JP5919109B2 - ガラス塊成形装置、ガラス塊の製造方法及びガラス光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熔融ガラスから精密プレス成形用のガラス塊（ガラスゴブやプリフォーム）を成形することができるガラス塊成形装置、該装置を用いてガラス塊を製造する製造方法、及び該方法によって製造されたガラス塊を再加熱しプレスしてガラス光学素子を製造する製造方法に関する。

熔融ガラス供給部より流出される熔融ガラスから精密プレス成形用のガラス塊を成形するガラス塊成形装置が知られている。この種のガラス塊成形装置の具体的構成は、例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載のガラス塊成形装置は、熔融ガラス供給部より所定容量の熔融ガラス塊をガラス成形型により受けて、ガラス成形型と上型との間でプレス成形する。プレス成形後に得られたガラス塊は、ガラス塊成形装置の外部へ搬出される。すなわち、ガラス塊成形装置では、ガラス成形型への熔融ガラス塊のキャスト、キャストされた熔融ガラス塊のプレス成形、プレス成形後のガラス塊のテイクアウトが順次行われる。

特開平７−６９６５３号公報

特許文献１に記載のガラス塊成形装置は、熔融ガラス塊のプレス成形中、成形室内の気圧を上昇させることにより熔融ガラスの流出を一時的に停止させて、次のガラス成形型への熔融ガラス塊のキャストを待機させている。そのため、生産効率が低く、単位時間当たりに生産可能なガラス塊の数量が少ないという欠点を抱えている。そこで、プレス成形中に次のガラス成形型へ熔融ガラス塊をキャストすることが考えられる。しかし、特許文献１に例示されるように、この種のガラス塊成形装置ではキャストよりもプレス成形に時間が掛かるため、次のガラス成形型は熔融ガラス塊のキャストが完了しても、前のプレス成形型でプレス成形が完了するまでプレス工程に移行することができず、待機しなければならない。そのため、この場合も結局は生産効率が低く、単位時間当たりに生産可能なガラス塊の数量をあまり増やすことができない。また、キャストされる熔融ガラス塊の容量が大きいほどプレス成形に時間が掛かり、熔融ガラス塊キャスト後の待機時間が長くなるため、生産効率の低下が著しいと推察される。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プレス成形に掛かる時間に依存した生産効率の低下を避けるのに好適なガラス塊成形装置を提供することである。また、ガラス塊の製造方法及びガラス光学素子の製造方法を提供することである。

本発明の一形態に係るガラス塊成形装置は、ガラス成形型に対する熔融ガラス塊のキャストよりも、該ガラス成形型にキャストされた熔融ガラス塊のプレス成形に時間の掛かる装置であり、循環路と、ガラス成形型を搭載した複数の移送台と、複数の移送台の各々を循環路上のキャスト位置、プレス位置に順次かつ循環的に移送する移送制御手段と、プレス位置で切替接続される複数の切替接続路と、複数の切替接続路の一つをプレス位置上に選択的に配置すると共に残りの切替接続路を循環路から切断された退避位置上に退避させる位置制御手段と、プレス位置及び退避位置にてガラス成形型上の熔融ガラス塊をプレス成形するプレス手段とを備えており、キャスト位置におけるガラス成形型への熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時に、移送制御手段により、プレス位置への当該移送台の移送を開始し、プレス位置への移送が開始された移送台が待機することなく該プレス位置へ送入されるよう、該移送台が該プレス位置へ到達する前に、位置制御手段により、複数の切替接続路の位置を制御することで、プレス手段による熔融ガラス塊のプレス成形が完了する移送台をプレス位置に配置すると共に、移送制御手段により、該プレス位置に配置された移送台を循環路上のテイクアウト位置に向けて送出することを特徴とする。

本発明の一形態によれば、熔融ガラス塊のキャスト後に移送台をキャスト工程にて待機させることなくプレス工程へ速やかに移送させることができるため、プレス成形に掛かる時間に依存した生産効率の低下が避けられる。また、熔融ガラス塊のキャスト時間に影響されずにプレス成形に必要な時間を充分確保することができるため、プレス成形を行うプレス手段を熔融ガラス塊に長時間接触させておくことができ、熔融ガラス塊から熱を充分に奪う事ができる。そのため、ガラス塊からプレス手段を離した後、ガラス塊が持つ内部熱により成形した面が変形してしまうことを抑止することができ、結果、高い成形精度でもってガラス塊を成形することができる。また、成形すべきガラス塊の容量が大きいほど（プレス成形に時間が掛かるほど）生産効率について高い改善効果が得られるものと考えられる。

位置制御手段は、例えば、退避位置に退避された移送台を、プレス手段による熔融ガラス塊のプレス成形が完了するまでのタイミングでプレス位置に戻す。この場合、移送制御手段は、プレス位置に戻された移送台にてプレス成形が完了すると同時に当該移送台を循環路上のテイクアウト位置に向けて送出する。

プレス手段は、複数の切替接続路の各々に対して備えられた構成としてもよい。この場合、切替接続路は、プレス位置、退避位置の各位置に、対応するプレス手段と一体に移動される。

移送台には、一対のガラス成形型が搭載されていてもよい。この場合、キャスト位置にて、一対のガラス成形型に対して熔融ガラス塊が順次キャストされる。移送制御手段は、キャスト位置における一対のガラス成形型への熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時にプレス位置への当該移送台の移送を開始する。

また、本発明の一形態に係るガラス塊の製造方法は、上記のガラス塊成形装置を用いてガラス塊を成形する方法であり、ガラス成形型に対して熔融ガラス塊をキャストする工程と、ガラス成形型にキャストされた熔融ガラス塊をプレス成形する工程とを含み、キャスト位置におけるガラス成形型への熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時に、プレス位置への当該移送台の移送を開始し、プレス位置への移送が開始された移送台が待機することなく該プレス位置へ送入されるよう、該移送台が該プレス位置へ到達する前に、複数の切替接続路の位置を制御することでプレス手段による熔融ガラス塊のプレス成形が完了する移送台をプレス位置に配置すると共に、該プレス位置に配置された移送台を循環路上のテイクアウト位置に向けて送出する。

また、本発明の一形態に係るガラス光学素子の製造方法は、上記の製造方法を用いて製造されたガラス塊を所定のプレス成形型に導入する工程と、所定のプレス成形型に導入されたガラス塊を軟化した状態で精密プレス成形する工程と、精密プレス成形されたガラス光学素子をプレス成形型より取り出す工程とを含む。

また、本発明の一形態に係るガラス光学素子の製造方法は、上記の製造方法を用いて製造されたガラス塊を所定のプレス成形型に導入する工程と、所定のプレス成形型に導入されたガラス塊を軟化した状態でプレス成形し、所定の最終形状に近似する形状を持つ中間体を形成する工程と、形成された中間体に少なくとも研磨加工を施すことにより最終形状を持つガラス光学素子を得る工程とを含む。

本発明の一形態に係るガラス塊成形装置によれば、プレス成形に掛かる時間に依存した生産効率の低下を避けるのに好適なガラス塊成形装置が提供される。また、プレス成形に掛かる時間に依存した生産効率の低下を避けることが可能なガラス塊の製造方法、及び該方法により製造されたガラス塊を用いて精度の高いガラス光学素子を製造することができる製造方法が提供される。

本発明の実施形態に係るガラス塊成形装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るガラス塊成形装置の循環路上に配置された移送台の上面図、断面図である。 本発明の実施形態に係るガラス塊成形装置による精密プレス成形用のガラス塊の製造方法の説明を補助する説明補助図である。 本発明の実施形態に係る各移送台におけるガラス塊の製造のタイミングチャートを示す図である。 本発明の実施形態のキャスト工程及びプレス工程における各移送台の配置を説明する模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るガラス塊成形装置について説明する。

図１は、本実施形態のガラス塊成形装置１の全体構成を示す図である。図１に示されるように、ガラス塊成形装置１は、環状の循環路１０２、複数の移送台１０４（本実施形態では３台）、熔融ガラス供給部１０６、プレス用上型１０８、加熱炉１１０（１１０ａ、１１０ｂ）、コントローラ１１２、スライドテーブル１１４、テーブル駆動機構１１６及びテイクアウト手段１１８を備えている。

図２（ａ）、図２（ｂ）はそれぞれ、循環路１０２上に配置された移送台１０４の上面図、断面図である。図２に示されるように、循環路１０２は、幅の異なる２種類のレールを積み重ねた構成となっており、下段側に主ガイドレール１０２ａを備え、上段側にラックレール１０２ｂを備えている。

移送台１０４は、一対のガラス成形型１２０を搭載したキャリッジプレート１０４ａを備えている。キャリッジプレート１０４ａの下面側には、ベアリングを内蔵した二対の車輪１０４ｂ及び１つのピニオン１０４ｃが取り付けられている。キャリッジプレート１０４ａは、二対の車輪１０４ｂを介して主ガイドレール１０２ａに走行可能に連接されている。また、ピニオン１０４ｃは、ラックレール１０２ｂの側面（ラック）に噛合されている。コントローラ１１２は、移送台１０４に設置されたピニオン駆動部１０４ｄを移送台１０４毎に独立に駆動制御することができる。

コントローラ１１２によるピニオン駆動部１０４ｄの制御によりピニオン１０４ｃが回転すると、その回転力がラックレール１０２ｂに沿った運動に変換される。この運動に追従して二対の車輪１０４ｂの各々が主ガイドレール１０２ａの側面を転がることにより、キャリッジプレート１０４ａ（移送台１０４）が循環路１０２上を走行する。車輪１０４ｂを用いた循環路１０２上のキャリッジプレート１０４ａの走行システムについては、例えばＡＳＫ社の”ＡＳＫ ローリング ガイド システム”（登録商標）を利用して構築することができる。なお、図面の明瞭化する便宜上、コントローラ１１２と各移送台１０４のピニオン駆動部１０４ｄとの結線は省略している。

［ガラス塊の製造］
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、ガラス塊成形装置１による精密プレス成形用のガラス塊の製造方法の説明を補助する説明補助図である。図３（ａ）はキャスト工程の説明補助図であり、図３（ｂ）はプレス工程の説明補助図である。なお、移送台１０４は、図１の矢印にて示されるように、循環路１０２を時計回りに循環移送される。

〈キャスト工程〉
ガラス塊を製造するにあたり、移送台１０４が循環路１０２上のキャスト位置Ｐｃに移送される。より詳細には、移送台１０４は、一対のガラス成形型のうち下流（右）側のガラス成形型１２０（符号１２０Ａ）がキャスト位置Ｐｃで停留するように移送される。キャスト位置Ｐｃに停留したガラス成形型１２０の直上には、熔融ガラス供給部１０６先端の流出ノズル１０６ａが配置されている。ここで、熔融ガラス供給部１０６の上部は、図示省略された攪拌槽、清澄槽、ガラス熔解槽へ連通している。これにより、熔解、清澄、均質化された熔融ガラスが連続して熔融ガラス供給部１０６に供給される。流出ノズル１０６ａからは、清澄、均質化された熔融ガラスが連続して一定速度で流出される。

キャスト位置Ｐｃに停留するガラス成形型１２０の下方には、ガラス成形型１２０を垂直方向に移動させる昇降機１２２が設置されている。昇降機１２２は、ガラス成形型１２０を下面より支持する摺動軸体１２０ａを下方から突き上げる突き上げ軸体１２２ａ、及び突き上げ軸体１２２ａを垂直方向に昇降させる昇降用モータ（不図示）を備えている。昇降機１２２は、ガラス成形型１２０がキャスト位置Ｐｃに移送されると、突き上げ軸体１２２ａを上昇させて摺動軸体１２０ａを突き上げることにより、ガラス成形型１２０を流出ノズル１０６ａの近接位置まで上昇させる。

昇降機１２２は、流出ノズル１０６ａの近接位置まで上昇されたガラス形成型１２０が流出ノズル１０６ａより流出する熔融ガラス流の先端部を受け、その熔融ガラス流が所定容量に達するタイミングで突き上げ軸体１２２ａを急降下させる。これにより、ガラス成形型１２０（及び摺動軸体１２０ａ）が熔融ガラス流の流出速度よりも速い速度で降下して、熔融ガラス流から所定容量の熔融ガラス塊が分離される（降下切断法）。なお、ガラス成形型１２０への熔融ガラス塊のキャスト方法としては、ここで説明した降下切断法に限らず、例えば流出ノズル１０６ａより熔融ガラス塊を自重で滴下させる方法（滴下切断法）など、別の方法を採用してもよい。

次いで、移送台１０４は、一対のガラス成形型のうち上流（左）側のガラス成形型１２０（符号１２０Ｂ）がキャスト位置Ｐｃで停留するように所定距離移送される。この所定距離の移送に要する時間は例えば０．４ｓである。そして、上流側のガラス成形型１２０Ｂに対しても同様に、所定容量の熔融ガラス塊がキャストされる。このようにして、所定容量の熔融ガラス塊が、キャスト位置Ｐｃに順次移送されてくる移送台１０４の各ガラス成形型１２０に次々とキャストされる。

なお、ガラス成形型１２０からは、図示省略されたガス供給部より供給されるガス（例えば空気や窒素）が噴出している。そのため、熔融ガラス塊は、製造工程中、ガスの噴出圧によってガラス成形型１２０から浮上しており、ガラス成形型１２０との接触による成形不良の発生が抑えられている。

〈プレス工程〉
移送台１０４は、一対のガラス成形型１２０に対する熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時に、循環路１０２上のプレス位置Ｐｐに移送される。移送台１０４がキャスト位置Ｐｃからプレス位置Ｐｐに移送されるまでに掛かる時間は、例えば１．２ｓ（キャスト位置Ｐｃのガラス成形型を次のガラス成形型に入れ替えるのに掛かる時間＝０．４ｓ、ガラス成形型の入れ替わりに伴ってキャスト位置Ｐｃより送出された移送台１０４がプレス位置Ｐｐに到達するまでに掛かる時間＝０．８ｓ）である。プレス位置Ｐｐに移送された移送台１０４の各ガラス成形型１２０の直上には、プレス用上型１０８がそれぞれ設置されている。各ガラス成形型１２０内の熔融ガラス塊は、ガラス成形型１２０とプレス用上型１０８との間で所定の形状にプレス成形される。このとき、各熔融ガラス塊は、ガラス成形型１２０内にキャストされてからの経過時間が異なるため、キャストされてからの経過時間が等しくなるように、最初に下流側となるガラス成形型１２０Ａ内の熔融ガラス塊に対して一方のプレス用上型１０８によるプレス成形が開始され、次いで、キャスト後の経過時間が下流側のガラス成形型１２０Ａ内の熔融ガラス塊と等しくなるようにして上流側のガラス成形型１２０Ｂ内の熔融ガラス塊に対して他方のプレス用上型１０８によるプレス成形が行われる。このようにプレス成形するタイミングを異ならせることにより、２つのガラス成形型内にキャストされた熔融ガラス塊を同じ精度に成形することが可能となる。

〈テイクアウト工程〉
移送台１０４は、一対のガラス成形型１２０内の熔融ガラス塊のプレス成形が完了すると、プレス位置Ｐｐより送出される。プレス位置Ｐｐより送出された移送台１０４は、循環路１０２の一部を覆うようにして設置されたトンネル状の加熱炉１１０ａ内を移送される。移送台１０４の各ガラス成形型１２０内のガラス塊は、所定の温度プロファイルで管理された加熱炉１１０ａ内で徐々に冷却される。次いで、ガラス塊は加熱炉１１０ａ内で充分に冷却された状態で循環路１０２上のテイクアウト位置Ｐｔに移送される。テイクアウト位置Ｐｔにおいて、各ガラス成形型１２０内のガラス塊は、テイクアウト手段１１８による吹出ガスにより、図示省略されたガラス塊回収部に２つ同時に吹き飛ばされる。吹き飛ばされたガラス塊は、互いに接触することによる傷などが生じないようにしてガラス塊回収部により回収される。移送台１０４は、ガラス塊のテイクアウト後、加熱炉１１０ｂに移送される。加熱炉１１０ｂ内では、ガラス成形型１２０がガラス塊の成形に適した温度になるように調温される。このように、各ガラス成形型１２０では、熔融ガラス塊のキャスト、熔融ガラス塊のプレス成形、ガラス塊の冷却、ガラス塊のテイクアウトが順次行われる。各ガラス成形型１２０は、加熱炉１１０ｂによる調温後、再びキャスト工程へと戻されて、循環して使用される。なお、成形するガラス塊の容量が大きくテイクアウト位置Ｐｔに移送されたガラス塊が充分に冷却されていない場合には、下流側のガラス成形型１２０Ａ内で成形されたガラス塊を先にテイクアウトし、次いで、上流側のガラス成形型１２０Ｂ内で成形されたガラス塊をテイクアウトするようにしてもよい。また、２つのガラス塊を冷却するための時間を充分に確保するために、テイクアウト位置Ｐｔを図１中の左側（より下流側）にずらすなどしてもよい。また、成形するガラス塊の容量（重量）が大きいほど吹出ガスによる吹き飛ばしが難しくなるため、吹出ガスに替えて吸引パッドによりガラス塊を各ガラス成形型から取出してもよい。

［ガラス光学素子の製造］
ガラス塊成形装置１により成形されたガラス塊は、成形面を有するプレス成形型（不図示）内に導入されてプレス成形型と共に加熱・軟化され、軟化した状態で精密プレス成形されてプレス成形型の成形面の面形状が軟化したガラス塊に転写される。次いで、プレス成形型内に導入されたガラス塊はプレス成形型内で加圧された状態、あるいは、成形面がガラス塊に接触した状態で冷却され、所定温度（例えば、ガラス転移温度）以下になった後、プレス成形型より取り出される。これにより、成形面形状が転写されたガラス光学素子（例えば非球面レンズ）が得られる。このようにして製造された非球面レンズには、例えば、必要に応じて、芯取り加工や面取り加工等の各種研削・研磨加工や、染色加工、反射防止膜、紫外線カット等の各種コーティングが施されて、ガラス光学素子が得られる。なお、ガラス塊を成形型内に導入し、プレス成形型と共に加熱・軟化する上述の態様の他に、予めガラス塊を加熱し、軟化した状態で成形型内に導入し、精密プレス成形することもできる。

［ガラス塊の製造の具体的タイミングチャート］
ところで、従来の技術常識によれば、熔融ガラス塊のプレス成形はキャストよりも時間が掛かる工程であるため、本実施形態においても、ガラス成形型１２０に対する熔融ガラス塊のキャスト完了後、移送台１０４を直ぐさまプレス工程へ移送できないものと思われる。しかし、本実施形態のガラス塊成形装置１は、以下に説明するように動作することにより、移送台１０４を、ガラス成形型１２０に対する熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時にプレス位置Ｐｐへ移送することができる。すなわち、本実施形態においては、プレス成形に掛かる時間に拘わらず、熔融ガラス塊キャスト後の移送台１０４の待機時間を実質無くすことができ、プレス成形に掛かる時間に依存した生産効率の低下が避けられる。また、熔融ガラス塊のキャスト時間に影響されずにプレス成形に必要な時間を充分確保することができるため、プレス用上型１０８を熔融ガラス塊に長時間接触させておくことができ、熔融ガラス塊から熱を充分に奪う事ができる。そのため、ガラス塊からプレス用上型１０８を離型した後、ガラス塊が持つ内部熱により成形した面が変形してしまうことを抑止することができ、結果、高い成形精度でもってガラス塊を成形することができる。また、成形すべきガラス塊の容量が大きいほど（プレス成形に時間が掛かるほど）生産効率について高い改善効果が得られるものと考えられる。

図４は、各移送台１０４におけるガラス塊の製造のタイミングチャートを示す図である。また、図５は、キャスト工程及びプレス工程における各移送台１０４の配置を説明する模式図である。図４、図５の各図中、３台の移送台１０４の各々について、説明の便宜上、符号１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃを付す。また、移送台１０４Ａの下流側、上流側のガラス成形型にそれぞれ、符号１２０Ａａ、１２０Ｂａを付し、移送台１０４Ｂの下流側、上流側のガラス成形型にそれぞれ、符号１２０Ａｂ、１２０Ｂｂを付し、移送台１０４Ｃの下流側、上流側のガラス成形型にそれぞれ、符号１２０Ａｃ、１２０Ｂｃを付す。

図４に示されるように、移送台１０４Ａは、循環路１０２上の所定位置より移送されて、ガラス成形型１２０Ａａが流出ノズル１０６ａの直下にくる位置（キャスト位置Ｐｃ）で停留する（図５（ａ）参照）。次いで、キャスト位置Ｐｃへ移送されたガラス成形型１２０Ａａに対して熔融ガラス塊のキャストが行われる。移送台１０４Ａは、ガラス成形型１２０Ａａへのキャスト後、ガラス成形型１２０Ａｂが流出ノズル１０６ａの直下にくる位置（キャスト位置Ｐｃ）に移送され停留する。ガラス成形型１２０Ａｂに対してもガラス成形型１２０Ａａと同様に、熔融ガラス塊のキャストが行われる。本実施形態において、各ガラス成形型１２０への熔融ガラス塊のキャストに掛かる時間は８．０ｓとし、キャスト位置Ｐｃのガラス成形型を入れ替えるのに掛かる時間（キャスト位置Ｐｃに挿置されるガラス成形型が同じ移送台のガラス成形型１２０Ａから１２０Ｂに入れ替わるのに掛かる時間、及び該ガラス成形型１２０Ｂから次の移送台の１２０Ａに入れ替わるのに掛かる時間）は０．４ｓとする。

キャスト位置Ｐｃの次段位置には、スライドテーブル１１４が設置されている。スライドテーブル１１４には、平行に並ぶ複数本（本実施形態では２本）の切替接続路１３２、１３４が敷設されている。スライドテーブル１１４は、コントローラ１１２によるテーブル駆動機構１１６の駆動制御に従い、矢印Ｘ１方向又は矢印Ｘ２方向にスライド可能である。スライドテーブル１１４が矢印Ｘ１方向又は矢印Ｘ２方向にスライドすることにより、切替接続路１３２と１３４の一方が循環路１０２上のプレス位置Ｐｐに挿置されると共に他方が循環路１０２から切断された退避位置Ｐｅに退避される。図１中、退避位置Ｐｅは、循環路１０２の内側であり、切替接続路１３４の退避位置を示す。切替接続路１３２の退避位置Ｐｅは、循環路１０２の外側になるが、ここでは図示を省略する。

初期的には、切替接続路１３２がプレス位置Ｐｐに挿置されており、切替接続路１３２、１３４の何れの切替接続路上にも移送台１０４が配置されていない。そのため、移送台１０４Ａは、ガラス成形型１２０Ｂａに対する熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時にプレス位置Ｐｐへの移送が開始され、上述したように、例えば１．２ｓ後にプレス位置Ｐｐ（切替接続路１３２）に到達して停留する。また、移送台１０４Ｂは、移送台１０４Ａがプレス位置Ｐｐへ移送開始されると同時に循環路１０２上の所定位置より移送されて、ガラス成形型１２０Ａｂが流出ノズル１０６ａの直下にくる位置（キャスト位置Ｐｃ）で停留する（図５（ｂ）参照）。この時に掛かる時間は、上述のように、キャスト位置Ｐｃのガラス成形型を入れ替えるのに掛かる時間０．４ｓとなる。

切替接続路１３２の上方には、切替接続路１３２と一体となって移動する一対のプレス用上型１０８が設置されている。移送台１０４Ａがプレス位置Ｐｐ（切替接続路１３２）に停留すると、切替接続路１３２の上方に設置された一対のプレス用上型１０８の一方が降下して、ガラス成形型１２０Ａａ内の熔融ガラス塊をプレスする。また、所定の時間差で他方のプレス用上型１０８が降下して、ガラス成形型１２０Ｂａ内の熔融ガラス塊をプレスする。本実施形態において、ガラス成形型１２０とプレス用上型１０８とによるプレス成形に掛かる時間は１０．０ｓとすると、本実施形態における上述の所定の時間差は、ガラス成形型１２０Ａａ内の熔融ガラス塊へのプレスが開始されてから８．４ｓ後となる。

一方、移送台１０４Ｂでは、キャスト位置Ｐｃへ移送されたガラス成形型１２０Ａｂに対して熔融ガラス塊のキャストが行われる。移送台１０４Ｂは、ガラス成形型１２０Ａｂへのキャスト後、ガラス成形型１２０Ｂｂが流出ノズル１０６ａの直下にくる位置（キャスト位置Ｐｃ）に移送され停留する。ガラス成形型１２０Ｂｂに対してもガラス成形型１２０Ａｂと同様に、熔融ガラス塊のキャストが行われる。移送台１０４Ｂは、ガラス成形型１２０Ｂｂに対する熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時にプレス位置Ｐｐへの移送が開始される。

しかし、このタイミングでは、移送台１０４Ａにおいて、ガラス成形型１２０Ｂａ内の熔融ガラス塊に対するプレス成形処理が未だ完了していない（ガラス成形型１２０Ａａでのプレス成形は完了している）。そこで、スライドテーブル１１４は、移送台１０４Ａがプレス位置Ｐｐ（切替接続路１３２）に停留してから移送台１０４Ｂにてガラス成形型１２０Ａｂ及びＢｂに対する熔融ガラス塊のキャストが完了するまでの間に、矢印Ｘ１方向にスライドされる。これにより、移送台１０４Ａが配置されている切替接続路１３２が退避位置Ｐｅに退避されると共に、何れの移送台１０４も配置されていない切替接続路１３４がプレス位置Ｐｐに挿置される（図５（ｃ）参照）。そのため、移送台１０４Ｂは、熔融ガラス塊のキャスト後に実質待機することなく、プレス位置Ｐｐ（切替接続路１３４）に移送され停留される（図５（ｄ）参照）。なお、スライドテーブル１１４のスライド速度は低速であるため、プレス成形処理中あるいは熔融ガラス塊を浮上成形中にガラス成形型１２０を移動・停止させたとしても、熔融ガラス塊に作用する慣性力や振動等の影響でガラス塊の精度が低下する虞はない。

切替接続路１３２の上方に設けられた一対のプレス用上型１０８の他に、切替接続路１３４の上方にも、切替接続路１３４と一体となって移動する一対のプレス用上型１０８が設置されている。移送台１０４Ｂがプレス位置Ｐｐ（切替接続路１３４）に停留すると、切替接続路１３４の上方に設置された一対のプレス用上型１０８の一方が降下して、ガラス成形型１２０Ａｂ内の熔融ガラス塊をプレスする。また、所定の時間差で他方のプレス用上型１０８が降下して、ガラス成形型１２０Ｂｂ内の熔融ガラス塊をプレスする。なお、この所定の時間差とは、上述したように、ガラス成形型１２０Ａｂ内の熔融ガラス塊へのプレスが開始されてから８．４ｓ後である。

スライドテーブル１１４は、退避位置Ｐｅに退避している移送台１０４Ａにてガラス成形型１２０Ｂａ内の熔融ガラス塊に対するプレス成形処理が完了するタイミングで移送台１０４Ａを環状の循環路１０２に移送出来るように、ガラス成形型１２０Ｂａ内の熔融ガラス塊に対するプレス成形処理が完了するまでに矢印Ｘ２方向にスライドされ、プレス位置Ｐｐに停留する。すなわち、プレス位置Ｐｐには、切替接続路１３２上でプレス成形処理が完了する前（プレス成形処理中）に移送台１０４Ａが挿置され、退避位置Ｐｅにも、切替接続路１３４上でプレス成形処理中の移送台１０４Ｂが挿置される（図５（ｅ）参照）。なお、このとき、移送台１０４Ｂのガラス成形型１２０Ｂｂ内にある熔融ガラス塊はプレス成形前の状態である。

切替接続路１３２上の移送台１０４Ａは、プレス位置Ｐｐに戻された後、ガラス成形型１２０Ｂａ内の熔融ガラス塊に対するプレス成形処理が完了すると同時にプレス位置Ｐｐ（切替接続路１３２）より送出される。プレス位置Ｐｐより送出された移送台１０４Ａは、加熱炉１１０ａ、テイクアウト位置Ｐｔ、加熱炉１１０ｂを順に移送され、循環使用のため、キャスト位置Ｐｃ前段の所定位置に戻される（図５（ｆ）参照）。なお、図４においては、便宜上、所定位置に戻された後の移送台１０４Ａについて（移送台１０４Ｂ及び１０４Ｃについても）のタイミングチャートを省略する。

また、移送台１０４Ｃは、移送台１０４Ｂがプレス位置Ｐｐ（切替接続路１３４）へ移送開始されると同時に循環路１０２上の所定位置より移送されて、ガラス成形型１２０Ａｃが流出ノズル１０６ａの直下にくる位置（キャスト位置Ｐｃ）で停留する（図５（ｄ）参照）。次いで、キャスト位置Ｐｃへ移送されたガラス成形型１２０Ａｃに対して熔融ガラス塊のキャストが行われる。移送台１０４Ｃは、ガラス成形型１２０Ａｃへの熔融ガラス塊のキャスト後、ガラス成形型１２０Ｂｃが流出ノズル１０６ａの直下にくる位置（キャスト位置Ｐｃ）に移送され停留する。ガラス成形型１２０Ｂｃに対してもガラス成形型１２０Ａｃと同様に、熔融ガラス塊のキャストが行われる。移送台１０４Ｃは、ガラス成形型１２０Ｂｃに対する熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時にプレス位置Ｐｐへの移送が開始される。このとき、プレス位置Ｐｐ（切替接続路１３２）では、移送台１０４Ａが既に送出されている（図５（ｆ）参照）。そのため、移送台１０４Ｃは、プレス位置Ｐｐ（切替接続路１３２）に移送されて停留する（図５（ｇ）参照）。移送台１０４Ｃがプレス位置Ｐｐ（切替接続路１３２）に停留すると、切替接続路１３２の上方に設置された一対のプレス用上型１０８の一方が降下して、ガラス成形型１２０Ａｃ内の熔融ガラス塊をプレスする。また、上述した所定の時間差で他方のプレス用上型１０８が降下して、ガラス成形型１２０Ｂｃ内の熔融ガラス塊をプレスする。

スライドテーブル１１４は、退避位置Ｐｅに退避されている移送台１０４Ｂにてガラス成形型１２０Ｂｂ内の熔融ガラス塊に対するプレス成形処理が完了するタイミングで移送台１０４Ｂを環状の循環路１０２に移送出来るように、ガラス成形型１２０Ｂｂ内の熔融ガラス塊に対するプレス成形処理が完了するまでに、矢印Ｘ１方向にスライドされ、プレス位置Ｐｐに停留する。すなわち、プレス位置Ｐｐには、切替接続路１３４上でプレス成形処理が完了する前（プレス成形処理中）に移送台１０４Ｂが挿置され、退避位置Ｐｅにも、切替接続路１３２上でプレス成形処理中の移送台１０４Ｃが挿置される（図５（ｈ）参照）。なお、このとき、移送台１０４Ｃのガラス成形型１２０Ｂｃ内にある熔融ガラス塊はプレス成形前の状態である。

切替接続路１３４上の移送台１０４Ｂは、プレス位置Ｐｐに戻された後、ガラス成形型１２０Ｂｂ内の熔融ガラス塊に対するプレス成形処理が完了すると同時にプレス位置Ｐｐ（切替接続路１３４）より送出され、環状の循環路１０２上を移送される。プレス位置Ｐｐより送出された移送台１０４Ｂは、加熱炉１１０ａ、テイクアウト位置Ｐｔ、加熱炉１１０ｂを順に移送され、循環使用のため、キャスト位置Ｐｃ前段の所定位置に戻される（図５（ｉ）参照）。

切替接続路１３２上の移送台１０４Ｃについても、ガラス成形型１２０Ｂｃ内の熔融ガラス塊に対するプレス成形処理が完了するタイミングで移送台１０４Ｃを環状の循環路１０２に移送出来るように、ガラス成形型１２０Ｂｃ内の熔融ガラス塊に対するプレス成形処理が完了するまでにプレス位置Ｐｐに戻されて（図４及び図５では省略しているが、このとき、切替接続路１３４にはプレス成形処理中の移送台１０４Ａが配置）、ガラス成形型１２０Ｂｃ内の熔融ガラス塊に対するプレス成形処理が完了すると同時に移送台１０４Ｃがプレス位置Ｐｐより送出されて、加熱炉１１０ａ、テイクアウト位置Ｐｔ、加熱炉１１０ｂを順に移送され、循環使用のため、キャスト位置Ｐｃ前段の所定位置に戻される。

以上説明したように、本実施形態のガラス塊成形装置１を用いてガラス塊を製造する場合、熔融ガラス塊のキャスト後に移送台１０４を待機させることなくプレス工程へ速やかに移送させることができるため、プレス成形に掛かる時間に依存した生産効率の低下が避けられる。また、熔融ガラス塊のキャスト時間に影響されずにプレス成形に必要な時間を充分確保することができるため、プレス用上型１０８を熔融ガラス塊に長時間接触させておくことができ、熔融ガラス塊から熱を充分に奪う事ができる。そのため、ガラス塊からプレス用上型１０８を離型した後、ガラス塊が持つ内部熱により成形した面が変形してしまうことを抑止することができ、結果、高い成形精度でもってガラス塊を成形することができる。また、成形すべきガラス塊の容量が大きいほど（プレス成形に時間が掛かるほど）生産効率について高い改善効果が得られるものと考えられる。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

例えば、上記においては、３台の移送台１０４を例示しているが、別の実施形態では２台又は４台以上であってもよい。また、上記においては、２本の切替接続路を例示しているが、別の実施形態では３本以上であってもよい。移送台１０４の台数や切替接続路の本数、各移送台１０４に設置されるガラス成形型の数は、製造すべきガラス塊の容量や単位時間当たりの生産数量等に応じて適宜設定される。例えば、各移送台１０４は１つのガラス成形型を備える構成としてもよい。この場合、１つのガラス成形型に対して熔融ガラス塊をキャストした後、移送台１０４をプレス工程へ時間を空けることなく移送することができるため、キャストされた状態の熔融ガラス塊を直ぐさまプレス成形するのに有利である。

また、上記においては、ガラス塊成形装置１による精密プレス成形用のプリフォームの製造方法及びその製造方法によって成形されたプリフォームを使用した精密プレス成形について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガラス塊としてガラス素球を成形することもできる。ガラス素球は、バレル研磨等の各種公知の研磨方法により表面を粗面化し、リヒートプレス成形によりガラス光学素子を成形する場合や、スムーズング加工・ＣＧ（カーブジェネレーター）加工等の各種公知の粗研磨・精研磨加工を施すことにより球面レンズ等の光学素子に加工することができる。また、ガラスゴブやプリフォームをバレル研磨等の後に（又は硝材によってはバレル研磨等を施すことなく）リヒートプレス成形し、リヒートプレス成形によって得られた、最終形状に近似する形状の中間体にＣＧ研磨加工等の研磨加工を施して、最終形状たるガラス光学素子を得る方法も本発明の範疇に含まれる。

１ ガラス塊成形装置
１０２ 循環路
１０２ａ 主ガイドレール
１０２ｂ ラックレール
１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ） 移送台
１０４ａ キャリッジプレート
１０４ｂ 車輪
１０４ｃ ピニオン
１０４ｄ ピニオン駆動部
１０６ 熔融ガラス供給部
１０６ａ 流出ノズル
１０８ プレス用上型
１１０（１１０ａ、１１０ｂ） 加熱炉
１１２ コントローラ
１１４ スライドテーブル
１１６ テーブル駆動機構
１１８ テイクアウト手段
１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ） ガラス成形型
１２０ａ 摺動軸体
１２２ 昇降機
１２２ａ 突き上げ軸体
１３２、１３４ 切替接続路

Claims (7)

1. ガラス成形型に対する熔融ガラス塊のキャストよりも、該ガラス成形型にキャストされた熔融ガラス塊のプレス成形に時間の掛かる、ガラス塊を成形するガラス塊成形装置であって、
   循環路と、
   前記ガラス成形型を搭載した複数の移送台と、
   前記複数の移送台の各々を前記循環路上のキャスト位置、プレス位置に順次かつ循環的に移送する移送制御手段と、
   前記プレス位置で切替接続される複数の切替接続路と、
   前記複数の切替接続路の一つを前記プレス位置上に選択的に配置すると共に残りの切替接続路を前記循環路から切断された退避位置上に退避させる位置制御手段と、
   前記プレス位置及び前記退避位置にて前記ガラス成形型上の熔融ガラス塊をプレス成形するプレス手段と、
   を備え、
   前記キャスト位置における前記ガラス成形型への熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時に、前記移送制御手段により、前記プレス位置への当該移送台の移送を開始し、
   前記プレス位置への移送が開始された移送台が待機することなく該プレス位置へ送入されるよう、該移送台が該プレス位置へ到達する前に、
   前記位置制御手段により、前記複数の切替接続路の位置を制御することで、前記プレス手段による前記熔融ガラス塊のプレス成形が完了する移送台を前記プレス位置に配置すると共に、前記移送制御手段により、該プレス位置に配置された移送台を前記循環路上のテイクアウト位置に向けて送出する
   ことを特徴とする、ガラス塊成形装置。
2. 前記位置制御手段は、
   前記退避位置に退避された移送台を、前記プレス手段による前記熔融ガラス塊のプレス成形が完了するまでのタイミングで前記プレス位置に戻し、
   前記移送制御手段は、
   前記プレス位置に戻された移送台にて前記プレス成形が完了すると同時に当該移送台を前記循環路上のテイクアウト位置に向けて送出する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のガラス塊成形装置。
3. 前記プレス手段は前記複数の切替接続路の各々に対して備えられており、
   前記切替接続路は、
   前記プレス位置、前記退避位置の各位置に、対応する前記プレス手段と一体に移動される
   ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のガラス塊成形装置。
4. 前記移送台には、一対の前記ガラス成形型が搭載されており、
   前記キャスト位置にて、前記一対のガラス成形型に対して熔融ガラス塊が順次キャストされ、
   前記移送制御手段は、
   前記キャスト位置における前記一対のガラス成形型への熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時に前記プレス位置への当該移送台の移送を開始する
   ことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のガラス塊成形装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載のガラス塊成形装置を用いてガラス塊を成形するガラス塊の製造方法であって、
   前記ガラス成形型に対して熔融ガラス塊をキャストする工程と、
   前記ガラス成形型にキャストされた熔融ガラス塊をプレス成形する工程と、
   を含み、
   前記キャスト位置における前記ガラス成形型への熔融ガラス塊のキャストが完了すると同時に、前記プレス位置への当該移送台の移送を開始し、
   前記プレス位置への移送が開始された移送台が待機することなく該プレス位置へ送入されるよう、該移送台が該プレス位置へ到達する前に、
   前記複数の切替接続路の位置を制御することで前記プレス手段による前記熔融ガラス塊のプレス成形が完了する移送台を前記プレス位置に配置すると共に、該プレス位置に配置された移送台を前記循環路上のテイクアウト位置に向けて送出する、ガラス塊の製造方法。
6. 請求項５に記載の製造方法を用いて製造されたガラス塊を所定のプレス成形型に導入する工程と、
   前記所定のプレス成形型に導入されたガラス塊を軟化した状態で精密プレス成形する工程と、
   前記精密プレス成形されたガラス光学素子を前記プレス成形型より取り出す工程と、
   を含む、ガラス光学素子の製造方法。
7. 請求項５に記載の製造方法を用いて製造されたガラス塊を所定のプレス成形型に導入する工程と、
   前記所定のプレス成形型に導入されたガラス塊を軟化した状態でプレス成形し、所定の最終形状に近似する形状を持つ中間体を形成する工程と、
   前記形成された中間体に少なくとも研磨加工を施すことにより前記最終形状を持つガラス光学素子を得る工程と、
   を含む、ガラス光学素子の製造方法。

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