができ、成型後のレンズ品質が低下することを防止できる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、例えば吐出ファンに連結された非酸化性ガスを噴出する吹出口を成型室の出入口の少なくとも一方に設けてこの吹出口からの噴出ガスによりエアカーテンを形成するため、成型室外の空気をエアカーテンにより遮断でき、成型室内に流入することを防止できる。したがって、搬送品が成型室内に搬送される際の室外から酸化性ガスの流入量を著しく低減でき、成型装置内の酸素濃度を低く保つことができる。これにより、金型の酸化が抑制され、金型および金型保護膜の寿命が延び、メンテナンス頻度が減少するので、金型費や人件費等のコストを削減できる。また、エアカーテンによる噴射ガスにより、金型やガラス素子に付着したゴミ等を吹き飛ばして除去することができ、成型室内に持ち込まれることを防止し、成型後のレンズ品質が低下することを防止できる。
【００２６】
請求項３の発明によれば、成型室の出入口の少なくとも一方に例えば吸引ファンに連結された吸込口が備わるため、成型室外の空気を吸込口から吸引し、成型室内に室外の酸化性ガスが流入することを防止できる。したがって、搬送品が成型室内に搬送される際の酸化性ガスの流入量を著しく低減でき、成型装置内の酸素濃度を低く保つことができる。これにより、金型の酸化が抑制され、金型および金型保護膜の寿命が延び、メンテナンス頻度が減少するので、金型費や人件費等のコストを削減できる。また、金型やガラス素子に付着したゴミ等を吸引して除去することができ、成型後のレンズ品質が低下することを防止できる。
【００２７】
請求項４の発明によれば、成型室の出入口の少なくとも一方に、非酸化性ガスを噴出する吹出口と、この吹出口と対向する位置に吸込口を設けるため、吹出口から噴出されたガスを吸込口で吸引し、成型室内に成型室外の空気の流入を確実に遮断するエアカーテンを形成できる。したがって、搬送品が成型室内に搬送される際の酸化性ガスの流入量を著しく低減でき、成型装置内の酸素濃度を低く保つことができる。これにより、金型の酸化が抑制され、金型および金型保護膜の寿命が延び、メンテナンス頻度が減少するので、金型費や人件費等のコストを削減できる。また、吹出口からの噴射ガス及び吸込口からの吸引により、金型やガラス素子に付着したゴミ等を除去することができ、成型後のレンズ品質が低下することを防止できる。
【００２８】
請求項５の発明によれば、吸込口が吸込むガス量は、吹出口から噴出される非酸化性ガス量より多いため、吹出口からの噴射ガスがよどみなく流れ、流速分布が平均化する。また、吹出口からの噴射ガスの全てを確実に吸込口で吸引できる。したがって、エアカーテンのガス流の一部が室外エアを巻き込んで室内に流入することを防止できる。さらに、金型に付着したゴミ等を安定的に除去でき、除去したゴミ等を吸込口から回収し、周囲に飛散することを防止できる。
【００２９】
請求項６の発明によれば、吸込口から吸込んだ非酸化性ガスを前記吹出口に循環させて噴出するため、空気流入遮断のための非酸化性ガスを再利用することができ、使用する非酸化性ガスの量を削減し、運用コストを下げることができる。
【００３０】
また、請求項７の発明によれば、成型室の出入口の少なくとも一方に非酸化性ガス流によるエアカーテンが備わり、この出入口から搬送品を搬入出するため、非酸化性ガス流のエアカーテンにより成型室外の空気を成型室内に流入することを防止する。したがって、搬送品が成型室内に搬送される際の酸化性ガスの流入量を著しく低減でき、成型装置内の酸素濃度を低く保つことができる。これにより、金型の酸化が抑制され、金型および金型保護膜の寿命が延び、メンテナンス頻度が減少するので、金型費や人件費等のコストを削減できる。また、非酸化性ガス流形成手段によるガス流により、金型やガラス素子に付着したゴミ等を除去することができ、成型後のレンズ品質が低下することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明に係るガラスレンズ等の光学素子を成型する成型装置において、素材や成型品は、金型内に収容された状態、又は、金型から取り出してホルダ等に載置された状態で、加熱、成型、冷却のそれぞれの工程を行う場所に搬送される。加熱工程では、ガラス素材が軟化してプレス成型が可能な温度まで金型または素材を加熱する。成型工程では、加熱された素材の温度が下がらないように必要に応じて加熱を継続しながらプレスし、所定寸法の製品を成型する。冷却工程では、成型品の品質が安定する適温まで成型品を冷却する。
【００３２】
図１〜図３は本発明に係る成型装置の成型室入口付近を示す概略図であり、搬送品が成型室に搬送される状態を順番に示している。すなわち、図１は搬送品が成型室内に向かって搬送される状態、図２は搬送品が成型室の入口を通過している状態、図３は搬送品が成型室内に搬送された状態を示す。また、図４〜図６はそれぞれ図１〜図３に対応した断面図である。
【００３３】
成型室３の外壁４の室外５側にエアカーテン用の吹出口６ａを設け、これと対向する位置に吸込口７を設けた。エアカーテン用の吹出口６ａには非酸化性ガスの供給配管６ｂより非酸化性ガス、例えば窒素やアルゴンガスが供給され、噴出される。吸込口７の吸込み量は、吹出口６ａからの流量よりも多くして、周囲からも雰囲気ガスを吸込む。
【００３４】
すなわち、本発明に係る成型装置１の入口２は、成型室３を形成する外壁４を開口して形成される。この入口２の室外５側に吹出口６ａが備わる。この吹出口６ａから噴出するガスによりエアカーテン６が形成される。供給配管６ｂは後述する非酸化性ガス精製機等に連結される。吹出口６ａには２本のスリット８（図４〜図６）が備わり、ここから非酸化性ガスが噴出される。吹出口６ａから噴出された非酸化性ガスは矢印Ａ方向に流れてエアカーテン６を形成し、吸込口７から吸引される。この非酸化性ガスの流れは、入口２の開口平面と平行となる。したがって、エアカーテン６による非酸化性ガスの流れにより、室外５から成型室３への空気の流れを遮断し、室外５からの酸化性ガスの流入量を著しく低減でき、成型室３内の酸素濃度を低く保つことができる。なお、スリット８が入口２の幅より広いと、室外５から成型室３内への空気の流入をさらに抑制できるため、好ましい。また、エアカーテン６を入口２の室外５側に設けることにより、成型室３内への室外からの酸化性ガスの流入が抑制されるとともに、成型室３内にゴミ等があった場合、これを室内側に飛散されることなく室外側の吸込口７から吸引することができる。
【００３５】
吸込口７から吸込まれる空気量は、吹出口６ａから噴出される非酸化性ガスの流量よりも多い。したがって、確実に吹出口６ａからの非酸化性ガスを吸引でき、エアカーテン６のガスがよどみなく流れ、吹出口６ａ及び吸込口７を相互に平行に形成することにより流速分布が平均化する。これにより、エアカーテン６が確実に入口２を遮蔽する。この吸込口７により、成型室３内から吸込口７へのガス流れも形成される（矢印Ｂ）。この矢印Ｂのガス流れにより、さらに室外５から成型室３内への空気の流入を抑制できる。このとき、成型室３の圧力を大気圧より高くすることにより、大気側、すなわち室外５から成型室３内へ空気が流入することを防止できるため、好ましい。
【００３６】
本発明に成型装置１を用いて搬送品を成型室内に搬送する場合、以下のようになる。まず、図１及び図４に示すように、搬送品（金型）９が図示しない搬送手段により矢印Ｃ方向に搬送される。次に、図２及び図５に示すように、入口２を搬送品９が通過する。このとき、吹出口６ａからの噴射ガスは搬送品９に沿って流れて吸込口７に吸引される。したがって、エアカーテン６により室外５から室内３への空気の流入を遮断したまま搬送品９を通過させることができる。また、搬送品９の通過によりエアカーテン６のガスが成型室３内へ流入することがあっても、このガスは非酸化性ガスであるため、成型室３の酸素濃度は上がらない。搬送品９が入口２を通過すると、図３及び図６に示すように、搬送品９は成型室３内に搬送され、成型処理が施される。このように、成型室３に搬送品９を搬送する場合において、入口２はエアカーテン６により確実に遮断され、室外５の空気が成型室３に流入することはない。
【００３７】
また、エアカーテン６により、搬送品９に付着したゴミ等を吹き払って、除去したゴミ等を吸込口７から回収し、周囲に飛散することを防止できる。
【００３８】
以上のように、本実施例では、成型室内での搬送品（金型）９の酸化が抑制され、金型および金型保護膜の寿命が延び、メンテナンス頻度が減少するので、金型費や人件費等のコストを削減できる。また、エアカーテン６により、金型やガラス素材に付着したゴミ等を吹き飛ばして除去することができ、成型室内に持ち込まれることを防止し、成型後のレンズ品質が低下することを防止できる。
【００３９】
実際に行った具体的な数値例として、入口２の開口を４０ｍｍ×４０ｍｍとし、その外側に幅０．５ｍｍ、長さ４０ｍｍのスリットが２本入ったＳＵＳ３０４製のノズル６ａを設け、窒素流量を３０Ｌ／ｍｉｎ流した。搬送品９はφ３０ｍｍ×３０ｍｍの円筒形であり、図示しないφ１０ｍｍ以下の丸棒先端にアングル材を取付けた搬送治具で位置規制しながら押込んだ。このとき、図示しない搬送治具は噴射ガスの流れを妨げないような大きさとした。この結果、入口２の全体を図８のようなシャッタにより開閉する場合と比較して、搬送品搬送時の成型室３内の酸素濃度の上昇が約１／５に減少し、ゴミ付着による歩留まりも約２％向上した。これにより、本発明が酸素濃度低減に効果的であることが示された。
【００４０】
なお、上述した例では吹出口６ａと吸込口７により成型室３の入口２にエアカーテン６を形成し、室内外間の空気の流通を遮断する構成を示したが、吹出口６ａ又は吸込口７のいずれか一方のみを設けてもよい。また、入口２だけでなく、成型室３の出口にも同様の構成を形成すると、さらに成型室３内の酸素濃度を低く保つことができる。
【００４１】
図７は本発明に係る成型装置の非酸化性ガスのガス配管図である。
図示したように、窒素ガス等の非酸化性ガスのガス管６０は供給装置１０から成型室３の上壁に沿って配設される。ガスは不図示の吐出ポンプあるいは高圧アキュミュレータを介してこのガス管６０を通して供給され、バルブ１１で流量調整され、フィルタ１２を通ってろ過される。
【００４２】
フィルタ１２はエアワッシャ式あるいはろ材を用いた集塵フィルタを用いることができる。集塵性能としては、５０μｍ以下の集塵フィルタであって５０μｍより大きい粒子を確実にろ過することが好ましい。成型室３の上壁に沿ったエリアＤでガス管６０が成型室３からの熱で加熱され管内の非酸化性ガスは温度上昇する。温度上昇した非酸化性ガスは、流量調整用バルブ１３を介して分岐管６０ａを通して成型室３内に供給される（矢印Ｅ）。
【００４３】
なお、ガス管６０は、成型室３の側壁周囲に沿って配設してもよい。また、壁体周囲にガス管６０を配設しないで、壁体内を貫通する流路を壁体断面内に形成してもよい。ガス管６０はさらに流量調整用バルブ１４を備えたガス供給配管６ｂを介して前述のエアカーテン６を形成するための吹出口６ａに接続される。
【００４４】
非酸化性ガスは、吹出口６ａから矢印Ａ方向に噴出されエアカーテン６を形成する。このエアカーテン６の噴射ガスは空気とともにバキュームポンプ１５によって吸込口７から吸込まれ、フィルタ１６を通って精製機１７で非酸化性ガスとして精製され、再び吹出口６ａより噴出される。このため、空気流入遮断のための非酸化性ガスを再利用することができ、使用する非酸化性ガスの量を削減し、運用コストを下げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、加熱、成型、冷却の各工程を有する成型製品の成型装置及びその搬送品の搬送方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る成型装置の成型室入口付近を示す概略図。
【図２】本発明に係る成型装置の成型室入口付近を示す概略図。
【図３】本発明に係る成型装置の成型室入口付近を示す概略図。
【図４】本発明に係る成型装置の成型室入口付近を示す断面図。
【図５】本発明に係る成型装置の成型室入口付近を示す断面図。
【図６】本発明に係る成型装置の成型室入口付近を示す断面図。
【図７】本発明に係る成型装置の非酸化性ガスのガス配管図。
【図８】従来例を示す説明図。
【符号の説明】
【００４７】
１：成型装置、２：入口、３：成型室、４：外壁、５：室外、６：エアカーテン、６ａ：吹出口、６ｂ：供給配管、７：吸込口、８：スリット、９：搬送品、１０：供給装置、１１：バルブ、１２：フィルタ、１３：バルブ、１４：バルブ、１５：バキュームポンプ、１６：フィルタ、１７：精製機、５０：開口面、５１：室内、５２：シャッタ、５３：搬送品、６０：ガス管、６０ａ：分岐管
【図１】
2007191348.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007191348.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007191348.tif 000007
【図６】
2007191348.tif 000008
【図７】
2007191348.tif 000009
【図８】
2007191348.tif 000010