JP5319569B2

JP5319569B2 - ガラス成形品の成形方法及びその装置

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Publication number: JP5319569B2
Application number: JP2010016804A
Authority: JP
Inventors: 寿国伊藤; 哲山本; 保憲武内
Original assignee: Ishizuka Glass Co Ltd; Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Ishizuka Glass Co Ltd; Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2030-01-28
Also published as: JP2011153051A

Description

本発明は、ガラス成形品の成形方法及びその装置に関する。

従来、ガラス成形品を成形する手法としては、溶融されたガラス材料（ゴブ）を成形金型に導入しプレス成形を行うダイレクトプレスや、冷間でガラス材料を適正な形状及び重量に加工し転移点以上の温度に加熱して大気中で金型へ投入してプレスするリヒートプレス、真空環境または窒素雰囲気でガラス材料（冷間ゴブ）を成形金型に導入し雰囲気制御と温度制御によりプレス成形を行うモールドプレス等が知られている。

近年では、太陽光を利用した発電装置において、複数の太陽電池が配置されたパネルを所定角度に傾斜させて太陽光発電を行うパネル式太陽光発電装置に代わって集光式太陽光発電装置が注目されている。この集光式太陽光発電装置では、レンズ状の１次集光部材と発電素子との間にホモジナイザーが配置される。このホモジナイザーは、水平な上面及び下面に対してそれぞれ同一の所定角度で連接する側面を有する逆角錐台形状のガラス成形品からなる。

このホモジナイザーの成形に際しては、量産性や経済的な観点から、ダイレクトプレスが一般的に用いられる（例えば、特許文献１参照。）。この成形方法では、まず、図１８に示すように、ガラス成形品（ホモジナイザー）を成形するための成形キャビティ１２５を有する成形型１２０に溶融されたガラス材料（ゴブ）Ｇ１０が供給される。次いで、図１９に示すように、成形型１２０に対向する加圧部材１１０を前進させて、成形型１２０の溶融ガラス材料Ｇ１０を加圧して成形される。なお、図中の符号Ｇ１５は加圧成形されたガラス成形体である。

このようにして成形されたホモジナイザーは、太陽光が内部に入射されその入射光が表面近傍で反射を繰り返して発電素子に照射されるように構成されているため、その内部に欠陥があると内部を通過する太陽光の光路位相等が発生し、外表面が粗れていると太陽光の漏洩によって光学効率が低下して発電効率の低下を招く等のおそれがある。そのため、成形に際して、ガラス成形品を均質にするとともにその表面を平滑に構成することが要求される。

しかしながら、従来の成形方法では、成形型１２０の温度に対して溶融ガラス材料Ｇ１０の温度が高温であるため、図１８に示すように、供給された溶融ガラス材料Ｇ１０が成形型１２０に接触した際にその温度差によって溶融ガラス材料の接触部分Ｇ１１が急速に冷却されて温度が不均質となる。これにより、接触部分Ｇ１１は、成形型１２０に接触していない他の部分と比較して粘度が高い状態の異質面となる。

そして、図２０に示すように、溶融ガラス材料Ｇ１０が加圧部材１１０によって加圧されると、異質面（接触部分）Ｇ１１は成形型１２０表面をほぼ移動せず、異質面Ｇ１１とは異なる成形型１２０に接触していない他の部分（高温の部分）が移動されて異質面Ｇ１１が延伸される。そのため、加圧部材１２０の加圧により溶融ガラス材料Ｇ１０が移動することに伴って成形表面にシワＧ２１，Ｇ２２，Ｇ２３，Ｇ２４等が形成されてガラス成形品の表面が不均質な面となってしまう等、成形精度の低下が問題となっている。また、このようなガラス成形品の表面状態等の精度を向上させるためには、研磨加工等の工程が別途必要となって作業効率の面で問題があり、かつ、各種条件を整えても精度向上には限界があった。

特開２００８−２２７４２８号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、作業効率を向上させるとともにガラス成形品の成形精度の低下を抑制することができる新規な成形方法及びその装置を提供するものである。

すなわち、請求項１の発明は、溶融ガラス材料を受け型の収容凹部に収容した後、前記受け型の収容凹部に対向する押圧部と開口部とを有しかつ前記開口部に連続する成形キャビティを有する成形型を前記受け型と加圧合接せしめ、前記受け型の収容凹部の前記溶融ガラス材料を前記成形型の押圧部により押圧するとともに前記開口部を介して前記成形キャビティに導入して成形することを特徴とするガラス成形品の成形方法に係る。

請求項２の発明は、前記溶融ガラス材料を前記成形キャビティに導入するに際して前記成形キャビティ内が真空吸引されるとともに、成形後に前記成形キャビティ内にエアが吐出される請求項１に記載のガラス成形品の成形方法に係る。

請求項３の発明は、溶融ガラス材料を収容するための収容凹部を有する受け型と、前記受け型の収容凹部に対向する押圧部と開口部とを有しかつ前記開口部に連続する成形キャビティを有する成形型と、前記受け型と前記成形型のいずれか一方または双方を移動させ加圧合接させ又は互いに離隔させる移動手段とを有し、前記成形型と前記受け型との加圧合接により、前記受け型の収容凹部の前記溶融ガラス材料を前記成形型の押圧部により押圧するとともに前記開口部を介して前記成形キャビティに導入して成形することを特徴とするガラス成形品の成形装置に係る。

請求項４の発明は、前記受け型の収容凹部の内周壁部と前記成形型の外周壁部とが互いに移動方向に摺接する嵌合面として形成された請求項３に記載のガラス成形品の成形装置に係る。

請求項５の発明は、前記成形型の押圧部が前記開口部の外周に形成された請求項３又は４に記載のガラス成形品の成形装置に係る。

請求項６の発明は、前記成形型の成形キャビティに該成形キャビティ内を真空吸引するまたは前記成形キャビティ内にエアを吐出するためのエア流通部が形成されている請求項３ないし５のいずれか１項に記載のガラス成形品の成形装置に係る。

請求項７の発明は、前記移動手段がサーボ機構を含むものである請求項３ないし６のいずれか１項に記載のガラス成形品の成形装置に係る。

請求項１の発明に係るガラス成形品の成形方法は、溶融ガラス材料を受け型の収容凹部に収容した後、前記受け型の収容凹部に対向する押圧部と開口部とを有しかつ前記開口部に連続する成形キャビティを有する成形型を前記受け型と加圧合接せしめ、前記受け型の収容凹部の前記溶融ガラス材料を前記成形型の押圧部により押圧するとともに前記開口部を介して前記成形キャビティに導入して成形するため、従来に比して成形精度に優れたガラス成形品を得ることができるとともに、成形表面に対する研磨加工等の工程が不要となって作業効率が向上する。

請求項２の発明は、請求項１において、前記溶融ガラス材料を前記成形キャビティに導入するに際して前記成形キャビティ内が真空吸引されるとともに、成形後に前記成形キャビティ内にエアが吐出されるため、ガラス成形品の形状精度が向上するとともに、成形後のガラス成形品の離型が容易となる。

請求項３の発明に係るガラス成形品の成形装置は、溶融ガラス材料を収容するための収容凹部を有する受け型と、前記受け型の収容凹部に対向する押圧部と開口部とを有しかつ前記開口部に連続する成形キャビティを有する成形型と、前記受け型と前記成形型のいずれか一方または双方を移動させ加圧合接させ又は互いに離隔させる移動手段とを有し、前記成形型と前記受け型との加圧合接により、前記受け型の収容凹部の前記溶融ガラス材料を前記成形型の押圧部により押圧するとともに前記開口部を介して前記成形キャビティに導入して成形するため、従来に比してガラス成形品の成形精度を向上させることができ、あわせて、成形表面に対する研磨加工等の工程が不要となるため作業効率を向上させることができる。

請求項４の発明は、請求項３において、前記受け型の収容凹部の内周壁部と前記成形型の外周壁部とが互いに移動方向に摺接する嵌合面として形成されたため、押圧部に押圧された溶融ガラス材料を容易に成形キャビティへ導入させることができる。

請求項５の発明は、請求項３又は４において、前記成形型の押圧部が前記開口部の外周に形成されたため、溶融ガラス材料を均一に押圧することができる。

請求項６の発明は、請求項３ないし５において、前記成形型の成形キャビティに該成形キャビティ内を真空吸引するまたは前記成形キャビティ内にエアを吐出するためのエア流通部が形成されているため、前記溶融ガラス材料を前記成形キャビティに導入するに際して前記成形キャビティ内を真空吸引してガラス成形品の形状精度を向上させることができるとともに、成形後に前記成形キャビティ内にエアを吐出して成形後にガラス成形品を離型させやすくすることができる。

請求項７の発明は、請求項３ないし６において、前記移動手段がサーボ機構を含むものであるため、精度の高い加圧制御を簡易に実施することができる。

本発明の第１実施例に係る成形装置の要部断面図である。図１の成形装置による成形過程の状態を表した要部断面図である。図１の成形装置による成形状態を表した要部断面図である。図１の成形装置によって成形されたガラス成形品の斜視図である。図４のガラス成形品の側面図である。平面状のつば部が形成されたガラス成形品の側面図である。第２実施例に係る成形装置の要部断面図である。図７の成形装置による成形状態を表した要部断面図である。図７の成形装置によって成形されたガラス成形品の側面図である。第３実施例に係る成形装置の要部断面図である。図１０の成形装置による成形状態を表した要部断面図である。図１０の成形装置によって成形されたガラス成形品の側面図である。第４実施例に係る成形装置の要部断面図である。図１３の成形装置において成形型を前進させた状態を表した要部断面図である。図１３の成形装置による成形状態を表した要部断面図である。複数の成形キャビティを有するの成形装置の要部断面図である。図１６の成形装置による成形状態を表した要部断面図である。従来の成形装置の要部断面図である。従来の成形装置による成形状態を表した要部断面図である。従来の成形装置による成形過程の溶融ガラス材料の移動状態を模式的に表した要部断面図である。

図１〜３，７，８，１０，１１，１３〜１７に示す成形装置１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ）は、ガラス成形品を成形するための装置であって、溶融ガラス材料Ｇを受け型２０の収容凹部２１に収容した後、受け型２０の収容凹部２１に対向する押圧部３１と開口部３２とを有しかつ開口部３２に連続する成形キャビティ３５を有する成形型３０を受け型２０と加圧合接せしめ、受け型２０の収容凹部２１の溶融ガラス材料Ｇを成形型３０の押圧部３１により押圧するとともに開口部３２を介して成形キャビティ３５に導入して成形するように構成される。各図において、符号６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｅは受け型２０と成形型３０とを加圧合接させて所定形状に形成されたガラス成形体、６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは各ガラス成形体６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃの本体部、６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｅは各ガラス成形体６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｅの余剰部である。

また、この成形装置１０では、溶融ガラス材料Ｇを成形キャビティ３５に導入するに際して成形キャビティ３５内が真空吸引されるとともに、成形後に成形キャビティ３５内にエアが吐出される。

以下、上記成形方法の好ましい実施例を、成形装置１０とともに具体的に説明する。この成形装置１０は、受け型２０と、成形型３０と、移動手段（図示せず）とを有する。なお、各図において、機台やロッド等の各部は省略するものとする。

受け型２０は、溶融ガラス材料Ｇを収容するための収容凹部２１を有する。収容凹部２１は、溶融ガラス材料Ｇが収容可能な形状であれば特に限定されるものではなく、底部２２を平面状あるいは球面状等、適宜に形成することができる。また、この受け型２０の材料は、高温の溶融ガラス材料Ｇを収容した際に変形することを防止するために、溶融ガラス材料Ｇの温度よりも融点が高い適宜の金属、耐熱合金、カーボン等で構成される。溶融ガラス材料Ｇの温度としては、ガラス組成によって適宜決定されるものであるが、一般には１１５０〜１２５０℃である。

成形型３０は、受け型２０の収容凹部２１に対向する押圧部３１と開口部３２とを有しかつ開口部３２に連続する成形キャビティ３５を有する。成形キャビティ３５は、ガラス成形品の外形を形成するためのものであって、ガラス成形品の形状に応じた適宜の形状に構成される。実施例では、角錐台形状である。また、この成形キャビティ３５には、必要に応じて、ガラス成形品の表面精度を向上させるため、あるいは、成形後の離型性を向上させるための公知の表面処理を施してもよい。なお、図中の符号３６は成形キャビティ３５の天面、３７は成形キャビティ３５の側面である。

この成形型３０は、受け型２０と合接可能に構成される。実施例では、受け型２０の収容凹部２１の内周壁部２３と成形型３０の外周壁部３３とが互いに移動方向に摺接する嵌合面として形成され、合接時に成形型３０が受け型２０の収容凹部２１に嵌合される。また、成形型３０では、押圧部３１が開口部３２の外周に形成された平面部として構成され、図示のように開口部３２と面一とされている。

この成形型３０は、一体形状のつぼ型、あるいは、複数のパーツを組み合わせて形成される割り型等、適宜に構成することができる。実施例の成形型３０は、同形状の２つのパーツを組み合わせて成形キャビティ３５の側面３７を形成する胴型４０と、開口部３２の反対側に合着され成形キャビティ３５の天面３６を形成する上型４５とを有する割り型からなる。なお、この成形型３０の材料は、受け型２０と同様に、高温の溶融ガラス材料Ｇにより変形することを防止するために、溶融ガラス材料Ｇの温度よりも融点が高い適宜の金属、耐熱合金、カーボン等で構成される。

また、上記成形型３０では、成形キャビティ３５に該成形キャビティ３５内を真空吸引するまたは成形キャビティ３５内にエアを吐出するためのエア流通部３８が形成されている。エア流通部３８は、真空吸引可能な公知の真空装置（図示せず）及びエア供給可能な公知のエア圧縮機（図示せず）に接続されている。溶融ガラス材料Ｇを成形キャビティ３５に導入する際に成形キャビティ３５内を真空状態とすることにより、ガラス成形品の形状精度を向上させることができる。一方、成形後に成形キャビティ３５内にエアを吐出すれば、ガラス成形品（ガラス成形体）を離型させやすくなる。

移動手段は、受け型２０と成形型３０のいずれか一方または双方を移動させ加圧合接させ又は互いに離隔させるように構成される。移動手段としては、受け型２０または成形型３０を移動可能であれば特に限定されるものではないが、サーボ機構を含むものであることが好ましい。これにより、精度の高い加圧制御を簡易に実施することができる。

この成形装置１０は、受け型２０と成形型３０との加圧合接により、受け型２０の収容凹部２１の溶融ガラス材料Ｇを成形型３０の押圧部３１により押圧するとともに開口部３２を介して成形キャビティ３５に導入して成形するものである。ここで、受け型２０の収容凹部２１に収容された溶融ガラス材料Ｇでは、収容凹部２１と接触した接触面Ｇ１が急速に冷却され温度的に不均質となって粘度が比較的高い状態の異質面となる一方、接触面Ｇ１との反対面、すなわち、収容凹部２１と接触していない非接触面Ｇ２が温度的に均質で粘度の均質性も保たれた自由面となっている。そして、成形型の押圧部３１は、受け型２０の収容凹部２１に対向することにより、溶融ガラス材料Ｇの自由面（非接触面）Ｇ２とも対向し、受け型２０と成形型３０との加圧合接に際して溶融ガラス材料Ｇの自由面（非接触面）Ｇ２を押圧するように構成される。これにより、粘度の均質性が保たれた自由面（非接触面）Ｇ２が成形キャビティ３５内に導入されるため、従来のように成形時に異質面が延伸されて成形表面にシワ等が形成されることを抑制することができる。

次に、図１〜図３に示す第１実施例に係る成形装置１０Ａを用いたガラス成形品５０の成形工程を説明する。図４，５に示す実施例のガラス成形品５０は、互いに平行な上面５１及び下面５２と、上下面５１，５２の間に所定角度で傾斜して連接する複数の側面５３（５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ）とからなる逆角錐台形状の本体部材５５を有する集光式太陽光発電用のホモジナイザーである。このホモジナイザー５０では、上面５１が一辺約１１ｍｍの正方形状、下面５２が一辺約６．５ｍｍの正方形状、各側面５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄの上面５１との傾斜角が約８３．６°、高さが約２０ｍｍでそれぞれ形成される。

ホモジナイザー５０の組成は、主としてＳｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｆを含む。実施例のホモジナイザー５０Ａは、ＳｉＯ₂：６８．１８重量％、Ｎａ₂Ｏ：１０．６重量％、Ｋ₂Ｏ：１０．６重量％、Ａｌ₂Ｏ₃：２．７重量％、ＴｉＯ₂：６．２７重量％、ＣａＯ：０．１重量％、ＳＯ₃：０．１重量％、ＺｒＯ₂：０．０１重量％、Ｓｂ₂Ｏ₃：０．２４重量％、Ｆ：１．６重量％で構成される。この組成からなるホモジナイザー５０Ａの特性としては、比重が２．４６、軟化点が約６５５℃、徐冷点が約４６５℃、歪点が４２９℃、ガラス転移点が４６４℃、屈伏点が５２２℃である。

また、実施例の成形装置１０Ａは、図示しない機台に固定された受け型２０Ａと、受け型２０Ａの上方に対向配置された成形型３０Ａと、成形型３０Ａを昇降させるサーボ機構を有する移動手段（図示せず）とを備えている。受け型２０Ａは、底部２２Ａが平面状に形成された収容凹部２１Ａを有し、底部２２Ａが一辺約１７ｍｍの正方形状、内周壁部２３の高さが約２２ｍｍにそれぞれ形成される。成形型３０Ａは、角錐台形状の成形キャビティ３５Ａを有し、開口部３２が一辺約１１ｍｍの正方形状、成形キャビティ３５Ａの天面３６Ａが一辺約６．５ｍｍの正方形状、押圧部３１と成形キャビティ３５Ａの側面３７Ａとの傾斜角が約８３．６°、成形キャビティ３５Ａの高さが約２０ｍｍでそれぞれ形成される。

まず、成形前の状態では、図１に示すように、成形型３０Ａが移動手段により上昇された後退位置に配置される。溶融ガラス材料Ｇは、あらかじめ溶融温度約１３５０℃、溶融時間約５時間で溶融し、約１２５０℃で約２時間保持して清澄した後、成形温度１１５０〜１２００℃に調整され、図示しない公知のガラス材料切断装置を用いて６〜８ｇに切断されて、受け型２０Ａの収容凹部２１Ａに供給される。供給された溶融ガラス材料Ｇでは、その上面側が温度的に均質で粘度の均質性も保たれた自由面（非接触面）Ｇ２となっている。

次に、図２に示すように、移動手段が成形型３０Ａを下降（前進）させて受け型２０Ａに近接させ、成形型３０Ａの外周壁部３３が収容凹部２１Ａの内周壁部２３に摺接されて嵌合される。この時、エア流通部３８を介して図示しない真空装置により成形キャビティ３５内が真空吸引されて真空状態とされる。

さらに成形型３０Ａを下降させることにより、押圧部３１により収容凹部２１Ａに収容された溶融ガラス材料Ｇの自由面（非接触面）Ｇ２が押圧される。ここで、成形型３０Ａの押圧部３１が開口部３２の外周に形成されて面一とされていることにより、溶融ガラス材料Ｇを略均一に押圧することができる。また、成形型３０Ａが受け型２０Ａの収容凹部２１と嵌合していることにより、押圧部３１に押圧された溶融ガラス材料Ｇは上方に位置する成形キャビティ３５Ａ内に開口部３２を介して押し上げられるので、容易に成形キャビティ３５Ａへ導入させることができる。そして、成形型３０Ａがさらに下降され、図３に示すように、溶融ガラス材料Ｇが成形キャビティ３５Ａ内に充填され、圧力２２〜５０ＭＰａで約３秒間加圧されてガラス成形体６０Ａが成形される。

上記加圧後、成形型３０Ａの位置を保持したまま圧力を０ＭＰａとして、ガラス成形体６０Ａの温度が約４５０℃となるまで冷却される。次いで、エア流通部３８を介して図示しないエア圧縮機により成形キャビティ３５内にエアが吐出されると共に、移動手段により成形型３０Ａが上昇されて受け型２０Ａと成形型３０Ａとが離隔され、ガラス成形体６０Ａが受け型２０Ａから適宜取り出される。

取り出されたガラス成形体６０Ａは、徐冷のために約４５０℃で約３０分間保持した後、常温まで冷却され、余剰部６２Ａを公知の切削加工や研磨加工等で取り除くことにより、図４，５に示すホモジナイザー（ガラス成形品）５０が得られる。特に、このホモジナイザー５０にあっては、成形表面（下面５２や各側面５３）にシワ等が形成されることを抑制して均質な面とすることができるため、成形面に対して研磨加工等を施す必要がない。

また、ガラス成形体６０Ａでは、余剰部６２Ａを取り除かず、収容凹部２１Ａの底部２２Ａに接していた面のみに研磨加工を施して、図６に示すようなつば部５６Ａを有するホモジナイザー５０Ａとしてもよい。つば部５６Ａが形成されることにより、図示しない集光式太陽光発電装置にホモジナイザー５０Ａを設置する際の安定性が向上すると共に、設置部分の装置内部に埃やゴミ等の異物が進入することを防止することができる。

次に、ガラス成形品（ホモジナイザー）５０の具体的な実施例について説明する。以下の実施例において、成形品１，２，３，４は、それぞれ図１〜図３に図示した第１実施例に係る成形装置１０によって成形されたホモジナイザーである。また、比較品１，２，３，４は、それぞれ図１８〜図２０に図示した従来の成形装置１００によって成形されたホモジナイザーである。

各成形品１〜４及び各比較品１〜４について、側面の表面粗さ（Ｒａ）の測定を行った。測定箇所は、図５に示すように、側面５３の上面５１側近傍の第１測定点Ｓ１、側面５３の下面５２側近傍の第２測定点Ｓ２である。測定装置は、株式会社東京精密製のサーフコム４８０Ａを使用した。なお、測定時のカットオフ値は０．８ｍｍ、表面粗さの単位はμｍである。

成形品１について、第１測定点Ｓ１の表面粗さは０．９０９、第２測定点Ｓ２の表面粗さは１．０８１であった。成形品２について、第１測定点Ｓ１の表面粗さは０．６７５、第２測定点Ｓ２の表面粗さは０．９６９であった。成形品３について、第１測定点Ｓ１の表面粗さは０．８５２、第２測定点Ｓ２の表面粗さは１．０７２であった。成形品４について、第１測定点Ｓ１の表面粗さは０．７４５、第２測定点Ｓ２の表面粗さは０．８５４であった。成形品１〜４の表面粗さの平均値は０．８９５であり、標準偏差は０．１３５１であった。

一方、比較品１について、第１測定点Ｓ１の表面粗さは１．９８３、第２測定点Ｓ２の表面粗さは１．２４２であった。比較品２について、第１測定点Ｓ１の表面粗さは１．２５４、第２測定点Ｓ２の表面粗さは１．１０２であった。比較品３について、第１測定点Ｓ１の表面粗さは１．７８７、第２測定点Ｓ２の表面粗さは１．１３０であった。比較品４について、第１測定点Ｓ１の表面粗さは１．７７４、第２測定点Ｓ２の表面粗さは１．０６５であった。比較品１〜４の表面粗さの平均値は１．４１７であり、標準偏差は０．３４４１であった。

表１の測定結果に示したように、各成形品１〜４の表面粗さは、従来品である各比較品１〜４の表面粗さと比較して大幅に改善されており、表面精度が格段に向上されたことが明らかとなった。

また、各成形品１〜４及び各比較品１〜４について、上面５１及び下面５２の寸法精度の測定を行った。測定箇所は、上面５１の横辺及び縦辺、下面５２の横辺及び縦辺である。測定装置は、有限会社シャンテック製の光学式（非接触式）形状測定器を使用した。寸法精度の単位はｍｍである。

成形品１の上面について、横辺が１１．１０で縦辺が１１．００であった。成形品２の上面について、横辺が１１．００で縦辺が１１．００であった。成形品３の上面について、横辺が１１．００で縦辺が１１．００であった。成形品４の上面について、横辺が１１．００で縦辺が１１．１０であった。各成形品１〜４上面の各辺の最大値は１１．１０、最小値は１１．００であり、標準偏差は０．０４であった。

一方、比較品１の上面について、横辺が１１．１０で縦辺が１１．００であった。比較品２の上面について、横辺が１１．００で縦辺が１１．００であった。比較品３の上面について、横辺が１１．００で縦辺が１０．９０であった。比較品４の上面について、横辺が１０．９０で縦辺が１１．００であった。各比較品１〜４上面の各辺の最大値は１１．１０、最小値は１０．９０であり、標準偏差は０．０６であった。

成形品１の下面について、横辺が６．５０で縦辺が６．４７であった。成形品２の下面について、横辺が６．５０で縦辺が６．５１であった。成形品３の下面について、横辺が６．５０で縦辺が６．５０であった。成形品４の下面について、横辺が６．５０で縦辺が６．５０であった。各成形品１〜４下面の各辺の最大値は６．５１、最小値は６．４７であり、標準偏差は０．０１であった。

一方、比較品１の下面について、横辺が６．５２で縦辺が６．４３であった。比較品２の下面について、横辺が６．４３で縦辺が６．４３であった。比較品３の下面について、横辺が６．４８で縦辺が６．４３であった。比較品４の下面について、横辺が６．４０で縦辺が６．４３であった。各比較品１〜４下面の各辺の最大値は６．５２、最小値は６．４０であり、標準偏差は０．０４であった。

表２，３の測定結果に示したように、各成形品１〜４の寸法精度は、従来品である各比較品１〜４の寸法精度と比較してばらつきが少なく、安定した形状を呈していることが明らかとなった。

さらに、各成形品１〜４及び各比較品１〜４について、側面の平面度（ＷＣＭ）の測定を行った。測定箇所は、図５に示すように、側面５３上下方向の第１測定方向Ｌ１、側面５３の下面５２側近傍水平方向の第２測定方向Ｌ２、側面５３の上面５１側近傍水平方向の第３測定方向Ｌ３である。測定装置は、株式会社東京精密製のサーフコム４８０Ａを使用した。なお、測定時のカットオフ値は０．８ｍｍ、平面度の単位はμｍである。

成形品１について、第１測定方向Ｌ１の平面度は５５．２０であった。成形品２について、第１測定方向Ｌ１の平面度は６５．４０であった。成形品３について、第１測定方向Ｌ１の平面度は４９．２０であった。成形品４について、第１測定方向Ｌ１の平面度は５０．２０であった。成形品１〜４の第１測定方向Ｌ１の平面度の最大値は６５．４０、最小値は４９．２０、平均値は５５．００であり、標準偏差は６．４２であった。

比較品１について、第１測定方向Ｌ１の平面度は８０．６０であった。比較品２について、第１測定方向Ｌ１の平面度は８６．６０であった。比較品３について、第１測定方向Ｌ１の平面度は７１．９０であった。比較品４について、第１測定方向Ｌ１の平面度は９８．３０であった。比較品１〜４の第１測定方向Ｌ１の平面度の最大値は９８．３０、最小値は７１．９０、平均値は８４．３５であり、標準偏差は９．６０であった。

成形品１について、第２測定方向Ｌ２の平面度は５０．３０であった。成形品２について、第２測定方向Ｌ２の平面度は２９．９０であった。成形品３について、第２測定方向Ｌ２の平面度は５９．３０であった。成形品４について、第２測定方向Ｌ２の平面度は８０．２０であった。成形品１〜４の第２測定方向Ｌ２の平面度の最大値は８０．２０、最小値は２９．９０、平均値は５４．９３であり、標準偏差は１８．０７であった。

比較品１について、第２測定方向Ｌ２の平面度は５５．２０であった。比較品２について、第２測定方向Ｌ２の平面度は４０．３０であった。比較品３について、第２測定方向Ｌ２の平面度は１０４．００であった。比較品４について、第２測定方向Ｌ２の平面度は８０．５０であった。比較品１〜４の第２測定方向Ｌ２の平面度の最大値は１０４．００、最小値は４０．３０、平均値は７０．００であり、標準偏差は２４．３３であった。

成形品１について、第３測定方向Ｌ３の平面度は４４．００であった。成形品２について、第３測定方向Ｌ３の平面度は１５．９０であった。成形品３について、第３測定方向Ｌ３の平面度は１９．３０であった。成形品４について、第３測定方向Ｌ３の平面度は２６．２０であった。成形品１〜４の第３測定方向Ｌ３の平面度の最大値は４４．０、最小値は１５．９０、平均値は２６．３５であり、標準偏差は１０．８４であった。

比較品１について、第３測定方向Ｌ３の平面度は４５．７０であった。比較品２について、第３測定方向Ｌ３の平面度は２５．３０であった。比較品３について、第３測定方向Ｌ３の平面度は９９．１０であった。比較品４について、第３測定方向Ｌ３の平面度は５５．５０であった。比較品１〜４の第３測定方向Ｌ３の平面度の最大値は９９．１０、最小値は２５．３０、平均値は５６．４０であり、標準偏差は２６．９５であった。

表４〜６の測定結果に示したように、各成形品１〜４の平面度は、従来品である各比較品１〜４の平面度と比較してばらつきが少なく、安定した形状を呈していることが明らかとなった。

以上、図示し説明したように、本願発明の成形方法及び成形装置によれば、受け型と成形型との加圧合接により、受け型の収容凹部の溶融ガラス材料を成形型の押圧部により押圧するとともに開口部を介して成形キャビティに導入して成形するため、ガラス成形品の成形表面にシワ等の不均質な面が形成されることを抑制することが可能となる。これにより、従来に比してガラス成形品の表面精度、寸法精度、平面度等の成形精度を向上させることができ、あわせて、成形表面に対する研磨加工等の工程が不要となるため作業効率が向上する。

次に、他の実施例に係る成形装置について説明する。図７，８に示す第２実施例に係る成形装置１０Ｂは、底部２２Ｂが球面状に形成された収容凹部２１Ｂを有する受け型２０Ｂを備える。なお、以下の実施例において、第１実施例と同一の符号は同一の構成を表すものとして、説明を省略する。

この成形装置１０Ｂでは、図７に示すように、適量の溶融ガラス材料Ｇが受け型２０Ｂの収容凹部２１Ｂに供給された後、成形型３０Ａが前進されて受け型２０Ｂに近接される。そして、図８に示すように、受け型２０Ｂと成形型３０Ａとが加圧合接されると、成形型３０Ａの押圧部３１により収容凹部２１Ｂに収容された溶融ガラス材料Ｇの自由面Ｇ２が押圧され、開口部３２を介して成形キャビティ３５Ａ内に導入されてガラス成形体６０Ｂが成形される。

成形装置１０Ｂによって成形されたガラス成形体６０Ｂは、収容凹部２１Ｂの底部２２Ｂが球面状に形成されていることにより、表面が球面状に形成された余剰部６２Ｂを有している。この余剰部６２Ｂの球面上表面を適宜研磨加工することにより、図９に示すように、球面状の受光面５７Ｂを有するつば部５６Ｂが形成されたガラス成形品（ホモジナイザー）５０Ｂを得ることができる。このガラス成形品５０Ｂでは、つば部５６Ｂにより集光式太陽光発電装置への設置時の安定性を向上させることができると共に装置内への異物の進入を防止することができ、さらに、球面状の受光面５７Ｂにより効率よく集光することができる。なお、ガラス成形品５０Ｂにあっては、第１実施例のガラス成形品５０（５０Ａ）と同様に、成形表面（下面５２や各側面５３）にシワ等が形成されることを抑制して均質な面とすることができるため、成形表面に対して研磨加工等を施す必要がない。

図１０，１１に示す第３実施例に係る成形装置１０Ｃは、天面３６Ｃが球面状に形成されるとともに連接された側面３７Ｃが逆角錐台形状に形成された成形キャビティ３５Ｃを有する成形型３０Ｃを備える。この成形型３０Ｃは、実施例の成形型３０は、同形状の２つのパーツを組み合わせて成形キャビティ３５Ｃの側面３７Ｃを形成する胴型４０Ｃと、開口部３２の反対側に合着され成形キャビティ３５Ｃの球面状の天面３６Ｃを形成する上型４５Ｃとを有する割り型からなる。実施例の成形装置１０Ｃにおいて、押圧部３１と側面３７Ｃとの傾斜角は約９６．４°である。

この成形装置１０Ｃでは、図１０に示すように、適量の溶融ガラス材料Ｇが受け型２０Ａの収容凹部２１Ａに供給された後、成形型３０Ｃが前進され、図１１に示すように、受け型２０Ａと成形型３０Ｃとが加圧合接される。これにより、収容凹部２１Ｂに収容された溶融ガラス材料Ｇの自由面Ｇ２が成形型３０Ｃの押圧部３１に押圧され、開口部３２を介して成形キャビティ３５Ｃ内に導入されてガラス成形体６０Ｃが成形される。

ガラス成形体６０Ｃは、成形キャビティ３５Ｃの天面３６Ｃが球面状に形成されていることにより、本体部６１Ｃの上面６３Ｃが球面状に形成される。そして、ガラス成形体６０Ｃの余剰部６２Ｃを適宜切削加工や研磨加工することにより、図１２に示すように、球面状の上面５１Ｃを有するガラス成形品（ホモジナイザー）５０Ｃを得ることができる。このガラス成形品５０Ｃにおいても、成形表面（上面５１Ｃや各側面５３）に対して研磨加工等を施す必要がない。また、このガラス成形品５０Ｃでは、球面状の上面５１Ｃを受光面として効率よく集光することができる。なお、図示しないが、ガラス成形品６０Ｃを得るに際し、ガラス成形体６０Ｃの余剰部６２Ｃを残してつば部を形成してもよい。

図１３〜図１５に示す第４実施例に係る成形装置１０Ｄは、底部２２Ｄが移動可能な収容凹部２１Ｄを有する受け型２０Ｄと、押圧部３１が収容凹部２１Ｄの底部２２Ｄに対向するように配置された成形型３０Ａとを有し、移動手段（図示せず）により受け型２０Ｄの底部２２Ｄと成形型３０Ａの双方が移動されるように構成されている。各図において、符号２６は底部２２Ｄを構成する第１可動部材、２７は第１可動部材２６内に摺動可能に嵌挿されて第１可動部材と共に底部２２Ｄを構成する第２可動部材である。なお、第１可動部材２６と第２可動部材２７は、それぞれ異なる移動手段により移動される。

この成形装置１０Ｄでは、まず、図１３に示すように、受け型２０Ｄの収容凹部２１Ｄの底部２２Ｄが下降された前進位置に配置されるとともに、成形型３０Ａが上昇された後退位置に配置され、収容凹部２１Ｄに適量の溶融ガラス材料Ｇが供給される。この時、溶融ガラス材料Ｇは、自由面Ｇ２が成形型３０Ａの押圧部３１に対向するように底部２２Ｄ上に載置される。

次に、図１４に示すように、移動手段により成形型３０Ａが下降（前進）されて、受け型２０Ｄの収容凹部２１Ｄに嵌合される。続いて、図１５に示すように、収容凹部２１Ｄの底部２２Ｄが移動手段により成形型３０Ａに向かって上昇される。この時、底部２２Ｄの第１可動部材２６と第２可動部材２７とは、それぞれ対応する移動手段を同期させて一体的に上昇するように制御されている。

ここで、底部２２Ｄに載置された溶融ガラス材料Ｇは、底部２２Ｄとともに成形型３０Ａに向かって上昇されることにより、自由面Ｇ２が成形型３０Ａの押圧部３１に押圧されるため、成形キャビティ３５Ａに開口部３２を介して押し上げられるように導入される。そして、成型キャビティ３５Ａに溶融ガラス材料Ｇが充填され、加圧されてガラス成形体６０Ａが成形される。なお、溶融ガラス材料Ｇが成型キャビティ３５Ａに充填された際に、底部２２Ｄの第２可動部材２７を個別に圧力制御することにより、ガラス成形体６０Ａにヒケが発生することを抑制することができる。

成形装置１０Ｄにより成形されたガラス成形体６０Ａでは、前記したように、適宜切削加工や研磨加工等を施すことによって、ガラス成形品５０あるいはつば部５６Ａを有するガラス成形品５０Ａを得ることができる。

図１６，１７に示す第５実施例に係る成形装置１０Ｅは、複数のガラス成形品（ガラス成形体６０Ｅ）を一括して成形することを可能としたものであって、複数のガラス成形品が成形可能な分量の溶融ガラス材料Ｇ５が収容される収容凹部２１Ｅを有する受け型２０Ｅと、複数（図示の例では２つ）の成形キャビティ３５Ａ，３５Ａが形成された成形型３０Ｅとを備える。図において、符号２２Ｅは供給された溶融ガラス材料Ｇ５が載置される収容凹部２１Ｅの平面状の底部、６２Ｅはガラス成形体６０Ｅの余剰部である。

この成形型３０Ｅでは、一体形状のつぼ型、あるいは、複数のパーツを組み合わせて形成される割り型等、適宜に構成することができる。図示の例では、複数のパーツを組み合わせて複数の成形キャビティ３５Ａ，３５Ａの各側面３７Ａ，３７Ａを形成する同型４０Ｅと、開口部３２の反対側に合着され成形キャビティ３５Ａ，３５Ａの各天面３６Ａ，３６Ａを形成する上型４５Ｅとを有する割り型からなる。また、図示しないが、成形型３０Ｅとしては、単一のガラス成形品を成形するための成形型を適宜組み合わせて構成してもよい。

成形装置１０Ｅでは、図１６に示すように、適量の溶融ガラス材料Ｇ５が受け型２０Ｅの収容凹部２１Ｅに供給された後、図１７に示すように、成形型３０Ｅが前進されて受け型２０Ｅと加圧合接される。これにより、溶融ガラス材料Ｇ５の自由面Ｇ２が成形型３０Ｅの押圧部３１に押圧され、各開口部３２，３２を介して各成形キャビティ３５Ａ，３５Ａ内に導入されてガラス成形体６０Ｅが成形される。

このガラス成形体６０Ｅは、余剰部６２Ｅを適宜切断するとともに、切削加工や研磨加工等を施すことによって、複数（図示の例では２つ）のガラス成形品５０あるいはつば部５６Ａを有するガラス成形品５０Ａを得ることができる。また、このように複数のガラス成形品５０（５０Ａ）を一括して形成した場合であっても、成形表面（下面５２や各側面５３）に対して研磨加工等を施す必要がないことはいうまでもない。

このように、第２〜第５実施例に係る成形装置１０Ｂ〜１０Ｅにおいても、第１実施例の成形装置１０Ａと同様に、ガラス成形品の成形表面にシワ等の不均質な面が形成されることを抑制することが可能となるため、従来に比してガラス成形品の表面精度、寸法精度、平面度等の成形精度を向上させることができるとともに、作業効率を向上させることができる。

なお、本発明のガラス成形品の成形方法及びその装置は、前述の実施例のみに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。例えば、実施例では、ガラス成形品を集光式太陽光発電用のホモジナイザーとしたが、これに限定されず、光学系のレンズやプリズム等の加圧成形可能な適宜のガラス成形品を成形することができる。

また、第１〜第３，第５実施例では、成形装置の受け型を機台に固定し、その上方に成形型を配置して、移動手段により成形型を昇降させる構成としたが、上方に配置した成形型を機台に固定し、その下方に配置された受け型を移動手段により昇降させて成形するように構成してもよい。さらに、受け型と成形型とを左右方向に配置して、移動手段により受け型と成形型のいずれか一方又は双方を左右方向に移動させるように構成することもできる。

さらに、第５実施例では、２つのガラス成形品を一括して成形する構成としたが、必要に応じてそれ以上の個数のガラス成形品を一括して成形するように構成してもよい。その場合、成形型では、複数の成形キャビティを直列状に形成したり（例えば、ガラス成形品を４つ形成する場合は、成形キャビティを４つ直列に形成する）、所定個数の成形キャビティを一組として並列状に形成する（例えば、ガラス成形品を４つ形成する場合は、成形キャビティを２つずつ並列に形成する）等、適宜に構成することができる。また、成形キャビティの形状は、全て同形でも構わないし、それぞれ異なる形状としても構わない。

１０成形装置
２０受け型
２１収容凹部
３０成形型
３１押圧部
３２開口部
３５成形キャビティ
Ｇ溶融ガラス材料

Claims

溶融ガラス材料を受け型の収容凹部に収容した後、
前記受け型の収容凹部に対向する押圧部と開口部とを有しかつ前記開口部に連続する成形キャビティを有する成形型を前記受け型と加圧合接せしめ、
前記受け型の収容凹部の前記溶融ガラス材料を前記成形型の押圧部により押圧するとともに前記開口部を介して前記成形キャビティに導入して成形する
ことを特徴とするガラス成形品の成形方法。
前記溶融ガラス材料を前記成形キャビティに導入するに際して前記成形キャビティ内が真空吸引されるとともに、成形後に前記成形キャビティ内にエアが吐出される請求項１に記載のガラス成形品の成形方法。
溶融ガラス材料を収容するための収容凹部を有する受け型と、
前記受け型の収容凹部に対向する押圧部と開口部とを有しかつ前記開口部に連続する成形キャビティを有する成形型と、
前記受け型と前記成形型のいずれか一方または双方を移動させ加圧合接させ又は互いに離隔させる移動手段とを有し、
前記成形型と前記受け型との加圧合接により、前記受け型の収容凹部の前記溶融ガラス材料を前記成形型の押圧部により押圧するとともに前記開口部を介して前記成形キャビティに導入して成形する
ことを特徴とするガラス成形品の成形装置。
前記受け型の収容凹部の内周壁部と前記成形型の外周壁部とが互いに移動方向に摺接する嵌合面として形成された請求項３に記載のガラス成形品の成形装置。
前記成形型の押圧部が前記開口部の外周に形成された請求項３又は４に記載のガラス成形品の成形装置。
前記成形型の成形キャビティに該成形キャビティ内を真空吸引するまたは前記成形キャビティ内にエアを吐出するためのエア流通部が形成されている請求項３ないし５のいずれか１項に記載のガラス成形品の成形装置。
前記移動手段がサーボ機構を含むものである請求項３ないし６のいずれか１項に記載のガラス成形品の成形装置。