JP4346624B2 - Method for producing glass molded body and method for producing optical element - Google Patents
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Description
本発明は熔融ガラスから連続的にガラス成形体を製造する方法、および該方法により得られたガラス成形体を精密プレス成形して光学素子を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for continuously producing a glass molded body from molten glass, and a method for producing an optical element by precision press-molding a glass molded body obtained by the method.
非球面レンズなどの加工に手間のかかる光学素子を高い生産性のもとに量産する方法としてガラスの精密プレス成形法が知られている。この方法は、プレス成形型の成形面を高精度に加工し、プリフォームと呼ばれるガラス素材を加熱した状態でプレス成形し、ガラス全体の形状を形成するとともに成形面をガラスに精密に転写する方法である。
上記プリフォームは光学素子に求められる光学特性を満たすガラスを用いて作製される。プリフォームの製法としては、熔融ガラスを鋳型に流し込んで成形し、得られた成形体を切断、研削、研磨する方法と、流出する熔融ガラスからプリフォーム1個分に相当する熔融ガラス塊を分離し、得られた熔融ガラス塊が冷却する過程でプリフォームに成形する方法がある。後者の方法は熔融ガラスから直接プリフォームを作製することができるという利点を有しており、このような方法は、例えば、特許文献1に開示されている。
The preform is manufactured using glass that satisfies optical characteristics required for an optical element. As a preform manufacturing method, molten glass is poured into a mold and molded, and the resulting molded body is cut, ground and polished, and a molten glass lump corresponding to one preform is separated from the molten glass flowing out. In addition, there is a method of forming into a preform in the process of cooling the obtained molten glass lump. The latter method has an advantage that a preform can be directly produced from molten glass. Such a method is disclosed in, for example, Patent Document 1.
熔融ガラス塊から直接プリフォームを成形する方法は量産性に優れた方法であるが、近年のデジタル撮像機器や携帯電話などに搭載されるレンズをはじめとする光学素子の需要拡大に伴い、プリフォームの量産性をより向上することが求められている。 The method of directly forming a preform from a molten glass lump is excellent in mass productivity. However, as the demand for optical elements such as lenses mounted in digital imaging devices and mobile phones in recent years has increased, preforms have been formed. It is demanded to further improve the mass productivity.
そのためには、連続的に流出する熔融ガラスから熔融ガラス塊を次々と分離するとともに、分離間隔を短縮化してスループットを増加させることが望まれる。次々と分離された熔融ガラス塊は、循環する複数の成形型により順次ガラス成形体に成形されるが、その際、複数の成形型をターンテーブルの円周上に所定間隔で配置し、このターンテーブルを一定角度の回転と停止を交互に繰り返すインデックス回転することにより、複数の成形型を同期して定められた停留位置に順次移動することが行われている。 For this purpose, it is desired to separate the molten glass ingots from the continuously flowing molten glass and to shorten the separation interval to increase the throughput. The molten glass lump separated one after another is sequentially formed into a glass molded body by a plurality of circulating molds. At this time, a plurality of molds are arranged at predetermined intervals on the circumference of the turntable. A plurality of molds are sequentially moved to a fixed stop position in synchronization by rotating the table with an index that alternately repeats rotation and stop at a constant angle.
熔融ガラスの成形型への供給、ガラス成形体の成形型からの取り出しは成形型が停留しているタイミングで行うことが望まれるが、成形型を同期して移動しているので、成形型への熔融ガラスの供給と成形型からのガラス成形体の取り出しは同時に行わなければならない。 It is desirable to supply the molten glass to the mold and take out the glass molded body from the mold. However, since the mold is moving in synchronization, the mold is moved to the mold. The supply of molten glass and the removal of the glass molded body from the mold must be performed simultaneously.
ロボットを使ってターンテーブル上の成形型からガラス成形体を取り出す場合、ロボットのマニピュレータは、次の成形型が取り出し位置に搬送されるまでの間に、以下の操作、すなわち、(1)停留中の成形型上にあるガラス成形体にアクセスし、(2)成形体を保持し、(3)成形型が動き出す前に成形体を取り出し、(4)成形体を次工程へ移送し、(5)成形体保持を解除し、(6)次の取り出しのために最初の位置に戻る、という操作を終了させなければならない。 When taking out the glass molding from the mold on the turntable using the robot, the manipulator of the robot performs the following operations until the next mold is transported to the take-out position, that is, (1) being stopped. (2) holding the molded body, (3) taking out the molded body before the mold starts moving, (4) transferring the molded body to the next step, (5) The operation of releasing the holding of the molded body and (6) returning to the initial position for the next removal must be terminated.
ところが、スループットを増加させるために熔融ガラス塊の分離間隔をより短縮化すると、熔融ガラス塊の分離間隔に比べ、成形体取り出しのための上記(1)〜(6)の操作時間が相対的に長くなることから、ロボットの操作が次の成形体の取り出しに間に合わなくなってしまう。このようにガラス成形体の取り出し工程が律速となって、成形体の製造工程全体の高速化を制限してしまうという問題があった。 However, when the separation interval of the molten glass lump is further shortened in order to increase the throughput, the operation times of the above (1) to (6) for taking out the formed body are relatively compared with the separation interval of the molten glass lump. Since it becomes long, the operation of the robot will not be in time for taking out the next molded body. As described above, there is a problem that the step of taking out the glass molded body becomes a rate-determining method and the speeding up of the entire manufacturing process of the molded body is limited.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ガラス成形体の製造速度を高速化して、量産性を向上させたガラス成形体の製造方法および該方法により得られたガラス成形体から光学素子を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. From the glass molded body obtained by the method and the method for producing a glass molded body, the production speed of the glass molded body is increased and the mass productivity is improved. An object is to provide a method of manufacturing an optical element.
上記課題を解決するために本発明者が鋭意検討したところ、ガラス成形体の製造工程において、得られたガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばした後、吹き飛ばした成形体に特定の処理を施すか、または得られたガラス成形体を吸引して収容することにより、ガラス成形体の取り出しに要する時間を短縮できることを見出し、この知見に基づいて、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently examined. In the manufacturing process of the glass molded body, after applying the wind pressure to the obtained glass molded body and blowing it away from the mold, a specific treatment was applied to the blown molded body. It has been found that the time required for taking out the glass molded body can be shortened by sucking and accommodating the obtained glass molded body, and the present invention has been completed based on this finding.
すなわち、本発明は、
(1) 熔融ガラス塊を冷却過程で成形してガラス成形体を製造する方法であって、
ノズルより連続的に流出する熔融ガラスから同質量の熔融ガラス塊を次々と滴下し、
同期して移動する複数の成形型を循環使用して前記熔融ガラス塊を成形して30mg以下のガラス成形体を得、
得られたガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばし、吹き飛ばした成形体を液体中に収容することを特徴とするガラス成形体の製造方法、
(2) 熔融ガラス塊を球状のガラス成形体に成形するとともに、前記ガラス成形体の下側に気流をもぐり込ませて成形型から吹き飛ばすことを特徴とする上記(1)に記載のガラス成形体の製造方法、
(3) 熔融ガラス塊を冷却過程で成形してガラス成形体を製造する方法であって、
連続的に流出する熔融ガラスから同質量の熔融ガラス塊を次々と分離し、
同期して移動する複数の成形型を循環使用して前記熔融ガラス塊を成形してガラス成形体を得、
得られたガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばし、吹き飛ばした成形体を凹部を有する樋状通路で受け、前記凹部内を移動させながら冷却すること、および、前記樋状通路を水平面に対して傾斜角を有するように配置し、前記傾斜角を調節することにより、前記樋状通路を移動するガラス成形体の移動速度を調節し、ヒートショックによるガラス成形体の割れを防止することを特徴とするガラス成形体の製造方法、
(4) 樋状通路の凹部内を移動させながら冷却した前記ガラス成形体を液体中に収容する上記(3)に記載のガラス成形体の製造方法、
(5) 熔融ガラス塊を冷却過程で成形してガラス成形体を製造する方法であって、
連続的に流出する熔融ガラスから同質量の熔融ガラス塊を次々と分離し、
同期して移動する複数の成形型を循環使用して前記熔融ガラス塊を成形してガラス成形体を得、
得られたガラス成形体を吸引して収容することを特徴とするガラス成形体の製造方法、
(6)熔融ガラス塊を冷却過程で成形してガラス成形体を製造する方法であって、
連続的に流出する熔融ガラスから同質量の熔融ガラス塊を次々と分離し、
同期して移動する複数の成形型を循環使用して前記熔融ガラス塊を成形してガラス成形体を得、
得られたガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばし、吹き飛ばした成形体を吸引して収容することを特徴とするガラス成形体の製造方法、および
(7) 上記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の方法によりガラス成形体を製造し、得られたガラス成形体を精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) A method for producing a glass molded body by molding a molten glass lump in a cooling process,
One after another beat drop a molten glass gob having a same mass from molten glass continuously flows out of the nozzle,
Circulating and using a plurality of molds that move synchronously to mold the molten glass lump to obtain a glass molded body of 30 mg or less ,
A method for producing a glass molded body, characterized in that wind pressure is applied to the obtained glass molded body and blown off from a mold, and the blown molded body is accommodated in a liquid,
(2) the glass melt gob while molding the glass shaped material of a spherical, glass molded body according to the above (1), wherein the blow off from the mold by submerge the airflow on the lower side of the glass shaped material Manufacturing method,
( 3 ) A method for producing a glass molded body by molding a molten glass lump in the cooling process,
Separate the molten glass lump of the same mass from the continuously flowing molten glass one after another,
Using a plurality of molds that move synchronously to form the molten glass lump to obtain a glass molded body,
Wind pressure is applied to the obtained glass molded body and blown off from the mold, the blown molded body is received by a bowl-shaped passage having a recess, cooled while moving in the depression, and the bowl-shaped passage is placed on a horizontal surface. In contrast, it is arranged so as to have an inclination angle, and by adjusting the inclination angle, the movement speed of the glass molded body moving through the bowl-shaped passage is adjusted, and the glass molded body is prevented from cracking due to heat shock. A method for producing a glass molded article,
( 4 ) The method for producing a glass molded body according to ( 3 ) above, wherein the glass molded body cooled while moving in the recess of the bowl-shaped passage is contained in a liquid.
( 5 ) A method for producing a glass molded body by molding a molten glass lump in a cooling process,
Separate the molten glass lump of the same mass from the continuously flowing molten glass one after another,
Using a plurality of molds that move synchronously to form the molten glass lump to obtain a glass molded body,
A method for producing a glass molded body, which is characterized by sucking and containing the obtained glass molded body,
( 6 ) A method for producing a glass molded body by molding a molten glass lump in the cooling process,
Separate the molten glass lump of the same mass from the continuously flowing molten glass one after another,
Using a plurality of molds that move synchronously to form the molten glass lump to obtain a glass molded body,
A method for producing a glass molded body characterized in that wind pressure is applied to the obtained glass molded body and blown off from a mold, and the blown-off molded body is sucked and accommodated, and ( 7 ) above (1) to ( 6 ) manufactures Riga lath shaped body by the method according to any one of, there is provided a method of manufacturing an optical element characterized by precision press molding the resulting glass shaped body.
本発明によれば、ガラス成形体の製造速度を高速化して、量産性を向上させたガラス成形体の製造方法および該方法により得られたガラス成形体から光学素子を製造する方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a glass molded body in which the production speed of the glass molded body is increased and mass productivity is improved, and a method for producing an optical element from the glass molded body obtained by the method. Can do.
本発明の第1〜第4のガラス成形体の製造方法は、熔融ガラス塊をガラス成形体に成形した後の工程が相違するが、熔融ガラス塊をガラス成形体に成形する工程までは共通している。このため、先ず、本発明の第1〜第4のガラス成形体の製造方法に共通する事項について説明する。 The first to fourth methods for producing a glass molded body according to the present invention are different in steps after the molten glass lump is formed into a glass molded body, but are common up to the process of forming the molten glass lump into a glass molded body. ing. For this reason, the matter common to the manufacturing method of the 1st-4th glass molded object of this invention is demonstrated first.
本発明の第1〜第4のガラス成形体の製造方法は、熔融ガラス塊を冷却過程で成形してガラス成形体を製造する方法であって、連続的に流出する熔融ガラスから同質量の熔融ガラス塊を次々と分離し、同期して移動する複数の成形型を循環使用して前記熔融ガラス塊を成形してガラス成形体を得るものである。 The manufacturing method of the 1st-4th glass molded object of this invention is a method of shape | molding a molten glass lump in a cooling process, and manufacturing a glass molded object, Comprising: The same mass melts from the molten glass which flows out continuously. The glass lump is separated one after another, and a plurality of molds moving synchronously are circulated to form the molten glass lump to obtain a glass molded body.
先ず、目的とするガラス組成が得られるように調合したガラス原料を熔融容器に導入して加熱、熔融し、清澄、均質化して熔融ガラスを得る。そして、熔融容器に取り付けられたパイプからガラスが失透しない温度で一定の流量で熔融ガラスを導きパイプ流出口から連続して流出する。質量が一定のガラス成形体が得られるように、パイプを構成する白金あるいは白金合金に電流を流してジュール熱を発生させて加熱したり、パイプを高周波誘導加熱法により加熱したり、パイプの外表面を加熱し、その温度を制御するなどして、単位時間あたりの熔融ガラス流出量を一定に維持することが好ましい。 First, a glass raw material prepared so as to obtain a target glass composition is introduced into a melting vessel, heated, melted, clarified and homogenized to obtain a molten glass. Then, the molten glass is guided from the pipe attached to the melting vessel at a constant flow rate at a temperature at which the glass does not devitrify, and continuously flows out from the pipe outlet. In order to obtain a glass molded body with a constant mass, current is passed through platinum or a platinum alloy constituting the pipe to generate Joule heat to heat the pipe, the pipe is heated by a high frequency induction heating method, It is preferable to maintain a constant flow rate of molten glass per unit time by heating the surface and controlling the temperature.
パイプ下方には、同期して移動する複数の成形型を配置した装置を設置する。このような装置の代表例としては、ターンテーブルを挙げることができ、以下、ターンテーブルの使用を前提にして説明するものとする。 Below the pipe, an apparatus in which a plurality of molds that move in synchronization is arranged. A typical example of such a device is a turntable, which will be described below on the assumption that the turntable is used.
図1に示すように、各成形型2は、ターンテーブル1の回転軸を中心とする円周上に等間隔に配置し、ターンテーブル1をインデックス回転することにより、各成形型2を同期して対応する停留位置に順次移送する。図1に示すターンテーブル1においては、計24個の成形型2を配置し、これを循環して使用している。
As shown in FIG. 1, the
上記停留位置のうちの一つをキャスト位置に割り振り、キャスト位置に停留する成形型2の上方にパイプ流出口が位置するようにする。
One of the stopping positions is allocated to the casting position, and the pipe outlet is located above the
成形型2へ熔融ガラス塊を供給する方法の一例として、パイプ流出口の下方に位置する成形型2を上昇させてパイプ流出口に近づけ、該流出口から流出する熔融ガラスの下端を支持し、次いで上記成形型を急降下して熔融ガラスを分離することにより、熔融ガラス塊を成形型に供給する方法を挙げることができる。この方法は成形型が停留中に行うことが好ましい。この方法によれば、パイプ流出口から自然滴下する熔融ガラス塊よりも大きな質量(例えば、300〜1500mg程度)を有し、サイズも比較的大きな熔融ガラス塊を得ることができる。ガラス成形体の質量精度を高めるには、ガラス成形体3の量産開始前に、成形型2を上昇したときの、パイプ流出口と各成形型2との距離がそれぞれ等しくなるように調整することが好ましい。上記の例では成形型2自体を受け部材として使用したが、別途設けた受け部材を使用して熔融ガラス塊を分離した後、これを成形型に供給することもできる。
As an example of a method for supplying molten glass lump to the
また、パイプ流出口から成形型2へ熔融ガラスを自然滴下して熔融ガラス塊を得る方法を挙げることもでき、この方法で得た熔融ガラス塊を成形して得られるガラス成形体3は、成形型2から吹き飛ばす(または吸引する)のに適した大きさ(例えば、50〜500mg程度)となる。自然滴下した熔融ガラス塊の重量はパイプ流出口の径に比例するので、得られる成形体の重量に合わせて流出口径を選択する。自然滴下する熔融ガラス塊は直接成形型に滴下しても良いし、一旦、受け部材等に接触させてから成形型2に供給しても
よい。また熔融ガラス流から切断分離する前に、受け部材でガラス流を一時的に支持した後、滴下してもよい。
Moreover, the method of naturally dripping a molten glass from a pipe outlet to the shaping | molding die 2 and obtaining a molten glass lump can also be mentioned, The glass molded
このように、ターンテーブル1のキャスト位置で成形型2に熔融ガラス塊を供給するが、熔融ガラス塊が供給された成形型2はターンテーブルの回転によってキャスト位置から搬出され、空の状態の成形型2がキャスト位置に搬入される。熔融ガラス塊を載せた成形型2は移動、停留を繰り返しながら、熔融ガラス塊をガラス成形体3に成形する。
In this way, the molten glass lump is supplied to the
熔融ガラス塊からガラス成形体3を得る方法としては、例えば、以下の第1〜第3の成形法を挙げることができる。
Examples of the method for obtaining the glass molded
第1の成形法は、成形型からガスを噴出してガラス塊に上向きの風圧を加え、成形型上でガラス塊を浮上させながら成形する方法であり、この方法では、得られるガラス成形体の表面は自由表面になる。 The first forming method is a method in which gas is blown from a forming die, an upward wind pressure is applied to the glass lump, and the glass lump is floated on the forming die to form, and in this method, The surface becomes a free surface.
第2の成形法も、成形型凹部からガスを噴出してガラス塊に上向きの風圧を加えるが、この方法では、成形型2の凹部の形状を略逆円錐状(成形型の凹部の水平断面が円形であって、下から上に向かって(ガスの噴出方向に向かって)上記円の直径が増加する形状を意味し、図2(a)に示すように、下から上に向かって(ガスの噴出方向に向かって)上記円の直径の増加率が増加する略ラッパ形状であることが好ましい。)とする。上記ガスの噴出口は上記略逆円錐状の凹部の底部に設ける。この方法では、ガラス塊が凹部下方に向かって下降すると上向きの強い風圧を受けて上昇し、ガラス塊が上昇すると上記風圧が減少するので下降するというように凹部内で上下動を繰り返す。この上下動によってガラス塊はランダムに回転し、球状のガラス成形体3に成形される。
In the second molding method, gas is blown out from the recess of the mold and an upward wind pressure is applied to the glass block. In this method, the shape of the recess of the
この逆円錐状の凹部の開き角θは45〜15°程度が好ましく、この角度範囲内であれば、凹部形状は、図2(b)に示すように、下から上に向かって(ガスの噴出方向に向かって)上記円の直径の増加率が減少する形状であってもよい。また、図2(c)に示すように、凹部形状は、ガス噴出口近傍に丸みを有するものであってもよい。一方、ガラス成形体3に風圧を加えて吹き飛ばしやすくするため、図2(a)〜(c)に示すように、逆円錐状凹部の上端にはアールを付け、該アール部表面を鏡面研磨することが好ましい。凹部上端部にエッジが有ると、エッジに球状のガラス成形体がぶつかりキズが発生しやすくなるためである。またガラス成形体3の取り出し方向を安定させるために、逆円錐状凹部の上端に案内溝を形成してもよい。成形型2内に供給するガス流量は、熔融ガラス塊が略浮上状態で高速回転する流量を選択し、成形が終了した段階からは、ガラスの冷却を促進し浮上状態を維持できるだけのガス流量を選択すればよい。
The opening angle θ of the inverted conical recess is preferably about 45 to 15 °. Within this angle range, the recess shape has a shape from the bottom upward (as shown in FIG. 2B). It may have a shape in which the increase rate of the diameter of the circle decreases (toward the ejection direction). Moreover, as shown in FIG.2 (c), the recessed part shape may have roundness in the gas jet nozzle vicinity. On the other hand, in order to apply wind pressure to the glass molded
第3の成形法は、成形型上の熔融ガラス塊を該成形型に対向する対向型でプレス成形する方法である。 The third molding method is a method in which a molten glass lump on a molding die is press-molded with an opposing mold facing the molding die.
上記第1〜第3の成形法等によって成形した後、取り出しの際の力によって変形しない程度にまで冷却した段階で成形型から目的とするガラス成形体を取り出すことが好ましい。 After forming by the above first to third forming methods, it is preferable to take out the target glass molded body from the mold at the stage where it is cooled to such an extent that it is not deformed by the force at the time of taking out.
次に、各ガラス成形体の製造方法について説明する。
第1のガラス成形体の製造方法は、得られたガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばし、吹き飛ばした成形体を液体中に収容することを特徴とするものである。
以下、第1のガラス成形体の製造方法を図面に基づいて説明する。
Next, the manufacturing method of each glass molded body is demonstrated.
The first method for producing a glass molded body is characterized in that wind pressure is applied to the obtained glass molded body and blown off from a mold, and the blown molded body is accommodated in a liquid.
Hereinafter, the manufacturing method of a 1st glass molded object is demonstrated based on drawing.
図3は、第2の成形法を用い、熔融ガラス塊から作製したガラス成形体3を示している
。取り出し前の球状のガラス成形体3は、成形型2の底部から噴射される気流で浮遊状態にある。よって、図4に示すように、ガス噴射装置4から噴射した気流を球状のガラス成形体3の下側にもぐり込ませれば、ガラス成形体3を成形型2から吹き飛ばすことができる。この時、ガス噴射装置4から噴射する気流の方向と強さを微調節することで、意図した方向と距離に球状のガラス成形体3を着地させることができる。
FIG. 3 shows a glass molded
また図5に示すように、成形型2の上方において、ガス噴射装置4から流速の大きな気流を流すと、球状のガラス成形体3の上部が負圧になって球状のガラス成形体3が上方向に飛び出すことになり、飛び出した球状のガラス成形体3を、ガス噴射装置4から噴射される気流の方向に吹き飛ばすことができる。
Further, as shown in FIG. 5, when an air flow having a large flow velocity is passed from the
ガス噴射装置4は、吸引ノズル5と組み合わせて使用しても良い。例えば図6に示すように、成形型2の上に設置された吸引ノズル5の内部に負圧を発生させることにより、球状のガラス成形体3を吸引して上昇させ、タイミングを合わせて横方向からガス噴射装置4による風圧を加えて球状のガラス成形体3を取り出しても良い。また図7に示すように、成形型2の凹部内から噴き出す気流の流速を増加させて球状のガラス成形体3を上昇させ、横方向からガス噴射装置4による風圧を加えれば球状のガラス成形体3を取り出すことができる。
The
このように、得られたガラス成形体を成形型から吹き飛ばすことにより、熔融ガラス塊の分離間隔をより短縮化し、スループットを向上した場合であっても、ガラス成形体の取り出し工程が律速となることなく、成形体の製造工程全体の高速化を実現することが可能になる。また、成形体を非接触の手段で吹き飛ばすため、クリーンなガスを用いて成形体を吹き飛ばせば、成形体の取り出し時に作業環境中の塵等がガラス表面に融着することも防止することができる。 In this way, by blowing off the obtained glass molded body from the mold, the separation interval of the molten glass lump is further shortened, and even if the throughput is improved, the process of taking out the glass molded body becomes rate-limiting. Therefore, it is possible to realize a high speed of the entire manufacturing process of the molded body. Further, since the molded body is blown away by non-contact means, if the molded body is blown away using a clean gas, it is possible to prevent the dust in the working environment from being fused to the glass surface when the molded body is taken out. it can.
図8に示すように、風圧を加えて吹き飛ばしたガラス成形体3は、液体6中に収容される。ガラス成形体3を収容する液体6としては、純水、エタノール、エーテル等の低沸点液体や、液体窒素等の液化ガス等が使用できる。
As shown in FIG. 8, the glass molded
ガラス成形体を液体中に投下することにより、衝撃を与えずにガラス成形体を収容することができ、また、ガラス成形体の冷却を促進することができ、さらに、回収容器と接触することによるガラス成形体への汚れの発生を防止することができる。 By dropping the glass molded body into the liquid, the glass molded body can be accommodated without giving an impact, the cooling of the glass molded body can be promoted, and further, by contacting with the collection container Occurrence of dirt on the glass molded body can be prevented.
球状のガラス成形体を作製する場合、熔融ガラス塊を液体中に直接投下して、ガラスの表面張力により球状化させつつ、冷却する方法も考えられる。しかし、この方法では、真球度の高いガラス成形体を得ようとした場合には、小容量のガラス成形体しか得ることができず、また、熔融ガラスの粘性が低すぎると、液体への落下時の衝撃で熔融ガラス塊が変形して、得られるガラス成形体の真球度が悪くなることがある。さらに、熔融ガラス塊の容積、入液時のガラスの温度、液体の種類、液体の温度によっては、入液時のヒートショックでガラス塊が割れることがある。 In the case of producing a spherical glass molded body, a method of cooling a molten glass lump directly into a liquid and making it spherical by the surface tension of the glass is also conceivable. However, in this method, when trying to obtain a glass molded product with a high sphericity, only a small-capacity glass molded product can be obtained, and when the viscosity of the molten glass is too low, The molten glass lump may be deformed by the impact at the time of dropping, and the sphericity of the obtained glass molded body may be deteriorated. Furthermore, depending on the volume of the molten glass lump, the glass temperature at the time of liquid entry, the type of liquid, and the temperature of the liquid, the glass lump may be broken by a heat shock at the time of liquid entry.
本発明の第1のガラス成形体の製造方法によれば、熔融ガラス塊を成形型上で成形してから取り出すため、表面張力のみでは球状化できない100mg以上の球状のガラス成形体を得ることも可能になる。また、成形型により球状化されたガラス成形体は、成形型上で少なくとも軟化温度以下まで冷却してから取り出すことにより、液体への落下の衝撃によって、ガラス成形体の真球度が低下することを防止することができる。さらに、充分な冷却を行い、取り出し時のガラスの温度を低くすれば、入液時のヒートショックでガラス成形体が割れる心配も無い。但し、極限まで成形効率を上げた場合(熔融ガラス塊の分離間隔を最も短くした場合)は、ガラス成形体の温度を下げることが難しくなる。そのよう
な場合は、ガラス成形体を投下する液体として、アルコール等の低沸点の液体や沸点近傍まで加熱した液体、又は沸騰している液体を使用することが望ましい。このような液体を用いた場合、ガラスの熱でガラス成形体周囲の液体が沸騰し、入液とほぼ同時にガラス成形体が気相で包まれるためヒートショックを緩和することができる。但し、入液時のガラス成形体の温度を十分低くすることができれば、取り扱いが容易な純水やエタノールでもヒートショックによる割れを防止することができる。また、液体やガラス成形体周囲の気相がクッションになるため、図8に示すようにガラス成形体同士が接触し、または衝突する場合であってもガラス成形体にキズが入る可能性は低くなる。
According to the first method for producing a glass molded body of the present invention, since a molten glass lump is molded on a mold and taken out, it is possible to obtain a spherical glass molded body of 100 mg or more that cannot be spheroidized only by surface tension. It becomes possible. In addition, when the glass molded body spheroidized by the mold is cooled to at least the softening temperature or lower on the mold and taken out, the sphericity of the glass molded body is reduced due to the impact of dropping on the liquid. Can be prevented. Furthermore, if the glass is sufficiently cooled and the temperature of the glass at the time of taking out is lowered, there is no concern that the glass molded body will break due to heat shock at the time of liquid entry. However, when the molding efficiency is increased to the limit (when the separation interval of the molten glass lump is shortened), it is difficult to lower the temperature of the glass molded body. In such a case, it is desirable to use a liquid having a low boiling point such as alcohol, a liquid heated to the vicinity of the boiling point, or a boiling liquid as the liquid to which the glass molded body is dropped. When such a liquid is used, the liquid around the glass molded body is boiled by the heat of the glass, and the glass molded body is wrapped in the gas phase almost simultaneously with the liquid entering, so that the heat shock can be mitigated. However, if the temperature of the glass molded body at the time of entering the liquid can be sufficiently lowered, it is possible to prevent cracking due to heat shock even with pure water or ethanol that is easy to handle. Further, since the gas phase around the liquid or the glass molded body becomes a cushion, even if the glass molded bodies are in contact with each other or collide with each other as shown in FIG. 8, the possibility that the glass molded body is scratched is low. Become.
次に、第2のガラス成形体の製造方法について説明する。
第2のガラス成形体の製造方法は、得られたガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばし、吹き飛ばした成形体を凹部を有する樋状通路で受け、前記凹部内を移動させながら冷却することを特徴とするものである。
Next, the manufacturing method of the 2nd glass molded object is demonstrated.
In the second method for producing a glass molded body, wind pressure is applied to the obtained glass molded body and blown off from a mold, and the blown molded body is received by a bowl-shaped passage having a recess, and cooled while moving in the recess. It is characterized by this.
第2のガラス成形体の製造方法において、ガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばす方法は、上記第1のガラス成形体の製造方法の説明で述べた内容と同様である。 In the second method for producing a glass molded body, the method of applying wind pressure to the glass molded body and blowing it away from the mold is the same as that described in the description of the method for producing the first glass molded body.
ガラス成形体の成形効率を極限まで上げた場合(熔融ガラス塊の分離間隔を最も短くした場合)は、ガラスの冷却時間が短縮されるため取り出し時のガラス成形体の温度が上がり気味になり、環境中の塵がガラス成形体表面に焼き付きやすくなる。またガラス成形体の温度が高いと、ヒートショックによる割れの問題が発生しやすくなる。さらに、風圧を加えて吹き飛ばしたガラス成形体は高速で飛ぶため、そのまま回収すると、回収容器や先に取り出したガラス成形体に衝突してガラス成形体表面にキズが入る場合がある。 When the molding efficiency of the glass molded body is increased to the limit (when the separation interval of the molten glass lump is shortened), the glass cooling body temperature at the time of take-out rises slightly because the cooling time of the glass is shortened, Dust in the environment tends to be burned onto the surface of the glass molded body. Moreover, when the temperature of the glass molded body is high, the problem of cracking due to heat shock tends to occur. Furthermore, since the glass molded body blown off by applying wind pressure flies at a high speed, if it is recovered as it is, it may collide with the collection container or the previously extracted glass molded body and scratch the surface of the glass molded body.
上記課題を解決するため、本発明の第2のガラス成形体の製造方法においては、図9に示すように、風圧により吹き飛ばしたガラス成形体3を凹部7を有する樋状通路8で受け、前記凹部内を移動させながらガラス成形体3を冷却する。
In order to solve the above problems, in the second method for producing a glass molded body of the present invention, as shown in FIG. 9, the glass molded
樋状通路8は、ガラス成形体3の着地面積を大きく取れる幅広なものが好ましい。また、例えば、図9に示すように、水平面に対して傾斜角を有するように樋状通路8を配置することにより、樋状通路8の長手方向に球状のガラス成形体3を転がすことができ、ガラス成形体3を着地点から意図した方向に移動させることができる。ガラス成形体3の移動速度は、樋状通路8の傾斜角によって調節可能であり、移動速度を充分に減速させ、球状のガラス成形体3の冷却時間を充分に確保してその温度を低下させることが望ましい。その結果、ガラス成形体の取り出し時間を短縮しつつ、上述したガラス成形体への塵の焼き付きや、衝突およびヒートショックによるガラス成形体の割れを防止することができる。
The bowl-shaped
樋状通路の凹部7は、樋状通路の長手方向から見たときの断面形状がU字状やV字状であることが好ましい。また、樋状通路は、必要に応じて天井部を有していてもよく、この場合は、樋状通路と天井部により、管状の通路が設けられることになる。
The
凹部を有する樋状通路が上記形状を有することにより、ガラス成形体の着地位置が多少不正確であっても、ガラス成形体の移動方向と移動速度を安定させることができる。また通路は直線的である必要はなく、カーブや螺旋状等とすることにより、移動距離が長くなるとともに移動速度を効果的に減速して、ガラスの冷却を更に促進することが可能になる。 When the bowl-shaped passage having the recess has the above shape, the moving direction and moving speed of the glass molded body can be stabilized even if the landing position of the glass molded body is somewhat inaccurate. Further, the passage does not need to be linear, and by making it a curve, a spiral or the like, it is possible to increase the moving distance and effectively reduce the moving speed to further promote the cooling of the glass.
ガラス成形体3が樋状通路の凹部7を移動する際、凹部表面に付着した塵によって球状のガラス成形体3に焼き付きが起こる可能性がある。そこで、樋状通路の凹部7表面にはクリーンなガスを吹き付けたり、樋状通路の凹部7表面からガスを噴出させ、ガスクッシ
ョンを形成しておくことが好ましい。また、樋状通路の凹部7の表面は、耐熱性樹脂やグラファイト等の軟質素材で作製して、ガラス成形体3における焼き付きや破損を防止することが好ましい。
When the glass molded
ガラス成形体3は、樋状通路8を移動した後、容器9等に収容される。この場合、ガラス成形体における破損や焼き付きを防止する観点から、容器9表面も軟質素材で形成されていることが好ましく、容器9表面からガスを噴出させ、エアクッションを形成しておくことが好ましい。
The glass molded
また、成形型に流すガラス成形体の浮上ガス流量を増やしてガラスの温度を充分に下げるか、予め容器を加温して、容器との接触時にヒートショックによるガラスがひび割れを防止することが好ましい。但し、得られるガラス成形体が20mg以下の球状のガラス成形体である場合には、冷却速度が速くヒートショックにも強いので、ガラスがひび割れることはほとんどない。 In addition, it is preferable to increase the floating gas flow rate of the glass molded body to be passed through the mold and sufficiently reduce the temperature of the glass or preheat the container to prevent cracking of the glass due to heat shock at the time of contact with the container. . However, when the obtained glass molded body is a spherical glass molded body of 20 mg or less, the glass is hardly cracked because the cooling rate is high and it is resistant to heat shock.
図10に示すように、樋状通路8の凹部7内を移動させながら冷却したガラス成形体は、容器9内の液体6中に収容することが好ましい。
As shown in FIG. 10, the glass molded body cooled while moving in the
ガラス成形体を液体中に投下することにより、衝撃を与えずにガラス成形体を収容することができ、また、ガラス成形体の冷却を促進することができ、さらに、回収容器と接触することによるガラス成形体への汚れの発生を防止することができる。 By dropping the glass molded body into the liquid, the glass molded body can be accommodated without giving an impact, the cooling of the glass molded body can be promoted, and further, by contacting with the collection container Occurrence of dirt on the glass molded body can be prevented.
上述したように、樋状通路8を通さずにガラス成形体3を液体6中に投入する方法では、成形効率を極限まで上げると(熔融ガラス塊の分離間隔を最も短くすると)、成形型2上での冷却時間を充分にとることができなくなり、液体6投入時にヒートショックによってガラス成形体3に割れが生じる場合がある。
As described above, in the method in which the glass molded
しかしながら、本発明の第2のガラス成形体の製造方法においては、成形型から取り出したガラス成形体3を樋状通路8の凹部内を移動させながら冷却するため、樋状通路8との接触によってガラス成形体3の温度が低下し、また樋状通路8を移動させる時間だけガラス成形体3の冷却時間を延長することが可能になる。このため、液体6を特定のものにする等の特別な対応を行うことなく、ガラス成形体3を収容することが可能になる。
液体6としては、純水、エタノール、エーテル等の低沸点液体や、液体窒素等の液化ガス等が使用できる。
However, in the second method for producing a glass molded body of the present invention, the glass molded
As the
次に、第3のガラス成形体の製造方法について説明する。
第3のガラス成形体の製造方法は、得られたガラス成形体を吸引して収容することを特徴とするものである。
Next, the manufacturing method of the 3rd glass molded object is demonstrated.
The third method for producing a glass molded body is characterized by sucking and storing the obtained glass molded body.
図11に示すように、ガラス成形体3を内部に吸引し得る吸引装置10は、吸引パイプ13を有しており、このパイプの一端に設けられた吸引口11を成形型2の上部に設け、吸引パイプ13の内部に負圧を発生させることにより成形型2上のガラス成形体3を吸引し、吸引パイプ13の他端から吸引したガラス成形体3を排出する。ガラス成形体3の排出端下方に容器9等を設置しておけば、ガラス成形体3を容易に収容することができる。
As shown in FIG. 11, the
図11に示す例においては、容器9の上方に設けられた開口部に真空発生器等の減圧装置を接続して、容器9および容器9に接続している吸引パイプ13の内部に負圧を発生させることにより、成形型2上の球状のガラス成形体3を吸引することができ、吸引パイプ13を通じて容器9内へガラス成形体3を順次排出することにより、これを収容することができる。この場合、容器9の容積などを勘案して、吸引パイプ13の内径と容器9に減
圧装置を接続するパイプの内径との比を調整したり、吸引パイプ13の容器9への取付位置と減圧装置の容器9への取付位置との距離を調整したり、容器9と上記減圧装置との間に網状のシート等を設けるなどして、容器9内に収容されたガラス成形体3が減圧装置側に移動することを防止することが好ましい。
In the example shown in FIG. 11, a decompression device such as a vacuum generator is connected to the opening provided above the
上記方法は、高速動作させるような機械装置を用いないので、熔融ガラス塊の分離間隔が短い場合であっても、成形型2が取り出し位置に移動すると同時にガラス成形体3を取り出すことが可能になる。
Since the above method does not use a mechanical device that operates at high speed, the glass molded
ガラス成形体の吸引に際し、収容する容器や、容器内の先に収容されたガラス成形体への衝突により、ガラス成形体にキズが入ることがある。よって、容器には耐熱性樹脂やグラファイト等のガラスより軟かい素材を使用したり、容器のガラス成形体と接する表面からガスを噴出させ、ガスクッションを形成しておくことが好ましい。また、容器の着地位置にガラス成形体が溜まらないように、ガラス成形体の着地位置と着地後の収容位置を分けることが望ましい。例えば、着地位置と収容位置の間に緩いスロープを形成しておけば、着地位置から収容位置に球状のガラス成形体を転がして移動させることができる。 When the glass molded body is sucked, the glass molded body may be damaged due to a collision with the container to be stored or the glass molded body previously stored in the container. Therefore, it is preferable to use a material softer than glass such as heat-resistant resin or graphite for the container, or to form a gas cushion by ejecting gas from the surface of the container that comes into contact with the glass molded body. Further, it is desirable to separate the landing position of the glass molded body and the storage position after landing so that the glass molded body does not collect at the landing position of the container. For example, if a gentle slope is formed between the landing position and the storage position, the spherical glass molded body can be rolled and moved from the landing position to the storage position.
一方、取り出し時のガラス成形体の温度が高い場合、容器との接触時にヒートショックでガラスがひび割れることがある。よって成形型に流すガラス成形体の浮上ガス流量を増やしてガラスの温度を充分に下げるか、予め容器を加温することが好ましい。但し、得られるガラス成形体が20mg以下の球状のガラス成形体である場合には、冷却速度が速くヒートショックにも強いので、ガラスがひび割れることはほとんどない。 On the other hand, when the temperature of the glass molded body at the time of taking out is high, the glass may be cracked by heat shock at the time of contact with the container. Therefore, it is preferable to increase the floating gas flow rate of the glass molded body to be passed through the molding die to sufficiently lower the glass temperature or to warm the container in advance. However, when the obtained glass molded body is a spherical glass molded body of 20 mg or less, the glass is hardly cracked because the cooling rate is high and it is resistant to heat shock.
吸引したガラス成形体は液体中に収容してもよく、この場合は、予め液体を満たした容器内に、吸引したガラス成形体を収容すればよい。ガラス成形体を収容するために用いられる液体としては、純水、エタノール、エーテル等の低沸点液体や、液体窒素等の液化ガス等が使用できる。 The sucked glass molded body may be accommodated in a liquid. In this case, the sucked glass molded body may be accommodated in a container previously filled with the liquid. As the liquid used for housing the glass molded body, a low boiling point liquid such as pure water, ethanol or ether, a liquefied gas such as liquid nitrogen, or the like can be used.
吸引したガラス成形体を液体中に投下することにより、衝撃を与えずにガラス成形体を収容することができ、また、ガラス成形体の冷却を促進することができ、さらに、容器と接触することによるガラス成形体への汚れの発生を防止することができる。 By dropping the sucked glass molded body into the liquid, the glass molded body can be accommodated without giving an impact, the cooling of the glass molded body can be promoted, and the container can be in contact with the container. It is possible to prevent the occurrence of dirt on the glass molded body due to.
次に、第4のガラス成形体の製造方法について説明する。
第4のガラス成形体の製造方法は、得られたガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばし、吹き飛ばしたガラス成形体を吸引して収容することを特徴とするものである。
Next, the manufacturing method of the 4th glass molded object is demonstrated.
The fourth method for producing a glass molded body is characterized in that wind pressure is applied to the obtained glass molded body and blown off from a mold, and the blown glass molded body is sucked and accommodated.
図12(a)、(b)に示すように、第4のガラス成形体の製造方法においては、パイプ流出口12から熔融ガラスを滴下して成形型2に熔融ガラス塊を供給し、成形型2上で風圧を加えて熔融ガラス塊を浮上させながら成形することが望ましい。熔融ガラスを滴下して得られるような小型のガラス塊を成形したガラス成形体3は、風圧を加えることにより容易に成形型2から吹き飛ばすことができるため、ガラス成形体に触れることなく短時間での取り出しが可能になる。そして吹き飛ばしたガラス成形体3を吸引して収容すれば、ガラス成形体を傷つけることなく効率よく回収することができる。
As shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), in the fourth method for producing a glass molded body, molten glass is dropped from a
図12(b)、(c)に示すように、吹き飛ばしに使用するガスは、ガス噴射装置4から噴射することが好ましく、成形型2凹部の内壁に沿って噴射し、凹部内のガラス成形体2を、前記ガスを噴射した内壁と対向する内壁に沿って吹き飛ばすことが好ましい。ガラス成形体3が吹き飛ばされる位置には予め、吸引口11を有する吸引装置10を配置しておくことが好ましく、吸引装置10の内部に負圧を発生させ、吹き飛ばしたガラス成形体3を吸引口11近傍の負圧によって吸引口11内へ吸引し、吸引口11に連結する管内を
通り容器9に収容することが好ましい。ガラス成形体3を傷つけないようにするため、前記管や容器9は、柔軟な材質で作ることが望ましい。
As shown in FIGS. 12 (b) and 12 (c), the gas used for blowing off is preferably injected from the
第1、第2、第4のガラス成形体の製造方法において、ガラス成形体の吹き飛ばしに使用するガスとしては、窒素ガスや空気等を用いることができるが、乾燥した清澄なガスとすることが好ましく、また、吹き飛ばす際のガス流量は、ガラス成形体の質量等を考慮して適宜決定することができるが、10〜50L/分(リットル/分)程度であることが好ましい。 In the first, second, and fourth glass molded body manufacturing methods, nitrogen gas, air, or the like can be used as the gas used for blowing the glass molded body, but it should be a dry and clear gas. Further, the gas flow rate at the time of blowing off can be appropriately determined in consideration of the mass of the glass molded body, but is preferably about 10 to 50 L / min (liter / min).
第1〜第4のガラス成形体の製造方法において、ガス噴射装置4または吸引装置10はそれぞれ1台のみ使用してもよいし、複数台使用してもよい。複数台使用することにより、ガラス成形体の取り出し時間をより短縮化することができる。
In the first to fourth glass molded body manufacturing methods, only one
本発明の第1〜第4のガラス成形体の製造方法により得られるガラス成形体としては、加熱してプレス成形するためのガラス素材であるプレス成形用プリフォームを挙げることができる。 Examples of the glass molded body obtained by the first to fourth glass molded body manufacturing methods of the present invention include a press molding preform which is a glass material for heating and press molding.
次に、本発明の光学素子の製造方法について説明する。
本発明の光学素子の製造方法は、上記本発明の第1〜第4のガラス成形体の製造方法により製造したガラス成形体を精密プレス成形することを特徴とする。
Next, the manufacturing method of the optical element of this invention is demonstrated.
The optical element manufacturing method of the present invention is characterized by precision press-molding the glass molded body manufactured by the first to fourth glass molded body manufacturing methods of the present invention.
使用するガラス成形体の形状は目的とする光学素子の形状に基づき定めることが望ましい。例えば、レンズのような回転対称性を有する光学素子を成形する場合は、プリフォームとして使用するガラス成形体の形状も球や回転対称性を有する形状にすることが望ましい。 The shape of the glass molded body to be used is desirably determined based on the shape of the target optical element. For example, when molding an optical element having rotational symmetry such as a lens, it is desirable that the shape of the glass molded body used as the preform is also a sphere or a shape having rotational symmetry.
上述のようにして得たガラス成形体を精密プレス成形して光学素子を製造するが、精密プレス成形法、精密プレス成形で使用するプレス成形型、装置は公知のものを用いることができる。そして、成形条件などの製造条件についてはガラスの種類、光学素子の形状、サイズなどを考慮して適宜、調整すればよい。 The glass molded body obtained as described above is precision press-molded to produce an optical element. Known press molding dies and apparatuses used in the precision press molding method and precision press molding can be used. The manufacturing conditions such as molding conditions may be adjusted as appropriate in consideration of the type of glass, the shape and size of the optical element, and the like.
得られる光学素子としては、光学器械を構成するガラス部品、例えばレンズ、ミラー、グレーティング、プリズム、マイクロレンズ、積層型回折光学素子等の光学素子を挙げることができ、好ましくはレンズを挙げることができる。 Examples of the obtained optical element include glass elements constituting an optical instrument, such as optical elements such as lenses, mirrors, gratings, prisms, microlenses, and laminated diffractive optical elements, and preferably lenses. .
実施例1(第1のガラス成形体の製造方法によるガラス成形体の製造例)
冷却固化後に屈折率(nd):1.806 、アッベ数(νd):40.7 のホウ酸ランタン系光学ガラスとなるガラス塊を、1000℃に加熱した白金ルツボに投入して熔解した後、1300℃で清澄、撹拌して、1050℃の均一なガラス融液を得た。
Example 1 (Example of manufacturing a glass molded body by the first method for manufacturing a glass molded body)
After cooling and solidifying, a glass lump that becomes a lanthanum borate optical glass having a refractive index (nd) of 1.806 and an Abbe number (νd) of 40.7 is poured into a platinum crucible heated to 1000 ° C. and melted. The solution was clarified and stirred at 1300 ° C. to obtain a uniform glass melt at 1050 ° C.
次に、上記白金ルツボ底部に連結され1000℃に温度制御された白金製流出パイプの先端に、図13に示す、外径1.0mmでノズル先端外周に窒素ガスを流せる構造の白金合金製ノズルを装着した。次に、流出ノズル部分を990℃に加熱して熔融ガラスを流出し、ノズル先端に流す窒素ガス流量を調整することで、28mgの熔融ガラスを0.5秒間隔で滴下し、熔融ガラス塊を得た。 Next, a platinum alloy nozzle having an outer diameter of 1.0 mm and a structure in which nitrogen gas can be flowed to the outer periphery of the nozzle tip shown in FIG. 13 is connected to the bottom of the platinum crucible and temperature-controlled at 1000 ° C. Attached. Next, the outflow nozzle portion is heated to 990 ° C. to flow out the molten glass, and by adjusting the flow rate of nitrogen gas flowing to the tip of the nozzle, 28 mg of molten glass is dropped at intervals of 0.5 seconds. Obtained.
一方、図1に示すように、円形のターンテーブル1の円周近傍に計24個の成形型2を均等に配置した。 図2(a)に示すように、成形型2には略ラッパ状の逆円錐状凹部(θ=35°)が形成されており、この凹部中央の底部に設けられた穴から1.2L/分の
窒素ガスを噴出した。この成形型2を上記流出ノズルの直下に移動させてラッパ状の凹部に熔融ガラス塊を滴下挿入した後、直ちにターンテーブル1をインデックス回転して、0.5秒間隔で成形型2に熔融ガラス塊を次々に挿入した。成形型2内の熔融ガラス塊は、噴出ガスにより略浮上状態を保ちながら高速回転して、球状のガラス成形体3に成形された。ガラス成形体3を風冷するため、球状化がほぼ終了した段階から成形型2の上部より10L/分の窒素ガスを吹き付けた。また、同時に、成形型2の凹部底部から流す窒素ガスの流量も3.0L/分まで増やし、球状のガラス成形体3の冷却を促進した。
On the other hand, as shown in FIG. 1, a total of 24 molding dies 2 were evenly arranged in the vicinity of the circumference of the circular turntable 1. As shown in FIG. 2A, the
図1に示すように、熔融ガラス塊の挿入位置(キャスト位置)からインデックス回転を21回行った位置をガラス成形体の取り出し位置とした。一方、図8に示すように、
ガラス成形体3が吹き飛ばされる位置には、液体6を満たした容器9を配置した。
As shown in FIG. 1, the position where index rotation was performed 21 times from the insertion position (cast position) of the molten glass lump was taken as the glass molding removal position. On the other hand, as shown in FIG.
A
ターンテーブル上のガラス成形体の取り出し位置では、図8に示すように、成形型2が到着するやいなや、ガラス成形型2の斜め上に設けたガス噴射装置4から流量15L/分の圧縮気流を略ラッパ状の凹部に向けて連続的に吹きかけて、球状のガラス成形体3を吹き飛ばした。吹き飛ばされたガラス成形体3は、液体6を満たした容器9内に落下して、収容された。
As shown in FIG. 8, as soon as the molding die 2 arrives, a compressed air flow of 15 L / min is supplied from the
上記のようにして、0.5秒間隔でガラス成形体の取り出しを行い、10時間の連続運転を行うことにより、28mgの球状のガラス成形体を約70000個作製した。連続運転終了後、液体から球状のガラス成形体を引き上げて乾燥し、品質を検査した。容器9中の液体6を、エタノール、ハイドロフルオロエーテル、50℃に加熱した純水および液体窒素に変更してそれぞれガラス成形体3を得たが、品質上、何ら問題ない球状のものが得られた。
As described above, the glass molded body was taken out at intervals of 0.5 seconds, and continuous operation for 10 hours was performed to produce about 70000 28 mg spherical glass molded bodies. After completion of the continuous operation, the spherical glass molded body was pulled up from the liquid and dried to inspect the quality. The
本実施例で得られたガラス成形体3のように、30mg以下のガラス成形体は熱容量が小さいため、成形型2内での冷却速度が飛躍的に大きくなる。よって成形型2内での充分な風冷により、取り出し時のガラス成形体の温度は確実に60℃以下まで低下することができたため、以下に示す実施例2のように樋状通路を転がす等の冷却促進手段も必要なかった。
Like the glass molded
実施例2(第2のガラス成形体の製造方法によるガラス成形体の製造例)
実施例1の白金合金製ノズルを取り外し、代わりに外径φ3.7mmの白金合金製ノズルを、白金ルツボ底部に連結され1000℃に温度制御された白金製流出パイプの先端に装着して、300mgの熔融ガラス塊を0.5秒間隔で滴下した。
Example 2 (Production Example of Glass Molded Body by Second Glass Molded Body Manufacturing Method)
The platinum alloy nozzle of Example 1 was removed, and a platinum alloy nozzle having an outer diameter of 3.7 mm was attached to the tip of a platinum outflow pipe connected to the bottom of the platinum crucible and temperature-controlled at 1000 ° C. The molten glass ingot was dropped at intervals of 0.5 seconds.
上記熔融ガラス塊を、実施例1と同様な方法で次々に成形型で球状化した。図10に示すように、ガラス成形体3が吹き飛ばされる位置には、断面がV字状の凹部7を有する樋状通路8を予め傾斜して配置した。樋状通路8の凹部表面は耐熱性樹脂で形成されており、上記ガラス成形体の吹き飛ばしに使用する圧縮気流が常に通路上に吹きかかる状態とした。また、図10に示されるように、樋状通路8におけるガラス成形体の出口下方には、エタノールを満たした容器9を配置した。容器9の底部は冷却器等で冷却し、液温が上がらないように管理した。
The molten glass lump was spheroidized one after another in the same manner as in Example 1. As shown in FIG. 10, a bowl-shaped
ガラス成形体の取り出し位置では、図10に示すように、成形型2が到着するやいなや、ガラス成形型2の斜め上に設けたガス噴射装置4から流量15L/分の圧縮気流を略ラッパ状の凹部に向けて連続的に吹きかけて、球状のガラス成形体3を吹き飛ばした。
吹き飛ばされたガラス成形体3は、樋状通路8に着地し、傾斜のある通路内をゆっくりと転がった後、エタノールを満たした容器9内に落下して、収容された。
As shown in FIG. 10, as soon as the molding die 2 arrives, the glass molding body is taken out from the
The blown-off glass molded
上記のようにして、0.5秒間隔でガラス成形体の取り出しを行い、10時間の連続運転を行うことにより、300mgの球状のガラス成形体を約70000個作製した。連続運転終了後、エタノールから球状のガラス成形体を引き上げて乾燥し、品質を検査した。その結果、割れたガラス成形体は一つも無く、表面キズや異物付着といった欠陥も観察されなかった。 As described above, the glass molded body was taken out at intervals of 0.5 seconds, and continuous operation for 10 hours was performed to produce about 70000 300 mg spherical glass molded bodies. After completion of the continuous operation, the spherical glass molded body was pulled up from ethanol and dried to inspect the quality. As a result, there was no broken glass molded body, and no defects such as surface scratches and foreign matter adhesion were observed.
また、容器9中の液体を、液体窒素または低沸点のハイドロフルオロエーテル(沸点76℃)に変更した以外は、上記と同様の方法でガラス成形体を作製したところ、エタノールと同様に何ら問題なく球状のガラス成形体の作製が可能であった。但し、液体窒素を用いる場合は、引き上げ後にガラス成形体の表面に結露が生じるので、球状のガラス成形体をエタノールで濯いでから乾燥した。
Moreover, when the glass molded body was produced by the same method as described above except that the liquid in the
さらに、容器9中の液体を室温の純水に変更した以外は、上記と同様の方法でガラス成形体を作製したところ、入液時のヒートショックでガラス成形体が12%程度割れることがあった。しかしながら、純水を80℃以上に加熱することで、割れは防止できた。なお熱水中でのガラスの表面変質を避けるため、30分おきにガラス成形体を取り出して乾燥した。その結果、品質上、何ら問題ない球状のガラス成形体が得られた。
Furthermore, when the glass molded body was produced by the same method as described above except that the liquid in the
実施例3(第3のガラス成形体の製造方法によるガラス成形体の製造例)
実施例1と同様な方法で、白金合金製ノズルから28mgの熔融ガラスを0.5秒間隔で滴下して熔融ガラス塊を得、実施例1と同様にして成形型上で連続的に成形を行った。
Example 3 (Example of manufacturing a glass molded body by the third method for manufacturing a glass molded body)
In the same manner as in Example 1, 28 mg of molten glass was dropped from a platinum alloy nozzle at intervals of 0.5 seconds to obtain a molten glass lump, which was continuously molded on the mold in the same manner as in Example 1. went.
得られたガラス成形体は、図11に概略的に示される吸引装置10を用いて取り出した。すなわち、先ず、図1に示すターンテーブルの取り出し位置の1mm上方に図11に示す吸引パイプ13の吸引口11を配置するとともに、吸引パイプ13の他端を容器9の上方に配置した。この吸引パイプ13と容器9の内部表面は、軟質で耐熱性があるテフロン(登録商標)で加工するとともに、球状のガラス成形体がパイプ内部をスムーズに移動できるように、吸引パイプ13には、80mmアールの円弧状の屈曲部を2箇所設けた。
The obtained glass molded body was taken out using the
図11に示すように、容器9の上方に設けた開口部に真空発生器を接続し、容器9および容器9に接続する吸引パイプ13の内部雰囲気を常に排気して負圧を発生させた。該負圧により、成形型2上の球状のガラス成形体3を吸引し、吸引装置10のパイプ他端から容器9内へ、ガラス成形体3を順次排出した。なお、上記負圧は、ガラス成形体3を確実に吸引し、かつ、容器9内に収容されたガラス成形体3が真空発生器側に移動することがない範囲に調整し、設定した。負圧を上記のように制御する装置を別途設けてもよい。
As shown in FIG. 11, a vacuum generator was connected to the opening provided above the
上記方法で、ガラス成形体2000個毎に容器9を交換しながらガラス成形体を容器9内に連続的に収容した。収容したガラス成形体は、汚れやキズも無く良好な品質を有していた。
By the above method, the glass molded body was continuously accommodated in the
また、吸引装置10の吸引口11をテーパー穴状(先端に向かって内径が拡大する形状)に加工し、成形型上面から1mmの位置まで吸引口を接近させた以外は、上記と同様の方法でガラス成形体を作製して容器9内に収容したところ、収容したガラス成形体は、汚れやキズも無く良好な品質を有していた。
Further, the same method as described above except that the
さらに、図11に示す容器9の底部を図の右側から左側に向かって傾斜させ(傾斜角2°)、容器9内に排出された球状のガラス成形体を順次容器9の左端へ転がすことにより回収効率を上げた以外は、上記と同様の方法でガラス成形体を作製して容器9内に収容したところ、収容したガラス成形体は、汚れやキズも無く良好な品質を有していた。
Further, the bottom of the
一方、容器9内にエタノールを満たした以外は上記と同様の方法でガラス成形体を作製して容器9内に収容したところ、収容したガラス成形体は、汚れやキズも無く良好な品質を有していた。なお、容器9の開口部に接続する真空発生器には、容器9内で発生するエタノール蒸気も吸引されるが、吸引されたエタノール蒸気は冷却管を通して液化し、エタノールとして回収した。
On the other hand, when a glass molded body was prepared in the same manner as described above except that the
実施例4 (第4のガラス成形体の製造方法によるガラス成形体の製造例)
図12(a)、(b)に示すように、ターンテーブル1の回転軸を中心とする円周上に、12台の成形型2を等間隔に配置し、各成形型2を同期して対応する停留位置に順次移送し得るように、ターンテーブル1のインデックス回転角度を調整した。上記停留位置のうちの一つをキャスト位置に割り振り、キャスト位置に停留する成形型2の上方にパイプ流出口12を設置した。
Example 4 (Production Example of Glass Molded Body by Fourth Method for Manufacturing Glass Molded Body)
As shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), twelve
ターンテーブル1をインデックス回転し、所定のキャスト位置に停留する成形型2にパイプ流出口12から熔融ガラス塊を滴下し、成形型2の下方から噴射するガスにより熔融ガラス塊を浮上、回転させながら球状に成形した。
While the turntable 1 is index-rotated, a molten glass lump is dropped from a
次いで、ターンテーブル1をインデックス回転して熔融ガラス塊を供給した成形型2をキャスト位置から搬出し、空の状態の成形型1をキャスト位置に搬入した。各熔融ガラス塊の分離間隔を1.0秒とし、ターンテーブル1をインデックス回転することによって、このような操作を一定の周期で行った。
Next, the
上記ガラス成形体3を冷却し、取り出しのための外力を加えても変形しない状態になった後、図12(a)に示す所定の取出し位置において、図12(b)、(c)に示すガス噴射装置4から30L/分の乾燥窒素ガスを成形型2凹部の内壁に沿って噴射し、凹部内の球形のガラス成形体3を、前記ガスを噴射した内壁と対向する内壁に沿って吹き飛ばした。ガラス成形体3が吹き飛ばされる位置には予め、吸引口11を有する吸引装置10を配置しておき、吸引装置10の内部に負圧を発生させ、吹き飛ばしたガラス成形体3を吸引口11近傍の負圧によって吸引口11内へ吸引して、吸引口11に連結する管内を通り容器9に移送した。このようにして次々と取り出し位置に来たガラス成形体3をガス噴射装置4で吹き飛ばし、吸引装置10で吸引して容器9へと移送した。なお、ガラス成形体3を傷つけないようにするため、上記吸引装置10内の管はテフロン(登録商標)製、容器9は、ステンレススチール製のものを用いた。
After the glass molded
本実施例における熔融ガラス塊の分離間隔は、上述したように1.0秒という極めて短い時間でありながら、各成形型2からガラス成形体3を傷つけることなしに確実に取り出すことができた。
The separation interval of the molten glass ingots in this example was as short as 1.0 second as described above, but could be reliably taken out from each
実施例5 (光学素子の製造例)
実施例4と同様の方法でガラス成形体3を作製し、このガラス成形体3を精密プレス成形用プリフォームとして用いて、光学素子を製造した。
Example 5 (Production Example of Optical Element)
A glass molded
まず、所望の光学特性が得られるようなガラス成分を含む原料を秤量、調合し十分混合して熔融容器に導入し、加熱、熔融し、清澄、均質化して得た熔融ガラスをパイプで導き、図12に示すパイプ流出口12から連続して流出して、実施例3と同様の方法で光学ガラスからなるプリフォームに成形した。
First, a raw material containing a glass component capable of obtaining desired optical characteristics is weighed, prepared, mixed well, introduced into a melting vessel, heated, melted, clarified, and homogenized to guide the molten glass with a pipe, It flowed out continuously from the
次に各プリフォームを洗浄、乾燥後、炭素膜を全表面にコートし、窒素と水素の混合ガス雰囲気中で加熱し、プレス成形型で精密プレス成形して非球面レンズを作製した。このようにして非球面レンズ、球面レンズ、マイクロレンズアレイなどの各種光学素子を量産
した。
Next, each preform was washed and dried, and then a carbon film was coated on the entire surface, heated in a mixed gas atmosphere of nitrogen and hydrogen, and precision press-molded with a press mold to produce an aspheric lens. In this way, various optical elements such as aspherical lenses, spherical lenses, and microlens arrays were mass-produced.
本発明によれば、ガラス成形体の製造速度を高速化して、量産性を向上させたガラス成形体の製造方法および該方法により得られたガラス成形体から光学素子を製造する方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a glass molded body in which the production speed of the glass molded body is increased and mass productivity is improved, and a method for producing an optical element from the glass molded body obtained by the method. Can do.
1 ターンテーブル
2 成形型
3 ガラス成形体
4 ガス噴射装置
5 吸引ノズル
6 液体
7 凹部
8 樋状通路
9 容器
10 吸引装置
11 吸引口
12 パイプ流出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
ノズルより連続的に流出する熔融ガラスから同質量の熔融ガラス塊を次々と滴下し、
同期して移動する複数の成形型を循環使用して前記熔融ガラス塊を成形して30mg以下のガラス成形体を得、
得られたガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばし、吹き飛ばした成形体を液体中に収容することを特徴とするガラス成形体の製造方法。 A method for producing a glass molded body by molding a molten glass lump in a cooling process,
One after another beat drop a molten glass gob having a same mass from molten glass continuously flows out of the nozzle,
Circulating and using a plurality of molds that move synchronously to mold the molten glass lump to obtain a glass molded body of 30 mg or less ,
A method for producing a glass molded body comprising applying wind pressure to the obtained glass molded body and blowing the glass molded body out of a mold, and housing the blown molded body in a liquid.
連続的に流出する熔融ガラスから同質量の熔融ガラス塊を次々と分離し、
同期して移動する複数の成形型を循環使用して前記熔融ガラス塊を成形してガラス成形体を得、
得られたガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばし、吹き飛ばした成形体を凹部を有する樋状通路で受け、前記凹部内を移動させながら冷却すること、および、前記樋状通路を水平面に対して傾斜角を有するように配置し、前記傾斜角を調節することにより、前記樋状通路を移動するガラス成形体の移動速度を調節し、ヒートショックによるガラス成形体の割れを防止することを特徴とするガラス成形体の製造方法。 A method for producing a glass molded body by molding a molten glass lump in a cooling process,
Separate the molten glass lump of the same mass from the continuously flowing molten glass one after another,
Using a plurality of molds that move synchronously to form the molten glass lump to obtain a glass molded body,
Wind pressure is applied to the obtained glass molded body and blown off from the mold, the blown molded body is received by a bowl-shaped passage having a recess, cooled while moving in the depression, and the bowl-shaped passage is placed on a horizontal surface. In contrast, it is arranged so as to have an inclination angle, and by adjusting the inclination angle, the movement speed of the glass molded body moving through the bowl-shaped passage is adjusted, and the glass molded body is prevented from cracking due to heat shock. The manufacturing method of the glass forming body characterized.
連続的に流出する熔融ガラスから同質量の熔融ガラス塊を次々と分離し、
同期して移動する複数の成形型を循環使用して前記熔融ガラス塊を成形してガラス成形体を得、
得られたガラス成形体を吸引して収容することを特徴とするガラス成形体の製造方法。 A method for producing a glass molded body by molding a molten glass lump in a cooling process,
Separate the molten glass lump of the same mass from the continuously flowing molten glass one after another,
Using a plurality of molds that move synchronously to form the molten glass lump to obtain a glass molded body,
A method for producing a glass molded body, comprising sucking and storing the obtained glass molded body.
連続的に流出する熔融ガラスから同質量の熔融ガラス塊を次々と分離し、
同期して移動する複数の成形型を循環使用して前記熔融ガラス塊を成形してガラス成形体を得、
得られたガラス成形体に風圧を加えて成形型から吹き飛ばし、吹き飛ばした成形体を吸引して収容することを特徴とするガラス成形体の製造方法。 A method for producing a glass molded body by molding a molten glass lump in a cooling process,
Separate the molten glass lump of the same mass from the continuously flowing molten glass one after another,
Using a plurality of molds that move synchronously to form the molten glass lump to obtain a glass molded body,
A method for producing a glass molded body, comprising applying wind pressure to the obtained glass molded body and blowing the glass molded body out of a mold, and sucking and storing the blown molded body.
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