WO2015146399A1 - ガラス成形体の製造装置及びガラス成形体の製造方法 - Google Patents

ガラス成形体の製造装置及びガラス成形体の製造方法 Download PDF

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WO2015146399A1
WO2015146399A1 PCT/JP2015/054835 JP2015054835W WO2015146399A1 WO 2015146399 A1 WO2015146399 A1 WO 2015146399A1 JP 2015054835 W JP2015054835 W JP 2015054835W WO 2015146399 A1 WO2015146399 A1 WO 2015146399A1
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WO
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press
mold
rolling elements
unit
molded body
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Application number
PCT/JP2015/054835
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English (en)
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Inventor
清鐘 山崎
藤本　忠幸
Original Assignee
Hoya株式会社
清鐘 山崎
藤本　忠幸
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/02—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing in machines with rotary tables
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
    • C03B11/122—Heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/50—Structural details of the press-mould assembly
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/69—Controlling the pressure applied to the glass via the dies

Definitions

  • the present invention relates to a glass molded body manufacturing apparatus and a glass molded body manufacturing method, and in particular, a glass molded body manufacturing apparatus that manufactures a glass molded body by pressing a mold heated by a heater with a press head. And a method for producing a glass molded body.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 7-29779
  • a plurality of molding dies are provided along a circumference by a rotary table, a soaking chamber, a press 2.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 7-29779
  • An apparatus for forming glass by performing heating, soaking, pressing, and cooling (including slow cooling) in each processing unit while sequentially circulating a chamber and a cooling chamber is widely used.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 7-29779
  • a heater is provided in the press chamber to maintain a temperature suitable for the press, The press head and the mold for pressing the mold are heated by this heater.
  • the temperature of the press head and the temperature of the mold do not rise to the set temperature of the heater, and there is a difference between the temperature of the press head and the temperature of the mold.
  • the temperature difference between the press head and the mold is due to the difference in heat capacity between the press head and the mold because the volume and material are different.
  • the heat balance between the amount of heat received from the heater and the amount of heat radiated is the press head.
  • the mold are different, resulting in a temperature difference.
  • first and second press chambers have been provided.
  • pressing is performed at a temperature higher than the glass yield point temperature
  • pressing is performed while the mold is slowly cooled.
  • An apparatus for manufacturing a glass molded body is used. In such a glass molded body manufacturing apparatus, the temperature of the press head in the second press chamber is lower than that of the mold transferred to the second press chamber.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to suppress the movement of heat between the press head and the mold during the pressing process.
  • the apparatus for producing a glass molded body of the present invention includes a heating unit that heats a mold containing a glass material therein and a press head, and the glass softened by heating by pressing the mold with the press head.
  • An apparatus for producing a glass molded body comprising: a press unit for press-molding a material; a cooling unit for cooling a mold; and a heater provided at least in the heating unit and the press unit for heating the mold.
  • the head has a plurality of holding holes formed on a facing surface facing the molding die, and a plurality of rolling elements held in a rollable manner in each of the plurality of holding holes. Each is held in the holding hole so that a part protrudes from the facing surface.
  • the method for producing a glass molded body of the present invention includes a heating unit that heats a molding die in which a glass material is accommodated, and a press head, and is softened by heating by pressing the molding die with the press head.
  • a heating unit that heats a molding die in which a glass material is accommodated
  • a press head that is softened by heating by pressing the molding die with the press head.
  • Glass using a glass molded body manufacturing apparatus comprising a press section for press-molding a glass material, a cooling section for cooling a mold, and a heater provided at least in the heating section and the press section for heating the mold.
  • a method of manufacturing a molded body comprising: a heating step in which a molding die is heat-treated in a heating unit; and a molding die that has undergone the heating step is pressed by a press head in a pressing unit, and the glass material accommodated therein is pressed.
  • a pressing step for forming, and a cooling step for cooling the forming die that has undergone the pressing step in a cooling unit, and the press head is a compound formed on the facing surface facing the forming die.
  • Each of the plurality of holding holes, and a plurality of rolling elements that are rotatably held in each of the plurality of holding holes, and the rolling elements are held in the holding holes so that a part thereof protrudes from the facing surface. .
  • the rolling element protrudes from the facing surface facing the forming mold in the press head, the forming mold is pressed in a state where the rolling element and the forming mold are in point contact during pressing.
  • the heat transfer between the press head and the mold can be reduced.
  • it can suppress that the temperature of a glass molded object becomes non-uniform
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. It is a side view which expands and shows the press head in FIG. It is a top view which shows the opposing surface of a press head. It is sectional drawing which expands and shows a mold unit. It is a graph which shows the pressure applied to the temperature of the glass material (glass molded object) in each process for glass shaping
  • FIG. 1 is a horizontal sectional view showing a configuration of a glass molded body manufacturing apparatus used in this embodiment
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • the glass molded body manufacturing apparatus 1 of the present embodiment includes an apparatus housing 2 formed in a bottomed cylindrical shape, a rotary table 4 provided in the apparatus housing 2, and a rotary table. 4 and an inner casing 6 having an arcuate horizontal cross section provided above 4.
  • the device casing 2, the inner casing 6, and the turntable 4 are arranged concentrically.
  • the device casing 2 is provided with a substantially circular top cover and a bottom plate (not shown) on the top and bottom, and the inside thereof is in a sealed state.
  • the internal space of the apparatus housing 2 is an inert gas atmosphere.
  • the inert gas nitrogen, argon, or the like is used, and the oxygen concentration is preferably 5 ppm or less. It should be noted that the oxidation of the mold unit 8 and the surface alteration of the glass material can be prevented by making the internal space an inert gas atmosphere in this way.
  • the mold unit 8 includes a mold and a mold support member as will be described later.
  • the upper lid is formed with a loading / unloading port (not shown) through which the mold can be fed into the apparatus and the mold can be unloaded from the apparatus, and a loading / unloading section 50 is formed in the apparatus below.
  • a loading / unloading section 50 is formed in the apparatus below.
  • the carry-in / carry-out unit 50 shows an example in which the supply unit and the carry-out unit in the present invention are combined.
  • the carry-in unit (supply unit) and the carry-out unit (carry-out port) are provided separately. May be.
  • the rotary table 4 is rotated by, for example, a drive mechanism (not shown) such as a motor, and the mold unit 8 arranged on the rotary table 4 is conveyed on the same circle.
  • a drive mechanism such as a motor
  • the mold unit 8 arranged on the rotary table 4 is conveyed on the same circle.
  • a plurality of circular openings 4A (FIG. 2) are formed at equal angular intervals on the circumference of a predetermined radius.
  • the opening 4 ⁇ / b> A has a smaller diameter than the bottom portion 12 ⁇ / b> A of the mold support member 12 constituting the mold unit 8.
  • the mold unit 8 is disposed on the opening 4 ⁇ / b> A of the turntable 4, and circulates through the processing chambers in the inner casing 6 when the turntable 4 rotates intermittently.
  • the rotary table 4 conveys the mold unit 8 along the circumference of a predetermined radius by the drive mechanism intermittently rotating by a certain angle every predetermined time.
  • the path along which the mold unit 8 is transported corresponds to the transport path of the present embodiment.
  • the rotary table 4 stops for a predetermined time set in advance during each rotary operation.
  • the stop time of the turntable 4 is determined to be longer than the time required for press processing in first and second press processing chambers to be described later.
  • the inner casing 6 is concentrically coaxial with the apparatus housing 2 and extends in an arc shape in a horizontal direction over a predetermined angular range, and is located radially outside the inner wall 6A, and in an arc shape over a predetermined angular range in the horizontal direction. It has an extending outer wall 6B, a ceiling portion 6C that closes between the inner wall 6A and the upper portion of the outer wall 6B, and a bottom portion 6D that closes between the inner wall 6A and the lower portion of the outer wall 6B.
  • the inner wall 6A, the outer wall 6B, the ceiling portion 6C, and the bottom portion 6D form a processing space having an arc-shaped horizontal cross section in the inner casing 6.
  • An arc-shaped slit 6E is formed in the bottom 6D of the inner casing 6 along the conveyance path of the mold unit 8.
  • the width of the slit 6 ⁇ / b> E is larger than the diameter of the intermediate portion 12 ⁇ / b> B of the mold support member 12 constituting the mold unit 8.
  • the processing space of the inner casing 6 is divided into seven chambers within a certain angular range in the rotation direction of the turntable 4. These seven chambers are arranged along the conveyance path of the mold unit 8 by a heating chamber 20, a soaking chamber 22, a first press chamber 24, a first annealing chamber 26, a temperature holding chamber 28, a second press chamber 30, The second annealing chambers 32 are arranged in the order.
  • a shutter (not shown) is provided between the circumferential end of the inner casing 6 and each chamber.
  • heaters 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 are provided in the heating chamber 20, the soaking chamber 22, the first press chamber 24, the first annealing chamber 26, the temperature holding chamber 28, the second pressing chamber 30, and the second annealing chamber 32. These heaters 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 are provided on both sides of the conveyance path of the mold unit 8, and heat the respective processing chambers to a predetermined temperature.
  • a quenching section 48 and a carry-in / carry-out section 50 are formed between the second annealing chamber 32 and the heating chamber 20 in the transfer path in the apparatus housing 2.
  • the rapid cooling section 48 is an area for rapidly cooling the mold unit 8, and no heater is disposed around it.
  • the carry-in / carry-out unit 50 exchanges, through a carry-in / carry-out port, a mold containing a glass molded body that has been molded and a mold containing a new glass material that has not been molded. It is an area for.
  • the carry-in / carry-out unit 50 is provided with a carry-in / carry-out mechanism that can move the die unit 8 up and down, for example, a drive shaft that can be inserted through the opening 4A of the rotary table 4.
  • the mold unit 8 is lifted by the carry-out mechanism, whereby the mold 52 that has been molded is taken out from the carry-in / carry-out port, and a new mold 52 can be placed on the mold support member 12.
  • a press mechanism 47 is provided above the first press chamber 24 of the apparatus housing 2.
  • the press mechanism 47 includes, for example, a drive device 47A made of an actuator such as a hydraulic jack or an electric motor such as a servo motor housed in a storage chamber provided above the ceiling portion 2C of the device housing 2, and a drive device 47A. And a press head 49 attached to the tip of the drive shaft 47B.
  • Openings are respectively formed below the main body of the driving device 47A of the ceiling portions 2C and 6C of the device casing 2 and the inner casing 6.
  • the drive shaft 47 ⁇ / b> B of the drive device 47 ⁇ / b> A is inserted through the openings of the device housing 2 and the inner casing 6, and the lower end reaches the inside of the press chamber 24. Then, by driving the drive device 47A, the press head 49 descends and presses the mold unit 8 in the press chamber 24 from above.
  • a pressing support 45 is provided between the rotary table 4 below the driving device 47A and the device housing 2.
  • the pressing support base 45 supports the rotary table 4 from below when the driving device 47A presses the mold unit 8, and prevents the rotary table 4 from being deformed.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the press head 49 in FIG. 2, and FIG. 4 is a top view showing the facing surface of the press head 49.
  • the press head 49 is formed on a disc-shaped receiving plate 62 connected to the drive shaft 47B, a holding plate 64 having a plurality of holding holes 64a, and a holding plate 64. And rolling elements 66 that are held so as to be able to roll in the respective holding holes 64a.
  • the receiving plate 62 and the holding plate 64 are coupled by, for example, press fitting, welding, screwing, or the like in a state where the rolling elements 66 are accommodated in the holding holes 64 a formed in the holding plate 64.
  • Each holding hole 64 a formed in the holding plate 64 is formed so as to penetrate in the thickness direction of the holding plate 64.
  • Each holding hole 64a is formed in a cylindrical shape having an inner diameter slightly larger than the diameter of the rolling element 66 so that the rolling element 66 can roll and the horizontal movement is minimized.
  • the depth of the holding hole 64a is slightly shorter than the diameter of the rolling element 66 so that a part of the rolling element 66 protrudes downward.
  • the diameter of the rolling element 66 is such that a part of the rolling element 66 protrudes from the surface (opposite surface) of the holding plate 64 and does not leave the holding hole 64a. The diameter is reduced to be smaller.
  • the protrusion amount of the rolling element 66 which protrudes from an opposing surface is 0.1 mm or more. If the protruding amount is less than 0.1 mm, the holding plate 64 and the mold 52 are too close during the pressing process, and there is a fear that heat exchange between the two becomes large.
  • the holding hole 64a is provided in the press head 49, and a part of the rolling element 66 is accommodated in the holding hole 64a so as to protrude to the lower surface. 52.
  • the rolling element 66 is spherical, the rolling element 66 and the shaping
  • the rolling element 66 it is desirable to use a true spherical member having a diameter of 0.5 to 10 mm. This is because if the diameter of the rolling element 66 is too small, the height of the rolling element 66 protruding from the holding plate 64 cannot be sufficiently secured, and the heat exchange between the mold 52 and the press head 49 can be sufficiently suppressed. In addition, if the diameter of the rolling elements 66 is too large, the number of the rolling elements 66 is reduced, the press load transmitted to the forming die 52 is not uniform, and the load acting on the rolling elements 66 is greatly damaged. Because there is a possibility of doing.
  • the rolling element 66 by holding the rolling element 66 so that it can roll, uneven wear of the rolling element 66 can be suppressed, the service life can be extended, and the press head 49 can be used over a long period of time. Further, as described above, since the rolling element 66 held by the holding plate 64 is suppressed from moving in the horizontal direction to the minimum, the rolling element 66 does not move and is unevenly distributed. For this reason, the mold 52 can be uniformly pressed.
  • the rolling elements 66 are arranged at equal intervals in parallel to lines L1 and L2 perpendicular to each other. Furthermore, as shown in the figure, when the press head 49 is equally divided by a virtual line passing through the center O of the opposite surface (for example, when divided into four equal parts by the virtual line L1 and the virtual line L2), The difference in the number of rolling elements 66 in the region (S1, S2, S3, S4) is configured to be within 20%. In the embodiment shown in FIG. 4, the arrangement of the rolling elements 66 in the press head 49 is a line object with respect to the imaginary line L1 and the imaginary line L2, so the number of rolling elements 66 in each region is equal. .
  • the rolling elements 66 are arranged almost evenly over the entire surface, so that the pressing portion is unevenly distributed. In addition, it is possible to suppress the occurrence of uneven heat transfer between the press head 49 and the mold 52, and the mold 52 can be uniformly pressed.
  • the number of holding holes 64a and the number of rolling elements 66 are appropriately set from the viewpoint of suppressing heat exchange between the mold 52 and the press head 49. If the number of holding holes 64a is increased, the mold 52 Since the number of the rolling elements 66 that come into contact with increases, heat exchange between the mold 52 and the press head 49 cannot be sufficiently suppressed. For this reason, it is preferable to keep the number of the holding holes 64a and the number of the rolling elements 66 at a predetermined number in consideration of the press load applied during the pressing process.
  • the maximum load applied to the mold 52 is Pmax
  • the number of rolling elements 66 to be used is N
  • the average load applied to each rolling element 66 is Pn in the press process
  • the number N of rolling elements 66 is preferably 60 or less from the above equation (1).
  • the number N of the rolling elements 66 is increased so that the value of Pmax / N is less than 5 kgf, heat exchange between the mold 52 and the press head 49 tends to occur, and precise temperature management of the mold 52 becomes difficult.
  • the value of Pmax / N exceeds 20 kgf, the load on the individual rolling elements 66 becomes too large, and the rolling elements 66 or the receiving plate 62 may be damaged.
  • it is desirable that the number N of rolling elements 66 is set so as to satisfy the following relational expression (2) together with the relational expression (1) so that the value of Pmax / N is 20 kgf or less.
  • Pn Pmax / N ⁇ 20 [kgf] (2)
  • the rolling element 66 it is preferable to use a spherical member having a diameter of 0.5 to 5 mm as the rolling element 66.
  • the holding hole 64a for holding the rolling element 66 in a rollable manner is provided on the holding plate.
  • the following relational expression (3 ) Is preferably satisfied. S ⁇ Sa ⁇ 2 (3)
  • the radius of the holding plate 64 is 20 mm and the surface area S of the surface is 400 ⁇ mm 2
  • the total area Sa of the holding holes 64a is 200 ⁇ mm 2 or less from the above equation (3). It is preferable to set the number of holding holes 64a formed in the holding plate 64 so that
  • the holding holes 64a are formed in such a number that the total area Sa of the holding holes 64a exceeds half of the area S of the surface of the holding plate 64, the number of rolling elements 66 that come into contact with the mold 52 increases. The heat exchange between 52 and the press head 49 cannot be sufficiently suppressed.
  • the rolling elements 66 can be arbitrarily thinned out as necessary without being accommodated in all of the holding holes 64a formed in the holding plate 64.
  • the mold 52 is also large. Therefore, even in one mold 52, temperature distribution tends to occur, but the temperature tends to increase.
  • the temperature distribution of the mold 52 can be adjusted and reduced.
  • the number of rolling elements 66 included in the press head 49 takes into consideration the fact that heat exchange between the mold 52 and the press head 49 can be effectively suppressed and the press load applied during the press process. More specifically, the number of rolling elements 66 having a diameter of 0.5 mm to 5 mm is preferably 30 to 100.
  • the receiving plate 62 and the holding plate 64 forming the press head 49 can be formed using an alloy having high hardness and high heat resistance such as tungsten alloy, tungsten carbide, titanium carbide, cermet, and the like.
  • the receiving plate 62 is preferably made of a material having high hardness so that the receiving plate 62 is not deformed or broken even if it receives a press load of several tens to several hundreds kgf through the rolling elements 66.
  • the rolling element 66 is made of a high-hardness material such as silicon nitride, silicon carbide, zirconia, alumina so that it does not deform or break even when subjected to a press load of several tens to several hundreds kgf, like the receiving plate 62. It can be formed using a material having high hardness and high heat resistance such as ceramics such as tungsten alloy, tungsten carbide, titanium carbide, and cermet.
  • the second press chamber 30 is also provided with a press mechanism similar to the press mechanism 47 of the first press chamber 24 described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • a plurality of holding holes 64a are also formed in the press head, and the rolling elements 66 are held in the holding holes 64a so as to be able to roll.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the mold unit 8.
  • the mold unit 8 includes a mold 52 and a mold support member 12, and the mold 52 is placed on the mold support member 12.
  • the metal mold (molding mold) 52 includes an upper mold 54 and a lower mold 56 having molding surfaces formed in accordance with the shape of the glass molded body to be manufactured, and the radial positions of the upper mold 54 and the lower mold 56. And a body mold 58 for regulating the above.
  • a release film for preventing fusion with glass is formed on the molding surfaces of the upper mold 54 and the lower mold 56.
  • the glass material 60 is disposed in a state of being sandwiched between the upper mold 54 and the lower mold 56.
  • the upper and lower molds 54 and 56 are pressed in a relatively close direction, whereby the glass material 60 is deformed and the shape of the molding surface is transferred to a desired shape.
  • the glass molded body (optical element) can be press-molded.
  • FIG. 6 is a graph showing the temperature of the glass material (glass molded body) 60 and the pressure (press load) applied to the glass material in each process for glass molding in the method for producing a glass molded body of the present embodiment.
  • the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the temperature and pressure of the mold 52.
  • the mold unit 8 When the mold unit 8 that accommodates the glass molded body that has been subjected to the molding process has reached the carry-in / carry-out unit 50 by rotating the rotary table 4, the mold unit 8 is lifted by the carry-in / carry-out mechanism, and from the carry-in / carry-out port Then, a plurality of molds 52 for which the forming process has been completed are simultaneously carried out of the apparatus housing 2. Then, the mold 52 is gripped by a robot hand (not shown), and the mold 52 on the mold support member 12 is taken out. Then, a mold 52 containing a new glass material is supplied onto the mold support member 12.
  • a heating step is performed. That is, in the heating chamber 20, the mold unit 8 is heated by the heaters 34 provided on both sides of the conveyance path.
  • the heater of the heating chamber 20 is set to a temperature higher than the glass yield point temperature Ts, and thereby the mold unit 8 is heated to about the glass yield point temperature Ts.
  • the first soaking step is performed.
  • the inside of the soaking chamber 22 is maintained at a temperature higher by several tens of degrees Celsius than the glass yield point temperature Ts by the heater 36.
  • the mold unit 8 and the glass material 60 in the mold unit 8 are soaked at a temperature several tens of degrees Celsius higher than the glass yield point temperature Ts.
  • a first press step for pressing the mold 52 in the vertical direction by the press mechanism 47 is performed.
  • the pressing process is performed twice in the first pressing step.
  • the first press process P1 is performed for a shorter time than the second press process P2, and the press pressure PB in each press process is equal.
  • the first press chamber 24 is kept at a temperature several tens of degrees Celsius (for example, about 10 to 30 ° C.) higher than the glass yield point temperature Ts by the heater 38.
  • a temperature several tens of degrees Celsius for example, about 10 to 30 ° C.
  • the press head 49 and the mold unit 8 are different in volume and material, they have different heat capacities. Therefore, the balance (difference) between the amount of heat received from the heater 38 and the amount of heat released from itself is different between the press head 49 and the mold unit 8. Specifically, the amount of heat released from the press head 49 is smaller than that of the mold unit 8.
  • the soaking chamber 22 and the first press chamber 24 are both maintained at a temperature about 10 ° C. to 30 ° C.
  • the mold unit 8 is placed in the first press chamber 24.
  • the temperature of the press head 49 is higher than that of the mold unit 8. For this reason, in the first pressing step, when the mold 52 is pressed by the press head 49, heat is transferred from the press head 49 to the mold 52, thereby the temperature distribution of the glass material 60 in the mold 52. May become uneven.
  • a plurality of holding holes 64a are formed on the facing surface of the press head 49, and the rolling elements 66 are held in the holding holes 64a in a rollable manner.
  • the mold 52 is pressed via the rolling elements 66.
  • molding die 52 contact at a point, the movement of the heat from the press head 49 to the shaping
  • a first slow cooling step is performed.
  • the inside of the first slow cooling chamber 26 is maintained at a temperature equal to or lower than a temperature (Tg + 10 ° C.) 10 ° C. higher than the glass transition temperature by the heaters 40 provided on both sides of the transport path.
  • the temperature in the first slow cooling chamber 26 is controlled by the heater 40 so as not to fall below the glass transition temperature.
  • the temperature of the primary molded body (glass material after the first press step) in the mold unit 8 conveyed into the first slow cooling chamber 26 is 10 ° C. higher than the glass transition temperature (Tg + 10 ° C.).
  • a temperature holding step is performed.
  • the inside of the temperature holding chamber 28 is kept at a temperature about 10 degrees or more higher than the glass transition temperature by the heaters 42 provided on both sides of the transport path. Thereby, the mold unit 8 is soaked at about Tg + 10 ° C.
  • a second press step is performed.
  • the pressing process is performed twice also in the second pressing step.
  • the first press process P3 is performed for a shorter time than the second press process P4, the press pressure PA in each press process is equal, and the press pressure PB in the first press step is greater. small.
  • the pressing is performed while lowering the temperature of the glass molded body from Tg + 10 ° C. to a temperature lower than Tg. For this reason, the inside of the second press chamber 30 is maintained at a temperature lower than Tg by the heater 44. Therefore, when the mold unit 8 is transported to the second press chamber 30, the temperature of the press head of the press mechanism of the second press chamber 30 is lower than Tg.
  • the mold unit 8 is soaked at about Tg + 10 ° C. in the temperature holding chamber 28. For this reason, in the second pressing step, when the molding die 52 is pressed by the press head 49, heat is transferred from the molding die 52 to the pressing head 49, and thereby the temperature distribution of the glass material 60 in the molding die 52. May become uneven.
  • a plurality of holding holes 64a are formed on the facing surface of the press head, and the rolling element 66 can roll in each holding hole 64a. Is held in.
  • a second slow cooling step is performed.
  • the inside of the second slow cooling chamber 32 is maintained at a predetermined temperature lower than the glass transition temperature by the heaters 46 provided on both sides of the transport path.
  • the quenching section 48 is not provided with a heater and has a temperature similar to that around the apparatus. For this reason, the mold unit 8 is rapidly cooled.
  • the cooling rate at this time is faster than the cooling rate in the slow cooling step, and is preferably set appropriately within a range of, for example, 30 to 300 ° C./min. Moreover, you may spray cooling gas toward the die unit 8 as needed.
  • the plurality of holding holes 64a are formed on the facing surface of the press head 49 of the press mechanism 47 provided in the first and second press chambers 24 and 30, and one holding hole 64a is provided in each holding hole 64a.
  • the rolling element 66 is held so that the portion protrudes from the facing surface. For this reason, at the time of pressing, the rolling elements 66 and the mold 52 are in point contact, and the contact area between the mold 52 and the press head 49 can be reduced. As a result, even if there is a temperature difference between the mold 52 and the press head 49 when transported to the press chambers 24, 30, in the first press chamber 24, the mold 52 from the press head 49. In the second press chamber 30, heat transfer from the mold 52 to the press head 49 can be suppressed. For this reason, it can suppress that the temperature of a glass molded object becomes non-uniform
  • the rolling elements 66 are arranged at equal intervals in two perpendicular directions (directions parallel to L1 and L2 in FIG. 4) on the facing surface of the press head 49, and further, the center of the facing surface Since the difference in the number of rolling elements 66 in each divided region (S1, S2, S3, S4) is within 20% when equally divided by a virtual line passing through In this case, the pressure applied to the mold 52 can be prevented from becoming uneven.
  • the present invention can also be applied to an apparatus for manufacturing a glass molded body having only one, or an apparatus in which the number of processing chambers for heating, pressing and cooling is different from that of the present embodiment.
  • the present invention can be applied to an apparatus that performs various processes at a fixed position without conveying the mold.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the facing surface of a press head 149 according to another embodiment. As shown in the figure, in this embodiment, a plurality of holding holes are formed at equal intervals on a plurality of concentric circles in the holding plate 64 constituting the press head 149, and the rolling elements 66 are accommodated in the respective holding holes. Yes. Even with such a press head 149, the same effects as in the above-described embodiment can be obtained. Also in the present embodiment, when the rolling elements 66 are equally divided by a virtual line passing through the center of the facing surface of the press head 49, the difference in the number of rolling elements 66 in each divided region is within 20%. It is comprised so that it may become.
  • the present invention can also be applied to the press head 249 shown in FIG. That is, the press head 249 includes a cylindrical first head 71 that positions the body mold 58 by pressing the body mold 58 against a lower mold (not shown), and an upper mold 54 that is inserted into the first head 71. A second head 72 that presses only the first head 71, and a spring member 73 interposed between the first head 71 and the second head 72. Holding plates 76 and 78 are attached to the opposing surfaces of the first head 71 and the second head 72, and holding holes 76a and 78a are formed in the holding plates 76 and 78, respectively. The rolling elements 77 and 79 are accommodated in the holding holes 76a and 78a, respectively.
  • the upper die 54 is pressed by the second head 72 to press-mold the glass material while the barrel 58 and the lower die are positioned with the first head 71. Can be suppressed, and a highly accurate glass molded body can be produced.
  • the upper mold 54 is pressed through the rolling elements 77 and 79, the movement of heat between the press head 249 and the mold can be suppressed, the temperature of the glass molded body can be made uniform, and the lens Occurrence of shape defects can be suppressed.
  • the glass molded body manufacturing apparatus 1 includes a heating chamber 20 that heats a molding die 52 in which a glass material is accommodated, and a press head 49 as shown in FIG. 2.
  • the first and second press chambers 24 and 30 for press-molding the heat-softened glass material by pressing the mold 52 with the press head 49, and the first and second for cooling the mold 52 are provided.

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Abstract

　プレス処理の際にプレスヘッドと成形型との間の熱の移動を抑止する。　ガラス成形体の製造装置１は、内部にガラス材料が収容された成形型を加熱する加熱部と、プレスヘッド４９を有し、成形型をプレスヘッドで押圧することにより、加熱軟化したガラス材料をプレス成形する第１および第２のプレス室と、成形型を冷却する第１および第２の徐冷室と、少なくとも加熱部、第１のプレス室、及び、第１の徐冷室、に設けられ、成形型を加熱するヒータと、を備え、プレスヘッド４９は、成形型と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔６４ａと、複数の保持孔６４ａのそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体６６と、を有し、複数の転動体６６は、それぞれ、対峙面から一部が突出するように保持孔６４ａ内に保持されている。

Description

ガラス成形体の製造装置及びガラス成形体の製造方法
　本発明は、ガラス成形体の製造装置及びガラス成形体の製造方法に関し、特に、ヒータにより加熱処理された成形型をプレスヘッドにより押圧することにより、ガラス成形体を製造するガラス成形体の製造装置及びガラス成形体の製造方法に関する。
　従来、例えば、特許文献１（特公平７－２９７７９号公報）に記載されているような、複数の成形型を、回転テーブルにより円周上に沿って設けられた加熱室、均熱室、プレス室、及び冷却室を順次巡回させながら、各処理部において加熱、均熱、プレス、冷却（徐冷を含む）の各処理を行うことによってガラスを成形する装置が広く用いられている。
特公平７－２９７７９号公報
　ここで、特許文献１（特公平７－２９７７９号公報）に記載されているようなガラス成形体の製造装置において、プレス室にはプレスに適した温度に保つためにヒータが設けられており、このヒータにより成形型をプレスするためのプレスヘッドと成形型とは加熱される。上記の製造装置において、通常、プレスヘッドの温度及び成形型の温度はヒータの設定温度までは上昇せず、しかも、プレスヘッドの温度と成形型の温度には差が生じている。
　このように、プレスヘッドと成形型とに温度差が生じるのは、プレスヘッドと成形型とは、体積や材質が異なるため、熱容量に差があることに起因している。このようにプレスヘッドと成形型とでは、熱容量に差があるため、ヒータによりプレス室内が所定の温度に保たれていても、ヒータから受ける熱量と、放射される熱量との熱バランスがプレスヘッドと成形型とで異なってしまい、温度差が生じてしまう。
　また、近年、第１及び第２のプレス室が設けられ、第１のプレス室ではガラス屈伏点温度以上でプレスを行い、第２のプレス室では、成形型を徐冷しながらプレス処理を行うガラス成形体の製造装置が用いられている。このようなガラス成形体の製造装置では、第２のプレス室のプレスヘッドは、第２のプレス室に搬送された成形型よりも低い温度となっている。
　上記説明したようにプレスヘッドと成形型との間に温度差が生じた状態でプレス処理を行うと、プレスヘッドが成形型に当接した際に、プレスヘッドと成形型との間で熱が移動し、成形型の上部の温度が変化してしまう。このため、ガラス材料の温度分布が不均一になってしまい、レンズ形状不良（アス）が発生してしまうという問題があった。
　本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、プレス処理の際にプレスヘッドと成形型との間の熱の移動を抑止することである。
　本発明のガラス成形体の製造装置は、内部にガラス材料が収容された成形型を加熱する加熱部と、プレスヘッドを有し、成形型を前記プレスヘッドで押圧することにより、加熱軟化したガラス材料をプレス成形するプレス部と、成形型を冷却する冷却部と、少なくとも加熱部及びプレス部に設けられ、成形型を加熱するヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置であって、プレスヘッドは、成形型と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔と、複数の保持孔のそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体と、を有し、複数の転動体は、それぞれ、対峙面から一部が突出するように保持孔内に保持されている。
　また、本発明のガラス成形体の製造方法は、内部にガラス材料が収容された成形型を加熱する加熱部と、プレスヘッドを有し、成形型をプレスヘッドで押圧することにより、加熱軟化したガラス材料をプレス成形するプレス部と、成形型を冷却する冷却部と、少なくとも加熱部及びプレス部に設けられ、成形型を加熱するヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置を用いてガラス成形体を製造する方法であって、加熱部にて成形型を加熱処理する加熱ステップと、加熱ステップを経た成形型をプレス部にてプレスヘッドにより押圧し、内部に収容されたガラス材料をプレス成形するプレスステップと、プレスステップを経た成形型を冷却部にて冷却する冷却ステップと、を備え、プレスヘッドは、成形型と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔と、複数の保持孔のそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体と、を備え、転動体は、対峙面から一部が突出するように保持孔内に保持されている。
　本発明によれば、プレスヘッドにおける成形型と対峙する対峙面から転動体が突出しているため、プレス時において転動体と成形型とが点接触した状態で、成形型が押圧される。これにより、成形型とプレスヘッドとに温度差があっても、プレスヘッドと成形型との間の熱移動を減らすことができる。これにより、ガラス成形体の温度が不均一になることを抑止でき、レンズ形状不良（アス）の発生を抑えることができる。
　本発明によれば、プレス処理の際にプレスヘッドと成形型との熱の移動を抑止することができる。
本実施形態で用いられるガラス成形体の製造装置の構成を示す水平断面図である。 図１におけるII－II断面図である。 図２におけるプレスヘッドを拡大して示す側面図である。 プレスヘッドの対峙面を示す見上図である。 金型ユニットを拡大して示す断面図である。 本実施形態のガラス成形体の製造方法における、ガラス成形のための各処理におけるガラス材料（ガラス成形体）の温度及びガラス材料に加えられる圧力を示すグラフである。 別の実施形態のプレスヘッドの対峙面を示す図である。 別の実施形態のプレスヘッドの鉛直断面図である。
　以下、本発明のガラス成形体の製造装置及び製造方法の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、共通の構成及び機能を有する部位については、同じ符号を付して、説明を省略する。
　図１は、本実施形態で用いられるガラス成形体の製造装置の構成を示す水平断面図であり、図２は、図１におけるII－II断面図である。図１に示すように、本実施形態のガラス成形体の製造装置１は、有底円筒状に形成された装置筐体２と、装置筐体２内に設けられた回転テーブル４と、回転テーブル４の上方に設けられた水平断面円弧状の内部ケーシング６と、を有する。これら装置筐体２、内部ケーシング６及び回転テーブル４は同心同軸に配置されている。
　装置筐体２は、上下に略円形の上蓋及び底板（図示省略）が取り付けられており、その内部は密閉状態にある。装置筐体２の内部空間は不活性ガス雰囲気とされている。不活性ガスとしては、窒素やアルゴンなどが使用され、酸素濃度が５ｐｐｍ以下であることが好ましい。なお、このように内部空間を不活性ガス雰囲気とすることで、金型ユニット８の酸化やガラス材料の表面変質を防止できる。なお、金型ユニット８は、後述するように、成形型と型支持部材とを含む。
　上蓋には、成形型を装置内に供給するとともに成形型を装置内から搬出できる搬入・搬出口（図示せず）が形成されていて、その下方の装置内部には搬入・搬出部５０が形成されている。なお、本実施形態では、搬入・搬出部５０が本発明における供給部と搬出部とを兼ね備えた例を示しているが、搬入部（供給部）と搬出部（搬出口）とを個別に設けてもよい。
　回転テーブル４は、例えば、モータなどの駆動機構（図示せず）によって回転し、回転テーブル４上に配置された金型ユニット８を同一円上に搬送する。回転テーブル４の上方には、所定の半径の円周上に等しい角度間隔で円形の開口４Ａ（図２）が複数形成されている。この開口４Ａは、金型ユニット８を構成する型支持部材１２の底部１２Ａよりも小径である。後述するように、金型ユニット８は、回転テーブル４の開口４Ａ上に配置され、回転テーブル４が間歇的に回転することにより、内部ケーシング６内の各処理室を巡回する。本実施形態では、回転テーブル４は、駆動機構が所定時間おきに、断続的に一定角度ずつ回転することにより、所定の半径の円周に沿って金型ユニット８を搬送する。この金型ユニット８の搬送される経路が、本実施形態の搬送経路に相当する。
　また、回転テーブル４は、各回転動作の間に、予め設定された所定時間にわたり、停止する。なお、この回転テーブル４の停止時間は、後述する第１及び第２のプレス処理室におけるプレス処理に要する時間よりも長くなるように決定されている。
　内部ケーシング６は、装置筐体２と同心同軸に水平方向に所定の角度範囲にわたって円弧状に延びる内壁６Ａと、内壁６Ａの半径方向外側に位置し、水平方向に所定の角度範囲にわたって円弧状に延びる外壁６Ｂと、内壁６Ａと外壁６Ｂの上部の間を塞ぐ天井部６Ｃと、内壁６Ａと外壁６Ｂの下部の間を塞ぐ底部６Ｄとを有する。これら内壁６Ａ、外壁６Ｂ、天井部６Ｃ、及び底部６Ｄにより、内部ケーシング６内には水平断面が円弧形状の処理空間が形成されている。内部ケーシング６の底部６Ｄには、金型ユニット８の搬送経路に沿って、円弧状のスリット６Ｅが形成されている。このスリット６Ｅの幅は、金型ユニット８を構成する型支持部材１２の中間部１２Ｂの直径よりも大きい。
　内部ケーシング６の処理空間は、回転テーブル４の回転方向に一定の角度範囲で７つの室に区切られている。これら７つの室は、金型ユニット８の搬送経路に沿って、加熱室２０、均熱室２２、第１プレス室２４、第１徐冷室２６、温度保持室２８、第２プレス室３０、第２徐冷室３２の順序で並んでいる。内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間には、シャッター（図示せず）が設けられている。
　加熱室２０、均熱室２２、第１プレス室２４、第１徐冷室２６、温度保持室２８、第２プレス室３０、及び第２徐冷室３２には、それぞれ、ヒータ３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６が設けられている。これらヒータ３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６は、金型ユニット８の搬送経路の両側に設けられており、それぞれの処理室内が所定の温度になるように加熱している。
　図１に示すように、装置筐体２内の搬送経路の第２徐冷室３２と、加熱室２０との間には、急冷部４８及び搬入・搬出部５０が形成されている。急冷部４８は、金型ユニット８を急速に冷却するための領域であり、周囲にヒータが配置されていない。また、搬入・搬出部５０は搬入・搬出口を通じて、成形が完了したガラス成形体が収容された成形型と、成形処理が行われていない新たなガラス材料が収容された成形型とを交換するための領域である。なお、搬入・搬出部５０には、金型ユニット８を昇降させることができる、例えば、回転テーブル４の開口４Ａを挿通可能な駆動軸などを備えた搬入・搬出機構が設けられており、搬入・搬出機構により金型ユニット８が持ち上げられることにより、搬入・搬出口から成形が完了した成形型５２を取り出し、新たな成形型５２を型支持部材１２に載置することができる。
　図２に示すように、装置筐体２の第１プレス室２４の上方には、プレス機構４７が設けられている。プレス機構４７は、装置筐体２の天井部２Ｃの上方に設けられた収容室内に収容された、例えば、油圧ジャッキ等のアクチュエータやサーボモータ等の電動機からなる駆動装置４７Ａと、駆動装置４７Ａの駆動軸４７Ｂの先端に取り付けられたプレスヘッド４９とを備える。
　装置筐体２及び内部ケーシング６の天井部２Ｃ、６Ｃの駆動装置４７Ａ本体の下方には、それぞれ開口が形成されている。駆動装置４７Ａの駆動軸４７Ｂは、これら装置筐体２及び内部ケーシング６の開口を挿通し、下端がプレス室２４内まで到達している。そして、駆動装置４７Ａを駆動することにより、プレスヘッド４９が下降し、プレス室２４内の金型ユニット８を上方から押圧する。なお、駆動装置４７Ａの下方の回転テーブル４と、装置筐体２との間には、押圧支持台４５が設けられている。この押圧支持台４５は、駆動装置４７Ａが金型ユニット８を押圧する際に、回転テーブル４を下方から支持して、回転テーブル４の変形を防止する。
　図３は、図２におけるプレスヘッド４９を拡大して示す断面図であり、図４は、プレスヘッド４９の対峙面を示す見上図である。図３及び図４に示すように、プレスヘッド４９は、駆動軸４７Ｂに接続された円盤状の受け板６２と、複数の保持孔６４ａが形成された保持板６４と、保持板６４に形成された各保持孔６４ａ内で転動可能に保持されている転動体６６と、を備える。受け板６２と保持板６４とは、保持板６４に形成された各保持孔６４ａ内に転動体６６が収容された状態で、例えば、圧入、溶着、螺合などにより結合されている。
　保持板６４に形成される各保持孔６４ａは、保持板６４の厚さ方向に貫通して形成されている。各保持孔６４ａは、転動体６６を転動可能に、かつ、水平方向の移動を最小限に抑えるように、転動体６６の直径よりもわずかに大きい内径の円筒状に形成されている。また、保持孔６４ａの深さは、転動体６６の一部が下方に突出するように、転動体６６の直径よりもわずかに短い。そして、保持板６４の保持孔６４ａの開口する部分は、転動体６６の一部が保持板６４の表面（対峙面）から突出し、かつ、保持孔６４ａから離脱しないように、転動体６６の直径よりも小さくなるように縮径されている。なお、対峙面から突出する転動体６６の突出量は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。その突出量が０．１ｍｍ未満であると、プレス処理の際に保持板６４と成形型５２とが近接し過ぎて、両者間の熱交換が大きくなるおそれがある。
　このように、プレスヘッド４９に保持孔６４ａが設けられ、保持孔６４ａ内に転動体６６の一部が下面に突出するように収容されているため、プレス処理時には、転動体６６のみが成形型５２に当接することとなる。そして、転動体６６は球体状であるため、転動体６６と成形型５２とは実質的に点で当接することとなる。これにより、成形型５２とプレスヘッド４９との接触面積を小さくすることができ、成形型５２とプレスヘッド４９との間の熱交換を抑制することができる。
　転動体６６としては、直径０．５～１０ｍｍの真球状の部材を用いるのが望ましい。これは、転動体６６の直径が小さすぎると、転動体６６の保持板６４からの突出する高さを十分に確保できず、成形型５２とプレスヘッド４９との熱交換を十分に抑えることができず、また、転動体６６の直径が大き過ぎると、転動体６６の数が少なくなり、成形型５２へ伝達されるプレス加重が不均一になるとともに、転動体６６に作用する荷重が大きく破損する可能性があるからである。
　また、転動体６６を転動可能に保持することにより、転動体６６の偏った摩耗を抑止して、その耐用期間を長くし、プレスヘッド４９を長期にわたって使用できるようにすることができる。また、保持板６４に保持された転動体６６は、上記の通り、水平方向の移動が最小限に抑えられているため、転動体６６が移動して一部に偏在してしまうことがない。このため、成形型５２を均一にプレス処理することができる。
　本実施形態において、転動体６６は、図４に示すように、互いに垂直な線Ｌ１およびＬ２に並行に等間隔に配置されている。さらに、同図に示すように、プレスヘッド４９は、対峙面の中心Ｏを通る仮想線で等分割した場合（例えば仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２で４等分した場合）に、分割された各領域（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）における転動体６６の数の差異が２０％以内となるように構成されている。図４に示された実施形態では、プレスヘッド４９における転動体６６の配置が、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２に対して線対象であるため、各領域における転動体６６の数は等しくなっている。
　かかる構成により、プレスヘッド４９と成形型５２との間での熱の移動を十分に抑えられることに加えて、全面にわたって転動体６６がほぼ均等に配置されるので、押圧部が偏在することがなく、プレスヘッド４９と成形型５２との間の熱移動のムラの発生を抑止できるとともに、成形型５２を均一にプレス処理することができる。
　保持孔６４ａの数および転動体６６の数は、成形型５２とプレスヘッド４９との間の熱交換を抑制するという観点から適宜設定され、仮に、保持孔６４ａの数を多くすると、成形型５２に当接する転動体６６の数が多くなることから、成形型５２とプレスヘッド４９との熱交換を十分に抑制できなくなる。このため、保持孔６４ａの数、および転動体６６の数は、プレス処理の際に印加されるプレス荷重を考慮して所定数に留めることが好ましい。
　例えば、プレス処理に際して、成形型５２に印加する最大荷重をＰｍａｘ、使用する転動体６６の数をＮ、各転動体６６に加わる平均荷重をＰｎとした場合に、次の関係式（１）を満たすように転動体６６の数Ｎを設定することが好ましい。
　Ｐｎ＝Ｐｍａｘ／Ｎ≧５［ｋｇｆ］・・・（１）
　最大荷重Ｐｍａｘが３００ｋｇｆの場合を一例として挙げると、この場合には、上記（１）式より、転動体６６の数Ｎは６０個以下とすることが好ましい。
　Ｐｍａｘ／Ｎの値が５ｋｇｆ未満になるよう転動体６６の数Ｎを多くすると、成形型５２とプレスヘッド４９との熱交換が生じ易くなり、成形型５２の精緻な温度管理が困難になる。その一方で、Ｐｍａｘ／Ｎの値が２０ｋｇｆを越えると、個々の転動体６６への荷重が大きくなりすぎて転動体６６又は受け板６２が破損するおそれがある。このため、転動体６６の数Ｎは、Ｐｍａｘ／Ｎの値が２０ｋｇｆ以下となるようにして、上記関係式（１）とともに、次の関係式（２）を満たすように設定することが望ましい。
　Ｐｎ＝Ｐｍａｘ／Ｎ≦２０［ｋｇｆ］・・・（２）
　また、前述したように、転動体６６としては、直径０．５～５ｍｍの真球状の部材を用いるのが好ましいが、このような転動体６６を転動可能に保持する保持孔６４ａを保持板６４に形成するにあたっては、各保持孔６４ａの面積（縮径された開口部を除く部分の面積）の合計をＳａとし、保持板６４の表面積をＳとしたときに、次の関係式（３）を満たすようにすることが好ましい。
　Ｓ≧Ｓａ×２　・・・（３）
　保持板６４の半径が２０ｍｍであり、その表面の面積Ｓが４００πｍｍ2である場合を一例として挙げると、この場合には、上記（３）式より、保持孔６４ａの合計面積Ｓａが２００πｍｍ2以下となるように、保持板６４に形成する保持孔６４ａの数を設定することが好ましい。
　保持孔６４ａの合計面積Ｓａが、保持板６４の表面の面積Ｓの半分を超えるような数で保持孔６４ａを形成すると、成形型５２に当接する転動体６６の数が多くなるため、成形型５２とプレスヘッド４９との間の熱交換を十分に抑制することができなくなる。
　また、転動体６６は、保持板６４に形成した保持孔６４ａの全てに収容せずに、必要に応じて任意に間引くこともできる。例えば、大口径のレンズ（例えば、Φ３０ｍｍ以上のレンズ）をプレス成形する場合、成形型５２も大きくなるため、一つの成形型５２においても温度分布を生じ易くなるが、温度が高くなる傾向にあるプレスヘッドにおける転動体６６を間引くことにより、成形型５２の温度分布を調整し、低減することができる。
　なお、プレスヘッド４９が備える転動体６６の数は、成形型５２とプレスヘッド４９との熱交換を有効に抑制できるようにすることと、プレス処理に際して印加されるプレス加重などとを考慮して、より具体的には、直径０．５ｍｍ～５ｍｍの転動体６６を３０～１００個とするのが好ましい。
　このようなプレスヘッド４９を形成する受け板６２と保持板６４は、例えば、タングステン合金、炭化タングステン、炭化チタン、サーメットなどの高硬度、高耐熱性を有する合金を用いて形成することができる。特に、受け板６２は、転動体６６を介して数十～数百ｋｇｆのプレス荷重を受けても変形・破損しないように高硬度の材料を用いることが好ましい。
　また、転動体６６は、受け板６２と同様に、数十～数百ｋｇｆのプレス荷重を受けても変形・破損しないように、高硬度の材料、例えば、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナなどのセラミックスや、タングステン合金、炭化タングステン、炭化チタン、サーメットなどの高硬度、高耐熱性を有する材料を用いて形成することができる。
　また、第２プレス室３０にも、図２及び図３を参照して説明した第１プレス室２４のプレス機構４７と同様のプレス機構が設けられており、第２プレス室３０のプレス機構のプレスヘッドにも、複数の保持孔６４ａが形成され、各保持孔６４ａ内に転動体６６が転動可能に保持されている。
　図５は、金型ユニット８を拡大して示す断面図である。同図に示すように、金型ユニット８は、成形型５２と型支持部材１２とを含み、成形型５２が型支持部材１２に載置されている。金型（成形型）５２は、製造すべきガラス成形体の形状に合わせて形成された成形面を有する上型５４、下型５６と、これら上型５４及び下型５６の径方向の相互位置を規制する胴型５８とを有する。上型５４及び下型５６の成形面にはガラスとの融着を防止するための離型膜が成膜されている。ガラス材料６０は、上型５４と下型５６の間に挟み込まれた状態で配置されている。ガラス材料６０をガラス屈伏点温度以上に加熱した状態で、上下型５４、５６を相対的に近接する方向に加圧することにより、ガラス材料６０が変形するとともに成形面形状が転写され、所望の形状のガラス成形体（光学素子）にプレス成形することができる。
　以下、本実施形態のガラス成形体の製造装置１により、ガラス成形体を製造する方法を説明する。なお、以下の説明では、一の金型ユニット８に着目して、ガラス成形体を製造する方法を説明するが、本実施形態のガラス成形体の製造装置１では、複数の金型ユニット８が回転テーブル４により連続して搬送経路に沿って搬送され、各処理室で加熱、プレス、徐冷等の処理が並行して行われる。なお、図６は、本実施形態のガラス成形体の製造方法における、ガラス成形のための各処理におけるガラス材料（ガラス成形体）６０の温度及びガラス材料に加えられる圧力（プレス荷重）を示すグラフであり、横軸は時間を、縦軸は成形型５２の温度及び圧力を示している。
　回転テーブル４が回転し、成形処理が完了したガラス成形体を収容する金型ユニット８が搬入・搬出部５０に到達すると、搬入・搬出機構により金型ユニット８が持ち上げられ、搬入・搬出口から、処成形理が完了した成形型５２を複数個同時に装置筐体２の外部へ搬出する。そして、これらの成形型５２を図示しないロボットハンドで把持して、型支持部材１２上の成形型５２を取り出す。そして、新たなガラス材料が収容された成形型５２を型支持部材１２上に供給する。
　そして、前回の回転動作の完了から予め設定された回転テーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は加熱室２０内に搬送される。この際、内部ケーシング６の底部に設けられたスリット６Ｅ内を型支持部材１２が通ることとなり、型支持部材１２と内部ケーシング６とが干渉することはない。
　加熱室２０に金型ユニット８が搬送されると、加熱ステップが行われる。すなわち、加熱室２０において、金型ユニット８は、搬送経路の両側に設けられたヒータ３４により加熱される。加熱室２０のヒータはガラス屈伏点温度Ｔｓよりも高い温度に設定されており、これにより、金型ユニット８はガラス屈伏点温度Ｔｓ程度まで加熱される。
　前回の回転から予め設定された回転テーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は均熱室２２内に搬送される。
　均熱室２２に金型ユニット８が搬送されると、第１均熱ステップが行われる。均熱室２２内は、ヒータ３６によりガラス屈伏点温度Ｔｓよりも数十℃程度高い温度に保たれている。これにより、金型ユニット８及び金型ユニット８内のガラス材料６０がガラス屈伏点温度Ｔｓより数十℃程度高い温度で均熱化される。
　前回の回転から予め設定された回転テーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は第１プレス室２４内に搬送される。
　第１プレス室２４に金型ユニット８が搬送されると、プレス機構４７により成形型５２を上下方向に押圧する第１のプレスステップが行われる。本実施形態では、第１のプレスステップでは、２回のプレス処理を行う。本実施形態では、１回目のプレス処理Ｐ１を２回目のプレス処理Ｐ２よりも短い時間行い、各プレス処理におけるプレス圧力ＰＢは等しい。
　第１プレス室２４は、ヒータ３８によりガラス屈伏点温度Ｔｓよりも数十℃（例えば、１０℃から３０℃程度）高い温度に保たれている。ここで、上述したように、プレスヘッド４９と金型ユニット８は体積も材質も異なるため、熱容量が異なっている。このため、プレスヘッド４９と金型ユニット８とでは、ヒータ３８から受ける熱量と、自身から放出する熱量のバランス（差）が異なっている。具体的には、プレスヘッド４９の方が金型ユニット８に比べて、自身から放出する熱量が小さい。これにより、均熱室２２及び第１プレス室２４は、ともに、ガラス屈伏点温度Ｔｓよりも１０℃から３０℃程度高い温度に保たれているものの、第１プレス室２４に金型ユニット８が搬送された時点において、プレスヘッド４９の方が金型ユニット８に比べて高い温度となっている。このため、第１のプレスステップにおいて、プレスヘッド４９により成形型５２を押圧する際に、プレスヘッド４９から成形型５２へ熱が移動し、これにより、成形型５２内のガラス材料６０の温度分布が不均一になるおそれがある。
　これに対して、本実施形態では、プレスヘッド４９の対峙面に複数の保持孔６４ａが形成され、各保持孔６４ａ内に転動体６６が転動可能に保持されているため、プレスヘッド４９を下降させると、転動体６６を介して成形型５２を押圧することとなる。これにより、転動体６６と成形型５２とが点で接触するため、プレスヘッド４９から成形型５２への熱の移動を抑えることができ、成形型５２内に収容されたガラス材料への温度の不均一の発生を抑止できる。
　前回の回転から予め設定された回転テーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は型支持部材１２に保持された状態で、第１徐冷室２６内に搬送される。
　第１の徐冷室２６に金型ユニット８が搬送されると、第１の徐冷ステップが行われる。第１の徐冷室２６内は、搬送経路の両側に設けられたヒータ４０により、ガラス転移温度よりも１０℃高い温度（Ｔｇ＋１０℃）と同等もしくはそれよりも低い温度に保たれている。ただし、第１の徐冷室２６内の温度は、ガラス転移温度を下回ることがないように、ヒータ４０により制御されている。これにより、第１の徐冷室２６内に搬送された金型ユニット８内の一次成形体（第１のプレスステップ後のガラス材料）の温度はガラス転移温度よりも１０℃高い温度（Ｔｇ＋１０℃）程度まで、ゆっくりと冷却される。
　前回の回転から予め設定された回転テーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は第１の徐冷室２６から温度保持室２８内へ搬送される。
　温度保持室２８に金型ユニット８が搬送されると、温度保持ステップが行われる。温度保持室２８内は、搬送経路の両側に設けられたヒータ４２によりガラス転移温度よりも１０度かそれ以上高い温度程度に保たれている。これにより、金型ユニット８はＴｇ＋１０℃程度で均熱化される。
　前回の回転から予め設定された回転テーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は温度保持室２８から第２プレス室３０内に搬送される。
　第２プレス室３０に金型ユニット８が搬送されると、第２のプレスステップが行われる。本実施形態では、第２のプレスステップにおいても、２回のプレス処理を行う。なお、この２回のプレス処理は、１回目のプレス処理Ｐ３を２回目のプレス処理Ｐ４よりも短い時間行い、各プレス処理におけるプレス圧力ＰＡは等しく、第１のプレスステップにおけるプレス圧力ＰＢよりも小さい。
　ここで、図６に示すように、第２プレスステップでは、ガラス成形体の温度をＴｇ＋１０℃からＴｇよりも低い温度まで低下させながら、プレス処理を行う。このため、第２プレス室３０内は、ヒータ４４によりＴｇよりも低い温度に保たれている。したがって、第２プレス室３０に金型ユニット８が搬送された時点において、第２プレス室３０のプレス機構のプレスヘッドの温度は、Ｔｇよりも低い温度となっている。
　これに対して、上述した通り、金型ユニット８は、温度保持室２８においてＴｇ＋１０℃程度で均熱化されている。このため、第２のプレスステップでは、プレスヘッド４９により成形型５２を押圧する際に、成形型５２からプレスヘッド４９へ熱が移動し、これにより、成形型５２内のガラス材料６０の温度分布が不均一になるおそれがある。
　これに対して、本実施形態では、第２プレス室３０のプレス機構においても、プレスヘッドの対峙面に複数の保持孔６４ａが形成されて、各保持孔６４ａ内に転動体６６が転動可能に保持されている。これにより、転動体６６と成形型５２とが点で接触するため、成形型５２からプレスヘッド４９への熱の移動を抑えることができ、成形型５２内に収容されたガラス材料への温度の不均一の発生を抑止できる。
　前回の回転から予め設定された回転テーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各処理室の間に設けられたシャッターが開かれ、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は第２徐冷室３２内へ搬送される。
　第２徐冷室３２に金型ユニット８が搬送されると、第２の徐冷ステップが行われる。第２徐冷室３２内は、搬送経路の両側に設けられたヒータ４６により、ガラス転移温度よりも低い所定の温度に保たれている。これにより、第２徐冷室３２内に搬送された金型ユニット８及び金型ユニット８内の二次成形体（第２のプレスステップ後の一次成形体）は、ゆっくりと冷却される。
　前回の回転から予め設定された回転テーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各処理室の間に設けられたシャッターが開かれ、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は内部ケーシング６の外部の急冷部４８へ搬送される。
　急冷部４８に金型ユニット８が搬送されると、急冷ステップが行われる。急冷部４８には、ヒータが設置されておらず、装置の周囲と同程度の温度となっている。このため、金型ユニット８は急速に冷却される。このときの冷却速度は、徐冷ステップでの冷却速度よりも速く、例えば、３０～３００℃／分の範囲内で適宜設定することが好ましい。また、必要に応じて金型ユニット８に向けて冷却ガスを吹き付けてもよい。
　前回の回転から予め設定された回転テーブル４の停止時間が経過すると、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は搬入・搬出部５０へ搬送される。
　搬入・搬出部５０に金型ユニット８が搬送されると、交換ステップが行われる。回転テーブル４の回転が完了し、成形処理が完了したガラス成形体を収容する金型ユニット８が搬入・搬出部５０に到達すると、搬入・搬出機構により金型ユニット８が持ち上げられ、搬入・搬出口から、処成形理が完了した成形型５２を装置筐体２の外部へ搬出する。そして、新たなガラス材料が収容された成形型５２を型支持部材１２上に供給する。
　以上の工程により、ガラス成形体を製造することができる。
　本実施形態によれば、第１及び第２のプレス室２４、３０に設けられたプレス機構４７のプレスヘッド４９の対峙面に複数の保持孔６４ａが形成され、各保持孔６４ａ内に、一部が対峙面から突出するように転動体６６が保持されている。このため、プレス時において、転動体６６と成形型５２とが点接触することになり、成形型５２とプレスヘッド４９との接触面積を減らすことができる。これにより、各プレス室２４、３０に搬送された際に、成形型５２とプレスヘッド４９との間に温度差があったとしても、第１のプレス室２４では、プレスヘッド４９から成形型５２への熱移動を、第２のプレス室３０では成形型５２からプレスヘッド４９への熱移動を抑止できる。このため、ガラス成形体の温度が不均一になることを抑止でき、レンズ形状不良（アス）の発生を抑えることができる。
　また、本実施形態によれば、転動体６６が、プレスヘッド４９の対峙面における垂直な二方向（図４におけるＬ１とＬ２に平行な方向）に等間隔で配置され、さらに、対峙面の中心を通る仮想線で等分割した場合に、分割された各領域（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）における転動体６６の数の差異が２０％以内となるように構成されているため、プレス処理の際に成形型５２へ加えられる圧力が不均一になることを防止できる。
　なお、本実施形態では、第１及び第２のプレス室２４、３０を備えたガラス成形体の製造装置１によりガラス成形体を製造する場合について説明したが、これに限らず、プレス室を一つしか備えていないガラス成形体の製造装置や、加熱、プレス、冷却を行なう処理室の数を本実施形態と異ならせた装置においても本発明を適用することができる。また、本実施形態のように金型ユニットを順次搬送するタイプの装置のほかに、成形型を搬送せずに定位置で各種処理を行うタイプの装置にも本発明を適用することができる。
　また、本実施形態では、プレスヘッド４９の対峙面に転動体６６が、垂直な二方向（図４におけるＬ１とＬ２に平行な方向）に等間隔で配置された場合について説明したが、プレスヘッド４９の対峙面における転動体６６の配置はこれに限られない。図７は、別の実施形態のプレスヘッド１４９の対峙面を示す図である。同図に示すように、この実施形態では、プレスヘッド１４９を構成する保持板６４に複数の同心円上に、等間隔で複数の保持孔が形成され、各保持孔に転動体６６が収容されている。このようなプレスヘッド１４９であっても、上記実施形態と同様の効果が奏される。
　なお、本実施形態においても、転動体６６が、プレスヘッド４９の対峙面の中心を通る仮想線で等分割した場合に、分割された各領域における転動体６６の数の差異が２０％以内となるように構成されている。
　さらに、本発明は、図８に示したプレスヘッド２４９にも適用できる。すなわち、プレスヘッド２４９は、胴型５８を下型（図示省略）に圧接させることによって胴型５８の位置決めを行う円筒状の第１ヘッド７１と、第１ヘッド７１に内挿入されて上型５４のみを押圧する第２ヘッド７２と、第１ヘッド７１と第２ヘッド７２との間に介装されたバネ部材７３とを備える。第１ヘッド７１および第２ヘッド７２の対峙面には、それぞれ保持板７６、７８が取り付けられており、これら保持板７６、７８には、それぞれ保持孔７６ａ、７８ａが形成されている。そして、各保持孔７６ａ、７８ａには転動体７７、７９がそれぞれ収容されている。
　このプレスヘッド２４９によれば、第１ヘッド７１で胴型５８及び下型の相互の位置決めをした状態で、第２ヘッド７２により上型５４を押圧してガラス材料をプレス成形するので、上下型の相対的な傾きを抑制でき、高精度のガラス成形体の製造が可能となる。加えて、転動体７７、７９を介して上型５４が押圧されるため、プレスヘッド２４９と成形型との間の熱の移動を抑止でき、ガラス成形体の温度の均一化が図られ、レンズ形状不良の発生を抑えることができる。
　以下、図面を参照しながら、本発明を総括する。
　第１実施形態のガラス成形体の製造装置１は、図１に示すように、内部にガラス材料が収容された成形型５２を加熱する加熱室２０と、図２に示すように、プレスヘッド４９を有し、成形型５２をプレスヘッド４９で押圧することにより、加熱軟化したガラス材料をプレス成形する第１および第２のプレス室２４、３０と、成形型５２を冷却する第１および第２の徐冷室２６、３２と、加熱室２０、均熱室２２、第１のプレス室２４、第１の徐冷室２６、温度保持室２８、第２のプレス室３０、及び第２の徐冷室３２に設けられ、成形型を加熱するヒータ３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６と、を備え、図３および図４に示すように、プレスヘッド４９は、成形型５２と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔６４ａと、複数の保持孔６４ａのそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体６６と、を有し、複数の転動体６６は、それぞれ、対峙面から一部が突出するように保持孔６４ａ内に保持されている。
１　ガラス成形体の製造装置
２　装置筐体
４　回転テーブル
６　内部ケーシング
８　金型ユニット
１２　型支持部材
２０　加熱部
２２　均熱部
２４　第１のプレス室
２６　第１の徐冷室
２８　温度保持室
３０　第２のプレス室
３２　第２の徐冷室
３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６　ヒータ
４７　プレス機構
４７Ａ　駆動装置
４７Ｂ　駆動軸
４８　急冷部
４９、１４９、２４９　プレスヘッド
５０　搬入・搬出部
６０　ガラス材料
６２　受け板
６４、７６、７８　保持板
６４ａ、７６ａ、７８ａ　保持孔
６６、７７、７９　転動体

Claims (7)

  1. 　内部にガラス材料が収容された成形型を加熱する加熱部と、
    　プレスヘッドを有し、前記成形型を前記プレスヘッドで押圧することにより、加熱軟化した前記ガラス材料をプレス成形するプレス部と、
    　前記成形型を冷却する冷却部と、
    　少なくとも前記加熱部及びプレス部に設けられ、前記成形型を加熱するヒータと、
    　を備えたガラス成形体の製造装置であって、
    　前記プレスヘッドは、
    　前記成形型と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔と、
    　前記複数の保持孔のそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体と、を有し、
    　前記複数の転動体は、それぞれ、前記対峙面から一部が突出するように前記保持孔内に保持されている、ガラス成形体の製造装置。
  2. 　前記複数の転動体は、前記対峙面から一部が０．１ｍｍ以上突出している、請求項１に記載のガラス成形体の製造装置。
  3. 　前記複数の保持孔は、直角に交差する二方向に等間隔に設けられている、請求項１又は２に記載のガラス成形体の製造装置。
  4. 　前記複数の保持孔は、複数の同心円上に設けられ、かつ、各同心円において周方向に等間隔に設けられている、請求項１又は２に記載のガラス成形体の製造装置。
  5. 　前記プレスヘッドは、前記対峙面の中心を通る仮想線で対峙面を等分割した場合に、分割された各領域における前記転動体の数の差異が２０％以内となるように構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載されたガラス成形体の製造装置。
  6. 　前記プレス部は、第１のプレス部と、第２のプレス部とを備え、
    　前記第１のプレス部及び第２のプレス部は、それぞれ第１及び第２のプレス機構を有し、
    　第１及び第２のプレス機構のプレスヘッドは、それぞれ、
    　前記成形型を押圧する押圧面に形成された複数の保持孔と、
    　前記複数の保持孔のそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体と、を有し、
    　前記複数の転動体は、それぞれ、前記対峙面から一部が突出するように前記保持孔内に保持されている、請求項１から５の何れか１項に記載のガラス成形体の製造装置。
  7. 　内部にガラス材料が収容された成形型を加熱する加熱部と、
    　プレスヘッドを有し、前記成形型を前記プレスヘッドで押圧することにより、加熱軟化した前記ガラス材料をプレス成形するプレス部と、
    　前記成形型を冷却する冷却部と、
    　少なくとも前記加熱部及びプレス部に設けられ、前記成形型を加熱するヒータと、
    　を備えたガラス成形体の製造装置を用いてガラス成形体を製造する方法であって、
    　前記加熱部にて前記成形型を加熱処理する加熱ステップと、
    　前記加熱ステップを経た前記成形型を前記プレス部にて前記プレスヘッドにより押圧し、内部に収容された前記ガラス材料をプレス成形するプレスステップと、
    　前記プレスステップを経た前記成形型を前記冷却部にて冷却する冷却ステップと、を備え、
    　前記プレスヘッドは、前記成形型と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔と、
    　前記複数の保持孔のそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体と、を備え、
    　前記転動体は、前記対峙面から一部が突出するように前記保持孔内に保持されている、ガラス成形体の製造方法。
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