JP2007091494A - Glass forming dies and glass forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide glass forming dies capable of manufacturing glass rods having various sizes and shapes in a short time by partially replacing components of the dies. <P>SOLUTION: The glass forming dies 30 are composed of a flowing inlet 31, a cartridge 37 having a drawing outlet and a penetrating through-hole, and a body of dies 35 set around the cartridge 37. The cartridge 37 is cylindrically installed in the glass forming dies 30. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、光学素子の製造工程において、溶融ガラスを棒状ガラスに成形するガラス成形用ダイス及び棒状ガラス成形装置に関する。   The present invention relates to a glass forming die and a rod-shaped glass forming apparatus for forming molten glass into a rod-shaped glass, for example, in an optical element manufacturing process.

近年、ハードディスク駆動装置に用いる情報記録媒体用の基板として、ガラス製、あるいはガラスセラミックス製の基板が盛んに用いられるようになっている。このようなハードディスク駆動装置用のガラス基板には、その中心に孔を有する円盤状のガラスが用いられる。この円盤状のガラスは、丸棒状に成形されたガラスを所定の厚さにスライスし、このスライスされたガラスの中心に孔を成形し、さらに、研削および研磨加工を施して製作される。   In recent years, substrates made of glass or glass ceramics have been actively used as substrates for information recording media used in hard disk drives. As such a glass substrate for a hard disk drive, a disk-shaped glass having a hole in the center is used. This disk-shaped glass is manufactured by slicing a glass formed into a round bar shape to a predetermined thickness, forming a hole in the center of the sliced glass, and further performing grinding and polishing.

従来より、このような丸棒状のガラスを成形する装置として、次のような丸棒ガラス成形装置が知られている。丸棒ガラス成形装置は、例えば、溶融ガラスを流出する流出口を有した流出パイプと、流入口から引出し口まで略直線的に貫通する貫通孔を有する成形ダイスとを備える。また、この流出パイプの流出口の下方には、成形ダイスの流入口が配置される。   Conventionally, the following round bar glass forming apparatus is known as an apparatus for molding such round bar glass. The round bar glass forming apparatus includes, for example, an outflow pipe having an outflow port through which molten glass flows out, and a forming die having a through hole penetrating substantially linearly from the inflow port to the extraction port. In addition, an inlet of the forming die is disposed below the outlet of the outlet pipe.

この丸棒ガラス成形装置によれば、まず、溶融ガラスが、流出パイプの流出口から成形ダイスの流入口へ流入される。流入された溶融ガラスは、成形ダイスの貫通孔を形成する内壁と接して放熱しながら、その自重により引出し口へ流される。放熱して温度が下がった溶融ガラスは、粘度が上昇し、貫通孔の内径に応じた断面寸法の丸棒ガラスに成形されながら、引出し口から降下される。以上のようにして従来の丸棒ガラス成形装置は動作し、丸棒ガラスが成形される。   According to this round bar glass forming apparatus, first, molten glass flows from the outlet of the outflow pipe to the inlet of the forming die. The molten glass that has flowed in flows into the drawing port by its own weight while dissipating heat in contact with the inner wall forming the through hole of the forming die. The molten glass whose temperature has decreased due to heat dissipation increases in viscosity and is lowered from the outlet while being formed into a round bar glass having a cross-sectional dimension corresponding to the inner diameter of the through hole. As described above, the conventional round bar glass forming apparatus operates to form round bar glass.

このような従来の丸棒ガラス成形装置に対して、例えば、特許文献1には、溶融槽から溶融ガラスを、上部を加熱したガラスに濡れない耐火材の筒状面と接触しながら流下させて、冷却固化させることにより、棒状ガラスを連続的に製造する製造装置が開示されている。この耐火材の筒状面に用いられる筒状鋳型の形状として、円形、二等辺三角形の形状が開示されている。これらの形状は、任意の横断面形状を選ぶことができ、また、自由表面の存在による棒状ガラスの横断面形状の制約がないため、レンズ用の丸棒、プリズム用の三角棒、ペンタプリズム用の五角棒などを容易に連続製造することができる。
特公昭49−10806号公報
For such a conventional round bar glass forming apparatus, for example, in Patent Document 1, the molten glass is allowed to flow down in contact with a cylindrical surface of a refractory material that does not wet the heated glass. The manufacturing apparatus which manufactures rod-shaped glass continuously by making it cool and solidify is disclosed. As the shape of the cylindrical mold used for the cylindrical surface of the refractory material, a circular shape and an isosceles triangular shape are disclosed. Any cross-sectional shape can be selected for these shapes, and since there is no restriction on the cross-sectional shape of the rod-shaped glass due to the presence of a free surface, round rods for lenses, triangular rods for prisms, and pentaprisms Can be continuously manufactured easily.
Japanese Patent Publication No.49-10806

しかしながら、特許文献1に示された棒状ガラス成形装置においては、異なる形状の棒状ガラスを製造するためには、製造後に、筒状鋳型を含む成形ダイスを交換しなければならなかった。そのため、成形ダイスを交換する度に、筒状鋳型の内孔と流出管とを同一中心線上に設定しなければならず、生産効率の低減の原因となるおそれがあった。   However, in the rod-shaped glass forming apparatus disclosed in Patent Document 1, in order to manufacture a bar-shaped glass having a different shape, a forming die including a cylindrical mold has to be replaced after the manufacturing. Therefore, every time the forming die is replaced, the inner hole and the outflow pipe of the cylindrical mold must be set on the same center line, which may cause a reduction in production efficiency.

本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、棒状ガラスの成形サイズ、形状を変更する際、部分交換のみで交換することにより、多種多様な形状の棒状ガラスの製造を短時間で行えるガラス成形用ダイス及びガラス成形装置を提供する。   The present invention has been made in view of the problems as described above, and when changing the molding size and shape of the rod-shaped glass, it is possible to produce a variety of shapes of rod-shaped glass in a short time by exchanging only by partial replacement. A glass forming die and a glass forming apparatus can be provided.

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ガラス成形用ダイス中に交換可能なカートリッジ部を配置し、このカートリッジ部を交換することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。   As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by arranging a replaceable cartridge part in a glass forming die and exchanging the cartridge part. The present invention has been completed. More specifically, the present invention provides the following.

(1) 流入口、引出し口及びそれらを貫通する貫通孔を有するカートリッジ部と、当該カートリッジ部の周囲に装填されるダイス本体部と、からなるガラス成形用ダイスであって、前記カートリッジ部は当該ガラス成形用ダイス中に筒状に配置されるガラス成形用ダイス。   (1) A glass molding die comprising an inflow port, a draw-out port and a cartridge part having a through-hole penetrating them, and a die body part loaded around the cartridge part, wherein the cartridge part is A glass forming die arranged in a cylindrical shape in a glass forming die.

本発明のガラス成形用ダイスによれば、ガラス成形用ダイスに配置される貫通孔を有するカートリッジ部は交換可能であるため、カートリッジ部のみを交換することで、貫通孔のサイズ及び/又は形状を変更することができ、異なるサイズ及び/又は形状の棒状ガラスを製造することができる。また、ガラス成形用ダイスは固定されているため、カートリッジ部の交換において、貫通孔の中心と、流出口の中心がずれることがない。したがって、再度、貫通孔と流出口の中心を合わせる(センター出しをする)必要がないため、生産性の向上を図ることができる。特に、小ロットの生産において、交換を頻繁に行わなければならない場合において、生産性を落とすことなく製造することができる。   According to the glass forming die of the present invention, since the cartridge part having the through hole arranged in the glass forming die can be replaced, the size and / or shape of the through hole can be changed by replacing only the cartridge part. Bar glass with different sizes and / or shapes can be produced. In addition, since the glass forming die is fixed, the center of the through hole and the center of the outflow port do not deviate when replacing the cartridge part. Therefore, it is not necessary to align the center of the through hole and the outlet again (centering), so that productivity can be improved. In particular, in the production of a small lot, when frequent replacement must be performed, the production can be performed without reducing productivity.

(2) 前記流入口に近接して設けられる加熱手段と、必要に応じて前記引き出し口に近接して設けられる冷却手段とを有し、前記加熱手段及び前記冷却手段は、前記ダイス本体部に設けられている(1)記載のガラス成形用ダイス。   (2) It has a heating means provided in the vicinity of the inflow port and a cooling means provided in the vicinity of the outlet if necessary, and the heating means and the cooling means are provided on the die body portion. The glass forming die according to (1), which is provided.

この態様によれば、加熱手段及び冷却手段が、ダイス本体部に設けられているため、カートリッジ部を貫通孔のみの構成とすることができ、カートリッジ部の構成を簡略化することができ、また、交換も容易に行うことができる。   According to this aspect, since the heating means and the cooling means are provided in the die body portion, the cartridge portion can be configured with only the through hole, and the configuration of the cartridge portion can be simplified. The replacement can be easily performed.

(3) 前記カートリッジ部は、前記貫通孔の断面形状及び/又は断面径が、異なる種類のものに交換可能である(1)又は(2)記載のガラス成形用ダイス。   (3) The glass forming die according to (1) or (2), wherein the cartridge portion is replaceable with a different type in cross-sectional shape and / or cross-sectional diameter of the through hole.

この態様によれば、貫通孔の断面形状及び/又は断面径に応じた棒状ガラスを、カートリッジ部を交換することにより、容易に成形することができる。   According to this aspect, the rod-shaped glass corresponding to the cross-sectional shape and / or cross-sectional diameter of the through hole can be easily formed by exchanging the cartridge part.

(4) 前記カートリッジ部は、前記貫通孔の前記断面形状が円又は略円形状であって、円に換算した場合の前記貫通孔の径が、0.5インチから4.0インチまでの範囲内で、複数種類の前記カートリッジ部に交換可能である(3)記載のガラス成形用ダイス。   (4) In the cartridge portion, the cross-sectional shape of the through hole is a circle or a substantially circular shape, and the diameter of the through hole when converted into a circle is in a range from 0.5 inch to 4.0 inch. The glass forming die according to (3), wherein the die can be replaced with a plurality of types of cartridge parts.

この態様によれば、円又は略円形状の形状で、0.5インチから4.0インチの範囲内の径の棒状ガラスの成形ができるため、レンズ、情報記録用ディスク、ガラス基板用のガラス成形用ダイスとして好適に用いることができる。なお、当該貫通孔の断面の半径と長さとの比は、好ましくは1:1〜1:100、より好ましくは1:2〜1:90、最も好ましくは1:3〜1:80の範囲内となる。   According to this aspect, since a rod-like glass having a diameter in the range of 0.5 inch to 4.0 inch can be formed in a circular or substantially circular shape, the glass for lenses, information recording disks, and glass substrates can be formed. It can be suitably used as a molding die. The ratio between the radius and the length of the cross section of the through hole is preferably in the range of 1: 1 to 1: 100, more preferably 1: 2 to 1:90, and most preferably 1: 3 to 1:80. It becomes.

(5) 前記カートリッジ部の前記貫通孔の断面形状が多角形状である(3)記載のガラス成形用ダイス。   (5) The glass forming die according to (3), wherein a cross-sectional shape of the through hole of the cartridge portion is a polygonal shape.

この態様によれば、貫通孔の断面形状に応じた多角形の棒状ガラスを成形することができる。ガラスは、粘性を有するため、丸くなる性質を有するが、貫通孔を多角形状とし、かつ、ガラス成形用ダイスの引出し口の下方に設けられている駆動ローラで、所定の引き出し速度で引き出されることにより、容易に貫通孔の形状の棒状ガラスを製造することができる。多角形の中でも、三角形はプリズム、五角形はペンタプリズムとして用いることができる。   According to this aspect, a polygonal rod-shaped glass corresponding to the cross-sectional shape of the through hole can be formed. Since glass has viscosity, it has the property of rounding, but the through hole has a polygonal shape and is pulled out at a predetermined drawing speed with a driving roller provided below the drawing port of the glass forming die. Thus, a rod-shaped glass having a through-hole shape can be easily manufactured. Among polygons, triangles can be used as prisms, and pentagons can be used as pentaprisms.

(6) (1)から(5)いずれか記載のガラス成形用ダイスと、溶融ガラスを流出する流出口を有した流出パイプと、を備え、前記流出パイプの流出口の下方に前記流入口を配置してなる棒状ガラス成形装置。   (6) The glass forming die according to any one of (1) to (5), and an outflow pipe having an outflow port for flowing out the molten glass, wherein the inflow port is provided below the outflow port of the outflow pipe. Arranged rod-shaped glass forming device.

この態様によれば、溶融ガラスを、流出パイプの流出口からガラス成形用ダイスの流入口へ流入させる。流入された溶融ガラスは、ガラス成形用ダイスの貫通孔の内壁と接して放熱しながら、その自重により引出し口へ流される。その際、溶融ガラスは、貫通孔の断面形状に応じた断面の棒状ガラスに成形されながら、引出し口から降下する。ここで、当該棒状ガラス成形装置は、(1)から(5)に記載されたガラス成形用ダイスを備えているため、上述したガラス成形用ダイスで述べた効果と同様の効果を奏することができる。   According to this aspect, the molten glass is caused to flow from the outlet of the outlet pipe to the inlet of the glass forming die. The molten glass that has flowed in is brought into contact with the inner wall of the through-hole of the glass forming die and radiates heat while flowing into the drawing port by its own weight. At that time, the molten glass descends from the outlet while being formed into a rod-shaped glass having a cross-section corresponding to the cross-sectional shape of the through hole. Here, since the said rod-shaped glass shaping | molding apparatus is equipped with the glass shaping | molding die described in (1) to (5), there can exist an effect similar to the effect described by the glass shaping | molding die mentioned above. .

(7) 前記流出パイプが、前記ガラス成形用ダイスの横断面の略中心部に配置され、当該流出パイプの先端部より気体を噴出可能なノズルを備える(6)記載の棒状ガラス成形装置。   (7) The rod-shaped glass forming apparatus according to (6), wherein the outflow pipe is provided at a substantially central portion of a cross section of the glass forming die, and includes a nozzle capable of ejecting gas from a tip portion of the outflow pipe.

この態様によれば、流出パイプに備えられるノズルから、溶融ガラスの略中心部に、単位時間あたり所定量の気体を連続的に噴出させる。このように、貫通孔に溶融ガラスを流しながら、ノズルから気体を噴出し、孔を成形するので、破損及び脈理の少ない中空棒状ガラスを安定して成形することができる。   According to this aspect, a predetermined amount of gas per unit time is continuously ejected from the nozzle provided in the outflow pipe to the substantially central portion of the molten glass. As described above, since the gas is ejected from the nozzle and the hole is formed while the molten glass is allowed to flow through the through-hole, the hollow rod-shaped glass with little breakage and striae can be stably formed.

本発明のガラス成形用ダイス及び棒状ガラス成形装置によれば、溶融ガラスを、流出パイプの流出口からガラス成形用ダイスの流入口へ流入させる。流入された溶融ガラスは、ガラス成形用ダイスに設けられているカートリッジ部の貫通孔の内壁と接して放熱しながら、その自重により引出し口へ流される。その際、溶融ガラスは、貫通孔の断面形状に応じた断面の棒状ガラスに成形されながら、引出し口から降下させる。ここで、カートリッジ部は交換可能であるため、カートリッジ部のみを交換することで、貫通孔のサイズ及び/又は形状を変更することができる。したがって、異なるサイズ及び/又は形状の棒状ガラスを製造することができ、多種多様な成形を短時間で行うことができる。   According to the glass forming die and the rod-shaped glass forming apparatus of the present invention, the molten glass is caused to flow from the outlet of the outflow pipe to the inlet of the glass forming die. The molten glass that has flowed in flows into the drawing port by its own weight while dissipating heat while contacting the inner wall of the through hole of the cartridge portion provided in the glass forming die. At that time, the molten glass is lowered from the outlet while being formed into a rod-like glass having a cross section corresponding to the cross-sectional shape of the through hole. Here, since the cartridge part is replaceable, the size and / or shape of the through hole can be changed by replacing only the cartridge part. Therefore, rod-shaped glasses having different sizes and / or shapes can be produced, and various types of molding can be performed in a short time.

<全体構成>
図1は、本発明の棒状ガラス成形装置1の断面図である。棒状ガラス成形装置1は、溶解炉10と、流出パイプとしての流量制御パイプ20と、ガラス成形用ダイス30と、引出し速度制御手段としての複数の駆動ローラ40と、を有する。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a sectional view of a rod-shaped glass forming apparatus 1 of the present invention. The rod-shaped glass forming apparatus 1 has a melting furnace 10, a flow rate control pipe 20 as an outflow pipe, a glass forming die 30, and a plurality of drive rollers 40 as a drawing speed control means.

溶解炉10は、ガラス成形用ダイス30よりも高い位置に設けられ、この溶解炉10の底部には、下方に延びた流量制御パイプ20が接続される。また、この溶解炉10は高温に保持され、炉内には均質に溶融された溶融ガラスが収容される。なお、溶融炉から溶融ガラスを流出する際に、溶融ガラスに圧力をかけて流出させる方法による場合には、溶融炉の高さは任意の位置に設定することができる。   The melting furnace 10 is provided at a position higher than the glass forming die 30, and a flow rate control pipe 20 extending downward is connected to the bottom of the melting furnace 10. Further, the melting furnace 10 is maintained at a high temperature, and molten glass that is uniformly melted is accommodated in the furnace. When the molten glass flows out from the melting furnace, the height of the melting furnace can be set at an arbitrary position in the case of using a method in which the molten glass is discharged under pressure.

流量制御パイプ20は、その一端は溶解炉10に接続され、もう一方の端は流出口21として鉛直下方に向けて配置される。この流出口21の下方には、後述するガラス成形用ダイス30の流入口31が設置される。また、この流量制御パイプ20は、その材質として白金及び/又は金を含み、パイプ自体に電流が流れるように構成されている。   One end of the flow rate control pipe 20 is connected to the melting furnace 10, and the other end is arranged as an outlet 21 vertically downward. Below the outlet 21, an inlet 31 of a glass forming die 30 described later is installed. In addition, the flow rate control pipe 20 includes platinum and / or gold as its material, and is configured such that a current flows through the pipe itself.

駆動ローラ40は、ローラと、このローラを回転駆動する駆動部から成る。各駆動ローラ40は、後述するガラス成形用ダイス30の引出し口32の下方に設けられ、この引出し口32の中心から鉛直下方に延びた軸上の各部分を、2つの駆動ローラ40で挟み込むようにして設けられる。また、各ローラの材質としては、熱伝導性が悪く、200〜600℃の丸棒に成形されたガラスと係合して滑らない材質を用いる。本発明の棒状ガラス成形装置1では、例えば、ダグタイル鋳鉄およびカーボンから成る材質を用いる。   The driving roller 40 includes a roller and a driving unit that rotationally drives the roller. Each drive roller 40 is provided below a drawer port 32 of a glass forming die 30 to be described later, and each part on an axis extending vertically downward from the center of the drawer port 32 is sandwiched between two drive rollers 40. Is provided. Further, as the material of each roller, a material that has poor thermal conductivity and does not slide due to engagement with glass formed in a round bar of 200 to 600 ° C. is used. In the rod-shaped glass forming apparatus 1 of the present invention, for example, a material made of ductile cast iron and carbon is used.

<ガラス成形用ダイス>
図2は、ガラス成形用ダイス30と、流量制御パイプ20の流出口21との拡大断面図あり、図3は、ガラス成形用ダイス30の分解斜視図である。
<Die for glass molding>
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the glass forming die 30 and the outlet 21 of the flow rate control pipe 20, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the glass forming die 30.

ガラス成形用ダイス30は、貫通孔36を含みガラス成形用ダイスの略中心部に筒状に配置されるカートリッジ部37と、カートリッジ部37の周囲にカートリッジ部37と密着するように配置されるダイス本体部35とからなる円筒形状のダイスである。カートリッジ部37は、中心軸に沿って略円形の断面形状を有する貫通孔36が形成されている。この貫通孔36の両端は、流入口31および引出し口32となっている。すなわち、ガラス成形用ダイス30には、流入口31から引出し口32に略直線的に至る貫通孔36が形成されている。ここで、流入口31の内径は、流量制御パイプ20の流出口21の内径よりも大きく形成されている。また、貫通孔36の内径は、流入口31から所定の内径に狭まり、引出し口32に向かうにしたがって拡がっている。このガラス成形用ダイス30は、貫通孔36の中心軸が鉛直方向になるように配置され、かつ、流入口31が流量制御パイプ20の流出口21の下方に位置するように配置される。   The glass forming die 30 includes a cartridge portion 37 that includes a through hole 36 and is disposed in a cylindrical shape at a substantially central portion of the glass forming die, and a die that is disposed in close contact with the cartridge portion 37 around the cartridge portion 37. A cylindrical die composed of a main body portion 35. The cartridge portion 37 is formed with a through hole 36 having a substantially circular cross-sectional shape along the central axis. Both ends of the through hole 36 are an inlet 31 and a drawer 32. That is, the glass forming die 30 is formed with a through-hole 36 that extends substantially linearly from the inlet 31 to the outlet 32. Here, the inner diameter of the inflow port 31 is formed larger than the inner diameter of the outflow port 21 of the flow rate control pipe 20. Further, the inner diameter of the through hole 36 is narrowed from the inflow port 31 to a predetermined inner diameter, and is expanded toward the extraction port 32. The glass forming die 30 is arranged so that the central axis of the through hole 36 is in the vertical direction, and the inlet 31 is located below the outlet 21 of the flow rate control pipe 20.

なお、本発明のガラス成形用ダイスにおいて、カートリッジ部に設けられている貫通孔は、流入口と引出し口とを略直線的に貫通していることが好ましいが、例えば、内部において、貫通孔の径が非連続的に変化していたり、または折れ曲がっていたりすることを排除するものではない。   In the glass molding die of the present invention, it is preferable that the through-hole provided in the cartridge portion penetrates the inlet and the outlet substantially linearly. It does not exclude that the diameter changes discontinuously or is bent.

また、カートリッジ部は、ダイス本体からの熱伝導を良好にするため、ダイス本体の略中心部に密着して装填されていることが好ましい。ただし、カートリッジ部とダイス本体部が必ずしも密着している必要はなく、場合によっては、間に一部空間が形成されていてもよい。また、カートリッジ部の装填位置はダイス本体部の略中心部であることが好ましいが、それ以外の態様を排除するものではない。   Further, it is preferable that the cartridge portion is mounted in close contact with the substantially central portion of the die body in order to improve heat conduction from the die body. However, the cartridge portion and the die main body portion do not necessarily need to be in close contact with each other, and a partial space may be formed between them depending on circumstances. Further, the loading position of the cartridge part is preferably substantially the center part of the die body part, but other aspects are not excluded.

本発明の棒状ガラス成形装置1では、ガラス成形用ダイス30の材質として、ダグタイル鋳鉄を用いるが、熱伝導率が大きく、耐熱材料であれば、ダグタイル鋳鉄以外、例えばカーボン系材料等を用いてもよい。   In the rod-shaped glass forming apparatus 1 of the present invention, ductile cast iron is used as the material of the glass forming die 30. However, as long as the heat conductivity is high and the material is heat resistant, other than ductile cast iron, for example, a carbon-based material may be used. Good.

カートリッジ部37を、ダイス本体部35に密着させる場合は、ダイス本体部35のカートリッジ部37の装着部39の内径をカートリッジ部37の外径よりわずかに大きくすることが好ましい。これにより、成形時の加熱によりカートリッジ部37が熱膨張し、ダイス本体部35と密着させることができる。また、成形後においても、冷却によりカートリッジ部37が収縮するため、ダイス本体部35からの取り外しが容易となる。   When the cartridge part 37 is brought into close contact with the die body part 35, the inner diameter of the mounting part 39 of the cartridge part 37 of the die body part 35 is preferably slightly larger than the outer diameter of the cartridge part 37. Thereby, the cartridge part 37 can be thermally expanded by the heating at the time of shaping | molding, and can be closely_contact | adhered with the die body part 35. FIG. Further, even after molding, the cartridge portion 37 contracts due to cooling, so that it can be easily detached from the die body portion 35.

カートリッジ部37の厚み、つまり、貫通孔36の壁面からカートリッジ部37の外径の壁面までの寸法は特に限定されず、カートリッジ部37の貫通孔36の壁面が、製造時の熱により膨張し、製造されるガラスが変形しない範囲であれば良い。カートリッジ部37の材質などによる熱膨張率、製造されるガラス組成により異なるが、貫通孔が円形状又略円形状である場合、厚みは10mm以上とすることが好ましい。   The thickness of the cartridge part 37, that is, the dimension from the wall surface of the through hole 36 to the wall surface of the outer diameter of the cartridge part 37 is not particularly limited, and the wall surface of the through hole 36 of the cartridge part 37 expands due to heat during manufacture, It may be in a range where the glass to be manufactured does not deform. Although the coefficient of thermal expansion depends on the material of the cartridge part 37 and the glass composition to be manufactured, when the through hole is circular or substantially circular, the thickness is preferably 10 mm or more.

貫通孔36の内径は、情報記録用ディスク、ガラス用基板として好適に用いるため、0.5インチから4.0インチまでの範囲内で、複数種類のカートリッジ部に交換可能であることが好ましい。この範囲の中で、0.85インチ、1.0インチ、1.8インチ、2.5インチ、3.0インチ又は3.5インチに交換可能であることが好ましく、1インチであることが最も好ましい。   The inner diameter of the through-hole 36 is preferably used as an information recording disk and a glass substrate, so that it can be exchanged for a plurality of types of cartridge parts within a range of 0.5 inch to 4.0 inch. Within this range, 0.85 inch, 1.0 inch, 1.8 inch, 2.5 inch, 3.0 inch or 3.5 inch is preferable and preferably 1 inch. Most preferred.

また、貫通孔36の断面形状は、特に限定されず、製造するガラスに合わせて変更することができるが、略円形状又は多角形状の断面形状であることが好ましい。多角形上の断面形状としては、三角形、四角形及び五角形状を挙げることができる。また、略円形状又は多角形状以外の断面形状を有する棒状ガラスに成形したい場合には、所望の断面形状を有するカートリッジ部に交換すればよい。例えば、その断面形状は断面の中心から外縁への距離が一定でない形状でもよい。カートリッジ部の他の例として、図4に、貫通孔が三角形の断面形状を有するカートリッジ部37’を示す。三角形の棒状グラフはプリズム用のガラスとして用いることができる。また、円形状のガラスは、レンズ用として用いることができる。   The cross-sectional shape of the through-hole 36 is not particularly limited and can be changed according to the glass to be manufactured, but is preferably a substantially circular or polygonal cross-sectional shape. Examples of the cross-sectional shape on the polygon include a triangle, a quadrangle, and a pentagon. In addition, when it is desired to form a rod-shaped glass having a cross-sectional shape other than a substantially circular shape or a polygonal shape, it may be replaced with a cartridge portion having a desired cross-sectional shape. For example, the cross-sectional shape may be a shape in which the distance from the center of the cross-section to the outer edge is not constant. As another example of the cartridge portion, FIG. 4 shows a cartridge portion 37 ′ in which the through hole has a triangular cross-sectional shape. The triangular bar graph can be used as glass for a prism. Circular glass can be used for lenses.

ダイス本体部35には、加熱手段としてのカートリッジヒータ33と、冷却装置34とを設けることができる。図3に示すように、ガラス成形用ダイス30の流入口31側の端面には、貫通孔36と平行になるように延びた複数の穴が設けられている。これら複数の穴は、貫通孔36を形成する内壁面から所定寸法離れて設けられ、棒状のカートリッジヒータ33を挿入することができる。   The die body 35 can be provided with a cartridge heater 33 as a heating means and a cooling device 34. As shown in FIG. 3, a plurality of holes extending so as to be parallel to the through holes 36 are provided on the end surface on the inlet 31 side of the glass forming die 30. The plurality of holes are provided with a predetermined dimension away from the inner wall surface forming the through hole 36, and the rod-shaped cartridge heater 33 can be inserted therein.

一方、ガラス成形用ダイス30の引出し口32側には、環状の凹部が形成され、これにより、突出した壁部38が形成される。凹部には、冷却手段としての環状の冷却装置34が、着脱自在に設けられる。冷却装置34は、冷媒として液体を用いるものであり、その内部に環状に延びる通水路が形成され、その外側面には、通水路に冷媒を流入するための冷媒流入口(図示せず)と、通水路を通った冷媒が排出される冷媒排出口(図示せず)とが設けられる。なお、本発明の棒状ガラス成形装置1では、冷媒として水を用いるが、これに限られず、エアーなどの気体を用いることもできる。以上の冷却装置34は、通水路に冷却水を注入することで、ガラス成形用ダイス30の壁部38の内壁面を冷却することができる。   On the other hand, an annular recess is formed on the drawing port 32 side of the glass forming die 30, thereby forming a protruding wall 38. An annular cooling device 34 as a cooling means is detachably provided in the recess. The cooling device 34 uses a liquid as a refrigerant, and a water passage extending in an annular shape is formed therein, and a refrigerant inlet (not shown) for injecting the refrigerant into the water passage is formed on the outer surface thereof. A refrigerant discharge port (not shown) through which the refrigerant passing through the water passage is discharged is provided. In addition, in the rod-shaped glass forming apparatus 1 of the present invention, water is used as the coolant, but the present invention is not limited to this, and a gas such as air can also be used. The above cooling device 34 can cool the inner wall surface of the wall portion 38 of the glass forming die 30 by injecting cooling water into the water passage.

<作用>
本実施形態の棒状ガラス成形装置1は、例えば次のように動作する。まず、溶解炉10の炉内にて溶融された溶融ガラスが、溶解炉10から流量制御パイプ20へ、所定の流量で流下される。流下された溶融ガラスは、流量制御パイプ20の内部を流れて、その流出口21から、下方に配置されたガラス成形用ダイス30の流入口31に流出される。また、流量制御パイプ20に溶融ガラスが流れる際、この流量制御パイプ20には所定量の電流が流され、この電流量に応じて、流量制御パイプ20自体が発熱させることもできる。すると、流量制御パイプ20の中を流れる溶融ガラスの温度が変化し、これに応じて溶融ガラスの粘度が変化し、溶融ガラスが流れる速度も変化する。このようにして、流量制御パイプ20の流出口21から、単位時間あたりに流出される溶融ガラスの量が制御される。
<Action>
The rod-shaped glass forming apparatus 1 of the present embodiment operates as follows, for example. First, molten glass melted in the furnace of the melting furnace 10 flows down from the melting furnace 10 to the flow rate control pipe 20 at a predetermined flow rate. The molten glass that has flowed down flows through the flow rate control pipe 20 and flows out from the outlet 21 to the inlet 31 of the glass forming die 30 disposed below. Further, when molten glass flows through the flow control pipe 20, a predetermined amount of current flows through the flow control pipe 20, and the flow control pipe 20 itself can generate heat according to the amount of current. Then, the temperature of the molten glass flowing through the flow rate control pipe 20 changes, the viscosity of the molten glass changes accordingly, and the speed at which the molten glass flows also changes. In this manner, the amount of molten glass flowing out per unit time from the outlet 21 of the flow rate control pipe 20 is controlled.

次に、ガラス成形用ダイス30の流入口31に流入された溶融ガラスは、流入口31に近接して設けられた複数のカートリッジヒータ33により加熱される。加熱された溶融ガラスは、その自重により、流入口31から貫通孔36を下方に流れる。このとき、溶融ガラスは、貫通孔36を形成する内壁と接して放熱する。放熱して温度が下がった溶融ガラスは、粘度が上昇し、貫通孔36の断面形状に応じた断面を有する棒状ガラスに成形されながら引出し口32まで到達する。引出し口32付近において、溶融ガラスは、引出し口32に近接して設けられた冷却装置34で、さらに冷却され、成形ガラスとして引出し口32から降下される。   Next, the molten glass flowing into the inlet 31 of the glass forming die 30 is heated by a plurality of cartridge heaters 33 provided close to the inlet 31. The heated molten glass flows downward from the inlet 31 through the through hole 36 due to its own weight. At this time, the molten glass dissipates heat in contact with the inner wall forming the through hole 36. The molten glass whose temperature has decreased due to heat dissipation increases in viscosity and reaches the outlet 32 while being formed into a rod-like glass having a cross section corresponding to the cross-sectional shape of the through hole 36. In the vicinity of the drawing port 32, the molten glass is further cooled by a cooling device 34 provided close to the drawing port 32, and is lowered from the drawing port 32 as shaped glass.

次に、ガラス成形用ダイス30の引出し口32から降下された成形ガラスは、下方に回転する駆動ローラ40により挟み込まれ、この駆動ローラ40の回転速度に相当する引出し速度で、下方に引出される。   Next, the molded glass lowered from the drawing port 32 of the glass forming die 30 is sandwiched by a driving roller 40 that rotates downward, and is drawn downward at a drawing speed corresponding to the rotational speed of the driving roller 40. .

成形後に更に、異なるサイズ及び/又は形状の棒状ガラスを成形する場合、カートリッジ部37のみを交換することで、異なるサイズ及び/又は形状の棒状ガラスの成形が可能となる。カートリッジ部37のみ交換することにより、成形毎に流入口と貫通孔の中心を合わせる必要がなくなるため、生産性の向上を図ることができる。特に、流入口と貫通孔との中心が外れていると、貫通孔を通過する溶融ガラスの温度分布が均一にならず、成形された棒状ガラスの表面のしわの発生又はガラスの失透の原因となる。   When molding glass rods of different sizes and / or shapes after molding, the glass rods of different sizes and / or shapes can be molded by exchanging only the cartridge portion 37. By exchanging only the cartridge portion 37, it is not necessary to align the center of the inlet and the through hole every molding, so that productivity can be improved. In particular, if the center of the inlet and the through hole is off, the temperature distribution of the molten glass passing through the through hole will not be uniform, causing wrinkles on the surface of the formed rod-shaped glass or devitrification of the glass. It becomes.

また、カートリッジ部37の外径が一定であることが好ましい。貫通孔36の内径のサイズにより、カートリッジ部37の厚みが異なってくるため、貫通孔36の内径を広くした場合、カートリッジ部37の厚みが薄くなるため、充分な冷却効果を得ることができる。また、逆に、貫通孔36の内径を細くした場合は、カートリッジ部37の厚みが厚くなるが、通過する溶融ガラスの量が減少するため、冷却効果に差はほとんどみられない。また、カートリッジヒータ33及び冷却装置34は、ダイス本体部35に設けられている。従って、カートリッジ部37は貫通孔36のみの構成とすることができ、カートリッジ部37の構成を簡略化することができ、交換も容易に行うことができる。   Further, it is preferable that the outer diameter of the cartridge portion 37 is constant. Since the thickness of the cartridge portion 37 differs depending on the size of the inner diameter of the through hole 36, when the inner diameter of the through hole 36 is increased, the thickness of the cartridge portion 37 is reduced, so that a sufficient cooling effect can be obtained. Conversely, when the inner diameter of the through-hole 36 is reduced, the thickness of the cartridge portion 37 is increased, but the amount of molten glass passing therethrough is reduced, so that there is almost no difference in the cooling effect. Further, the cartridge heater 33 and the cooling device 34 are provided in the die body 35. Therefore, the cartridge portion 37 can be configured only by the through hole 36, the configuration of the cartridge portion 37 can be simplified, and replacement can be easily performed.

なお、本発明は、上述の装置に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは、本発明に含まれるものである。例えば、特開2005−89275号公報に示すように、ガラス成形用ダイスの貫通孔の中心軸を傾斜させて配置してもよい。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described apparatus, and modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved are included in the present invention. For example, as shown in JP-A-2005-89275, the central axis of the through hole of the glass forming die may be inclined.

本発明の棒状ガラス成形装置の断面図。Sectional drawing of the rod-shaped glass shaping | molding apparatus of this invention. 前記棒状ガラス成形装置のガラス成形用ダイスと、流量制御パイプの流出口との拡大断面図。The expanded sectional view of the glass forming die of the said rod-shaped glass forming apparatus, and the outflow port of a flow control pipe. 前記棒状ガラス成形装置のガラス成形用ダイスの分解斜視図。The disassembled perspective view of the glass shaping | molding die of the said rod-shaped glass shaping | molding apparatus. 貫通孔の他の形状を示すカートリッジ部の斜視図。The perspective view of the cartridge part which shows the other shape of a through-hole.

符号の説明Explanation of symbols

1 棒状ガラス成形装置
20 流量制御パイプ
21 流出口
30 ガラス成形用ダイス
31、31’ 流入口
32 引出し口
33 カートリッジヒータ
34 冷却装置
35 ダイス本体部
36 貫通孔
37、37’ カートリッジ部
38 壁部
39 装着部
40 駆動ローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bar-shaped glass forming apparatus 20 Flow control pipe 21 Outlet 30 Glass forming die 31, 31 'Inlet 32 Drawer port 33 Cartridge heater 34 Cooling device 35 Die body part 36 Through-hole 37, 37' Cartridge part 38 Wall part 39 Installation Part 40 Drive roller

Claims (7)

流入口、引出し口及びそれらを貫通する貫通孔を有するカートリッジ部と、当該カートリッジ部の周囲に装填されるダイス本体部と、からなるガラス成形用ダイスであって、
前記カートリッジ部は当該ガラス成形用ダイス中に筒状に配置されるガラス成形用ダイス。
A glass molding die comprising an inflow port, a drawer port and a cartridge part having a through-hole penetrating them, and a die main body part loaded around the cartridge part,
The cartridge part is a glass forming die arranged in a cylindrical shape in the glass forming die.
前記流入口に近接して設けられる加熱手段と、必要に応じて前記引き出し口に近接して設けられる冷却手段とを有し、
前記加熱手段及び前記冷却手段は、前記ダイス本体部に設けられている請求項1記載のガラス成形用ダイス。
A heating means provided in the vicinity of the inlet, and a cooling means provided in the vicinity of the outlet if necessary,
The glass forming die according to claim 1, wherein the heating means and the cooling means are provided in the die body.
前記カートリッジ部は、前記貫通孔の断面形状及び/又は断面径が、異なる種類のものに交換可能である請求項1又は2記載のガラス成形用ダイス。   The glass forming die according to claim 1 or 2, wherein the cartridge part is replaceable with a different type of cross-sectional shape and / or cross-sectional diameter of the through hole. 前記カートリッジ部は、前記貫通孔の前記断面形状が円又は略円形状であって、円に換算した場合の前記貫通孔の径が、0.5インチから4.0インチまでの範囲内で、複数種類の前記カートリッジ部に交換可能である請求項3記載のガラス成形用ダイス。   In the cartridge portion, the cross-sectional shape of the through hole is a circle or a substantially circular shape, and the diameter of the through hole when converted into a circle is in a range from 0.5 inch to 4.0 inch, The glass forming die according to claim 3, wherein the die can be exchanged for a plurality of types of cartridge parts. 前記カートリッジ部の前記貫通孔の断面形状が多角形状である請求項3記載のガラス成形用ダイス。   The glass forming die according to claim 3, wherein a cross-sectional shape of the through hole of the cartridge portion is a polygonal shape. 請求項1から5いずれか記載のガラス成形用ダイスと、
溶融ガラスを流出する流出口を有した流出パイプと、を備え、
前記流出パイプの流出口の下方に前記流入口を配置してなる棒状ガラス成形装置。
A glass forming die according to any one of claims 1 to 5,
An outflow pipe having an outlet for flowing out the molten glass,
A rod-shaped glass forming apparatus in which the inlet is arranged below the outlet of the outlet pipe.
前記流出パイプが、前記ガラス成形用ダイスの横断面の略中心部に配置され、当該流出パイプの先端部より気体を噴出可能なノズルを備える請求項6記載の棒状ガラス成形装置。   The rod-shaped glass forming apparatus according to claim 6, wherein the outflow pipe includes a nozzle that is arranged at a substantially central portion of a cross section of the glass forming die and is capable of ejecting a gas from a front end portion of the outflow pipe.
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