(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１のコア、該第１のコアと対向させて、かつ、移動自在に配設された第２のコア、及び前記第１、第２のコアを包囲する胴型を備えた金型装置と、
（ｂ）前記第１、第２のコアを加熱する加熱装置と、
（ｃ）前記第２のコアに加圧力を加える加圧装置と、
（ｄ）前記胴型に型締力を前記加圧力と同じ向きに加えて型締めを行う型締装置と、
（ｅ）前記型締力を、加熱工程において小さくし、冷却工程において大きくする制御装置とを有す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、レンズの原型であるプリフォームが、前記上型コアと下型コアとの間にセットされ、加熱され加圧されるようになっている。
【０００３】
この場合、前記ガラス成形機における各ステーションを、プリフォームがセットされた金型装置が移動させられる。そして、金型装置が所定の温度に達すると、前記加圧装置による加圧力が金型装置に加えられ、前記プリフォームが加圧されて変形させられ、レンズが成形される（特開平４−１６４８２６号公報参照）。
【０００４】
【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、金型装置とガラス成形機の装置本体との接触状態が変化して接触熱コンダクタンスにばらつきが生じ、各成形ショットごとに、加熱工程における金型装置と装置本体との間の伝熱量にばらつきが生じてしまう。その結果、金型装置における昇温時間及び温度分布の再現性が低下してしまう。
【０００５】
そこで、レンズの成形が行われている間、前記胴型に所定の型締力を加えて型締めを行うようにしたガラス成形機が考えられる。
この場合、金型装置と装置本体との間の接触熱コンダクタンスが前記型締力に対応する値で安定するので、各成形ショットごとに、加熱工程における金型装置と装置本体との間の伝熱量にばらつきが生じることはない。その結果、金型装置における昇温時間及び温度分布の再現性を向上させることができる。
【０００６】
ところが、前記構成のガラス成形機においては、型締力を大きくすると金型装置と装置本体との間の伝熱量が多くなり、加熱工程における放熱量が多くなって昇温速度が低下してしまう。また、型締力を小さくすると金型装置と装置本体との間の伝熱量が少なくなり、冷却工程における放熱量が少なくなって冷却速度が低くなってしまう。したがって、成形サイクルが長くなってしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来のガラス成形機の問題点を解決して、金型装置における昇温時間及び温度分布の再現性を向上させることができるだけでなく、成形サイクルを短くす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。
【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、該第１のコアと対向させて、かつ、移動自在に配設された第２のコア、及び前記第１、第２のコアを包囲する胴型を備えた金型装置と、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、前記胴型に型締力を前記加圧力と同じ向きに加えて型締めを行う型締装置と、前記型締力を、加熱工程において小さくし、冷却工程において大きくする制御装置とを有する。
【０００９】
【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はガラス成形機の装置本体としての型台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、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。
【００１０】
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、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はガラス成形品としての図示されないガラス製の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、レンズの原型であるプリフォーム１５をセットし、加熱工程において金型装置１０を所定の温度に加熱し、加圧工程において図３に示される矢印Ａ方向に上型コア１２に加圧力を加えると、プリフォーム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。
【００１１】
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に対して押し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、上型コア１２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、及び金型装置１０を所定の温度に加熱し、該温度を維持する加熱装置４０を有する。
【００１２】
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、ハロゲンランプ４１、及び該ハロゲンランプ４１を包囲する光学反射ミラー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。
【００１３】
そして、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を照射するとともに、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。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、前記プリフォーム１５は効率良く加熱される。
【００１４】
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させて金型装置１０を有効に加熱する。また、該金型装置１０の所定の箇所、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金型装置１０の温度を制御する。
【００１５】
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、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Ｐr １が配設される。
【００１６】
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シリンダ６３を備える。該加圧シリンダ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Ｐr ２が配設される。
【００１７】
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。
【００１８】
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を上下方向に移動させることができる。なお、型締ロッド５１は、型締プレート５２に固定されているので、型締シリンダ５３の駆動に伴って型締プレート５２と共に上下方向に移動させられる。また、加圧シリンダ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を上下方向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、加圧シリンダ６３の駆動に伴って加圧プレート６２と共に上下方向に移動させられる。
【００１９】
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。
【００２０】
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４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である。
図において、７０は制御装置であり、該制御装置７０は型締力制御部７１及び加圧力制御部７２を備える。前記型締力制御部７１は、型締力指令ＦMrをシリンダ圧力指令ＰMrに変換する変換部７３、前記シリンダ圧力指令ＰMrと圧力検出器Ｐr １によって検出されたシリンダ圧力検出値ＰMSとの偏差ΔＰM を演算する演算部７４、及び該演算部７４によって演算された偏差ΔＰM を補償して前記型締力指令ＦMrに対応する制御出力α１を出力する補償部７５から成る。そして、前記制御出力α１はサーボ増幅器７６によって増幅されて型締出力α２になり、該型締出力α２はサーボ弁６４に送られる。その結果、該サーボ弁６４によってシリンダ圧力がＰM にされる。
【００２１】
一方、前記加圧力制御部７２は、加圧力指令ＦPrをシリンダ圧力指令ＰPrに変換する変換部７７、シリンダ圧力指令ＰPrと圧力検出器Ｐr ２によって検出されたシリンダ圧力検出値ＰPSとの偏差ΔＰP を演算する演算部７８、及び該演算部７８によって演算された偏差ΔＰP を補償して前記加圧力指令ＦPrに対応する制御出力β１を出力する補償部７９から成る。そして、前記制御出力β１はサーボ増幅器８０によって増幅されて加圧出力β２になり、該加圧出力β２はサーボ弁６５に送られる。その結果、該サーボ弁６５によってシリンダ圧力がＰP にされる。
【００２２】
このように、型締力指令ＦMrに基づいてシリンダ圧力ＰM を、加圧力指令ＦPrに基づいてシリンダ圧力ＰP を発生させることができるので、任意に設定された型締力を金型装置１０（図３）、すなわち、胴型１３に加え、該胴型１３を型台３１に押し付けることができるだけでなく、任意に設定された加圧力を前記上型コア１２に加え、プリフォーム１５を変形させることができる。
【００２３】
したがって、金型装置１０と型台３１との接触状態による接触熱コンダクタンスにばらつきが生じるのを防止することができるので、各成形ショットごとに、加熱工程における金型装置１０と型台３１との間の伝熱量にばらつきが生じることはない。その結果、金型装置１０における昇温時間及び温度分布の再現性を向上させることができる。
【００２４】
次に、型締力が冷却速度に与える影響について説明する。
図５は接触圧力と接触熱コンダクタンスとの関係図、図６は接触熱コンダクタンスと冷却速度との関係図である。なお、図５において、横軸に接触圧力を、縦軸に接触熱コンダクタンスを、図６において、横軸に接触熱コンダクタンスを、縦軸に冷却速度を採ってある。
【００２５】
図５に示されるように、金型装置１０（図３）と型台３１との間の接触圧力が大きいほど、接触熱コンダクタンスが大きくなり、伝熱量が多くなる。また、図６に示されるように、接触熱コンダクタンスが大きいほど、冷却速度が高くなる。したがって、伝熱量を多くし、冷却速度を高くしようとする場合には型締力を大きくし、伝熱量を少なくし、冷却速度を低くしようとする場合には型締力を小さくすればよいことが分かる。
【００２６】
そこで、本実施の形態においては、レンズを成形するための、加熱工程、加圧工程、徐冷工程及び冷却工程の各工程において型締力を調整することによって、各工程に最適な伝熱状態を形成するようにしている。
例えば、加熱工程においては、金型装置１０の昇温速度を高くする必要があるので、型締力を小さくし、伝熱量を少なくすることによって放熱量を少なくする。また、冷却工程においては、金型装置１０の冷却速度を高くする必要があるので、型締力を大きくし、伝熱量を多くすることによって放熱量を多くする。したがって、加熱工程及び冷却工程に必要とされる時間を短くすることができるので、成形サイクルを短くすることができる。
【００２７】
次に、前記構成のガラス成形機の動作について説明する。
図１は本発明の実施の形態におけるガラス成形機の動作を示すタイムチャートである。
まず、タイミングｔ１で、プリフォーム１５（図２）がセットされた金型装置１０が成形室２０内に投入される（金型投入）とともに、成形室２０内が真空排気された後、不活性ガスが充填（てん）される（ガス置換）。続いて、タイミングｔ２で、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、胴型１３に第１の型締力Ｆ１１が加えられ、胴型１３が型台３１に押し付けられて型締めが開始される。また、このとき、加熱工程が開始され、加熱装置４０のハロゲンランプ４１が通電させられて金型装置１０の加熱が開始される。
【００２８】
そして、タイミングｔ３で金型温度がＴ１に達すると、加熱工程が終了するとともに加圧工程が開始され、加圧シリンダ６３が駆動され、加圧ロッド６１が下方に移動させられ、上型コア１２に第１の加圧力Ｆ２１が加えられ、上型コア１２が下方に移動させられてプリフォーム１５が変形させられる。なお、金型装置１０の加熱を開始した後、所定の時間が経過したときに加圧シリンダ６３の駆動を開始することもできる。
【００２９】
続いて、所定の時間加圧が行われると、タイミングｔ４で加圧工程が終了するとともに徐冷工程が開始され、上型コア１２に前記第１の加圧力Ｆ２１より小さい第２の加圧力Ｆ２２が加えられる。また、ハロゲンランプ４１の通電が停止させられ、金型装置１０が徐冷される。そして、胴型１３に第１の型締力Ｆ１１より大きい第２の型締力Ｆ１２が加えられ、放熱量が多くされる。なお、前記加圧シリンダ６３の駆動が開始された後、プリフォーム１５が所定量だけ変形したときに、上型コア１２に第２の加圧力Ｆ２２を加えることもできる。
【００３０】
そして、タイミングｔ５で前記金型温度がＴ１より低いＴ２に達すると、徐冷工程が終了するとともに冷却工程が開始され、加圧シリンダ６３が駆動され、加圧ロッド６１が上方限位置まで後退させられて加圧が終了される。また、このとき、前記成形室２０内に冷却用の不活性ガスが注入され、金型装置１０の冷却が開始される。そして、胴型１３に第２の型締力Ｆ１２より大きい第３の型締力Ｆ１３が加えられ、放熱量が一層多くされる。
【００３１】
次に、タイミングｔ６で前記金型温度がＴ３（取出温度）に達すると、冷却工程が終了し、型締シリンダ５３が駆動され、型締ロッド５１が上方限位置まで後退させられて型締めが終了させられる（型締解除）。また、このとき、不活性ガスの注入が停止させられ、金型装置１０が成形室２０から取り出されるとともに、型開きが行われ、下型コア１１の上に成形されたレンズが取り出される（取出）。
【００３２】
このように、胴型１３には、加熱工程及び加圧工程で第１の型締力Ｆ１１が、徐冷工程で第２の型締力Ｆ１２が、冷却工程で第３の型締力Ｆ１３が加えられ、しかも、
Ｆ１１＜Ｆ１２＜Ｆ１３
にされる。
【００３３】
すなわち、加熱工程においては、前記型締力が小さくされるので、伝熱量が少なくなって放熱量が少なくなる。したがって、金型装置の昇温速度を高くすることができる。また、冷却工程においては、前記型締力が大きくされるので、伝熱量が多くなって放熱量が多くなる。したがって、金型装置の冷却速度を高くすることができる。その結果、成形サイクルを短くすることができる。
【００３４】
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。
【００３５】
【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、該第１のコアと対向させて、かつ、移動自在に配設された第２のコア、及び前記第１、第２のコアを包囲する胴型を備えた金型装置と、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、前記胴型に型締力を前記加圧力と同じ向きに加えて型締めを行う型締装置と、前記型締力を、加熱工程において小さくし、冷却工程において大きくする制御装置とを有する。
【００３６】
この場合、前記第１、第２のコアが加熱されている間、前記胴型に型締力が加えられて型締めが行われるので、金型装置と装置本体との接触状態による接触熱コンダクタンスにばらつきが生じるのを防止することができる。したがって、各成形ショットごとに、加熱工程における金型装置と装置本体との間の伝熱量にばらつきが生じることはない。その結果、金型装置における昇温時間及び温度分布の再現性を向上させることができる。
【００３７】
また、加熱工程においては、前記型締力が小さくされるので、伝熱量が少なくなって放熱量が少なくなる。したがって、金型装置の昇温速度を高くすることができる。また、冷却工程においては、前記型締力が大きくされるので、伝熱量が多くなって放熱量が多くなる。したがって、金型装置の冷却速度を高くすることができる。その結果、成形サイクル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動作を示すタイムチャートである。
【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ガラス成形機の制御回路図である。
【図５】接触圧力と接触熱コンダクタンスとの関係図である。
【図６】接触熱コンダクタンスと冷却速度との関係図である。
【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
Ｆ１１〜Ｆ１３    第１〜第３の型締力
Ｆ２１、Ｆ２２    第１、第２の加圧力
【図１】
0004205235.tif 000002
【図２】
0004205235.tif 000003
【図３】
0004205235.tif 000004
【図４】
0004205235.tif 000005
【図５】
0004205235.tif 000006
【図６】
0004205235.tif 000007