JPH05294638A - ガラス成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 成形型における成形部内を迅速かつ確実に不
活性ガス雰囲気状態に置換でき、また成形中はこの置換
された雰囲気状態に確実に保つ。 【構成】 下型ユニット１及び上型ユニット１１に各々
成形部２０に連通するガス流路５，１５を設け、更に配
管３０，３１を接続し、配管３０は流量制御弁３４を介
して窒素ガス供給源３２に接続し、また配管３１は流量
制御弁３６と切換弁３５を介して負圧源３３及び窒素ガ
ス供給源３２に選択的に接続する。配管３０と窒素ガス
供給源３２、配管３１と負圧源３３を各々接続して、成
形部２０内を窒素ガス雰囲気状態に置換し、両配管３
０，３１を窒素ガス供給源３２に接続し流量制御弁３
４，３６を絞って成形部２０に窒素ガスを小流量で供給
し成形部２０内の圧力を高めて外気が入るのを防ぎ、ヒ
ータ４，１４を作動させて成形型全体を加熱して成形部
２０内のガラス素材２１を軟化させ、プランジャ２３に
よりガラス素材２１のプレス成形を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズ等のガラス製品
を成形するためのガラス成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズ等の精密光学ガラスを製造するに
当って、ガラス素材を溶融乃至軟化させた状態で、プレ
ス手段により成形する方式が近年普及しつつある。即
ち、成形型として、胴型と、この胴型にガイドされる下
型と上型とからなる成形型を設け、上下の両型間に成形
部を形成して、この成形部にガラス素材をセットし、成
形型全体を加熱することにより成形部内のガラス素材を
軟化させて、下型を突き上げるかまたは上型を下降させ
るかによりガラス素材のプレス成形を行う。ここで、ガ
ラス素材を軟化させるために、成形型は通常５００℃以
上の高温状態にまで加熱されるようになっており、酸素
が存在する雰囲気下でプレス成形を行うと、成形型の表
面に酸化皮膜が形成する。特に、成形部を構成する上下
の型の型面に酸化皮膜が形成されると、この酸化皮膜を
除去しなければ、以後のガラス素材の成形の際に悪い影
響を与える。従って、酸化皮膜の形成を防止するため
に、成形型全体を成形チャンバ内に収容させ、この成形
チャンバ内を真空乃至窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
なし、可及的に酸素濃度の低い条件下で加熱及びプレス
成形するように構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、成形部への
ガラス素材の供給及び成形後における成形加工品の成形
部からの取り出しは大気中で行われ、しかも下型と上型
とを分離して成形加工品を取り出し、また新たなガラス
素材がセットされることから、ガラス素材が置かれる成
形部の内部が大気に曝されるのを防止できない。また、
ガラス素材がセットされた後に、下型と上型とを組み合
わせると、成形部の内部はほぼ封じ込め状態になる。従
って、成形型が配置される成形チャンバの内部を酸素の
ない雰囲気乃至酸素濃度が極めて低い雰囲気下に置換さ
せたとしても、最も必要な下型と上型との間における成
形部の内部を効率的に雰囲気置換することはできない。
このために、成形チャンバを一度真空吸引して内部を負
圧状態となし、次いで窒素ガス等の不活性ガスを成形チ
ャンバ内に供給する手段を用いる構成としたものもある
が、下型及び上型は胴型に対してほぼ密嵌状に嵌合され
ていることから、成形部内の密閉性がかなり高くなって
おり、従ってたとえ成形チャンバ内を負圧にしたとして
も、成形部の内部から酸素を含む気体を排出するのはか
なり困難である。特に、このガラス成形を自動化するに
は、ロボット等の機構を設置する必要があること等の関
係で成形チャンバが大型化することになり、このような
大型の成形チャンバ全体を負圧にしたり、また不活性ガ
ス雰囲気下に置換する作業はさらに困難となり、かつ極
めて長い時間を必要とする等といった問題点がある。

【０００４】本発明は、以上のような従来技術の課題を
解決するためになされたものであって、その目的とする
ところは、成形型における必要な部位を迅速かつ確実に
不活性ガス雰囲気状態に置換させることができ、また成
形中には、この置換された雰囲気状態に確実に保つこと
ができるガラス成形装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、下部胴型部内に下部成形型を装着し
た下型ユニットと、下部胴型部に着脱可能に連結される
上部胴型部内に上部成形型を装着した上型ユニットとか
らなり、上下両型部間に形成される成形部にガラス素材
をセットして加熱し、上下の両型間に加圧力を作用させ
てガラス素材をプレス成形するものであって、前記下型
ユニット及び上型ユニットにはそれぞれ前記成形部に開
口するガス流路を形成し、これら両ガス流路のうち、一
方のガス流路に不活性ガス供給部を接続して前記成形部
に不活性ガスを供給可能となし、また他方のガス流路を
少なくとも吸引機構部に接続してこの成形部内の空気を
吸引可能とする構成としたことをその特徴とするもので
ある。

【０００６】

【作用】上型ユニットを下型ユニットから分離して、下
部成形型の上にガラス素材をセットし、次いで上型ユニ
ットを下型ユニットに連結した後に雰囲気置換を行う。
この雰囲気置換作業は、例えば、上型ユニットに設けた
ガス流路を吸引機構部に接続し、下型ユニットのガス流
路を不活性ガス供給部に接続して、一方のガス流路から
成形部内を真空吸引しながら、不活性ガスを成形部に供
給することにより行う。成形部は下部胴型部と上部胴型
部及び下部成形型と上部成形型とにより区画形成された
ほぼ密閉状態の空間となっており、真空吸引により成形
部内が外気より低圧状態になっても、殆ど空気を吸い込
むことがなく、またこの成形部内に不活性ガスを供給す
ることによって、迅速かつ効率的に雰囲気置換を行うこ
とができ、ほぼ完全に酸素のない不活性ガス雰囲気状態
になる。

【０００７】そして、雰囲気置換が完了すると、不活性
ガス供給部に接続されているガス流路から不活性ガスの
供給を継続しながら、吸引機構部とガス流路との間を遮
断する。また、必要に応じてこのガス流路からも不活性
ガスを供給する。これによって、成形部内の圧力が外部
の圧力より高くなり、従って、成形型を大気中に置いて
ガラス素材の成形を行うようにしても、成形部内は確実
に不活性ガス雰囲気状態に保持され、成形型が加熱され
る時に成形部を形成する上下の成形型の型面等に酸化皮
膜が形成されるおそれはない。なお、成形部は外気から
ほぼ密閉状態となるように隔離されていることから、こ
の圧力上昇のための不活性ガスの導入は僅かな量で良
い。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１にプレス成形装置の全体構成を
示す。図中において、１は下型ユニット、１１は上型ユ
ニットをそれぞれ示す。下型ユニット１は、下部胴型部
２と、この下部胴型部２の内部に挿嵌されている下部成
形型３とを有し、また下部胴型部２の周囲にはヒータ４
が装着されている。上型ユニット１１も、下型ユニット
１と同様、上部胴型部１２と、この上部胴型部１２の内
部に挿嵌されている上部成形型１３とを備え、上部胴型
部１２の外周部にはヒータ１４が装着されている。下部
胴型部２の上部は縮径された雄印籠部２ａが形成されて
おり、また上部胴型部１２の下部には雌印籠部１２ａが
形成されて、これら雄雌の両印籠部２ａ，１２ａを印籠
嵌合させることによって、上型ユニット１１が下型ユニ
ット１に連結されるようになっている。そして、確実に
印籠嵌合させるために、雄印籠部２ａの上端部にはテー
パ壁が形成されている。

【０００９】下部成形型３及び上部成形型１３にはそれ
ぞれ型面３ａ，１３ａが形設されており、上部成形型１
３の型面１３ａは下部胴型部２内に入り込んだ位置まで
延在され、従って、下部成形型３の型面３ａと、上部成
形型１３の型面１３ａ及び下部胴型部１のこれら両型面
３ａ，１３ａ間の部位が成形部２０となり、この成形部
２０内にガラス素材２１をセットされるようになってい
る。そして、このガラス素材２１を加熱して、上部成形
型１３を上型押圧手段２２により固定した状態で、シリ
ンダ等の駆動手段によって突き上げ用のプランジャ２３
を下部成形型３の下方位置から突出させることによっ
て、ガラス素材２１のプレス成形が行われる。なお、図
中において、２４は下型ユニット１における下部成形型
３が下部胴型部２から逸脱しないように保持すると共
に、この下部成形型３の最下端位置と最上端位置とに位
置決め可能な位置決めロッドを示し、この位置決めロッ
ド２４は下部成形型３の周胴部を貫通する状態に設けた
挿通孔２５に挿嵌されている。従って、下部成形型３は
位置決めロッド２４が挿通孔２５の上端部２５ａと下端
部２５ｂとに当接する位置まで上下方向に変位可能とな
る。

【００１０】ガラス素材２１の成形部２０へのセットか
ら加工完了後の成形加工品の取り出しまでの全工程が自
動化することが可能となっている。即ち、まず成形型を
ローダ・アンローダ部に配置して、ロボット等のハンド
リング機構により上部胴型部１２を持ち上げて、上型ユ
ニット１１を下型ユニット１から分離し、ピックアンド
プレイス手段を用いてガラス素材２１を下部成形型３の
型面３ａ上に配置する。そして、上型ユニット１１を下
降させて、下型ユニット１に印籠嵌合を行わせる。この
状態で、上型押圧手段２２及びプランジャ２３が配置さ
れている成形加工部に移行させ、この間にガラス素材２
１を加熱してそれを軟化させる。そこで、上型押圧手段
２２を上型ユニット１１に当接させた状態でプランジャ
２３を突き上げて、ガラス素材２１のプレス成形を行
う。成形完了後には、プランジャ２３を引き下げると共
に、上型押圧手段２２を上昇させ、次いで成形型をロー
ダ・アンローダ部に移行させて、上型ユニット１１を下
型ユニット１から分離して、成形加工品を取り出し、然
る後に新たなガラス素材２１をセットする。

【００１１】ところで、ガラス素材２１をプレス成形す
る際には、ヒータ４，１４によって成形型全体を加熱し
て、このガラス素材２１の温度を５００℃程度にまで上
昇させる必要がある。この加熱を酸素を含む気体中で行
うと、上下の成形型３，１３の表面等に酸化皮膜が形成
されおそれがある。特に、型面３ａ，１３ａに酸化皮膜
が形成されると、この型面３ａ，１３ａをクリーニング
しなければ、以後のガラス素材２１の成形に悪影響を与
える。このような事態を防止するために、不活性ガス雰
囲気に置換しなければならない。ただし、前述した如
く、成形加工の全工程を自動化するために、成形型をロ
ーダ・アンローダ部と成形加工部との間に往復移動させ
るようにしており、またローダ・アンローダ部には上型
ユニット１１のハンドリング機構や、ガラス素材２１を
セットしたり、成形加工品を取り出したりするためのピ
ックアンドプレイス手段が設けられる関係から、チャン
バを設けて、このチャンバ内に成形型を配置すると、チ
ャンバがかなり大規模なものとなり、チャンバ全体を雰
囲気置換するのは極めて困難である。そこで、本発明に
おいては、成形型が配置されている空間は大気に開放
し、ガラス素材２１がセットされている成形部２０の内
部だけを雰囲気置換する構成としている。

【００１２】このために、下型ユニット１及び上型ユニ
ット１１にはそれぞれガス流路５，１５が設けられてい
る。下型ユニット１におけるガス流路５は、下部胴型部
２に設けた通路５ａを有し、この通路５ａは下部成形型
３に設けた挿通孔２５に開口している。また、下部成形
型３における挿通孔２５の形設位置と型面３ａとの間の
部位の外周部に溝５ｂが設けられており、この溝５ｂと
下部胴型部２の内周面との間にガスの通路が形成され
る。上型ユニット１１側のガス流路１５は上部胴型部１
２に設けた通路１５ａを有し、この通路１５ａは上部成
形型１３の周胴部に形成した円環状溝１５ｂに開口して
いる。そして、上部成形型１３の外周面における円環状
溝１５ｂの形成部と型面１３ａとの間の部位に溝１５ｃ
を設けて、この溝１５ｃと上部胴型部１３の内周面との
間にガスの通路を形成している。

【００１３】ガス流路５，１５における通路５ａ，１５
ａには、それぞれ配管３０，３１が接続されており、こ
れら配管３０，３１には不活性ガスとしての窒素ガスを
供給できるようになっている。しかも、雰囲気置換をよ
り効率的かつ完全に行うために、下型ユニット１側のガ
ス流路５に接続した配管３０には窒素ガスボンベ等から
なる窒素ガス供給源３２に接続され、また上型ユニット
１１側のガス流路１５への配管３１には窒素ガス供給源
３２と吸引ポンプ等の負圧源３３とに切り換え接続可能
となっている。配管３０の途中には流量制御弁３４が設
けられ、また配管３１は切換弁３５を介して窒素ガス供
給源３２または負圧源３３に選択的に接続されるように
なされ、かつ流量制御弁３６が設けられている。そし
て、これら流量制御弁３４，切換弁３５及び流量制御弁
３６は、プレス成形装置全体の作動を制御するためのマ
イクロコンピュータ等で構成される制御手段３７からの
信号に基づいて作動する電磁弁であり、しかも流量制御
弁３４，３６は制御手段３７からの制御信号に基づいて
開口面積が０（即ち、閉弁状態）から全開状態まで変化
させることができる電磁比例弁で構成されている。

【００１４】以上の構成を有するプレス成形装置によっ
てガラス素材２１をプレス成形するに当っては、まずロ
ーダ・アンローダ部に成形型を配置して、上型ユニット
１１を下型ユニット１から分離し、この状態で下部成形
型３の型面３ａ上にガラス素材２１をセットする。そし
て、上型ユニット１１を下型ユニット１に印籠嵌合させ
る。この印籠嵌合を行う際に、上部成形型１３と下部成
形型３との間に空気が封じ込められないようにするに
は、ガス流路１５に通じる配管３１を負圧源３３に接続
して内部を真空吸引すれば、抵抗なく円滑に嵌合でき
る。これによって、下部成形型３の型面３ａと上部成形
型１３の型面１３ａとの間に形成される成形部２０はほ
ぼ密閉された状態となる。

【００１５】ガラス素材２１がセットされると、成形部
２０内の雰囲気置換を行う。このために、切換弁３５に
よって配管３１を負圧源３３と接続させ、また電磁比例
弁で形成されている流量制御弁３４，３６を全開状態と
する。これによって、下型ユニット１側のガス流路５に
は窒素ガスが供給されて、窒素ガスが成形部２０に送り
込まれ、またガス流路１５からは成形部２０内の酸素を
含む気体が吸引される。この結果、成形部２０には、窒
素ガスが円滑に流れ込み、極めて効率的に、しかも澱み
部等がなく、完全に雰囲気置換が行われて、この成形部
２０内は窒素ガス雰囲気下となる。なお、この雰囲気置
換時において、配管３１の負圧源３３への接続と配管３
０の窒素ガス供給源３２への接続は同時に行って、両者
の圧力をバランスさせるか、または窒素ガスの供給圧力
の方が高くなるように設定しておけば、成形部２０内が
負圧になることがなく、より効率的に雰囲気置換が行わ
れる。ただし、成形部２０が大気より低い圧力状態とな
ることがあっても、この成形部２０はほぼ密閉状態とな
っているから、大気から空気を吸い込むことは殆どな
い。

【００１６】成形部２０はほぼ密閉された状態となって
いるが、なお下型ユニット１と上型ユニット１１との間
の接合面に僅かな隙間が存在することから、外気が成形
部２０内に侵入するおそれはないとは言えない。そこ
で、成形部２０内の雰囲気置換が終了した後に、切換弁
３５を切り換えて、ガス流路１５と負圧源３３との連通
を遮断して、窒素ガス供給源３２と接続する。また、流
量制御弁３４，３６を絞り、ガス流路５，１５に微小量
の窒素ガスを供給し続ける。これによって、成形部２１
内は常に外気より高い圧力状態と保持され、外気の侵入
は確実に防止できる。

【００１７】このように、成形部２０に窒素ガスを供給
する状態に保持しながら、成形型をローダ・アンローダ
部からプランジャ２３及び上型押圧手段２２が設けられ
ている成形加工部に移行させるが、この間に、またはそ
の移行の途中位置で成形型を停止させ、さらには成形加
工部に移行させた後に、ヒータ４，１４を作動させるこ
とによって、成形型全体を加熱して、成形部２０内のガ
ラス素材２１を軟化させる。そして、ガラス素材２１が
プレス成形可能な状態にまで軟化すると、上型押圧手段
２１を上型ユニット１１に当接させて、プランジャ２３
によって下型ユニット１における下部成形型３を突き上
げることによって、ガラス素材２１の成形加工を行う。

【００１８】成形加工が終了すると、プランジャ２３を
引き下げると共に、上型押圧手段２２を上型ユニット１
１から離間させ、さらにはヒータ４，１４の作動を停止
させる。そして、成形型をローダ・アンローダ部にまで
搬送し、成形加工品がある程度まで冷却されると、上型
ユニット１１を下型ユニット１から分離して、このロー
ダ・アンローダ部に配設した押上部材（図示せず）によ
り下型３を所定の高さ位置まで押し上げて、この下部成
形型３上に位置する成形加工品を取り出し、新たに成形
加工されるガラス素材をセットする。

【００１９】ここで、上型ユニット１１を下型ユニット
１から分離した時に、成形加工品が上型ユニット１１に
おける上部成形型１３の型面１３ａに付着させないよう
にしなければならない。このために、上型ユニット１１
を急速冷却して、この上型ユニット１１における上部成
形型１３と成形加工品との間の熱膨張率の差を利用して
離型を促進する。即ち、配管３１に設けられている流量
制御弁３６による流量を増大させて、ガス流路１５を介
して多量の窒素ガスを上型ユニット１１側に供給し、配
管３０側の流量制御弁３４を閉弁状態にすることによっ
て、ガス流路５への窒素ガスの供給を停止させる。窒素
ガスは加熱された状態となっている成形型の温度より低
いために、上型ユニット１１側が急速に空冷されて、上
部成形型１３から成形加工品の離型が促進される。

【００２０】以上のように、ガス流路５には大流量，小
流量で窒素ガスが供給され、またガス流路１５は吸引，
大流量，小流量で窒素ガスが供給されるが、これら及び
他の部材の作動タイミングを示すタイミングチャートは
図２に示したようになる。

【００２１】而して、成形型の加熱前の段階で、成形部
２０の内部がほぼ完全に窒素ガス雰囲気下に置換され、
しかも成形が終了するまでは確実に窒素ガス雰囲気下に
保持できるようになっているので、ガラス素材２１を加
熱して軟化させた状態でプレス成形を行うに当って、成
形型が加熱されても、上下の成形型３，１３における型
面３ａ，１３ａに酸化皮膜が形成されるおそれはない。
また、成形部２０に導入される窒素ガスにより上部成形
型１３を空冷することによって、上部成形型１３から成
形加工品の離型を促進することができるので、上型ユニ
ット１１を下型ユニット１から分離した時に、確実に成
形加工品を下型ユニット１側に残すことができる。

【００２２】なお、前述した実施例においては、ガス流
路１５を負圧源３３と窒素ガス供給源３２とに切り換え
接続可能としたが、ガス流路５側を負圧源３３と窒素ガ
ス供給源３２との間に切り換えられる構成とすることも
できる。また、雰囲気置換が完了した後に、両ガス流路
５，１５から窒素ガスを成形部２０内に供給するように
構成したものを示したが、これらのガス流路５，１５の
うちのいずれか一方のガス流路からのみ窒素ガスを供給
するようにしても良い。従って、例えばガス流路５，１
５の一方を窒素ガス供給源３２に接続して、このガス流
路に大流量，小流量で窒素ガスを供給し、他方のガス流
路を負圧源３３と連通・遮断することができるように構
成することも可能である。さらに、成形加工が終了した
後に、上型ユニット１１を空冷するために、ガス流路１
５に大量の窒素ガスを供給するようにしたが、例えば上
部成形型１３の型面１３ａを成形加工品から円滑に離型
できる構造のものを用いれば、必ずしも上型ユニット１
１を冷却する必要はない。さらにまた、不活性ガスとし
て窒素ガスを用いるように構成したが、これ以外の不活
性ガスを用いても良い。さらにまた、プレス成形を完全
自動化するようにしたが、ガラス素材２１のセット及び
成形加工品の取り出しは手作業により行う構成とするこ
ともできる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、下型ユ
ニット及び上型ユニットに成形部に開口するガス流路を
それぞれ形成し、これら両ガス流路のうちの一方のガス
流路に不活性ガス供給部を接続して成形部に不活性ガス
を供給し、他方のガス流路を吸引機構部に接続して、成
形部内を雰囲気置換を行い、かつ雰囲気置換を行った後
に吸引機構部とガス流路との接続を遮断することによっ
て、不活性ガス雰囲気下にある成形部を外気より高圧な
状態に保持して、外気の吸い込みを防止できるので、ガ
ラス素材を加熱して軟化させる際に成形型が加熱され
て、その成形部を構成する型面等に酸化皮膜が形成され
るのを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すプレス成形装置の全体
構成図である。

【図２】加工中のガスの給排のタイミングを他の部材の
タイミングチャートと共に示す示すタイミングチャート
図である。

【符号の説明】

１ 下型ユニット ２ 下部胴型部 ３ 下部成形型 ５ ガス流路 ５ａ 通路 ５ｂ 溝 １１ 上型ユニット １２ 上部胴型部 １３ 上部成形型 １５ ガス流路 １５ａ 通路 １５ｂ 円環状溝 １５ｃ 溝 ２０ 成形部 ２１ ガラス素材 ３０，３１ 配管 ３２ 窒素ガス供給源 ３３ 負圧源 ３４，３６ 流量制御弁 ３５ 切換弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部胴型部内に下部成形型を装着した下
   型ユニットと、下部胴型部に着脱可能に連結される上部
   胴型部内に上部成形型を装着した上型ユニットとからな
   り、上下両型部間に形成される成形部にガラス素材をセ
   ットして加熱し、上下の両型間に加圧力を作用させてガ
   ラス素材をプレス成形するものであって、前記下型ユニ
   ット及び上型ユニットにはそれぞれ前記成形部に開口す
   るガス流路を形成し、これら両ガス流路のうち、一方の
   ガス流路に不活性ガス供給部を接続して前記成形部に不
   活性ガスを供給可能となし、また他方のガス流路を少な
   くとも吸引機構部に接続してこの成形部内の空気を吸引
   可能とする構成としたことを特徴とするガラス成形装
   置。
2. 【請求項２】 前記他方のガス流路には、前記吸引機構
   部と不活性ガス供給部とに選択的に接続可能な構成とな
   し、雰囲気置換時には、前記一方のガス流路に不活性ガ
   スを供給し、他方のガス流路から吸引を行い、雰囲気置
   換終了後は、両ガス流路に不活性ガスを供給して、前記
   成形部内の圧力を外部圧力より高圧な状態に保持する構
   成としたことを特徴とする請求項１記載のガラス成形装
   置。