JP4021628B2 - 光学素材製造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、滴下した溶融ガラスを浮上状態で保持することにより光学素材を製造する光学素材製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、レンズ等の光学素子をプレス成形する際に用いる光学素材の製造において、浮上治具の下方からガスを噴出させ、浮上治具に滴下された溶融ガラスを浮上状態で保持することにより光学素材を製造する滴下式の光学素材製造技術が知られている。
【0003】
例えば特開2000−264651号公報には、以下に示すような光学素材製造手法が開示されている。すなわち、所定角度毎に間欠回転するインデックステーブルに浮上治具である成形型部材を円周方向に所定角度毎に複数設け、上方に設置したノズルから成形型部材に向かって溶融ガラスが滴下する毎にインデックステーブルを間欠回転させ、滴下した溶融ガラスを所定の間欠回転数だけ浮上状態で保持することにより光学素材を製造するという手法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した滴下式の光学素材の製造においては、溶融ガラスの滴下距離が長すぎると滴下する際の衝撃による光学素材の変形及び脈理等の不良が発生してしまう。また、滴下距離が短すぎるとノズルに浮上治具が近づき、浮上治具の温度影響によってノズル周辺の温度が下がり、溶融ガラスの温度変動による粘度変動に伴う滴下重量が変動してしまうという不具合が発生してしまう。このようなことから、滴下距離は適正に保つ必要がある。特開2000−264651号公報に開示された光学素材製造手法にあっては、滴下距離を適正に保つために、製造する光学素材に合わせて浮上治具である成形型部材及びノズルを交換する場合、その度に、インデックステーブルと各成形型部材との間にスペーサー等を入れて、ノズルと成形型部材との距離、つまり、溶融ガラスの自重落下距離の調整を細かく行っていた。
【0005】
しかしながら、このような方法だと装置の設定が煩雑となり、光学素材の製造効率が悪化するという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光学素材の製造効率を向上させることができる光学素材製造装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る光学素材製造装置は、浮上治具の下方からガスを噴出させ、浮上治具に滴下した溶融ガラスを浮上状態で保持することにより光学素材を製造する光学素材製造装置において、溶融ガラスの温度を検出する温度検出手段と、浮上治具を上下動可能とする移動手段と、温度検出手段により検出された温度に基づいて移動手段に浮上治具を上下動させる移動制御手段とを備えた構成を採る。
【0008】
また、本発明にかかる光学素材製造装置は、浮上治具が所定角度毎に間欠回転するテーブルに複数設けられ、間欠回転の円周方向に所定角度毎に配置されることを特徴とする。
【0009】
また、本発明にかかる光学素材製造装置は、温度検出手段が浮上治具の上昇移動前及び上昇移動後にそれぞれ温度の検出を行うことを特徴とする。
【0010】
さらに、本発明にかかる光学素材製造装置は、移動制御手段が温度検出手段により検出された浮上治具の上昇移動前及び上昇移動後の温度差が所定の設定値以上とならないように移動手段に浮上治具を上下動させることを特徴とする。
【0011】
これらの発明によれば、浮上治具は、移動制御手段の制御に基づいて移動手段により上下動可能であるため、光学素材製造装置の設定の際に、スペーサー等を用いた溶融ガラスの自重落下距離の調整が必要ない。したがって、光学素材製造装置の設定が容易となり、光学素材の製造効率を向上させることができる。
【0012】
また、浮上治具の上昇移動前及び上昇移動後の溶融ガラスの温度差が設定値以上とならない範囲内の最も高い位置に浮上治具を上昇させた状態で、溶融ガラスの滴下を行うことができる。したがって、溶融ガラスが滴下する際の衝撃による光学素材の変形及び脈理等を防止して、所望の許容値内の重量を有する光学素材を製造することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図面において同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。
【0014】
図1に、本発明の実施の形態に係る光学素材製造装置1の説明図を示す。
【0015】
テーブル2は、円板状であり、下端の中心軸上にテーブル軸2aを備えて形成されている。テーブル軸2aは、軸受台3に設けられた軸受3aにより回動自在に支持されており、軸受台3の下方に設けられたモータ4の駆動力を受けて回転する。テーブル軸2aとモータ4の回転軸は、ベルト5を介して動力伝達可能に接続されている。そして、テーブル2は、モータ4の駆動により所定角度毎に、例えば45度毎に間欠回転する。
【0016】
また、テーブル2の間欠回転の円周方向には、支持孔2bが上述した所定角度毎に複数形成されている。支持孔2bは、例えば図2に示すように、45度毎に8個形成されている。そして、各支持孔2bには、浮上治具6がそれぞれ配置されている。
【0017】
図1に示すように、浮上治具6は、円板状のフランジ部6aの下端に支持部6bを備えて形成されている。支持部6bは、テーブル2の支持孔2bにより上下動可能に支持されている。そして、浮上治具6は、逆円錐形状の受け面6cの下端にガス流路6dを備えた漏斗状の空間を有している。ガス流路6dの下端は、支持部6bの側面でテーブル2の中心軸方向に向かって開口し、開口部6eを形成している。
【0018】
また、テーブル2の下面には、ガスチャンバ7が設置されている。各ガスチャンバ7には、互いに連通したガス流路8a、8b及び8cによりガスが供給される。ガスとしては、例えば不活性ガスである窒素ガスが用いられる。そして、ガスチャンバ7の浮上治具6側には、開口部7aが設けられている。開口部7aは、浮上治具6の開口部6eと連通しており、浮上治具6が上下動しても連通するように上下方向に長い長孔となっている。これにより、窒素ガスは、浮上治具6の受け面6cに下方から噴出する。
【0019】
また、テーブル2に配置された浮上治具6の上方には、ノズル9が設置されている。ノズル9は、テーブル2に配置された浮上治具6の一つに対して溶融ガラスを滴下するものであって、ノズル9の上方に設置された図示しないるつぼに接続されている。るつぼ内には溶融ガラスが収容されており、溶融ガラスは、その自重によりるつぼからノズル9へと流動する。そして、溶融ガラスは、ノズル開口部9aで表面張力により徐々に成長し、所定の重量となった時点で滴下していく。
【0020】
そして、ノズル9の外周には、ヒータ10が設置されている。ヒータ10は、ノズル開口部9aにおける溶融ガラスの粘度の変動を抑えて溶融ガラスが常に所望の重量で滴下するために、溶融ガラスの温度の変動を抑えるための加熱手段である。
【0021】
そして、ノズル開口部9aの近傍には、温度センサ11が設置されている。温度センサ11は、ノズル開口部9aにおける溶融ガラスの温度を検出する温度検出手段であり、例えば、溶融ガラスの周囲の温度から溶融ガラスの温度が間接的に検出される。
【0022】
また、浮上治具6とノズル9の間には、通過センサ12が設置されている。通過センサ12は、ノズル9から滴下する溶融ガラスの通過を検出するものであり、例えば、発光素子と受光素子とを備えた光電センサ等が用いられる。
【0023】
また、浮上治具6の下方のノズル9に対面する位置には、ボールねじ13及びサーボモータ14が設けられている。これらのボールねじ13及びサーボモータ14は、浮上治具6を上下動可能とする移動手段として機能する。ボールねじ13は、軸受台3に設けられたねじ穴3bに螺合されている。そして、ボールねじ13の上端は浮上治具6の下端と当接し、ボールねじ13の下端はサーボモータ14に接続されている。サーボモータ14は、軸受台3の下面に設置された支持部材15により上下可能に支持されている。したがって、サーボモータ14の駆動によりボールねじ13が回転し、ボールねじ13及びサーボモータ14が上下動すると、この上下動にともなって浮上治具6が上下動する。
【0024】
また、浮上治具6の上方には、取出し具16が設けられている。取出し具16は、光学素材17の取り出しを行うものであり、上下方向及び左右方向に移動可能とされ、例えばエアーの吸引により光学素材17の吸着を行う吸着具が用いられる。
【0025】
また、光学素材製造装置1には、重量計18が設けられている。重量計18は、光学素材17の重量を検出する重量検出手段である。
【0026】
また、光学素材製造装置1には、制御器19が設けられている。制御器19は、装置全体の動作等を制御するものであり、移動制御手段として機能する。この制御器19は、モータ4、温度センサ11、通過センサ12、サーボモータ14及び重量計18にそれぞれ接続されている。そして、制御器19には、温度センサ11からはノズル開口部9aにおける溶融ガラスの温度データが入力される。また、制御器19には、通過センサ12からは滴下する溶融ガラスの通過を示す信号が入力される。また、制御器19には、重量計18からは光学素材17の重量データが入力される。また、制御器19は、モータ4及びサーボモータ14に駆動信号をそれぞれ出力する。
【0027】
次に、本実施の形態に係る光学素材製造装置1の制御器19による移動制御処理について、図3を参照して説明する。図3は、移動制御処理を示すフローチャートである。
【0028】
まず、テーブル2が間欠回転したか否かが判断される(ステップS10)。そして、テーブル2が間欠回転していなければ、ステップS10に戻る。一方、テーブル2が間欠回転していれば、温度センサ11により検出されたノズル開口部9aにおける溶融ガラスの温度T1の読み込みが行われる(ステップS12)。そして、サーボモータ14に駆動信号が出力され、浮上治具6が上昇移動する(ステップS14)。このとき、浮上治具6の上昇移動量の初期値は、浮上治具6がノズル9の開口部9aに十分近い位置となるように制御器19に設定される。そして、温度センサ11により検出されたノズル開口部9aにおける溶融ガラスの温度T2の読み込みが行われる(ステップS16)。
【0029】
そして、浮上治具6の上昇移動前及び上昇移動後のノズル開口部9aにおける溶融ガラスの温度差の絶対値|T1−T2|が設定値αより小さいか否かが判断される(ステップS18)。この設定値αは、予め制御器19に初期値として設定される。すなわち、溶融ガラスの滴下重量がそのときの温度における粘度に因るため、溶融ガラスが所望の滴下重量となるときの温度を求める。そして、溶融ガラスの滴下重量の変動が許容値内となるように溶融ガラスの温度差を求め、設定値αとする。
【0030】
そして、温度差の絶対値|T1−T2|が設定値αより小さくなければ、浮上治具6の上昇移動量が補正され(ステップS20)、ステップS22に移行する。これは、ノズル9と浮上治具6とが近づきすぎた場合に、浮上治具6の温度影響が許容値以上になり、溶融ガラスの温度変動による粘度変動に伴う滴下重量の変動を引き起こしてしまうため、それを補正するためのステップである。一方、ステップS18にて、温度差の絶対値|T1−T2|が設定値αより小さければ、通過センサ12による溶融ガラスの通過を示す信号の有無により、溶融ガラスが滴下したか否かが判断される(ステップS22)。そして、溶融ガラスが滴下していなければ、ステップS22に戻る。一方、溶融ガラスが滴下していれば、サーボモータ14に駆動信号が出力され、浮上治具6が下降移動する(ステップS24)。そして、テーブル2の間欠回転が行われ(ステップS26)、再び、ステップS10に戻る。
【0031】
このような移動制御処理によれば、浮上治具6は、制御器19の制御に基づいて上下動可能であるため、光学素材製造装置1の設定の際に、テーブル2と各浮上治具6との間にスペーサー等を入れて、ノズル開口部9aと浮上治具6との距離、すなわち、溶融ガラスの自重落下距離の調整が必要ない。したがって、光学素材製造装置1の設定が容易となり、光学素材の製造効率を向上させることができる。
【0032】
また、浮上治具6の上昇移動前及び上昇移動後の溶融ガラスの温度差が設定値α以上とならない範囲内の最も高い位置に浮上治具6を上昇させた状態で、溶融ガラスの滴下を行うことができる。したがって、溶融ガラスが滴下する際の衝撃による光学素材17の変形及び脈理等を防止して、所望の許容値内の重量を有する光学素材17を製造することができる。
【0033】
次に、本実施の形態に係る光学素材製造装置1の制御器19による品質管理処理について、図4を参照して説明する。図4は、品質管理処理を示すフローチャートである。
【0034】
まず、取出し具16による光学素材17の取り出しにおいて、適宜光学素材17のサンプリングが行われる(ステップS40)。そして、サンプリングされた光学素材17の重量が重量計18により検出され、検出された重量の読み込みが行われる(ステップS42)。そして、光学素材17の重量が設定値βより大きいか否かが判断される(ステップS44)。この設定値βは、光学素材17の許容重量の最大値であり、初期値として設定される。そして、光学素材17の重量が設定値βより大きくなければ、再び、ステップS40に戻る。一方、光学素材17の重量が設定値βより大きければ、浮上治具6の受け面6cに下方から噴出する窒素ガス量の増加が行われて(ステップS46)、再び、ステップS40に戻る。
【0035】
このような品質管理処理によれば、光学素材17の重量が許容重量の最大値βを超えると、浮上治具6の受け面6cに下方から噴出する窒素ガス量の増加が行われるため、ノズル開口部9aにおける溶融ガラスに対して冷却効果を及ぼし、溶融ガラスの粘度が高まる。したがって、溶融ガラスの滴下重量を減少させることができる。また、サンプリングされた光学素材17の重量を重量計18で直接計測して管理するため、温度により光学素材17の重量を間接的に管理する上述した移動制御処理とともに、光学素材17の重量の管理を二重に行うことになり、光学素材17の重量が許容値外となることをより減少させることができる。
【0036】
次に、本実施の形態に係る光学素材製造装置1の制御器19による事故防止処理について、図5を参照して説明する。図5は、光学素材製造装置1における事故防止処理を示すフローチャートである。
【0037】
まず、溶融ガラスの滴下時間間隔が設定値γより小さいか否かが判断される(ステップS50)。溶融ガラスの滴下時間間隔は、通過センサ12による溶融ガラスの通過を示す信号の入力間隔である。また、設定値γは、取出し具16による光学素材17の取り出し時間間隔であり、初期値として設定される。そして、溶融ガラスの滴下時間間隔が設定値γより小さくなければ、光学素材製造装置1の停止処理が行われる(ステップS52)。また、溶融ガラスの滴下時間間隔が設定値γより小さければ、再び、ステップS50に戻る。
【0038】
このような事故防止処理によれば、取出し具16による光学素材17の取り出し前にテーブル2が間欠回転して光学素材17を取り出せないということや、取り出し中にテーブル2が間欠回転して取出し具16を巻き込んで破損するといった事故を防止することができる。
【0039】
以上説明したように、本実施の形態に係る光学素材製造装置によれば、移動制御処理により、浮上治具6は、制御器19の制御に基づいて上下動可能であるため、光学素材製造装置1の設定の際に、テーブル2と浮上治具6との間にスペーサー等を入れて、ノズル開口部9aと浮上治具6との距離、すなわち、溶融ガラスの自重落下距離の調整が必要ない。したがって、光学素材製造装置1の設定が容易となり、光学素材の製造効率を向上させることができる。
【0040】
また、浮上治具6の上昇移動前及び上昇移動後の溶融ガラスの温度差が設定値α以上とならない範囲内の最も高い位置に浮上治具6を上昇させた状態で、溶融ガラスの滴下を行うことができる。したがって、溶融ガラスが滴下する際の衝撃による光学素材17の変形及び脈理等を防止して、所望の許容値内の重量を有する光学素材17を製造することができる。
【0041】
また、品質管理処理により、光学素材17の重量が許容重量の最大値を超えると、浮上治具6の受け面6cに下方から噴出する窒素ガス量の増加が行われるため、ノズル開口部9aにおける溶融ガラスに対して冷却効果を及ぼし、溶融ガラスの粘度が高まる。したがって、溶融ガラスの滴下重量を減少させることができる。また、サンプリングされた光学素材17の重量を重量計18で直接計測して管理するため、温度により光学素材17の重量を間接的に管理する上述した移動制御処理とともに、光学素材17の重量の管理を二重に行うことになり、光学素材17の重量が許容値外となることをより減少させることができる。
【0042】
さらに、事故防止処理により、取出し具16による光学素材17の取り出し前にテーブル2が間欠回転して光学素材17を取り出せないということや、取り出し中にテーブル2が間欠回転して取出し具16を巻き込んで破損するといった事故を防止することができる。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光学素材製造装置によれば、浮上治具は、移動制御手段の制御に基づいて移動手段により上下動可能であるため、光学素材製造装置の設定の際に、スペーサー等を用いた溶融ガラスの自重落下距離の調整が必要ない。したがって、光学素材製造装置の設定が容易となり、光学素材の製造効率を向上させることができる。
【0044】
また、浮上治具の上昇移動前及び上昇移動後の溶融ガラスの温度差が設定値以上とならない範囲内の最も高い位置に浮上治具を上昇させた状態で、溶融ガラスの滴下を行うことができる。したがって、溶融ガラスが滴下する際の衝撃による光学素材の変形及び脈理等を防止して、所望の許容値内の重量を有する光学素材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る光学素材製造装置の説明図である。
【図2】図1の光学素材製造装置におけるテーブル上の位置関係を示す説明図である。
【図3】図1の光学素材製造装置における移動制御処理を示すフローチャートである。
【図4】図1の光学素材製造装置における品質管理処理を示すフローチャートである。
【図5】図1の光学素材製造装置における事故防止処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…光学素材製造装置、6…浮上治具、11…温度センサ、13…ボールねじ、14…サーボモータ、17…光学素材、19…制御器。
Claims (4)
- 浮上治具の下方からガスを噴出させ、前記浮上治具に滴下した溶融ガラスを浮上状態で保持することにより光学素材を製造する光学素材製造装置において、
前記溶融ガラスの温度を検出する温度検出手段と、
前記浮上治具を上下動可能とする移動手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記移動手段に前記浮上治具を上下動させる移動制御手段と
を備えたことを特徴とする光学素材製造装置。 - 前記浮上治具は、所定角度毎に間欠回転するテーブルに複数設けられ、前記間欠回転の円周方向に前記所定角度毎に配置されることを特徴とする請求項1に記載の光学素材製造装置。
- 前記温度検出手段は、前記浮上治具の上昇移動前及び上昇移動後にそれぞれ温度の検出を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素材製造装置。
- 前記移動制御手段は、前記温度検出手段により検出された前記浮上治具の上昇移動前及び上昇移動後の温度差が所定の設定値以上とならないように前記移動手段に前記浮上治具を上下動させることを特徴とする請求項3に記載の光学素材製造装置。
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