JPH01157425A - ガラス成形体の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プレス成形後に研磨が不要の高い形状精度と
細かい面粗度を有するガラス成形体の製造装置に関する
。

〔従来の技術とその問題点〕

最近、成形型材料に特殊な材料を用いると共にその表面
を光学鏡面とし、非酸化性雰囲気でプレス成形を行うこ
とによって、プレス成形後に研磨を必要としない光学鏡
面を有するレンズを得るという研究が行われている。成
形型材料としては例えば米国特許第３，８３３，３４７
号明細書にはガラス状炭素を用いることが、米国特許第
４，１３９，６７７号明細書にはＳｉＣまたはＳｉ３Ｎ
、を用いることが、また米国特許第４．１６８．９６１
号明細書にはＳｉＣと炭素との混合物を用いることがそ
れぞれ開示されている。

これらの米国特許明細書に開示されている成形方法は、
成形型温度をガラスの軟化点（リトルトン点＝１０７・
６５ポアズの粘・度に相当する温度）近傍まで上昇させ
てから荷重をかけて成形を行った後、成形されたガラス
が変形しないようにその荷重状態を維持したまま、成形
型温度をガラス転移温度まで低下させ、ガラスが完全に
固結してから荷重を解除し、更に３００°Ｃという低温
まで冷却してから型開きを行うようにしているため、同
一ポジションでこれらの処理を行う必要があり、成形サ
イクルタイムが著しく長く、製造速度が遅いという問題
点があった。

更に、特開昭５９−１５２２２９号公報には、加熱室、
加圧室、冷却室等の処理室を直線状に配列し、その中に
真っ直ぐなレールを通し、レールの上に成形型を置いて
押し棒で押して移動させることによりガラスを成形する
装置が開示されている。この装置は、処理室の中を成形
型を順次移動させ、連続的に処理するので、製造スピー
ドが向上するという利点があるが、成形型の均熱性と移
動に関して次のような問題点がある。

成形型がレールの上に直接載置されるため、処理室の中
で温度が低いレール上に成形型が配置されるので、上型
と下型の温度が異なり、その間に収容された被成形ガラ
スを均一に加熱および冷却することができず、よって被
成形ガラスの成形性が悪く、特にヒケ（部分収縮）を生
じるという問題点があった。

この装置の場合更に、成形型挿入室に設けられた１本の
押し棒によって、成形型をレール内へ案内し、レールに
入った後は後続の成形型に押されて処理室の中を前進す
るようになっている。この移送方法の場合には、レール
とその上に直に載っている成形型との滑り摩擦に打ち勝
って移送しなければならず、間歇的な移送を開始する時
にその都度最大静止摩擦力に打ち勝つ大きな押圧力を加
えなければならないので、移送開始時に成形型の移動が
ぎくしゃくし、ショックが発生する。加圧成形直後のガ
ラス成形体がこのようなショックを受けると、ゆがみを
生じることになる。

更に、回転式のガラス成形体製造装置が特開昭６１−２
６５２８号公報によって知られている。この場合、加熱
室、プレス室、冷却室等の複数の処理室が円周に沿って
配置され、中央の回転軸から放射状に延びる複数の支持
アームの外端部に、成形型が載置され、この成形型が各
処理室を順々に通過する。処理室は炉体の上下壁、外側
の側壁および内側の側壁（隔壁）によって取り囲まれて
形成され、この内側の側壁に形成された周方向のスリッ
トを通って支持アームが処理室内に達している。

この装置の場合には、周方向に延びるスリットを内側の
側壁に形成しなければならないため、このスリットの範
囲にはヒータを配置することができない。そのため、成
形型と、この成形型内に収容された被成形ガラスを均一
に加熱することができない。また、周方向のスリットを
通って処理室から外へ熱が逃げるため、処理室内の温度
分布が不均一であった。

プレス成形後に研磨を必要としないガラス成形体を製造
するためには一般に、成形型と被成形ガラスの温度分布
を充分に均一にする必要がある。

もし、そうしないと、プレス成形後、ガラスの熱収縮量
が成形体の部分によって異なり、ガラス成形体の高い形
状精度、すなわち面精度が得られない。従って、上記の
従来の回転式ガラス成形体製造装置における、処理室内
の温度分布の不均一は成形型と被成形ガラスへの加熱の
不均一となり、上記種類のガラス成形体の製造にとって
極めて好ましくない。

上記回転式ガラス成形体製造装置の場合には更に、放射
状の支持アームが高温雰囲気の処理室内に達しているの
で、支持アームが熱によって徐々に変形し、その上に載
っている成形型の位置精度が悪（なる。従って、プレス
時に成形型にプレス力を正確に加えることができない。

これは成形型の上型と下型の中心軸線のずれや傾斜、ひ
いてはガラス成形体の光軸のずれや傾斜を生じることに
なる。

更に、支持アームを回転させて成形型を移動させる構造
であるので、処理室間の移送開始時の静止摩擦に起因す
るショックは少ないがしかし、支持アームの強度が弱い
ため、上下方向の振動が発生し、ガラス成形体にゆがみ
を生じることがある。

本発明は、上述の従来技術の問題点乃至欠点を除去する
ためになされたものであり、その第１の目的は、成形型
、プレス成形されたガラス（または被成形ガラス）およ
び処理室内の温度分布を均一にし、および成形型を移送
する移送手段の熱変形や振動を少なくすることによって
、高い形状精度と細かい面粗度を有するガラス成形゛体
を得ることである。第２の目的は、この高い形状精度と
細かい面粗度を有するガラス成形体を量産性にすぐれた
高い製造スピードで得ることである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり
、本発明のガラス成形体の製造装置は、加熱室、プレス
室、冷却室辱の処理室が円周方向に並べて配置され、該
処理室の中を、被成形ガラスを入れた成形型が順次移送
される、ガラス成形体の製造装置において、各処理室が
炉体の中でケースによって取り囲まれて形成され、成形
型を移送するために、回転テーブルが中央の回転軸回り
に間歇的に回転駆動可能に設けられ、該回転テーブルが
処理室を形成するケースの下方まで半径方向外方へ延び
ており、前記回転テーブルの上に、成形型を載せる試料
台が据え付けられ、該試料台がケースの底壁に形成され
たスリットを通ってケース内の処理室内に達しているこ
とを特徴とする。

ここで、成形型が処理室のほぼ中央に位置するような背
の高さを試料台が有することが望ましい。

更に、各処理室の中を成形型を複数個同時に移送するこ
とができるように試料台を形成することもできる。

更に、プレス室を周方向に間隔をおいて二つ配置するこ
ともできる。

〔実施例〕

次に、図を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。

本発明において被成形ガラスとして、組成が重量％で５
ｉｎ２２７．８　、Ｎａｚｏ　１．８　　、Ｋｚｏ　１
．２　、ＰｂＯ６５，２、＾１ｚＯｓ　２．０　、Ｔｉ
Ｏ□２．０であり、転移温度が４３５°Ｃのものを用い
た。

第１図には本発明による回転式のガラス成形体製造装置
が示しである。本装置は実質的に、取出し・挿入室Ｐ１
と、周方向に並べて配置された多数の処理室（本字）Ｐ
２．Ｐ３．Ｐ４．Ｐ５．Ｐ６、Ｐ７．Ｐ８とからなり、
常時非酸化性ガスの雰囲気下にあるこの処理室の中を、
被成形ガラスの入った成形型が回転テーブルに載って順
次通過するように形成されている。Ｐ２は第１加熱室、
Ｐ３は第２加熱室、Ｐ４は均熱室、Ｐ５はプレス室、Ｐ
６は第１徐冷室、Ｐ７は第２徐冷室、Ｐ８は急冷室であ
る。これらの処理室は図示の如くシャッターＳｌ、Ｓ２
．Ｓ３．Ｓ４．Ｓ５．Ｓ６によって区画されている。な
お、第１加熱室Ｐ２、第２加熱室Ｐ３、均熱室Ｐ４、第
１徐冷室Ｐ６、第２徐冷室Ｐ７および急冷室Ｐ８は、温
度を調整するためのものであるので、温度調整室と呼ぶ
ことがある。

次に、上記取出し・挿入室、処理室および成形型の構造
と作用を順追って説明する。

取出し・挿入室Ｐ１の■−■線に沿った断面を第２図に
示す。この図において、１は、前記処理室Ｐ２．　Ｐ３
．　Ｐ４．　Ｐ５．　Ｐ６．　Ｐ７．　Ｐ８゜を形成す
る共通の炉体、２は回転テーブルである。

この回転テーブルはその中央に図示していない回転軸と
インデックスマシンを備えている。３は、回転テーブル
２の外周部に形成された穴２ａに嵌め込んで、載置され
た試料台、４は試料台３にセットされた被成形ガラスを
内蔵する成形型である。

この場合試料台３は、成形型４が炉体１内の処理室Ｐの
ほぼ中央に位置するように、背の高い台として形成され
ている。５は試料台３を持ち上げるための、ピストンロ
ンドとして形成された昇降棒、６．７．８は０リング、
９は炉体１の上面に固定されたシール台、１０は一端が
このシール台９に他端が図示していない真空ポンプおよ
びまたは非酸化性ガス供給タンクに接続されたパイプ、
１１は、シール台９に載置されてシール台９と共に取出
し・挿入室ＰＩを形成する、ピストンシリンダ装置のピ
ストンロッド１２の下端に取りつけられた上下動可能な
ペルジャーである。

成形型４の取出し・挿入を行わないとき、ペルジャー１
１はピストンロッド１２によって下降させられてシール
台９に載置されており、その中の取出し・挿入室Ｐ１に
はパイプ１０を経て非酸化性ガス例えば窒素が充填され
ている。回転テーブル２の回転により、試料台３に載っ
て処理室内を１周して成形の終わった成形型４が取り出
し・挿入室ＰｉＯ下の処理室Ｐに来たとき、昇降棒５に
よって試料台３と成形型４を処理室Ｐから取出し・挿入
室Ｐ１へ上昇させる。それによって、試料台３のフラン
ジ部３Ａが０リング６に押しつけられ、処理室Ｐと取出
し室・挿入室Ｐ１が遮断される（第２図の二点鎖線参照
）。この状態でピストンロッド１２によってペルジャー
１１を上昇させ、ガラス成形体の入った成形型４を図示
していない把持具等で取り出し、離型を行う。次に、被
成形ガラスを既に入れた次の成形型４を試料台３にセッ
トする。そしてペルジャー１１のフランジ部１１ａがＯ
リング８にぶつかるまでペルジャー１１を下降させ、そ
れによって形成された取出し・挿入室Ｐｌを一旦真空排
気して窒素を充填する。次いで、昇降棒５を下降させる
ことにより、成形型４を載せた試料台３を下降させて、
回転テーブル２上に座らせる。次に、第１図のシャッタ
ーＳ１を開いて（このとき８１〜Ｓ６の全部が開く）、
回転テーブル２を４５＠回転させることにより、成形型
４を載せた試料台３は第１加熱室Ｐ２に移動する。本実
施例では以上の操作は例えば６０秒間で行われる。この
場合、回転テーブル２の静止時間が５５秒間、４５°回
転するのに要する時間が５秒間である。

成形型挿入後の成形型４、被成形ガラスおよび試料台３
の一部を第３図に示す。成形型４はスリーブ１３、その
中で滑動可能である上型１４、および下型１５からなり
、上型１４と下型１５の間に被成形ガラス１６が挿入さ
れている。この被成形ガラス１６は最終製品に近似した
形に予備成形したプリフォームでもよいし、このような
予備成形をしていないガラス成形素材でもよい。下型１
５の底部に形成された凹部１５′を、試料台３の上面に
形成された突起部３′に嵌め込むことにより、成形型４
が試料台３にセットされる。この嵌め込み部の寸法を一
定にすることにより、成形型４の大きさ、種類等が変わ
っても同一の試料台３を使用することができる。

第４図は第１加熱室Ｐ２の断面図であり、第２加熱室Ｐ
３、均熱室Ｐ４、第１徐冷室Ｐ６、第２徐冷室Ｐ７も温
度が違うのみで全く同じ構造となっている。この第１加
熱室Ｐ２は周囲をケース１７によって取り囲まれている
。このケースは図示していない態様で炉体１に固定され
ている。ケース１７の底壁１７ａには周方向に延びるス
リット１７ｂが形成され、このスリット１７ｂを通って
、試料台３が下側から第１加熱室Ｐ２内に達している。

ケース１７内には、ヒータ１８とりフレフタ−１９が配
置されている。

このように、試料台３を通過させるためのスリット１７
ｂがケース１７の底壁１７ａに形成されているので、ケ
ース１７の内側側面全体にヒータ１８を配置することが
でき、従って成形型４およびその中に収容された被成形
ガラス１６を均一に加熱することができる。また、第１
加熱室Ｐ２内で最も温度が低い場所である、ケース１７
内の底壁１７ａに、試料台３通過用スリット１７ｂを形
成したため、ケース１７内の第１加熱室Ｐ２からケース
外側へ逃げる熱量が少ない。従って、第１加熱室Ｐ２内
の温度分布が均一になる。更に、成形型４を第１加熱室
のほぼ中央に配置してヒータ１８の熱輻射を均一に受け
るようにするために、成形型４を載せる試料台３の背の
高さが高くなっている。

更に、回転テーブル２がケース１７の外側下方に配置さ
れ、ケース１７によって取り囲まれた高温雰囲気の第１
加熱室Ｐ２内に配置挿入されていないので、回転テーブ
ル２が熱によって変形することがない。従って、後述の
プレス時に成形型が所定のプレス位置に正確にもたらさ
れる。

なお、前記試料台３に遮熱効果をもたせるために、試料
台３を中空に形成し、その中に熱絶縁物を挿入したり、
遮熱板を試料台３のフランジ部上面に配置することがで
きる。更に、回転テーブル２の中に図示していない水冷
機構を設けてもよい。

更に、本図では省略しであるが、試料台３の先端突起部
３′　（第３図参照）内に熱電対を配し、その導線を回
転テーブル２の回転軸に導いて、試料台先端部、すなわ
ち成形型４の底部の温度測定を行うことができる。

第１加熱室Ｐ２は７５０°Ｃの高温に保たれているため
、成形型４および被成形ガラス１６は急速に加熱される
。成形型４および被成形ガラス１６は第１加熱室Ｐ２で
５５秒間静止した後、シャッター８２が開いて回転テー
ブル２が４５°回転し、第２加熱室Ｐ３に達する。この
第２加熱室での加熱により、成形型４と被成形ガラスは
プレス温度に近づく。次いで、均熱室Ｐ４で成形型４と
被成形ガラス１６を５００°Ｃで均熱化してガラス粘度
を１０８・フポアズにし、プレス室Ｐ５に移す。

プレス室Ｐ５の断面を第５図に示す。この第１プレス室
Ｐ５は、ケース１７の中に設けられたヒーター１８およ
びリフレクタ−１９の他に、回転テーブル２を下側から
支えるための支持棒２０と、成形型４および被成形材料
１６をプレスする加圧棒２１を備えている。この支持棒
２０と加圧棒２１はピストンシリンダ装置のピストンロ
ッドとして形成されている。

第１均熱室Ｐ４から来た成形型４と試料台３が第１プレ
ス室Ｐ５内で静止したら、支持棒２ｏを上昇させて回転
テーブル２を支え、加圧棒２１を下降させて、ガラス粘
度がＩＱｌｌ、’ｌポアズ（温度５００°Ｃ）に保たれ
た被成形ガラス１６を６０ｋｇ／ｃｌｌの圧力で４５秒
間加圧する。その後、加圧棒２１を上昇させて圧力を解
除し、支持棒２ｏを下降させ、シャッター３４を開いて
成形型４と試料台３を回転テーブル２によって第１徐冷
室Ｐ６に移送する。このプレス直後の移動に際し、ショ
ックが加わると被成形ガラス１６の形状にゆがみを生ず
ることがあるが、本発明の装置ではインデックスマシン
によりスムースな回転移送が行われ、ショックは発生し
ない。

加圧後直ちに成形型４をガラス成形体１６から離して分
解しようとすると、ガラス成形体１６は成形型４に密着
しているために弱い力では型離しを行うことができない
。強い力で型離しを行うとガラス成形体１６の形状にゆ
がみを生じ、またガラス成形体が割れることが多い。そ
こで本発明では更に、第１と第２の徐冷室Ｐ６．Ｐ７へ
成形型４を移して少なくともガラスの転移温度より低く
なる温度まで成形型４と共にガラス成形体１６を冷却し
、ガラス自体の収縮によって成形型４とガラス成形体１
６の間に隙間ができるようにする。

４３０°Ｃに保たれた第１徐冷室Ｐ６を経て３５０°Ｃ
に保たれた第２徐冷室Ｐ７で４３５“Ｃ（１０”ポアズ
のガラス粘度に対応する温度）以下までガラス成形体を
冷却する。このとき、ガラスの収縮に対して上型１４が
その自重によって追随するため、良好な形状精度が得ら
れる。

本実施例では更に、ガスによる急冷機構（図示略）を設
けた急冷室Ｐ８で急冷を行い、取出し・挿入室Ｐ１に移
し、成形型４の酸化防止のために２５０℃以下にして、
前記した手順で成形型４と共にガラス成形体１６を装置
外に取り出し、装置外で成形型４を分解してガラス成形
体１６を取り出す。

回転テーブル２上に８個の試料台３を配置し、９〜１０
個の成形型４を用いて連続的にこの動作を繰り返すこと
により、６０秒に１個のきわめて速い製造スピードでガ
ラス成形体１６が成形される。このようにして得られた
ガラス成形体のアニール後の形状精度はニュートンリン
グ２本以内、アスティグマ１／２本以内となる。

第６図には本発明の第２実施例によるガラス成形体製造
装置が示しである。この装置は二つのボジシランで加圧
するために、二つの加圧室Ｐ５゜ｐ８を備えている。こ
の再加圧室では、異なるガラス粘度と圧力の下で加圧を
行う。例えば、第１の加圧室ｐ５では１０８〜１０９・
５ポアズのガラス粘度と６０ｋｇ／ｃＪの圧力で、そし
て第２加圧室Ｐ８ではＩＱＩＯ・５〜１０′！ポアズの
ガラス粘度と１２０　ｋｇ／ｃ＋ｆｌの圧力で加圧を行
う。再加圧室Ｐ５゜ｐ８以外の他の処理室、特に第１徐
冷室ｐ６、第２均熱室ｐ７、第２徐冷室Ｐ９の数、配置
構造は、成形されるガラスに合わせて適宜変更可能であ
る。

上記第１と第２の実施例において、ガラス成形体の製造
スピードを更に速くするために、各処理室の中を成形型
を複数個ずつ同時に移送することができるようにしても
よい。その−例を第７図に示す。この場合、試料台２２
は二叉状に形成され、その各部分２２ａ、２２ｂが回転
テーブルの回転方向２３において前後に位置するように
、回転テン−プル２上に載置されている。更に、この二
叉状試料台２２に相応して、加圧棒２１は幅の広い押し
板２４を備えている。なお、この押し板２４の代わりに
、二叉状の加圧棒２１を設けてもよいし、それぞれ独立
した加圧棒にしても良い。

〔発明の効果〕

本発明によるガラス成形体製造装置においては、処理室
を取り囲むケースの底壁に形成されたスリットを通って
試料台が処理室内に達するようにしたので、ケース内側
側面全体にヒータを配置することができ、かつ処理室か
らスリットを通って外側へ逃げる熱量が少ない。従って
、処理室内の成形型と被成形ガラスが均一に加熱され、
処理室内の温度分布が均一になり、その結果プレス後の
、ガラスの熱収縮によるくぼみ（ヒケ）の発生を防止す
ることができ、ガラスの高い形状精度、すなわち面精度
が得られる。

更に、回転テーブルがケースの外方下側に配置され、ケ
ースによって取り囲まれた高温雰囲気の処理室内に配置
挿入されていないので、回転テーブルが熱によって変形
することがない。従って、プレス時に成形型が所定のプ
レス位置にも、たらされ、正確なプレスが行われる。ま
た、成形型を移送する手段として回転テーブルを用いた
ので、上下方向の振動が発生せず、この振動に起因する
ガラス成形体のゆがみの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による回転式ガラス成形体製造
装置の概略平面図、第２図は第１図の■−■線に沿った
取出し・挿入室の断面図、第３図は成形型を示す縦断面
図、第４図は第１図のＩＶ−■線に沿った第１加熱室の
断面図、第５図は第１図のＶ−■線に沿ったプレス室の
断面図、第６図は本発明の他の実施例による回転式ガラ
ス成形体製造装置の概略平面図、第７図は複数個のガラ
ス成形体を同時に成形するための、試料台と加圧手段の
変形例を示す側面図である。 １・・・炉体、　２・・・回転テーブル、　２ａ・・・
穴、　３・・・試料台、　３Ａ・・・試料台のフランジ
部、　３′　・・・試料台の突起部、４・・・成形型、
　５・・・昇降棒、　６，７゜８・・・Ｏリング、　　
９・・・シール台、１０・・・パイプ、　　１１・・・
ペルジャー、１１ａ・・・ペルジャーのフランジ部、　
　１２・・・ピストンロンド、　　１３・・・スリーブ
、　　１４・・・上型、　　　工５・・・下型、１５′
　・・・下型の凹部、　　１６・・・被成形ガラス、　
　１７・・・ケース、　１７ａ・・・ケースの底壁、１
７ｂ・　・　・スリット、　　１８・　・　・ヒーター
、１９・・・リフレクタ−１２０・・・支持棒、２１・
・・加圧棒、　２２・・・試料台、　２２ａ、２２ｂ・
・・試料台部分、　　２３・・・回転テーブルの回転方
向、　２４・・・押し板、　Ｐｉ・・・取出し・挿入室
、　Ｐ２・・・第１加熱室、　Ｐ３・・・第２加熱室、
　Ｐｉ・・・均熱室、　Ｐ５・・・プレス室、　Ｐ６・
・・第１徐冷室、　Ｐ７・・・第２徐冷室、　Ｐ８・・
・急冷室、　Ｐｉ・・・取出し・挿入室、　ｐ２・・・
第１加熱室、　ｐ３・・・第２加熱室、　ｐ４・・・第
１均熱室、　ｐ５・・・第１プレス室、Ｐ６・・・第１
徐冷室、　ｐ７・・・第２均熱室、ｐ８・・・第２プレ
ス室、　ｐ９・・・第２徐冷室、　ｐｌｏ・・・象、冷
室、　Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３゜３４，３５．Ｓ６．Ｓ７・・
・シャッター出願人　　ホ　−　ヤ　株式会社 代理人　弁理士　中　村　静　男 第１図 ブレス ７口 取出 挿入 第２図 第３図 第５図 第６図 第１徐冷 取出 挿入

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱室、プレス室、冷却室等の処理室が円周方向に
   並べて配置され、 該処理室の中を、被成形ガラスを入れた成形型が順次移
   送される、ガラス成形体の製造装置において、 各処理室が炉体の中でケースによって取り囲まれて形成
   され、 成形型を移送するために、回転テーブルが中央の回転軸
   回りに間歇的に回転駆動可能に設けられ、該回転テーブ
   ルが処理室を形成するケースの下方まで半径方向外方へ
   延びており、 前記回転テーブルの上に、成形型を載せる試料台が据え
   付けられ、該試料台がケースの底壁に形成されたスリッ
   トを通ってケース内の処理室内に達していることを特徴
   とするガラス成形体の製造装置。 ２、成形型が処理室のほぼ中央に位置するような背の高
   さを試料台が有することを特徴とする、請求項１記載の
   ガラス成形体の製造装置。 ３、各処理室の中を成形型を複数個同時に移送すること
   ができるように試料台が形成されていることを特徴とす
   る、請求項１記載のガラス成形体の製造装置。 ４、プレス室が周方向に間隔をおいて二つ配置されてい
   ることを特徴とする、請求項１記載のガラス成形体の製
   造装置。