(57)【要約】  プリフォームを鋳型上に配置するための装置は、プリフォーム操作ツールと、上記プリフォーム操作ツールによる上記プリフォームの操作中に上記プリフォームに印加される力を感知できるように、上記プリフォーム操作ツールに連結された、力センサとを含む。上記装置は、上記プリフォーム操作ツールを上記鋳型に対して移動させるために配設されて動作可能である、制御デバイスを含む。上記プリフォームを上記鋳型上に配置する方法は、上記プリフォーム操作ツールを用いて上記プリフォームを拾い上げ、上記プリフォームを上記鋳型の近傍に配置するステップを含む。上記鋳型上の位置は、上記力センサの補助によって、上記プリフォームの縁部を用いてマッピングされる。上記プリフォームは、マッピングされた上記位置に従って、上記鋳型上に配置される。
2018503588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリフォームを鋳型上に配置するための装置であって、
プリフォーム操作ツール；
前記プリフォーム操作ツールに連結された力センサであって、前記力センサは、前記プリフォーム操作ツールによる前記プリフォームの操作中に前記プリフォームに印加される力を感知できる、力センサ；及び
前記プリフォーム操作ツールを前記鋳型に対して移動させるために配設されて動作可能である、制御デバイス
を備える、装置。
【請求項２】
前記力センサは、定格最大動作温度を有し、
前記力センサの周りに温度制御バブルを生成して、前記温度制御バブル内の温度を、定格最大動作温度未満に維持するための、冷却設備を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記冷却設備は、前記力センサを少なくとも部分的に取り囲むよう配設された冷却缶を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記冷却設備は、前記力センサに近接して又は接触して配設された冷却プレートを備える、請求項２又は３記載の装置。
【請求項５】
前記冷却設備は、前記力センサに向かう外部熱放射をブロックするために、前記冷却缶に近接して設置された、少なくとも１つの熱シールドと、前記力センサのスポット冷却のために前記力センサに近接して配設された、少なくとも１つの渦管とを備える、請求項２〜４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
前記制御デバイスはロボットアームを備え、
前記力センサは前記ロボットアームに連結される、請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
プリフォームを鋳型上に配置する方法であって、
力センサに連結されたプリフォーム操作ツールを提供するステップ；
前記プリフォーム操作ツールを用いて前記プリフォームを拾い上げ、前記プリフォームを前記鋳型の近傍に配置するステップ；
前記鋳型上の位置を、前記力センサの補助によって、前記プリフォームの縁部を用いてマッピングするステップ；及び
マッピングされた前記位置に従って、前記プリフォームを前記鋳型上に配置するステップ
を含む、方法。
【請求項８】
前記位置をマッピングする前記ステップ中、前記力センサの周りに温度制御バブルを設け、前記温度制御バブル内の温度を、前記力センサの冷却、及び外部熱放射からの前記力センサの遮断のうちの一方又は両方によって、前記力センサの定格最大動作温度未満に維持することにより、前記力センサを安全な温度に維持するステップを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記位置をマッピングする前記ステップは、前記プリフォームを前記鋳型に対して移動させるステップと、前記力センサの出力を、前記プリフォームと、前記鋳型上の一連の配置用ピンとの間の接触を示すために監視するステップとを含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記位置をマッピングする前記ステップは：
前記力センサが、前記プリフォームの縁部と、第１の軸を横断する第２の軸上の第１の配置用ピンとの間の接触を登録するまで、前記プリフォームを前記第１の軸に沿って移動させるステップ；
前記力センサが、前記プリフォームの前記縁部と、前記第１の軸上の第２の配置用ピンとの間の接触を登録するまで、前記プリフォームを前記第２の軸に沿って移動させるステップ；並びに
前記力センサが、前記プリフォームの前記縁部と、前記第１の軸上の前記第２の配置用ピン及び第３の配置用ピンの両方との接触を登録するまで、前記プリフォームを回転させるステップ
のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１５年１０月１２日出願の米国仮特許出願第６２／２４０１０８号、及び２０１４年１２月１５日出願の米国仮特許出願第６２／０９１８１６号の優先権の利益を主張するものであり、上記各仮特許出願の内容は信頼できるものであり、参照によりその全体が本出願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は一般に、真空形成又は他の平坦ガラス／ガラスセラミック再形成方法による、ガラス又はガラスセラミックプリフォームの３次元（３Ｄ）形状への成形に関する。より具体的には、本開示は、再現可能な精度で鋳型上にプリフォームを配置する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
消費者向け電化製品製造者は、上記製造者がデバイス設計を進化させ続け、市場から継続的な関心を生成することを可能とする、差異を生み出す設計要素として、３次元（３Ｄ）成形ガラス又はガラスセラミック構成部品を捉えることが多くなっている。この市場にサービスを提供するために、ガラス製造者及び構成部品供給元は、平坦ガラスプリフォームから３Ｄ形状を形成するための複数の競合するプロセスを開発している。これらの解決策としては、鋳型がプリフォームの両側に接触する、プレス加工等の二重鋳型プロセス、及び鋳型がプリフォームの片側にのみ接触する、真空形成及び加圧形成等の単一鋳型プロセスが挙げられる。
【０００４】
タクトタイムが短い高スループット精密３Ｄガラス形成プロセス（二重鋳型プレス加工、単一鋳型真空形成、又は単一鋳型加圧形成）により、より低コストの製造コストが可能になる。「タクトタイム（ｔａｋｔ  ｔｉｍｅ）」とは、顧客の要望を満たすために必要な平均ユニット製造時間である。タクトタイムの削減による課題の１つは、２Ｄプリフォームの配置に必要な精度を維持することである。短いタクトタイムは、単一鋳型プロセスにおいてより容易に達成できる。二重鋳型プロセスでは、ガラスのプレス加工中に厳密な許容誤差を維持することが必要であるため、上側鋳型と下側鋳型との間に高い摩擦が存在する。この高い摩擦により、高速のプレス加工動作を適用することができなくなる。
【０００５】
鋳型上への正確なプリフォームの配置は、３Ｄ部品の外周における厳密な仕様を満たすため、並びに具体的には、３Ｄ部品の長さ、幅及び高さ寸法における変動性を低減し、正確さを達成するために、必要とされる。プリフォームが鋳型上に不正確に配置された場合、３Ｄ部品はそれでもなお、輪郭寸法においてＣＡＤモデルに対する良好な適合性を有し得るものの、その長さ、幅又は高さが許容誤差外となり得るため、上記３Ｄ部品は最終的なデバイスにフィットできない。長さ、幅及び寸法に関する典型的な許容誤差は、＋／−０．０５０ｍｍ〜＋／−０．１５０ｍｍである。これらの許容誤差を満たす３Ｄ部品に関して、プリフォームは、正確な仕様の要件及び平坦プリフォームの許容誤差に応じて、典型的には＋／−０．０５０ｍｍ以内又はそれ未満のより厳密な許容誤差で、鋳型上に配置する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の部品配置／感知技法は、この用途の技術的要件の全てを満たすことはできない。例えば機械視認システムは、形成プロセスにおいて鋳型上方に存在する高い周囲温度に耐性を有しない。カメラの温度仕様を満たす周囲温度の場所に配置された場合、既存の視認システムは一般に、この用途のためのマイクロメートルレベルの位置決め要件を満たすために必要な解像度を有しない。視認システムはまた、プリフォームのガラス縁部において達成が極めて困難である極めて特異的な照明を必要とし、更に視認システムは、プロセス温度において鋳型材料に発生する表面酸化によって鋳型の仕上げが変化することにより、複雑なものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
力センサの補助によってプリフォームを鋳型上に配置するための装置及び方法を開示する。上記装置及び方法は、上記プリフォームを上記鋳型上に配置するプロセス中に、上記力センサを安全な温度に維持するための提案を含むことができる。
【０００８】
ある例示的実施形態では、プリフォームを鋳型上に配置するための装置は、プリフォーム操作ツール；上記プリフォーム操作ツールによる上記プリフォームの操作中に上記プリフォームに印加される力を感知できるように上記プリフォーム操作ツールに連結された、力センサ；及び上記プリフォーム操作ツールを上記鋳型に対して移動させるために配設されて動作可能である、制御デバイスを含む。上記制御デバイスは、上記プリフォーム操作ツールに対して制御された運動を提供できるロボットアーム又は他の好適な機械を含んでよい。
【０００９】
別の例示的実施形態では、プリフォームを鋳型上に配置するための方法は：力センサに連結されたプリフォーム操作ツールを提供するステップ；上記プリフォーム操作ツールを用いて上記プリフォームを拾い上げ、上記プリフォームを上記鋳型の近傍に配置するステップ；上記鋳型上の位置を、上記力センサの補助によって、上記プリフォームの縁部を用いてマッピングするステップ；及びマッピングされた上記位置に従って、上記プリフォームを上記鋳型上に配置するステップを含む。
【００１０】
以下は、添付の図面の説明である。これらの図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、明瞭性及び簡潔性のために、縮尺又は簡略化に関して誇張して示す場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態による例示的なロボットプリフォーム装填システム
【図１Ａ】一実施形態による図１のロボットプリフォーム装填システムの力センサと冷却プレートとの間の例示的な離間
【図２】図１のロボットプリフォーム装填システムのプリフォーム操作ツールの切り欠き図
【図３】配置用ピンを有する例示的な鋳型
【図４】配置用ピンを用いた、鋳型上へのプリフォームの例示的な配置
【図５】モデルプリフォームの寸法の例示的な定義
【発明を実施するための形態】
【００１２】
プリフォーム、例えばガラス又はガラスセラミック基材を鋳型上に配置するための装置を、本明細書において開示する。上記装置を用いてプリフォームを鋳型上に配置するための方法も開示する。上記装置を用いて、上記プリフォームを上記鋳型上に、所望の配置の＋／−０．０５０ｍｍ以内又はそれ未満で正確に配置できる。一例では、上記鋳型は、連続形成機上の加熱済み鋳型であってよく、上記鋳型は、米国特許第８，７０１，４４３号明細書（この特許文献は参照によりその全体が本出願に援用される）に開示されているように、複数の鋳型位置にインデックス設定される。一実施形態では、上記装置は上記プリフォームを、力センサの補助によって上記鋳型上に配置する。上記力センサを用いて、上記プリフォームの縁部に対する上記鋳型上の位置をマッピングすることにより、上記プリフォームを上記鋳型上に正確に位置決めする。
【００１３】
図１は、一実施形態による、プリフォームを鋳型上に配置するための装置１０を示す。装置１０は、プリフォーム操作用組立体９０を含み、これはロボットアーム１０２に連結される。一実施形態では、プリフォーム操作用組立体９０は力センサ１００を含み、これは力センサアダプタプレート１０４によってロボットアーム１０２に連結してよい。プリフォーム操作用組立体９０は更に、プリフォーム操作ツール１０６を含み、これは力センサ１００に連結され、これによりプリフォーム操作ツール１０６上の力を力センサ１００に伝達できる。一実施形態では、プリフォーム操作ツール１０６は、プリフォームを把持するための真空（又は吸引）カップ１０８を含んでよい。真空カップ１０８は、真空カップ安定器１１０に取り付けてよく、この真空カップ安定器１１０は更に、真空カップアダプタ１１２に取り付けてよい。真空カップアダプタ１１２は、真空カップ１０８を起動するために真空を供給できるようにするための、ポート１１３を含んでよい。別の実施形態では、プリフォーム操作ツール１０６は、ベルヌーイチャック（図示せず）を含んでよく、これにより、プリフォームの非接触操作が可能となる。ベルヌーイチャックは、真空及び圧力の両方を用いて、基材を所定の位置に保持する。ベルヌーイチャックは市販されており、例えばＦｅｓｔｏ  Ｃｏｒｐ．製Ｆｅｓｔｏ  Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ  ｇｒｉｐｐｅｒ、又はＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ製のＢｅｒｎｏｕｌｌｉ  ｖａｃｕｕｍ  ｅｎｄ‐ｅｆｆｅｃｔｏｒである。
【００１４】
力センサは市販されている。いくつかの例は、Ｆａｎｕｃ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ミシガン州ロチェスターヒル）から入手可能なＦＡＮＵＣ力センサＦＳ‐２５０ｉＡ、ＦＳ‐１００ｉＡ、ＦＳ‐４０ｉＡ、ＦＳ‐１５ｉＡ及びＦＳ‐１５ｉＡｅである。力及びトルクを検出できる、Ｆａｎｕｃ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な力センサ又は他の好適な力センサを、力センサ１００として用いてよい。Ｆａｎｕｃ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ等のいくつかのロボット製造者は、一体型力センサを有するインテリジェントロボットを提供する。このようなインテリジェントロボットを用いて、ロボットアーム１０２及び力センサ１００の機能を果たすことができる。
【００１５】
力センサは典型的には、５０℃未満の温度に関して定格値設定される。しかしながら、プリフォーム装填位置における周囲温度は、５０℃を大きく超える場合があり、１２０℃を超える場合がある。上記プリフォームを上記鋳型上に配置するプロセス中に上記力センサが故障するのを防止するために、プリフォーム操作用組立体９０は、力センサ１００のための冷却設備１１４を含んでよい。一実施形態では、冷却設備１１４は、周囲環境内において、破線１０１で例示的に示されている温度制御バブルを生成する。力センサ１００は温度制御バブル１０１内に配置され、これによって周囲プロセス温度から保護される。用語「バブル（ｂｕｂｂｌｅ）」は、「危険又は不快な現実から保護された場所又は位置」の意味で使用される。一実施形態では、温度制御バブル１０１内の温度は、冷却設備１１４によって６０℃未満に維持され、冷却設備１１４により、力センサ１００を、標準的な市販の力センサのための動作温度仕様内とすることができる。別の実施形態では、温度制御バブル１０１内の温度は、冷却設備１１４によって４０℃未満に維持される。
【００１６】
一実施形態では、冷却設備１１４は、プリフォーム操作ツール１０６及び力センサ１００を用いてプリフォームを鋳型上に装填している間に動作させてよい。一実施形態では、冷却設備１１４又はその部品は、一般に力センサ１００とプリフォーム操作ツール１０６との間に配置してよい。一実施形態では、冷却設備１１４は、力センサ１００に近接して配設された冷却プレート１１８を含んでよい。冷却プレート１１８は、例えば冷却プレート１１８の上端を力センサ１００に物理的に取り付けることによって、力センサ１００と物理的に接触してよく、これにより、主に伝導によって、力センサ１００から熱を除去できる。代替実施形態では、離間（図１Ａの１１８Ａ）を、冷却プレート１１８と力センサ１００との間に配置することによって、小さな間隙を生成してよく、この間隙にわたって、主に放射によって、熱を力センサ１００から除去できる。冷却プレート１１８の下端を、例えばいずれの好適な手段によって冷却プレート１１８を真空アダプタ１１２に締結することにより、プリフォーム操作ツール１０６に連結してよい。
【００１７】
一実施形態では、冷却プレート１１８は冷却プレートチャンバ１２２を有し、この冷却プレートチャンバ１２２の内部では、力センサ１００から熱を除去するために、冷却された空気（又は他の冷却用流体）が循環する。一実施形態では、冷却プレート１１８は、内壁及び外壁からなる二重壁１２０を有してよく、冷却プレートチャンバ１２２は、二重壁１２０内、即ち二重壁１２０の内壁と外壁との間の空隙内に配置してよい。この実施形態では、循環する空気は、二重壁１２０内に包含され、これにより、プリフォームから形成された最終３Ｄ成形部品の熱勾配及び対応する寸法的欠陥に潜在的につながり得る、又は最終３Ｄ成形部品の外観の欠陥につながり得る粒子を鋳型上へと搬送し得る、空気流の可能性を排除する。
【００１８】
一実施形態では、冷却設備１１４は更に、力センサ１００を少なくとも部分的に取り囲むよう配設された冷却缶１２８を含んでよい。冷却缶１２８は、力センサ１００若しくは冷却プレート１１８に取り付けられるか、又はその他の方法で連結してよい。一般に、冷却缶１２８が力センサ１００を少なくとも部分的に取り囲むように冷却缶１２８を支持するいずれの好適な手段を用いてよい。冷却缶１２８は、単一の缶であってよく、又は力センサ１００を少なくとも部分的に取り囲むように横並びに配設される複数の缶で作製してよい。冷却缶１２８は冷却缶チャンバ１３６を有する。冷却された圧縮空気（又は他の圧縮流体）を、冷却缶チャンバ１３６内に循環させることによって、力センサ１００の周りから熱を除去する。一実施形態では、冷却缶１２８は、内壁及び外壁からなる二重壁１３４を有し、冷却缶チャンバ１３６は、二重壁１３４内の空隙、即ち二重壁１３４の内壁と外壁との間の空隙に配置される。二重壁１３４は、冷却プレート１１８に関して上述したものとほとんど同一の様式で作用してよい。冷却缶１２８は、アルミニウム又は他の好適な材料、例えば鉄鋼製であってよい。一実施形態では、図２に示すように、冷却缶１２８は、ロボットアーム１０２が力センサ１００に連結されている場合にロボットアーム１０２を収容するための窓１３０を含んでよい。ロボットアーム１０２は、図示されているように、窓１３０を通って延在してよい。
【００１９】
図１及び２に示すように、冷却設備１１４は更に、冷却缶１２８の外側に設置された熱シールド１３２を含んでよい。熱シールド１３２を用いて、炉（図示せず）又は他の同様の熱源からの、力センサ１００に向けられた熱放射をブロックしてよい。熱シールド１３２は、熱放射の源に対面する冷却缶１２８の一部に対してのみ使用してよく、又は冷却缶１２８全体を取り囲んでよく、ロボットアーム１０２のための適切な開口又はクリアランスを有する。熱シールド１３２は、アルミニウム又は他の好適な熱シールド材料製であってよい。
【００２０】
冷却設備１１４はまた、力センサ１００上に追加のスポット冷却をもたらす渦管１４０も含んでよく、これは図２に示すように、例えば力センサアダプタプレート１０４内に位置決めされる。渦管は圧縮空気を回転させて、空気を低温及び高温空気流に分離する。好適な渦管の例は、Ｖｏｒｔｅｃ（オハイオ州シンシナティ）から入手できる。
【００２１】
図１に戻ると、上述のプリフォーム操作用組立体９０を用いて、ガラス若しくはガラスセラミックプリフォーム、又は他の材料製のプリフォームを、サギングプロセスのための鋳型上に装填することによって、プリフォームを３Ｄ部品へと形成できる。上記プリフォームを上記鋳型上に装填する前に、典型的には上記プリフォームを予備加熱する。プリフォーム２０５を鋳型２００上に装填するために、ロボットアーム１０２はプリフォーム操作ツール１０６を用いて、予備加熱台（図示せず）からプリフォーム２０５を拾い上げ、鋳型２００に近づく。次にロボットアーム１０２は、プリフォーム２０５を鋳型２００の表面に近接して配置し、力センサ１００を用いてプリフォーム２０５を鋳型２００上に配置するプロセスが開始される。プリフォーム２０５を鋳型２００上に配置する間に、冷却設備１１４を動作させて、力センサ１００の周りに所望の温度制御バブルを設けることにより、力センサ１００を、安全な動作温度範囲内に保持する。上記安全な動作温度範囲は、製造者による力センサの定格値設定によって決定される。一実施形態では、冷却設備１１４は、力センサ１００の温度を、力センサの定格最大動作温度未満に維持する。一実施形態では、冷却設備１１４は、力センサ１００の温度を６０℃未満に維持する。別の実施形態では、冷却設備１１４は、力センサ１００の温度を４０℃未満に維持する。図示されていないが、センサを用いて、上記温度制御バブル内の温度を監視してよく、また上記センサの出力を用いて、冷却設備１１４の動作を調整してよい。
【００２２】
図３は、一実施形態において、プリフォーム２０５が装填される鋳型２００が配置用ピン２０２、２０４、２０６を有することを示す。２つのピン２０２、２０４はＹ軸に沿って配設され、１つの配置用ピン２０６はＸ軸に沿って配設される。即ち３つの配置用ピン２０２、２０４、２０６は同一直線上になく、又は３つの配置用ピン２０２、２０４、２０６は三角形を形成する。プリフォーム２０５を鋳型２００上に正確に位置決めするために、プリフォーム２０５の周縁部２０８は、これらのピン全てに当接しなければならない。
【００２３】
図４を参照すると、一実施形態に従ってプリフォーム２０５を鋳型２００上に正確に配置するために、ロボットアーム（図１の１０２）は、プリフォーム２０５の縁部２０８がＸ軸上の配置用ピン２０６に接触するまで、Ｙ軸に沿って移動してよい。力センサ（図１の１００）はこの移動のための力モード、即ち力を検出するモードにあってよい。配置用ピン２０６との接触は、上記力センサが所定量、例えば４Ｎの力を登録した場合に確認できる。上記ロボットアームは、上記力センサが、配置用ピン２０６が発見されたというフィードバックを提供した場合に、移動を停止する。
【００２４】
上記ロボットアームは、Ｙ軸に沿って方向を反転させて、配置用ピン２０６から特定の距離、例えば１ｍｍだけ、プリフォーム２０５の縁部２０８を移動させてよい。この距離は、力センサのモード及びピンの直径における特定のプロセス特徴によって決定される。
【００２５】
次に上記ロボットアームは、上記ロボットアームがＹ軸上のピン２０２、２０４のうちの一方をプリフォーム２０５の縁部２０８と接触させるまで、Ｘ軸に沿って移動してよい。上記力センサは、この移動のための力モードにあってよい。接触は、上記力センサが所定量、例えば４Ｎの力を登録した場合に確認される。上記ロボットアームは、上記力センサが、Ｙ軸上でピン２０２、２０４のうちの一方を発見したというフィードバックを提供した場合に、移動を停止する。
【００２６】
上記力センサを、次の移動のためのトルクモードに移してよい。上記ロボットアームは、上記ロボットアームが、Ｙ軸上に以前見られた（上述のような）ピンからのモーメントを検出するまで移動することによって、他方のピン２０２又は２０４を探索してよい。上記ロボットアームは、上記ロボットが印加するトルクが、反対方向の等しいモーメントによって相殺されるまで、このモーメントを中和するような方向に回転してよい。この条件は、Ｙ軸上のピン２０２、２０４両方がプリフォーム２０５の縁部２０８に接触する場合に満たされる。次に上記力センサは、Ｙ軸上のピン２０２、２０４両方が発見されたというフィードバックを提供する。
【００２７】
上記ロボットアーム及び力センサと通信するロボットコントローラを設けてよい。上記ロボットコントローラは、プロセッサを含んでよく、またネットワーク通信能力を含んでよい。このようなロボットコントローラは、市販供給源から構築できるか、又は得ることができる。例えばＦａｎｕｃ  Ａｍｅｒｉｃａ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＳｙｓｔｅｍ  Ｒ‐３０ｉＢ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒを入手できる。実行時に上述のステップを実施するプログラムを、上記ロボットコントローラに組み込むことができる。上記プログラムを有する上記ロボットコントローラを用いて、上述のロボットアームを移動させることにより、上記プリフォームを上記鋳型上に配置できる。
【００２８】
プリフォーム２０５を鋳型２００上に配置した後、上記ロボットは、真空カップ（図１の１０８）への真空をオフにすることによって、プリフォーム２０５を鋳型表面に対して解放できる。
【００２９】
上述のような上記力センサの適用により、上記ロボットシステムは、各鋳型の位置を、上記プリフォームの縁部が装填された状態でマッピングできる。この方法により、上記ロボットは、全ての機械系の許容誤差、鋳型間の変動、及びプリフォーム間の変動を補償でき、また上記プリフォームを上記鋳型上に、形成されたままの状態の部品寸法を満たすために必要なレベルの精度及び再現性で位置決めできる。上記プリフォームを拾い上げて上述の移動を実施する動作全体は典型的には、高スループット形成プロセスを維持するために、１５秒以内に完了する必要がある。
【００３０】
定義：Ｃｐは、プロセス能力の尺度である。これは、Ｃｐ＝［ＵＳＬ‐ＬＳＬ］／６＊（全データの標準偏差）として算出される。Ｃｐｋは、プロセスの自然な変動性に関して、プロセスがプロセス仕様限界にどの程度近づいているかを測定するインデックスである。Ｃｐｋ＝ＭＩＮＩＭＵＭ［（ＭＥＡＮ‐ＬＳＬ）／３＊標準偏差）、（ＵＳＬ‐ＭＥＡＮ）／３＊標準偏差］である。ＵＳＬは仕様上限であり、ＬＳＬは仕様下限であり、ＭＥＡＮはデータのプロセス平均である。あるプロセスに関して、Ｃｐ及びＣｐｋが高いほど良好である。Ｃｐ及びＣｐｋは本質的に、そのプロセスがどの程度良好に制御されているかを示す。
【００３１】
実施例１（比較例）：ＲＡＤ（オハイオ州）製の空気圧コンプライアンスデバイスを用いて、プリフォームを、２４鋳型回転インデックス付き真空形成機内の鋳型上に配置した。上記空気圧コンプライアンスデバイスは、アクティブなコンピュータ運動制御を用いずに、圧力応答フィードバックに基づいて動作する。対照的に、力センサはコンピュータ制御を使用し、外部源から上記力センサに印加される力及びモーメント（ｘ、ｙ、ｚ、ヨー、ピッチ及びロール）を検出できる。力センサは典型的には、空気圧コンプライアンスデバイスよりもはるかに高い精度を有する。表１は、長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）及び幅（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）寸法に関するＣｐ値を示す。（図５は、プリフォームモデルＰに関するＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｗ１、Ｗ２及びＷ３の定義を示す。）長さ／幅／高さ寸法の得率は５０％未満である（Ｃｐ＜０．５）。
【００３２】
【表１】
2018503588.tif 000003
【００３３】
実施例２：力センサ（ＦＡＮＵＣ  ＦＳ‐１５ｉＡ）を用いて、プリフォームを、２４鋳型回転インデックス付き真空形成機内の鋳型上に配置した。ここで各プリフォームの配置は、図４を参照して上述したプロセスに従った。表２Ａ及び２Ｂは、長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）、高さ（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６）、及び幅（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）寸法に関するＣｐ値を示す。（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６、Ｗ１、Ｗ２及びＷ３の定義は図５に示されている。）試験した全ての位置に関して、Ｃｐは０．９９（９３％の得率に等しい）以上であったが、これは、比較例１に対する有意な改善である。上記力センサはコンピュータ制御を使用し、外部源Ａから上記力センサに印加される力及びモーメント（ｘ、ｙ、ｚ、ヨー、ピッチ及びロール）を検出できる。力センサは典型的には、空気圧コンプライアンスデバイスよりもはるかに高い精度を有し、これが、例１に対するＣｐの有意な改善の原因であり得る。
【００３４】
【表２Ａ】
2018503588.tif 000004
【００３５】
【表２Ｂ】
2018503588.tif 000005
【００３６】
本発明を、限定数の実施形態に関して説明したが、本開示の便益を得た当業者であれば、本出願で開示される本発明の範囲から逸脱しない他の実施形態を案出できることを理解するだろう。従って本発明の範囲は、添付の請求項のみによって限定されるものとする。
【００３７】
以下、本出願の実施形態を項分け記載する。
【００３８】
実施形態１
プリフォームを鋳型上に配置するための装置であって、
プリフォーム操作ツール；
上記プリフォーム操作ツールに連結された力センサであって、上記力センサは、上記プリフォーム操作ツールによる上記プリフォームの操作中に上記プリフォームに印加される力を感知できる、力センサ；及び
上記プリフォーム操作ツールを上記鋳型に対して移動させるために配設されて動作可能である、制御デバイス
を備える、装置。
【００３９】
実施形態２
上記力センサの周りに温度制御バブルを生成するための冷却設備を更に備える、実施形態１に記載の装置。
【００４０】
実施形態３
上記冷却設備は、上記温度制御バブル内の温度を、上記力センサの定格最大動作温度未満に維持するよう構成される、実施形態２に記載の装置。
【００４１】
実施形態４
上記冷却設備は、上記力センサを少なくとも部分的に取り囲むよう配設された冷却缶を備える、実施形態２又は３に記載の装置。
【００４２】
実施形態５
上記冷却缶は二重壁を有し、
冷却流体を循環させるための冷却缶チャンバが、上記二重壁内に配置される、実施形態４に記載の装置。
【００４３】
実施形態６
上記制御デバイスはロボットアームを備え、
上記ロボットアームは上記力センサに連結され、
上記冷却缶は、上記ロボットアームのためのクリアランスを備える、実施形態５に記載の装置。
【００４４】
実施形態７
上記冷却設備は、上記力センサに近接して又は接触して配設された冷却プレートを備える、実施形態２〜６のいずれか１つに記載の装置。
【００４５】
実施形態８
上記冷却プレートは二重壁を有し、
冷却流体を循環させるための冷却プレートチャンバが、上記二重壁内に配置される、実施形態７に記載の装置。
【００４６】
実施形態９
上記冷却設備は、上記力センサに向かう外部熱放射をブロックするために、上記冷却缶に近接して設置された、熱シールドを備える、実施形態２〜７のいずれか１つに記載の装置。
【００４７】
実施形態１０
上記冷却設備は、上記力センサのスポット冷却のために上記力センサに近接して配設された、少なくとも１つの渦管を備える、実施形態２〜７のいずれか１つに記載の装置。
【００４８】
実施形態１１
上記制御デバイスはロボットアームを備え、
上記力センサは上記ロボットアームに連結される、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載の装置。
【００４９】
実施形態１２
プリフォームを鋳型上に配置する方法であって、
力センサに連結されたプリフォーム操作ツールを提供するステップ；
上記プリフォーム操作ツールを用いて上記プリフォームを拾い上げ、上記プリフォームを上記鋳型の近傍に配置するステップ；
上記鋳型上の位置を、上記力センサの補助によって、上記プリフォームの縁部を用いてマッピングするステップ；及び
マッピングされた上記位置に従って、上記プリフォームを上記鋳型上に配置するステップ
を含む、方法。
【００５０】
実施形態１３
上記位置をマッピングする上記ステップ中、上記力センサの周りに温度制御バブルを設け、上記温度制御バブル内の温度を、上記力センサの定格最大動作温度未満に維持することによって、上記力センサを安全な温度に維持するステップを更に含む、実施形態１２に記載の方法。
【００５１】
実施形態１４
上記位置をマッピングする上記ステップは、上記プリフォームを上記鋳型に対して移動させるステップと、上記力センサの出力を、上記プリフォームと、上記鋳型上の一連の配置用ピンとの間の接触を示すために監視するステップとを含む、実施形態１３に記載の方法。
【００５２】
実施形態１５
上記位置をマッピングする上記ステップは、上記力センサが、上記プリフォームの縁部と、第１の軸を横断する第２の軸上の第１の配置用ピンとの間の接触を登録するまで、上記プリフォームを上記第１の軸に沿って移動させるステップを含む、実施形態１４に記載の方法。
【００５３】
実施形態１６
上記位置をマッピングする上記ステップは更に、上記力センサが、上記プリフォームの上記縁部と、上記第１の軸上の第２の配置用ピンとの間の接触を登録するまで、上記プリフォームを上記第２の軸に沿って移動させるステップを含む、実施形態１５に記載の方法。
【００５４】
実施形態１７
上記位置をマッピングする上記ステップは更に、上記力センサが、上記プリフォームの上記縁部と、上記第１の軸上の上記第２の配置用ピン及び第３の配置用ピンの両方との接触を登録するまで、上記プリフォームを回転させるステップを含む、実施形態１６に記載の方法。
【００５５】
実施形態１８
上記力センサの周りに上記温度制御バブルを設けることは、上記力センサを選択的に冷却するステップを含む、実施形態１３〜１７のいずれか１つに記載の方法。
【００５６】
実施形態１９
上記力センサの周りに上記温度制御バブルを設けることは、上記力センサに向かう外部熱放射をブロックするための熱シールドを設けるステップを含む、実施形態１３〜１８のいずれか１つに記載の方法。
【００５７】
実施形態２０
上記力センサを安全な温度に維持する上記ステップは、上記力センサを冷却するステップ及び上記力センサを外部熱放射から遮断するステップのうちの一方又は両方を通して、上記温度制御バブル内の温度を６０℃未満に維持するステップを含む、実施形態１３〜１９のいずれか１つに記載の方法。
【符号の説明】
【００５８】
１０      装置
９０      プリフォーム操作用組立体
１００    力センサ
１０１    温度制御バブル
１０２    ロボットアーム
１０４    力センサアダプタプレート
１０６    プリフォーム操作ツール
１０８    真空カップ
１１０    真空カップ安定器
１１２    真空カップアダプタ
１１３    ポート
１１４    冷却設備
１１８    冷却プレート
１２０    二重壁
１２２    冷却プレートチャンバ
１２８    冷却缶
１３０    窓
１３２    熱シールド
１３４    二重壁
１３６    冷却缶チャンバ
１４０    渦管
２００    鋳型
２０２    配置用ピン
２０４    配置用ピン
２０５    プリフォーム
２０６    配置用ピン
２０８    プリフォーム２０５の縁部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  長さ
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６  高さ
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３  幅
【図１】
2018503588.tif 000006
【図１Ａ】
2018503588.tif 000007
【図２】
2018503588.tif 000008
【図３】
2018503588.tif 000009
【図４】
2018503588.tif 000010
【図５】
2018503588.tif 000011
【国際調査報告】
2018503588.tif 000012
2018503588.tif 000013
2018503588.tif 000014