(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１のコアと、
（ｂ）該第１のコアと対向させて、移動自在に配設された第２のコアと、
（ｃ）前記第１、第２のコアを包囲し、かつ、前記第１、第２のコアと共に成形室に投入され、該成形室から取り出される胴型と、
（ｄ）前記第２のコアと前記胴型との間に形成された加圧室と、
（ｅ）設定された圧力の流体を前記加圧室に供給し、加圧力を前記第２のコアの端面に加える流体供給手段とを有することを特徴とするガラス成形機。
【請求項２】
（ａ）前記第１のコアは下型コアであり、
（ｂ）前記第２のコアは上型コアであり、
（ｃ）前記加圧室内に上型コアのヘッド部が配設される請求項１に記載のガラス成形機。
【請求項３】
前記流体は不活性ガスである請求項１に記載のガラス成形機。
【請求項４】
前記流体供給手段は、前記第１、第２のコア間に型締力を発生させる請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス成形機。
【請求項５】
金型装置を成形室に投入し、該成形室から取り出すことによって成形を行うガラス成形方法において、
（ａ）第１のコアの上にプレフォームを載置し、
（ｂ）該プレフォームの上に第２のコアを配設し、
（ｃ）該第２のコアと胴型との間に形成された加圧室に、設定された圧力の流体を供給して第２のコアを移動させることを特徴とするガラス成形方法。
【請求項６】
成形室に投入され、該成形室から取り出される金型装置において、
（ａ）第１のコアと、
（ｂ）該第１のコアと対向させて、移動自在に配設された第２のコアと、
（ｃ）前記第１、第２のコアを包囲する胴型とを有するとともに、
（ｄ）前記第２のコアは、ヘッド部及び軸部を備え、前記ヘッド部の上端面と前記胴型との間に、加圧用の流体を供給するための第１の空間を形成し、前記ヘッド部の下端面、軸部と前記胴型との間に、胴型に形成されたガス流路を介して流体を供給するための第２の空間を形成することを特徴とする金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス成形機、ガラス成形方法及び金型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、成形品としてのガラス製のレンズを成形するためのガラス成形機においては、上型コア及び下型コアから成る金型装置が配設され、上型コアと下型コアとの間にレンズの原型であるプレフォームが配設され、該プレフォームを加圧機構によって加圧するようになっている。
【０００３】
そして、該加圧機構を駆動するために各種の駆動方式が提供されているが、油圧駆動方式の加圧機構においては、油圧シリンダの動作を油圧制御弁によって制御し、金型装置を作動させるようになっている。
ところが、油圧を利用して加圧機構を駆動するようになっているので、レンズに油が付着することがあり、レンズの品質を低下させてしまう。
【０００４】
一方、電動方式の加圧機構においては、電動サーボモータを駆動して回転を発生させ、回転運動をボールねじ等によって直線運動に変換し、金型装置を作動させるようになっている。
ところが、電動サーボモータ、ボールねじ等の駆動部の構造が複雑になるので、金型装置の作動に誤差が生じてしまうことがあり、高精度な制御を行うために複雑に動作する制御装置が必要になる。
【０００５】
そこで、空圧駆動方式の加圧機構が提供されている。
この場合、シール部等の摩擦抵抗、及びそれに起因するスティックスリップ現象による影響が加圧力に与えられるので、空圧サーボアクチュエータ、及び高精度な位置制御、加圧力制御等が可能な制御装置を配設するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のガラス成形機においては、数百〔ｋｇｆ〕から数〔ｔｏｎ〕の加圧力が発生させられるようになっているので、数〔ｋｇｆ〕から数十〔ｋｇｆ〕程度の小さい加圧力を発生させようとすると、例えば、シール部等の摩擦抵抗による影響を無視することができず、その結果、加圧力にばらつきが生じてしまう。したがって、微小なレンズを成形することができない。
【０００７】
また、複数のレンズを同時に成形しようとすると、成形に必要な加圧力は、一つの金型装置によって得られるレンズの数、すなわち、取り数によって変化するが、加圧力の最大値はガラス成形機の能力により決まるので、取り数に制限が生じてしまう。
本発明は、前記従来のガラス成形機の問題点を解決して、小さい加圧力を発生させることができ、微小な成形品を成形することができ、取り数に制限が生じることがないガラス成形機、ガラス成形方法及び金型装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のガラス成形機においては、第１のコアと、該第１のコアと対向させて、移動自在に配設された第２のコアと、前記第１、第２のコアを包囲し、かつ、前記第１、第２のコアと共に成形室に投入され、該成形室から取り出される胴型と、前記第２のコアと前記胴型との間に形成された加圧室と、設定された圧力の流体を前記加圧室に供給し、加圧力を前記第２のコアの端面に加える流体供給手段とを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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。
図１は本発明の第１の実施の形態におけるガラス成形機の概念図、図２は本発明の第１の実施の形態における金型装置の概念図、図３は本発明の第１の実施の形態における加圧力発生状態を示す図である。
【００１２】
図において、１０は型台３１上に載置された金型装置であり、該金型装置１０は、第１のコアとしての下型コア１１、該下型コア１１と対向させて、かつ、上下方向に移動自在に配設された第２のコアとしての上型コア１２、前記下型コア１１及び上型コア１２を包囲し、かつ、該上型コア１２を案内するスリーブ状の胴型１３、及び該胴型１３の上端に配設された押え１４を備える。また、１６は前記上型コア１２の端面に隣接させて、胴型１３の上端部に形成された加圧室としての空間である。
【００１３】
ところで、前記下型コア１１は、型台３１と当接させて配設された大径のヘッド部１１ａ、及び該ヘッド部１１ａと一体に形成された小径の軸部１１ｂから成り、該軸部１１ｂの上端に成形面Ｓ１が形成される。また、前記上型コア１２は、空間１６内に配設された大径のヘッド部１２ａ、及び該ヘッド部１２ａと一体に形成された小径の軸部１２ｂから成り、該軸部１２ｂの下端に成形面Ｓ２が形成される。なお、前記成形面Ｓ１、Ｓ２は成形品としての図示されないレンズの形状に対応させて形成される。したがって、型締・圧縮工程において圧縮が行われると、プレフォーム１５は成形面Ｓ１、Ｓ２に合わせて変形させられ、レンズが成形される。
【００１４】
そして、前記胴型１３の内周面は、下型コア１１及び上型コア１２を対向させて挿入したときに、各軸部１１ｂ、１２ｂの嵌（はめ）合いによって所定の精度で心合せを行うことができるように加工される。また、前記胴型１３におけるヘッド部１２ａに対応する箇所には、ヘッド部１２ａと胴型１３とが接触することがないように十分な隙（すき）間が形成される。そして、前記押え１４を胴型１３の上端に配設することによって前記空間１６が形成される。なお、前記押え１４の中央には、前記空間１６に流体としての不活性ガスを供給するための所定の直径の穴１４ａが形成される。
【００１５】
また、前記型締・圧縮工程において、金型装置１０の上方から型締ロッド５１が下降させられ、所定の加圧力によって前記押え１４が胴型１３に押し付けられる。なお、胴型１３と押え１４との当接面は、いずれも、前記空間１６内の不活性ガスが漏れないように表面粗さ加工が施される。
ところで、前記金型装置１０の側方に、金型装置１０を加熱するための加熱装置４０が、前記金型装置１０の上方に、前記加圧力を発生させるための型締装置５０、及び前記空間１６に不活性ガスを供給するためのガス供給装置６０が配設される。
【００１６】
そして、前記加熱装置４０は、環状の上プレート３５、筒状の側部プレート３６、円板状の下プレート３７、及び筒状の透明石英管３２から成る環状のケーシング３９を備え、該ケーシング３９内に加熱要素室４３が形成される。また、該加熱要素室４３内には、例えば、加熱源としてのハロゲンランプ４１、及び該ハロゲンランプ４１を包囲して配設された光学反射ミラー４２が配設される。なお、前記透明石英管３２内に金型装置１０が配設される。
【００１７】
したがって、前記ハロゲンランプ４１を点灯させると、該ハロゲンランプ４１の光、すなわち、赤外線が、金型装置１０に直接照射されるとともに、光学反射ミラー４２によって反射させられ、かつ、集光させられた後、金型装置１０を照射する。ところで、前記光学反射ミラー４２は、ハロゲンランプ４１の赤外線を反射して主として金型装置１０の中央部分を照射させるような形状を有する。その結果、金型装置１０の中央部分が重点的に加熱され、前記プレフォーム１５は効率良く加熱される。
【００１８】
そして、前記透明石英管３２は、成形室２０内の気密性を保持するとともに、ハロゲンランプ４１の波長域の赤外線をほとんど透過して金型装置１０を有効に加熱する。また、金型装置１０の所定箇所、例えば、前記胴型１３に熱電対ｔH が配設され、図示されない制御装置は、前記熱電対ｔH によって検出された温度に基づいて前記ハロゲンランプ４１の出力を調整し、金型装置１０の温度を制御する。
【００１９】
そして、前記型締装置５０は、下端を前記押え１４と対向させて配設され、上下方向に移動自在に配設された型締ロッド５１、該型締ロッド５１の上端に取り付けられた環状の型締プレート５２、及び前記上プレート３５と型締プレート５２との間に配設された複数の型締シリンダ５３を備える。該型締シリンダ５３は、前記上プレート３５に固定されたシリンダ部５３ａ及び前記型締プレート５２に固定されたロッド部５３ｂから成り、図示されないバルブを介して供給された圧縮空気によって駆動される。そのために、図示されない圧縮空気流路が配設され、該圧縮空気流路に圧縮空気の圧力を検出するための圧力検出器等が配設される。また、前記型締プレート５２を下方に移動させ、前記型締ロッド５１を押え１４に当接させた場合に、前記型締ロッド５１は、穴１４ａを閉鎖することなく、押え１４を胴型１３に押し付ける。
【００２０】
そして、ガス供給装置６０は、下端を穴１４ａと対向させて前記型締ロッド５１内に配設され、上下方向に移動自在に配設されたガス供給管６１、該ガス供給管６１の上端に取り付けられた環状の可動プレート６２、及び前記型締プレート５２と可動プレート６２との間に配設された複数の配管用シリンダ６３を備える。該配管用シリンダ６３は、前記型締プレート５２に固定されたシリンダ部６３ａ及び前記可動プレート６２に固定されたロッド部６３ｂから成り、図示されないバルブを介して供給された圧縮空気によって駆動される。そのために、図示されない圧縮空気流路が配設され、該圧縮空気流路に圧縮空気の圧力を検出するための圧力検出器等が配設される。
【００２１】
また、前記上プレート３５と型締プレート５２との間に、前記型締ロッド５１を包囲して第１ベローズ３３が、また、前記型締プレート５２と可動プレート６２との間に、前記ガス供給管６１を包囲して第２ベローズ３４がそれぞれ配設される。したがって、前記透明石英管３２、第１ベローズ３３及び第２ベローズ３４の内側に、密閉された成形室２０が形成される。なお、成形室２０内外を遮断するために、図示されないシール装置が配設されるとともに、成形室２０内に不活性ガスの雰囲気を形成するために、図示されない雰囲気形成装置が配設される。
【００２２】
そして、前記型締シリンダ５３を駆動することによって、成形室２０内外を遮断した状態で型締プレート５２を上下に移動させることができる。また、配管用シリンダ６３を駆動することによって、成形室２０内外を遮断した状態で可動プレート６２を上下に移動させることができる。なお、前記ガス供給管６１は、可動プレート６２に固定されているので、配管用シリンダ６３の駆動に伴って可動プレート６２と共に上下に移動させられる。
【００２３】
また、前記ガス供給管６１は、切換弁６４を介して不活性ガスの供給源６５に連結される。前記切換弁６４は位置Ａ及び位置Ｂを採り、位置Ａにおいて切換弁６４は開放され、供給源６５内の不活性ガスをガス供給管６１を介して空間１６に供給する。そして、位置Ｂにおいて切換弁６４は閉鎖され、不活性ガスの供給を停止させる。したがって、前記制御装置の指示に従って前記切換弁６４を定期的に切り換え、不活性ガスを間欠的に空間１６に供給することができる。前記可動プレート６２を下方に移動させ、前記ガス供給管６１を押え１４に当接させた場合に、前記ガス供給管６１は、穴１４ａを閉鎖することなく、押え１４との間を密封する。なお、切換弁６４及び供給源６５によって、加圧力を前記上型コア１２の端面に加える流体供給手段が構成される。
【００２４】
ところで、前記上型コア１２及び胴型１３によって加圧力発生手段が構成され、該加圧力発生手段は、前記流体供給手段によって、前記ガス供給管６１を介して空間１６に不活性ガスが供給されたときに加圧力を発生させる。この場合、前記上型コア１２がロッド部の役割りを、前記胴型１３がシリンダ部の役割りをする。そして、前記加圧力の大きさは、上型コア１２及び胴型１３の寸法、並びに空間１６に供給される不活性ガスの圧力によって決定され、該圧力を制御することによって加圧力の大きさを制御することができる。したがって、加圧力の調整が容易になり、数〔ｋｇｆ〕から数十〔ｋｇｆ〕程度の小さい加圧力を発生させることができる。しかも、従来のガラス成形機のように空圧サーボアクチュエータ等の駆動装置を使用しないので、シール部が必要なくなる。したがって、摩擦抵抗が発生しないので、加圧力にばらつきが生じることがない。その結果、微小なレンズを成形することができる。
【００２５】
また、複数のレンズを同時に成形しようとする場合、加圧力を設定する必要が生じるが、下型コア１１及び上型コア１２によって構成される各コアユニットに均等に不活性ガスの圧力を加えることができるので、前記加圧力の設定を変えることなく、取り数を容易に多くすることができる。
ここで、前記ヘッド部１２ａの直径をＤとし、前記軸部１２ｂの直径をｄとすると、前記ヘッド部１２ａの上端面における受圧面積Ａ11は、
Ａ11＝πＤ2 ／４
になり、ヘッド部１２ａの下端面における受圧面積Ａ12は、
Ａ12＝π（Ｄ2 −ｄ2 ）／４
になる。
【００２６】
そこで、前記空間１６に供給される不活性ガスの圧力をＰ1 とし、前記加圧力をＦとすると、該加圧力Ｆは、
0003892135.tif 000002
になる。
【００２７】
例えば、ヘッド部１２ａの直径Ｄを１〔ｃｍ〕とし、軸部１２ｂの直径ｄを０．８〔ｃｍ〕とし、空間１６内の圧力Ｐ1 を４〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕としたとき、プレフォーム１５を加圧する加圧力Ｆは次のとおりである。
【００２８】
【数１】
0003892135.tif 000003
【００２９】
次に、前記構成のガラス成形機の動作について説明する。
まず、装填（てん）工程において、胴型１３から上型コア１２を取り除き、下型コア１１の上にプレフォーム１５を載置した後、上型コア１２を胴型１３に挿入する。このようにして、金型装置１０内にプレフォーム１５がセットされると、金型装置１０が成形室２０内に投入される。そして、前記雰囲気形成装置は、ガス供給装置６０によって成形室２０内に不活性ガスを供給し、充満させる。
【００３０】
次に、型締・圧縮工程において、型締シリンダ５３が駆動され、型締ロッド５１が下方に移動させられ、押え１４を胴型１３に押し付けて型締めを行う。また、ハロゲンランプ４１を通電して、金型装置１０を設定温度になるまで加熱する。そして、前記配管用シリンダ６３を駆動し、ガス供給管６１を下方に移動させ、押え１４に当接させる。
【００３１】
続いて、切換弁６４を位置Ａに置いて開放し、供給源６５から空間１６に不活性ガスを供給すると、前記空間１６内の圧力Ｐ1 は、供給源６５による不活性ガスの供給圧力よりもわずかに低い圧力、すなわち、ガス供給管６１等の配管経路による圧損分だけ低い圧力になるまで高くなる。その結果、前記式（１）によって与えられる加圧力Ｆが発生させられ、プレフォーム１５は、下型コア１１と上型コア１２との間に挟まれて加圧され、変形してレンズになる。
【００３２】
次に、所定の時間が経過すると冷却工程が開始され、該冷却工程において、切換弁６４が位置Ｂに置かれて閉鎖され、空間１６への不活性ガスの供給が停止させられる。続いて、型締シリンダ５３及び配管用シリンダ６３の駆動が停止させられ、型締ロッド５１及びガス供給管６１が上方に移動させられるとともに、ハロゲンランプ４１への通電も停止させられる。その結果、金型装置１０は冷却され、温度が低くなる。
【００３３】
該金型装置１０の温度が低くなり、所定の温度になると、成形室２０から金型装置１０が取り出され、胴型１３から上型コア１２が取り除かれ、下型コア１１の上の前記レンズが取り出される。
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図４は本発明の第２の実施の形態におけるガス供給管と押えとの関係を示す図である。
【００３４】
図において、１４は押え、１４ａは穴、６１はガス供給管である。前記穴１４ａの周囲に、１２０〔°〕のさらもみ加工が施され、テーパ面Ｓ５が形成される。一方、ガス供給管６１の下端の開口６１ａの周囲に１４０〔°〕の開き角度で第１のテーパ面Ｓ６が、１００〔°〕の開き角度で第２のテーパ面Ｓ７がそれぞれ形成される。そして、ガス供給管６１を押え１４より軟らかい材料によって形成する。例えば、押え１４が超硬合金によって形成される場合、ガス供給管６１をステンレス鋼によって形成する。
【００３５】
この場合、ガス供給管６１が押え１４に当接させられると、ガス供給管６１の下端が押え１４の角度になじむように変形する。したがって、切換弁６４（図１）を開放してガス供給管６１に不活性ガスが供給されたときに、ガス供給管６１の下端と押え１４との間から空間１６内に不活性ガスが流れ出すのを防止することができる。
【００３６】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図５は本発明の第３の実施の形態における金型装置の概念図、図６は本発明の第３の実施の形態における加圧力発生状態を示す図である。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００３７】
この場合、第２のコアとしての上型コア２１は、ヘッド部２１ａ及び軸部２１ｂから成り、前記ヘッド部２１ａの外周面と胴型２３の内周面との間には、わずかな隙間が形成される。したがって、前記ヘッド部２１ａの上方に加圧室としての第１の空間２６が、ヘッド部２１ａの下方に第２の空間２７がそれぞれ形成され、前記第１の空間２６に穴１４ａを介して流体としての不活性ガスが供給される。また、前記第２の空間２７は、胴型２３に形成されたガス流路２３ａを介して成形室２０（図１）と連通させられ、第２の空間２７の圧力を成形室２０内の圧力（本実施の形態において、ほぼ大気圧）と等しくする。
【００３８】
ここで、前記ヘッド部２１ａの直径をＤとし、軸部２１ｂの直径をｄとすると、前記ヘッド部２１ａの上端面における受圧面積Ａ21は、
Ａ21＝πＤ2 ／４
になり、ヘッド部２１ａの下端面における受圧面積Ａ22は、
Ａ22＝π（Ｄ2 −ｄ2 ）／４
になる。
【００３９】
そこで、第１の空間２６に供給される不活性ガスの圧力をＰ11とし、第２の空間２７に供給される不活性ガスの圧力をＰ12とし、プレフォーム１５を加圧する加圧力をＦとすると、該加圧力Ｆは、
Ｆ＝Ｐ11×Ａ21−Ｐ12×Ａ22
≒Ｐ11×Ａ21
になる。
【００４０】
例えば、ヘッド部２１ａの直径Ｄを１〔ｃｍ〕とし、軸部２１ｂの直径ｄを０．８〔ｃｍ〕とし、第１の空間２６内の圧力Ｐ11を４〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕としたとき、前記加圧力Ｆは次のとおりである。
【００４１】
【数２】
0003892135.tif 000004
【００４２】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
図７は本発明の第４の実施の形態における金型装置の概念図である。
図において、１１１は第１のコアとしての下型コア、１１２は第２のコアとしての上型コア、１１３は胴型、１１４は押え、１１４ａは穴、１１５はプレフォーム、１１６は加圧室としての空間である。なお、下型コア１１１及び上型コア１１２によってコアユニットが構成される。
【００４３】
この場合、１個の胴型１１３に対して複数のコアユニットが配設され、各空間１１６は互いに連通させられる。
したがって、各上型コア１１２に流体としての不活性ガスによる共通の圧力を加えることができるので、不活性ガスの圧力の設定を変更することなく、複数の成形品としてのレンズを同時に成形することができる。その結果、取り数を容易に多くすることができ、取り数に制限が生じることがない。
【００４４】
ところで、前記各実施の形態においては、上型コア１２、１１２を上下方向に移動させるようになっているが、下型コア１１、１１１を上下方向に移動させることもできる。また、上型コア１２、１１２を横方向に移動させたり、下型コア１１、１１１を横方向に移動させたりすることもできる。
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。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ガラス成形機においては、第１のコアと、該第１のコアと対向させて、移動自在に配設された第２のコアと、前記第１、第２のコアを包囲し、かつ、前記第１、第２のコアと共に成形室に投入され、該成形室から取り出される胴型と、前記第２のコアと前記胴型との間に形成された加圧室と、設定された圧力の流体を前記加圧室に供給し、加圧力を前記第２のコアの端面に加える流体供給手段とを有する。
【００４６】
この場合、前記加圧力の大きさは、第２のコア及び胴型の寸法、並びに加圧室に供給される流体の圧力によって決定され、圧力を制御することによって加圧力の大きさを制御することができる。したがって、加圧力の調整が容易になり、数〔ｋｇｆ〕から数十〔ｋｇｆ〕程度の小さい加圧力を発生させることができる。しかも、従来のガラス成形機のように空圧サーボアクチュエータ等の駆動装置を使用しないので、シール部が必要なくなる。したがって、摩擦抵抗が発生しないので、加圧力にばらつきが生じることはない。その結果、微小な成形品を成形することができる。
【００４７】
また、複数の成形品を同時に成形しようとする場合、加圧力を設定する必要が生じるが、第１のコア及び第２のコアによって構成される各コアユニットに均等に不活性ガスの圧力を加えることができるので、前記加圧力の設定を変えることなく、取り数を容易に多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるガラス成形機の概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における金型装置の概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における加圧力発生状態を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるガス供給管と押えとの関係を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における金型装置の概念図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における加圧力発生状態を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態における金型装置の概念図である。
【符号の説明】
１１、１１１    下型コア
１２、１１２    上型コア
１２ａ、２１ａ    ヘッド部
１３、１１３    胴型
１５、１１５    プレフォーム
１６、１１６    空間
２６    第１の空間
６４    切換弁
６５    供給源
Ｆ    加圧力
【図１】
0003892135.tif 000005
【図２】
0003892135.tif 000006
【図３】
0003892135.tif 000007
【図４】
0003892135.tif 000008
【図５】
0003892135.tif 000009
【図６】
0003892135.tif 000010
【図７】
0003892135.tif 000011