(57)【要約】【課題】多数個取り成形型への成形素材の搬入時間を短縮する。【解決手段】単体のロボット３２は、第２ハンド２６に交換してトレーステージ１６にあるトレー２３から供給ステージ１７に成形素材９を１個ずつ移載して成形部１９ａの配列に並べ変える第１工程と、第３ハンド２７に交換してそれらを成形型１９に一度に移載して位置決めする位置決め工程と、プレス成形後に第４ハンド２８に交換してレンズ成形品をその配列のままで成形型１９から回収ステージ１８に一度に取り出す第３工程と、その後第２ハンド２６に交換して回収ステージ１８からトレーステージ１６にあるトレー２３の空きにレンズ成形品３４を１個ずつ移載する第４工程との順に作業を行う。第１工程と第４工程とは、プレス成形中に並行して実行される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数個取り用の成形型に設けた複数の成形部に成形素材を各々セットして複数の成形品を同時に成形する成形方法において、
第１の配列で前記成形素材を収納した状態でトレーステージにセットされているトレーから、前記第１の配列とは異なりかつ前記成形部と同じ第２の配列で供給ステージに設けられている複数の凹部に、前記成形素材を移載して前記成形素材を並び替える第１工程と、
前記成形素材を前記複数の凹部から前記複数の成形部に、その配列を維持した状態で一度に移載する第２工程と、
前記複数の成形部に前記成形素材が移載された後に、前記複数の成形部で同時に成形を行う成形工程と、を含むことを特徴とする成形方法。
【請求項２】
前記成形工程で成形した後に前記複数の成形部から成形品を取り出し、前記第２の配列で回収ステージに設けられている複数の凹部に一度に移載する第３工程と、
前記回収ステージから、前記トレーステージにセットされている前記トレーのうちの空の収納部に、前記成形品を移載する第４工程と、を含み、
前記第１及び第４工程との作業を前記成形工程の作業と並行して行うことを特徴とする請求項１記載の成形方法。
【請求項３】
前記第２工程の後に行われ、前記成形型を構成する下型の成形面上の中心位置に前記成形素材を一度に位置決めする位置決め工程を含み、
前記第２工程から前記位置決め工程までの一連の作業を、ハンドが着脱自在に取り付けられている１台のロボットで自動的に行うとともに、
前記第２工程及び前記位置決め工程は、
ハンド置き場に前記ロボットのアームをアクセスして前記ハンドを取り付ける第１ステップと、
前記ハンドに設けられた第１ヘッドを前記トレーステージにアクセスして第１ヘッドに設けた保持部で前記成形素材を一度に保持した後に、前記成形型の上にアクセスして前記下型の成形面上に前記成形素材を一度に移載する第２ステップと、
前記第１ヘッドを退避させると同時に前記ハンドのうちの第１ヘッドとは異なる位置に設けられた第２ヘッドを前記成形面にアクセスして前記第２ヘッドに設けた位置決め部を前記成形面に向けて降ろすことで前記複数の成形素材を前記成形面上の中心位置に一度に位置決めする第３ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の成形方法。
【請求項４】
多数個取り用の成形型に設けた複数の成形部に成形素材を各々セットして複数の成形品を同時に成形する成形装置において、
前記成形素材を第１の配列で収納した状態でトレーステージにセットされるトレーから、前記第１の配列とは異なりかつ前記成形部と同じ第２の配列で供給ステージに設けられている複数の凹部に、前記成形素材を移載して前記成形素材を並び替える第１移載手段と、
前記成形素材を前記複数の凹部から前記複数の成形部に、その配列を維持した状態で一度に移載する第２移載手段と、
前記複数の成形部に前記成形素材が移載された後に、前記複数の成形部で同時に成形を行う成形手段と、
を備えたことを特徴とする成形装置。
【請求項５】
前記成形手段の動作が完了した後に前記複数の成形部から成形品を取り出し、前記第２の配列で回収ステージに設けられている複数の凹部に一度に移載する第３移載手段と、
前記回収ステージから前記トレーステージにセットされている前記トレーのうちの空の収納部に、前記成形品を移載する移載する第４移載手段と、
前記第１及び第４移載手段との動作を前記成形手段の動作中と並行して行わせる制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項３又は４記載の成形装置。
【請求項６】
前記第２移載手段の動作が完了した後に、前記成形型を構成する下型の成形面上の中心位置に前記成形素材を一度に位置決めする位置決め手段を備え、
前記第２移載手段及び前記位置決め手段は、
１台のロボットと、前記ロボットのアームに着脱自在に取り付けられるハンドと、から構成されており、
前記ハンドは、
前記ロボットのアームに着脱自在に係合する係合部と、
前記成形素材を保持する複数の保持部が前記成形部と同じ配列で設けられており前記複数の保持部で前記供給ステージにある前記成形素材を一度に保持して前記下型の成形面上に移載する第１ヘッドと、
前記第１ヘッドとは異なる位置に設けられており、前記第１ヘッドで移載を完了して前記第１ヘッドを退避すると同時に前記成形面にアクセスすることで前記成形素材を前記成形面上の中心位置に位置決めする複数の位置決め部が前記成形部と同じ配列で設けられている第２ヘッドと、
前記係合部、前記第１及び第２ヘッドを一体に支持する支持部と、
から構成されていることを特徴とする請求項５記載の成形装置。
【請求項７】
前記第１及び第４移載手段は、前記成形素材と前記成形品とのうちのいずれか１個だけを保持する保持部が設けられている第２のハンドと、前記第２のハンドが取り付けられる前記ロボットと、前記第２のハンドを利用して前記成形素材を供給ステージに移載する動作と前記成形品を回収ステージから取り出す動作とを１回ずつ又は複数回ずつ交互に行うように前記ロボットを制御する制御手段と、で構成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数個取り用の成形型に設けた複数の成形部に成形素材を各々移載して複数の成形を同時に行う成形方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、成形技術の高精度化により光学レンズ等を成形によって作ることが可能になり、プラスチックレンズでは溶融したプラスチック材料を型内に射出して成形する射出成形により作られている。また、ガラスレンズでは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ることが多い。これらの成形によるレンズの製造では、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もある。
【０００３】
近年、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精密ゴブや研磨レンズプリフォームを利用して成形装置で加熱・押圧を行ってレンズ成形品を得る。
【０００５】
成形装置では、大量生産に対応するために、システム全体が自動化されている。例えば、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レンズ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）。この装置では、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。
【特許文献１】特開２００４−９９３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、成形装置での成形は、加熱時間、プレス時間、徐冷時間、及び、冷却時間との４つの作業時間が必要であるため時間がかかる作業になる。これに対して成形素材を成形型に移載する作業を１個ずつ行っていたのでは、この間成形が待ち状態になるのでさらに時間がかかる。このため、成形素材を成形型に移載する時間の短縮が望まれていた。
【０００７】
本発明は以上の点を鑑みてなされたものであって、成形素材を成形型に移載する時間の短縮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】
【０００８】
本発明では、複数の成形部に成形素材を各々セットして複数の成形を同時に行う多数個取り用の成形型を用いる。そして、成形素材を各成形部に１個ずつ移載していたのでは時間がかかるため、供給ステージを設けてここに成形素材を成形部の配列に並び替える。すなわち、第１の配列で成形素材が収納されているトレーから、第１の配列とは異なりかつ成形部と同じ第２の配列で供給ステージに設けられている複数の凹部に、成形素材を移載して成形素材を成形部の配列に並べ替える。しかる後に、成形素材を複数の凹部から複数の成形部に、その配列を維持した状態で一度に移載する。
【０００９】
また、成形型で成形した成形品は、複数の成形部から成形品を取り出し、第２の配列で回収ステージに設けられている複数の凹部に一度に移載される。その後に、回収ステージからトレーステージにセットされているトレーのうちの空の収納部に全部移載する。このようにすると、成形素材を収納していたトレーの空いた収納部に、今度は成形品が収納されてゆくので、成形素材と成型品とを収納する別々のトレーを１つに兼用することができ、また、各々のトレーを載置するスペースも必要がなく、よって、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００１０】
また、トレーから供給ステージに成形素材を移載する作業と、回収ステージからトレーに成形品を移載する作業との両方を、成形型での成形中に並行に行うようにすると、準備時間、すなわち成形に係る時間以外の時間短縮を図ることができるので好適である。
【００１１】
さらに、各成形部に成形素材を一度に移載した後に、成形型を構成する下型の成形面上の中心位置に成形素材を一度に位置決めする作業を行うようにしてもよい。この場合、各成形部に成形素材を一度に移載する移載作業とその位置決め作業とを、１台のロボットで行うようにしてもよい。１台のロボットで行う場合には、保持用のハンドと位置決め用のハンドとを交換して行うことが必要になる。しかし、ハンドを交換していたのでは成形待ちの時間が増える。そこで、ハンドの交換作業を省略するために、成形素材を保持する第１ヘッドと、成形素材を位置決めするための第２ヘッドとを一体に取り付けた１個のハンドを用いるのが望ましい。
【００１２】
さらにまた、成形素材又は成形品を１個のみ保持するハンドに交換したロボットで、トレーから供給ステージに成形素材を成形部と同じ配列に並び替える作業と、回収ステージからトレーに成形品を移載する作業とを、同じロボットハンドを用いて一回ずつ又は複数回ずつ交互に行うようにしてもよい。そして、これら作業も成形型での成形中に並行に行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、成形素材を成形部と同じ配列に並び替え、その後に、その配列を維持した状態で成形素材を多数個取りの成形型に一度に移載するため、成形型に成形素材を移載する作業時間を短縮することができる。また、成形素材を成形部と同じ配列に並び替える作業と、成形品を回収ステージからトレーに移載する作業とを成形側での成形中と並行に行う発明では、成形以外の時間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を採用したレンズ成形装置１０は、多数の成形素材を収納したトレーの搬入、成形素材をトレーから多数個取りの成形型に移載、その成形型からレンズ成形品を取り出してトレーに搬出するまでの一連の作業を１台のロボットで行う。
【００１５】
レンズ成形装置１０には、図１に示すように、光学素材搬入・レンズ成形品搬出エリア１１、交換用ハンド載置エリア１２、及び、レンズ成形エリア１３が設けられている。光学素材搬入・レンズ成形品搬出エリア１１には、材料トレー段積ステージ１４、成形品トレー段積ステージ１５、トレーステージ１６、供給ステージ１７、及び、回収ステージ１８を備えている。レンズ形成エリア１３には、成形型１９、プレス機構２０、加熱機構２１、及び、冷却機構２２などが設けられている。成形型１９は、所定の配列、例えば同心円上の異なる位置に複数の成形部１９ａを設けた多数個取り用の金型である。各成形部１９ａは、上・下型、及び胴型とからなっている。
【００１６】
材料トレー段積ステージ１４には、複数の成形素材９を収納したトレー２３が段積される。トレー２３には、成形素材９を収納する収納部が複数設けられている。なお、成形素材９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２３に収納した状態でレンズ成形装置１０に搬入される。このトレー２３の収納部２３ａは、成形部１９ａとは異なる配列、例えばマトリクス状の配列になっている。
【００１７】
トレーステージ１６には、材料トレー段積ステージ１４から２個のトレー２３がそれぞれ位置決めした状態で移載される。供給ステージ１７には、成形部１９ａの配列に合わせて複数の凹部１７ａが形成されている。各凹部１７ａには、トレーステージ１６にセットしたトレー２３から成形素材９が１個ずつ移載される。回収ステージ１８にも、成形部１９ａの配列に合わせて複数の凹部１８ａが形成されている。各凹部１８ａには、成形型１９から取り出した複数のレンズ成形品３４が一度に移載される。
【００１８】
トレー２３の収納部２３ａは、レンズ成形品３４も収納することができる形状になっている。よって、レンズ成形品３４は、トレーステージ１６にセットされている何れかのトレー２３の収納部のうちの空いている所に、回収ステージ１８から１個ずつ移載される。これにより、最初に成形素材９が収納され、成形素材９が供給ステージ１７に供給されることで、空になった収納部２３ａにレンズ成形品３４が収納される。全ての収納部２３ａにレンズ成形品３４を移載したトレー２３は、トレーステージ１６から成形品トレー段積ステージ１５に移載されて段積され、代わりに材料トレー段積ステージ１４から成形素材９を収納したトレー２３がトレーステージ１６に移載される。
【００１９】
交換用ハンド載置エリア１２は交換用のハンド置き場になっており、ここには第１〜第４ハンド２５〜２８が所定位置に各々位置決めした状態で載置されている。第１ハンド２５には、トレー２３を把持するためのヘッドが取り付けらており、材料トレー段積ステージ１４又は成形品トレー段積ステージ１５と、トレーステージ１６との間でトレー２３を移載するときに使用する。
【００２０】
第２ハンド２６には、成形素材９又はレンズ成形品３４を１個ずつ保持するための保持手段２６ａ、例えば吸着パッドをもつヘッドが取り付けられている。この第２ハンド２６は、トレーステージ１６と供給ステージ１７又は回収ステージ１８との間で成形素材９又はレンズ成形品３４を移載するときに使用する。
【００２１】
第４ハンド２８には、複数のレンズ成形品３４を一度に保持するヘッドが設けられている。このヘッドには、複数の保持手段２８ａ、例えば吸着パッドが成形部１９ａと同じ配列で取り付けられており、成形型１９から回収ステージ１８に全部のレンズ成形品３４を一度に取り出すときに使用する。
【００２２】
第３ハンド２７には、第１ヘッド２９と第２ヘッド３０との２つのヘッドが一体に取り付けられている。第１ヘッド２９には、成形素材９を保持する保持手段２９ａが成形部１９ａと同じ配列で複数設けられている。保持手段２９ａとしては、例えば真空吸着する吸着パッド等を用いることができる。この第１ヘッド２９は、供給ステージ１７から成形型１９に複数の成形素材９を一度に移載するときに使用する。第２ヘッド３０には、複数の位置決め手段３０ａが成形部１９ａと同じ配列で複数設けられている。この第２ヘッド３０は、複数の成形素材９を成形部１９ａの下型の成形面上の中心位置に一度に位置決めするときに使用される。位置決め手段３０ａとしては、例えば円錐テーパ面や球面等の位置決め面を有する部材であり、ロボットアームを下降することで位置決め面を下型成形面の上方から真っ直ぐに降ろして、各成形面に載置した成形素材９を成形面の中心位置に移動させる。このように、第３ハンド２７以外は、一つのハンドに一つのヘッドを取り付けているのに対し、第３ハンド２７には、異なる作業で、かつ連続する作業で使用する２つのヘッドを一体に取り付けている。これにより、ハンド交換作業を省略することができる。
【００２３】
第１〜第４ハンド２５〜２８には、ロボットアーム３６に係合するための係合部３３がそれぞれ設けられている。ロボット３２は、例えば直角座標ロボットであり、ロボットアーム３６には、係脱部３７が設けられている。この係脱部３７には、係合部３３が着脱自在に取り付けられる。このロボットアーム３６は、光学素材搬入・レンズ成形品搬出エリア１１、交換用ハンド載置エリア１２、及び、レンズ成形エリア１３の全てのエリアにアクセスが可能である。ロボット３２は、制御部２４により統括的に制御されている。この制御部２４は、成形型１９の成形動作もロボット２３に同期するように制御している。
【００２４】
レンズ成形装置１０で行う作業は、図２に示すように、第１作業から第１３作業に大別される。第１作業は、第１ハンド２５を取り付けたロボット３２で、成形素材９を収納したトレー２３を、材料トレー段積ステージ１４からトレーステージ１６に移載する。第２作業は、ロボット３２を第２ハンド２６に交換する。第３作業は、トレーステージ１６から供給ステージ１７の凹部１７ａに、成形素材９を１個ずつ移載して成形部１９ａの配列に並べ替える作業であり、本発明の第１工程に相当する。第４作業は、第３ハンド２７に交換する。
【００２５】
第５作業では、第１ヘッド２９を用いて、型と同じに配列した複数の成形素材９を、その配列を維持した状態で供給ステージ１７から成形型１９に一度に移載する作業であり、本発明の第２工程に相当する。第６作業は、第２ヘッド３０を用いて下型成型面上に移載した各成形素材９を成形面の中心に位置決めする作業であり、本発明の位置決め工程に相当する。第７作業は、プレス成形を行う。このプレス成形は、加熱時間、プレス時間、徐冷時間、及び、冷却時間との４つの作業時間を有し、冷却時間には所定の型開き温度に達した後に型開き時間を含む。第８作業は、第４ハンド２８に交換する作業である。第９作業は、プレス成形完了後に成形型１９から回収ステージ１８にレンズ成形品３４を一度に移載する作業であり、本発明の第３工程に相当する。
【００２６】
第１０作業は、第２ハンド２６に交換する。第１１作業は、回収ステージ１８からトレーステージ１６にレンズ成形品３４を１個ずつ移載する作業であり、本発明の第４工程に相当する。第１２作業は、第１ハンド２５に交換し、最後の第１３作業は、レンズ成形品３４を収納したトレー２３をトレーステージ１６から成形品トレー段積ステージ１５に移載して集積する。
【００２７】
ところで、図２で説明した作業を順番に行うと、第７（プレス成形）作業以外の準備作業が多いため成形待ちになり時間がかかる。そこで、レンズ成形品３４を効率よく連続成形するために、図３に示すように、異なる作業で、かつ連続する作業に用いる２つの第１及び第２ヘッド２９，３０を第３ハンド２７に一体に設けている。第３ヘッド２７の係合部３３は、直線状の支持部３１の一端に設けられ、また、第１及び第２ヘッド２９，３０は、他端の異なる位置にそれぞれ設けられている。
【００２８】
図４に示すように、例えば時間ｔ１、ｔ２間で第５及び第６作業が順に行われるが、これら作業は、１つの第３ハンド２７で兼用することができるので、この間ではハンド交換作業の省略により時間短縮がなされている。また、第３作業と第１１作業とを同じ第２ハンド２６で行えるので、図４に示す時間ｔ３、ｔ４間のように、これら作業を同時に行い、かつ、第７（プレス成形）作業と並行して行うのが成形待ちの時間を短縮することができるので好適である。この場合、第２ハンド２６は、１個の保持手段２６ａしかもっていないので、例えば１個の成形素材９をトレー２３の任意の収納部２３ａから供給ステージ１７に移載した後に、１個のレンズ成形品３４を回収ステージ１８からトレー２３の空いた収納部２３ａに移載してもよいし、複数の成形素材９を任意の収納部２３ａから順番に移載した後に、それと同じ数のレンズ成形品３４をその空いた収納部２３ａに順番に移載してもよい。このように第３作業と第１１作業とは、交互又は時系列的にずらして行われる。
【００２９】
なお、本実施形態のトレー２３には、成形型１９で一度に成形する数以上の収納部２３ａを備えている。したがって、トレー２３を搬出・搬入する作業、すなわち、第１２作業、第１３作業、及び、第１作業は、第３及び第７作業を複数回行った後に、例えば図５に示す時間ｔ５、ｔ６間で行われる。しかも、第１２作業、第１３作業、及び、第１作業も同じ第１ハンド２５で行えるので、第７（プレス成形）作業と並行して行うのが好適である。
【００３０】
上記実施形態では、第１及び第２ヘッド２９，３０が係合部３３に対して直線上でかつ長さの異なる位置にそれぞれ取り付けられているが、本発明ではこれに限らず、図６に示すように、第１及び第２ヘッド２９，３０を同心円上の異なる位置に設けたハンド４０を用いてもよい。この場合、各第１及び第２ヘッド２９，３０を係合部３３に対してＶ字状に突出した２つの支持部４１，４２の先端で各々支持すればよい。
【００３１】
また、上記各実施形態では、直角座標ロボット３２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。
【００３２】
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得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得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】
【００３３】
【図１】本発明を採用したレンズ成形装置の概略を示す説明図である。
【図２】レンズ成形装置の作業手順を示すフローチャート図である。
【図３】作業目的の異なる第１及び第２ヘッドを一体にもつ第３ハンドを示す斜視図である。
【図４】レンズ成形装置で行う各作業の動作を示すタイミングチャート図である。
【図５】トレーの搬出・搬入を行うときの動作を示すタイミングチャート図である。
【図６】２つのヘッドを同心円上に配した別の例のハンドを示す平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
９  成形素材
１０  レンズ成形装置
１６  トレーステージ
１７  供給ステージ
１８  回収ステージ
１９ａ  成形部
２３  トレー
２３ａ  収納部
３２  ロボット
３４  レンズ成形品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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