(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）該第２のコアを案内する胴型と、
（ｄ）前記第１、第２のコアを加熱する加熱装置と、
（ｅ）前記第２のコアに加圧力を加える加圧装置と、
（ｆ）前記胴型の温度を検出する第１の温度検出器と、
（ｇ）前記第１、第２のコアのうちの少なくとも一方の温度を検出する第２の温度検出器と、
（ｈ）前記第１、第２のコアの温度を立ち上げるに当たり、第１の工程で、胴型の温度が第１の目標値になるように胴型の温度の制御を行い、第２の工程で、一方のコアの温度が、前記第１の目標値より低く設定された第２の目標値になるように一方のコアの温度の制御を行う制御装置とを有するとともに、
（ｉ）前記一方のコアの温度が、前記第２の目標値より低く設定された第３の目標値に到達したときに第２の工程が開始されることを特徴とするガラス成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス成形機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス製の成形品、例えば、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、下型コア及び胴型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被成形物としてのプリフォームをセットし、該プリフォームを、前記金型装置を介して加熱し、加圧機構によって加圧して変形させるようにしている。
【０００３】
この場合、前記金型装置を加熱し、金型装置を介してプリフォームを加熱するようにしているが、金型装置を加熱する方法として、熱板加熱方法（特開平４−１６４８２６号公報参照）及び高周波誘導加熱方法（特開昭６３−１７０２２８号公報参照）が提供されている。
前記熱板加熱方法においては、複数のヒータが埋め込まれた熱板を金型装置に接近させるか、又は接触させるようにしている。そして、熱板を金型装置に接近させる場合、金型装置は対流及び輻（ふく）射によって加熱され、熱板を金型装置に接触させる場合、金型装置は対流、輻射及び接触熱伝達によって加熱される。
【０００４】
また、前記高周波誘導加熱方法においては、加熱装置によって高周波を発生させ、金型装置は誘導加熱によって加熱される。
【０００５】
【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、温度検出器によって胴型の温度（以下「胴型温度」という。）が検出され、検出された胴型温度に基づいて胴型温度がフィードバック制御されるようになっているが、プリフォームの温度を成形に最適な目標温度にすることは困難であり、プリフォームの温度の再現性が低い。また、プリフォームの温度にオーバーシュートが発生するのを防止するようにしているので、プリフォームの温度が目標温度に到達するのに必要な時間が長くなってしまう。
【０００６】
すなわち、実際に成形の対象になるのはプリフォームであり、金型装置を介してプリフォームを加熱する場合、熱は、まず、胴型に伝達され、その後、上型コア及び下型コアに伝達されるので、常に胴型温度は上型コア及び下型コアの温度（以下「コア温度」という。）より高く、しかも、胴型温度の立上りはコア温度の立上りより速くなる。
【０００７】
したがって、温度検出器によって胴型温度を検出し、検出された胴型温度に基づいてフィードバック制御を行った場合、胴型温度とプリフォームの温度との差が大きいので、プリフォームの温度を成形に最適な温度にすることは困難であり、プリフォームの温度の再現性が低い。
そこで、プリフォームの温度との差が小さいコア温度を検出し、検出されたコア温度に基づいてフィードバック制御を行うことが考えられる。ところが、コア温度に基づいてフィードバック制御を行うと、コア温度が目標温度に到達した時点で、胴型温度がコア温度と比べて著しく高くなり、胴型が過剰に熱膨張したり、熱変形したりして、金型装置の耐久性が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来のガラス成形機の問題点を解決して、被成形物の温度の再現性を向上させることができ、プリフォームの温度が目標温度に到達するのに必要な時間を短くすることができ、金型装置の耐久性を向上させることができるガラス成形機を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、該第２のコアを案内する胴型と、前記第１、第２のコアを加熱する加熱装置と、前記第２のコアに加圧力を加える加圧装置と、前記胴型の温度を検出する第１の温度検出器と、前記第１、第２のコアのうちの少なくとも一方の温度を検出する第２の温度検出器と、前記第１、第２のコアの温度を立ち上げるに当たり、第１の工程で、胴型の温度が第１の目標値になるように胴型の温度の制御を行い、第２の工程で、一方のコアの温度が、前記第１の目標値より低く設定された第２の目標値になるように一方のコアの温度の制御を行う制御装置とを有する。
そして、前記一方のコアの温度が、前記第２の目標値より低く設定された第３の目標値に到達したときに第２の工程が開始される。
【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２は本発明の実施の形態におけるガラス成形機の概念図、図３は本発明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、１０は金型装置であり、該金型装置１０は、ガラス成形機の装置本体となる型台３１上に載置され、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、及び前記下型コア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を備える。
【００１２】
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、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は図示されないガラス製の成形品、例えば、レンズの形状に対応させて形成される。したがって、下型コア１１の上に被成形物としてのプリフォーム１５をセットし、加熱工程において、金型装置１０を介してプリフォーム１５を加熱し、該プリフォーム１５の温度を所定の目標温度にし、加圧工程において、図３に示される矢印Ａ方向に金型装置１０に加圧力を加えると、プリフォーム１５は、下型コア１１及び上型コア１２によって挟まれ、成形面Ｓ１、Ｓ２の形状に合わせて変形させられ、レンズが成形される。
【００１３】
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。
前記ガラス成形機は、胴型１３を型台３１に対して押さえ付けることによって金型装置１０と型台３１との接触状態を良好にする型締装置５０、金型装置１０に加圧力を加え、上型コア１２を下方に押し付けて、プリフォーム１５を変形させる加圧装置６０、並びに前記下型コア１１、上型コア１２及び胴型１３を加熱することによってプリフォーム１５を加熱する加熱装置４０を有する。
【００１４】
そして、該加熱装置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、リング状の熱源としてのハロゲンランプ４１が配設され、該ハロゲンランプ４１の周囲に光学反射ミラー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。
【００１５】
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、透明石英管３２を介して金型装置１０に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、透明石英管３２を介して金型装置１０を照射する。なお、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の軸方向における中央部分を照射するような形状を有する。その結果、金型装置１０の軸方向における中央部分が重点的に加熱され、前記プリフォーム１５は効率良く加熱される。
【００１６】
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、該金型装置１０の所定箇所、例えば、前記胴型１３の軸方向における中央部分に第１の温度検出器としての第１の熱電対ｔｈ１が配設されるとともに、前記下型コア１１に第２の温度検出器としての第２の熱電対ｔｈ２が配設され、図示されない制御装置は、前記第１の熱電対ｔｈ１によって検出された胴型温度、及び第２の熱電対ｔｈ２によって下型コア１１について検出されたコア温度に基づいて金型装置１０の温度を制御する。なお、必要に応じて前記上型コア１２に図示されない第３の熱電対を配設することができる。この場合、例えば、前記下型コア１１の温度と第３の熱電対によって検出された上型コア１２の温度との平均値を算出し、該平均値及び前記胴型温度に基づいて金型装置１０の温度を制御することができる。
【００１７】
そして、前記型締装置５０は、下端を前記胴型１３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空圧式の型締用シリンダ５３を備える。該型締用シリンダ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、圧縮空気によって駆動される。そのために、前記各シリンダ部５３ａにおいて、ヘッド側空気室５３ｃに空気流路Ｌ１を介して圧縮空気源ＳＵ１が、ロッド側空気室５３ｄに空気流路Ｌ２を介してサーボ弁６４がそれぞれ接続される。そして、該サーボ弁６４は、空気流路Ｌ３を介して圧縮空気源ＳＵ２に接続され、空気流路Ｌ４を介して大気に連通させられる。なお、前記空気流路Ｌ２には、圧縮空気の圧力を検出するための圧力検出器Ｐｒ１が配設される。
【００１８】
そして、前記加圧装置６０は、下端を上型コア１２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加圧ロッド６１、該加圧ロッド６１の上端に取り付けられた加圧プレート６２、及び前記型締プレート５２と加圧プレート６２との間に配設された複数の空圧式の加圧用シリンダ６３を備える。該加圧用シリンダ６３は、前記型締プレート５２に固定されたシリンダ部６３ａ、及び前記加圧プレート６２に固定されたロッド部６３ｂから成り、圧縮空気によって駆動される。そのために、前記各シリンダ部６３ａにおいて、ヘッド側空気室６３ｃに空気流路Ｌ５を介して圧縮空気源ＳＵ３が、ロッド側空気室６３ｄに空気流路Ｌ６を介してサーボ弁６５がそれぞれ接続される。そして、該サーボ弁６５は、空気流路Ｌ７を介して圧縮空気源ＳＵ４に接続され、空気流路Ｌ８を介して大気に連通させられる。なお、前記空気流路Ｌ６には、圧縮空気の圧力を検出するための圧力検出器Ｐｒ２が配設される。
【００１９】
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が配設され、前記型締プレート５２と加圧プレート６２との間に、前記加圧ロッド６１を包囲して第２ベローズ３４が配設される。したがって、第１ベローズ３３、第２ベローズ３４及び加圧プレート６２によって前記成形室２０を密閉することができる。なお、該成形室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内を真空排気したり、成形室２０内に不活性ガスの雰囲気を形成したりするために、図示されない雰囲気形成装置が配設される。
【００２０】
そして、前記型締用シリンダ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、加圧用シリンダ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加圧プレート６２を上下に移動させることができる。なお、前記加圧ロッド６１は加圧プレート６２に固定されているので、加圧用シリンダ６３の駆動に伴って加圧プレート６２と共に上下に移動させられる。
【００２１】
ところで、前記圧縮空気源ＳＵ１によって一定の圧力ＰSU1 が発生させられると、ヘッド側空気室５３ｃ内は圧力ＰSU1 に保たれ、圧縮空気源ＳＵ３によって一定の圧力ＰSU3 が発生させられると、ヘッド側空気室６３ｃ内は圧力ＰSU3 に保たれる。これに対して、ロッド側空気室５３ｄ内のシリンダ圧力はサーボ弁６４によって制御されてＰM にされ、ロッド側空気室６３ｄ内のシリンダ圧力はサーボ弁６５によって制御されてＰP にされる。
【００２２】
次に、前記加熱装置４０について説明する。
図４は本発明の実施の形態における加熱装置の要部断面図、図５は本発明の実施の形態におけるハロゲンランプの平面図、図６は本発明の実施の形態におけるハロゲンランプの照射パターンを示す図である。
図に示されるように、加熱装置４０は、金型装置１０を包囲して配設されたハロゲンランプ４１、及び該ハロゲンランプ４１に沿って、かつ、ハロゲンランプ４１を包囲して配設された環状の光学反射ミラー４２を備える。各ハロゲンランプ４１の両端は、端子４１ａを介して図示されない電源に接続される。また、前記ハロゲンランプ４１は、半円形部８１、８２を合わせることによってリング状に形成される。
【００２３】
そして、前述されたように、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、図６に示されるような所定の照射パターンで金型装置１０を照射する。そのために、光学反射ミラー４２に反射面４２ａが形成されるとともに、該反射面４２ａは鏡面に加工され、かつ、反射率の高い金めっきが施される。なお、前記照射パターンは、例えば、正規確率分布の分布パターンに近似させて設定され、中央部分の光強度が高く、中央部分から離れるほど光強度が低くされる。
【００２４】
この場合、プリフォーム１５（図３）の加熱効率を高くすることができるので、プリフォーム１５の加熱速度を高くすることができ、成形サイクルを短くすることができる。また、金型装置１０の材料としてセラミックス材を使用することができるので、金型装置１０のコストを低くすることができる。しかも、金型装置１０は、軸方向における中央部分が主として加熱されるので、金型装置１０の軸方向における中央部分の温度を十分に高くすることができる。また、金型装置１０の軸方向における中央部分以外の部分の温度が過剰に高くなるのを防止することができるので、下型コア１１、上型コア１２及び胴型１３の心合せの精度を維持することができる。
【００２５】
そして、金型装置１０への入熱量を設定された値にすることができるので、プリフォーム１５の加熱速度を高くすることができる。
なお、本実施の形態において、ハロゲンランプ４１は半円形部８１、８２を合わせることによってリング状に形成されるようになっているが、一体に形成されたリング状のハロゲンランプを使用することもできる。また、ハロゲンランプ４１を３個以上の弧状部を合わせることによってリング状にすることもできる。
【００２６】
次に、前記構成のガラス成形機の制御回路について説明する。
図１は本発明の実施の形態におけるガラス成形機の制御回路図、図７は本発明の実施の形態におけるガラス成形機の動作を示すタイムチャートである。
図において、７０は制御装置であり、該制御装置７０は、胴型温度θ１を制御して制御出力としての電力指令値を演算する胴型制御部７１、コア温度θ２を制御して制御出力としての電力指令値を演算するコア制御部７２、前記胴型制御部７１の制御出力の信号とコア制御部７２の制御出力の信号とを切り換えることによって、胴型温度θ１の制御とコア温度θ２の制御とを切り換える信号切換器７３、第１の目標値としての胴型温度θ１の目標温度θREF1から第１の熱電対ｔｈ１によって検出された胴型温度θS1を減算し、偏差Δθ１を算出する減算器７４、及び第２の目標値としてのコア温度θ２の目標温度θREF2から第２の熱電対ｔｈ２によって検出されたコア温度θS2を減算し、偏差Δθ２を算出する減算器７５を備える。
【００２７】
なお、胴型温度θ１及びコア温度θ２の制御はいずれもフィードバック制御であり、前記胴型制御部７１は偏差Δθ１に基づいて、胴型温度θS1が目標温度θREF1になるように電力指令値を出力し、コア制御部７２は偏差Δθ２に基づいて、コア温度θS2が目標温度θREF2になるように電力指令値を出力する。前記胴型制御部７１、コア制御部７２及び減算器７４、７５として、市販されているＰＩＤ温度調節器を使用することができる。
【００２８】
そして、前記信号切換器７３は、端子７３ａ、７３ｃ間、及び端子７３ｂ、７３ｃ間を選択的に接続し、胴型制御部７１から出力された電力指令値とコア制御部７２から出力された電力指令値とを切り換えるスイッチＳＷから成り、該スイッチＳＷは、制御装置７０の図示されない制御切換手段によって作動させられる。なお、該スイッチＳＷには電子的スイッチが使用される。
【００２９】
そして、前記制御装置７０から出力された電力指令値ＷS は、電力調整器７６に送られ、電力調整器７６は、前記電力指令値ＷS を電流ｉに変換し、該電流ｉをハロゲンランプ４１に送る。
ところで、仮に、胴型温度θS1だけを検出し、胴型温度θS1に基づいて胴型温度θ１の制御だけを行うと、プリフォーム１５（図２）の温度を成形に最適な目標温度にすることは困難であり、プリフォーム１５の温度の再現性が低い。また、プリフォーム１５の温度にオーバーシュートが発生するのを防止するように機能するので、プリフォーム１５の温度が目標温度に到達するのに必要な時間が長くなってしまう。
【００３０】
これに対して、仮に、コア温度θS2だけを検出し、コア温度θS2に基づいてコア温度θ２の制御だけを行うと、コア温度θS2が目標温度θREF2に到達した時点で、胴型温度θ１がコア温度θ２と比べて著しく高くなり、胴型１３が過剰に熱膨張したり、熱変形したりして金型装置１０の耐久性が低下してしまう。
そこで、前記制御切換手段は、信号切換器７３を操作して、第１の工程において制御点を胴型１３に置くことによって胴型温度θ１の制御を行い、所定のタイミングｔ１で、コア温度θ２に対応させて設定された切換条件が成立したときに第２の工程を開始し、該第２の工程において制御点を下型コア１１に置くことによってコア温度θ２の制御を行うようにしている。この場合、前記タイミングｔ１としては、コア温度θS2が第３の目標値としての目標温度θREF3に到達した時点が選択される。なお、目標温度θREF3は目標温度θREF2より低く設定される。また、必要に応じて第２の工程における制御点を上型コア１２に置くこともできる。
【００３１】
そして、胴型１３の材質によって胴型１３の耐熱性、熱膨張率等が異なることから、前記目標温度θREF1は胴型１３の材質を考慮して設定される。なお、目標温度θREF2は成形品の材料となるガラスの成形温度を考慮して設定される。
また、金型装置１０を介してプリフォーム１５を加熱する場合、熱は、まず、胴型１３に伝達され、その後、上型コア１２及び下型コア１１に伝達されるので、常に胴型温度θ１はコア温度θ２より高く、しかも、胴型温度θ１の立上りはコア温度θ２の立上りより速くなる。そこで、前記目標温度θREF1は目標温度θREF2より高く設定される。
【００３２】
そして、胴型１３と下型コア１１及び上型コア１２との間の温度差が大きいほど、胴型１３から下型コア１１及び上型コア１２に伝達される熱量が大きくなるので、胴型温度θ１の制御を行っている間は、胴型温度θ１が高いほどコア温度θ２の立上りは速い。また、前記目標温度θREF1は胴型１３の材質を考慮して設定されるので、目標温度θREF1を胴型１３の材質上許容される最高の値に設定することによって、コア温度θ２を最高の昇温速度で立ち上げることができる。
【００３３】
本実施の形態においては、コア温度θS2が目標温度θREF3に到達したことを切換条件にしているが、胴型制御部７１内の図示されない微分手段によってコア温度θS2を微分し、微分値が閾（しきい）値より低くなったことを切換条件にすることができる。また、金型装置１０の加熱を開始してから設定時間が経過したことを切換条件にすることもできる。
【００３４】
このように、第１の工程において胴型温度θ１の制御が行われ、第２の工程においてコア温度θ２の制御が行われるようになっているので、第２の工程が開始されるのに伴って電力指令値ＷS が小さくされる。したがって、コア温度θS2が目標温度θREF3に到達した時点で、胴型温度θ１がコア温度θ２と比べて著しく高くなるのを防止することができるので、胴型１３が過剰に熱膨張したり、熱変形したりすることがなくなり、金型装置１０の耐久性を向上させることができる。
【００３５】
また、第２の工程が開始されるのに伴って、実際に成形の対象になるプリフォーム１５に接触する下型コア１１のコア温度θ２の制御が行われるので、プリフォーム１５の温度を成形に最適な目標温度にすることが容易になり、プリフォーム１５の温度の再現性を向上させることができる。そして、プリフォーム１５の温度にオーバーシュートが発生することがなく、プリフォーム１５の温度が目標温度に到達するのに必要な時間を短くすることができる。
【００３６】
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。
【００３７】
【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、該第２のコアを案内する胴型と、前記第１、第２のコアを加熱する加熱装置と、前記第２のコアに加圧力を加える加圧装置と、前記胴型の温度を検出する第１の温度検出器と、前記第１、第２のコアのうちの少なくとも一方の温度を検出する第２の温度検出器と、前記第１、第２のコアの温度を立ち上げるに当たり、第１の工程で、胴型の温度が第１の目標値になるように胴型の温度の制御を行い、第２の工程で、一方のコアの温度が、前記第１の目標値より低く設定された第２の目標値になるように一方のコアの温度の制御を行う制御装置とを有する。
そして、前記一方のコアの温度が、前記第２の目標値より低く設定された第３の目標値に到達したときに第２の工程が開始される。
【００３８】
この場合、第１の工程において胴型の温度の制御が行われ、第２の工程においてコアの温度の制御が行われるようになっているので、第２の工程が開始されるのに伴って電力指令値が小さくされる。したがって、コアの温度が第２の目標温度に到達した時点で、胴型の温度がコアの温度と比べて著しく高くなるのを防止することができるので、胴型が過剰に熱膨張したり、熱変形したりすることがなくなり、金型装置の耐久性を向上させることができる。
【００３９】
また、第２の工程が開始されるのに伴って、実際に成形の対象になる被成形物に接触する第１、第２のコアの温度の制御が行われるので、被成形物の温度を成形に最適な目標温度にすることが容易になり、被成形物の温度の再現性を向上させることができる。そして、被成形物の温度にオーバーシュートが発生することがなくなるので、被成形物の温度が目標温度に到達するのに必要な時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の制御回路図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の概念図である。
【図３】本発明の実施の形態における金型装置の概念図である。
【図４】本発明の実施の形態における加熱装置の要部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるハロゲンランプの平面図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるハロゲンランプの照射パターンを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるガラス成形機の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１１    下型コア
１２    上型コア
１３    胴型
４０    加熱装置
５０    型締装置
６０    加圧装置
７０    制御装置
ｔｈ１、ｔｈ２    第１、第２の熱電対
θ１    胴型温度
θ２    コア温度
θREF1、θREF2    目標温度
【図１】
0003921005.tif 000002
【図２】
0003921005.tif 000003
【図３】
0003921005.tif 000004
【図４】
0003921005.tif 000005
【図５】
0003921005.tif 000006
【図６】
0003921005.tif 000007
【図７】
0003921005.tif 000008