JP2000319023A - 光学素子成形用ガラスゴブの製造方法 - Google Patents
光学素子成形用ガラスゴブの製造方法Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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GASET と
して設定された時には、このGASE T を中心とした設定
範囲の幅GASET ±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。
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Dtrがそれである。ここで、緩下降開始タイミン
グDtr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Dtr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。
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Dtr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Dtr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Dtrとして設定されてい
るので、このDtr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。
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。
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。
て、Dtrを変更すべきかが判断されて(ステップ9)、
Dtr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Dtr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Dtr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Dtr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Dtr
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。
理、Dtr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Dtr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GASET ±Sから最大値GAmax と
最小値GAmin 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GAmin <GA<
GAmax 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、Dtr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、GAmin −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Dtrを不変更とする。これに対して、GAmin −
K<GA<GAmin ,またはGAmax <GA<GAmax
+Kとなっている時には、新たなDtrを求めると共に、
新たなGAmax ,GAmin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Dtr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GAma x ,GA
min とが比較されることになる。
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。
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。
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。
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。
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。
である。
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。
ための原理説明図である。
る。
御に関するフローチャート図である。
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 (4)
- 【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。
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JP12599899A JP4232272B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 光学素子成形用ガラスゴブの製造方法 |
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ID=14924202
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-
1999
- 1999-05-06 JP JP12599899A patent/JP4232272B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US7743628B2 (en) | 2001-10-06 | 2010-06-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method and device for non-contact moulding of fused glass gobs |
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