(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）金型装置と、
（ｂ）該金型装置を収容するケーシングと、
（ｃ）前記金型装置に対して移動自在に配設された可動プレートと、
（ｄ）該可動プレートを移動させる駆動手段と、
（ｅ）前記可動プレートの移動に伴って金型装置を加圧するための加圧力を発生させる加圧ロッドと、
（ｆ）前記ケーシング内を密閉し、前記可動プレートの移動に伴って変形する密閉手段と、
（ｇ）前記ケーシング内に負圧を形成する負圧形成手段と、
（ｈ）前記加圧力を発生させるための加圧力指令、前記負圧によって発生させられる下向きの力、並びに前記可動プレート及び加圧ロッドの自重に基づいて、前記駆動手段を駆動し、前記下向きの力に対向させて推力を発生させる制御装置とを有することを特徴とするガラス成形機。
【請求項２】
前記駆動手段は空圧シリンダである請求項１に記載のガラス成形機。
【請求項３】
前記空圧シリンダは、シリンダ圧力が高くなったときに前記可動プレートと金型装置との間の距離を長くする請求項２に記載のガラス成形機。
【請求項４】
前記密閉手段は、一端が前記ケーシングに、他端が前記可動プレートに固定されたベローズである請求項１に記載のガラス成形機。
【請求項５】
（ａ）金型装置を収容するケーシング内に負圧を形成し、
（ｂ）前記金型装置に対して移動自在に配設された可動プレートに、前記負圧によって発生させられた下向きの力を加え、
（ｃ）前記可動プレートの移動に伴って、加圧ロッドによって金型装置を加圧するための加圧力を発生させ、
（ｄ）該加圧力を発生させるための加圧力指令、前記下向きの力、並びに前記可動プレート及び加圧ロッドの自重に基づいて、駆動手段を駆動し、前記下向きの力に対向させて推力を発生させることを特徴とするガラス成形機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス成形機及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス製のレンズ等の成形品を成形するためのガラス成形機においては、上型コアと下型コアとの間に成形品の原型であるプレフォームがセットされ、該プレフォームを加圧装置によって加圧するようになっている。
そして、該加圧装置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装置においては、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。
【０００３】
ところが、油圧を利用して加圧装置を駆動するようになっているので、成形品に油が付着することがあり、特に、成形品がレンズ等の光学部品である場合には、成形品の品質を低下させてしまう。
一方、電動方式の加圧装置においては、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。
【０００４】
ところが、前記電動サーボモータ、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。
そこで、空圧駆動方式の加圧装置が提供されている。
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。
【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、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、微小な成形品を成形することができない。
【０００６】
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るガラス成形機及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、金型装置と、該金型装置を収容するケーシングと、前記金型装置に対して移動自在に配設された可動プレートと、該可動プレートを移動させる駆動手段と、前記可動プレートの移動に伴って金型装置を加圧するための加圧力を発生させる加圧ロッドと、前記ケーシング内を密閉し、前記可動プレートの移動に伴って変形する密閉手段と、前記ケーシング内に負圧を形成する負圧形成手段と、前記加圧力を発生させるための加圧力指令、前記負圧によって発生させられる下向きの力、並びに前記可動プレート及び加圧ロッドの自重に基づいて、前記駆動手段を駆動し、前記下向きの力に対向させて推力を発生させる制御装置とを有する。
【００１０】
【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略図、図２は本発明の第１の実施の形態における空圧シリンダの拡大図である。
図において、１０はケーシング３６内に収容され、該ケーシング３６の下プレート３７上に載置された金型装置であり、該金型装置１０は、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上型コア１２、並びに前記下型コア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。
【００１１】
前記下型コア１１は、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の先端に図示されない成形面が形成される。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の先端に図示されない成形面が形成される。なお、該成形面はレンズの形状に対応させて形成される。したがって、加圧工程において加圧が行われると、プレフォーム１５は成形面に従って変形させられ、レンズが成形される。
【００１２】
そして、前記ケーシング３６の上プレート３５の中央には開口４０が形成され、該開口４０の周縁に沿って密閉手段としてのベローズ３３が立ち上げられて形成され、該ベローズ３３の上端に、金型装置１０に対して移動自在に可動プレート５２が配設される。この場合、ケーシング３６内に形成される成形室２０は、前記ベローズ３３及び可動プレート５２によって密閉され、負圧形成手段としての図示されない真空ポンプによって真空に保たれ、負圧にされる。前記ベローズ３３は可動プレート５２の移動に伴って変形、すなわち、伸縮し、前記可動プレート５２は成形室２０内を真空に保ったまま上下方向に移動する。この場合、例えば、シール部等が不要になるので、摩擦抵抗によって加圧力にばらつきが生じることはない。したがって、微小なレンズを成形することができる。
【００１３】
ところで、前記ケーシング３６の上方に加圧装置５０が配設される。該加圧装置５０は、前記可動プレート５２、該可動プレート５２の下面から下方に向けて延在させられる加圧ロッド５１、及び前記可動プレート５２を上下方向に移動させるための複数の駆動手段としての空圧シリンダ５３から成る。前記加圧ロッド５１は、開口４０を抜けて下方に延び、上型コア１２に対して接離させられ、可動プレート５２の移動に伴って金型装置１０に加圧力を加える。
【００１４】
そして、前記空圧シリンダ５３は、前記上プレート３５に固定されたシリンダ部５３ａ、及び前記可動プレート５２に固定されたロッド部５３ｂから成り、前記シリンダ部５３ａに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。前記ロッド部５３ｂは、前記シリンダ部５３ａ内において摺（しゅう）動自在に配設されたヘッド７１、及び該ヘッド７１と一体に形成されたロッド７２から成る。
【００１５】
前記シリンダ部５３ａ内は、前記ヘッド７１によってロッド側空気室５４とヘッド側空気室５５とに区画され、前記ロッド側空気室５４はラインＬ１を介して大気に開放される。一方、ヘッド側空気室５５はラインＬ２を介して空圧サーボ弁６１に接続され、該空圧サーボ弁６１によって前記ヘッド側空気室５５内の圧力を制御することができる。そのために、前記ラインＬ２に圧力検出器７０が配設され、該圧力検出器７０によってヘッド側空気室５５内のシリンダ圧力を検出することができる。前記空圧サーボ弁６１は、図示されないスプールを作動させることによって、ラインＬ２、Ｌ３間を連通させてヘッド側空気室５５と空圧源６２とを連結する位置Ａ、ラインＬ２、Ｌ４間を連通させてヘッド側空気室５５内を大気に開放する位置Ｂ、中立位置Ｎ、及びそれらの中間位置を採り、シリンダ圧力を調整する。また、前記ヘッド７１の外周には、静圧部７３が形成され、該静圧部７３にラインＬ５が接続され、該ラインＬ５を介して前記静圧部７３に静圧軸受圧力が加えられる。
【００１６】
図３は本発明の第１の実施の形態における加圧装置の動作を示す図、図４は本発明の第１の実施の形態における加圧力線図である。
前述されたように、成形室２０はケーシング３６、ベローズ３３及び可動プレート５２によって密閉されているので、成形室２０内を真空にすると、成形室２０内外の圧力差によって可動プレート５２に下向きの力ＦV が加わる。ここで、ベローズ３３の受圧面積をＡV とし、大気圧と真空との圧力差を１．０とすると、前記力ＦV は、
ＦV ＝１．０×ＡV 
になる。
【００１７】
ところで、ベローズ３３には、前記可動プレート５２及び加圧ロッド５１の自重Ｗが常に加わる。また、空圧シリンダ５３は、空圧サーボ弁６１（図１）によって調整されたシリンダ圧力Ｐが加わると、前記力ＦV に対向させて推力ＦC を発生させる。すなわち、シリンダ圧力Ｐが高くなったときに可動プレート５２と金型装置１０との間の距離を長くする。この場合、ヘッド７１（図２）の受圧面積をＡとすると、前記推力ＦC は、
ＦC ＝Ｐ×Ａ
になる。
【００１８】
したがって、図４に示されるように、ヘッド側空気室５５内に発生させられたシリンダ圧力Ｐを制御することによって前記推力ＦC を変化させたとき、前記加圧ロッド５１が金型装置１０を押す力、すなわち、加圧力Ｆは次の式（１）によって計算することができる。
0004112664.tif 000002
次に、前記シリンダ圧力Ｐの制御回路について説明する。
【００１９】
図５は本発明の第１の実施の形態におけるシリンダ圧力の制御回路を示す図である。
図において、８１は制御装置であり、該制御装置８１は、加圧力指令Ｆref をシリンダ圧力指令Ｐref に変換する変換部８２、前記シリンダ圧力指令Ｐref と圧力検出器７０によって検出されたシリンダ圧力検出値ＰS との偏差ΔＰを演算する演算部８３、及び前記偏差ΔＰを補償する補償部８４から成り、任意の加圧力指令Ｆref に対応する制御出力ＰC を出力する。
【００２０】
したがって、任意に設定された加圧力指令Ｆref に対応させて制御出力ＰC を出力し、前記加圧力Ｆ（図３）を発生させることができる。
なお、前記変換部８２においては、加圧力指令Ｆref に対応するシリンダ圧力指令Ｐref を次の式（２）によって計算することができる。
Ｐref ＝（ＦV ＋Ｗ−Ｆref ）／Ａ                      ……（２）
次に、前記制御出力ＰC は、サーボ増幅器８６によって増幅され、スプール駆動信号Ｓ１として空圧サーボ弁６１に送られる。そして、該空圧サーボ弁６１は、前記スプール駆動信号Ｓ１を受けて前記加圧力指令Ｆref に対応するシリンダ圧力Ｐを発生させる。
【００２１】
このように、前記力ＦV 及び推力ＦC はオフセット式に加わるので、数〔ｋｇｆ〕から数十〔ｋｇｆ〕程度の小さい加圧力Ｆを発生させることができるだけでなく、加圧力Ｆを最大の値から零近傍の値まで一様に制御することができる。なお、加圧力Ｆの最大の値はベローズ３３の直径によって決まる。したがって、ベローズ３３及び空圧シリンダ５３の各直径を適宜設定することによって、加圧力Ｆを制御することができる範囲を変更することができる。
【００２２】
また、駆動手段として摩擦抵抗の小さい空圧シリンダ５３、及び密閉手段として摩擦抵抗が無いベローズ３３が使用されるので、加圧力Ｆにばらつきが生じることはない。したがって、微小なレンズを成形することができる。
なお、ベローズ３３を使用しているので、ばね定数によって加圧力Ｆにばらつきが生じるが、ばね定数が小さく、ストロークが短いものを使用することによって、前記ばらつきを無視することができる程度に小さくすることができる。
【００２３】
次に、第２の実施の形態について説明する。
図６は本発明の第２の実施の形態における空圧シリンダの第１の状態図、図７は本発明の第２の実施の形態における空圧シリンダの第２の状態図である。
図において、１５３は可動プレート５２（図１）を移動させる駆動手段としての空圧シリンダ（例えば、ベロフラムシリンダ（商品名））、１５３ａはシリンダ部、１５３ｂはロッド部であり、該ロッド部１５３ｂは、周縁が前記シリンダ部１５３ａのほぼ中央に固定された密閉手段としてのベローズ１７１、端面が該ベローズ１７１に固定されたヘッド１７２、該ヘッド１７２に固定されたロッド１７３、及びスプリング１７４を備える。前記シリンダ部１５３ａは、前記ヘッド１７２によってヘッド側空気室１７５とロッド側空気室１７６とに区画され、前記スプリング１７４は、ヘッド１７２をヘッド側空気室１７５側に付勢する。そして、該ヘッド側空気室１７５内に空圧サーボ弁６１によって調整されたシリンダ圧力Ｐ（図５）が形成される。なお、Ｌ２はラインである。
【００２４】
この場合、空圧シリンダ１５３に摺動部がないので摩擦抵抗を無くすことができる。したがって、加圧力Ｆにばらつきが生じることがないので、微小なレンズを成形することができる。
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。
【００２５】
【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、金型装置と、該金型装置を収容するケーシングと、前記金型装置に対して移動自在に配設された可動プレートと、該可動プレートを移動させる駆動手段と、前記可動プレートの移動に伴って金型装置を加圧するための加圧力を発生させる加圧ロッドと、前記ケーシング内を密閉し、前記可動プレートの移動に伴って変形する密閉手段と、前記ケーシング内に負圧を形成する負圧形成手段と、前記加圧力を発生させるための加圧力指令、前記負圧によって発生させられる下向きの力、並びに前記可動プレート及び加圧ロッドの自重に基づいて、前記駆動手段を駆動し、前記下向きの力に対向させて推力を発生させる制御装置とを有する。
【００２６】
この場合、ケーシング内に負圧を形成するとともに、駆動手段によって可動プレートを移動させると、加圧ロッドは、可動プレートの移動に伴って金型装置を加圧するための加圧力を発生させる。
そして、密封手段は、ケーシング内を密封した状態に保ちながら可動プレートの移動に伴って変形する。この場合、密封手段に摩擦抵抗が無いので、加圧力にばらつきが生じることはない。したがって、微小な成形品を成形することができる。
【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略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における空圧シリンダの拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における加圧装置の動作を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における加圧力線図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるシリンダ圧力の制御回路を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における空圧シリンダの第１の状態図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における空圧シリンダの第２の状態図である。
【符号の説明】
１０    金型装置
３３、１７１    ベローズ
３６    ケーシング
５１    加圧ロッド
５２    可動プレート
５３、１５３    空圧シリンダ
Ｆ    加圧力
ＦC     推力
ＦV     力
Ｐ    シリンダ圧力
【図１】
0004112664.tif 000003
【図２】
0004112664.tif 000004
【図３】
0004112664.tif 000005
【図４】
0004112664.tif 000006
【図５】
0004112664.tif 000007
【図６】
0004112664.tif 000008
【図７】
0004112664.tif 000009