(57)【要約】【課題】ロボットアームのハンドリング距離を少なくして設置面積を少なくする。【解決手段】トレー集積部１５、中間置台１６、及び、成形部１７を一直線上に並べて配置する。トレー集積部１５には、垂直方向に並べた複数の棚１９を設ける。各棚１９には、成形素材２０を収納した素材用トレー２１と、成形品を収納する成形品用トレーとが個別にセットされる。素材用トレー２１から成形素材を中間置台１６に移載し、ここで余熱を施した後に成形部１７に移載する。成形品は、成形部１７から中間置台１６を介して成形用トレーに回収される。これにより、ハンドリング経路の殆どは、前記一直線に沿う方向、及び垂直方向になる。【選択図】図２
2009143767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の成形素材を収納する素材用トレーと、成形品を複数収納するための成形品用トレーとを集積するトレー集積部と、
前記成形素材が供給される供給口を有し、前記供給口から供給される成形素材を成形して前記成形品を作る成形部と、
前記成形素材及び成形品との両方に対して保持することができる保持部を有し、前記保持部で前記成形素材及び成形品とのうちのいずれか一方を保持し、保持した一方を前記トレー集積部と前記成形部との間で移載するロボットと、を備えた成形装置において、
前記トレー集積部と前記成形部とを隣接して配するとともに、
前記トレー集積部には、前記保持部が前記成形素材を前記供給口に供給する方向と同じ方向から前記保持部が入り込むための開口を設けた防塵カバーと、前記保持部が入り込む間隔で前記防塵カバー内に垂直方向に複数並べて設けられ前記素材用トレー及び前記成形品用トレーを個別に位置決めしてセットするための棚と、が設けられていることを特徴とする成形装置。
【請求項２】
前記トレー集積部から移載する前記成形素材を前記成形部に移載する前に一時的に載置するための一方の凹部と、前記成形部で保持した前記成形品を前記成形品用トレーに移載する前に一時的に載置するための他方の凹部とを有し、前記トレー集積部から前記成形部の供給口に向けて前記保持部が移動する軌跡上に配される中間置台を備えていることを特徴とする請求項１記載の成形装置。
【請求項３】
前記成形品用トレーは、前記素材用トレーに兼用されていることを特徴とする請求項１又は２記載の成形装置。
【請求項４】
複数の成形素材を収納するトレーをセットしたトレー集積部から前記成形素材をロボットアームに設けた保持部で保持して成形部の供給口を通して前記成形部内に設けた成形型に移載した後に、前記成形型で前記成形素材を成形して成形品を作り、その後に、前記成形品を前記保持部で保持して前記成形型から前記供給口を通して前記トレーに移載する成形方法において、
前記トレーに収納される前記成形素材を前記保持部で保持し、保持した前記成形素材を、前記成形部に移載する前に、前記トレー集積部から前記供給口に向けて前記保持部が移動する軌跡上に配した中間置台に設けた一対の凹部のうちの一方の凹部に移載する第１工程と、
前記成形型で成形した前記成型品を前記保持部で保持し、保持した前記成形品を、前記供給口を通して前記トレーに移載する前に、前記中間置台に設けた他方の凹部に移載する第２工程と、
前記一方の凹部で前記成形素材を前記保持部で保持し、保持した成形素材を前記供給口を通して前記成形型に移載する第３工程と、
前記成形型で前記成形素材を成形して成形品を作る第４工程と、
前記他方の凹部で前記成形品を前記保持部で保持し、保持した前記成形品を、前記保持部が前記成形素材を前記供給口に供給する方向と同じ方向から前記保持部が入り込む向きに設けられた開口内に前記保持部の入り込みを許容する間隔で垂直方向に並べてセットされている前記トレーに移載する第５工程と、
を含むことを特徴とする成形方法。
【請求項５】
前記第４工程と、前記第１工程及び前記第５工程とを並行して実行するようにしたことを特徴とする請求項４記載の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素材用トレーから成形素材をハンドリングして成形型に供給し、成形型で成形素材を成形して成形品を作り、作った成形品をハンドリングして成形品用トレーに回収する成形方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラスレンズでは、成型素材としてプリフォームと呼ばれるガラス塊を型内に載置し、加熱軟化した状態で型により加圧押圧して成形するガラスモールドにより作られているものがある。ガラスモールドの製造では、従来の研削・研磨による方法に比べて、工程が簡素化されるとともに、非球面レンズ等の場合においても型を所望の形状に作れば所望の形状のレンズ等を作ることができるというメリットがある。
【０００３】
上記ガラスモールド用の素材として、種々の光学特性をもつガラス素材を種々の形状・大きさに作ったプリフォームが供給されている。このプリフォームを金型に移載し、加熱して軟化させた後にプレスを行って研磨不用のガラスレンズを作るという精密ガラスモールド技術が開発されている。この技術は、まず、プリフォーム成形が必要になる。プリフォームとしては、精密ゴブや研磨レンズプリフォーム（以下、「成形素材」と称す）が用いられる。
【０００４】
精密コブは、表面が鏡面状態に近く大きさも目的のレンズに近い態様になっており、特に略球形のものが多く用いられる。略球形のプリフォーム成形としては、溶融ガラスを液体の中に滴下して作る工法や、ロートの底から窒素ガスを吹き出させてその中に滴下して空中に浮かせたまま冷却固化させて作る工法が知られている。研磨レンズプリフォームは、従来の加熱成形や研削・研磨により略球形状に作られる。このようなプリフォーム成形で得た成形素材を利用して成形装置で加熱・押圧を行って成形品を得る。
【０００５】
成形型は、下型，上型及び胴型で構成されており、成形素材を下型にセットすると共に、下型に胴型を嵌合させ、さらに上型をこの胴型に挿入することによって、型を組み立てて、この型全体を加熱することによって成形素材を成形温度にまで加熱し、上型と下型との間に所定の加圧力を作用させてプレス成形を行う。プレス成形後は、成形型を徐々に冷却した後に、上型及び胴型を分離して、プレス成形した成形品を下型から取り出す。
【０００６】
レンズ成型を大量生産するためには、プレス成形のシステム全体を自動化する必要がある。そこで、成形素材を成形型に搬入し、プレス成形を行い、その後出来上がった成形品を成形型から搬出するまでの連続作業を自動的に繰り返し行う成形装置が知られている（特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−９９３４４号公報
【特許文献２】特開平７−８１９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び２に記載の装置では、自動化を行うために成形素材を成形型に１個ずつ移載するロボットを備えている。ところで、大量生産するためには、成形素材を迅速に供給する必要がある。このため、従来、成形素材をトレーに複数収納し、このトレーを供給位置に平面的に複数並べてセットしていた。しかしながら、供給位置にトレーを平面的に複数並べると、ロボットのハンドリング距離が長くなる。このため、装置自体の面積も大きくなり、よって広い設置床面積が必要になるという欠点がある。しかも、同じ位置に成型品を回収するためのトレーをセットすることを考慮すると、その面積はかなり広く必要になる。
【０００８】
また、成形装置は、成型の環境をクリーンに保つことが必要であるため、クリーン環境下に設けられている。このため、ハンドリング距離が長くなると、空気中における浮遊微小粒子が拡散され易くなり、空気清浄度が低下するおそれがある。しかも、広い成形スペースが必要になると、クリーン環境下にするためのコストもアップする。
【０００９】
本発明は以上の点を鑑みてなされたものであって、ハンドリング距離を極力短くして省スペース化を図ることができる成形方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、素材用トレー及び成形品用トレーをセットするトレー集積部と、成形素材を成形して成形品を作る成形部とを隣接して配するとともに、前記保持部が前記成形素材を前記供給口に供給する方向と同じ方向から前記保持部が入り込むための開口を設けた防塵カバーと、前記開口を通してロボットアームに設けた保持部が入り込むことを許容する間隔で前記防塵カバー内に垂直方向に複数並べて設けられ素材用トレー及び成形品用トレーを個別に位置決めしてセットするための棚とを、トレー集積部に設けたものである。
【００１１】
ところで、成形品を成形部から成形品用トレーに直接移載した後に、成形素材を素材用トレーから成形部に直接移載していたのではトレー集積部と成形部との間の移載経路が長くなるため、成形効率が低下する。そこで、前記トレー集積部から前記成形部の供給口に向けて前記保持部が移動する軌跡上に中間置台を配し、中間置台に一対の凹部を設け、トレー集積部から移載する成形素材を一方の凹部に移載し、また、成形部で保持した成形品を他方の凹部に移載するようにすれば、トレー集積部と成形部との間の距離に対して中間置台と成形部との間の距離の方が短いため、成形品の取り出し、及び、成形素材の供給を迅速に行える。これにより、成形効率を向上することができる。しかも、中間置台とトレー集積部との間で成形素材及び成形品を移載する作業を成形作業と並行して実行することができるので好適である。なお、成形品用トレーと素材用トレーとを兼用してもよい。この場合には、成形素材を取り出した後の空いた収納スペースに成形品を収納すればよい。
【００１２】
また、本発明の成形方法では、成形素材をトレーからロボットアームに設けた保持部で保持し、保持した成形素材を、成形部の成形型に移載する前に、前記トレー集積部から前記成形部の供給口に向けて前記保持部が移動する軌跡上に配した中間置台に設けた一対の凹部のうちの一方の凹部に移載する第１工程と；成形型で成形した成型品を保持部で保持し、保持した成形品を、前記トレーに移載する前に、前記中間置台に設けた他方の凹部に移載する第２工程と；一方の凹部で成形素材を保持部で保持し、保持した成形素材を、供給口を通して成形型に移載する第３工程と；前記成形型で成形素材を成形して成形品を作る第４工程と；他方の凹部で成形品を保持部で保持し、保持した成形品を、前記保持部が前記成形素材を前記供給口に供給する方向と同じ方向から前記保持部が入り込む向きに設けられた開口内に前記保持部の入り込みを許容する間隔で垂直方向に並べてセットされているトレーに移載する第５工程と；を含むようにしたものである。
【００１３】
これによれば、成形工程である第４工程と、中間置台とトレー集積部との間で成形素材及び成形品を移載する第１工程及び第５工程とを並行して実行することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、トレー集積部と成形部とを隣接して配し、かつ、トレー集積部にトレーを垂直方向に沿って複数並べて設けているので、トレー集積部と成形部との間でのロボットアームの移動経路が短くて済むので、装置の省スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を採用したレンズ成形装置は、インダストリアル・クリーンルームの中に整列して複数設置されている。各レンズ成形装置１０は、図１に示すように、直方体の形状をしており、上方に成形室１１が設けられている。成形室１１の周囲には、透明な窓部が設けられている。この成形室１１も、コンタミネーションコントロールが行われているクリーン環境下の空間になっている。窓部１２には、扉１３が設けられている。この扉１３を開けて、成形室１１に対して成形素材を収納したトレーの搬入、及び、成形品を収納したトレーの搬出を行う。
【００１６】
成形室１１には、図２ないし図４に示すように、トレー集積部１５、中間置台１６、成形部１７、及び、ロボット１８などが配されている。このうちトレー集積部１５、中間置台１６、及び、成形部１７は、一直線上（同図に示すＹ方向と平行な線上）に間隔を詰めて配されている。
【００１７】
トレー集積部１５は、防塵カバー１４と、棚１９とから構成されている。防塵カバー１４には、アーム４０が成形素材を成形部１７の供給口３５に供給する方向と同じ方向（矢印Ａ方向）からアーム４０が入り込むための開口１４ａが設けられている。棚１９は、防塵カバー１４内に、ロボットアームの入り込みを許容する間隔を保って垂直方向に複数並べて設けられている。これらの棚１９には、成形素材２０を複数収納する素材用トレー２１と、成形品用トレー２２とが個別にセットされる。
【００１８】
成形品用トレー２２には、成形品２３が収納される。制御部２４には、複数の棚１９のうちのいずれに成形品用トレー２２、又は、素材用トレー２１をセットするかの情報が予め入力されている。例えば計４段の棚の場合には、上２段が成形品用トレー２２をセットする棚１９、下２段が素材用トレー２１をセットする棚１９に決めている。各棚１９には、トレー２１，２２を位置決めするための位置決め部材２５が設けられている。
【００１９】
素材用トレー２１は、成形素材２０を位置決めした状態で収納するための凹部が、例えばマトリックス状に並べて設けられている。成形品用トレー２２にも、成形品２３を位置決めした状態で収納するための凹部が、例えばマトリックス状に並べて設けられている。なお、成形素材２０は、例えば精密ゴブや研磨レンズプリフォームであり、不良品を取り除いたり、ゴミや汚れを取るための洗浄などの処理を事前に行うためにトレー２１に収納した形態で取り扱っている。成形品２３は、例えばコバ付きの片面凸片面凹のガラスレンズである。
【００２０】
中間置台１６には、２つの凹部２６，２７が前記一直線上に並べて設けられている。一方の凹部２６は、他方の凹部２７に対してＹ方向前方に配されている。この凹部２６には、素材用トレー２１からハンドリングされる成形素材２０が一時的に置かれる。他方の凹部２７には、成形部１７から取り出したレンズ成形品２３が一時的に置かれる。一方の凹部２６には、余熱機構２８が内蔵されており、余熱機構２８は、一方の凹部２６を介して成形素材２０を、プレス成形する前から余熱しておく。なお、一対の凹部２６，２７を逆に配してもよい。
【００２１】
成形部１７は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行うために、ボックス２９で覆われている。このボックス２９の内部には、成形型３０と成形機構３１とが設けられている。成形型３０は、上・下型３２，３３、及び胴型３４とからなり、成形機構３１の作動により胴型３４及び上型３２がそれぞれ下型３３に対してプレス位置と開き位置との間で移動する。成形素材２０は、下型３３の成形面中心に移載される。成形機構３１は、成形型３０を利用して加熱、プレス成形、及び徐冷を行う。
【００２２】
ボックス２９には、成形素材２０の搬入及びレンズ成形品２３の搬出を行うための供給口３５が形成されている。供給口３５は、不活性ガス雰囲気下を保つためにシャッタ３６により閉じられている。シャッタ３６は、駆動機構３７の駆動により供給口３５を開閉する。そして、駆動機構３７、成形機構３１、及び、ロボット１８の駆動は、制御部２４により同期して制御される。
【００２３】
ロボット１８は、例えば直角座標ロボットであり、アーム４０の先端には、吸着面を下方向きにした姿勢で吸着パッド（保持部）４１が設けられている。この吸着パッド４１は、成形素材２０、又はレンズ成形品２３のどちらも吸着することができる。アーム４０は、Ｙ方向後方に突出した棒形状になっており、ロボット１８の作動により吸着パッド４１をトレー集積部１５、中間置台１６、成形部１７を含むエリアにアクセスすることができる。なお、吸着パッド４１の代わりに、例えば３つ爪チャックタイプなどの保持部を利用してもよい。
【００２４】
レンズ成形装置１０で行う作業は、図５に示すように、第１作業から第９作業に大別される。第１作業は、アーム４０をトレー集積部１５にアクセスして、吸着パッド４１で成形素材２０を素材用トレー２１から１個吸着して、吸着したままアーム４０を中間置台１６にアクセスして一方の凹部２６に成形素材２０を移載する作業である。このとき吸着した状態でのアーム４０の移動は、図４に示す符号Ｃから二点鎖線を通り符号Ｄまでの移動経路、すなわちＺ方向及びＹ方向に沿う経路になる。なお、吸着及び吸着解除するときには、アーム４０をＺ方向に移動する。また、素材用トレー２１には、成形素材２０が多数収納されているため、前記一直線上からＸ方向にずれた位置に収納されている成形素材２０を吸着するときには、そのトレー２１の幅方向（Ｘ方向）に沿った長さ内でアーム４０をＸ方向に移動する。
【００２５】
第２作業では、シャッタ３６を開く。第３作業では、アーム４０を中間置台１６にアクセスして、一方の凹部２６に置いた成形素材２０を吸着パッド４１で吸着して、吸着したままアーム４０を成形部１７にアクセスして成形素材２０を下型３３の成形面中心に移載する作業である。このとき吸着した状態でのアーム４０の移動は、図４に示す符号Ｄから二点鎖線を通り符号Ｆまでの経路、すなわちＹ方向のみに沿う経路になる。なお、シャッタ３６を開けるときには、成形型３０が型を開いた状態になっている。
【００２６】
第４作業は、アーム４０が退避した後にシャッタ３６を閉じる作業である。第５作業は、プレス成形の作業である。なお、プレス成形の作業には、加熱、プレス成形、及び、冷却との３つの作業を有し、冷却作業には所定の型開き温度に達した後に型開く作業を含む。
【００２７】
第６作業は、プレス成形完了後に、シャッタ３６を開く作業であり、前述した第２作業と同じ作業である。第７作業は、アーム４０を成形部１７にアクセスして、下型３３に置かれているレンズ成形品２３を吸着パッド４１で吸着し、吸着したままアーム４０を中間置台１６にアクセスしてレンズ成形品２３を他方の凹部２７に移載する作業である。このとき吸着した状態でのアーム４０の移動は、図４に示す符号Ｆから二点鎖線を通り符号Ｅまでの移動経路、すなわちＹ方向のみに沿う経路になる。
【００２８】
第８作業は、アーム４０を中間置台１６にアクセスして、他方の凹部２７にあるレンズ成形品２３を吸着パッド４１で吸着して、吸着したままトレー集積部１５にアクセスして成形品用トレー２２にレンズ成形品２３を移載する作業である。このとき、吸着状態でのアーム４０の移動は、図４に示す符号Ｅから二点鎖線を通り符号Ｃまでの移動経路、すなわちＹ方向のみに沿う経路になる。このときも、成形品用トレー２２のうちの前記一直線上からＸ方向にずれた位置にレンズ成形品２３を移載するときには、そのトレー２２の幅方向（Ｘ方向）に沿った長さ内でアーム４０をＸ方向に移動する。
【００２９】
このように、トレー集積部１５、中間置台１６、及び、成形部１７を一直線上に配し、かつ、材料供給用及び成形品回収用のトレー２１，２２を垂直方向（Ｚ方向）に段積した形態でトレー集積部１５を構成したから、アーム４０をＸ方向に向けて長い距離動かさなくて済み、よって、成形室１１の面積を少なくすることができる。なお、成形型３０の中心と供給口３５の中央とは前記一直線上に配されている。そこで、一対の凹部２６，２７も前記一直線上に配するのが望ましい。
【００３０】
ところで、図４で説明した作業を順番に行うと、プレス成形作業（第４作業〜第６作業までの作業）以外の準備作業が多いため成形待ちになり効率が悪い。そこで、中間置台１６を設けている。これにより、成形部１７に対してレンズ成形品２３の取り出し及び成形素材２０の供給を迅速に行える。しかも、中間置台１６を設けているため、図６に示すように、プレス成形作業中に、第１作業及び第８作業を並行して実行することができる。これにより、成形待ちの時間を短縮することができる。
【００３１】
上記実施形態では、中間置台１６を設けているが、省略してもよい。この場合も、前述したと同じに、吸着保持した状態のアーム４０はＺ方向及びＹ方向に沿って移動するため、前述した例と同様の効果が得られる。なお、１対の凹部２６，２７は、Ｘ方向に並べてもよい。この場合は、トレー２１，２２の幅以内の間隔にするのが好適である。
【００３２】
また、上記各実施形態では、成形部１７の供給口３５に対してＹ方向の前方（図２参照）にトレー集積部１５を配置しているが、図７に示すように、供給口３５に対してＸ方向のうちの左又は右方にトレー集積部１５を配置してもよい。この場合には、アーム４０が成形素材２０を供給口３５に供給する方向と同じ方向からアーム４０が入り込む向きに開口１４ａを設ければよい。なお、中間置台１６を設ける場合には、供給口３５の前、すなわち、トレー集積部１５から供給口３５に向けてアーム４０が移動する軌跡上に配置するのが望ましい。
【００３３】
さらに、上記各実施形態では、成形素材２０と成形品２３とを別々のトレー２１，２２に収納しているが、成形品用トレー２２と素材用トレー２１とを兼用してもよい。この場合には、成形素材２０を取り出した後の空いた凹部に成形品２３を収納すればよい。
【００３４】
また、上記各実施形態では、直角座標ロボット１８として説明しているが、円筒座標ロボット、極座標ロボット、及び、関節ロボットなど周知のロボットであればいずれでも利用することができる。
【００３５】
さらに、上記各実施形態では、ガラス素材からガラス成形品を作る成形装置として説明しているが、本発明ではこれに限らず、例えば樹脂材料を用いて樹脂成形品を作る成形装置でもよく、また、成形品としては、レンズ以外のものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を採用したレンズ成形装置の外観を示す斜視図である。
【図２】成形室を示す平面図である。
【図３】成形室を示す斜視図である。
【図４】成形室を示す側面図であり、要部を切断して示している。
【図５】レンズ成形装置の動作を示すフローチャート図である。
【図６】レンズ成形装置の動作を示すタイミングチャート図である。
【図７】トレー集積部を成形部の横に配置した他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  レンズ成形装置
１１  成形室
１４  防塵カバー
１４ａ  開口
１５  トレー集積部
１６  中間置台
１７  成形部
１８  ロボット
３３  下型
３５  供給口
３６  シャッタ
４０  アーム
４１  吸着パッド
【図１】
2009143767.tif 000003
【図２】
2009143767.tif 000004
【図３】
2009143767.tif 000005
【図４】
2009143767.tif 000006
【図５】
2009143767.tif 000007
【図６】
2009143767.tif 000008
【図７】
2009143767.tif 000009