JP5107769B2 - Mold material and glass material molding method using mold material - Google Patents
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Description
本発明は、型材および型材を用いたガラス材料の成形方法に関し、さらに詳細には、石英ガラス、珪酸ガラスあるいはソーダガラスなどの各種のガラス材料を加熱溶融しながら所望の形状に成形する際に用いる型材および型材を用いたガラス材料の成形方法に関する。 The present invention relates to a mold material and a method for molding a glass material using the mold material. More specifically, the present invention is used when various glass materials such as quartz glass, silicate glass, or soda glass are molded into a desired shape while being heated and melted. The present invention relates to a mold material and a method for molding a glass material using the mold material.
近年、ガラス製品、特に、石英ガラスよりなるガラス製品（以下、単に「石英ガラス製品」と適宜に称する。）は、光学レンズなどの光学機器に限らず、その耐久性や化学的安定性などの利点を生かし、半導体製造用治具、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル製造用フォトマスクあるいは光通信用の精密部品などに広く用いられている。 In recent years, glass products, particularly glass products made of quartz glass (hereinafter simply referred to as “quartz glass products” as appropriate) are not limited to optical devices such as optical lenses, but have durability and chemical stability. Taking advantage of the advantages, it is widely used in semiconductor manufacturing jigs, liquid crystal display (LCD) panel manufacturing photomasks or precision components for optical communication.
一般に、こうした石英ガラス製品の製造プロセスとしては、エッチングや研削加工などのような、加工対象物から不要な領域を除去する除去工程を主に用いるプロセスが採用されていた。 In general, as a manufacturing process of such a quartz glass product, a process mainly using a removal process for removing an unnecessary region from an object to be processed, such as etching or grinding, has been adopted.
しかしながら、エッチングによる製造プロセスは、加工対象物の表面の比較的微細な加工に限定されるため、それにより得られるガラス製品が限定されてしまうという問題点があった。
However, since the manufacturing process by etching is limited to relatively fine processing of the surface of the object to be processed, there is a problem that the glass product obtained thereby is limited.
また、研削加工による製造プロセスは、加工対象物を少量ずつ研削して所望の形状に加工するため、加工時間が多くかかるとともに、加工対象物から不要な部分を全て研削してしまうため、最終的に加工されたガラス製品の重量に比べより大きなガラス材料の重量が必要となり、製造効率や製造コスト上で問題点が指摘されていた。 In addition, since the manufacturing process by grinding is performed to grind the processing object little by little to process it into a desired shape, it takes a lot of processing time and all unnecessary parts are ground from the processing object. The weight of the glass material that is larger than the weight of the glass product processed in this way is required, and problems have been pointed out in terms of production efficiency and production cost.
例えば、円筒形状の石英ガラス製品を得ようとする場合には、電気炉などの加熱装置内において、円筒形状の型材により当該型材の中に載置された石英ガラス材料たる加工対象物を加熱溶融して円柱形状に成形された成形体の中央部を研削することによって石英ガラス製品の概形たる中間体を作製し、当該中間体をさらに機械加工することにより円筒形状の石英ガラス製品を仕上げるようになされている。 For example, when trying to obtain a cylindrical quartz glass product, in a heating apparatus such as an electric furnace, a processing object that is a quartz glass material placed in the mold is heated and melted by a cylindrical mold. Then, an intermediate body that is a rough shape of the quartz glass product is manufactured by grinding the central portion of the molded body formed into a cylindrical shape, and the cylindrical quartz glass product is finished by further machining the intermediate body. Has been made.
このように、加熱溶融して円柱形状に成形した成形体の中央部を研削して中間体を作製するため、内径の大きな円筒形状の石英ガラス製品を製作する場合などは、中間体を作製する際に円柱形状に成形した成形体の多くの部分を研削することから、当該中間体をさらに研削して仕上げ加工された石英ガラス製品の重量に対する石英ガラス材料の重量が１０倍以上必要な場合もあり、製造コストの上昇を招いていた。 In this way, the intermediate part is produced by grinding the central part of the molded article that has been heated and melted and formed into a cylindrical shape. For example, when producing a cylindrical quartz glass product having a large inner diameter, the intermediate is produced. In this case, since many parts of the molded body formed into a cylindrical shape are ground, the weight of the quartz glass material is more than 10 times the weight of the finished quartz glass product by further grinding the intermediate body. There was an increase in manufacturing costs.
ここで、研削加工により円筒形状の石英ガラス製品を製作する方法について、図１および図２を参照しながら詳細に説明する。
Here, a method of manufacturing a cylindrical quartz glass product by grinding will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
即ち、図１（ａ）には従来の技術によるガラス材料の成形方法に用いる型材の概略構成斜視説明図が示されており、また、図１（ｂ）には図１（ａ）のＡ矢視図が示されており、また、図１（ｃ）には図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図が示されており、また、図２（ａ）には加熱溶融後の型材と加工対象物の断面図が示されており、また、図２（ｂ）には図２（ａ）に示す加工対象物の斜視説明図が示されている。 That is, FIG. 1A shows a schematic configuration perspective view of a mold material used in a conventional glass material molding method, and FIG. 1B shows an arrow A in FIG. FIG. 1 (c) shows a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1 (a), and FIG. 2 (a) shows a mold material and processing after heating and melting. A cross-sectional view of the object is shown, and FIG. 2B is a perspective explanatory view of the object to be processed shown in FIG.
この従来の技術によるガラス材料の成形方法に用いる型材１００は、底板１２と、底板１２の上面１２ａに配置されるとともに所望の内径を有する円筒形状の外筒１４とを有して構成されている。
A
なお、底板１２の上面１２ａと外筒１４の内周面１４ａとには、それぞれ離型材が被覆されている。
The
以上の構成において、円筒形状の石英ガラス製品を製作するには、まず、外筒１４内の底板１２の上面１２ａに石英ガラス材料たる加工対象物１６を載置し、加工対象物１６が載置された型材１００をヒーター（図示せず。）により所定の条件下で加熱する。
In the above configuration, in order to manufacture a cylindrical quartz glass product, first, the
このように、型材１００が所定の条件下で加熱されることにより、加工対象物１６は加熱溶融され、加熱溶融された加工対象物１６は、図２に示すように、外筒１４の内径と同一の寸法の外径を備えた円柱形状の成形体として作製される。
Thus, when the
そして、円柱形状に加熱溶融された加工対象物１６たる成形体の中央部を研削することにより、所望の円筒形状の石英ガラス製品の概形たる中間体が作製され、この中間体をさらなる研削などの機械加工工程を経て最終指定寸法に仕上げた円筒形状の石英ガラス製品を製作する。
Then, by grinding the central portion of the molded body that is the
上記したように、従来の技術においては、円筒形状の石英ガラス製品を製作するにあたっては、円柱形状に加熱溶融された加工対象物１６たる成形体の中央部を研削して石英ガラス製品の概形たる中間体を得る必要があるため、成形する円筒形状によっては円柱形状に加熱溶融された加工対象物１６たる成形体の多くの部分を研削することとなり、製作された石英ガラス製品に対する石英ガラス材料は、重量比で１０倍以上必要になる場合もあり、製造コストの上昇を招いていたものであった。
As described above, in the prior art, in producing a cylindrical quartz glass product, the central portion of the molded body, which is the
なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。
The prior art that the applicant of the present application knows at the time of filing a patent is as described above and is not an invention related to a known literature, so there is no prior art information to be described.
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筒形形状のガラス製品を成形する際において使用するガラス材料の重量を低減し、これにより製造コストの低減を図るようにした型材および型材を用いたガラス製品の成形方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the various problems of the prior art as described above, and its object is to weight the glass material used when forming a cylindrical glass product. Therefore, an object of the present invention is to provide a mold material and a glass product molding method using the mold material, which can reduce the manufacturing cost.
上記目的を達成するために、本発明は、筒形形状のガラス製品を成形するために用いるガラス材料を加熱溶融する際に、その中央部を押圧して中央部が凹んだ柱形状、つまり、筒形形状に近い形状に加工するようにしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention is a columnar shape in which a central portion is depressed by pressing its central portion when a glass material used for forming a glass product having a cylindrical shape is heated and melted, that is, It is processed into a shape close to a cylindrical shape.
従って、本発明によれば、加熱溶融されたガラス材料の中央部の体積は著しく減少するため、研削工程において研削される中央部の重量が著しく減少される。 Therefore, according to the present invention, since the volume of the central portion of the glass material that has been melted by heating is significantly reduced, the weight of the central portion that is ground in the grinding process is significantly reduced.
このため、従来に比べてガラス材料の重量を著しく低減させることが可能となり、製造コストを抑制することができる。 For this reason, it becomes possible to remarkably reduce the weight of the glass material as compared with the conventional case, and the manufacturing cost can be suppressed.
即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ガラス材料を加熱溶融して筒形形状のガラス製品の概形を成形する型材において、底板と、上記底板と一方の開口部を接して上記底板上に配設された筒部と、上記筒部内の上記底板上に、上記筒部の中心軸上に中心が位置するように配設された柱形状の下型と、上記筒部の内周面上を上下方向に摺動自在に移動可能なガイド部材と、上記ガイド部材の下面において上記筒部の中心軸上に中心が位置するように配設されるとともに、上記筒部内の上記下型上に載置された上記ガラス材料の上面を押圧する柱形状の押圧治具と、上記押圧治具に荷重を付与する荷重板とを有し、上記押圧治具を介して、上記押圧治具、上記ガイド部材および上記荷重板の自重による荷重により上記ガラス材料を押圧するようにしたものである。
That is, the invention according to
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記押圧治具は円柱形状であり、上記下型は上記押圧治具と同径の円柱形状であるようにしたものである。
The invention according to
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、本発明のうち請求項１または２のいずれか１項に記載の発明において、上記荷重板は複数枚用いることが可能であり、上記ガラス材料を押圧する上記押圧治具の下面における面圧は、上記荷重板の枚数を調整することで上記荷重板による上記押圧治具への荷重を変更して調整するようにしたものである。
The invention according to
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２または３のいずれか１項に記載の発明において、上記下型は、厚さが１ｍｍ以上であるようにしたものである。
Further, the invention according to
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、本発明のうち請求項４に記載の発明において、上記下型は、厚さが１０ｍｍ以上であるようにしたものである。
The invention according to
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の発明において、上記ガイド部材と上記押圧治具とは、それぞれの中心に孔を備えており、上記孔に挿通された中心棒により一体的に固定されるようにしたものである。
Moreover, invention of
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載の発明において、上記型材は、カーボン製であるようにしたものである。
The invention according to
また、本発明のうち請求項８に記載の発明は、ガラス材料を加熱溶融して型材を用いて筒形形状のガラス製品の概形を成形する型材を用いたガラス材料の成形方法において、底板上に配設された筒部内における上記底板上に上記筒部の中心軸上に中心が位置するように柱形状の下型を配設するとともに、上記下型上において上記ガラス材料を載置し、上記下型上に載置された上記ガラス材料を加熱溶融する際に、上記ガラス材料の上面中央部位に荷重を加えることにより、上記ガラス材料の上記上面中央部位および下面中央部位に凹部を成形するようにしたものである。
The invention of
また、本発明のうち請求項９に記載の発明は、本発明のうち請求項８に記載の発明において、上記荷重を調整することにより、上記ガラス材料の上記上面中央部位に加える面圧を所望の値に設定するようにしたものである。
Further, the invention according to
また、本発明のうち請求項１０に記載の発明は、本発明のうち請求項８または９のいずれか１項に記載の発明において、上記ガラス材料の上記上面中央部位に加える面圧は、１５ｇ／ｃｍ２以上であるようにしたものである。
The invention according to
また、本発明のうち請求項１１に記載の発明は、本発明のうち請求項１０に記載の発明において、上記ガラス材料の上記上面中央部位に加える面圧は、６０ｇ／ｃｍ２以上であるようにしたものである。
Further, the invention according to
また、本発明のうち請求項１２に記載の発明は、本発明のうち請求項８、９、１０または１１のいずれか１項に記載の発明において、上記ガラス材料は、石英ガラス材料であるようにしたものである。
Further, the invention according to
また、本発明のうち請求項１３に記載の発明は、本発明のうち請求項１２に記載の発明において、上記加熱溶融する際の加熱温度は、１５００〜２０００℃であるようにしたものである。
The invention described in
また、本発明のうち請求項１４に記載の発明は、本発明のうち請求項１３に記載の発明において、上記加熱溶融する際の加熱温度は、１７５０〜１９００℃であるようにしたものである。
The invention described in
また、本発明のうち請求項１５に記載の発明は、本発明のうち請求項８、９、１０、１１、１２、１３または１４のいずれか１項に記載の発明において、上記加熱溶融は、不活性ガス雰囲気または真空中で行うようにしたものである。
Moreover, invention of
本発明は、以上説明したように構成されているので、筒形形状のガラス製品を製作する際において使用するガラス材料の重量を低減し、これにより製造コストの低減を図ることができるという優れた効果を奏する。 Since the present invention is configured as described above, the weight of the glass material used in manufacturing the cylindrical glass product is reduced, and thus the manufacturing cost can be reduced. There is an effect.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による型材および型材を用いたガラス材料の成形方法の実施の形態の一例について詳細に説明するものとする。 Hereinafter, an example of an embodiment of a mold material and a glass material molding method using the mold material according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
なお、以下の説明においては、図１および図２を参照しながら説明した従来の技術によるガラス材料の成形方法に用いられる型材１００と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用の説明は適宜に省略することとする。
In the following description, the same or equivalent configuration as the
ここで、図３（ａ）には本発明によるガラス材料の成形方法の第１の実施の形態に用いられる型材の概略構成斜視説明図が示されており、また、図３（ｂ）には図３（ａ）のＣ矢視図が示されており、また、図３（ｃ）には図３（ａ）のＤ−Ｄ断面図が示されており、また、図４（ａ）には加熱溶融後の加工対象物と型材との断面図が示されており、また、図４（ｂ）には図４（ａ）に示す加工対象物の斜視説明図が示されている。
Here, FIG. 3 (a) shows a schematic configuration perspective view of the mold material used in the first embodiment of the glass material molding method according to the present invention, and FIG. FIG. 3 (a) shows a C arrow view, FIG. 3 (c) shows a DD cross-sectional view of FIG. 3 (a), and FIG. FIG. 4B shows a cross-sectional view of the object to be processed and the mold material after heating and melting, and FIG. 4B shows a perspective explanatory view of the object to be processed shown in FIG.
このガラス材料の成形方法に用いられる型材１０は、底板１２と、底板１２の上面１２ａに配置されるとともに所望の内径を有する円筒形状の外筒１４と、外筒１４の内径と略同一の外径を有する円板形状を備えるとともに外筒１４の内周面１４ａ上を上下方向に摺動自在に移動可能なガイド部材２０と、ガイド部材２０の上面２０ａに載置されて荷重をかけるための荷重板２２と、ガイド部材２０の下面２０ｂに配置されるとともに外筒１４の中心軸Ｏ上に中心が位置して底板１２の上面１２ａに載置された石英ガラス材料たる加工対象物１６を上方から押圧する略円柱形状の押圧治具１８とを有して構成されている。
The
また、底板１２の上面１２ａ、外筒１４の内周面１４ａ、押圧治具１８の下面１８ｂ、押圧治具の側面１８ｃ、ガイド部材２０の下面２０ｂならびにガイド部材２０の側面２０ｃには離型材が被覆されている。
Further, a release material is provided on the
ここで、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８は、手動あるいはモーター（図示せず。）などで負荷を加えることにより、外筒１４の中心軸Ｏに沿って移動自在に構成されているとともに、手動あるいはモーターによる負荷を排除すると、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重により、それらが外筒１４の中心軸Ｏに沿って下方へ移動するように構成されている。
Here, the
なお、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８は、それぞれの重心が中心軸Ｏ上に位置するように構成されている。
Note that the
また、押圧治具１８の下面１８ｂが石英ガラス材料たる加工対象物１６を押圧する面圧は、押圧治具１８、ガイド部材２０ならびに荷重板２２との合計の重量により設定されるが、荷重板２２の重量を変更することによって所望の面圧になるように調整することができる。例えば、ガイド部材２０の上面２０ａに一定重量の荷重板２２を複数枚載置できる構成にすれば、ガイド部材２０の上面２０ａに載置される荷重板２２の枚数を調整することにより任意の荷重に調整し、所望の面圧とすることができる。
Further, the surface pressure at which the
さらに、上記した型材１０に用いられる各部材は、熱間強度および化学的安定性が高く、高純度のものであれば、特にその材質は問われないが、機械加工がしやすいため各部材の作製が容易であることからカーボン製であることが好ましい。
Furthermore, the members used in the
以上の構成において、例えば、円筒形状の石英ガラス製品を製作するには、外筒１４の中心軸Ｏ上に中心が位置するように石英ガラス材料たる加工対象物１６を底板１２の上面１２ａに載置し、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重により、それらが外筒１４の中心軸Ｏに沿って下方へ移動するようにした型材１０を、アルゴンガス、ネオンガス、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下もしくは真空中で所定の温度に加熱する電気炉などの加熱装置内に載置する。
In the above configuration, for example, in order to manufacture a cylindrical quartz glass product, the
そして、加工対象物１６が加熱装置内で加熱溶融され始めると、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重により、押圧治具１８が加工対象物１６の上面１６ａにおける中央部を押圧して、加工対象物１６の上面１６ａの中央部を強制的に変形することとなり、加工対象物１６の上面１６ａにおける中央部には、押圧治具１８の外形に沿った凹部が形成される。
When the
即ち、加熱溶融された加工対象物１６たる成形体は、型材１０により上面１６ａの中央部が凹んでいる略円筒形状に成形されることになる。
That is, the molded object that is the heat-melted
このとき、加熱溶融された加工対象物１６たる成形体の上面１６ａの中央部に成形された凹部は、押圧治具１８の径や厚さによって当該凹部の大きさを調整することができる。
At this time, the size of the concave portion formed in the central portion of the
こうして略円筒形状に成形された加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体は、次工程で指定寸法に研削・切削加工されて円筒形状やリング形状の石英ガラス製品の概形たる中間体として加工され、加工された中間体はさらなる研削などの機械加工工程を経て最終形状、寸法に仕上げた石英ガラス製品として製作される。
In this way, the molded object that is the
このように、型材１０を用いて石英ガラス製品として製作される前段階の石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する場合には、加熱溶融された加工対象物１６たる成形体を次工程で研削・切削加工される中央部が凹むように成形することにより当該中央部の体積を小さくすることができ、これにより石英ガラス製品の概形たる中間体を研削・切削加工する際には研削・切削加工される当該中央部の重量を少なくすることができる。
As described above, in the case where an intermediate body that is a rough shape of a previous stage quartz glass product manufactured as a quartz glass product using the
また、型材１０によれば、押圧治具１８の径や中心軸Ｏ方向における厚さによって加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の中央部に成形される凹部の大きさを調整することができ、中間体を作製する際の研削・切削工程において研削・切削加工される中央部の量を調整することも可能となる。
Further, according to the
つまり、製作するガラス製品に対するガラス材料の重量を低減させるには、押圧治具１８の径を製作するガラス製品の概形たる中間体の内径に近似した大きさとし、かつ、押圧治具１８の中心軸Ｏ方向における厚さを製作するガラス製品の概形たる中間体の高さに近似した大きさとすればよい。
That is, in order to reduce the weight of the glass material with respect to the glass product to be manufactured, the diameter of the
なお、上記した加熱溶融中における加工対象物１６の加熱温度は、例えば、１５００〜２０００℃とすることが好ましく、より詳細には、１７５０〜１９００℃とすることが好ましい。
In addition, it is preferable that the heating temperature of the
これは、加工対象物１６の加熱温度が１５００℃未満のときは、石英ガラスが高粘性を有するため石英ガラス材料を変形させにくく、型材１０において石英ガラス材料が求める形状に成形されない恐れがあるからであり、また、加工対象物１６の加熱温度が２０００℃を超えるときには、石英ガラス材料が分解して型材１０の各構成部材の材料であるカーボンと反応してしまう恐れがあるからである。
This is because when the heating temperature of the
次に、本願発明者が上記した型材１０を用いて行った実験の結果について、以下に詳細に説明する。
Next, the result of the experiment conducted by the inventor using the above-described
なお、この実験においては、底板１２および外筒１４より構成される従来の技術による型材１００と、底板１２、外筒１４、押圧治具１８、ガイド部材２０および荷重板２２より構成される本発明による型材１０とを用いて、円柱形状の石英ガラス材料たる加工対象物１６から円筒形状の石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率を算出した。
In this experiment, the
なお、材料使用率は、次に示す式１によって求めるものとする。
It should be noted that the material usage rate is obtained by the following
材料使用率＝（石英ガラス材料の重量）／（指定された寸法に加工された中間体の重量×指定された寸法に加工された中間体の取得枚数） ・・・ 式１
なお、具体的には、外筒１４は内径３２０ｍｍと内径４２０ｍｍとの２種類のものを用いるとともに、加熱装置として電気炉を用いて、その内部を圧力０．０３ＭＰａ、窒素ガス雰囲気下において加熱温度１８００℃で円柱形状の加工対象物１６を加熱溶融し、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工して得られた中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率とを算出した。
Material usage rate = (weight of quartz glass material) / (weight of intermediate processed into specified dimension × number of obtained intermediate processed into specified dimension)
Specifically, the
また、加工対象物１６には、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重を付与するようにした。
In addition, a load due to the weight of each of the
図５（ａ）（ｂ）には、本願発明者による実験の実験結果が示されている。ここで、図５（ａ）のＮｏ．１〜Ｎｏ．５には、内径３２０ｍｍの外筒１４を用いた従来の技術による型材１００を用いた場合における、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率との算出結果が示されている。
5 (a) and 5 (b) show experimental results of experiments by the inventors of the present application. Here, No. 5 in FIG. 1-No. 5 shows the dimensions of the molded body, which is the
また、図５（ａ）のＮｏ．６〜Ｎｏ．１０には、内径４２０ｍｍの外筒１４を用いた従来の技術による型材１００を用いた場合における、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率との算出結果が示されている。
In addition, No. 5 in FIG. 6-No. 10, the dimensions of the molded body that is the
さらに、図５（ｂ）のＮｏ．１〜Ｎｏ．６には、内径３２０ｍｍの外筒１４を用いた本発明による型材１０を用いた場合における、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率との算出結果が示されている。
Further, No. 5 in FIG. 1-No. 6 shows the dimensions of the molded
また、図５（ｂ）のＮｏ．７〜Ｎｏ．１０には、内径４２０ｍｍの外筒１４を用いた本発明による型材１０を用いた場合における、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率との算出結果が示されている。
In addition, No. 5 in FIG. 7-No. 10 shows the dimensions of the molded
ここで、図５（ａ）のＮｏ．１〜Ｎｏ．５に示すように、従来の技術による型材１００を用いた場合には、１７ｋｇ程度の石英ガラス材料の加工対象物１６から、指定された寸法である円筒形状の外径（ＯＤ）が３０８ｍｍであり、内径（ＩＤ）が１７０ｍｍであり、高さ（ｔ）が１６ｍｍに加工された中間体を３枚取得できるのに対し、図５（ｂ）のＮｏ．１１〜Ｎｏ．１６に示すように、本発明による型材１０を用いた場合には、１０ｋｇ程度の石英ガラス材料の加工対象物１６から、指定された寸法である円筒形状の外径（ＯＤ）が３０８ｍｍであり、内径（ＩＤ）が１７０ｍｍであり、高さ（ｔ）が１６ｍｍに加工された中間体を３枚取得できる。
Here, No. 5 in FIG. 1-No. As shown in FIG. 5, when the
また、図５（ａ）のＮｏ．６〜Ｎｏ．１０に示すように、従来の技術による型材１００を用いた場合には、１７ｋｇ程度の石英ガラス材料の加工対象物１６から、指定された寸法である円筒形状の外径（ＯＤ）が４０１ｍｍであり、内径（ＩＤ）が２２９ｍｍであり、高さ（ｔ）が１８ｍｍに加工された中間体を１枚取得できるのに対し、図５（ｂ）のＮｏ．１７〜Ｎｏ．２０に示すように、本発明による型材１０を用いた場合には、１０ｋｇ程度の石英ガラス材料の加工対象物１６から、指定された寸法である円筒形状の外径（ＯＤ）が４０１ｍｍであり、内径（ＩＤ）が２２９ｍｍであり、高さ（ｔ）が１８ｍｍに加工された中間体を１枚取得できる。
Further, No. 5 in FIG. 6-No. As shown in FIG. 10, when the
つまり、従来の技術による型材１００では、円筒形状の外径（ＯＤ）が３０８ｍｍであり、内径（ＩＤ）が１７０ｍｍであり、高さ（ｔ）が１６ｍｍに加工された中間体を３枚、また、円筒形状の外径（ＯＤ）が４０１ｍｍであり、内径（ＩＤ）が２２９ｍｍであり、高さ（ｔ）が１８ｍｍに加工された中間体を１枚取得するのに、１７ｋｇ程度の石英ガラス材料を必要とするのに対し、本発明による型材１０では、同じ寸法で同じ枚数の中間体を取得するのに１０ｋｇ程度の石英ガラス材料しか必要とせず、材料使用率を比較すると、本発明による型材１０を用いた場合には、従来の技術による型材１００を用いた場合に対して４０％程度低減された。
That is, in the
次に、本願発明者は、本発明による型材１０において荷重を変化させて石英ガラス製品の概形たる中間体を作製した場合について、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率とを算出した。
Next, the inventor of the present application grinds and cuts the molded body, which is the
なお、具体的には、外筒１４は内径３２０ｍｍと内径４２０ｍｍとの２種類のものを用いるとともに、加熱装置として電気炉を用いて、その内部を圧力０．０３ＭＰａ、窒素ガス雰囲気下において加熱温度１８００℃で円柱形状の加工対象物１６を加熱溶融し、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率とを算出した。
Specifically, the
図６には、本願発明者による実験の実験結果が示されており、Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２５には、内径３２０ｍｍの外筒１４を用いた本発明による型材１０を用いた場合における、４〜２６ｋｇまでの５種類の荷重により押圧治具１８の下面１８ｂが石英ガラス材料の加工対象物１６を押圧する際の面圧と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率との算出結果が示されていて、Ｎｏ．２６〜Ｎｏ．２９には、内径４２０ｍｍの外筒１４を用いた本発明による型材１０を用いた場合における、１６〜５１ｋｇまでの４種類の荷重により押圧治具１８の下面１８ｂが石英ガラス材料の加工対象物１６を押圧する際の面圧と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加熱対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率との算出結果が示されている。
FIG. 6 shows an experimental result of an experiment by the present inventor. 21-No. 25, when the
この図６のＮｏ．２１〜Ｎｏ．２５に示すように、本発明による型材１０を用いて円筒形状の外径（ＯＤ）が３０８ｍｍであり、内径（ＩＤ）が１７０ｍｍであり、高さ（ｔ）が１６ｍｍに加工された中間体の場合には、Ｎｏ．２１とＮｏ．２２とではそれぞれ荷重が４ｋｇ、９ｋｇであり、面圧はそれぞれ１５ｇ／ｃｍ２、３５ｇ／ｃｍ２となって、１０ｋｇ程度の石英ガラス材料たる加工対象物１６から２枚の中間体が得られ、Ｎｏ．２３〜Ｎｏ．２５とではそれぞれ荷重が１６ｋｇ、２２ｋｇ、２６ｋｇであり、面圧はそれぞれ６２ｇ／ｃｍ２、８６ｇ／ｃｍ２、１０２ｇ／ｃｍ２となって、１０ｋｇ程度の石英ガラス材料の加工対象物１６から３枚の中間体が得られた。
In FIG. 21-No. As shown in FIG. 25, an intermediate body processed by using the
ここで、材料使用率について着目すると、面圧が６０ｇ／ｃｍ２より小さいＮｏ．２１やＮｏ．２２では２．８や２．７となっており、面圧が６０ｇ／ｃｍ２以上のＮｏ．２３〜Ｎｏ．２５では１．９となっており、面圧が６０ｇ／ｃｍ２以上では材料使用率が大きく低減している。 Here, when attention is paid to the material usage rate, the surface pressure is less than 60 g / cm 2 . 21 or No. No. 22 is 2.8 or 2.7, and the surface pressure is 60 g / cm 2 or more. 23-No. 25, it is 1.9, and when the surface pressure is 60 g / cm 2 or more, the material usage rate is greatly reduced.
ただし、本発明による型材１０を用いたＮｏ．２１やＮｏ．２２の場合の材料使用率でも２．７〜２．８を示しており、図５（ａ）に示す従来の技術による型材１００を用いたＮｏ．１〜Ｎｏ．５の場合の材料使用率の３．１〜３．２と比較して、本発明による型材１０を用いた場合の方が材料使用率は低減されている。
However, No. using the
また、図６のＮｏ．２６〜Ｎｏ．２９に示すように、本発明による型材１０を用いて円筒形状の外径（ＯＤ）が４０１ｍｍであり、内径（ＩＤ）が２２９ｍｍであり、高さ（ｔ）が１８ｍｍに加工された中間体の場合には、Ｎｏ．２６では荷重が１６ｋｇであり、面圧は５０ｇ／ｃｍ２となって、１０ｋｇ程度の石英ガラス材料たる加工対象物１６から１枚の中間体が得られ、Ｎｏ．２７とＮｏ．２８とではそれぞれ荷重が２０ｋｇ、２５ｋｇであり、面圧はそれぞれ６３ｇ／ｃｍ２、７９ｇ／ｃｍ２となって、１６ｋｇ程度の石英ガラス材料たる加工対象物１６から２枚の中間体が得られ、Ｎｏ．２９では荷重が５１ｋｇであり、面圧は１６２ｇ／ｃｍ２となって、２０ｋｇ程度の石英ガラス材料たる加工対象物１６から３枚の中間体が得られた。
In addition, in FIG. 26-No. 29, an intermediate body processed by using the
ここで、材料使用率について着目すると、面圧が６０ｇ／ｃｍ２より小さいＮｏ．２６では４．３となっており、面圧が６０ｇ／ｃｍ２以上のＮｏ．２７〜Ｎｏ．２９では２．０〜２．４となっており、面圧が６０ｇ／ｃｍ２以上では材料使用率が大きく低減している。 Here, when attention is paid to the material usage rate, the surface pressure is less than 60 g / cm 2 . No. 26 is 4.3, and the surface pressure is 60 g / cm 2 or more. 27-No. 29 is 2.0 to 2.4, and when the surface pressure is 60 g / cm 2 or more, the material usage rate is greatly reduced.
ただし、本発明による型材１０を用いたＮｏ．２６の場合の材料使用率でも４．３を示しており、図５（ａ）に示す従来技術による型材１００を用いたＮｏ．６〜Ｎｏ．１０の場合の材料使用率の５．０〜５．１と比較して、本発明による型材１０を用いた場合の方が材料使用率は低減されている。
However, No. using the
以上の結果より、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際に、本発明による型材１０を用いた場合の方が、従来の技術による型材１００を用いた場合より、材料使用率は低い値を示すことが確認された。
From the above results, when the intermediate material which is a rough shape of the quartz glass product is produced, the material usage rate is lower when the
つまり、本発明による型材１０により成形された加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を機械加工して得られた中間体における石英ガラス材料の使用量は、従来技術による型材１００により成形された加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を機械加工して得られた中間体における石英ガラス材料の使用量よりも大きく低減されていることが確認された。
In other words, the amount of the quartz glass material used in the intermediate obtained by machining the molded body that is the
さらに、本発明による型材１０においては、荷重により面圧を６０ｇ／ｃｍ２以上とすることにより、より顕著に材料使用率が低減されることが確認された。
Furthermore, in the
従って、本発明による型材１０を用いて石英ガラス製品の概形たる中間体を作製することで、石英ガラス製品を製作する際に石英ガラス材料の使用量を抑制することができ、従来の技術による型材１００を用いた場合と比較して製造コストを低減することができる。
Therefore, by using the
次に、図７および図８を参照しながら、本発明によるガラス材料の成形方法の第２の実施の形態について説明する。
Next, a second embodiment of the glass material forming method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
ここで、図７（ａ）には本発明によるガラス材料の成形方法の第２の実施の形態に用いられる型材の概略構成斜視説明図が示されており、また、図７（ｂ）には図７（ａ）のＥ矢視図が示されており、また、図７（ｃ）には図７（ａ）のＦ−Ｆ断面図が示されており、また、図８（ａ）には加熱溶融後の加工対象物と型材との断面図が示されており、また、図８（ｂ）には図８（ａ）に示す加工対象物の斜視説明図が示されている。 Here, FIG. 7 (a) shows a schematic configuration perspective view of the mold material used in the second embodiment of the glass material forming method according to the present invention, and FIG. FIG. 7 (a) shows an E arrow view, FIG. 7 (c) shows an FF cross-sectional view of FIG. 7 (a), and FIG. 8 (a) shows. Is a cross-sectional view of the workpiece and mold after heating and melting, and FIG. 8 (b) is a perspective explanatory view of the workpiece shown in FIG. 8 (a).
このガラス材料の成形方法に用いられる型材５０においては、底板１２の上面１２ａに下型５２が配置され、下型５２の上面５２ａに加工対象物１６を載置するという点において上記した第１の実施の形態によるガラス材料の成形方法に用いられる型材１０と異なる。
In the
なお、下型５２は、押圧治具１８と同径の円柱形状を備えており、外筒１４の中心軸Ｏ上に下型５２の中心が位置するように配設され、外筒１４の中心軸Ｏ上に加工対象物１６の中心が位置するようにして、下型５２の上面５２ａに加工対象物１６が載置される。
The
こうした下型５２は、例えば、下型５２の厚さＴは１ｍｍ以上、より詳細には、１０ｍｍ以上とすることが好ましい。
For example, the
即ち、下型５２の厚さＴが１ｍｍより小さい場合には、下型５２がない状態同じように底板１２上に加熱溶融された加工対象物１６たる成形体が作製される。このため、加工対象物１６が加熱溶融時に自重で下型５２と外筒１４との隙間に流れて円筒形状を効率よく形成する上では、下型５２の厚さＴは１０ｍｍ以上とすることが好ましい。
That is, when the thickness T of the
なお、下型５２は、石英ガラス材料の概形たる中間体の指定された寸法が大きくなれば下型５２の厚さを大きくすることが好ましく、例えば、本実施の形態においては下型５２の厚さＴは５０００ｍｍ以下で十分であるが、石英ガラス材料の概形たる中間体の指定された寸法に応じて、任意に設定することができる。
The
この下型５２を設けることにより、型材５０においては、押圧治具１８による加工対象物１６の上面１６ａにおける中央部への押圧だけでなく、加工対象物１６が加熱溶融時に自重で下型５２と外筒１４との隙間に流れることにより、加熱溶融された加工対象物１６たる成形体の上面１６ａおよび下面１６ｂの中央部それぞれに凹部が成形される。
By providing the
このため、加熱溶融された加工対象物１６たる成形体を成形する際に、必要のない中央部の体積をさらに小さくすることが可能となる。
Therefore, when forming the heated melted
ここで、本願発明者が上記した型材５０を用いて行った実験結果について、以下に詳細に説明する。
Here, the experimental results conducted by the inventor of the present invention using the above-described
なお、この実験においては、底板１２、外筒１４、押圧治具１８、ガイド部材２０および荷重板２２より構成される本発明による型材１０と、底板１２、外筒１４、押圧治具１８、ガイド部材２０、荷重板２２および下型５２により構成される本発明による型材５０とを用いて、円柱形状の石英ガラス材料たる加工対象物１６から円筒形状の石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率を算出した。なお、材料使用率は、上記した式１により算出した。
In this experiment, the
なお、具体的には、外筒１４の内径を３２０ｍｍとし、加熱装置としての電気炉を用いて、その内部を圧力０．０３ＭＰａ、窒素ガス雰囲気下において加熱温度１８００℃で円柱形状の加工対象物１６を加熱溶融し、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率とを算出した。
Specifically, the
また、加工対象物１６には、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重を付与するようにした。
In addition, a load due to the weight of each of the
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）には、本願発明者による実験の実験結果が示されている。ここで、図９（ａ）には、本発明による型材１０において３．６〜９．２ｋｇまでの５種類（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）の荷重で押圧治具１８の下面１８ｂが石英ガラス材料の加工対象物１６を押圧する際の面圧と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率との算出結果が示されている。
9A, 9B, and 9C show the experimental results of the experiment by the inventors of the present application. Here, in FIG. 9 (a), the
また、図９（ｂ）には、本発明による型材５０において７ｋｇの荷重で下型５２の厚さが４２〜９０ｍｍまでの５種類の厚さ（Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０）の場合と１０ｋｇの荷重で下型５２の厚さが４０〜８０ｍｍまでの５種類の厚さ（Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１５）の場合とにおける押圧治具１８の下面１８ｂが石英ガラス材料たる加工対象物１６を押圧する際の面圧と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率との算出結果が示されている。
FIG. 9B shows a case in which the thickness of the
さらに、図９（ｃ）には、本発明による型材５０において２０〜２５ｋｇの荷重で下型５２の厚さが５４〜１００ｍｍの１４種類の厚さ（Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．２９）の場合における押圧治具１８の下面１８ｂが石英ガラス材料たる加工対象物１６を押圧する際の面圧と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工された中間体の取得枚数と、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の材料使用率との算出結果が示されている。
Furthermore, in FIG.9 (c), in the type |
図９（ａ）に示すように、本発明による型材１０では、荷重が４ｋｇ程度のとき面圧が１４〜１５ｇ／ｃｍ２となり（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２）、また、荷重が９ｋｇ程度のとき面圧は３５〜３６ｇ／ｃｍ２となり（Ｎｏ．３〜Ｎｏ．５）、指定された寸法である円筒形状の外径（ＯＤ）が３０８ｍｍであり、内径（ＩＤ）が１７０ｍｍであり、高さ（ｔ）が１６ｍｍに加工された中間体の取得枚数は２枚であり、材料使用率は２．７〜２．８であった。
As shown in FIG. 9A, in the
これに対し、図９（ｂ）に示すように、本発明による型材５０では、荷重が７ｋｇのとき面圧は２７ｇ／ｃｍ２となり（Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０）、また、荷重が１０ｋｇのとき面圧は３９ｇ／ｃｍ２となり（Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１５）、指定された寸法である円筒形状の外径（ＯＤ）が３０８ｍｍであり、内径（ＩＤ）が１７０ｍｍであり、高さ（ｔ）が１６ｍｍに加工された中間体の取得枚数は４枚であり、材料使用率は１．８〜１．９であった。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, in the
さらに、図９（ｃ）に示すように、本発明による型材５０では、荷重が２０〜２５ｋｇでは面圧が７８〜１００ｇ／ｃｍ２となり（Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．２９）、指定された寸法である円筒形状の外径（ＯＤ）が３０８ｍｍであり、内径（ＩＤ）が１７０ｍｍであり、高さ（ｔ）が１６ｍｍに加工された中間体の取得枚数は４〜５枚であり、材料使用率は１．４〜１．６であった。
Furthermore, as shown in FIG.9 (c), in the type |
このように、図９（ｂ）に示す下型５２を設けた型材５０においては、図９（ａ）に示す下型５２を設けていない型材１０よりも材料使用率が大きく低減しており、特に、図９（ｂ）に示すＮｏ．１１〜Ｎｏ．１５では図９（ａ）に示すＮｏ．３〜Ｎｏ．５と面圧が近似しているにもかかわらす取得枚数が増え、材料使用率が低減している。
Thus, in the
さらに、図９（ｂ）に示すＮｏ．６〜Ｎｏ．１０では図９（ａ）に示すＮｏ．３〜Ｎｏ．５の面圧より小さい値の面圧であるにもかかわらす取得枚数が増え、材料使用率が低減している。 Furthermore, No. 1 shown in FIG. 6-No. In No. 10, No. 1 shown in FIG. 3-No. Although the surface pressure is smaller than the surface pressure of 5, the number of acquired sheets increases, and the material usage rate decreases.
具体的には、下型５２を設けた型材５０の材料使用率は１．８〜１．９であるのに対して、下型５２を設けていない型材１０の材料使用率は２．７〜２．８であることから、下型５２を設けた型材５０においては、下型５２を設けていない型材１０と比較して材料の重量を３６％程度低減することが確認された。
Specifically, the material usage rate of the
また、本発明による型材５０においては、図９（ｃ）のＮｏ．１６〜Ｎｏ．２９に示すように面圧を６０ｇ／ｃｍ２以上とすることにより、面圧が６０ｇ／ｃｍ２より小さい図９（ｂ）に示すＮｏ．６〜Ｎｏ．１５と比較して取得枚数を増やすことができ、材料使用率をさらに低減させることができた。
Further, in the
具体的には、面圧を６０ｇ／ｃｍ２以上とした下型５２を設けた型材５０の材料使用率は１．４〜１．６であるのに対し、下型５２を設けていない型材１０の材料使用率は２．７〜２．８であることから、下型５２を設けた型材５０においては面圧を６０ｇ／ｃｍ２以上とすることで下型５２を設けていない型材１０と比較して材料の重量を最大で５０％程度低減することが確認された。
Specifically, the material usage rate of the
以上の結果より、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際に、下型５２を設けた型材５０を用いた場合では、下型５２を設けていない型材１０を用いた場合より、材料使用率が低い値を示すことが確認された。
From the above results, when producing the intermediate body that is a rough shape of the quartz glass product, in the case of using the
つまり、下型５２を設けた型材５０により成形された加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を機械加工して得られた中間体における石英ガラス材料の使用量は、下型５２を設けていない型材１０により成形された加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を機械加工して得られた中間体における石英ガラス材料の使用量と比較して、さらに低減されていることが確認された。
That is, the amount of the quartz glass material used in the intermediate obtained by machining the molded body that is the
さらに、下型５２を設けた型材５０においては、下型５２を設けていない型材１０における面圧より低い面圧であっても材料使用率が低減されることが確認された。
Furthermore, in the
従って、本発明による型材５０を用いて石英ガラス製品の概形たる中間体を作製することで、石英ガラス製品を製作する際に石英ガラス材料の使用量をさらに抑制することができ、本発明による型材１０を用いた場合と比較して製造コストをさらに低減することができる。
Therefore, by using the
以上説明したように、本発明による型材１０においては、円筒形状の石英ガラス製品として製作される前段階の石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際に、石英ガラス材料たる加工対象物１６が押圧治具１８によって加工対象物１６の中央部を押圧された状態で加熱溶融されることにより、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体は上面１６ａの中央部が凹んだ略円筒形状となるため、従来の技術による型材１００を用いて成形された加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体と比較して、次工程で研削される中央部の体積が著しく小さくなり、研削される加工対象物１６の重量が著しく減少することとなる。
As described above, in the
また、本発明による型材５０においては、円筒形状の石英ガラス製品として製作される前段階の石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際に、下型５２の上面に載置された石英ガラス材料たる加工対象物１６が押圧治具１８によって加工対象物１６の中央部を押圧された状態で加熱溶融されることにより、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体は上面１６ａと下面１６ｂとの中央部が凹んだ略円筒形状となるため、下型５２を設けていない本発明による型材１０を用いて成形された加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体と比較して、次工程で切削される中央部の体積がさらに小さくなり、研削される加工対象物１６の重量がさらに減少することとなる。
Further, in the
さらに、本発明による型材５０においては下型５２が設けられていることにより、下型５２を設けていない本発明による型材１０と比べて、低い値の面圧であっても石英ガラス材料の材料使用量が低減される。
Further, since the
従って、本発明によれば、石英ガラス製品を製作する際には石英ガラス材料の使用量を抑制することができるため、従来の技術に比べて製造コストを低減することができる。 Therefore, according to the present invention, when the quartz glass product is manufactured, the amount of the quartz glass material used can be suppressed, so that the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional technique.
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）〜（６）に示すように変形することができるものである。
The above-described embodiment can be modified as shown in the following (1) to (6).
（１）上記した実施の形態においては、加工対象物１６には、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重を付与するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、手動操作や自動操作により外部から荷重を付与するようにしてもよい。
(1) In the above-described embodiment, the
（２）上記した実施の形態においては、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８の重心が加工対象物１６の中心にかかるように配置されるようにしたが、図１０に示すように、ガイド部材２０の中心に設けられた孔２０ｃと押圧部材１８の中心に設けられた孔１８ｃとに中心棒２４を挿入して押圧治具１８およびガイド部材２０を一体的に固定し、さらに、荷重板２２の中心に設けられた孔２２ａに中心棒２４を挿入して押圧治具１８、ガイド部材２０および荷重板２２を一体的に固定するように構成してもよい。
(2) In the above-described embodiment, the center of gravity of the
この際、押圧治具１８の上面１８ａに設けられた孔１８ｃは、下面１８ｂに貫通せず、かつ、下面１８ｂにおいて加工対象物１６を押圧する際に下面１８ｂにかかる面圧に耐えられるように形成する。
At this time, the
このように、押圧治具１８、ガイド部材２０および荷重板２２を一体的に固定するように構成することにより、常に押圧治具１８は押圧治具１８の重心が外筒１４の中心軸Ｏに沿って下方に押し下げられることになる。
In this way, by configuring the
（３）上記した実施の形態においては、石英ガラス材料を用いて、石英ガラス製品を製作するようにしたが、本発明により製作されるガラス製品はこれに限られるものではないことは勿論であり、本発明によれば石英ガラス以外のガラス、例えば、珪酸ガラスあるいはソーダガラスなどを材料として用いて、ガラス製品を製作することができる。 (3) In the above-described embodiment, the quartz glass product is manufactured using the quartz glass material. However, the glass product manufactured according to the present invention is not limited to this. According to the present invention, a glass product can be manufactured using glass other than quartz glass, for example, silicate glass or soda glass.
なお、石英ガラス材料以外のガラス材料を用いるときは、上記した加熱温度などの数値は、用いたガラス材料により適宜に選択すればよい。 When a glass material other than the quartz glass material is used, the numerical values such as the heating temperature described above may be appropriately selected depending on the glass material used.
（４）上記した実施の形態においては、円筒形状のガラス製品を製作するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、外筒１４、押圧治具１８、ガイド部材２０あるいは下型５２などの形状を変形して、三角筒形状や四角筒形状などの多角筒形状のガラス製品を製作するようにしてもよい。
(4) In the above-described embodiment, the cylindrical glass product is manufactured. However, the present invention is not limited to this, and the
（５）上記した実施の形態においては、円筒形状のガラス製品を製作するために円筒形状の外筒に当該外筒の内径よりも小さい径の円柱形状の押圧治具や下型を用いたが、これに限られるものではないことは勿論であり、円筒形状の外筒に当該円筒形状の内面に接することのない大きさの多角柱形状の押圧治具や下型を用いてもよいし、多角柱形状の外筒に当該外筒の内面に接することのない大きさの円柱形状の押圧治具や下型を用いるようにしてもよい。 (5) In the above-described embodiment, a cylindrical pressing jig or a lower die having a diameter smaller than the inner diameter of the outer cylinder is used for the cylindrical outer cylinder in order to produce a cylindrical glass product. Of course, it is not limited to this, and a cylindrical outer cylinder may use a polygonal column-shaped pressing jig or a lower die that does not contact the inner surface of the cylindrical shape, You may make it use the cylindrical-shaped press jig | tool and lower mold | type of a magnitude | size which do not contact the inner surface of the said outer cylinder for the outer cylinder of a polygonal column shape.
（６）上記した実施の形態ならびに上記した（１）〜（５）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。 (6) You may make it combine the above-mentioned embodiment and the modification shown in above-mentioned (1)-(5) suitably.
本発明は、石英ガラス、硼珪酸ガラスあるいはソーダガラスなどの各種のガラスを材料を成形して筒形形状のガラス製品を製作する際に利用することができるものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used when a glass product having a cylindrical shape is manufactured by forming various types of glass such as quartz glass, borosilicate glass, or soda glass.
１０、５０、１００ 型材
１２ 底板
１４ 外筒
１６ 加工対象物
１８ 押圧治具
２０ ガイド部材
２２ 荷重板
２４ 中心棒
５２ 下型
10, 50, 100
Claims (15)
底板と、
前記底板と一方の開口部を接して前記底板上に配設された筒部と、
前記筒部内の前記底板上に、前記筒部の中心軸上に中心が位置するように配設された柱形状の下型と、
前記筒部の内周面上を上下方向に摺動自在に移動可能なガイド部材と、
前記ガイド部材の下面において前記筒部の中心軸上に中心が位置するように配設されるとともに、前記筒部内の前記下型上に載置された前記ガラス材料の上面を押圧する柱形状の押圧治具と、
前記押圧治具に荷重を付与する荷重板と
を有し、
前記押圧治具を介して、前記押圧治具、前記ガイド部材および前記荷重板の自重による荷重により前記ガラス材料を押圧する
ことを特徴とする型材。 In a mold material that heats and melts a glass material to form a general shape of a cylindrical glass product,
The bottom plate,
A cylindrical portion disposed on the bottom plate in contact with the bottom plate and one opening;
A column-shaped lower mold disposed on the bottom plate in the cylindrical portion so that the center is located on the central axis of the cylindrical portion ;
A guide member that is slidably movable in the vertical direction on the inner peripheral surface of the cylindrical portion;
A columnar shape that is disposed so that the center is located on the central axis of the cylindrical portion on the lower surface of the guide member, and that presses the upper surface of the glass material placed on the lower mold in the cylindrical portion . A pressing jig;
Possess a load plate for applying a load to the pressing tool,
A mold material, wherein the glass material is pressed by a load caused by the weight of the pressing jig, the guide member and the load plate through the pressing jig .
前記押圧治具は円柱形状であり、前記下型は前記押圧治具と同径の円柱形状であるThe pressing jig has a cylindrical shape, and the lower mold has a cylindrical shape with the same diameter as the pressing jig.
ことを特徴とする型材。Mold material characterized by that.
前記荷重板は複数枚用いることが可能であり、A plurality of the load plates can be used,
前記ガラス材料を押圧する前記押圧治具の下面における面圧は、前記荷重板の枚数を調整することで前記荷重板による前記押圧治具への荷重を変更して調整するThe surface pressure on the lower surface of the pressing jig that presses the glass material is adjusted by changing the load on the pressing jig by the load plate by adjusting the number of the load plates.
ことを特徴とする型材。Mold material characterized by that.
前記下型は、厚さが１ｍｍ以上である
ことを特徴とする型材。 In the mold material according to any one of claims 1, 2, or 3,
The lower mold has a thickness of 1 mm or more.
前記下型は、厚さが１０ｍｍ以上である
ことを特徴とする型材。 In the mold material according to claim 4 ,
The lower mold has a thickness of 10 mm or more.
前記ガイド部材と前記押圧治具とは、それぞれの中心に孔を備えており、前記孔に挿通された中心棒により一体的に固定される
ことを特徴とする型材。 In the mold material according to any one of claims 1, 2 , 3 , 4 or 5 ,
The guide member and the pressing jig are each provided with a hole at the center thereof, and are integrally fixed by a center bar inserted through the hole.
前記型材は、カーボン製である
ことを特徴とする型材。 In the mold material according to any one of claims 1, 2 , 3 , 4 , 5, or 6 ,
The mold material is made of carbon.
底板上に配設された筒部内における前記底板上に前記筒部の中心軸上に中心が位置するように柱形状の下型を配設するとともに、前記下型上において前記ガラス材料を載置し、
前記下型上に載置された前記ガラス材料を加熱溶融する際に、前記ガラス材料の上面中央部位に荷重を加えることにより、前記ガラス材料の前記上面中央部位および下面中央部位に凹部を成形する
ことを特徴とする型材を用いたガラス材料の成形方法。 In the glass material molding method using a mold material that molds a rough shape of a cylindrical glass product using a mold material by heating and melting the glass material,
A column-shaped lower mold is arranged on the bottom plate in the cylinder portion arranged on the bottom plate so that the center is located on the central axis of the cylinder portion, and the glass material is placed on the lower mold And
When heating and melting the glass material is placed on the lower mold, by applying a load to the upper central portion of the glass material, forming a recess in the upper central portion and the lower surface center portion of the glass material A glass material molding method using a mold material characterized by the above.
前記荷重を調整することにより、前記ガラス材料の前記上面中央部位に加える面圧を所望の値に設定する
ことを特徴とする型材を用いたガラス材料の成形方法。 In the molding method of the glass material using the mold material according to claim 8,
By adjusting the load, a surface pressure applied to the central portion of the upper surface of the glass material is set to a desired value. A molding method of a glass material using a mold material.
前記ガラス材料の前記上面中央部位に加える面圧は、１５ｇ／ｃｍ２以上である
ことを特徴とする型材を用いたガラス材料の成形方法。 In the shaping | molding method of the glass material using the type | mold material of any one of Claim 8 or 9,
The surface pressure is applied to the upper central portion, a molding method of glass material using a mold material, characterized in that it is 15 g / cm 2 or more of the glass material.
前記ガラス材料の前記上面中央部位に加える面圧は、６０ｇ／ｃｍ２以上である
ことを特徴とする型材を用いたガラス材料の成形方法。 In the molding method of the glass material using the mold material according to claim 10,
The surface pressure is applied to the upper central portion, a molding method of glass material using a mold material, characterized in that it is 60 g / cm 2 or more of the glass material.
前記ガラス材料は、石英ガラス材料である
ことを特徴とする型材を用いたガラス材料の成形方法。 In the shaping | molding method of the glass material using the type | mold material of any one of Claim 8, 9, 10 or 11,
The glass material is a quartz glass material. A method for molding a glass material using a mold material.
前記加熱溶融する際の加熱温度は、１５００〜２０００℃である
ことを特徴とする型材を用いたガラス材料の成形方法。 In the molding method of the glass material using the mold material according to claim 12,
The heating temperature at the time of the heat melting is 1500 to 2000 ° C. A method for molding a glass material using a mold material.
前記加熱溶融する際の加熱温度は、１７５０〜１９００℃である
ことを特徴とする型材を用いたガラス材料の成形方法。 In the molding method of the glass material using the mold according to claim 13,
A heating temperature at the time of the heat melting is 1750 to 1900 ° C. A method for molding a glass material using a mold material.
前記加熱溶融は、不活性ガス雰囲気または真空中で行う
ことを特徴とする型材を用いたガラス材料の成形方法。 In the shaping | molding method of the glass material using the type | mold material of any one of Claim 8, 9, 10, 11, 12, 13, or 14,
The method for molding a glass material using a mold material, wherein the heating and melting is performed in an inert gas atmosphere or in a vacuum.
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