JPH0729779B2

JPH0729779B2 - ガラス成形体の製造装置

Info

Publication number: JPH0729779B2
Application number: JP24638288A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎広田; 紀士男菅原; 忠幸藤本
Original assignee: ホーヤ株式会社
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: JPH01157425A

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4,139,67
7号明細書にはSiCまたはSi₃N₄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：10^7.65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℃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61-26528
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くなる。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。

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Si
O₂ 27.8、Na₂O 1.8、K₂O 1.2、PbO 65.2、Al₂O₃ 2.0、T
iO₂ 2.0であり、転移温度が435℃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
が示してある。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（本室）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、P6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S1,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II-II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,P
6,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、ピストンロッドとして形成された昇降
棒、6,7,8はＯ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P1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
た上下動可能なベルジャーである。

成形型４の取出し・挿入を行わないとき、ベルジャー11
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P1の下の処理室Ｐに来たとき、昇降棒５によって試料
台３の成形型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Ｏリ
ング６に押しつけられ、処理室Ｐと取出し・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によってベルジャー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。そしてベルジャ
ー11のフランジ部11aがＯリング８にぶつかるまでベル
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P1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S1〜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15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IV-IV線に沿った断面図であ
り、第２加熱室P3、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とリフレクター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17b
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か少な
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、本図では省略してあるが、
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℃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S2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℃
で均熱化してガラス粘度を10^8.7ポアズにし、プレス室P
5に移す。

プレス室P5のＶ−Ｖ線に沿った断面を第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およびリフレクター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。

均熱室P4から来た成形型４と試料台３がプレス室P5内で
静止したら、支持棒20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10^8.7ポアズ
（温度500℃）に保たれた被成形ガラス16を60kg/cm²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20を下降させ、シャッターS4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16の間に隙間が
できるようにする。430℃に保たれた第１徐冷室P6を経
て350℃に保たれた第２徐冷室P7で435℃（10¹³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
装置が示してある。この装置は二つのポジションで加圧
するために、二つの加圧室p5,p8を備えている。この両
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10⁸〜10^9.5ポアズのガ
ラス粘度と60kg/cm²の圧力で、そして第２加圧室p8では
10^10.5〜10¹²ポアズのガラス粘度と120kg/cm²の圧力で
加圧を行う。両加圧室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。その一例を第７図に示す。この場合、試料台22は
二又状に形成され、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
ーブル２上に載置されている。更に、この二又状試料台
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、二又状の加圧棒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II-II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-IV線に沿った第１加熱室の断
面図、第５図は第１図のＶ−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……ベルジャ
ー、11a……ベルジャーのフランジ部、12……ピストン
ロッド、13……スリーブ、14……上型、15……下型、1
5′……下型の凹部、16……被成形ガラス、17……ケー
ス、17a……ケースの底壁、17b……スリット、18……ヒ
ーター、19……リフレクター、20……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、P4…
…均熱室、P5……プレス室、P6……第１徐冷室、P7……
第２徐冷室、P8……急冷室、p1……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、p1
0……急冷室、S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7……シャッター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。