JP2000319023A

JP2000319023A - 光学素子成形用ガラスゴブの製造方法

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Publication number: JP2000319023A
Application number: JP11125998A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hidaka; 勝日高
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2000-11-21
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: JP4232272B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インデックステーブルを用いてガラスゴブを
量産する際に、成形型の緩下降速度を制御して、ノズル
からの溶融ガラスの流出速度が変化しても、常に一定重
量のガラスゴブを安定した状態で、効率的に製造する。【解決手段】インデックステーブルに複数の成形型１
を設け、所定の位置にこの成形型１の成形部１ａに溶融
ガラスＧを供給するノズル２を配置し、ノズル２から流
下する溶融ガラスＧをテレビカメラ１２で撮影して、そ
の画像の測定エリアＭＡ内のガラス専有面積ＧＡから、
溶融ガラスＧの流出速度を検出して、少なくとも成形型
１の最上昇位置から緩下降を開始するタイミング、また
は緩下降開始タイミングと緩下降速度とを制御すること
によって、成形型１に、溶融ガラスＧの流出速度が変化
しても、実質的に供給した溶融ガラスＧの重量が変化す
るのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ等の光学素
子をプレス成形するための素材としてのガラスゴブの製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズ等の精密な光学素子は、近年にお
いては、プレス成形により製造する方式が広く用いられ
るようになってきている。光学素子として、例えばレン
ズをプレス成形するには、所定形状のガラスの塊、つま
りガラスゴブを成形型内に配置して、この成形型を加熱
することによりガラスゴブを軟化させるようにして、上
下から所定の加圧力を作用させることにより行う。従っ
て、このプレス成形に先だって、所定形状のガラスゴブ
を製造しなければならない。製造されるガラスゴブの形
状としては、例えば特開平２−１４８３９号公報等に示
されているように、球形のものと、最終製品であるレン
ズ等の形状に比較的近い形状のもの、例えば両凸レンズ
の場合にあっては概略碁石形状というように、非球形状
のものがある。そこで、以下の説明では、これら２種類
の形状のガラスゴブを区別するために、前者を球形ガラ
スゴブ、後者を非球形ガラスゴブと呼ぶ。

【０００３】球形ガラスゴブを製造するには、概略円錐
形状となった成形面を有する成形型を用いて、この成形
型の下方から窒素ガス（Ｎ₂ ガス）等の不活性ガスを吹
き上げるようになし、成形型の上部に配置したノズルか
ら溶融ガラスを滴下させる。その結果、溶融ガラス塊と
成形面との間にガス流の層が形成されることになり、も
って溶融ガラス塊を成形型の成形面に対して浮かせた状
態に保持することによって、溶融ガラスは球形に成形さ
れ、かつこのガス流により冷却される。

【０００４】また、最終製品に近い非球形ガラスゴブを
製造するには、成形型に成形部を形成して、この成形部
の内面の形状を転写面として、溶融ガラス塊をこの転写
面に倣わせるように成形する。ただし、成形型に供給さ
れた溶融ガラスが成形面に接触すると、皺や、突起，凹
部等が生じて表面精度が悪くなるだけでなく、汚れ等が
付着する等から、成形型としては、燒結金属その他の多
孔質部材で、通気性のあるもので形成し、外面側から窒
素ガス等の不活性ガスを送り込んで、成形部の表面に向
けてガスを噴出させるようになし、ガラスが取り出し可
能な温度にまで冷却される間は、このガス圧の作用によ
り溶融ガラスを成形面から微小間隔をもって浮かせた状
態に保持する。

【０００５】そこで、成形型を用いて非球形ガラスゴブ
を製造する方法を図１に基づいて説明する。図中におい
て、１は成形型であり、この成形型１には、その上面に
所定の曲率を有する凹曲面形状の転写面となった成形部
１ａが形成されている。また、２はノズルを示し、この
ノズル２は図示しないるつぼから供給される溶融ガラス
を流下させるためのものである。そして、溶融ガラスが
ノズル２を通過する際に温度が低下しないようにするた
めに、このノズル２にヒータ３を囲繞させて設け、この
ヒータ３によりノズル２を加熱する。成形型１は図示し
ない昇降手段により所定のストロークだけ昇降可能とな
っており、また成形型１はヒータ４により加熱されるよ
うになっている。

【０００６】而して、図１（ａ）では、ノズル２から溶
融ガラスＧが流出し始めた状態を示すもので、この時に
は成形型１は下降位置にある。ノズル２から溶融ガラス
Ｇの流出が始まると、同図（ｂ）に示したように成形型
１を上昇させる。この位置が成形型１の成形開始位置で
あり、この位置でノズル２から流出した溶融ガラスＧの
成形型１の成形部１ａ内への供給が開始される。ノズル
２から成形型１に溶融ガラスＧが供給されるが、成形部
１ａでは、下方から窒素ガスが噴出しているので、成形
型１に供給された溶融ガラスＧは成形部１ａに対して僅
かな隙間をもって浮上した状態に保たれる。

【０００７】そして、図１（ｃ），（ｄ）さらに（ｅ）
というように、成形部１ａに流下する溶融ガラスＧの量
が多くなるに応じて、成形型１をこの溶融ガラスＧの流
出量の増大に見合う速度でゆっくりと下降させる。これ
ら成形型１の緩下降であり、このように緩下降させるこ
とによって、成形型１には所定の重量となるまで溶融ガ
ラスＧが成形部１ａに非接触状態を保った状態で供給さ
れ、かつノズル２に溶融ガラスＧが濡れ上がるのを防止
できる。また、このように成形型１が緩下降によりノズ
ル２から離れ、かつ溶融ガラスＧの流下量が増大する
と、溶融ガラスＧの自重によりノズル２の先端における
流出部にくびれ部ＧＮが生じる。

【０００８】成形部１ａに所定量の溶融ガラスＧが供給
された時に、同図（ｆ）に示したように、成形型１を急
下降させる。この時の下降速度は、少なくともノズル２
からの溶融ガラスＧの流下速度以上とする。これによっ
て、成形型１には溶融ガラスＧがそのくびれ部ＧＮから
下方の部分がノズル２から分離されて、成形部１ａに完
全に移行されることになって、溶融状態にあるガラスが
成形部１ａの転写面形状に倣うようになる。従って、緩
下降状態から急下降状態に移行する位置がガラス分離位
置である。

【０００９】非球形ガラスゴブは以上のようにして製造
されるが、このガラスゴブを量産するにはインデックス
テーブルを用いて、このインデックステーブルに所定角
度毎に複数の成形型を昇降可能に設けると共に、この成
形型の上部位置にノズルを対面させて設け、このノズル
から溶融ガラスが供給される毎に１インデックス分ずつ
間欠回転させるようにするのが一般的である。ここで、
ノズルに溶融ガラスを供給するためにるつぼが用いられ
るが、るつぼ内では、ガラスは１０００℃前後というよ
うに、極めて高い温度にまで加熱されることから、ノズ
ルに対する溶融ガラスの供給をポンプその他、強制的に
圧送する手段を用いるのは望ましくはない。このため
に、るつぼを高所に配置し、このるつぼの下端部からの
配管にノズルを接続して設け、るつぼ内のヘッド圧を利
用してノズルに溶融ガラスを供給するのが一般的であ
る。

【００１０】ところで、るつぼは有限の容積を有するも
のであり、ガラスゴブを量産する場合には、生産が進む
に応じてるつぼ内の溶融ガラスが消費されて、その貯留
量が減少する。その結果、溶融ガラスのノズルへの供給
圧力が低下する。ノズルから流下する溶融ガラスの粘度
が一定であると、この圧力低下によりノズルから流出す
る溶融ガラスの流速が遅くなるために、成形型の成形開
始位置から緩下降を開始するタイミング、つまり緩下降
開始タイミング及びその速度、さらにガラス分離位置に
おける緩下降から急下降時のタイミングを同じに設定す
ると、製造されるガラスゴブの重量が大きく変動してし
まう。ガラスゴブに重量の変動があると、最終製品とし
てのレンズ等となるようにプレス成形した時に、満足な
製品が製造できなくなってしまう。

【００１１】以上のことから、ガラスゴブを連続的に製
造するに当っては、るつぼ内の溶融ガラスの貯留量の変
動に応じて変化する溶融ガラスの流速を何らかの形で制
御しなければならない。ここで、ノズルから流出する溶
融ガラスは、その粘度に応じて流出速度が変化する。つ
まり、溶融ガラスの温度を上昇させて、その粘度を低く
すれば、それだけノズルからの流出速度が速くなる。そ
こで、るつぼ内の溶融ガラスの残量を検出し、この残量
の変化に応じてノズルに装着したヒータの温度を上昇さ
せて、ノズルからの流速が変化しないように制御し、も
って製造されたガラスゴブの重量一定化を図るようにし
たものは従来から知られている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、るつぼ内の
ガラス残量を検出するには、重量または液面高さにより
検出することになる。しかしながら、るつぼはガラスを
数十ポアズ程度の粘度となるまで加熱することから、ガ
ラスの温度は１０００℃前後というように極めて高温状
態となっている。また、るつぼ内には攪拌手段が設けら
れて、るつぼ内は常時攪拌されている。従って、ガラス
残量を正確に検出するのは極めて困難である。さらに、
るつぼ内のガラス残量変化に基づいてノズルの温度を制
御する場合において、るつぼ内のガラス残量が変化した
ことを検出した後に、ノズルの加熱温度を上昇させるよ
うにすると、ノズル内の溶融ガラスの温度上昇に遅れが
生じる。このように、応答速度が遅いことから、タクト
タイムを十分長くしなければならず、従ってガラスゴブ
を効率的に製造できなくなってしまう。

【００１３】また、成形型に供給された溶融ガラスの重
量を直接測定して、その重量変化に応じて成形型を緩下
降させ、所定の重量になった時に、この成形型を急下降
するように構成すれば、より直接的にガラスゴブの重量
管理を行える。しかしながら、成形型は昇降可能な構成
となっており、また溶融ガラスは成形型における成形部
から浮かせた状態に保持されることから、成形型に供給
された溶融ガラスの重量を正確に測定するのは極めて困
難である。

【００１４】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、重量の揃ったガラス
ゴブを連続的に、しかも容易かつ効率的に製造できるよ
うにすることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、一定の角度毎にインデックス回転す
るインデックステーブルの円周方向にこのインデックス
角度毎に所定の内面形状を有する成形部を形成した成形
型を昇降可能に設けると共に、前記インデックステーブ
ルの所定の位置にノズルを設け、このノズルに前記成形
型を近接させた成形開始位置から溶融ガラスを前記成形
部に向けて流下させながら、この成形型を緩下降させる
ようになし、前記ノズルから溶融ガラスを分離するガラ
ス分離位置まで緩下降した時に、この成形型を急下降さ
せて、ノズルから分離した所定の大きさの溶融ガラスを
前記成形部に保持させることにより、その内面形状を転
写させたガラスゴブを製造する方法であって、前記成形
型が急下降した時点から一定の時間が経過した時に、前
記ノズルからの溶融ガラスの流出量を画像認識して溶融
ガラスの流出速度を演算し、この演算結果に基づいて前
記成形型の緩下降条件を調整することをその特徴とする
ものである。

【００１６】ここで、インデックステーブルの１インデ
ックス角度分の回転から、成形型の前記成形開始位置へ
の上昇、この成形型の成形開始位置での停止、緩下降、
急下降した後、さらに１インデックス角度分の回転が開
始するまでを成形の１サイクルとした時に、演算結果に
基づいて調整される成形型の緩下降条件は、成形型の緩
下降の開始タイミングまたは緩下降速度のうちの少なく
ともいずれか１つまたは両方とすることができる。ま
た、画像認識としては、撮像手段によりノズルより下方
の位置を撮像し、その画像のうちから測定エリアを設定
して、この測定エリア内での溶融ガラスの像が占めるガ
ラス占有面積に基づいてこのノズルからの溶融ガラスの
流出速度を求めるようにすることができる。また、測定
エリア内のガラス占有面積が所定の設定範囲内である時
には、成形型の緩下降条件を同一となし、またこの設定
範囲外になった時には、そのガラス占有面積から新たに
範囲設定を行うと共に、この新たな設定範囲での成形型
の緩下降開始タイミングと緩下降速度とを設定するのが
制御の容易性等の観点からさらに望ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】そこで、以下に図面を参照して本
発明の実施の一形態について説明する。而して、ガラス
ゴブの製造方法については、図１で説明したものと格別
変わるところはないので、その説明は省略する。

【００１８】そこで、図２乃至図４にガラスゴブを量産
するのに適した製造装置の概略構成を示す。図２におい
て、１０はインデックステーブルを示し、このインデッ
クステーブル１０には中空回転軸１１が連設して設けら
れており、この中空回転軸１１は基台１２を貫通して下
方に延在され、この基台１２に対しては軸受１２ａによ
り回転自在に支持されている。そして、中空回転軸１１
の下端部にはプーリ１３が設けられており、またこのプ
ーリ１３と駆動モータ１４のプーリ１４ａとの間にはタ
イミングベルト１５が巻回して設けられている。この駆
動モータ１４によってインデックステーブル１０は所定
角度ずつ間欠回転するようになっている。ここで、図３
に示したインデックステーブル１０には、円周方向に８
個の成形型ユニット１６が設けられている。従って、こ
の場合には、成形型ユニット１６はそれぞれ４５°の角
度毎に配置され、インデックステーブル１０は４５°毎
にインデックス回転する。ただし、このインデックス数
は８個に限定されるものではない。

【００１９】インデックステーブル１０において、Ｓ₁
は溶融ガラスの供給ステーションであり、この供給ステ
ーションＳ₁ には、成形型ユニット１６の上部位置に溶
融ガラスＧの供給ノズル１７が設けられている。また、
Ｓ₂ は徐冷ステーションであって、この徐冷ステーショ
ンＳ₂ は４インデックス分となっている。さらに、Ｓ ₃
はガラスゴブの取り出しステーションであり、この取り
出しステーションＳ₃にはガラスゴブを取り出すための
ピックアンドプレイス手段、例えばロボットに設けた吸
着ノズルが配置されている。さらにまた、Ｓ₄ は成形型
ユニット１６のプリヒートステーションであり、このプ
リヒートステーションＳ₄ は２インデックス分を占める
ようになっている。

【００２０】次に、成形型ユニット１６は、図４に示し
たように、型受け部材２０の上端部に成形型２１を装着
したものからなり、型受け部材２０は有底の円筒状部材
からなるスライド部２０ａと、このスライド部２０ａの
上端部に形成した成形型装着部２０ｂとから構成され
る。そして、インデックステーブル１０にはスラスト軸
受２２が設けられており、スライド部材２０ａはこのス
ラスト軸受２２内に挿通されている。供給ステーション
Ｓ₁ においては、成形型ユニット１６の下部位置に、こ
の成形型ユニット１６の昇降手段２３が設けられてい
る。昇降手段２３は、図２から明らかなように、基台１
２に装着したボールナット２４と、このボールナット２
４内に挿通したボールねじ２５とを備え、このボールね
じ２５の下端部にはサーボモータ２６が連結されてい
る。そして、サーボモータ２６は基台１２に鉛直状態に
設けたスライドガイド２７に沿って上下方向に移動可能
となっている。また、ボールねじ２５の上端部にはプッ
シャ２８が連設されており、このプッシャ２８は、サー
ボモータ２６を作動させて、ボールねじ２５を昇降させ
ることによって、成形型ユニット１６の型受け部材２０
の下端面と当接して押し上げたり、引き下げたりするよ
うになっている。従って、成形型ユニット１６は、サー
ボモータ２６により図４に示した実線で示した成形開始
位置と、同図に仮想線で示した最下端位置との間に昇降
できるようになっている。

【００２１】成形型ユニット１６における成形型２１に
は、その成形面から上方に向けて不活性ガス、例えば窒
素ガス（Ｎ₂ ガス）が噴出するようになっており、これ
によって、成形型２１に溶融ガラスＧが供給されてか
ら、ピックアンドプレイス手段で取り出されるまでは、
この成形型２１と僅かな隙間を保った状態でフローティ
ングされることになる。このために、成形型ユニット１
６におけるスライド部２０ａは有底中空の部材からな
り、その内部は窒素ガス貯留部２９となっている。そし
て、この貯留部２９に窒素ガスを供給するために、スラ
イド部２０ａの下端近傍には供給ホース３０が接続され
ている。この供給ホース３０の他端は、インデックステ
ーブル１０において、成形型ユニット１６に隣接した位
置に設けた窒素ガス流量コントローラ３１に接続されて
いる。また、窒素ガス流量コントローラ３１には分配管
３２が接続されており、この分配管３２の他端は窒素ガ
ス分配用回転継手３３に接続されている。さらに、この
窒素ガス分配用回転継手３３には窒素ガス配管３４が接
続されている。

【００２２】さらに、成形型ユニット１６における成形
型２１は所定の温度にまで加熱されるようになってい
る。このために、型受け部材２０における成形型装着部
２０ｂの外周にはヒータ３５が囲繞するように設けられ
ており、このヒータ３５には、窒素ガス分配用回転継手
３３に連設したスリップリング３６を介して配線３７に
より電源が供給されるようになっている。ここで、ヒー
タ３５は、例えばバンドヒータ，ソレノイドヒータ等で
構成される。

【００２３】このように構成することによって、ノズル
１７から溶融ガラスＧを連続的に流下させる間に、成形
型ユニット１６を上昇、緩下降、急下降、インデックス
テーブル１０のインデックス回転を順次行わせることに
よって、ガラスゴブが連続的に製造される。従って、成
形サイクルは、インデックステーブル１０が１インデッ
クス分回転した後において、成形型ユニット１６が成形
開始位置にまで上昇し、この成形開始位置で所定の時間
停止した後に、緩下降が開始して、所定の緩下降速度で
ガラス分離位置まで下降し、次いで急下降し、さらにイ
ンデックステーブル１０が次の１インデックス分だけ回
転するまでとなる。また、製造されたガラスゴブは、こ
の成形サイクルにおいて、インデックステーブル１０が
停止している間に、ピックアンドプレイス手段によって
インデックステーブル１０から取り出される。

【００２４】ところで、このガラスゴブの製造が進むに
応じてるつぼ内のガラス貯留量が減少する結果、供給ノ
ズル１７への供給圧が低下するから、この供給ノズル１
７からの溶融ガラスＧの流出速度が徐々に遅くなってく
る。従って、前述した動作を同じタイミングで行わせる
ようにした場合には、成形型ユニット１６の成形型２１
への溶融ガラスＧの供給量が低下して、製品としてのガ
ラスゴブの重量が変動する。特に、ガラスは比重が大き
いことから、るつぼの深さにもよるが、その内部におけ
るガラス貯留量が最大の時と最小の時とでは、供給ノズ
ル１７からの流出速度は例えば数倍乃至それ以上の開き
が生じる場合もある。

【００２５】このように、るつぼ内のガラス貯留量に応
じて供給ノズル１７からの溶融ガラスＧの流出速度が遅
くなった時には、成形サイクルを長くなるように調整し
なければならない。成形サイクルを変えないと、成形型
ユニット１６がガラス分離位置にまで下降した時に、正
規のくびれ部ＧＮが形成されない状態で、成形型１６が
急下降することになり、ガラスゴブの重量にばらつきが
生じたり、甚だしい場合には、供給ノズル１７から溶融
ガラスＧが分離しないこともある。

【００２６】そこで、成形型ユニット１６の緩下降速度
及びそのストロークを一定とした上で、供給ノズル１７
から流出する溶融ガラスＧの速度を検出して、この流出
速度が変化した時に、つまり流出速度が遅くなるに応じ
て、成形型ユニット１６の緩下降開始タイミングを変化
させ、もって成形型ユニット１６に一定量の溶融ガラス
Ｇが供給されるように制御するようにしている。ここ
で、制御の対象としては、制御の容易性，応答性等の観
点から緩下降開始タイミングとしているが、制御対象と
しては、より好ましくは、この緩下降介しタイミングに
加えて、緩下降速度を制御するようになし、またこれら
に加えて、成形型ユニット１６の成形開始位置の高さ，
緩下降距離，急下降速度等を制御するようにしても良
い。

【００２７】このために、供給ステーションＳ₁ におい
て、供給ノズル１７から流出する溶融ガラスＧをテレビ
カメラ４０で撮影して、画像処理を行うことによって、
溶融ガラスＧの流出速度を検出する。而して、図５に示
したように、テレビカメラ４０により得られる画像Ｐに
おいて、その画像エリアのうちの所定の位置に測定エリ
アＭＡを設定する。この測定エリアＭＡは、供給ノズル
１７における流出部分の直下を含む位置とする。図５
（ａ）に示したように、成形型ユニット１６が急下降す
ることによって、溶融ガラスＧが供給ノズル１７から分
離された状態では、供給ノズル１７の流出部からは溶融
ガラスがほぼ流下していない状態となり、溶融ガラスの
像が測定エリアＭＡには現れない。供給ノズル１７には
連続的に溶融ガラスが供給されるから、分離直後からも
溶融ガラスＧが流下し始めるが、供給ノズル１７から流
下する溶融ガラスＧの形状は、表面張力の作用によりほ
ぼ球形になる。また、供給ノズル１７からある程度流下
するまでは溶融ガラスＧは球形の状態のまま成長し、供
給ノズル１７から分離して滴下することはない。

【００２８】図５（ａ）に示した画像を取得した後、所
定の時間が経過すると、供給ノズル１７からの溶融ガラ
スＧの流下量が増大して、測定エリアＭＡに捉えられる
ようになる。同じ時間が経過した時に得た画像であって
も、供給ノズル１７からの溶融ガラスＧの流出速度が速
い時には、図５（ｂ）に示したように、測定エリアＭＡ
における溶融ガラスＧが占有する面積、つまりガラス占
有面積ＧＡが大きくなり、また流出速度が遅い時には、
同図（ｃ）に示したように、測定エリアＭＡ内における
溶融ガラス占有面積ＧＡが小さくなる。従って、テレビ
カメラ４０で供給ノズル１７の直下の位置を撮影し、成
形型ユニット１６が急下降した後に、所定の時間経過す
る毎に得られた画像から、その測定エリアＭＡ内のガラ
ス占有面積ＭＡを測定すると、つまりガラス占有面積Ｍ
Ａの画素数を計算すると、供給ノズル１７からの溶融ガ
ラスＧの流出速度を測定できる。そして、テレビカメラ
４０から、例えば成形型ユニット１６が上昇する直前の
タイミングで得られた画像を画像処理すれば、溶融ガラ
スＧの流出速度を求めることができる。これにより、供
給ノズル１７から溶融ガラスＧが流出する速度を円滑か
つ正確に測定できることになる。なお、成形型ユニット
１６の上昇タイミングは、るつぼ内のガラス貯留量が最
大であっても、この成形型ユニット１６が急下降した後
に、供給ノズル１７から流下する溶融ガラスＧは表面張
力を保っている間とする。

【００２９】以上のようにして溶融ガラスＧの流出速度
が測定されるが、このように測定した速度に基づいて、
成形型ユニット１６の緩下降の開始タイミングを調整す
るように構成している。このために、図６に示したよう
に、テレビカメラ４０には画像処理ユニット４１が接続
されており、この画像処理ユニット４１で前述したガラ
ス占有面積ＭＡの画素数を演算される。この演算結果
は、ＣＰＵ４２に取り込まれ、このＣＰＵ４２により成
形型ユニット１６の緩下降開始タイミングが求められ
て、ドライブ回路４３に駆動トリガ信号が入力される。
この駆動トリガ信号がドライブ回路４３に入力された時
にサーボモータ２６が作動して、成形型ユニット１６の
最上端の成形開始位置からの下降を開始する。このよう
に、ＣＰＵ４２は、画像処理ユニット４１からの信号に
基づいて成形型ユニット１６の緩下降タイミングが設定
されるが、さらにこの成形型ユニット１６の上昇及び緩
下降から急下降に移るタイミング、上下のストローク端
位置の制御や、さらにインデックステーブル１０を駆動
する駆動モータ１４のドライブ回路４４の制御も行うよ
うにしている。

【００３０】ここで、成形型ユニット１６が成形開始位
置に変位した時から、一定の時間停止させた後に緩下降
させて、急下降に至るまでに要する時間を成形時間Ｔ
（ｍｓｅｃ）とした時に、供給ノズル１７からの溶融ガ
ラスの流出速度がＶ（ｇ／ｍｓｅｃ）であるとすると、
ガラスゴブの重量Ｗは、Ｗ＝Ｔ・Ｖ（ｇ）となる。従っ
て、溶融ガラスの流出速度Ｖが変化した時には、成形時
間Ｔをそれに応じて変化させることによって、一定重量
のガラスゴブを製造することができる。ここで、本実施
の形態においては、成形型ユニット１６の成形開始位置
での停止時間を制御するようにしている。これによっ
て、供給ノズル１７から流出する溶融ガラスＧの速度変
動を有効に補正できる。ただし、製造されたガラスゴブ
の重量としては、多少の許容誤差範囲があり、またるつ
ぼの横断面積にもよるが、１回の溶融ガラスＧの成形型
ユニット１６への供給毎における溶融ガラスＧの流出速
度の変化はごく微小なものであるから、測定された流出
速度に基づくガラスゴブの重量変動が実用上差し支えの
ない範囲内であれば、同じタイミングで成形型ユニット
１６の緩下降を行わせる。このために、所定の範囲を設
定しておき、この設定範囲を越えた時に、新たに緩下降
の開始タイミングを演算して求め、かつ新たな許容範囲
の設定を行うように制御する。

【００３１】そこで、図７に基づいて成形型ユニット１
６の動作手順を説明する。而して、ガラスゴブを製造す
る際には、種々のデータを設定することが必要になる。
これらのデータのうち、例えば成形型ユニット１６の昇
降ストロークとその速度（緩下降速度及び急下降速
度），成形型ユニット１６が急下降した時からテレビカ
メラ４０の撮影開始までの時間，成形型ユニット１６の
上昇開始のタイミング等は固定データとして予めＲＯＭ
等に設定される。また、供給ノズル１７からの溶融ガラ
スＧの流出速度はテレビカメラ４０で撮影した画像の測
定エリアＭＡ内における溶融ガラスＧの占有面積ＧＡに
基づいて検出するが、この占有面積ＧＡの大きさと流出
速度との関係は、マップに基づいて予め設定しておく
か、または所定の手順で演算により求められる。従っ
て、これらのデータや、さらに成形型ユニット１６の緩
下降を同一のタイミング及び速度で作動する範囲、つま
り測定エリアＭＡにおいてガラス占有面積がＧＡ_SET と
して設定された時には、このＧＡ_SE _T を中心とした設定
範囲の幅ＧＡ_SET ±Ｓに相当する最大値と最小値に関す
るデータ等もＲＯＭ等に予め設定される。

【００３２】以上に加えて、ガラスゴブの製造を開始す
る際に設定され、かつその製造中に変更される可変デー
タがある。即ち、成形型ユニット１６の緩下降開始タイ
ミングＤ_trがそれである。ここで、緩下降開始タイミン
グＤ_trは、例えば成形型ユニット１６が最上昇位置に変
位した後、この成形型ユニット１６を下降させるための
トリガ信号がサーボモータ２６のドライブ回路４３に入
力されるタイミングである。従って、ガラスゴブの製造
開始以前にこの可変データについての初期値が設定され
る。これらＤ_trはるつぼ内のガラス貯留量とその粘度、
さらには供給ノズル１７の形状等に基づいて設定するこ
とができる。

【００３３】以上の初期値が設定された後に、スタート
スイッチを操作する等によって、ガラスゴブの製造が開
始された時に、まず前述した初期設定に基づいて、成形
型ユニット１６の緩下降開始タイミングＤ_trに関するデ
ータが取り込まれ、成形型ユニット１６を実際に制御す
るための緩下降開始タイミングＤ_trがセットされる（ス
テップ１）。そして、停止した状態にあるインデックス
テーブル１０において、供給位置に位置する成形型ユニ
ット１６が成形開始位置まで上昇する（ステップ２）。
また、供給ノズル１７からは溶融ガラスＧが連続的に流
出しているが、この溶融ガラスＧは供給ノズル１７の流
出部において、表面張力の作用によりほぼ球形に膨出す
ることになる。そして、供給ノズル１７における流出部
から流出する溶融ガラスＧが成形部１ａの内面に対して
所定の位置にまで接近した時に緩下降が開始する。ここ
で、緩下降の開始タイミングはＤ_trとして設定されてい
るので、このＤ_trになったことが判定された時に（ステ
ップ３）、そのトリガ信号により成形型ユニット１６が
緩下降を開始する（ステップ４）。成形型ユニット１６
の緩下降速度は一定であり、この緩下降速度で成形型ユ
ニット１６が緩下降する。

【００３４】そして、成形型ユニット１６が緩下降スト
ローク端まで下降したか否かが判定され（ステップ
５）、緩下降ストローク端、つまりガラス分離位置にま
で達すると、所定量の溶融ガラスＧが成形型ユニット１
６に供給されたことになり、このストローク端位置から
成形型ユニット１６を急下降させる（ステップ６）。こ
の急下降速度は、供給ノズル１７からの溶融ガラスＧの
流出速度より速い速度で成形型ユニット１６を下降させ
るものであり、その速度は溶融ガラスＧの流出速度より
十分速くなるように設定しておくことにより、一定の速
度で急下降させることができる。これによって供給ノズ
ル１７から流下している溶融ガラスＧは、そのくびれ部
ＧＮから分離される。ここで、急下降のストロークによ
り最下降位置まで下降することになる（ステップ７）。
なお、急下降時に成形型ユニット１６を最下降位置まで
下げても良いが、そのストローク端位置で急激に停止さ
せると、成形型ユニット１６内の溶融ガラスＧの安定性
が失われる可能性を考慮して、溶融ガラスＧの分離が行
われた後、最下降位置までは急下降時の速度より遅くす
るように速度変化を持たせることもできる。

【００３５】供給ノズル１７には連続的に溶融ガラスＧ
が供給されており、急下降時に分離された後に直ちに溶
融ガラスＧの流下が始まる。ただし、この溶融ガラスＧ
は表面張力の作用によって供給ノズル１７に保持されて
いる。そこで、成形型ユニット１６が下降して、供給ノ
ズル１７の下部位置が開放状態となっており、かつこの
成形型ユニット１６が急下降した時から所定の時間経過
した時に、テレビカメラ４０から画像を画像処理手段に
取り込んで所定の画像処理を行う（ステップ８）。そし
て、この間に、インデックステーブル１０が１インデッ
クス分回転する。また、インデックステーブル１０が停
止すると、取り出し位置において、成形型ユニット１６
に製造されたガラスゴブが位置している時には、ピック
アンドプレイス手段５でこのガラスゴブが取り出され
る。

【００３６】ステップ８で実行された画像処理に基づい
て、Ｄ_trを変更すべきかが判断されて（ステップ９）、
Ｄ_trを変更しない場合には、ステップ２に戻り、成形型
ユニット１６が上昇することになるので、前述と同じ動
作が繰り返されて、順次ガラスゴブが連続的に製造され
る。また、変更する場合には、ステップ１に戻って新た
にＤ_trをセットした上で、ステップ２に移行して、成形
型ユニット１６が上昇して、再び溶融ガラスＧの供給を
開始する。従って、それ以後の成形型ユニット１６の緩
下降動作は、この新たにセットされたＤ_trにより制御さ
れることになる。ところで、テレビカメラ４０では成形
型ユニット１６が下降する毎に画像を取得するが、溶融
ガラスＧは極めて高い温度となっていること等から、測
定エリアＭＡ内の溶融ガラス占有面積ＭＡに関する正確
な画像が得られない場合がある。しかしながら、ステッ
プ９ではテレビカメラ４０で得られた画像からＤ_trを変
更すべきかが判断されるのであり、これらのデータを変
更しない場合にはステップ２に戻るので、テレビカメラ
４０で正確な画像が得られなかったとしても、元のＤ_tr
により緩下降動作が行われる状態に保持される。従っ
て、この装置の作動には何等の影響を与えない。また、
その回に成形型ユニット１６に供給される溶融ガラスＧ
の量が多少変化することもあるが、１回毎の流速変化は
ごく微小なものであるので、ガラスゴブの重量にあまり
大きな影響を与えない。

【００３７】而して、テレビカメラ４０からの画像処
理、Ｄ_trを変更するか否かの判断、及び変更する場合に
おける新たなＤ_trの数値の算定は、図７に示した手順に
より行われる。而して、画像処理ユニット４１にはテレ
ビカメラ４０からの画像のうち、成形型ユニット１６が
急下降した時点から一定の時間が経過する毎に、このテ
レビカメラ４０で取得した画像を処理して、溶融ガラス
Ｇの流出速度を求める。従って、供給ノズル１７の下部
位置の画像が画像処理手段に取り込まれると（ステップ
１０）、まず測定エリアＭＡにおけるガラス占有面積Ｇ
Ａを求める（ステップ１１）。ここで、ガラス占有面積
としては、設定範囲ＧＡ_SET ±Ｓから最大値ＧＡ_max と
最小値ＧＡ_min とが設定されるようになっているので、
求められたガラス占有面積ＧＡがこの最大値と最小値と
の間の設定範囲であるか否か、つまりＧＡ_min ＜ＧＡ＜
ＧＡ_max であるか否かが判断される（ステップ１２）。
この判断の結果、設定範囲内であれば、Ｄ_trを不変更と
する（ステップ１３）。テレビカメラ４０による溶融ガ
ラスＧの撮影条件は必ずしも良好ではないために、測定
エリアＭＡにおけるガラス占有面積ＧＡが全く求められ
ないか、誤検出される場合がある。一方、供給ノズル１
７からの溶融ガラスＧの流出速度は僅かな変化しかしな
いはずである。従って、予め所定の偏差値Ｋを定めてお
き、ステップ１４において、ＧＡ_min −Ｋ＜ＧＡ＜ＧＡ
_max ＋Ｋであるかを計算することによって、この回に得
たガラス占有面積ＧＡが正しい値であるかどうかを判定
する。そして、この範囲を越えている場合には、誤検出
としてＤ_trを不変更とする。これに対して、ＧＡ_min −
Ｋ＜ＧＡ＜ＧＡ_min ，またはＧＡ_max ＜ＧＡ＜ＧＡ_max
＋Ｋとなっている時には、新たなＤ_trを求めると共に、
新たなＧＡ_max ，ＧＡ_minが求められる（ステップ１
６）。そこで、以後は新たに設定された緩下降開始タイ
ミングＤ_trによって、成形型ユニット１６の制御が行わ
れ、次にテレビカメラ４０で得た画像からガラス占有面
積ＧＡを求めて、それと新たに設定したＧＡ_ma _x ，ＧＡ
_min とが比較されることになる。

【００３８】以上のように、テレビカメラ４０の画像か
ら、ガラス占有面積ＧＡを求めることによって、供給ノ
ズル１７からの溶融ガラスＧの流出速度を迅速かつ正確
に求めることができ、このデータから成形型ユニット１
６の緩下降開始タイミングを制御することによって、重
量の揃ったガラスゴブを連続的に製造できる。しかも、
ガラスゴブの重量変動が許容誤差範囲内であれば、緩下
降開始タイミングを変化させず、許容誤差を越えて変動
する可能性がある時にのみ新たな値を設定するようにし
ているので、制御が著しく簡略化される。さらに、テレ
ビカメラ４０により正確な画像が得られなかった時に
は、その時に設定されている緩下降開始タイミングで成
形型ユニット１６を作動させるので、テレビカメラ４０
の画像取得の関係で装置を停止させる等の事態が発生す
ることはない。

【００３９】ここで、供給ノズル１７からの溶融ガラス
Ｇの流下速度が遅くなった時には、緩下降条件として
は、緩下降タイミングとしているが、これに代えて緩下
降速度を制御するようにすることもでき、また緩下降タ
イミングと緩下降速度との双方を制御するようにしても
良い。例えば、るつぼの形状等によっては、るつぼ内の
ガラス貯留量の変化に応じて供給ノズル１７からの溶融
ガラスＧの流下速度が２〜４倍というように極めて大き
い開きが生じるようになっている場合がある。たとえ供
給ノズル１７からの溶融ガラスＧの流下速度が変化して
も、ガラス分離位置は変化しないことから、緩下降速度
を一定にして、成形型ユニット１６の成形開始位置での
停止時間だけを長くすると、緩下降開始時に既に供給ノ
ズル１７から大量の溶融ガラスＧが流出している状態と
なることがある。

【００４０】ここで、成形型ユニット１６には窒素ガス
貯留部２９を備えており、この窒素ガス貯留部２９から
は窒素ガスが成形型２１の下部側から噴出して、溶融ガ
ラスＧはこの窒素ガスの圧力によりフローティング状
態、つまり成形型２１とは非接触状態に保置されてい
る。この状態で、成形型２１が成形開始位置に保持され
て、供給ノズル１７と近接した位置に保持されている
と、供給ノズル１７から流下した大量の溶融ガラスＧが
供給ノズル１７の外周面に付着する、所謂ガラスの濡れ
上がり現象が発生するおそれがある。この場合には、テ
レビカメラ４０の画像からガラス占有面積ＧＡを求める
ことにより求めた供給ノズル１７からの溶融ガラスＧの
流出速度に基づいて、成形型ユニット１６の緩下降開始
タイミングと緩下降速度とを変化させるように、つまり
成形の進行に応じて供給ノズル１７からの溶融ガラスＧ
の流下速度が遅くなるに応じて、緩下降タイミングを遅
らせると共に、緩下降速度も遅くするように制御するの
が望ましい。

【００４１】なお、溶融ガラスの貯留部であるるつぼの
形状にもよるが、ガラスゴブの成形開始当初のように、
るつぼに大量の溶融ガラスが貯留されている状態から、
るつぼからかなりの量の溶融ガラスが消費された時とで
は、成形型ユニット１６の停止時間が数倍にもなること
がある。そこで、溶融ガラスＧが供給ノズル１７から流
出する速度が極端に低下した時には、供給ノズル１７に
装着したヒータ１８により供給ノズル１７の温度を上昇
させることによって、溶融ガラスＧの粘度を低下させ
る。これによって、供給ノズル１７からの溶融ガラスＧ
の流出速度が速くなるので、製造タクトタイムが短縮さ
れ、効率的にガラスゴブを製造できるようになる。しか
も、成形型ユニット１６の緩下降の動作制御は、供給ノ
ズル１７からの溶融ガラスＧの流下量に基づいて、成形
型ユニット１６の緩下降タイミングを制御することか
ら、供給ノズル１７の温度を変化させても、それに迅速
に追従して緩下降動作を行わせることができるので、製
造されたガラスゴブに重量変動が生じるようなことはな
い。

【００４２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、イ
ンデックステーブルを用いてガラスゴブを量産するに当
って、ノズルからの溶融ガラスの流出速度が変化して
も、常に一定重量のガラスゴブを安定した状態で、しか
も効率的に製造できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】非球形ガラスゴブを製造する方法の工程説明図
である。

【図２】本発明の実施の一形態における光学素子成形用
ガラスゴブの製造方法を実施するための装置の概略構成
図である。

【図３】インデックステーブルの平面図である。

【図４】成形型ユニットの断面図である。

【図５】画像処理による溶融ガラスの流出速度を求める
ための原理説明図である。

【図６】成形型ユニットの駆動制御回路図である。

【図７】成形型の動作手順を示すフローチャート図であ
る。

【図８】成形型の緩下降開始タイミングとその速度の制
御に関するフローチャート図である。

【符号の説明】

１０インデックステーブル１１中空
回転軸１４駆動モータ１６成形
型ユニット１７供給ノズル２０型受
け部材２１成形型２３昇降
手段２５ボールねじ２６サー
ボモータ４０テレビカメラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定の角度毎にインデックス回転するイ
ンデックステーブルの円周方向にこのインデックス角度
毎に所定の内面形状を有する成形部を形成した成形型を
昇降可能に設けると共に、前記インデックステーブルの
所定の位置にノズルを設け、このノズルに前記成形型を
近接させた成形開始位置から溶融ガラスを前記成形部に
向けて流下させながら、この成形型を緩下降させるよう
になし、前記ノズルから溶融ガラスを分離するガラス分
離位置まで緩下降した時に、この成形型を急下降させ
て、ノズルから分離した所定の大きさの溶融ガラスを前
記成形部に保持させることにより、その内面形状を転写
させたガラスゴブを製造する方法であって、前記成形型が急下降した時点から一定の時間が経過した
時に、前記ノズルからの溶融ガラスの流出量を画像認識
して溶融ガラスの流出速度を演算し、この演算結果に基づいて前記成形型の緩下降条件を調整
することを特徴とする光学素子成形用ガラスゴブの製造
方法。
【請求項２】前記インデックステーブルの１インデッ
クス角度分の回転から、前記成形型の前記成形開始位置
への上昇、この成形型の成形開始位置での停止、緩下
降、急下降した後、さらに１インデックス角度分の回転
が開始するまでを成形の１サイクルとした時に、前記演
算結果に基づいて調整される成形型の緩下降条件は、前
記成形型の緩下降の開始タイミングまたは緩下降速度の
うちの少なくともいずれか１つであることを特徴とする
請求項１記載の光学素子成形用ガラスゴブの製造方法。
【請求項３】前記画像認識は撮像手段により前記ノズ
ルより下方の位置を撮像し、その画像のうちから測定エ
リアを設定して、この測定エリア内での溶融ガラスの像
が占めるガラス占有面積に基づいてこのノズルからの溶
融ガラスの流出速度を求めることを特徴とする請求項１
記載の光学素子成形用ガラスゴブの製造方法。
【請求項４】前記測定エリア内のガラス占有面積が所
定の設定範囲内である時には、前記成形型の緩下降条件
を同一となし、またこの設定範囲外になった時には、そ
のガラス占有面積から新たに範囲設定を行うと共に、こ
の新たな設定範囲での前記成形型の緩下降条件を設定す
ることを特徴とする請求項３記載の光学素子成形用ガラ
スゴブの製造方法。