CN1408657A - 玻璃成形体、成形品、光学元件的制造方法和玻璃成形体的制造装置 - Google Patents

玻璃成形体、成形品、光学元件的制造方法和玻璃成形体的制造装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种制造重量离散性小的玻璃成形体的方法和装置，以及通过将由上述方法制作的玻璃成形体作为预塑形坯采用的压力成形制造玻璃成形品的方法。在使熔融玻璃从喷嘴的前端流出，顺序向喷嘴的下方移送多个成形模，由移送到上述喷嘴下方的成形模上设置的熔融玻璃承受部承受规定量的流出的熔融玻璃，使承受的熔融玻璃块从熔融玻璃承受部向设置在成形模上的凹部移送，在该凹部中，一边从设置在凹部底部上的气体喷出口向上方喷出气体一边成形出玻璃成形体的玻璃成形体的制造方法和装置中，上述喷嘴的前端始终位于上述气体喷出口正上方空间的外侧。将由上述的方法制造的玻璃成形体加热、软化，进行压力成形。

Description

玻璃成形体、成形品、光学元件的 制造方法和玻璃成形体的制造装置
技术领域
本发明涉及一种从熔融玻璃制造压力成形用的玻璃预塑形坯等玻璃成形体的方法和制造装置，以及将上述玻璃预塑形坯加热软化制造出光学元件等玻璃成形品的方法。
背景技术
众所周知，从连续流出熔融玻璃的流出喷头，通过成形模接受指定量的熔融玻璃，成形出球体等形状，将所得到的玻璃体用于模制镜片成形用等预塑形坯。在成形模接受的玻璃中残留有切刀产生的痕迹，为了不使其成为压力成形品的缺陷，不采用切刀，在流出的玻璃的量达到指定量时，在流出的玻璃上产生的缩颈部分上使玻璃自然地断开，从而制作出良好的预塑形坯。在特开平5-147949号公报(称为本公报)中公开了这种方法。
本公报中公开的方法是以成形模的缘部接受玻璃的前端部，在前端部的重量达到指定值时，前端部在缩颈部分分离，滑入成形模中，通过从成形模底部的气体喷出口向上方喷出的气体使熔融玻璃上浮，成形为球状。
但是，在本公报中记载的预塑形坯的成形中，在分度旋转的转台上，绕转台的旋转轴等间隔地配置成形模，由成形模逐次接受连续流出的熔融玻璃，然后进行成形，从成形模中取出已成形的预塑形坯，以空的成形模接受熔融玻璃，通过这种方法成形出多个预塑形坯。
因此，存在的问题是，在移送成形模时从成形模向上方喷出的气体吹到喷嘴上，从而将喷嘴或从喷嘴流出的玻璃冷却。在本公报的方法中，在接受熔融玻璃(称为模制)时，由于喷嘴不是在成形模的气体喷出口的正上方，不产生上述问题，但在向模制位置搬入成形模时，或从模制位置搬出成形模时，从气体喷出口喷出的气体将吹在喷嘴上。
在预塑形坯的成形、特别是模制镜片成形等精密压力成形中，要求精密地控制预塑形坯的重量，同时必须要制成没有失透或脉理等缺陷，从这一观点考虑，既便气体暂时吹到喷嘴上，其结果，熔融玻璃的粘度也将改变，流量也发生变化，从而在实用上将产生问题。
发明内容
因此，本发明是为了解决上述在向模制位置搬入成形模时，或从模制位置搬出成形模时，从气体喷出口喷出的气体吹到喷嘴上，熔融玻璃的粘度变化，从而流量发生变化的问题而提出的，其目的在于提供一种制造重量的离散性小的玻璃成形体的方法和装置，以及通过将以上述方法制作的玻璃成形体作为预塑形坯使用的压力成形制造玻璃成形品的方法。
对解决上述问题的方式加以说明。技术方案1
一种玻璃成形体的制造方法，使熔融玻璃从喷嘴的前端流出，顺序向喷嘴的下方移送多个成形模，由移送到上述喷嘴下方的成形模上设置的熔融玻璃承受部承受规定量的流出的熔融玻璃，使承受的熔融玻璃块从熔融玻璃承受部向设置在成形模上的凹部移送，在该凹部中，一边从设置在凹部底部上的气体喷出口向上方喷出气体一边成形出玻璃成形体，其中，上述喷嘴的前端始终位于上述气体喷出口正上方空间的外侧。技术方案2
根据技术方案1所述的玻璃成形体的制造方法，其中，上述喷嘴由上述前端部和直径比该前端部大的本体构成，上述本体也始终位于上述气体喷出口正上方空间的外侧。技术方案3
根据技术方案1或2所述的玻璃成形体的制造方法，其中，上述多个成形模配置在转台上以该转台的旋转轴为中心的圆周上，上述成形模的移送通过使转台分度旋转而进行，通过将上述旋转轴到上述转台的喷嘴前端部正下方的长度设定成比上述旋转轴到上述成形模的平面中心的长度长或比其短，上述喷嘴的前端始终位于上述气体喷出口正上方空间的外侧。技术方案4
根据技术方案1～3中任一项所述的玻璃成形体的制造方法，其中，上述熔融玻璃承受部为设置在成形模的上面和凹部之间的倾斜部，该倾斜部上承受的熔融玻璃块在自重的作用下滑入凹部中。技术方案5
一种玻璃的压力成形品的制造方法，将由技术方案1～4中任一项所述的方法制造的玻璃成形体加热、软化，进行压力成形。技术方案6
一种光学元件的制造方法，将由技术方案1～4中任一项所述的方法制造的玻璃成形体加热、软化，进行精密压力成形。技术方案7
一种玻璃成形体的制造装置，将熔融玻璃成形为玻璃成形体，其中，具备：流出熔融玻璃的喷嘴，将从上述喷嘴流出的熔融玻璃成形为玻璃成形体、同时具有底部形成有气体喷出口的凹部的多个成形模，向上述成形模的气体喷出口供应气体的气体供应机构，围绕旋转轴放置上述多个成形模的转台，以及使上述转台围绕旋转轴分度旋转、将成形模顺序地移送到上述喷嘴下方的转台旋转机构，将上述喷嘴配置成上述旋转轴到上述转台的喷嘴前端部正下方的长度比上述旋转轴到上述成形模的平面中心的长度长或比其短，以便上述喷嘴的前端位于上述气体喷出口正上方空间的外侧。
根据本发明，可提供一种高效率地制造重量离散性小的玻璃成形体的方法和装置。
另外，根据本发明，可通过采用重量离散性小的预塑形坯稳定地制造形状显示度高的压力成形品。
附图说明
图1为本发明的玻璃成形体制造装置一例的俯视略图。
图2为采用成形模对从喷嘴流出的熔融玻璃进行成形的方法的模式图。
图3为本发明的玻璃成形体制造装置的转台放大图。
图4为采用在凹部的底面上设置的气体喷出口为多个细管的成形模对熔融玻璃进行成形的方法的模式图。
图5为采用在凹部的底面上设置的气体喷出口为多孔质体的成形模对熔融玻璃进行成形的方法的模式图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式加以说明。
图1以俯视略图表示本发明的玻璃成形体制造装置的一例。该装置主要用于从熔融玻璃成形出压力成形用预塑形坯。所得到的预塑形坯被加热、软化，由压力成形模加压，成为镜片等玻璃成形体。因此，预塑形坯必须成形为具有指定的重量，同时为可设置在压力成形模中的指定大小(例如，在球状的预塑形坯的情况下为直径，在弹子形状等的情况下为外径)。
以下，对采用本发明的玻璃成形体的制造装置实施本发明的玻璃成形体的制造方法的情况加以说明。
本发明的玻璃成形体制造装置具备：流出熔融玻璃的喷头，将从上述喷头流出的熔融玻璃成形为玻璃成形体、同时具有底部形成有气体喷出口的凹部的多个成形模，向上述成形模的气体喷出口供应气体的气体供应机构，围绕旋转轴载置上述多个成形模的转台，以及使上述转台围绕旋转轴分度旋转、依次将成形模移送到上述喷嘴下方的转台旋转机构。该装置如图1所示。图1中，转台10上，在以转台10的旋转轴11为中心的圆周上等间隔地配置有12个用于对熔融玻璃进行成形的成形模5。转台10一边停留在指定的停留位置地分度旋转一边同时移送、停留12个成形模5。另外，转台10的旋转方向左图1中为逆时针方向。在表示为填入的位置A的成形模5的上方设置使熔融玻璃连续地以一定量流出的喷嘴。图1中仅示出喷嘴的中心位置。从该喷嘴流出的熔融玻璃由停留在位置A的成形模5接收，成形为指定形状的玻璃块，并在位置B从成形模5中取出，移送到渐冷盘20逐渐冷却。
渐冷盘20为圆盘状的碳或耐火材料构成的台，在为了使成形出的玻璃块稳定地放置在上表面上而在多处放射状并同心圆状地设置有凹部。渐冷盘20在图1中以低速向右(顺时针方向)旋转。图1中的区域X由加热器从背面加热，调整到即使放置成形后的高温玻璃块也不会因热冲击而破损的温度。采用这种渐冷盘的简易的渐冷适用于渐冷后不经过冷加工工序(切断、磨削、研磨等工序)而在再次加热、软化的状态下成形的玻璃成形预备体，例如精密压力成形用的预塑形坯的渐冷。在图1的区域Y上，从上方向玻璃块吹入空气等气体，促进其冷却，在将玻璃块向货架上移送时，玻璃块的温度达到80～100℃。这样一来，可在有限的空间高效率地逐渐冷却大量的玻璃块。
另一方面，在对玻璃块进行冷加工的情况下，这种简易的渐冷所残留的应变过大，加工时玻璃块将破损。在作为精密压力成形用的预塑形坯采用玻璃块的情况下，由于玻璃块是在软化的状态下被加压，所以玻璃块的残留应变不会带来大问题。作为光学部件所要求的应变水平的降低可通过精密压力成形后的退火与光学特性的调整一同进行。
图1中未示出玻璃块。作为从成形模5中取出玻璃块的方法，可采用通过吸引保持玻璃块的取出方法，向玻璃块吹气将其吹出的方法，和除此之外公知的方法。
图2为示意地描绘出由成形模5对从水平方向所视的喷嘴1流出的熔融玻璃2进行成形时的附图。铂合金制成的喷嘴1如图2(a)所示，从其前端流出熔融玻璃2，为了使流出速度为一定，温度由喷嘴侧面上设置的热电偶4监控，并向加热器3反馈。通过这种控制，通过喷嘴的熔融玻璃的粘度使流出速度为一定。
在停留位置A，成形模5位于喷嘴1的下方，如图2(a)、(b)所示接收从喷嘴1流出的熔融玻璃流2的前端。此时，成形模5的高度为了接收熔融玻璃流的前端而上升到比其他停留位置的高度高的位置。成形模5具有底部设置有气体喷出口8的喇叭状凹部7和凹部7的外缘部6。外缘部6作为承受流出的熔融玻璃的承受部发挥作用。凹部7的外缘部6和气体喷出口8之间的斜面为用于成形熔融玻璃的成形面。当熔融玻璃流2的前端到达成形模5的外缘部6时，在熔融玻璃流2上产生缩颈部12。此时，以比熔融玻璃流的流下速度快很多的速度拉离喷嘴1的下端和成形模5的上端(将使喷嘴1的下端和成形模5的上端的高低差h急剧增加的操作称为降下)。由于降下，可不使用切刀地将缩颈部12下方的玻璃9与熔融玻璃流2分离。将分离部位13取入玻璃9中，不留下痕迹。成形模5承受的玻璃9的重量通过适当调整熔融玻璃的流出速度、降下的时刻、高低差h等控制。分离的玻璃9如图2(d)所示，从外缘部6滑入凹部7。此时，从喷嘴喷出口8朝向上方喷出清洁的氮气、空气或惰性气体。
向气体喷出口8供应的气体的温度按以下进行调整。首先，为了不使熔融玻璃熔敷在成形模的凹部7上，通过喷出的气体使成形模为不被加热的温度。因此，最好使供应气体的温度为300℃以下。根据成形对象的玻璃的性质、预塑形坯的重量等，最好在-50～30℃的范围内调整气体温度。这样，由于喷出气体的温度远低于喷嘴1的温度(例如100℃)，所以当喷出气体吹到喷嘴上时，喷嘴的温度降低，特别是喷嘴的前端和从前端流出的熔融玻璃的温度降低。但是，本发明的方法中，由于通常(即，流出的熔融玻璃由上述熔融玻璃承受部承受时以及成形模被移送时)，喷嘴前端位于气体喷出口正上方空间的外侧，所以可抑制喷嘴温度的降低。
另外，由于成形模是循环使用的，所以为了防止因来自玻璃的热传导而成形模的温度上升，也可以设置冷却成形模的冷却机构。
喷出气体的流量要设定在充分的数值，以便玻璃块一边在凹部内旋转一边成形为球状。成形模5的凹部7的成形面和外缘部6精加工成镜面。图2(a)～(d)的工序在停留位置A进行。从停留位置A搬出的成形模5中，如图2(e)所示，软化状态的玻璃块在喷出气体的作用下一边旋转一边成形为球状的玻璃块14。循环使用12个成形模5，顺序重复进行上述的工序，从熔融玻璃成形出球状的玻璃块14(例如预塑形坯)。
在通过图2所示的降下操作分离玻璃的方法中，与从喷嘴滴下熔融玻璃的方法相比，具有能够制作大重量预塑形坯的优点。而且，由于首先由作为熔融玻璃承受部的外缘部6承受熔融玻璃，所以与突然向凹部投入玻璃的情况不同，可防止气体喷出口8被玻璃堵塞。
图3表示出停留位置A处的喷嘴1和成形模5的位置关系。
在本发明的制造方法中，使喷嘴的前端始终位于气体喷出口正上方空间的外侧。即，在由熔融玻璃承受部承受流出的熔融玻璃时，以及成形模被移送时，将喷嘴和成形模设置成喷嘴的前端位于气体喷出口正上方空间的外侧。
本发明的玻璃成形体制造装置的特征为，将上述喷嘴配置成喷嘴的前端位于上述气体喷出口正上方空间的外侧，上述旋转轴到上述转台的喷嘴前端部正下方的长度比上述旋转轴到上述成形模的平面中心的长度长或比其短。以下对此加以说明。
喷嘴1如图2所示，配置在外缘部6的正上方。喷嘴1的位置是固定的，在通过转台的旋转，成形模5被移送到停留位置A时以及从停留位置A搬送时，喷嘴的前端横跨成形模5的气体喷出口8正上方的空间，喷出气体不吹到喷嘴前端地设置成形模5的移送路径。在本实施方式的情况下，气体喷出口8设置在图3中的成形模5的中心，所以气体喷出口8通过转台的旋转而在成形模5的中心描绘出的轨迹上通过。因此，喷嘴1的前端是避开这一轨迹配置的。不仅是喷嘴的前端，喷嘴的本体也是避开这一轨迹配置的，这从防止熔融玻璃温度降低的观点考虑是有利的。而且，由于当喷出气体也吹到监控喷嘴1的温度的热电偶4上时，将涉及到温度测定的错误，所以热电偶等温度传感器最好是相对喷嘴设置在上述气体喷出口轨迹的相反一侧。
在本实施方式的情况下，由于是使喷嘴的前端位于气体喷出口正上方空间的外侧，所以在图3所示的停留位置A(由成形模承受熔融玻璃的模制位置)，喷嘴1最好配置在位于作为成形模5的承受部的外缘部6的上方，以气体喷出口8为中心，连接转台旋转轴11和气体喷出口8的直线a的两侧70°以内的范围。上述两侧70°以内的范围既可以是气体喷出口8描绘的轨道的转台旋转轴11一侧(转台旋转轴和喷嘴1之间的距离小于上述旋转轴和气体喷出口之间的距离的情况)，也可以是气体喷出口8描绘的轨道的外侧(转台旋转轴和喷嘴1之间的距离大于上述旋转轴和气体喷出口之间的距离的情况)。最好使上述两侧70°以内的角度为直线a的两侧20～60°，为30～50°则更好。
另外，为了防止从外缘部6滑入凹部7的玻璃9在喷出气体的风压作用下上弹而附着在喷嘴1的前端上，最好在以气体喷出口8为中心，连接转台旋转轴11和气体喷出口8的线的与转台10的旋转方向相反一侧的外缘部6的上方(图1中示出喷嘴中心的位置)上配置喷嘴1。
通过这样进行配置，在喷嘴1上、特别是在喷嘴的前端上不会被吹上对熔融玻璃的流出产生影响的带来温度变化程度的喷出气体，可将喷嘴1的温度保持一定，使熔融玻璃的流出速度稳定，还可以使预塑形坯的重量稳定。而且，由于喷出气体实际上不会吹到熔融玻璃流上，所以也不会使熔融玻璃变质。
在上述的实施方式中，是以转台进行的成形模移送为例进行了说明，但本实施方式并不仅限于移送的方式，例如，即使是在将直线状排列的成形模顺序移送到模制位置，在模制位置承受成形模外缘部的熔融玻璃的情况下，通过使喷嘴位置偏离气体喷出口8的轨迹，可制成优质、重量稳定的预塑形坯(玻璃块)。另外，作为玻璃块也不必仅限于精密压力成形用的预塑形坯，也可以成形出压力成形后实施磨削、研磨的压力成形用的玻璃材料。
在上述的实施方式中，作为成形预塑形坯的成形模，是以具有底部设置有一个气体喷出口的喇叭状凹部为例进行了说明，但并不仅限于这种成形模，也可以采用具有由多个细孔构成的气体喷出口的成形模，和以多孔质材料形成凹部、通过多孔质材料喷出气体的成形模等。
即，在图1～图3所示的实施方式中，凹部的底面上设置的气体喷出口为气体供应管的出口(开口)，但也可以是如图4和图5所示，为在凹部的底面上设置的气体喷出口为多个细管的情况(图4)，或多孔质体的情况(图5)。在任一种情况下，只要是喷嘴的前端位于由多个细管或多孔质体形成的气体喷出口正上方空间的外侧，则可获得本发明的效果。
成形后，根据需要将被退火、冷却到室温的预塑形坯(玻璃块)用于制造压力成形品。在压力成形时，预塑形坯被加热、软化，在氮气氛围下由具备上模和下模的压力成形模压力成形。在加压下，预塑形坯被精密地转印上压力成形模的成形面的形状，成为精密压力成形品。例如，通过采用被精密地加工了非球面镜的反转形状的压力成形模进行精密压力成形，可不通过磨削、研磨非球面而制作出所需的非球面镜。
这样一来，除了非球面镜之外，可通过精密压力成形制作出球面镜、衍射光栅、透镜、镜头、滤光片、光学基片等光学元件。
实施例
以下，通过实施例进一步说明本发明。
采用图1和图2所示的装置，进行球状预塑形坯的成形。表1中示出了预塑形坯的设定重量、成形一分钟的预塑形坯的生产量(DPM(个/分))、成形出的预塑形坯的重量离散性、相对于重量的标准公差。为了便于比较，将喷嘴配置在气体喷出口的轨迹上并且是外缘部上，进行预塑形坯的成形。表1中同时表示该比较例的结果。在实施例1、5和比较例中制作出SiO2-B2O3-BaO系光学玻璃构成的预塑形坯，在实施例2、3中制作出B2O3-La2O5系光学玻璃构成的预塑形坯。
从表1中可知，本实施例中重量离散性小，均在规格以内。而且，能够高效率地制作优良的预塑形坯，而比较例中重量离散性大，产生了缺陷。
将在实施例中得到的已退火的预塑形坯加热、软化，在氮气氛围中通过上下模具进行精密压力成形，制作出非球面镜。所得到的透镜的形状精度也稳定。
另外，在本实施例中，是采用降下法将指定重量的玻璃收放到成形模中，但也可以在将成形模和喷嘴的间隔保持一定的状态下，在熔融玻璃流的中途形成缩颈部，不使用切刀而在缩颈部将熔融玻璃流分离，将指定重量的玻璃收放到成形模中，除此之外，在一边通过喷出气体向玻璃施加风压一边成形出预塑形坯的方法中，也可以成形出重量离散性小的预塑形坯。
                                           表1
  实施例1     实施例2    实施例3   实施例4   实施例5   比较例
设定重量a(mg)     253.6     335.0     275.0     480.0     235.0     240.0
生产量b(个/分)     24     19     30     29     26     15
    切断时间(秒)     2.50     3.11     2.01     2.06     2.35     4.12
重量离散性(mg)     5.9     8.2     12.1     7.3     2.8     21.2
   样品数d(个)     50     50     50     50     12     50
    c/a(％)     2.33     2.45     4.40     1.52     1.19     8.83
标准公差(mg)     5     5     7     10     5     10
重量规格是否合格     合格     合格     合格     合格    合格     不良
    有无欠缺     无     无     无     无    无     有
(注)重量离散性c为以范围表示d个样品的重量离散性的值标准公
差为以±表示标准的值

Claims (7)

1.一种玻璃成形体的制造方法，使熔融玻璃从喷嘴的前端流出，顺序向喷嘴的下方移送多个成形模，由移送到上述喷嘴下方的成形模上设置的熔融玻璃承受部承受规定量的流出的熔融玻璃，使承受的熔融玻璃块从熔融玻璃承受部向设置在成形模上的凹部移送，在该凹部中，一边从设置在凹部底部上的气体喷出口向上方喷出气体一边成形出玻璃成形体，其特征是，
上述喷嘴的前端始终位于上述气体喷出口正上方空间的外侧。
2.根据权利要求1所述的玻璃成形体的制造方法，其特征是，上述喷嘴由上述前端部和直径比该前端部大的本体构成，上述本体也始终位于上述气体喷出口正上方空间的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃成形体的制造方法，其特征是，上述多个成形模配置在转台上以该转台的旋转轴为中心的圆周上，上述成形模的移送通过使转台分度旋转而进行，通过将上述旋转轴到上述转台的喷嘴前端部正下方的长度设定成比上述旋转轴到上述成形模的平面中心的长度长或比其短，上述喷嘴的前端始终位于上述气体喷出口正上方空间的外侧。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的玻璃成形体的制造方法，其特征是，上述熔融玻璃承受部为设置在成形模的上面和凹部之间的倾斜部，该倾斜部上承受的熔融玻璃块在自重的作用下滑入凹部中。
5.一种玻璃的压力成形品的制造方法，其特征是，将由权利要求1～4中任一项所述的方法制造的玻璃成形体加热、软化，进行压力成形。
6.一种光学元件的制造方法，其特征是，将由权利要求1～4中任一项所述的方法制造的玻璃成形体加热、软化，进行精密压力成形。
7.一种玻璃成形体的制造装置，将熔融玻璃成形为玻璃成形体，其特征是，
具备：流出熔融玻璃的喷嘴，将从上述喷嘴流出的熔融玻璃成形为玻璃成形体、同时具有底部形成有气体喷出口的凹部的多个成形模，向上述成形模的气体喷出口供应气体的气体供应机构，围绕旋转轴放置上述多个成形模的转台，以及使上述转台围绕旋转轴分度旋转、将成形模顺序地移送到上述喷嘴下方的转台旋转机构，
将上述喷嘴配置成上述旋转轴到上述转台的喷嘴前端部正下方的长度比上述旋转轴到上述成形模的平面中心的长度长或比其短，以便上述喷嘴的前端位于上述气体喷出口正上方空间的外侧。
CN02142740.2A 2001-09-20 2002-09-20 玻璃成形体、成形品、光学元件的制造方法和玻璃成形体的制造装置 Expired - Lifetime CN1229285C (zh)

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