JP6055715B2 - ガラス塊の製造方法、ガラス塊の製造装置、及びガラス成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熔融ガラスより所定重量を有するガラス塊を成形するためのガラス塊の製造方法、ガラス塊の製造装置、更には、ガラス塊の製造方法によって得られたガラス塊を再加熱しプレスしてガラス成形品を得るガラス成形品の製造方法に関する。

熔融ガラス供給部より流下する熔融ガラスを、複数のガラス成形型で順次受けながら光学素子成形用のガラス塊（ガラスゴブ）を製造するガラス塊製造装置が知られている。この種の製造装置の具体的構成は、例えば特許文献１（特開２００３−２０２４８号公報）に記載されている。

特許文献１（特開２００３−２０２４８号公報）に記載のガラス塊の成形装置は、複数のガラス成形型がターンテーブル上に円周方向に等間隔に配置されており、ターンテーブルを回転させることにより、各ガラス成形型を所定の停留位置に順次移送する。そして、各ガラス成形型が熔融ガラスの流出ノズルの直下に移送されたときに、この流出ノズルにガラス成形型を充分接近させ、熔融ガラス流が切れない状態で、ガラス成形型の略中心部に熔融ガラスを供給（キャスト）し、熔融ガラスの重量が所定の重量に達した段階でガラス成形型を急速に降下させて熔融ガラス流を切断し、ガラス成形型に熔融ガラスを切り分ける（降下切断法）。各ガラス成形型の成形面は、ガス（空気や不活性ガス）を噴出する複数の細孔（貫通孔）を有しており、キャスト後の熔融ガラスは、成形面から噴出されるガスによって浮上状態に保たれ、徐々に冷却されながら成形され（浮上成形）、所定形状のガラス塊が得られる。

特開２００３−２０２４８号公報

特許文献１（特開２００３−２０２４８号公報）に記載のガラス塊の製造装置によって熔融ガラスがガラス成形型にキャストされるとき、熔融ガラスはガラス成形型の略中心部から周辺部に拡がるようにキャストされるが、このとき先にキャストされた熔融ガラスから順にガスによる冷却が開始されるため、常に一定温度の熔融ガラスがガラス成形型にキャストされるわけではない。すなわち、次々にキャストされる熔融ガラスは、先にキャストされた熔融ガラスに折り重なるようにキャストされていくため、その時間差（つまり、温度差）によって、得られるガラス塊の底面（成形面）に周期的な起伏や凹凸（以下、「樹紋」という。）が発生し、光学的な欠陥を招来し、ひいてはこのようなガラス塊から製造されるガラス成形品（光学レンズ等）の品質を低下させるといった問題が生じることがあった。

本発明はこのような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、樹紋の発生を抑制し、高い光学性能を有するガラス塊を製造することが可能なガラス塊の製造方法、ガラス塊の製造装置、更には、ガラス塊の製造方法によって得られたガラス塊を再加熱しプレスしてガラス成形品を得るガラス成形品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の製造方法は、熔融ガラスを流出するパイプの下方に支持部材によって支持された成形型を配置し、この成形型のガスを噴出可能な成形面からガスを噴出させながら成形面上で熔融ガラスの先端を受けた後、成形面を熔融ガラスの流出速度よりも遅い速度でパイプに対して斜め下方に移動させる工程と、成形面上の熔融ガラスが所定重量に達したときに、成形型を熔融ガラスの流出速度より速い速度で斜め下方に移動させて熔融ガラスを切断し、成形面上に熔融ガラス塊を取得する工程と、熔融ガラス塊を冷却してガラス塊に成形する工程と、を備える。

このような構成によれば、流出する熔融ガラスが成形型の成形面にそって順にキャストされるため、後からキャストされる熔融ガラスが、先にキャストされた熔融ガラスに折り重なることがない。このため、ガラス塊の下面（成形面）はスムーズに創成され樹紋のないガラス塊を得ることが可能となる。

また、成形型がパイプの下方に配置されたとき、成形面の中心を通って鉛直方向に延びる成形型の軸中心線は、パイプの軸中心線に対して所定の距離離れて平行に配置されるように構成することができる。また、この場合、成形型がパイプに対して斜め下方に移動するとき、成形型の軸中心線は、成形型がパイプの下方に配置されたときに成形型の軸中心線とパイプの軸中心線とで規定される平面上を、パイプの軸中心線を横切って平行に移動するように構成することができる。さらに、成形面上の熔融ガラスが所定重量に達したとき、成形型の軸中心線は、パイプの軸中心線に対して所定の距離離れて平行に配置されていることが望ましい。このような構成によれば、熔融ガラスが成形面全体にわたって均等にキャストされるため、所望の形状に成形されたガラス塊を得ることが可能となる。

また、成形型がパイプに対して斜め下方に移動するとき、成形型の移動方向は、パイプの軸中心線に対して１０°〜５０°の角度範囲であることが望ましい。このような構成によれば、成形型内の熔融ガラス塊ＧＧに加わる水平方向の慣性力による熔融ガラス塊ＧＧの変形を防止しつつ、キャストされた熔融ガラスの折り重なりが防止され、樹紋の無い高品質なガラス塊を得ることができる。

また、ガラス塊の製造方法は、成形面上に熔融ガラス塊を取得した成形型を、支持部材から成形型支持台に移し替える工程をさらに備え、熔融ガラス塊を冷却してガラス塊に成形する工程は、成形型支持台に移し替えられた成形型上で行われるように構成することができる。このような構成によれば、成形型を支持部材と成形型支持台との間で受け渡すことにより、成形面上に熔融ガラス塊を取得する工程と、成形型上で熔融ガラス塊を成形する工程とを分離することができるため、熔融ガラスのキャストにかかる時間が他の工程に影響を与えることはなく、成形面上に熔融ガラス塊を供給する工程と、成形型上で熔融ガラス塊を成形する工程とを独立して制御することが可能となる。

また、支持部材、および、成形型は複数あり、支持部材の各々は、成形型を支持し、成形型をパイプの下方に順次移動させて熔融ガラスを受けるように構成することができる。

また、支持部材、および、成形型は複数あり、支持部材の各々は、成形型を支持し、成形型をパイプの下方に順次移動させて熔融ガラスを受け、支持部材のいずれか１つに支持されている成形型のうち１つが熔融ガラスを受けているときに、残りの支持部材のいずれか１つに支持されている残りの成形型が支持部材から成形型支持台に移し替えられるように構成することができる。この場合、成形型が支持部材から成形型支持台に移し替えられた後、ガラス塊が取出された成形型を成形型支持台から支持部材に移し替える工程を備えるように構成することができる。このような構成によれば、複数の成形型が流下する熔融ガラスを次々に受け取るため、熔融ガラスの引き上げ量を増やすことが可能となり、大容量のガラス塊であっても、生産性よく製造することが可能となる。

また、熔融ガラス塊をガラス塊に成形する工程は、成形型と成形型に相対する上型とにより、熔融ガラス塊をプレスする工程を含むことができる。このような構成によれば、ガラス塊の両面を所望の形状に仕上げることができる。

また、本発明の一形態に係るガラス成形品の製造方法は、上記のガラス塊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する工程と、プレス成形されたガラス成形品をプレス成形型より取り出す工程と、を備える。このような構成によれば、高品質なガラス成形品を効率的に製造することが可能になる。

また、本発明の一形態に係るガラス塊の製造装置は、パイプから連続して流出する熔融ガラスを受け、所定の形状のガラス塊に成形するガラス塊の製造装置であって、ガスを噴出可能な成形面を備え、パイプから流出する熔融ガラスを成形面上で浮上した状態で受ける成形型と、成形面にガスを供給しながら成形型を支持すると共に、成形型を移動させて成形面上に受けた熔融ガラスを切断し、成形面上に熔融ガラス塊を取得する熔融ガラス切断機構と、熔融ガラス塊を冷却してガラス塊に成形する成形機構と、を備え、熔融ガラス切断機構は、パイプの下方に成形型を配置し、成形面上で熔融ガラスの先端を受けたときに、成形面を熔融ガラスの流出速度よりも遅い速度でパイプに対して斜め下方に移動させ、成形面上の熔融ガラスが所定重量に達したときに、成形型を熔融ガラスの流出速度より速い速度で降下させて熔融ガラスを切断することを含む。

また、熔融ガラス切断機構がパイプの下方に成形型を配置したとき、成形面の中心を通って鉛直方向に延びる成形型の軸中心線は、パイプの軸中心線に対して所定の距離離れて平行に配置されるように構成することができる。この場合、熔融ガラス切断機構が成形型をパイプに対して斜め下方に移動させるとき、成形型の軸中心線は、成形型がパイプの下方に配置されたときに成形型の軸中心線とパイプの軸中心線とで規定される平面上を、パイプの軸中心線を横切って平行に移動するように構成することができる。さらに、この場合、成形面上の熔融ガラスが所定重量に達したとき、成形型の軸中心線は、パイプの軸中心線に対して所定の距離離れて平行に配置されていることが望ましい。

また、熔融ガラス切断機構が成形型をパイプに対して斜め下方に移動させるとき、成形型の移動方向は、パイプの軸中心線に対して１０°〜５０°の角度範囲であることが望ましい。

また、成形機構は、熔融ガラス塊を取得した成形型を熔融ガラス切断機構から受け取って支持し、成形型の成形面にガスを供給しながら熔融ガラス塊を冷却してガラス塊に成形することができる。この構成によれば、熔融ガラス塊の冷却中にも、熔融ガラス塊が成形面に接触することによるガラス塊への光学的欠陥の発生が防止される。

また、熔融ガラス切断機構、および、成形型は複数あり、熔融ガラス切断機構の各々は、成形型を支持し、成形型をパイプの下方に順次移動させて熔融ガラスを受けるように構成することができる。

また、熔融ガラス切断機構、および、成形型は複数あり、熔融ガラス切断機構の各々は、成形型を支持し、成形型をパイプの下方に順次移動させて熔融ガラスを受け、熔融ガラス切断機構のいずれか１つに支持されている成形型のうち１つが熔融ガラスを受けているときに、成形機構が、残りの熔融ガラス切断機構のいずれか１つに支持されている残りの成形型を受け取ることが望ましい。この場合、さらに、成形型が成形機構によって受け取られた後に、ガラス塊が取出された成形型を成形機構から支持部材に移し替える移送機構を備えることが望ましい。

また、成形機構は、成形型に相対する上型を備え、上型と成形型とにより、熔融ガラス塊をプレスするように構成することができる。

本発明によれば、樹紋の発生が抑制され、高い光学性能を有するガラス塊を製造することが可能となる。また、光学的欠陥のないガラス塊を高い生産性で製造することが可能な製造装置が提供される。さらに、本発明に係るガラス塊の製造方法によって製造されたガラス塊を用いて品質の高いガラス成形品を製造することができるガラス成形品の製造方法が提供される。

本発明の実施形態（第１実施形態）に係るガラス塊の製造装置の概略構成を示す上面図である。 本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置の熔融ガラス切断ユニットの概略構成を示す側断面図である。 本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置の成形型の構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置の熔融ガラス切断ユニットに支持される成形型に熔融ガラスがキャストされる様子を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置の成形型の移動の様子と、検討例の降下切断法を採用したガラス塊の製造装置の成形型の移動の様子とを比較する図である。 本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置の成形型を熔融ガラス切断ユニットから成形型搬送ユニットに引き渡すピックアンドプレースユニットの構成を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置の成形型が熔融ガラス切断ユニットから引き抜かれる様子を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置の成形型が成形型搬送ユニットへ引き渡される様子を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置の成形型が熔融ガラス切断ユニットから成形型搬送ユニットへ引き渡されるときの浮上ガスの流量制御を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置の成形型を成形型搬送ユニットから熔融ガラス切断ユニットに引き渡すピックアンドプレースユニットの構成を説明する側面図である。 本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置の成形型が成形型搬送ユニットから熔融ガラス切断ユニットへ引き渡される様子を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係るガラス塊の製造装置の構成を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係るガラス塊の製造装置の構成を示す上面図である。 本発明の第２実施形態に係るガラス塊の製造装置の成形型に熔融ガラスがキャストされるときの様子を示す成形型の断面図である。

以下、本発明について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

＜ガラス塊の製造装置及びガラス塊の製造方法＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態（第１実施形態）に係るガラス塊の製造装置、及びこの製造装置を用いたガラス塊の製造方法について説明する。

図１は、第１実施形態のガラス塊の製造装置１の概略構成を示す上面図である。図１に示されるように、ガラス塊の製造装置１は、第１成形装置１０と第２成形装置２０とから構成されている。第１成形装置１０は、熔融ガラス切断ユニット１００、成形型搬送ユニット２００、ピックアンドプレースユニット３００、ピックアンドプレース旋回ユニット５００、および、複数の成形型４００を備えている。第２成形装置２０は、熔融ガラス切断ユニット６００、成形型搬送ユニット７００、ピックアンドプレースユニット８００、ピックアンドプレース旋回ユニット１０００、および、複数の成形型９００を備えている。また、第１実施形態のガラス塊の製造装置１は、シーケンサ５０を更に備えている。

図２は、第１実施形態に係るガラス塊の製造装置１の熔融ガラス切断ユニット１００、６００の概略構成を示す側断面図である。図２は、熔融ガラス切断ユニット１００、６００を、図１の紙面手前から奥行き方向に見たときの構成を示している。なお、説明の便宜のため、図２中、成形型４００及び９００については断面図で示し、また図面を見やすくするために、熔融ガラス切断ユニット６００の構成を省略して示している。第１成形装置１０及び第２成形装置２０（図１参照）は、同一の構成を有する装置であるため、以下、代表として第１成形装置１０の構成及び動作について説明する。流出ノズル３０（パイプ）から流出する熔融ガラスＭＧを、熔融ガラス切断ユニット１００に支持されている成形型４００と熔融ガラス切断ユニット６００に支持されている成形型９００とで交互に受け取って切断し、成形型４００及び９００上に切断された熔融ガラス塊ＧＧを、それぞれ成形型搬送ユニット２００及び７００によって各工程に搬送して、所定の形状（例えば、球状、両凸曲面形状、扁平形状等）のガラス塊Ｇを成形する。第１成形装置１０及び第２成形装置２０は、流出ノズル３０の位置（図１及び図２の（Ａ）の位置（以下、「キャスト位置Ａ」という。）の中心軸ＡＸを対称軸として線対称に配置され、異なるタイミングで同一の動作を行うものである。ガラス塊の製造装置１の各構成要素は、シーケンサ５０に接続されており、シーケンサ５０の指示によって駆動制御されるが、図１においては、図面を簡略化するためにシーケンサ５０と各構成要素との接続を省略し、また熔融ガラス切断ユニット１００及び６００の構成も省略して示している。

図２に示すように、熔融ガラス切断ユニット１００及び６００は、熔融ガラスＭＧが流出する流出ノズル３０の下側に、流出ノズル３０の中心軸ＡＸに対して傾斜して支持プレート（不図示）に固定、支持されている。流出ノズル３０は、図示省略された作業槽、清澄槽、ガラス熔解槽に連通しており、熔解、清澄、均質化され、一定温度に制御された熔融ガラスＭＧが流出ノズル３０から流下する。熔融ガラス切断ユニット１００は、成形型４００を支持し、この成形型４００を流出ノズル３０の略真下、すなわち、熔融ガラスＭＧの供給位置であるキャスト位置Ａと、成形型リリース位置（図１及び図２の（Ｂ）の位置（以下、「リリース位置Ｂ」という。））との間で斜め上下方向に移動させる装置である。また、熔融ガラス切断ユニット６００は、成形型９００を支持し、この成形型９００を流出ノズル３０の略真下、すなわち、熔融ガラスＭＧのキャスト位置Ａと、成形型リリース位置（図１及び図２の（Ｂ’）の位置（以下、「リリース位置Ｂ’」という。））との間で斜め上下方向に移動させる装置である。なお、本実施形態においては、リリース位置Ｂの高さとリリース位置Ｂ’の高さとは略同一に構成されている。

図３は、本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置１の成形型４００（及び９００）の構成を示す断面図である。成形型４００と９００は同一の構成であるため、以下、代表として成形型４００を説明する。図３に示されるように、成形型４００は、成形型本体部４１０と、成形型本体部４１０を支持する成形型支持部４２０とを備えている。成形型本体部４１０は、流出ノズル３０からキャストされる熔融ガラスＭＧを受け取り、ガラス塊Ｇを成形する凹部成形面４１０ａを備えた耐熱鋼（例えば、ステンレス鋼）製の略円柱状の受け型である。凹部成形面４１０ａの表面は、製作するガラス塊Ｇの表面形状に応じて、断面が所定の球面や非球面形状の曲面となるように鏡面加工されており、製作するガラス塊Ｇの表面に傷や汚れが付かないように構成されている。また、成形型本体部４１０には、成形型本体部４１０の下面と凹部成形面４１０ａとを貫通するように複数の貫通孔４１０ｂが形成されている。なお、本実施形態の成形型４００は、上面視したときに略円形状の凹部成形面４１０ａを有しており、鉛直方向の断面形状が楕円で、水平方向の断面形状が円形のガラス塊Ｇを成形するものとして説明する。

成形型支持部４２０は、成形型４００を支持する略円筒状の部材であり、成形型支持部４２０の先端側（図３の上側）は、成形型本体部４１０の外径と略同一の内径を有し、成形型４００が収容されて固定されている。成形型支持部４２０の軸心方向中央部下側には、外周面から垂直に突出する円盤状の位置決め用フランジ４２０ａが形成されており、位置決め用フランジ４２０ａの下側には、下側把持部４２０ｂが形成されており、位置決め用フランジ４２０ａの上側には、上側把持部４２０ｅが形成されている。成形型支持部４２０の内部には、貫通孔４１０ｂに浮上ガスを供給するための通気孔４２０ｃが形成されており、成形型支持部４２０の下側には、通気孔４２０ｃと連通する弁付きソケット４３０、４４０が設けられている。

弁付きソケット４３０は、その端面が下側把持部４２０ｂの外周面に露出するように、成形型支持部４２０の軸心に対して直交する向きに取り付けられており、下側把持部４２０ｂが後述するピックアンドプレース旋回ユニット５００のロボットハンド５１０によって挟持されたときに、弁付きソケット４３０を通して通気孔４２０ｃに浮上ガスが供給されるようになっている（詳細は後述）。

また、弁付きソケット４４０は、成形型支持部４２０の基端面（下面）から突出するように取り付けられており、成形型支持部４２０が熔融ガラス切断ユニット１００の移動アーム１１３、及び成形型搬送ユニット２００のスライダ２１０に取り付けられたときに、弁付きソケット４４０を通して通気孔４２０ｃに浮上ガスが供給されるようになっている（詳細は後述）。

このように、本実施形態の成形型４００は、弁付きソケット４３０又は４４０を通して供給される浮上ガスが、通気孔４２０ｃ、貫通孔４１０ｂを通って凹部成形面４１０ａから噴出するように構成されており、凹部成形面４１０ａにキャストされる熔融ガラスＭＧは、凹部成形面４１０ａ上で受け取られ、凹部成形面４１０ａ上に切断された熔融ガラス塊ＧＧは、浮上状態で冷却され、所定の形状のガラス塊Ｇに成形される。

なお、通気孔４２０ｃの上端部は、全ての貫通孔４１０ｂに均等（所定の流量、つまり、所定の圧力）に浮上ガスを供給できるように拡径されており、空間部４２０ｄが形成されている。従って、通気孔４２０ｃに供給されたガスは、空間部４２０ｄに一旦溜まり、各貫通孔４１０ｂから所定の流量（すなわち、所定の圧力）で均一に噴出される。なお、所定の流量とは、凹部成形面４１０ａにキャストされる熔融ガラスＭＧが凹部成形面４１０ａと接触した場合であっても融着せず、かつ流出ノズル３０からの熔融ガラスＭＧの排出を妨げない程度の流量である。

図２に示すように、熔融ガラス切断ユニット１００は、移動アーム１１３と、テーブル１６０と、ボールネジ１６２と、スライダ１６４と、駆動ベルト１６６と、サーボモータ１５６と、を備えている。テーブル１６０は、長方形の板状の部材であり、その表面中央部には、その長手方向に沿ってボールネジ１６２が回転自在に支持されており、ボールネジ１６２には、スライダ１６４が螺合している。なお、本実施形態のテーブル１６０は、熔融ガラス切断ユニット１００を正面から見たときに、ボールネジ１６２の中心軸ＰＸが、流出ノズル３０の中心軸ＡＸに対して約１５°傾くように斜めに配置されている。本明細書においては、流出ノズル３０の中心軸ＡＸが延びる方向を「鉛直方向」と定義し、ボールネジ１６２の中心軸ＰＸが延びる方向を「移動方向」と定義する。

ボールネジ１６２の下端は、テーブル１６０の下端からつき出しており、駆動ベルト１６６を介してサーボモータ１５６の回転軸に連結されている。従って、サーボモータ１５６の回転に応じてボールネジ１６２が回転し、これによりスライダ１６４が移動方向に沿って（すなわち、中心軸ＡＸに対して斜めに）上下動する。

スライダ１６４上には、流出ノズル３０の中心軸ＡＸに向かってつき出される（すなわち、図２において水平な方向につき出される）移動アーム１１３が固定されている。移動アーム１１３は先端に弁付きソケット４４０と接続可能なガス供給プラグ１１７を備えており、ガス供給プラグ１１７が弁付きソケット４４０と嵌合することにより成形型４００を支持している。

ガス供給プラグ１１７には、その先端（上端）の外周面を覆うように配置されたロックスリーブ１１７ａが設けられている。ガス供給プラグ１１７の内側には、図示しない複数のロックボールが放射状に配置されており、このロックボールと弁付きソケット４４０の溝部４４０a（図３）とが嵌合することにより、ガス供給プラグ１１７に弁付きソケット４４０が固定される。なお、ロックスリーブ１１７ａが押し下げられた状態では、ロックボールが外側にフリーの状態となり、ガス供給プラグ１１７に対する弁付きソケット４４０の挿抜がスムーズに行えるように構成されている。ロックスリーブ１１７ａは、ガス供給プラグ１１７の内部に配置されたバネ（不図示）によって図２の鉛直方向に付勢されている。ロックスリーブ１１７ａの外周面には、係合溝１１７ｂが形成されており、移動アーム１１３には、係合溝１１７ｂと係合する係合アーム１６３ａ、１６３ｂ（図２において不図示、図７参照）が配設されている。

図２において、成形型４００に熔融ガラスＭＧを受けるとき（キャスト工程）、熔融ガラス切断ユニット１００は、サーボモータ１５６を回転させることにより成形型４００を移動方向に沿って上昇させ、キャスト位置Ａに配置する。そして、流出ノズル３０より流下する熔融ガラスＭＧを成形型４００の成形面４１０ａで受け取り、成形面４１０ａの熔融ガラスＭＧが所定量になったとき、成形型４００を降下させて、所定量の熔融ガラス塊ＧＧに切断する。そして、熔融ガラス切断ユニット１００は、成形型４００をリリース位置Ｂまで搬送し、リリース位置Ｂで熔融ガラス塊ＧＧが載置された成形型４００を成形型搬送ユニット２００に引き渡す。なお、図２においては、熔融ガラス切断ユニット１００に隣接して配置される熔融ガラス切断ユニット６００も示されているが、熔融ガラス切断ユニット６００の構成及び動作は、熔融ガラス切断ユニット１００と同様であるため、同等な説明は繰り返さない。

図２に示すように、ガス供給プラグ１１７は、マスフロー１１８に接続しており、マスフロー１１８はガス供給部（不図示）に接続している。そして、ガス供給プラグ１１７と弁付きソケット４４０とが嵌合し成形型４００が支持されるとき、ガス供給部から供給される浮上ガスが、マスフロー１１８を介して成形型４００の凹部成形面４１０ａに供給されるようになっている。このように、本実施形態の熔融ガラス切断ユニット１００は、成形型４００を移動アーム１１３上に支持し、成形型４００の凹部成形面４１０ａから浮上ガスを噴出させながら、成形型４００を移動方向に上下動させ、キャスト位置Ａ（最上端）とリリース位置Ｂ（最下端）との間で成形型４００を搬送する。また、本実施形態の熔融ガラス切断ユニット６００は、成形型９００を移動アーム６１３上に支持し、成形型９００の凹部成形面９１０ａから浮上ガスを噴出させながら、成形型９００を斜め方向に上下動させ、キャスト位置Ａ（最上端）とリリース位置Ｂ’（最下端）との間で成形型９００を搬送する。なお、図２に示すように、成形型９００の凹部成形面９１０ａに供給される浮上ガスは、成形型４００の凹部成形面４１０ａに供給される浮上ガスとは別の経路で（つまり、別のマスフローを介して）供給されるようになっているが、浮上ガスは共通のガス供給部から供給される。

＜熔融ガラスのキャスト＞
上述したように、本実施形態においては、成形型４００の斜め上下方向（すなわち、移動方向）の移動により、熔融ガラスＭＧを切断し、成形型４００の凹部成形面４１０ａに熔融ガラス塊ＧＧを分離する。

図４は、本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置１の熔融ガラス切断ユニット１００に支持される成形型４００の凹部成形面４１０ａに熔融ガラスＭＧがキャストされる様子を説明する図である。図４（ａ）は、成形型４００の凹部成形面４１０ａに熔融ガラスＭＧがキャストされるときの様子を示す図であり、図４（ｂ）は、斜め降下切断を行う直前の様子を示す図であり、図４（ｃ）は、斜め降下切断後の熔融ガラス塊の様子を示す図である。

図２、図４に示すように、成形型４００の凹部成形面４１０ａに熔融ガラスＭＧをキャストするとき、熔融ガラス切断ユニット１００は、サーボモータ１５６を駆動し、成形型４００を流出ノズル３０の流出口に接近するように移動方向に沿って上昇させて（すなわち、キャスト位置Ａに配置させて）、流出する熔融ガラスＭＧを成形型４００の凹部成形面４１０ａで受ける（図４（ａ））。そして、熔融ガラスＭＧが成形型４００の凹部成形面４１０ａにキャストされ始めると、熔融ガラス切断ユニット１００は、流出ノズル３０の先端が、流出する熔融ガラスＭＧの中に沈み込まないように、成形型４００を所定の速度でゆっくりと移動方向に沿って右斜め下方向に降下させる。そして、凹部成形面４１０ａにキャストされた熔融ガラスＭＧが所定の重量（例えば、１０〜３０ｇ）に調整されたとき（図４（ｂ））、熔融ガラス切断ユニット１００は、成形型４００を急速に（熔融ガラスＭＧの流下速度よりも速い速度）で右斜め下方向に降下させる。成形型４００が右斜め下方向に急速に降下すると、熔融ガラスＭＧにくびれが形成され、熔融ガラスＭＧから熔融ガラス塊ＧＧが分離、切断される（図４（ｃ））。なお、本明細書において、キャストとは、成形型４００の凹部成形面４１０ａ又は成形型９００の凹部成形面９１０ａ（図２）に熔融ガラスＭＧを供給することをいう。

本実施形態においては、このように成形型４００を右斜め下方向（移動方向）に移動させながら熔融ガラスＭＧをキャストすることで、熔融ガラス塊ＧＧ（すなわち、ガラス塊Ｇ）の底面（成形面）に発生する樹紋を抑制している。

図５は、本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置１の成形型４００の移動の様子と、検討例の降下切断法を採用したガラス塊の製造装置の成形型４００Ｐの移動の様子とを比較する図である。図５（ａ）は、検討例の降下切断法における成形型４００Ｐの移動の軌跡を示す図である。図５（ｂ）は、本実施形態の斜め降下切断法における成形型４００の移動の軌跡を示す図である。

図５（ａ）に示すように、検討例の構成においては、熔融ガラスＭＧが成形型４００Ｐの凹部成形面４００Ｐａにキャストされ、降下切断法によって分断されるとき、成形型４００Ｐの凹部成形面４００Ｐａの中心軸Ｑは、常に流出ノズル３０の中心軸ＡＸ上を鉛直方向に移動する。このように、検討例の構成においては、凹部成形面４００Ｐａの中心軸Ｑが流出ノズル３０の中心軸ＡＸと常に一致した状態で熔融ガラスＭＧのキャストが行われるため、熔融ガラスＭＧは凹部成形面４００Ｐａの中心部から周辺部に拡がるようにキャストされる。従って、次々にキャストされる熔融ガラスＭＧは、先にキャストされた熔融ガラスＭＧに折り重なるように（包み込むように）キャストされていくが、先にキャストされた熔融ガラスＭＧと後にキャストされた熔融ガラスＭＧとの間に温度差（つまり、時間差）があると、その収縮率の違いから樹紋が発生する。

一方、図４、図５（ｂ）に示すように、本実施形態の斜め降下切断法においては、常に成形型４００が右斜め下方向（移動方向）に移動している状態で、熔融ガラスＭＧが成形型４００の凹部成形面４１０ａにキャストされ、分断されるようになっている。このように、本実施形態においては、凹部成形面４１０ａの中心軸Ｑが流出ノズル３０の中心軸ＡＸに対して常に相対的に移動している状態で熔融ガラスＭＧのキャストが行われるように構成し、新たにキャストされる熔融ガラスＭＧが、先にキャストされた熔融ガラスＭＧに折り重ならないようにしている。

図４に示すように、本実施形態においては、成形型４００がキャスト位置Ａに配置されたとき、凹部成形面４１０ａの中心軸Ｑが流出ノズル３０の中心軸ＡＸに対して平行で、かつ左側にΔｘだけオフセットするように配置し（図４（ａ））、凹部成形面４１０ａが熔融ガラスＭＧを受けながらゆっくりと右斜め下方向に降下し、降下切断が行われる直前（すなわち、熔融ガラスＭＧが所定の重量に調整された時点）で、凹部成形面４１０ａの中心軸Ｑが流出ノズル３０の中心軸ＡＸに対して平行で、かつ右側にΔｘだけオフセットするように構成している（図４（ｂ））。つまり、成形型４００が移動方向に移動するとき、凹部成形面４１０ａの中心軸Ｑは、凹部成形面４１０ａの中心軸Ｑと流出ノズル３０の中心軸ＡＸとで規定される平面上を、流出ノズル３０の中心軸ＡＸを横切って平行に移動するため、熔融ガラスＭＧは、成形型４００の凹部成形面４１０ａの右側から左側に向かって順にキャストされる。このように熔融ガラスＭＧをキャストすると、後からキャストされる熔融ガラスＭＧが、先にキャストされた熔融ガラスＭＧに折り重なることがないため、ガラス塊Ｇの下面（成形面）はスムーズに創成され樹紋の発生が抑制される。なお、成形型９００に熔融ガラスＭＧをキャストするときは、熔融ガラス切断ユニット６００は、成形型９００を左斜め下方向に移動させるため、オフセットの方向が逆になる。すなわち、熔融ガラスＭＧは成形型９００の凹部成形面９１０ａの左側から右側に向かって順にキャストされるように構成されている。なお、成形型４００がキャスト位置Ａに配置されたときの凹部成形面４１０ａの中心軸Ｑのオフセット量（Δｘ）と、降下切断が行われる直前の凹部成形面４１０ａの中心軸Ｑのオフセット量（Δｘ）とは、必ずしも同一である必要ななく、それぞれ任意に設定してもよい。

熔融ガラス塊ＧＧが成形型４００の凹部成形面４１０ａ上に切断された（分断された）後、成形型４００は、リリース位置Ｂに配置される。また、熔融ガラス塊ＧＧが成形型９００の凹部成形面９１０ａ上に切断された後、成形型９００は、リリース位置Ｂ’に配置される。なお、熔融ガラスＧＧが切断された瞬間においては、熔融ガラス塊ＧＧの表面に、成形型４００及び９００の移動方向に平行な方向（移動方向とは反対側）に延びる切断痕が形成されるが、後述する徐冷等の成形工程を経ることによって、切断痕は熔融ガラス塊ＧＧの内部に吸収されて消滅する。

さらに、本実施形態においては、熔融ガラス切断ユニット６００と熔融ガラス切断ユニット１００とは互いに隣接して配置されており（図１、２）、それぞれタイミングをずらして同一の動作を行う。すなわち、本実施形態において、熔融ガラス切断ユニット６００は、成形型９００を移動アーム６１３上に支持し、成形型９００をキャスト位置Ａとリリース位置Ｂ’との間で搬送する。なお、本実施形態においては、成形型４００、９００をそれぞれ同一の動作により相互に入れ替える態様を示すが、これに限られず、例えば成形型４００と成形型９００とで異なる大きさの熔融ガラス塊ＧＧを成形する場合には、各熔融ガラス切断ユニット１００、６００の動作は異なっていてもよく、キャスト位置Ａに成形型４００、９００を相補的あるいは排他的に配置することのできる機構であれば本発明を適用することができる。そのため、熔融ガラス切断ユニットの数や移動アームの数も適宜変更することができる。

成形型４００に熔融ガラスＭＧがキャストされているとき、成形型９００は、キャスト位置Ａ近傍の待機位置に配置される。なお、待機位置とは、第１成形装置１０による降下切断（すなわち、成形型４００の上下動）時に、移動アーム１１３と干渉しない位置である。成形型４００の凹部成形面４１０ａ上に熔融ガラス塊ＧＧが分断され、成形型４００がリリース位置Ｂに搬送されると、移動アーム６１３が上昇し、移動アーム６１３に支持された成形型９００がキャスト位置Ａに搬送される。そして、成形型４００と同様、成形型９００に対して熔融ガラスＭＧがキャストされ、斜め降下切断法によって切断されると、移動アーム６１３は、成形型９００をリリース位置Ｂ’に搬送する。このように、本実施形態においては、流出ノズル３０から流出する熔融ガラスＭＧが、熔融ガラス切断ユニット１００に支持されている成形型４００と熔融ガラス切断ユニット６００に支持されている成形型９００とで交互に受け取られるように構成されている。従って、熔融ガラスＭＧの引き上げ量が多い（すなわち、熔融ガラスＭＧの流量が多い）場合でも、流出ノズル３０から流出する熔融ガラスＭＧを間断なく受け取ることが可能となる。なお、図１に示すように、リリース位置Ｂ及びＢ’に搬送された成形型４００及び９００は、それぞれピックアンドプレース旋回ユニット５００及び１０００によって、成形型搬送ユニット２００及び７００に引き渡される。そして、ガラス塊Ｇが取出された新たな成形型４００及び９００が、ピックアンドプレースユニット３００及び８００によって、成形型搬送ユニット２００及び７００から移動アーム１１３及び６１３にそれぞれ引き渡されて使用される。

＜熔融ガラス切断ユニットから成形型搬送ユニットへの成形型の引き渡し＞
図１に示すように、成形型搬送ユニット２００は、オーバル状のレール２０５と、このレール２０５上を時計回りに移動可能な複数のスライダ２１０等より構成されている。また、成形型搬送ユニット７００は、成形型搬送ユニット２００と同様の構成であり、スライダ７１０が反時計回りに移動する点で成形型搬送ユニット２００と異なっている。

スライダ２１０は、成形型４００を支持する金型ベース２２０が搭載されたキャリッジプレート２１５を備えている。キャリッジプレート２１５の下面側には、レール２０５の内周面と外周面とを挟むように二対のベアリング（不図示）が取り付けられており、キャリッジプレート２１５は、二対のベアリングを介してレール２０５に走行可能に連接されている。シーケンサ５０は、スライダ２１０に設置された駆動部（不図示）をスライダ２１０毎に独立に駆動制御することができる。シーケンサ５０による駆動部の制御により、二対のベアリングの各々がレール２０５の側面を転がることにより、金型ベース２２０が搭載されたスライダ２１０がレール２０５上を走行する。このような構成の成形型搬送ユニット２００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。

また、各スライダ２１０上の金型ベース２２０は、円筒状の部材であり、内部には、上側に向かって開口し、成形型４００の弁付きソケット４４０と嵌合する円筒状のガス供給プラグ２２５が取り付けられている。また、各金型ベース２２０には、浮上ガスを供給するための配管２４０が接続されている。各配管２４０は、ロータリージョイント２４５を介して、不図示のガス供給部と接続されている。

図６は、本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置１の成形型４００を熔融ガラス切断ユニット１００から成形型搬送ユニット２００へ引き渡すピックアンドプレース旋回ユニット５００の概略構成を示す図である。図６（ａ）はピックアンドプレース旋回ユニット５００の側面図を示し、図６（ｂ）はピックアンドプレース旋回ユニット５００の上面図を示している。なお、説明の便宜のため、図６（ｂ）においては、ロボットハンド５１０に挟持される成形型４００の外径を点線で示している。ピックアンドプレース旋回ユニット５００は、リリース位置Ｂに配置された成形型４００を引き抜き、成形型搬送ユニット２００に引き渡す装置である。

ピックアンドプレース旋回ユニット５００は、成形型４００を挟持するロボットハンド５１０と、回転軸Ｘ１を中心にロボットハンド５１０を回転させるメカロータ５４０と、ロボットハンド５１０及びメカロータ５４０を支持するスプラインシャフト５４５と、スプラインシャフト５４５を上下動させる昇降装置（不図示）を備えている。図２に示すように、成形型４００がリリース位置Ｂに配置されたとき、成形型４００はロボットハンド５１０によって挟持され、移動アーム１１３から上方に引き抜かれ、レシーブ位置ｂに配置されたスライダ２１０の金型ベース２２０に引き渡される。

また、第２成形装置２０のピックアンドプレース旋回ユニット１０００（図１）は、ピックアンドプレース旋回ユニット５００と同一の構成を有する装置であり、リリース位置Ｂ’に配置された成形型９００を移動アーム６１３から引き抜き、レシーブ位置ｂ’に配置されたスライダ７１０の金型ベース７２０に引き渡す。

図６（ｂ）に示すように、ロボットハンド５１０は、駆動部５１５と、一対のアーム５１２ａ、５１２ｂとで構成されている。駆動部１１５は、図６（ｂ）の紙面に対して垂直方向に配置された回転シャフト（不図示）を有するモータ５１０ａと、一対の駆動シャフト５１０ｂ、５１０ｃとを備えている。アーム５１２ｂは駆動シャフト５１０ｂの先端に固定されており、アーム５１２ａは駆動シャフト５１０ｃの基端部５１０ｃａに固定されている。モータ５１０ａの回転シャフトの先端は、駆動部５１５の内部においてピニオンギア（不図示）に連結している。また、駆動シャフト５１０ｂの基端部５１０ｂａ及び５１０ｃの基端部５１０ｃａには、それぞれラックギア（不図示）が形成されており、それらは駆動部５１５の内部においてピニオンギアを挟むように対向して配置されている。従って、モータ５１０ａが回転駆動されると、駆動シャフト５１０ｂ、５１０ｃは互いに異なる方向（図６の左右方向）に直線的に移動するため、モータ５１０ａの回転方向を反時計方向と時計方向とで切り換えることにより、駆動アーム５１２ａ、５１２ｂを開閉することができる。

このように、本実施形態のロボットハンド５１０は、アーム５１２ａ、５１２ｂを開閉制御することにより、アーム５１２ａと５１２ｂの間に成形型４００を挟持したり、リリースしたりすることが可能になっている。また、上述のように、ラック・アンド・ピニオン機構によって駆動アーム５１２ａ、５１２ｂを開閉する構成を採用しているため、アーム５１２ａ、５１２ｂを開閉したとしても、アーム５１２ａと５１２ｂの中心の位置は変化しない。このため、リリース位置Ｂに配置された成形型４００の中心と、アーム５１２ａと５１２ｂの中心とが略一致するようにロボットハンド５１０を配置すれば、リリース位置Ｂ上で成形型４００を正確に挟持することが可能となる。

また、アーム５１２ａには、アーム５１２ａの内側（アーム５１２ｂと対向する側）と外側とを貫通するように、ガス供給プラグ５３０が取り付けられている。ガス供給プラグ５３０は、マスフロー５３５と接続されており、マスフロー５３５はガス供給部（不図示）と接続されている。そして、ロボットハンド５１０が、成形型４００を挟持しているとき、ガス供給プラグ５３０と弁付きソケット４３０とが嵌合し、ガス供給部から供給される浮上ガスが、アーム５１２ａと５１２ｂとの間に挟持された成形型４００の凹部成形面４１０ａに供給されるようになっている（図６（ｂ））。このように、ロボットハンド５１０は、成形型４００をアーム５１２ａと５１２ｂとの間に挟持して移動アーム１１３から引き抜き、成形型４００の凹部成形面４１０ａから浮上ガスを噴出させながら、成形型４００をリリース位置Ｂからレシーブ位置ｂに配置されたスライダ２１０の金型ベース２２０に引き渡す。なお、レシーブ位置ｂは、金型ベース２２０への成形型４００の引き渡しが可能な範囲で任意に設定することができる。

なお、上述したように、ロボットハンド５１０は、スプラインシャフト５４５の上端に取り付けられたメカロータ５４０の制御によって、回転軸Ｘ１（すなわち、スプラインシャフト１４５の軸心）を中心に回転可能に支持されている（図６（ａ））。また、スプラインシャフト５４５の下側には、スプラインシャフト１４５を上下動させる昇降機（不図示）が配設されており、ロボットハンド５１０は、スプラインシャフト１４５の上下動によって上下方向に移動可能に支持されている。このため、ロボットハンド１１０に挟持された成形型４００は、回転軸Ｘ１を中心とした回転方向及び上下方向に移動可能であり、本実施形態においては、回転軸Ｘ１を中心とする円周上に設定されたリリース位置Ｂと、レシーブ位置ｂとの間を移動する。

図７は、本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置１の成形型４００が熔融ガラス切断ユニット１００から引き抜かれる様子を説明する図である。図７（ａ）は、リリース位置Ｂに配置された成形型４００を示している。上述したように、移動アーム１１３は、ロックスリーブ１１７ａの外周面に形成された係合溝１１７ｂと係合する係合アーム１６３ａ、１６３ｂを備えている。係合アーム１６３ａ、１６３ｂは、係合溝１１７ｂと対向するように、ロックスリーブ１１７ａを挟んで配設されている（図７（ａ））。そして、成形型４００がリリース位置Ｂに配置されたとき、係合アーム１６３ａ、１６３ｂ間が閉じられることで、ロックスリーブ１１７ａが係合アーム１６３ａ、１６３ｂに接続される（図７（ｂ））。次いで、ピックアンドプレース旋回ユニット５００のロボットハンド５１０が旋回（回転）及び上下に移動し、アーム５１２ａ、５１２ｂの間に成形型４００が配置される（図７（ｃ））。そして、アーム５１２ａ、５１２ｂが閉じられることにより、成形型４００の下側把持部４２０ｂが挟持される（図７（ｄ））。次いで、係合アーム１６３ａ、１６３ｂが所定量だけ降下することにより、ロックスリーブ１１７ａが押し下げられ、弁付きソケット４４０とガス供給プラグ１１７との固定（ロック）が解除される（図７（ｅ））。そして、この状態でロボットハンド５１０が上昇することにより、成形型４００が移動アーム１１３から抜き取られる（図７（ｆ））。移動アーム１１３から抜き取られた成形型４００は、ピックアンドプレース旋回ユニット５００が回転軸Ｘ１を中心に旋回することによって移動され、レシーブ位置ｂの上方まで移動されると、図８（ａ）〜（ｄ）の工程によって、成形型搬送ユニット２００へ引き渡される。

図８は、本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置１の成形型４００が成形型搬送ユニット２００へ引き渡される様子を説明する図である。図８（ａ）〜（ｄ）は、成形型４００がピックアンドプレース旋回ユニット５００のロボットハンド５１０から成形型搬送ユニット２００へ引き渡される様子を順に説明する図である。なお、図面を見易くするために、図８（ｂ）〜（ｄ）においては、マスフロー５３５、２３０、配管２４０を省略して示している。

図８（ａ）は、成形型４００がピックアンドプレース旋回ユニット５００のロボットハンド５１０から成形型搬送ユニット２００へ引き渡される直前の様子を示す図である。上述したように、成形型搬送ユニット２００の金型ベース２２０には、成形型４００の弁付きソケット４４０と嵌合する円筒状のガス供給プラグ２２５が取り付けられている。ガス供給プラグ２２５は、ガス供給プラグ１１７と同様の構成のプラグであり、マスフロー２３０と接続されており、マスフロー２３０は配管２４０を介してガス供給部（不図示）と接続されている。また、ガス供給プラグ２２５には、その先端（上端）の外周面を覆うように配置されたロックスリーブ２２５ａが設けられている。ガス供給プラグ１１７と同様、ガス供給プラグ２２５の内側には、図示しない複数のロックボールが放射状に配置されており、このロックボールと弁付きソケット４４０の溝部４４０aとが嵌合することにより、ガス供給プラグ２２５に弁付きソケット４４０が固定される。なお、ロックスリーブ２２５ａが押し下げられた状態では、ロックボールが外側にフリーの状態となり、ガス供給プラグ２２５に対する弁付きソケット４４０の挿抜がスムーズに行えるように構成されている。ロックスリーブ２２５ａは、ガス供給プラグ２２５の内部に配置されたバネ（不図示）によって図８の上方向に付勢されている。また、成形型搬送ユニット２００のスライダ２１０は、ロックスリーブ２２５ａの外周面に形成された係合溝２２５ｂと係合する係合アーム２５０ａ、２５０ｂを備えており、係合アーム２５０ａ、２５０ｂは、係合溝２２５ｂと対向するように、ロックスリーブ２２５ａを挟んで配設されている（図８（ａ））。

成形型４００がピックアンドプレース旋回ユニット５００のロボットハンド５１０から成形型搬送ユニット２００へ引き渡されるとき、金型ベース２２０から成形型４００が抜かれた（つまり、空の）状態のスライダ２１０が成形型４００のレシーブ位置（図１の位置（ｂ）、以下「レシーブ位置ｂ」という）に配置される。詳細は後述するが、スライダ２１０が、ピックアップ位置（図１の位置（ｆ）、以下「ピックアップ位置ｆ」という）に搬送されたとき、金型ベース２２０に挿入されている成形型４００がピックアンドプレースユニット３００によって抜き取られるように構成されている。そして、成形型４００が抜き取られた空のスライダ２１０がピックアップ位置ｆからレシーブ位置ｂに搬送される。

ピックアンドプレース旋回ユニット５００のロボットハンド５１０によって、成形型４００がレシーブ位置ｂの上方に搬送されると、係合アーム２５０ａと２５０ｂとの間が閉じられることで、ロックスリーブ２２５ａが係合アーム２５０ａ、２５０ｂに接続される（図８（ｂ））。そして、係合アーム２５０ａ、２５０ｂが所定量だけ降下することにより、ロックスリーブ２２５ａが押し下げられ、この状態でロボットハンド５１０が下降することにより、成形型４００が金型ベース２２０のガス供給プラグ２２５に挿入される（図８（ｂ））。次いで、係合アーム２５０ａ、２５０ｂ間が開放される（開けられる）ことにより、ロックスリーブ２２５ａがバネの付勢力によって上方向に移動し、ロックボールが弁付きソケット４４０の溝部４４０ａと嵌合し、弁付きソケット４４０がガス供給プラグ２２５に固定される（図８（ｃ））。弁付きソケット４４０がガス供給プラグ２２５に固定されると、ロボットハンド５１０のアーム５１２ａ、５１２ｂ間が開くように駆動され、成形型４００が金型ベース２２０上にリリースされる（図８（ｄ））。このように、成形型４００は、ピックアンドプレース旋回ユニット５００のロボットハンド５１０から成形型搬送ユニット２００へ引き渡され、成形型搬送ユニット２００に引き渡された後も、マスフロー２３０を介して凹部成形面４１０ａに供給される浮上ガスによって熔融ガラス塊ＧＧの浮上状態は維持される。

なお、本実施形態においては、ピックアンドプレース旋回ユニット５００によって成形型４００が熔融ガラス切断ユニット１００から引き抜かれるとき、成形型４００の凹部成形面４１０ａには、一時的にマスフロー１１８とマスフロー５３５とを介して浮上ガスが供給されるため、一時的に浮上ガスの流量が増えることとなる。また、成形型４００がピックアンドプレース旋回ユニット５００から成形型搬送ユニット２００にリリースされるとき、成形型４００の凹部成形面４１０ａには、一時的にマスフロー５３５とマスフロー２３０とを介して浮上ガスが供給されるため、一時的に浮上ガスの流量が増えることとなる。そのため、本実施形態においては、ロボットハンド５１０のアーム５１２ａ、５１２ｂの位置をセンサー付きの監視装置を用いてモニタすることにより、成形型４００とアーム５１２ａ、５１２ｂとの位置関係（すなわち、ガス供給プラグ５３０と弁付きソケット４３０との接続状態）をモニタし、凹部成形面４１０ａから一定の流量の浮上ガスが噴出するようにマスフロー１１８、マスフロー５３５及びマスフロー２３０を制御している。

図９は、本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置１の成形型４００が熔融ガラス切断ユニット１００から成形型搬送ユニット２００へ引き渡されるときの浮上ガスの流量制御を説明する図である。具体的には、ピックアンドプレース旋回ユニット５００によって成形型４００が熔融ガラス切断ユニット１００から引き抜かれるときのマスフロー１１８（図２参照）及びマスフロー５３５（図６参照）によって制御される浮上ガスの流量を説明する図である。図９は、縦軸にマスフロー１１８及びマスフロー５３５を介して供給される浮上ガスの流量ＹＬを示し、横軸に時間ｔを示している。波形Ｗ１〜Ｗ３は、それぞれマスフロー１１８によって制御される浮上ガスの流量、マスフロー５３５によって制御される浮上ガスの流量、マスフロー１１８によって制御される浮上ガスの流量とマスフロー５３５によって制御される浮上ガスの流量の和（つまり、浮上ガスの総流量）を示している。

図２、図９に示すように、成形型４００がリリース位置Ｂに搬送されるまで（すなわち、時間ｔ１まで）、マスフロー１１８は、凹部成形面４１０ａ上に切断された熔融ガラス塊ＧＧを浮上させるために必要な所定の流量ＹＬの浮上ガスを供給している。そして、成形型４００がリリース位置Ｂに配置されると（時間ｔ１）、マスフロー１１８は、Ｗ１で示されるように浮上ガスの流量を徐々に減少させ、ロボットハンド５１０のアーム５１２ａ、５１２ｂの移動によりガス供給プラグ５３０が弁付きソケット４３０に挿入され始めたとき（時間ｔ２）、マスフロー５３５はＷ２で示されるように浮上ガスの供給を開始し、その流量を徐々に増加させる。そして、ガス供給プラグ２２５が弁付きソケット４３０に完全に挿入されたとき（時間ｔ３）、マスフロー１１８は浮上ガスの供給を停止し、マスフロー５３５は所定の流量ＹＬとなるまで浮上ガスの流量を増加させている。

このように、成形型４００がピックアンドプレース旋回ユニット５００によって熔融ガラス切断ユニット１００から引き抜かれるときにマスフロー１１８及びマスフロー５３５を制御することにより、マスフロー１１８及びマスフロー５３５によって供給される浮上ガスの総流量（すなわち、混合流量）が、図９中の波形Ｗ３で示すように、所定の流量変動幅内に収まるようになっている。なお、成形型４００がピックアンドプレース旋回ユニット５００から成形型搬送ユニット２００にリリースされるときのマスフロー５３５及びマスフロー２３０の制御も同様であるため、マスフロー５３５及びマスフロー２３０によって供給される浮上ガスの総流量（すなわち、混合流量）も、図９中の波形Ｗ３で示すように、所定の流量変動幅内に収まるようになっている。従って、成形型４００の凹部成形面４１０ａから噴出する浮上ガスの流量は、成形型４００の引き渡しの前後を通じて略一定に維持されるため、凹部成形面４１０ａの熔融ガラス塊ＧＧの浮上状態も安定して維持される。

＜徐冷＞
レシーブ位置ｂにおいて、成形型４００が金型ベース２２０に引き渡されると、レシーブ位置ｂのスライダ２１０は、レール２０５上を時計回りに一定速度で走行するように駆動され、徐冷炉２６５を通ることにより、凹部成形面４１０ａ上の熔融ガラス塊ＧＧが徐々に冷却される（図１の位置（ｃ））。

＜取出し＞
そして、スライダ２１０が取出位置（図１の位置（ｄ））に搬送されると、スライダ２１０は一時停止し、冷却された（すなわち、所定形状に成形された）凹部成形面４１０ａ上のガラス塊が、不図示の取出機構により回収される。取出機構としては、吸着パッドが設けられたロボットハンド等が挙げられる。

＜予備加熱＞
取出工程によってガラス塊が回収されると、スライダ２１０は、再びレール２０５上を時計回りに一定速度で走行するように駆動され、スライダ２１０に搭載された成形型４００は、加熱炉２７０を通ることにより、ガラス塊の成形に適した温度になるように調節される（図１の位置（ｅ））。

＜成形型搬送ユニットから熔融ガラス切断ユニットへの成形型の引き渡し＞
そして、スライダ２１０が成形型４００のピックアップ位置ｆに搬送されると、スライダ２１０は一時停止する。そして、ピックアンドプレースユニット３００によって、スライダ２１０に搭載された成形型４００が抜き取られてキャッチ位置（図１の位置（Ｃ））に運ばれ、ロボットハンド５１０に再び引き渡される。つまり、成形型４００が成形型搬送ユニット２００から熔融ガラス切断ユニット１００へ引き渡される。なお、成形型搬送ユニット７００は、成形型搬送ユニット２００と同一の構成であり、上述した成形型搬送ユニット２００において行われる一連の工程は、成形型搬送ユニット７００においても同様に行われ、成形型９００はピックアンドプレースユニット８００によって、成形型搬送ユニット７００から熔融ガラス切断ユニット６００へ引き渡される。なお、本実施形態においては、成形型４００が抜き取られた後の移動アーム１１３は、リリース位置Ｂに停止しており、キャッチ位置Ｃは、リリース位置Ｂと同一の位置である。

図１０は、本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置１の成形型４００を成形型搬送ユニット２００から熔融ガラス切断ユニット１００に引き渡すピックアンドプレースユニット３００の構成を説明する側面図である。図１０は、ピックアンドプレースユニット３００を図１の第２成形装置２０側から見たときの図である。図１０に示されるように、ピックアンドプレースユニット３００は、ユニット本体３０２、上下および左右方向に移動可能な移動アーム３０４、及び二股アーム３１０ａ、３１０ｂを備えている。

ユニット本体３０２は、内部にモータ及び複数の遊動カム（不図示）を備えており、ユニット本体３０２の下側に配設される移動アーム３０４を垂直（上下）方向及び水平方向に移動させる。また、移動アーム３０４の先端（図１０の左側）には、成形型４００の上側把持部４２０ｅを挟持可能な二股アーム３１０ａ、３１０ｂが固定されており、アーム３１０ｂとアーム３１０ａとが相対的に離間することにより、二股アーム３１０ａ、３１０ｂ間に成形型４００の上側把持部４２０ｅが挟持される。

スライダ２１０が成形型４００のピックアップ位置ｆに搬送されると、ピックアンドプレースユニット３００は、移動アーム３０４を下降させると共に、二股アーム３１０ａ、３１０ｂ間を開き、二股アーム３１０ａ、３１０ｂ間で成形型４００の上側把持部４２０ｅを挟持する。そして、移動アーム３０４を上昇させることにより、成形型４００を金型ベース２２０から抜き取る。次いで、ピックアンドプレースユニット３００は、移動アーム３０４を前進させる（図１０の左方向に移動させる）ことにより、熔融ガラス切断ユニット１００の移動アーム１１３の方向に移動させ、成形型４００をキャッチ位置Ｃの移動アーム１１３に引き渡す。

図１１は、本発明の第１実施形態に係るガラス塊の製造装置１の成形型４００が成形型搬送ユニット２００から熔融ガラス切断ユニット１００へ引き渡される様子を説明する図である。図１１（ａ）は、ピックアップ位置ｆに配置された成形型４００を示している。上述したように、成形型搬送ユニット２００のスライダ２１０は、ロックスリーブ２２５ａの外周面に形成された係合溝２２５ｂと係合する係合アーム２５０ａ、２５０ｂを備えており、係合アーム２５０ａ、２５０ｂは、係合溝２２５ｂと対向するように、ロックスリーブ２２５ａを挟んで配設されている（図１１（ａ））。係合アーム２５０ａ、２５０ｂは不図示の駆動機構により開閉可能に構成されている。そして、成形型４００がピックアップ位置ｆに配置されたとき、係合アーム２５０ａ、２５０ｂ間が閉じられることで、ロックスリーブ２２５ａが係合アーム２５０ａ、２５０ｂに接続される（図１１（ｂ））。次いで、ピックアンドプレースユニット３００の二股アーム３１０ａ、３１０ｂが下降し（図１１（ｃ））、二股アーム３１０ａ、３１０ｂ間に成形型４００の上側把持部４２０ｅが挟持される（図１１（ｄ））。そして、係合アーム２５０ａ、２５０ｂが所定量だけ下降することにより、ロックスリーブ２２５ａが押し下げられ、弁付きソケット４４０とガス供給プラグ２２５との固定（ロック）が解除される（図１１（ｅ））。そして、この状態で移動アーム３０４が上昇することにより、成形型４００が金型ベース２２０から抜き取られる（図１１（ｆ））。成形型４００が金型ベース２２０から抜き取られると、係合アーム２５０ａ、２５０ｂ間が開放され、ロックスリーブ２２５ａはバネの付勢力により上方向に移動して所定位置に戻る（図１１（ｇ））。金型ベース２２０から抜き取られた成形型４００は、ピックアンドプレースユニット３００に挟持され、その位置で上昇し、キャッチ位置Ｃの上方まで前進移動する（図１１（ｈ））。そして、成形型４００は、ピックアンドプレースユニット３００の下降動作によって下降し、弁付きソケット４４０とキャッチ位置Ｃの移動アーム１１３上に配置されたガス供給プラグ１１７とが嵌合することにより、成形型４００が移動アーム１１３上に固定される（図１１（ｉ））。上述したように、本実施形態においては、成形型４００が移動アーム１１３から抜き取られたとき（図７（ｆ））、係合アーム１６３ａ、１６３ｂが、ロックスリーブ１１７ａを押し下げた状態となっている。従って、弁付きソケット４４０にガス供給プラグ１１７が挿入され、係合アーム１６３ａ、１６３ｂが開放されることで、弁付きソケット４４０とガス供給プラグ１１７とが固定（ロック）される。

上述したように、成形型４００が移動アーム１１３に引き渡されると、ガス供給プラグ１１７と弁付きソケット４４０とが嵌合し、ガス供給部から供給される浮上ガスが成形型４００の凹部成形面４１０ａに供給される。なお、成形型４００が移動アーム１１３に支持されると、ピックアンドプレースユニット３００は、二股アーム３１０ａ、３１０ｂ間を開くと共に、移動アーム３０４を上昇させ、二股アーム３１０ａ、３１０ｂを再びピックアップ位置ｆの上方に移動させる。このように、成形型搬送ユニット２００から移動アーム１１３に引き渡された成形型４００は、第２成形装置２０の成形型９００に熔融ガラスＭＧがキャストされている間に、移動アーム１１３が上昇することにより、キャスト位置Ａ近傍の待機位置に運ばれる。なお、待機位置とは、第２成形装置２０による降下切断（すなわち、成形型９００の上下動）時に、移動アーム６１３と干渉しない位置である。

上述したように、第２成形装置２０の成形型９００に熔融ガラスＭＧがキャストされ、成形型９００上に熔融ガラス塊ＧＧが分断されると、移動アーム６１３は、成形型９００をリリース位置Ｂ’に搬送する。そして、成形型９００がリリース位置Ｂ’に搬送されると、続いて、移動アーム１１３が上昇し、移動アーム１１３に支持された成形型４００がキャスト位置Ａに搬送される。そして、再び成形型４００の凹部成形面４１０ａに熔融ガラスＭＧがキャストされる。このように、各成形型４００及び９００は、ガラス塊の取出し後、再び熔融ガラスＭＧのキャスト工程へと戻されて、循環して使用される。そして、流下する熔融ガラスＭＧは、キャスト位置Ａに順次搬送されてくる成形型４００及び９００によって次々と受け取られる。

このように、第１実施形態のガラスの塊製造装置１では、成形型４００及び９００を右斜め下方向及び左斜め下方向に移動させながら流下する熔融ガラスＭＧを次々に受け取って成形している。従って、このような構成によれば、キャストされた熔融ガラス塊ＧＧが成形型４００及び９００上で折り重なることがなく、樹紋の抑制されたスムーズな成形面を備えたガラス塊を得ることが可能となる。

なお、第１実施形態のガラス塊の製造装置１では、斜め降下切断法を採用した二組の成形装置（すなわち、第１成形装置１０、第２成形装置２０）が流下する熔融ガラスＭＧを交互に受け取り、ガラス塊を成形する構成としたが、二組の成形装置に限定されるものではない。すなわち、斜め降下切断法を採用した成形装置であれば、樹紋の抑制されたスムーズな成形面を備えたガラス塊を得ることができ、ガラス塊の製造装置１は一組の成形装置で構成してもよく、また三組以上の成形装置で構成してもよい。

なお、第１実施形態のガラス塊の製造装置１のように、二組の成形装置で構成した場合、検討例のような１台の成形装置を用いた構成と比較して、熔融ガラスＭＧの引き上げ量を２倍に増やすことが可能となり、例えば、大容量のガラス塊であっても、生産性よく製造することが可能となる。また、第１成形装置１０及び第２成形装置２０は、それぞれ全体の製造速度の半分の速度でガラス塊を製造すればよいため、成形型搬送ユニット２００及び７００による成形型４００及び９００の移動を遅くすることが可能となる。これにより、成形型４００及び９００上の熔融ガラス塊ＧＧに加わる加速度を減らすことが可能となり、加速度によって生じるガラス塊の歪み（表面のシワなど）を抑制することが可能となる。なお、流出ノズル３０の位置（キャスト位置Ａ）を中心としてさらに多くの成形装置（例えば、四組の成形装置）を配置してガラス塊を成形するように構成すれば、熔融ガラスＭＧの引き上げ量をさらに増やすことが可能となる。

また、第１実施形態のガラス塊製造装置１では、成形型４００（及び９００）を熔融ガラス切断ユニット１００（及び６００）と成形型搬送ユニット２００（及び７００）との間で受け渡すことにより、熔融ガラス切断ユニット１００（及び６００）による熔融ガラスＭＧのキャスト及び切断工程と、成形型搬送ユニット２００（及び７００）による冷却及び予備加熱工程とを分離している。このため、熔融ガラスＭＧのキャストにかかる時間が他の工程に影響を与えることはなく、熔融ガラス切断ユニット１００及び６００による熔融ガラスＭＧのキャスト及び切断工程と、成形型搬送ユニット２００及び７００による冷却及び予備加熱工程とを独立して制御することが可能となる。例えば、熔融ガラスＭＧの引き上げ量を増やした場合、それに応じて熔融ガラス切断ユニット１００及び６００の動作速度（すなわち、成形型４００及び９００の入れ換え）を速める必要が生じるが、成形型搬送ユニット２００及び７００による成形型４００及び９００の移動速度を維持すれば、冷却処理や加熱処理の時間を確保することが可能となる。なお、この場合、成形型搬送ユニット２００及び７００による処理に時間がかかり、熔融ガラス切断ユニット１００（及び６００）と成形型搬送ユニット２００（及び７００）との間で行われる成形型４００（及び９００）の受け渡しに支障がでることも考えられるが、成形型搬送ユニット２００及び７００の金型ベース２２０（すなわち、成形型４００及び９００）の数量を増やすことにより、容易に解決することができる。また、大容量のガラス塊を製造する場合、熔融ガラスＭＧのキャストに要する時間のみならず、冷却処理にも時間を要することとなるが、スライダ２１０の移動速度をガラス塊の容量に応じて遅くすることにより、移送経路を長くすることなく冷却処理の時間を確保することができる。

＜ガラス成形品の製造＞
第１実施形態のガラス塊製造装置１を用いて成形されたガラス塊（プリフォーム）は、プレス成形型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る。こうしてプレス成形型の成形面の面形状がガラス塊に転写され、プレス成形型内で加圧された状態で冷却された後、プレス成形型からガラス成形品（ガラス光学素子）が取出される。これにより、成形面の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ガラス光学素子には、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、ガラス光学レンズが得られる。

以上が本実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、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、本実施形態においては、成形型４００及び９００を流出ノズル３０の中心軸ＡＸに対して１５°の方向に移動させる構成としてが、この構成に限定されるものではなく、１０°〜５０°の範囲で適宜設定可能である。この場合、角度が大きいほど成形面上の熔融ガラス塊ＧＧに対して加速度によって生じる横方向の応力が加わるため、熔融ガラス塊ＧＧの変形が危惧される。このため、成形するガラス塊の重量が重いものほど移動角度を小さくすることが好ましい。

また、本実施形態においては、受け型（下型）である成形型４００及び９００のみによってガラス塊を浮上成形する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、成形型４００が成形型搬送ユニット２００に引き渡され、ガラス塊が取出されるまでの間に、成形型４００及び９００に相対する上型を用いてプレス成形を行うことも可能である。プレス後、冷却することにより精密プレス成形用の近似形状プリフォームを製造することができる。なお、この場合、ガスを噴出可能な多孔質体を備えた上型を用い、上型及び下型の両方からガスを噴出させてプレスしてもよく、また、貫通孔のない上型を用い、上型からはガスを噴出させないでプレスしてもよい。また、上型の構成としては、１つの上型を所定位置に配置する構成としてもよく、あるいは、成形型４００及び９００の搬送に合わせて移動可能に設けられた複数の上型を配置する構成としてもよい。

また、本実施形態においては、上面視したときに略円形状の凹部成形面４１０ａを備えた成形型４００及び略円形状の凹部成形面９１０ａを備えた成形型９００によって、水平方向の断面形状が円形のガラス塊を成形する構成として説明したが、本発明は、例えば、シリンドリカルレンズやセルフォックレンズ等、略円柱状のガラス塊を成形するガラス塊の成形装置に適用することも可能である。この場合、上面視したときに略矩形状の凹部成形面を備えた成形型が用いられるが、本実施形態と同様、熔融ガラスが成形型の凹部成形面の一端部側から他端部側に順にキャストされるように、成形型をオフセットした位置から斜め下方向に移動させながら熔融ガラスをキャストすれば、樹紋のないスムーズな成形面を備えたガラス塊を得ることが可能となる。

また、本実施形態のキャスト工程においては、成形型４００及び９００を一定の角度で斜め下方向に移動させる構成としたが、成形型４００及び９００にキャストされた熔融ガラスＭＧが所定の重量に調整された後の工程、すなわち、成形型４００及び９００を急速降下させる工程（熔融ガラスＭＧの切断工程）においては、既に熔融ガラスＭＧのキャストが終了しており、樹紋の形成（発生）には主に関与しないため、成形型４００及び９００を垂直方向に降下させる構成とすることもできる。

また、本実施形態においては、ピックアンドプレースユニット３００の二股アーム３１０ａ、３１０ｂは、成形型４００の上側把持部４２０ｅを挟持するものとして説明したが、ピックアンドプレース旋回ユニット５００のアーム５１２ａ、５１２ｂと同様、成形型４００の下側把持部４２０ｂを挟持する構成としてもよい。

また、本実施形態においては、移動アーム１１３及び６１３を斜め方向（移動方向）にスライド可能な熔融ガラス切断ユニット１００及び６００によって、成形型４００及び９００を移動させる構成としたが、このような構成に限定されるものではなく、本発明は、例えば、ターンテーブルに対して成形型が移動方向に沿って動くように成形型を設けることにより、ターンテーブルを備えるガラス塊の製造装置に適用することができる。

＜第２実施形態＞
図１２は、本発明の第２実施形態のガラス塊の製造装置１Ｍの構成を示す側面図である。図１３は、本発明の第２実施形態のガラス塊の製造装置１Ｍの構成を示す上面図である。図１２、図１３に示されるように、ガラス塊の製造装置１Ｍは、成形型４００Ｍ、熔融ガラス供給部３０Ｍ、ターンテーブル２００Ｍ、ダイレクトドライブモータ２１０Ｍ、加熱炉２７０Ｍ、取出機構２５０Ｍ、ガラス塊回収部２６０Ｍ及びガス配管２４０Ｍを備えている。

熔融ガラス供給部３０Ｍの上部は、図示省略された作業槽、清澄槽、ガラス熔解槽へ連通しており、熔解、清澄、均質化され、一定温度に制御された熔融ガラスＭＧが熔融ガラス供給部３０Ｍの先端（流出ノズル３０Ｍａ）から流下する。流出ノズル３０Ｍａより流下した熔融ガラスＧは、成形型４００Ｍによって受け取られて、所定の形状のガラス塊に成形される。

図１３に示されるように、成形型４００Ｍは、ターンテーブル２００Ｍ上にて回転中心周りに等間隔に複数個設置されている。ターンテーブル２００Ｍには、例えば軽量かつ高強度のアルミニウム合金製を使用することができる。ターンテーブル２００Ｍは、ダイレクトドライブモータ２１０Ｍによって時計方向に間欠回転駆動される。これにより、各成形型４００Ｍは、停留位置（キャスト位置ＡＡ）や停留位置（取出位置ＢＢ）で所定時間停留する。

ターンテーブル２００Ｍの下面側には、複数本のガス配管２４０Ｍが設置されている。各ガス配管２４０Ｍは、一端が、対応する成形型４００Ｍに接続されており、他端が、全ガス配管共通の単一のガス供給部（不図示）と接続されている。なお、図１３においては、図面を明瞭にするため、ガス配管２４０Ｍを一点鎖線で示している。

次に、ガラス塊製造装置１Ｍによるガラス塊Ｇの成形方法について説明する。まず、熔融ガラスＭＧから所定重量のガラス塊Ｇを成形するため、キャスト位置ＡＡにおいて、清澄、均質化された熔融ガラスＭＧが連続して一定速度で流出ノズル３０Ｍａより流下される。流下された熔融ガラスＭＧは、キャスト位置ＡＡに順次移送される成形型４００Ｍによって次々と受け取られて、降下切断法により切断され、成形型４００Ｍ上には所定量の熔融ガラス塊ＧＧが供給される。成形型４００Ｍからは、ガス供給部からガス配管２４０Ｍを介して供給されたガスが噴出している。そのため、熔融ガラス塊ＧＧは、ガスの噴出圧によって各成形型４００Ｍに浮上状態で受けられながら、例えば所定の扁平状のガラス塊Ｇに成形される。

加熱炉２７０Ｍａでは、成形型４００Ｍ内で成形されている熔融ガラス塊ＧＧが取出されるまでの間に徐々に冷却される。次いで、取出位置ＢＢに搬送された成形型４００Ｍ内のガラス塊Ｇは、取出機構２５０Ｍによる吹出ガスにより、略扇形のガラス塊回収部２６０Ｍに吹き飛ばされる。吹き飛ばされたガラス塊Ｇは、ガラス塊回収部２６０Ｍにより回収される。加熱炉２７０Ｍｂでは、成形型４００Ｍがガラス塊の成形に適した温度になるように調節される。このように、各成形型４００Ｍでは、ターンテーブル２００Ｍの回転に応じて、熔融ガラスＭＧのキャスト、熔融ガラス塊ＧＧの成形、熔融ガラス塊ＧＧの冷却、ガラス塊Ｇの取出しが順次行われる。各成形型４００Ｍは、ガラス塊Ｇの取出後、再びキャスト工程へと戻されて、循環して使用される。

第１実施形態と同様、本実施形態においても、成形型４００Ｍへの熔融ガラス塊ＧＧのキャスト方法として、斜め降下切断法を用いている。

図１４は、本発明の第２実施形態に係るガラス塊の製造装置１Ｍの成形型４００Ｍに熔融ガラスがキャストされるときの様子を示す成形型４００Ｍの断面図である。図１４に示されるように、成形型４００Ｍは、成形型取付部４２０Ｍの上部に固定されている。成形型４００Ｍは、流出ノズル３０Ｍａからキャストされる熔融ガラスＭＧを受け取り、ガラス塊Ｇを成形する凹部成形面４００Ｍａを備えた耐熱鋼（例えば、ステンレス鋼）製の成形型である。凹部成形面４００Ｍａの表面は、製作するガラス塊の表面形状に応じて、断面が所定の球面や非球面形状の曲面となるように鏡面加工されており、製作するガラス塊の表面に傷や汚れが付かないように構成されている。また、成形型４００Ｍには、成形型４００Ｍの下面と凹部成形面４００Ｍａとを貫通するように複数の貫通孔４００Ｍｂが形成されている。

成形型取付部４２０Ｍの内部には、貫通孔４００Ｍｂに浮上ガスを供給するための通気孔４２０Ｍｃが形成されており、ガス供給部からガス配管２４０Ｍ、通気孔４２０Ｍｃを介して供給されたガスが貫通孔４００Ｍｂを通って凹部成形面４００Ｍａから噴出するように構成されている。通気孔４２０Ｍｃの上端部は、全ての貫通孔４００Ｍｂに浮上ガスを供給できるように拡径されており、空間部４２０Ｍｄが形成されている。従って、ガス供給部からガス配管２４０Ｍ、通気孔４２０Ｍｃを介して供給されたガスは、空間部４２０Ｍｄに一旦溜まり、各貫通孔４００Ｍｂから所定の流量（すなわち、所定の圧力）で噴出される。なお、所定の流量とは、熔融ガラス塊が凹部成形面４００Ｍａと接触した場合であっても融着せず、かつ流出ノズル３０Ｍａからの熔融ガラス流の排出を妨げない程度の流量である。

成形型取付部４２０Ｍは、成形型４００Ｍを支持するための略円筒状の部材である。成形型取付部４２０Ｍの下部４２０Ｍｅの外径は、上部４２０Ｍａの外径よりも細く形成されている。また、成形型取付部４２０Ｍの下部４２０Ｍｅは、上部４２０Ｍａ（すなわち、成形型４００Ｍの中心軸Ｑ）に対し約１５°の角度で傾斜しており、ターンテーブル２００Ｍ上に配置された金型ベース２２０Ｍの先端部に形成された収容部２２０Ｍａに差し込まれて、摺動可能に支持される。

金型ベース２２０Ｍは、略円筒状の金属製の部材であり、成形型取付部４２０Ｍを摺動可能に支持している。金型ベース２２０Ｍの収容部２２０Ｍａは、成形型取付部４２０Ｍの下部４２０Ｍｅを収容するための円筒状の空間であり、金型ベース２２０Ｍの軸心（図１４の上下方向）に対して約１５°の角度で傾斜している。金型ベース２２０Ｍは、収容部２２０Ｍａの倒れ方向（図１４の左右方向）がターンテーブル２００Ｍの径方向と一致し、かつ収容部２２０Ｍａの開口がターンテーブル２００Ｍの外側（つまり、斜め上方）を向くように、ターンテーブル２００Ｍ上に配置されている。このため、成形型取付部４２０Ｍが金型ベース２２０Ｍに対して摺動すると、成形型取付部４２０Ｍ（すなわち、成形型４００Ｍ）は、ターンテーブル２００Ｍからターンテーブル２００Ｍの径方向外側に向かって斜めに（すなわち、図１４の右斜め上方向に）つき出る。金型ベース２２０Ｍは、その内部に垂直方向に摺動可能な摺動部２２０Ｍｂを有しており、摺動部２２０Ｍｂの上面は、金型ベース２２０Ｍの内部で成形型取付部４２０Ｍの下面と当接している。なお、図１４においては、図面を明瞭にするため、金型ベース２２０Ｍの内部構成を一部省略して示している。

ターンテーブル２００Ｍの下側には、成形型４００Ｍを垂直方向に移動させる昇降機１６０Ｍが配設されている（図１２）。昇降機１６０Ｍは、摺動部２２０Ｍｂを下側から突上げる突上げ部１６０Ｍａと、突上げ部１６０Ｍａを垂直方向に進退させるモータ（不図示）とで構成されており、成形型４００Ｍがキャスト位置ＡＡに配置されたときに、突上げ部１６０Ｍａが上昇されるようになっている。突上げ部１６０Ｍａが上昇されると、突上げ部１６０Ｍａは、対向する摺動部２２０Ｍｂと当接した状態で摺動部２２０Ｍｂを垂直方向に摺動させる。そして、摺動部２２０Ｍｂが垂直方向に上昇すると、それに当接した成形型取付部４２０Ｍが斜め方向に上下動するため、成形型取付部４２０Ｍに取り付けられた成形型４００Ｍも斜め方向に上下動する。なお、本実施形態の成形型４００Ｍ、成形型取付部４２０Ｍ及び金型ベース２２０Ｍは、同一の材料によって構成されてもよく、また異なる材料によって構成されてもよい。

＜熔融ガラスのキャスト＞
本実施形態においても、第１実施形態と同様、このような成形型４００Ｍの斜め下方向の移動により、熔融ガラスＭＧを切断し、成形型４００Ｍの凹部成形面４００Ｍａに熔融ガラス塊ＧＧを分離している。具体的には、図１４に示すように、成形型４００Ｍに熔融ガラスＭＧをキャストするとき、昇降機１６０Ｍは、モータを駆動して突上げ部１６０Ｍａを突き上げ、成形型４００Ｍを流出ノズル３０Ｍａの流出口に接近するように右斜め上方向に上昇させる。そして、熔融ガラスＭＧが成形型４００Ｍの凹部成形面４００Ｍａにキャストされ始めると、昇降機１６０Ｍは流出ノズル３０Ｍａの先端が、流出する熔融ガラスＭＧの中に沈み込まないように、成形型４００Ｍを所定の速度（熔融ガラスＭＧの流下速度よりも遅い速度）でゆっくりと左斜め下方向に降下させ、成形型４００Ｍにキャストされた熔融ガラスＭＧが所定の重量に調整されたとき、成形型４００Ｍを急速に（熔融ガラスＭＧの流下速度よりも速い速度（熔融ガラスＭＧの流下速度よりも速い速度で）左斜め下方向に降下させて、熔融ガラスＭＧから熔融ガラス塊ＧＧを分離、切断する。

なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様、成形型４００Ｍが上昇したとき、凹部成形面４００Ｍａの中心軸Ｑが流出ノズル３０Ｍａの中心軸ＡＸに対して左側に所定量だけオフセットするように配置される（図１４）。そして、凹部成形面４００Ｍａが熔融ガラスＭＧを受けながらゆっくりと左斜め下方向に降下し、降下切断が行われる直前（すなわち、熔融ガラスＭＧが所定の重量に調整された時点）で、凹部成形面４００Ｍａの中心軸Ｑが流出ノズル３０Ｍａの中心軸ＡＸに対して左側に所定量だけオフセットするように構成している。つまり、成形型４００Ｍが流出ノズル３０Ｍａに対して斜め左下方向に移動するとき、凹部成形面４００Ｍａの中心軸Ｑは、凹部成形面４００Ｍａの中心軸Ｑと流出ノズル３０Ｍａの中心軸ＡＸとで規定される平面上を、流出ノズル３０Ｍａの中心軸ＡＸを横切って平行に移動するため、移動期間中には、熔融ガラスＭＧは、成形型４００Ｍａの凹部成形面４００Ｍａの左側から右側に向かって連続的にキャストされる。従って、第１実施形態と同様、後からキャストされる熔融ガラスＭＧが、先にキャストされた熔融ガラスＭＧに折り重なることはなく、本実施形態によっても、ガラス塊の成形面に発生する樹紋が抑制される。

また、本実施形態の熔融ガラスＭＧのキャスト工程においては、ターンテーブル２００Ｍを固定した状態で成形型４００Ｍの上昇と降下を行うように構成し、熔融ガラスＭＧから熔融ガラス塊ＧＧを切断した後も、成形型４００Ｍは、成形型４００Ｍが切断時に描いた移動軌跡の延長線上を通るように斜め下方に直線的に移動する例を示したが、これに限定されるものではない。つまり、成形型４００Ｍは、熔融ガラスＭＧの切断が可能であり、かつ、ガラス塊の成形面に発生する樹紋を抑制できる範囲において、自由な軌跡で移動させることができる。成形型４００Ｍの具体的な動かし方として、例えば、熔融ガラス塊ＧＧを成形型４００Ｍに供給した後、斜め下方に円弧状の軌跡を描くように移動させることができる。この場合、昇降機１６０Ｍは、熔融ガラス塊ＧＧが成形型４００Ｍに供給された後、成形型４００Ｍの降下速度を徐々に低下させる。

また、上述の説明において、成形したガラス塊を精密プレス成形に供する場合について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、その他の具体例としては、まず、ノズルから流出する熔融ガラスから適量の熔融ガラスを分離する。次いで、成形面から浮上ガスが噴出している成形型上に供給する。そして、光学素子のプレス工程におけるプレス成形に適した形状にするため、ガラス塊の成形中に、成形型と、成形型に対向して配置される上型とを用いて、熔融ガラス塊をプレスし、所望の形状に成形する。その後、ガラスを冷却することにより、ガラス塊を得る。
次に、得られたガラス塊を用いて、リヒートプレス（Ｒｅｈｅａｔ Ｐｒｅｓｓ）成形により、ガラス塊からガラス成形体（ガラスブランク）を得る。具体的には、まず、ガラス塊を再加熱し、軟化する。そして、軟化したガラス塊を、離型剤が塗布された成形型に供給し、リヒートプレス成形により、ガラス成形体（ガラスブランク）を得る。得られたガラス成形体に研削加工または研磨加工を施すことにより、球面レンズなどのガラス光学素子を得る。また、リヒートプレス成形は、ガラス塊の粘度を、１０^４〜１０^６ポアズの範囲とする。
また、ガラス塊を得てからプレス成形するまでの工程において、ガラス塊の表面を粗面化処理する工程（バレル研磨工程など）を有していなくとも構わない。また、ガラス塊を得てからプレス成形するまでの工程において、ガラス塊を研削または研磨する工程を有さない。
また、得られたガラス成形体に対して、スムージング加工研削加工または研磨加工を施すことにより、球面レンズ、非球面レンズなどのガラス光学素子を得ることができる。
このようにして得られたガラス光学素子には、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を施すことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１、１Ｍ ガラス塊の製造装置
１０ 第１成形装置
２０ 第２成形装置
３０、３０Ｍａ 流出ノズル
３０Ｍ 熔融ガラス供給部
５０ シーケンサ
１００、６００ 熔融ガラス切断ユニット
１１３、６１３ 移動アーム
１１７、２２５、５３０ ガス供給プラグ
１１７ａ、２２５ａ ロックスリーブ
１１７ｂ、２２５ｂ 係合溝
１５６ サーボモータ
１６０ テーブル
１６０Ｍ 昇降機
１６０Ｍａ 突上げ部
１６２ ボールネジ
１６３ａ、１６３ｂ、２５０ａ、２５０ｂ 係合アーム
１６４ スライダ
１６６ 駆動ベルト
２００、７００ 成形型搬送ユニット
２００Ｍ ターンテーブル
２０５ レール
２１０、７１０ スライダ
２１０Ｍ ダイレクトドライブモータ
２１５ キャリッジプレート
２２０、２２０Ｍ、７２０ 金型ベース
２２０Ｍａ 収容部
２２０Ｍｂ 摺動部
１１８、２３０、５３５ マスフロー
２４０ 配管
２４０Ｍ ガス配管
２４５ ロータリージョイント
２５０Ｍ 取出機構
２６０Ｍ ガラス塊回収部
２６５ 徐冷炉
２７０、２７０Ｍ 加熱炉
３００、８００ ピックアンドプレースユニット
３０２ ユニット本体
３０４ 移動アーム
３１０ａ、３１０ｂ 二股アーム
４００、９００、４００Ｍ 成形型
４００Ｍｂ 貫通孔
４１０ 成形型本体部
４１０ａ、４００Ｍａ 凹部成形面
４１０ｂ 貫通孔
４２０ 成形型支持部
４２０ａ 位置決め用フランジ
４２０ｂ 下側把持部
４２０ｃ、４２０Ｍｃ 通気孔
４２０ｄ、４２０Ｍｄ 空間部
４２０ｅ 上側把持部
４２０Ｍ 成形型取付部
４２０Ｍｅ 下部
４３０、４４０ 弁付きソケット
４４０ａ 溝部
５００、１０００ ピックアンドプレース旋回ユニット
５１０ ロボットハンド
５１０ａ モータ
５１０ｂ、５１０ｃ 駆動シャフト
５１２ａ、５１２ｂ アーム
５１５ 駆動部
５４０ メカロータ
５４５ スプラインシャフト。

Claims (21)

1. 熔融ガラスを流出するパイプの下方に支持部材によって支持された成形型を配置し、前記成形型のガスを噴出可能な成形面から前記ガスを噴出させながら前記成形面上で前記熔融ガラスの先端を受けた後、前記成形面を前記熔融ガラスの流出速度よりも遅い速度で前記パイプに対して斜め下方に移動させる工程と、
   前記成形面上の前記熔融ガラスが所定重量に達したときに、前記成形型を前記熔融ガラスの流出速度より速い速度で前記斜め下方に移動させて前記熔融ガラスを切断し、前記成形面上に熔融ガラス塊を取得する工程と、
   前記熔融ガラス塊を冷却してガラス塊に成形する工程と、
   を備えることを特徴とするガラス塊の製造方法。
2. 前記成形型が前記パイプの下方に配置されたとき、前記成形面の中心を通って鉛直方向に延びる前記成形型の軸中心線は、前記パイプの軸中心線に対して所定の距離離れて平行に配置されることを特徴とする請求項１に記載のガラス塊の製造方法。
3. 前記成形型が前記パイプに対して斜め下方に移動するとき、前記成形型の軸中心線は、前記成形型が前記パイプの下方に配置されたときに前記成形型の軸中心線と前記パイプの軸中心線とで規定される平面上を、前記パイプの軸中心線を横切って平行に移動することを特徴とする請求項２に記載のガラス塊の製造方法。
4. 前記成形面上の前記熔融ガラスが所定重量に達したとき、前記成形型の軸中心線は、前記パイプの軸中心線に対して前記所定の距離離れて平行に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のガラス塊の製造方法。
5. 前記成形型が前記パイプに対して前記斜め下方に移動するとき、前記成形型の移動方向は、前記パイプの軸中心線に対して１０°〜５０°の角度範囲であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガラス塊の製造方法。
6. 前記ガラス塊の製造方法は、
   前記成形面上に前記熔融ガラス塊を取得した成形型を、前記支持部材から成形型支持台に移し替える工程をさらに備え、
   前記熔融ガラス塊を冷却して前記ガラス塊に成形する工程は、前記成形型支持台に移し替えられた前記成形型上で行なわれることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガラス塊の製造方法。
7. 前記支持部材、および、前記成形型は複数あり、
   前記支持部材の各々は、前記成形型を支持し、前記成形型を前記パイプの下方に順次移動させて前記熔融ガラスを受けることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のガラス塊の製造方法。
8. 前記支持部材、および、前記成形型は複数あり、
   前記支持部材の各々は、前記成形型を支持し、前記成形型を前記パイプの下方に順次移動させて前記熔融ガラスを受け、
   前記支持部材のいずれか１つに支持されている前記成形型のうち１つが前記熔融ガラスを受けているときに、残りの前記支持部材のいずれか１つに支持されている残りの前記成形型が前記支持部材から前記成形型支持台に移し替えられることを特徴とする請求項６に記載のガラス塊の製造方法。
9. 前記成形型が前記支持部材から前記成形型支持台に移し替えられた後、前記ガラス塊が取出された前記成形型を前記成形型支持台から前記支持部材に移し替える工程を備えることを特徴とする請求項８に記載のガラス塊の製造方法。
10. 前記熔融ガラス塊をガラス塊に成形する工程は、前記成形型と前記成形型に相対する上型とにより、前記熔融ガラス塊をプレスする工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のガラス塊の製造方法。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガラス塊の製造方法を用いて製造されたガラス塊を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する工程と、
    前記プレス成形されたガラス成形品を前記プレス成形型より取り出す工程と、
    を備えるガラス成形品の製造方法。
12. パイプから連続して流出する熔融ガラスを受け、所定の形状のガラス塊に成形するガラス塊の製造装置であって、
    ガスを噴出可能な成形面を備え、前記パイプから流出する前記熔融ガラスを前記成形面上で浮上した状態で受ける成形型と、
    前記成形面に前記ガスを供給しながら前記成形型を支持すると共に、前記成形型を移動させて前記成形面上に受けた前記熔融ガラスを切断し、前記成形面上に熔融ガラス塊を取得する熔融ガラス切断機構と、
    前記熔融ガラス塊を冷却してガラス塊に成形する成形機構と、
    を備え、
    前記熔融ガラス切断機構は、前記パイプの下方に前記成形型を配置し、前記成形面上で前記熔融ガラスの先端を受けたときに、前記成形面を前記熔融ガラスの流出速度よりも遅い速度で前記パイプに対して斜め下方に移動させ、前記成形面上の前記熔融ガラスが所定重量に達したときに、前記成形型を前記熔融ガラスの流出速度より速い速度で降下させて前記熔融ガラスを切断することを含むことを特徴とするガラス塊の製造装置。
13. 前記熔融ガラス切断機構が前記パイプの下方に前記成形型を配置したとき、前記成形面の中心を通って鉛直方向に延びる前記成形型の軸中心線は、前記パイプの軸中心線に対して所定の距離離れて平行に配置されることを特徴とする請求項１２に記載のガラス塊の製造装置。
14. 前記熔融ガラス切断機構が前記成形型を前記パイプに対して斜め下方に移動させるとき、前記成形型の軸中心線は、前記成形型が前記パイプの下方に配置されたときに前記成形型の軸中心線と前記パイプの軸中心線とで規定される平面上を、前記パイプの軸中心線を横切って平行に移動することを特徴とする請求項１３に記載のガラス塊の製造装置。
15. 前記成形面上の前記熔融ガラスが所定重量に達したとき、前記成形型の軸中心線は、前記パイプの軸中心線に対して前記所定の距離離れて平行に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載のガラス塊の製造装置。
16. 前記熔融ガラス切断機構が前記成形型を前記パイプに対して前記斜め下方に移動させるとき、前記成形型の移動方向は、前記パイプの軸中心線に対して１０°〜５０°の角度範囲であることを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載のガラス塊の製造装置。
17. 前記成形機構は、前記熔融ガラス塊を取得した前記成形型を前記熔融ガラス切断機構から受け取って支持し、前記成形型の成形面に前記ガスを供給しながら前記熔融ガラス塊を冷却して前記ガラス塊に成形することを特徴とする請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載のガラス塊の製造装置。
18. 前記熔融ガラス切断機構、および、前記成形型は複数あり、
    前記熔融ガラス切断機構の各々は、前記成形型を支持し、前記成形型を前記パイプの下方に順次移動させて前記熔融ガラスを受けることを特徴とする請求項１２から請求項１７のいずれか一項に記載のガラス塊の製造装置。
19. 前記熔融ガラス切断機構、および、前記成形型は複数あり、
    前記熔融ガラス切断機構の各々は、前記成形型を支持し、前記成形型を前記パイプの下方に順次移動させて前記熔融ガラスを受け、
    前記熔融ガラス切断機構のいずれか１つに支持されている前記成形型のうち１つが前記熔融ガラスを受けているときに、前記成形機構が、残りの前記熔融ガラス切断機構のいずれか１つに支持されている残りの前記成形型を受け取ることを特徴とする請求項１７に記載のガラス塊の製造装置。
20. 前記成形型が前記成形機構によって受け取られた後に、前記ガラス塊が取出された前記成形型を前記成形機構から前記支持部材に移し替える移送機構を備えることを特徴とする請求項１９に記載のガラス塊の製造装置。
21. 前記成形機構は、前記成形型に相対する上型を備え、前記上型と前記成形型とにより、前記熔融ガラス塊をプレスすることを特徴とする請求項１２から請求項２０のいずれか一項に記載のガラス塊の製造装置。

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