JP4232272B2

JP4232272B2 - Manufacturing method of glass gob for molding optical element

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Publication number: JP4232272B2
Application number: JP12599899A
Authority: JP
Inventors: 勝日高
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: JP2000319023A

Description

【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して、流下速度のばらつきがあっても、一定重量のガラスゴブを得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、Ｓ₃ 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１２に装着したボールナット２４と、このボールナット２４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１６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１７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ＧＡを測定すると、つまりガラス占有面積ＧＡ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ＧＡ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１６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_SET 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１６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ＧＡ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１７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１６）。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_max ，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１６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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a glass gob as a material for press-molding an optical element such as a lens.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a method of manufacturing a precision optical element such as a lens by press molding has been widely used. For example, in order to press-mold a lens as an optical element, a glass lump having a predetermined shape, that is, a glass gob is placed in a mold, and the glass gob is softened by heating the mold so that the glass gob is predetermined from above and below. This is done by applying a pressure of. Therefore, a glass gob having a predetermined shape must be manufactured prior to the press molding. As the shape of the glass gob to be manufactured, for example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2-14839, etc., a spherical shape and a shape relatively close to the shape of the final product such as a lens, for example, a biconvex lens In this case, there is a non-spherical shape such as a generally meteorite shape. Therefore, in the following description, in order to distinguish these two types of glass gob, the former is called a spherical glass gob and the latter is called a non-spherical glass gob.
[0003]
In order to manufacture a spherical glass gob, a nitrogen gas (N) is formed from the lower side of the mold using a mold having a substantially conical molding surface. ₂ An inert gas such as a gas) is blown up, and molten glass is dropped from a nozzle disposed at the top of the mold. As a result, a layer of gas flow is formed between the molten glass lump and the molding surface, and by holding the molten glass lump floating with respect to the molding surface of the mold, the molten glass is It is shaped into a sphere and cooled by this gas flow.
[0004]
In addition, in order to produce a non-spherical glass gob close to the final product, a molding part is formed in a molding die, and the shape of the inner surface of the molding part is used as a transfer surface so that the molten glass block follows the transfer surface. Mold. However, when the molten glass supplied to the mold comes into contact with the molding surface, not only the surface accuracy is deteriorated due to the formation of wrinkles, protrusions, recesses, etc., but also dirt is attached. Metal or other porous material that is made of breathable material. Inert gas such as nitrogen gas is sent from the outer surface to blow out the gas toward the surface of the molded part, and the glass can be taken out. While being cooled to a certain temperature, the action of the gas pressure keeps the molten glass in a state of being floated from the molding surface at a minute interval.
[0005]
Therefore, a method for producing a non-spherical glass gob using a mold will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a molding die, and a molding portion 1a is formed on the upper surface of the molding die 1 as a concave curved transfer surface having a predetermined curvature. Reference numeral 2 denotes a nozzle. The nozzle 2 is for flowing down molten glass supplied from a crucible (not shown). In order to prevent the temperature from dropping when the molten glass passes through the nozzle 2, a heater 3 is provided around the nozzle 2, and the nozzle 2 is heated by the heater 3. The molding die 1 can be raised and lowered by a predetermined stroke by a lifting means (not shown), and the molding die 1 is heated by a heater 4.
[0006]
Thus, FIG. 1A shows a state in which the molten glass G has started to flow out from the nozzle 2, and at this time, the mold 1 is in the lowered position. When the molten glass G starts to flow out of the nozzle 2, the mold 1 is raised as shown in FIG. This position is the molding start position of the mold 1, and the supply of the molten glass G flowing out from the nozzle 2 into the molding part 1 a of the mold 1 is started at this position. Molten glass G is supplied from the nozzle 2 to the mold 1, but in the molding part 1 a, since nitrogen gas is blown from below, the molten glass G supplied to the mold 1 is slightly less than the molding part 1 a. It is kept in a state of rising with a large gap.
[0007]
Then, as shown in FIGS. 1C, 1D, and 1E, as the amount of molten glass G flowing down to the forming portion 1a increases, the amount of the molten glass G flowing out of the forming die 1 increases. Slowly descend at a speed suitable for. These molds 1 are slowly lowered, and by being slowly lowered in this way, the molten glass G is supplied to the mold 1 in a non-contact state until reaching a predetermined weight, and It is possible to prevent the molten glass G from getting wet by the nozzle 2. In addition, when the mold 1 moves away from the nozzle 2 due to the slow descent and the flow rate of the molten glass G increases, a constricted portion GN is generated at the outflow portion at the tip of the nozzle 2 due to the dead weight of the molten glass G.
[0008]
When a predetermined amount of molten glass G is supplied to the molding unit 1a, the molding die 1 is rapidly lowered as shown in FIG. The descending speed at this time is at least equal to or higher than the flowing speed of the molten glass G from the nozzle 2. As a result, the molten glass G in the mold 1 is separated from the nozzle 2 at the portion below the constricted portion GN, and completely transferred to the molded portion 1a, so that the glass in the molten state is formed into the molded portion. It follows the shape of the transfer surface 1a. Therefore, the position at which the transition from the slow descending state to the sudden descending state is the glass separation position.
[0009]
The non-spherical glass gob is manufactured as described above. To mass-produce this glass gob, an index table is used, and a plurality of molds are provided on the index table so that the mold can be raised and lowered at predetermined angles. In general, a nozzle is provided facing the upper position, and is intermittently rotated by one index each time molten glass is supplied from the nozzle. Here, a crucible is used to supply molten glass to the nozzle. In the crucible, since the glass is heated to an extremely high temperature, such as around 1000 ° C., the supply of molten glass to the nozzle is pumped. In addition, it is not desirable to use a force-feeding means. For this purpose, it is common to place the crucible at a high place, connect the nozzle to the piping from the lower end of the crucible, and supply molten glass to the nozzle using the head pressure in the crucible. .
[0010]
By the way, the crucible has a finite volume, and when the glass gob is mass-produced, the molten glass in the crucible is consumed as the production proceeds, and the storage amount is reduced. As a result, the supply pressure to the nozzle of molten glass falls. When the viscosity of the molten glass flowing down from the nozzle is constant, the flow rate of the molten glass flowing out of the nozzle slows down due to this pressure drop. If the timing, the speed thereof, and the timing from the gentle descent to the rapid descent at the glass separation position are set to be the same, the weight of the glass gob to be manufactured will fluctuate greatly. If the glass gob varies in weight, a satisfactory product cannot be produced when it is press-molded so as to become a lens or the like as a final product.
[0011]
From the above, in continuously producing the glass gob, the flow rate of the molten glass that changes in accordance with the fluctuation of the amount of molten glass stored in the crucible must be controlled in some way. Here, the outflow speed of the molten glass flowing out from the nozzle changes depending on its viscosity. That is, if the temperature of the molten glass is raised and its viscosity is lowered, the outflow speed from the nozzle is increased accordingly. Therefore, the amount of molten glass remaining in the crucible was detected, and the temperature of the heater attached to the nozzle was increased in accordance with the change in the remaining amount, and the flow rate from the nozzle was controlled so as not to change. A glass gob whose weight has been made constant has been conventionally known.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to detect the remaining amount of glass in the crucible, it is detected by weight or liquid level height. However, since the crucible heats the glass until it has a viscosity of about several tens of poises, the temperature of the glass is extremely high, such as around 1000 ° C. Further, stirring means is provided in the crucible, and the inside of the crucible is constantly stirred. Therefore, it is extremely difficult to accurately detect the remaining amount of glass. Furthermore, when controlling the temperature of the nozzle based on the change in the remaining amount of glass in the crucible, if the heating temperature of the nozzle is increased after detecting that the remaining amount of glass in the crucible has changed, There is a delay in the temperature rise of the molten glass. As described above, since the response speed is slow, the tact time must be sufficiently long, and therefore the glass gob cannot be manufactured efficiently.
[0013]
In addition, the weight of the molten glass supplied to the mold is directly measured, and the mold is slowly lowered according to the weight change, and when the predetermined weight is reached, the mold is rapidly lowered. Thus, the weight management of the glass gob can be performed more directly. However, the mold is configured so that it can be raised and lowered, and the molten glass is held in a state of being floated from the molding portion of the mold, so that the weight of the molten glass supplied to the mold can be accurately measured. Is extremely difficult.
[0014]
This invention is made | formed in view of the above point, Comprising: The place made into the objective is to enable it to manufacture the glass gob with uniform weight continuously and easily and efficiently.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention can move up and down a forming die in which a forming part having a predetermined inner surface shape is formed at each index angle in the circumferential direction of an index table that rotates at every predetermined angle. In addition, a nozzle is provided at a predetermined position of the index table, and the mold is slowly lowered while flowing the molten glass toward the molding portion from a molding start position where the mold is brought close to the nozzle. When the glass is slowly lowered to the glass separation position for separating the molten glass from the nozzle, the mold is rapidly lowered to hold the molten glass of a predetermined size separated from the nozzle in the molding part, A method of manufacturing a glass gob with the inner surface shape transferred, and when a certain time has elapsed from the time when the mold suddenly descends. The outflow of the molten glass from the nozzle by image recognition to calculate the outflow rate of the molten glass, adjusting the slow descent condition of the mold on the basis of the calculation result Even if the flow velocity varies, a glass gob with a constant weight is obtained. It is characterized by that.
[0016]
Here, after rotation of the index table by one index angle, the mold rises to the molding start position, stops at the molding start position of the mold, slowly descends, suddenly descends, and then further by one index angle. When one cycle of molding is defined as the time until rotation starts, the slow mold lowering condition adjusted based on the calculation result is at least one of the start timing of slow lowering of the mold and the slow descending speed. Or both. Also, as image recognition, a position below the nozzle is imaged by the imaging means, a measurement area is set from the image, and this is based on the glass occupation area occupied by the molten glass image in this measurement area. The outflow speed of the molten glass from the nozzle can be obtained. Also, when the glass occupation area in the measurement area is within the predetermined setting range, the mold lowering condition is the same, and when it is outside this setting range, a new range setting is made from the glass occupation area. In addition, it is more desirable from the viewpoint of ease of control and the like to set the mold lowering start timing and the gentle lowering speed within the new setting range.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Therefore, an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Thus, the glass gob manufacturing method is not particularly different from that described with reference to FIG.
[0018]
2 to 4 show a schematic configuration of a manufacturing apparatus suitable for mass production of glass gob. In FIG. 2, reference numeral 10 denotes an index table, and the index table 10 is provided with a hollow rotary shaft 11 that is continuously provided. The hollow rotary shaft 11 extends downward through the base 12, The base 12 is rotatably supported by a bearing 12a. A pulley 13 is provided at the lower end of the hollow rotary shaft 11, and a timing belt 15 is wound between the pulley 13 and the pulley 14 a of the drive motor 14. The index motor 10 is intermittently rotated by a predetermined angle by the drive motor 14. Here, the index table 10 shown in FIG. 3 is provided with eight mold units 16 in the circumferential direction. Accordingly, in this case, the mold unit 16 is arranged at an angle of 45 °, and the index table 10 rotates by an index every 45 °. However, the number of indexes is not limited to eight.
[0019]
In the index table 10, S ₁ Is a molten glass supply station, and this supply station S ₁ The molten glass G supply nozzle 17 is provided at the upper position of the mold unit 16. S ₂ Is a slow cooling station, and this slow cooling station S ₂ Is for 4 indexes. In addition, S _Three Is a glass gob take-out station, and this take-out station S _Three The pick and place means for taking out the glass gob, for example, a suction nozzle provided in the robot is arranged. Furthermore, S _Four Is a preheating station of the mold unit 16, and this preheating station S _Four Occupies two indexes.
[0020]
Next, as shown in FIG. 4, the mold unit 16 is formed by mounting the mold 21 on the upper end portion of the mold receiving member 20, and the mold receiving member 20 is a slide portion made of a bottomed cylindrical member. 20a and a mold mounting portion 20b formed at the upper end of the slide portion 20a. The index table 10 is provided with a thrust bearing 22, and the slide member 20 a is inserted into the thrust bearing 22. Supply station S ₁ In FIG. 2, the raising / lowering means 23 of the mold unit 16 is provided at a lower position of the mold unit 16. As is apparent from FIG. 2, the elevating means 23 includes a ball nut 24 mounted on the base 12 and a ball screw 25 inserted into the ball nut 24, and a servo motor is provided at the lower end of the ball screw 25. 26 are connected. The servo motor 26 is movable in the vertical direction along a slide guide 27 provided on the base 12 in a vertical state. Further, a pusher 28 is connected to the upper end of the ball screw 25, and the pusher 28 operates the servo motor 26 to raise and lower the ball screw 25, whereby the mold receiving member 20 of the mold unit 16. It pushes up and down in contact with the lower end surface of the plate. Therefore, the mold unit 16 can be moved up and down between the molding start position indicated by the solid line shown in FIG. 4 and the lowest end position indicated by the phantom line in FIG.
[0021]
The molding die 21 in the molding die unit 16 has an inert gas such as nitrogen gas (N ₂ Gas) is jetted out, and this keeps a slight gap from the mold 21 until the molten glass G is supplied to the mold 21 and taken out by the pick-and-place means. It will be floating. For this purpose, the slide portion 20 a in the mold unit 16 is formed of a bottomed hollow member, and the inside thereof is a nitrogen gas storage portion 29. And in order to supply nitrogen gas to this storage part 29, the supply hose 30 is connected to the lower end vicinity of the slide part 20a. The other end of the supply hose 30 is connected to a nitrogen gas flow rate controller 31 provided at a position adjacent to the mold unit 16 in the index table 10. A distribution pipe 32 is connected to the nitrogen gas flow rate controller 31, and the other end of the distribution pipe 32 is connected to a rotary joint 33 for distributing nitrogen gas. Further, a nitrogen gas pipe 34 is connected to the nitrogen gas distribution rotary joint 33.
[0022]
Further, the mold 21 in the mold unit 16 is heated to a predetermined temperature. For this purpose, a heater 35 is provided on the outer periphery of the mold mounting portion 20b of the mold receiving member 20 so as to surround the slip ring 36 connected to the nitrogen gas distribution rotary joint 33. Power is supplied by the wiring 37 via the. Here, the heater 35 is configured by, for example, a band heater, a solenoid heater, or the like.
[0023]
With this configuration, while the molten glass G continuously flows down from the nozzle 17, the mold unit 16 is sequentially raised, slowly lowered, suddenly lowered, and index rotation of the index table 10 is sequentially performed, whereby the glass gob Are manufactured continuously. Therefore, after the index table 10 is rotated by one index, the molding cycle of the molding unit 16 is ascended to the molding start position, and after the stop for a predetermined time at the molding start position, the molding cycle starts slowly. It descends to the glass separation position at a predetermined slow descending speed, then descends rapidly, and the index table 10 further rotates by the next one index. Further, the manufactured glass gob is taken out from the index table 10 by pick and place means while the index table 10 is stopped in this molding cycle.
[0024]
By the way, as the glass gob production progresses, the amount of glass stored in the crucible decreases, and as a result, the supply pressure to the supply nozzle 17 decreases, so the outflow speed of the molten glass G from the supply nozzle 17 gradually slows down. It becomes. Therefore, when the above-described operation is performed at the same timing, the supply amount of the molten glass G to the mold 21 of the mold unit 16 is lowered, and the weight of the glass gob as a product varies. In particular, since the specific gravity of glass is large, depending on the depth of the crucible, the outflow speed from the supply nozzle 17 is, for example, several times or more when the glass storage amount in the inside is maximum and minimum. May open.
[0025]
Thus, when the outflow speed of the molten glass G from the supply nozzle 17 becomes slow according to the amount of glass stored in the crucible, the molding cycle must be adjusted to be long. If the molding cycle is not changed, when the mold unit 16 is lowered to the glass separation position, the mold 16 is suddenly lowered in a state where the normal constricted portion GN is not formed, resulting in variations in the weight of the glass gob. In a severe case, the molten glass G may not be separated from the supply nozzle 17.
[0026]
Therefore, the speed of the molten glass G flowing out from the supply nozzle 17 is detected with the gradual lowering speed and stroke of the mold unit 16 fixed, and when this outflow speed changes, that is, the outflow speed becomes slow. Accordingly, the start timing of the gentle lowering of the mold unit 16 is changed, so that a certain amount of molten glass G is supplied to the mold unit 16. Here, the control target is the slow descent start timing from the viewpoint of ease of control, responsiveness, etc., but the control target is more preferably a slow descent speed in addition to the slow descent timing. In addition to these, in addition to these, the height of the molding start position of the mold unit 16, the slowly descending distance, the rapid descending speed, and the like may be controlled.
[0027]
For this purpose, the supply station S ₁ The molten glass G flowing out from the supply nozzle 17 is photographed by the television camera 40 and subjected to image processing to detect the flow rate of the molten glass G. Thus, as shown in FIG. 5, in the image P obtained by the television camera 40, the measurement area MA is set at a predetermined position in the image area. The measurement area MA is a position including the portion immediately below the outflow portion of the supply nozzle 17. As shown in FIG. 5A, in a state where the molten glass G is separated from the supply nozzle 17 by the rapid lowering of the mold unit 16, the molten glass almost flows down from the outflow portion of the supply nozzle 17. The molten glass image does not appear in the measurement area MA. Since the molten glass is continuously supplied to the supply nozzle 17, the molten glass G begins to flow immediately after the separation, but the shape of the molten glass G flowing down from the supply nozzle 17 is almost spherical due to the action of surface tension. Become. Further, the molten glass G grows in a spherical state until it flows down from the supply nozzle 17 to some extent, and is not dropped from the supply nozzle 17 separately.
[0028]
When a predetermined time has elapsed after acquiring the image shown in FIG. 5A, the amount of the molten glass G flowing from the supply nozzle 17 increases and can be captured in the measurement area MA. Even in an image obtained when the same time has elapsed, when the flow rate of the molten glass G from the supply nozzle 17 is high, the molten glass G in the measurement area MA occupies as shown in FIG. When the area, that is, the glass occupation area GA is large and the outflow speed is slow, the molten glass occupation area GA in the measurement area MA is small as shown in FIG. Therefore, the area occupied by the glass in the measurement area MA is obtained from an image obtained every time a predetermined time elapses after the position immediately below the supply nozzle 17 is photographed by the TV camera 40 and the mold unit 16 rapidly descends. GA Measuring, that is, the glass occupied area GA Is calculated, the outflow speed of the molten glass G from the supply nozzle 17 can be measured. Then, if an image obtained from the television camera 40 is processed, for example, at a timing immediately before the mold unit 16 is raised, the outflow speed of the molten glass G can be obtained. Thereby, the speed at which the molten glass G flows out from the supply nozzle 17 can be measured smoothly and accurately. The rising timing of the mold unit 16 is such that the molten glass G flowing down from the supply nozzle 17 maintains the surface tension even after the glass storage amount in the crucible is maximum, after the mold unit 16 suddenly descends. While you are.
[0029]
As described above, the outflow speed of the molten glass G is measured. Based on the speed thus measured, the start timing of the gentle lowering of the mold unit 16 is adjusted. For this purpose, as shown in FIG. 6, an image processing unit 41 is connected to the television camera 40, and the glass occupation area described above in this image processing unit 41 is used. GA The number of pixels is calculated. The calculation result is captured by the CPU 42, and the CPU 42 calculates the slow start timing of the mold unit 16, and a drive trigger signal is input to the drive circuit 43. When the drive trigger signal is input to the drive circuit 43, the servo motor 26 is operated to start the lowering of the mold unit 16 from the molding start position. As described above, the CPU 42 sets the slow lowering timing of the mold unit 16 based on the signal from the image processing unit 41. Further, the CPU 42 further determines the timing when the mold unit 16 moves from the rising and slowing down to the sudden lowering. The stroke end position is controlled, and the drive circuit 44 of the drive motor 14 that drives the index table 10 is also controlled.
[0030]
Here, when the mold unit 16 is displaced to the molding start position, the supply nozzle is set to the molding time T (msec) when the time required until the mold unit 16 is slowly lowered after being stopped for a certain period of time and then suddenly lowered. If the outflow speed of the molten glass from 17 is V (g / msec), the weight W of the glass gob is W = T · V (g). Therefore, when the outflow speed V of the molten glass changes, a glass gob having a constant weight can be manufactured by changing the molding time T accordingly. Here, in the present embodiment, the stop time at the molding start position of the mold unit 16 is controlled. Thereby, the speed fluctuation of the molten glass G flowing out from the supply nozzle 17 can be corrected effectively. However, the weight of the manufactured glass gob has some tolerance range, and depending on the cross-sectional area of the crucible, the outflow of the molten glass G every time the molten glass G is supplied to the mold unit 16. Since the change in speed is very small, if the weight variation of the glass gob based on the measured outflow speed is within a practical range, the mold unit 16 is slowly lowered at the same timing. For this purpose, a predetermined range is set, and when the set range is exceeded, control is performed so as to newly calculate and obtain a slow start timing and to set a new allowable range.
[0031]
Therefore, the operation procedure of the mold unit 16 will be described with reference to FIG. Thus, when manufacturing a glass gob, it is necessary to set various data. Among these data, for example, the up / down stroke of the mold unit 16 and its speed (slowly descending speed and sudden descending speed), the time from when the mold unit 16 suddenly descends to the start of photographing by the TV camera 40, the mold unit The rise start timing of 16 is set in advance in the ROM or the like as fixed data. The outflow speed of the molten glass G from the supply nozzle 17 is detected based on the occupied area GA of the molten glass G in the measurement area MA of the image taken by the television camera 40. The size of the occupied area GA and the outflow speed are detected. Is previously set on the basis of a map, or is obtained by calculation according to a predetermined procedure. Therefore, these data and the range where the mold unit 16 is slowly moved down at the same timing and speed, that is, the glass occupation area is GA in the measurement area MA. _SET When set as this GA _SET Setting range width GA _SET Data relating to the maximum and minimum values corresponding to ± S is also preset in the ROM or the like.
[0032]
In addition to the above, there is variable data that is set when the production of the glass gob is started and is changed during the production. That is, the slow descent start timing D of the mold unit 16 _tr That is it. Here, slow descent start timing D _tr Is a timing at which a trigger signal for lowering the mold unit 16 is input to the drive circuit 43 of the servo motor 26 after the mold unit 16 is displaced to the highest position. Therefore, the initial value for this variable data is set before the start of manufacturing the glass gob. These D _tr It can be set based on the amount of glass stored in the crucible and its viscosity, the shape of the supply nozzle 17, and the like.
[0033]
When the glass gob manufacturing is started by operating the start switch after the above initial values are set, first, the slow start timing D of the mold unit 16 is started based on the above-mentioned initial settings. _tr Dramatic descent start timing D for actually controlling the mold unit 16 _tr Is set (step 1). Then, in the index table 10 in the stopped state, the molding die unit 16 located at the supply position moves up to the molding start position (step 2). Further, the molten glass G continuously flows out from the supply nozzle 17, but the molten glass G swells into a substantially spherical shape at the outflow portion of the supply nozzle 17 due to the action of surface tension. And when the molten glass G which flows out from the outflow part in the supply nozzle 17 approaches to the predetermined position with respect to the inner surface of the shaping | molding part 1a, a gentle fall starts. Here, the start timing of slow descent is D _tr This D is set as _tr When it is determined that the mold has reached (step 3), the mold unit 16 starts to descend slowly by the trigger signal (step 4). The slow descending speed of the mold unit 16 is constant, and the mold unit 16 slowly descends at this slow descending speed.
[0034]
Then, it is determined whether or not the mold unit 16 has been lowered to the end of the gently descending stroke (step 5). When the mold unit 16 reaches the gently descending stroke end, that is, the glass separation position, a predetermined amount of molten glass G is formed. Therefore, the mold unit 16 is rapidly lowered from the stroke end position (step 6). This rapid lowering speed is to lower the mold unit 16 at a speed faster than the flow rate of the molten glass G from the supply nozzle 17, and the speed is set to be sufficiently faster than the flow rate of the molten glass G. By setting it, it can be rapidly lowered at a constant speed. Thereby, the molten glass G flowing down from the supply nozzle 17 is separated from the constricted portion GN. Here, it descends to the lowest descending position by the sudden descending stroke (step 7). Note that the mold unit 16 may be lowered to the lowest position at the time of sudden lowering, but if the stop is suddenly stopped at the stroke end position, the possibility that the stability of the molten glass G in the mold unit 16 is lost may be considered. Then, after the molten glass G is separated, the speed can be changed so as to be slower than the speed at the time of the rapid lowering to the lowest position.
[0035]
The molten glass G is continuously supplied to the supply nozzle 17, and the molten glass G starts to flow immediately after the supply nozzle 17 is separated at the time of rapid lowering. However, the molten glass G is held by the supply nozzle 17 by the action of surface tension. Therefore, when the mold unit 16 is lowered, the lower position of the supply nozzle 17 is in an open state, and when a predetermined time has elapsed from when the mold unit 16 is suddenly lowered, an image is displayed from the TV camera 40. The image processing means takes in and performs predetermined image processing (step 8). During this time, the index table 10 rotates by one index. When the index table 10 stops, the glass gob is taken out by the pick and place means 5 when the glass gob manufactured in the mold unit 16 is located at the take-out position.
[0036]
Based on the image processing performed in step 8, D _tr Is determined (step 9), D _tr If not changed, the process returns to step 2 and the mold unit 16 is raised, so that the same operation as described above is repeated, and the glass gob is successively manufactured successively. If you want to change it, go back to Step 1 and add a new D. _tr Then, the process proceeds to step 2 where the mold unit 16 is raised and the supply of the molten glass G is started again. Accordingly, the subsequent slow-down operation of the mold unit 16 is performed in the newly set D. _tr It will be controlled by. By the way, the TV camera 40 acquires an image every time the mold unit 16 descends. However, since the molten glass G is at a very high temperature, an accurate image regarding the molten glass occupation area MA in the measurement area MA is obtained. May not be obtained. However, in step 9, D is obtained from the image obtained by the TV camera 40. _tr If these data are not changed, the process returns to step 2. Therefore, even if the TV camera 40 cannot obtain an accurate image, the original D _tr Thus, the state in which the gentle lowering operation is performed is maintained. Therefore, there is no influence on the operation of this device. In addition, the amount of the molten glass G supplied to the mold unit 16 at that time may slightly change, but the change in flow rate at each time is very small, so that the weight of the glass gob is greatly affected. Don't give.
[0037]
Thus, image processing from the TV camera 40, D _tr Whether or not to change, and a new D when changing _tr The numerical value of is calculated by the procedure shown in FIG. Thus, the image processing unit 41 processes the image acquired by the television camera 40 every time a certain time elapses from the time when the mold unit 16 suddenly falls out of the images from the television camera 40. Then, the outflow speed of the molten glass G is obtained. Accordingly, when the image at the lower position of the supply nozzle 17 is taken into the image processing means (step 10), first, the glass occupation area GA in the measurement area MA is obtained (step 11). Here, as the glass occupation area, the set range GA _SET ± S to maximum value GA _max And minimum value GA _min Therefore, whether or not the determined glass occupation area GA is a setting range between the maximum value and the minimum value, that is, GA _min <GA <GA _max Is determined (step 12). If the result of this determination is within the set range, D _tr Is not changed (step 13). Since the photographing condition of the molten glass G by the television camera 40 is not always good, the glass occupation area GA in the measurement area MA may not be obtained at all or may be erroneously detected. On the other hand, the flow rate of the molten glass G from the supply nozzle 17 should change only slightly. Therefore, a predetermined deviation value K is determined in advance, and in step 14, GA _min -K <GA <GA _max By calculating whether it is + K, it is determined whether or not the glass occupation area GA obtained at this time is a correct value. If this range is exceeded, D is detected as a false detection. _tr Is unchanged. In contrast, GA _min -K <GA <GA _min , Or GA _max <GA <GA _max When it is + K, a new D _tr As well as a new GA _max , GA _min Is determined (step 16). Therefore, after that, a newly set slow descent start timing D _tr Then, the mold unit 16 is controlled, and the glass occupation area GA is obtained from the image obtained by the TV camera 40, and the newly set GA is obtained. _max , GA _min And will be compared.
[0038]
As described above, by obtaining the glass occupation area GA from the image of the TV camera 40, the outflow speed of the molten glass G from the supply nozzle 17 can be obtained quickly and accurately. By controlling the slow descent start timing, glass gobs with uniform weight can be continuously produced. Moreover, if the weight fluctuation of the glass gob is within the allowable error range, the slow start timing is not changed, and a new value is set only when there is a possibility of fluctuation exceeding the allowable error. Is greatly simplified. Further, when an accurate image cannot be obtained by the TV camera 40, the mold unit 16 is operated at the slow descent start timing set at that time, so that the apparatus is stopped in relation to the image acquisition of the TV camera 40, etc. This will never happen.
[0039]
Here, when the flow rate of the molten glass G from the supply nozzle 17 is slow, the slow descending condition is the slow descending timing, but instead, the slow descending rate can be controlled, Further, both the slow descending timing and the slow descending speed may be controlled. For example, depending on the shape of the crucible and the like, a very large opening occurs such that the flow rate of the molten glass G from the supply nozzle 17 is 2 to 4 times according to the change in the amount of glass stored in the crucible. There is. Even if the flow rate of the molten glass G from the supply nozzle 17 changes, the glass separation position does not change. Therefore, the slow descending speed is made constant, and only the stop time at the molding start position of the mold unit 16 is lengthened. Then, a large amount of molten glass G may have already flowed out of the supply nozzle 17 at the start of slow descent.
[0040]
Here, the molding die unit 16 is provided with a nitrogen gas storage portion 29, from which nitrogen gas is ejected from the lower side of the molding die 21, and the molten glass G has a pressure of this nitrogen gas. Therefore, it is kept in a floating state, that is, in a non-contact state with the mold 21. In this state, when the molding die 21 is held at the molding start position and held at a position close to the supply nozzle 17, a large amount of molten glass G flowing down from the supply nozzle 17 adheres to the outer peripheral surface of the supply nozzle 17. There is a risk that a so-called glass wetting phenomenon may occur. In this case, on the basis of the outflow speed of the molten glass G from the supply nozzle 17 obtained by obtaining the glass occupation area GA from the image of the TV camera 40, the slow down start timing and the slow down speed of the mold unit 16 are obtained. In other words, as the flow rate of the molten glass G from the supply nozzle 17 decreases as the molding progresses, the slow descending timing is delayed and the slow descending rate is also controlled. desirable.
[0041]
Depending on the shape of the crucible which is the storage part of the molten glass, a considerable amount of molten glass is consumed from the crucible since a large amount of molten glass is stored in the crucible as at the beginning of molding of the glass gob. In some cases, the stop time of the mold unit 16 may be several times as long. Therefore, when the speed at which the molten glass G flows out from the supply nozzle 17 is extremely reduced, the viscosity of the molten glass G is decreased by increasing the temperature of the supply nozzle 17 by the heater 18 attached to the supply nozzle 17. Accordingly, the outflow speed of the molten glass G from the supply nozzle 17 is increased, so that the manufacturing tact time is shortened and the glass gob can be efficiently manufactured. In addition, the operation control of the gradual lowering of the mold unit 16 controls the gradual lowering timing of the mold unit 16 based on the flow rate of the molten glass G from the supply nozzle 17, so that the temperature of the supply nozzle 17 is changed. Even if it makes it, it can follow it quickly and can be made to perform a gentle descent | fall operation | movement, Therefore A weight fluctuation does not arise in the manufactured glass gob.
[0042]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, when mass production of glass gob using an index table, even if the outflow speed of the molten glass from the nozzle changes, the glass gob having a constant weight is always in a stable state. There are effects such as efficient production.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process explanatory diagram of a method for producing a non-spherical glass gob.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an apparatus for carrying out a method for manufacturing a glass gob for forming an optical element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of an index table.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a mold unit.
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle for obtaining the outflow speed of molten glass by image processing.
FIG. 6 is a drive control circuit diagram of the mold unit.
FIG. 7 is a flowchart showing the operation procedure of the mold.
FIG. 8 is a flowchart related to control of the mold lowering start timing and its speed.
[Explanation of symbols]
10 Index table 11 Hollow rotating shaft
14 Drive motor 16 Mold unit
17 Supply nozzle 20 Type receiving member
21 Mold 23 Lifting means
25 Ball screw 26 Servo motor
40 TV camera

Claims

In the circumferential direction of the index table that rotates index every fixed angle, a molding die having a molding part having a predetermined inner surface shape for each index angle is provided to be movable up and down, and a nozzle is provided at a predetermined position of the index table. Glass separation for separating the molten glass from the nozzle by slowly lowering the mold while allowing the molten glass to flow toward the molding part from the molding start position where the molding die is placed close to the nozzle A method of manufacturing a glass gob in which the shape of the inner surface is transferred by rapidly lowering the mold and holding the molten glass of a predetermined size separated from the nozzle in the molding part when the mold is slowly lowered to the position. There,
When a certain amount of time has elapsed from when the mold suddenly descends, the amount of molten glass flowing out from the nozzle is image-recognized to calculate the molten glass flowing rate,
A method for producing a glass gob for molding an optical element, wherein a glass gob having a constant weight is obtained even if there is a variation in flow speed by adjusting a slow descent condition of the mold based on the calculation result .

After the index table rotates by one index angle, the mold rises to the molding start position, stops at the molding start position of the mold, slowly descends, suddenly descends, and then rotates by one index angle. When the molding cycle is defined as one cycle of molding, the slow-down condition of the mold that is adjusted based on the calculation result is at least one of the slow-down start timing and the slow-down speed of the mold. The method for producing a glass gob for forming an optical element according to claim 1.

In the image recognition, a position below the nozzle is picked up by an image pickup means, a measurement area is set from the image, and the nozzle occupies the area occupied by the molten glass image in the measurement area. The method for producing a glass gob for forming an optical element according to claim 1, wherein an outflow rate of the molten glass is determined.

When the area occupied by the glass in the measurement area is within a predetermined setting range, the gradual lowering condition of the mold is the same, and when it is outside this setting range, a new range is set from the area occupied by the glass. 4. The method for producing a glass gob for forming an optical element according to claim 3, wherein a slow descent condition of the mold within the new setting range is set.