玻璃塊的製造方法和玻璃塊的成型裝置、以及衝壓成型用坯料、玻璃成型品、球預製件和...的製作方法
2023-11-30 03:13:31 1
玻璃塊的製造方法和玻璃塊的成型裝置、以及衝壓成型用坯料、玻璃成型品、球預製件和 ...的製作方法
【專利摘要】隨著沿周向等間隔地設置有多個成型部(104)的轉臺(106)的旋轉驅動,將一定重量的熔融玻璃塊(200)依次提供給移動到熔融玻璃供給部(102)的下方的各個成型部(104)來製造玻璃塊,所述成型部(104)在成型面(104b)上具有多個氣體噴出孔(104a),在製造所述玻璃塊時,從熔融玻璃供給部(102)每次滴下一定重量的熔融玻璃塊(200),並且,控制轉臺(106)的旋轉驅動,使得轉臺(106)根據熔融玻璃塊(200)滴下的時機進行加減速並且連續地旋轉,或者使得轉臺(106)以恆定的速度連續地旋轉。利用該玻璃塊的製造方法,能夠實現更進一步的生產率的提高,在不損害成型精度的情況下在一定的時間內製造更多的玻璃塊。
【專利說明】玻璃塊的製造方法和玻璃塊的成型裝置、以及衝壓成型用 坯料、玻璃成型品、球預製件和光學元件的製造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及利用熔融玻璃製造一定重量的玻璃塊的玻璃塊的製造方法和玻璃塊 的成型裝置、以及利用了由它們製造出的玻璃塊的衝壓成型用坯料、玻璃成型品、球預製件 和光學元件的製造方法。
【背景技術】
[0002] 作為製造光學透鏡等玻璃光學元件的方法,已知有精密衝壓成型法,在該精密衝 壓成型法中,利用熔融玻璃成型得到作為被成型坯料的玻璃預製件,對該玻璃預製件進行 加熱使其軟化,並利用成型模具進行衝壓成型,由此,能夠對成型模具的成型面形狀進行轉 印,從而高精度地製造規定形狀的玻璃光學元件。
[0003] 此外,已知有這樣的方法:在成型得到這樣的精密衝壓成型法中使用的玻璃預製 件時,利用成型模具接收一定重量的熔融玻璃塊,在使該熔融玻璃塊在成型模具內浮起或 者大致浮起的狀態下進行成型,製成玻璃預製件(例如,參照專利文獻)。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1 :日本特開2002-326823號公報
【發明內容】
[0007] 發明要解決的課題
[0008] 另外,專利文獻(日本特開2002-326823號公報)是本 申請人:的發明,在進行間歇 圓周轉動的玻璃塊成型部中對熔融玻璃塊進行成型並冷卻,製造適合作為衝壓成型用坯料 (玻璃預製件)的玻璃塊,這時,規定玻璃塊成型部進行間歇圓周轉動的時間和距離,由此, 能夠以良好的生產率製造沒有外觀不良的玻璃塊。
[0009] 然而,近年來對生產率改善的要求越發嚴格,要求生產率的進一步提高。
[0010] 因此,本發明人從根本上重新評估上述那樣的方法並進行了深刻研究後,發現尚 有改善的餘地,從而完成了本發明。
[0011] 即,本發明的目的在於提供一種玻璃塊的製造方法,能夠實現更進一步的生產率 的提高,在不損害成型精度的情況下在一定的時間內製造更多的玻璃塊。
[0012] 用於解決課題的手段
[0013] 在本發明的玻璃塊的製造方法中,隨著沿周向等間隔地設置有多個成型部的轉臺 的旋轉驅動,將一定重量的熔融玻璃塊依次提供給移動到熔融玻璃供給部的下方的各個成 型部,並進行冷卻來製造玻璃塊,其中,所述成型部在成型面上具有多個氣體噴出孔,在制 造所述玻璃塊時,從熔融玻璃供給部每次滴下一定重量的所述熔融玻璃塊,並且控制轉臺 的旋轉驅動,使得所述轉臺根據熔融玻璃塊滴下的時機進行加減速並連續地旋轉,或者使 得所述轉臺以恆定的速度連續地旋轉。
[0014] 此外,本發明的玻璃塊的成型裝置具有:多個成型部,它們在成型面上具有多個氣 體噴出孔;轉臺,其沿周向等間隔地設置有成型部;以及旋轉驅動機構,其使轉臺以旋轉軸 為中心旋轉,在使成型部依次移動到向成型部供給熔融玻璃塊的熔融玻璃供給部的下方, 供給一定重量的熔融玻璃塊,並進行冷卻來製造玻璃塊,在所述玻璃塊的成型裝置中,具備 旋轉驅動控制部,所述旋轉驅動控制部對轉臺的旋轉驅動進行控制,使得所述轉臺根據熔 融玻璃塊滴下的時機進行加減速並連續地旋轉,或者使得所述轉臺以恆定的速度連續地旋 轉。
[0015] 此外,在本發明的衝壓成型用坯料的製造方法中,利用本發明的玻璃塊的製造方 法製造玻璃塊,並對玻璃塊進行滾磨加工。
[0016] 此外,在本發明的玻璃成型品的製造方法中,利用本發明實施方式的玻璃塊的制 造方法製造玻璃塊,對衝壓成型用坯料進行加熱/軟化,進行衝壓成型而得到玻璃成型品。
[0017] 此外,在本發明的球預製件的製造方法中,利用本發明實施方式的玻璃塊的製造 方法製造玻璃塊,對玻璃塊實施冷加工而得到球預製件。
[0018] 此外,在本發明的光學元件的製造方法中,利用本發明實施方式的球預製件的制 造方法製造球預製件,對球預製件進行加熱/軟化,進行精密衝壓成型而得到光學元件。
[0019] 發明效果
[0020] 根據本發明,能夠在不損害成型精度的情況下在一定的時間內製造更多的玻璃 塊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1是示出本發明實施方式的玻璃塊的成型裝置的概略的俯視圖。
[0022] 圖2是示出本發明實施方式的玻璃塊的成型裝置的概略的主視圖。
[0023] 圖3是沿圖1中的C-C線的剖視圖。
[0024] 圖4是示出從雷射傳感器發出的檢測信號、從電機驅動器發出的脈衝信號、以及 轉臺的旋轉速度之間的關係的一例的時序圖。
【具體實施方式】
[0025] 以下,參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0026][玻璃塊的成型裝置]
[0027] 圖1是應用本發明實施方式的玻璃塊的製造方法,以玻璃塊的形式製造精密衝壓 成型用坯料的本發明的優選實施方式的玻璃塊的成型裝置的概略的俯視圖。圖2是示出本 發明實施方式的玻璃塊的成型裝置的概略的主視圖。並且,圖3是沿圖1中的C-C線的剖 視圖。
[0028] 另外,在以下的說明中,"玻璃塊"除了精密衝壓成型用的玻璃預製件以外,還包括 供再加熱衝壓和研磨加工使用的作為玻璃坯料的玻璃坯球、玻璃料滴等,將"玻璃塊"替換 成這些措辭後的實施方式相當於將它們作為成型對象的情況下的實施方式。
[0029] 圖1等所示的玻璃塊的成型裝置100具備:多個(圖1所示的例子中為36個)成 型部104,它們接收從熔融玻璃供給部102供給的熔融玻璃塊200並成型為規定的玻璃塊; 轉臺106,在轉臺106上沿周向等間隔地設置有這些成型部104 ;驅動控制部108,其控制 轉臺106的旋轉驅動;加熱爐112a、112b,它們設置在成型部104的移動路徑上;取出單元 114,其用於從成型部104中取出成型後的玻璃塊;以及回收裝置116,其回收從成型部104 取出的玻璃塊。
[0030] 熔融玻璃供給部102從流出噴嘴102a的下端按照一定的間隔每次滴下一定重量 的熔融玻璃200a,其中,熔融玻璃200a是在未圖示的玻璃熔融爐中熔融、澄清並均質化後 的熔融玻璃。由此,隨著轉臺106的旋轉驅動而將一定重量的熔融玻璃塊200依次提供給 移動到澆注位置A的各個成型部104,該澆注位置A被設定成位於熔融玻璃供給部102的下 方(參照圖2和圖3)。
[0031] 滴下並供給到成型部104的熔融玻璃塊200的重量是由作為成型對象的玻璃塊的 大小決定的,優選為1. 〇?200mg,更優選為5. 0?lOOmg,特別優選為10?45mg。
[0032] 此外,從熔融玻璃塊200滴下到下一次熔融玻璃塊200滴下為止的時間優選為 30?200毫秒,更優選為50?180毫秒,特別優選為70?160毫秒。
[0033] 在熔融玻璃供給部102的流出噴嘴102a上安裝有未圖示的溫度控制裝置。通過利 用該溫度控制裝置控制熔融玻璃200a的溫度,能夠從流出噴嘴102a按照期望的時機(按 照一定的間隔)每次滴下一定重量的熔融玻璃塊200。因此,能夠在成型部104移動到澆注 位置A的時機,使熔融玻璃塊200每次以一定重量滴下到成型部104。
[0034] 並且,這時的熔融玻璃200a的粘度優選為2.0?50dPa · s,更優選為3.0? 40dPa · s,特別優選為 3. 5 ?30dPa · s。
[0035] 並且,在設定於熔融玻璃供給部102的下方的澆注位置A處設置有雷射傳感器 103,該雷射傳感器103檢測熔融玻璃塊200滴下的時刻。從雷射傳感器103發出的檢測信 號被輸入到驅動控制部108,該驅動控制部108對設置有多個成型部104的轉臺106的旋轉 驅動進行控制。
[0036] 在本實施方式中,對轉臺106的旋轉驅動進行控制的旋轉驅動控制部108具備:使 轉臺106以旋轉軸為中心旋轉的作為旋轉驅動機構的步進電機;定序器;以及包括電機驅 動器的驅動電路,並且旋轉驅動控制部108通過開環控制來控制轉臺106的旋轉驅動。利 用旋轉驅動控制部108對轉臺106的旋轉驅動進行控制,使得轉臺106根據熔融玻璃塊200 滴下的時機進行加減速並連續地旋轉,或者使得轉臺106以恆定的速度連續地旋轉。
[0037] 另外,在轉臺106上設置有與旋轉驅動機構連接並用於使轉臺106旋轉的旋轉軸, 但在圖2中,將轉臺106的旋轉軸和旋轉驅動機構包含於旋轉驅動控制部108,並簡化它們 的圖示。
[0038] 轉臺106優選設計成慣性力矩較小。具體來說,優選的是,作為轉臺106的材料,採 用輕量性優異的鋁合金等輕量金屬來實現輕量化,並且使轉臺106的直徑為200?400mm。
[0039] 並且,在實現轉臺106的輕量化的基礎上,還考慮到所要求的強度等,從而轉臺 106的厚度優選為10?30mm,更優選為15?25mm。
[0040] 成型部104在轉臺106的周緣側形成為沿周向等間隔地設置的凹陷狀的部位(參 照圖3)。這樣的成型部104的大小可以根據作為成型對象的玻璃塊的大小而適當設計。
[0041] 在本實施方式中,通過從熔融玻璃供給部102滴下而將作為玻璃塊的原料的熔融 玻璃塊200供給到成型部104,因此,可成型出的玻璃塊的大小是與熔融玻璃塊200的滴下 量相對應的。因此,考慮到能夠從熔融玻璃供給部102滴下的熔融玻璃塊200的重量,適於 作為成型對象的玻璃塊的直徑為0. 5?4. Omm。為了適於成型得到這樣大小的玻璃塊,成型 部104的直徑優選為0· 3?4. 5mm,更優選為0· 5?4. 0mm。
[0042] 並且,為了能夠在一定的時間內成型得到更多的玻璃塊,期望設置儘可能多的成 型部104,成型部104的數量優選為36?180。
[0043] 為此,優選使相鄰的兩個成型部104的中心之間的距離為2. 0?7. 9mm,並沿轉臺 106的周向緊密相接地設置成型部104,通過滴下熔融玻璃塊200並供給到成型部104,能夠 實現這樣的成型部104的緊密相接的配置。
[0044] 即,在前述的專利文獻(日本特開2002-326823號公報)的現有技術中,通過被稱 作下降切斷法的方法將熔融玻璃塊分離並供給到成型部(玻璃塊成型部),從而需要用於 使成型部相對於轉臺上升、下降的機構,因此,在縮小成型部的間隔以成為緊密相接的配置 的方面存在極限。與此相對,在本實施方式中,不需要使成型部104相對於轉臺106上升、下 降,而是在轉臺106的周緣側將成型部104設置為凹陷狀的部位,因此能夠實現成型部104 的緊密相接的配置。
[0045] 並且,通過配設在轉臺106內的未圖示的配管向成型部104供給浮起用氣體,該浮 起用氣體用於使得被供給到成型部104的熔融玻璃塊200浮起或者大致浮起。作為這樣的 浮起用氣體,例如可以使用空氣、氮氣等惰性氣體、或者它們的混合氣體。通過從成型部104 的成型面l〇4b上開設的多個氣體噴出口 104a噴出浮起用氣體,能夠使成型面104b上的熔 融玻璃塊成為浮起或者大致浮起的狀態。成型部104通過從氣體噴出孔104a噴出浮起用 氣體,從而以使熔融玻璃塊200浮起或者大致浮起的狀態接收熔融玻璃塊200,由此,在成 型部104在規定的路徑中移動的期間,被供給到成型部104的熔融玻璃塊200在保持浮起 或者大致浮起的狀態的同時,被成型為具有規定的表面曲率的玻璃塊。另外,被供給到成型 部104的熔融玻璃塊200 "保持浮起的狀態"是指以下狀態:被供給到成型部104上的熔融 玻璃塊200藉助於從氣體噴出孔104a噴出的浮起用氣體而浮起,從而熔融玻璃200和成型 部104不接觸。此外,被供給到成型部104的熔融玻璃塊200 "保持大致浮起的狀態"是指 以下狀態:在被供給到成型部104上的熔融玻璃塊200藉助於從氣體噴出孔104a噴出的浮 起用氣體而浮起的狀態下,熔融玻璃塊200與成型部104發生瞬間接觸或者反覆地發生瞬 間接觸。這裡,熔融玻璃塊200在與成型部104接觸的瞬間,接觸部分的表面附近會被成型 部104所冷卻。但是,若接觸時間極短,則被冷卻的熔融玻璃塊200的表面部會受到熔融玻 璃內部的熱量的加熱,粘度降低並成為自由表面,因此,不會殘存褶皺等成型不良。即,若熔 融玻璃塊200與成型部104的接觸時間極短(一瞬間),則能夠消除由接觸造成的影響,成 型為準確形狀的玻璃塊。在本說明書中,將像這樣能夠消除由接觸造成的影響的範圍稱作 "瞬間接觸"。
[0046] 並且,在轉臺106上設置的多個成型部104隨著轉臺106的旋轉而在同一圓周上 環繞。這時,各成型部104在澆注位置A接收熔融玻璃塊200,並向圖1和圖3中箭頭所示 的方向移動,在其移動路徑上設置有加熱爐112a、112b(參照圖1)。另外,在圖1中,省略了 加熱爐112a、112b的圖示。
[0047] 加熱爐112a被設置於已經在澆注位置A處接收了熔融玻璃塊200的成型部104 到達取出成型後的玻璃塊的取出位置B為止的移動路徑上。加熱爐112a的加熱溫度例如 可以設定為比室溫高的溫度?500°C,使得在成型部104的成型面104b上成型的玻璃塊在 到達取出位置B之前就逐漸冷卻至其玻璃轉化點Tg以下。在不需要加熱的情況下,也可以 省略加熱爐112a。
[0048] 另一方面,加熱爐112b被設置於已經在取出位置B處被取出了玻璃塊的成型部 104到達澆注位置A為止的移動路徑上。加熱爐112b的加熱溫度例如可以設定為比室溫 高的溫度?600°C,由此,能夠對被取出玻璃塊而失去了熱源的成型部104進行加熱、保溫, 從而有效避免成型部104的顯著的溫度降低。在不需要加熱的情況下,也可以省略加熱爐 112b。
[0049] 並且,在取出位置B處設置有取出單元114和回收裝置116,在這裡,已經變為玻 璃轉化點Tg以下的玻璃塊被從成型部104被取出。具體來說,取出單元114以朝向成型部 104上的玻璃塊和成型部104之間的下方空間噴出氣體的方式,利用從取出單元114吹出 的氣體將成型部104上的玻璃塊吹飛,並利用具有扇形接收部的回收裝置116回收被吹飛 的玻璃塊,由此,將成型後的玻璃塊從成型部104取出。這時,作為從取出單元114吹出的 氣體,例如可以使用前述那樣的空氣、氮氣等惰性氣體、或者它們的混合氣體。另外,在圖2 中,省略了取出單元114和回收裝置116的圖示。
[0050] 並且,雖未特別圖示,但優選的是,上述玻璃塊的成型裝置100藉助XYZ軸工作檯 而安裝於具備滾動輪等移動單元的架臺,從而能夠在三軸方向上調整相對於熔融玻璃供給 部102的位置,並且能夠移動裝置整體。
[0051] 通常,在變更作為玻璃塊的原料的熔融玻璃的玻璃種類時,需要更換熔融玻璃供 給部102的玻璃種類,不僅產生為此付出的成本,而且玻璃塊的製造會被一直中斷到玻璃 種類的更換作業結束為止。與此相對,如果按照每個玻璃種類分別準備熔融玻璃供給部 102,並能夠使玻璃塊的成型裝置100在各個熔融玻璃供給部102之間移動,則即使不進行 玻璃種類更換,也能夠適當變更熔融玻璃的玻璃種類,從而能夠以良好的生產率製造多個 品種的玻璃塊。
[0052] [玻璃塊的製造方法]
[0053] 接下來,對於本實施方式的玻璃塊的製造方法,以使用以上那樣的玻璃塊的成型 裝置100來製造玻璃塊的情況為例進行說明。
[0054] 如前述那樣,在本實施方式中,對設置有多個成型部104的轉臺106的旋轉驅動進 行控制的旋轉驅動控制部108具備:作為旋轉驅動機構的步進電機、定序器、以及包括電機 驅動器的驅動電路,並且旋轉驅動控制部108通過開環控制來控制轉臺106的旋轉驅動。
[0055] 具體來說,當設置於澆注位置A的雷射傳感器103檢測到熔融玻璃塊200滴下時, 將其檢測信號輸入到驅動控制部108。在被輸入了來自雷射傳感器103的檢測信號的旋轉 驅動控制部108中,定序器按照預先設定的條件運算目標值,根據其運算結果,電機驅動器 以規定的間隔產生規定數量的脈衝信號來驅動步進電機。由此,對轉臺106的旋轉驅動進 行控制,使得轉臺106根據熔融玻璃塊200滴下的時機進行加減速並連續地旋轉,或者使得 轉臺106以恆定的速度連續地旋轉。
[0056] 另外,為了能夠使成型部104更可靠地接收從熔融玻璃供給部102滴下的熔融玻 璃塊200,優選將轉臺106的旋轉驅動控制為,使得轉臺106根據滴下熔融玻璃塊200的時 機進行加減速並連續地旋轉。
[0057] 這裡,圖4是示出從雷射傳感器103發出的檢測信號、從電機驅動器發出的脈衝信 號、以及轉臺106的旋轉速度之間的關係的一例的時序圖。
[0058] 圖4的(a)示出雷射傳感器103發出檢測信號的時刻。並且,圖4的(b)示出由 電機驅動器產生的脈衝信號的產生狀況,圖4的(c)示出轉臺106的旋轉速度的變化。圖 4的(a)中,h?t 4表示熔融玻璃塊200被雷射傳感器103檢測到的時刻。並且,圖4的 (a)中的T表示熔融玻璃塊200分別以A?t 2、t2?t3、t3?t4的一定間隔滴下。並且,圖 4的(b)和圖4的(c)所示的t 12、t23、t34、t45分別表示與脈衝信號的產生結束大致同時地, 轉臺106的旋轉速度(成型部104的移動速度)開始減速的情況。
[0059] 在圖4所示的例子中,首先,當熔融玻璃塊200從熔融玻璃供給部102滴下時,滴 下的熔融玻璃塊200被雷射傳感器103檢測到。然後,與雷射傳感器103檢測到熔融玻璃塊 200的時刻同時(或者比檢測到熔融玻璃塊200的時刻稍遲)地,由電機驅動器產生脈衝信 號。由此,對轉臺106的旋轉驅動進行控制,使得轉臺106加快旋轉速度(參照圖4的(c) 中的(I )),然後以恆定的速度(這時的旋轉速度為Vmax。參照圖4的(c)中的(II ))旋 轉。之後,當來自電機驅動器的脈衝信號的產生結束時(圖4的(b)中的t12、t23、t 34、t45), 轉臺106減慢旋轉速度(參照圖4的(c)中的(III))。另外,在圖4的(c)的(III)中,待 接受熔融玻璃塊200的供給的空的成型部104越靠近澆注位置A,轉臺106的旋轉速度越 慢,但轉臺106不會停止(Vmin > 0)。
[0060] 即,從由雷射傳感器103輸出檢測信號起,到驅動控制部108進行運算處理並產生 基於該運算處理的脈衝信號為止所需要的時間為大約幾毫秒,幾乎沒有時滯,但由於轉臺 106的慣性力矩和步進電機自身的慣性力矩,致使轉臺106的旋轉速度比脈衝信號的產生 稍遲地發生變化。在旋轉驅動控制部108中,考慮了時滯而進行目標值的運算,將轉臺106 的旋轉驅動控制為,使得轉臺106根據熔融玻璃塊200滴下的時機進行加減速並連續地旋 轉。另外,在圖4中,為了便於說明,記述成與雷射傳感器103檢測到熔融玻璃200同時地, 轉臺106的旋轉速度加快。實際上,要考慮從雷射傳感器103檢測到熔融玻璃塊200起, 到熔融玻璃塊200到達成型部104為止的時間,根據熔融玻璃塊200滴下的時機,對成型部 104的位置和轉臺106的旋轉速度進行控制。
[0061] 這樣一來,在本實施方式中,在不使設置於轉臺106的成型部104在澆注位置A停 止的情況下,將一定重量的熔融玻璃塊200依次供給到一個接一個地移動到澆注位置A的 各個成型部104。由此,成型部104的移動速度加快,能夠在一定時間內製造更多的玻璃塊。
[0062] 當將熔融玻璃塊200滴下並供給到成型部104時,如圖3所示,優選為:以圍繞成 型部104的方式,在該成型部104的開口外緣附近預先形成朝向成型部104的中心向斜下 方傾斜的斜面109,其中,該成型部104形成為凹陷狀並通過從氣體噴出孔104a噴出浮起用 氣體而以使熔融玻璃塊200浮起或者大致浮起的狀態接收熔融玻璃塊200。並且優選為,熔 融玻璃塊200滴下到斜面109上,被該斜面109引導著向成型部104的中心移動。這時,特 別優選為,從熔融玻璃供給部102滴下的熔融玻璃塊200在與斜面109接觸(在這裡吸收 了熔融玻璃塊200的落下速度)之後,以在斜面109上滑落的方式被引導而收容於成型部 104。
[0063] 更具體來說,在圖3所示的例子中,在轉臺106的上表面側配置有板狀部件107, 在該板狀部件107的與設置於轉臺106的多個成型部104分別對應的位置處形成有貫通孔 108。而且,形成於板狀部件107的貫通孔108為如圖示那樣的倒圓錐臺形狀,並具有朝向 貫通孔108的中心向斜下方傾斜的傾斜面,該傾斜面成為斜面109。
[0064] 另外,在圖3所示的例子中,雖然設置於板狀部件107的貫通孔108的內周端緣位 於比成型部104的開口外周緣靠徑向外側(圖3中的左右方向)的位置,但只要滴下到斜 面109上的熔融玻璃塊200能夠被斜面109引導著向成型部104上或者成型部104的中心 移動,則貫通孔108的內周端緣也可以位於成型部104的徑向內側。
[0065] 並且,斜面109隻要是能夠引導熔融玻璃塊200向成型部104的中心移動的形狀 即可,除了圖示那樣的平坦面以外,也可以是凸狀或凹狀的曲面,還可以是整體朝向成型部 104的中心傾斜的波浪形的曲面。
[0066] 並且,也可以省略板狀部件107。在該情況下,也可以使熔融玻璃塊200滴下到成 型部104的開口外緣附近,通過將成型部104的開口外緣附近預先形成為曲面或傾斜面,也 能夠使熔融玻璃塊200向成型部104的中心移動。
[0067] 這樣,移動到了成型部104的中心的熔融玻璃塊200能夠在粘度低的狀態下,藉助 於從成型面l〇4b上開設的多個氣體噴出孔104a噴出的浮起用氣體而被保持為浮起或者大 致浮起的狀態,利用其表面張力的作用而成型為球體。
[0068] 並且,在如圖4所示那樣地對轉臺106的旋轉驅動進行控制的情況下,在雷射傳感 器103發出檢測信號的瞬間,轉臺106的旋轉速度最慢。
[0069] 這時,優選的是,當領先的成型部104(104f)的開口外緣附近設置的、處於轉臺 106的旋轉方向前方的斜面109 (109f),位於熔融玻璃供給部102的正下方(更優選的是熔 融玻璃供給部102的流出噴嘴102a的中心軸線上,以下相同)時,轉臺106的旋轉速度如 圖4的(c)所示那樣變為最慢。並且,優選為,當成型部104 (104f)的移動速度變為最慢時, 熔融玻璃塊200滴下到斜面109 (109f)上。此外,只要當斜面109 (109f)位於熔融玻璃供 給部102的流出噴嘴102a的正下方時,轉臺106的旋轉速度比Vmax慢即可,也可以當成型 部104(104f)的移動速度變得比Vmax慢時,使熔融玻璃塊200滴下到斜面109(109f)上。
[0070] 接下來,根據從雷射傳感器103輸出的檢測信號而從驅動控制部108發出脈衝信 號,由此轉臺106的旋轉速度加快。當轉臺106到達一定的速度(最快的速度=Vmax)之 後,由於轉臺106的旋轉速度受到控制,所以再次開始變慢。因此,接下來向澆注位置A移 動的設於下一段的空的成型部104(104r)的移動速度也隨著轉臺106的旋轉速度的降低而 變慢。並且優選為,當轉臺106的旋轉速度變為最慢時,即成型部104(104r)的移動速度變 為最慢時,使熔融玻璃塊200滴下到板狀部件107的貫通孔108的開口外緣附近設置的位 於轉臺106的旋轉方向前方的傾斜面109 (109r)上,並且將轉臺106的旋轉驅動控制為反 復這樣的動作。
[0071] 而且,在為這樣的方式的情況下,優選為,當轉臺106的旋轉速度(成型部104的 移動速度)變為最慢時,位於轉臺106的旋轉方向前方的上述斜面109在沿轉臺106的旋 轉方向的路徑上的中間位置位於熔融玻璃供給部102的正下方。
[0072] 此外,作為其它的方式,也可以構成為,在轉臺106的旋轉速度逐漸變慢的中途, 熔融玻璃塊200滴下到成型部104的開口外緣附近設置的位於轉臺106的旋轉方向前方的 傾斜面109。在為這樣的方式的情況下,優選為,當成型部104的中心位於熔融玻璃供給部 102的正下方時,轉臺106的旋轉速度最慢。
[0073] 在該情況下,當接收了熔融玻璃塊200的領先的成型部104 (104f)通過澆注位置 A時(熔融玻璃塊200被雷射傳感器檢測到時),轉臺106的旋轉速度加快,並在達到一定 的速度(最快的速度=Vmax)之後,由於轉臺106的旋轉速度受到控制,所以再次開始變 慢。因此,接下來向澆注位置A移動的在設於下一段的空的成型部104(104r)的移動速度 也隨著轉臺106的旋轉速度的減速而變慢。並且,優選將轉臺106的旋轉驅動控制為,反覆 以下這樣的動作:使得熔融玻璃塊200滴下到板狀部件107的開口外緣附近設置的位於轉 臺106的旋轉方向前方的傾斜面109 (109r),成型部104 (104r)在減速的同時進一步移動, 當成型部104(104r)的中心位於熔融玻璃供給部102的正下方時轉臺106的旋轉速度變為 最慢,之後,轉臺106的旋轉速度再次加快。
[0074] 考慮到熔融玻璃塊200從熔融玻璃供給部102的流出噴嘴102a滴下到下一次熔 融玻璃塊200滴下為止所需要的時間、設置於轉臺106的成型部104的設置間隔、以及所要 成型的玻璃塊的重量及大小等,將轉臺106的旋轉速度V、即成型部104的移動速度V設定 為:使得成型部104能夠可靠地接收到從熔融玻璃供給部102的流出噴嘴102a滴下地供給 的熔融玻璃塊200,而且,在被供給到成型部104的熔融玻璃塊200不會由於轉臺106的離 心力而從成型部104飛出的範圍內,儘可能快地設定轉臺106的旋轉速度V、即成型部104 的移動速度V。具體來說,成型部104的移動速度V優選為0mm/秒< V < 150mm/秒,更優 選為30mm/秒< V < 1 30mm/秒,特別優選為50mm/秒< V < 120mm/秒。
[0075] 通過採用使用了步進電機作為旋轉驅動機構的開環控制,不需要測定其驅動狀 態,從而能夠大幅縮短運算處理所需要的時間。由此,能夠使轉臺106的旋轉速度V、即成型 部104的移動速度V更快,從而能夠實現進一步的生產率的提高。
[0076] 並且,在通過開環控制來控制轉臺106的旋轉驅動時,如前述那樣,優選以減小慣 性力矩的方式設計轉臺106。
[0077] 這樣,對於被設置在旋轉驅動受到控制的轉臺106上的多個成型部104,這多個成 型部104在被設定成位於熔融玻璃供給部102的下方的澆注位置A處接收熔融玻璃塊200, 在使熔融玻璃塊200在成型面104b上浮起或者大致浮起的狀態下保持熔融玻璃塊200,並 向圖1和圖3中箭頭所示的方向移動。並且,在隨著轉臺106的旋轉,成型部104在加熱爐 112a內移動的期間,被保持在成型部104的成型面104b上的熔融玻璃塊200逐漸冷卻並成 型為具有規定的表面曲率的玻璃塊。
[0078] 並且,在成型部104的成型面104b上成型後的玻璃塊在到達取出位置B之前,被 逐漸冷卻至其玻璃轉化點Tg以下,並被從設置於取出位置B的取出單元114吹出的氣體吹 飛而回收到回收裝置116中。之後,被取出了玻璃塊的成型部104在加熱爐112b內移動而 被加熱、保溫之後,再次移動到澆注位置A,反覆上述工序。
[0079] 根據這樣的本實施方式,與前述那樣的現有技術相比,能夠實現更進一步的生產 率的提高,能夠在不損害成型精度的情況下在一定的時間內製造更多的玻璃塊。
[0080] 並且,對於如上述那樣地製造出的玻璃塊,適當實施被稱作冷加工的CG(曲線生 成)加工、平滑加工、研磨加工等粗研磨和精研磨加工,從而加工成精密衝壓成型用的球預 製件。並且,球預製件在後面的工序中供精密衝壓成型使用。在精密衝壓成型中,對球預製 件進行加熱/軟化,在氮氣環境等非氧化性環境中進行由衝壓成型模具實現的精密衝壓成 型。將施加於成型模具的成型面的面形狀通過衝壓成型而轉印到球預製件,由此能夠成型 出非球面透鏡等光學元件。
[0081] 這樣地得到的光學元件即使不實施磨削/研磨加工也會具有高的形狀精度。並 且,可以根據需要進行定心加工、形成防反射膜等二次加工。
[0082] 並且,可以對如上述那樣地製造出的玻璃塊實施滾磨加工而成為衝壓成型用坯 料。並且,實施了滾磨加工後的玻璃塊(衝壓成型用坯料)通過再加熱/軟化而被提供給 再加熱衝壓,並實施研磨加工,由此能夠製造光學元件(例如球面透鏡)等各種玻璃成型 品。在該再加熱衝壓成型中,也可以與上述同樣地根據需要進行定心加工、形成防反射膜等 二次加工。另外,玻璃料滴也可以在不實施研磨加工的情況下被提供給再加熱衝壓。
[0083] 實施例
[0084] 接下來,列舉具體的實施例對本發明進行詳細說明。
[0085] [實施例1]
[0086] 在使用圖1等所示的玻璃塊的成型裝置製造玻璃塊時,作為從熔融玻璃供給部 102滴下地供給的熔融玻璃塊,使用了 Si02-B203-Ba0類玻璃。並且,使玻璃的溫度(滴下溫 度)為1KKTC,粘度(滴下粘度)為29. 5dPa · s,每次以20. Omg的重量且以150m秒的間 隔滴下熔融玻璃塊,並依次提供給移動到澆注位置A的各個成型部104。熔融玻璃的種類及 其滴下條件在表1中示出。
[0087] [表 1]
[0088]
【權利要求】
1. 一種玻璃塊的製造方法,其中, 隨著沿周向等間隔地設置有多個成型部的轉臺的旋轉驅動,將一定重量的熔融玻璃塊 提供給移動到熔融玻璃供給部的下方的各個所述成型部,並進行冷卻來製造玻璃塊,所述 成型部在成型面上具有多個氣體噴出孔,在製造所述玻璃塊時, 從所述熔融玻璃供給部每次滴下一定重量的所述熔融玻璃塊,並且, 控制所述轉臺的旋轉驅動,使得所述轉臺根據所述熔融玻璃塊滴下的時機進行加減速 並連續地旋轉,或者使得所述轉臺以恆定的速度連續地旋轉。
2. 根據權利要求1所述的玻璃塊的製造方法,其中, 所述轉臺的旋轉驅動是檢測所述熔融玻璃塊滴下的情況並根據檢測到的信號來進行 的。
3. 根據權利要求1或2所述的玻璃塊的製造方法,其中, 通過開環控制來控制所述轉臺的旋轉驅動。
4. 根據權利要求1至3中的任一項所述的玻璃塊的製造方法,其中, 將所述轉臺的旋轉驅動控制為,使得所述轉臺根據所述熔融玻璃塊滴下的時機進行加 減速並連續地旋轉,而且,將所述轉臺的旋轉驅動控制為,當所述成型部位於所述熔融玻璃 供給部的下方時,所述轉臺的旋轉速度成為比最快的速度慢的速度。
5. 根據權利要求4所述的玻璃塊的製造方法,其中, 將所述轉臺的旋轉驅動控制為,使得所述轉臺根據所述熔融玻璃塊滴下的時機進行加 減速並連續地旋轉,而且,將所述轉臺的旋轉驅動控制為,當所述成型部位於所述熔融玻璃 供給部的下方時,所述轉臺的旋轉速度最慢。
6. 根據權利要求1至5中的任一項所述的玻璃塊的製造方法,其中, 所述成型部形成為凹陷狀並通過從所述氣體噴出孔噴出浮起用氣體而以使所述熔融 玻璃塊浮起或者大致浮起的狀態接收所述熔融玻璃塊,並且,在所述成型部的開口外緣附 近具有朝向所述成型部的中心向斜下方傾斜的斜面,所述熔融玻璃塊滴下到所述斜面上, 並被所述斜面引導著向所述成型部移動。
7. 根據權利要求6所述的玻璃塊的製造方法,其中, 將所述轉臺的旋轉驅動控制為,使得所述轉臺根據所述熔融玻璃塊滴下的時機進行加 減速並連續地旋轉,而且,將所述轉臺的旋轉驅動控制為,當位於所述轉臺的旋轉方向前方 的所述斜面位於所述熔融玻璃供給部的正下方時,所述轉臺的旋轉速度最慢。
8. 根據權利要求6所述的玻璃塊的製造方法,其中, 將所述轉臺的旋轉驅動控制為,使得所述轉臺根據所述熔融玻璃塊滴下的時機進行加 減速並連續地旋轉,而且,將所述轉臺的旋轉驅動控制為,當所述成型部的中心位於所述熔 融玻璃供給部的正下方時,所述轉臺的旋轉速度最慢。
9. 根據權利要求1至8中的任一項所述的玻璃塊的製造方法,其中, 所述轉臺的半徑為100mm?200mm,設置於所述轉臺的所述成型部的數量為36?180。
10. 根據權利要求1至9中的任一項所述的玻璃塊的製造方法,其中, 所述熔融玻璃塊的重量為1. 〇mg?200mg,或者所述熔融玻璃塊的直徑為0. 5mm? 4. 0mm〇
11. 根據權利要求1至10中的任一項所述的玻璃塊的製造方法,其中, 從所述熔融玻璃供給部以30毫秒?200毫秒的間隔滴下所述熔融玻璃塊。
12. 根據權利要求1至11中的任一項所述的玻璃塊的製造方法,其中, 相鄰的兩個所述成型部的中心之間的距離為2. 0mm?7. 9mm。
13. 根據權利要求1至12中的任一項所述的玻璃塊的製造方法,其中, 所述成型部的移動速度比〇mm/秒大且在150mm/秒以下。
14. 一種玻璃塊的成型裝置,其具有:多個成型部,它們在成型面上具有多個氣體噴出 孔;轉臺,其沿周向等間隔地設置有所述成型部;以及旋轉驅動機構,其使所述轉臺以旋轉 軸為中心旋轉,所述玻璃塊的成型裝置使所述成型部依次移動到向所述成型部供給熔融玻 璃塊的熔融玻璃供給部的下方,供給一定重量的所述熔融玻璃塊,並進行冷卻來製造玻璃 塊,其中, 所述玻璃塊的成型裝置具備旋轉驅動控制部,所述旋轉驅動控制部對所述轉臺的旋 轉驅動進行控制,使得所述轉臺根據所述熔融玻璃塊滴下的時機進行加減速並且連續地旋 轉,或者使得所述轉臺以恆定的速度連續地旋轉。
15. 根據權利要求14所述的玻璃塊的成型裝置,其中, 所述玻璃塊的成型裝置還具備傳感器,所述傳感器檢測從所述熔融玻璃供給部滴下所 述熔融玻璃塊的情況並發出信號, 所述旋轉驅動機構根據所述信號來控制所述轉臺的旋轉驅動。
16. 根據權利要求14或15所述的玻璃塊的成型裝置,其中, 所述旋轉驅動控制部通過開環控制來控制所述轉臺的旋轉驅動。
17. 根據權利要求14至16中的任一項所述的玻璃塊的形成裝置,其中, 所述旋轉控制部根據來自所述傳感器的所述信號將所述轉臺的旋轉驅動控制為,使得 所述轉臺進行加減速並連續地旋轉,而且,將所述轉臺的旋轉驅動控制為,當所述成型部位 於所述熔融玻璃供給部的下方時,所述轉臺的旋轉速度成為比最快的速度慢的速度。
18. 根據權利要求14至16中的任一項所述的玻璃塊的形成裝置,其中, 所述旋轉控制部根據來自所述傳感器的所述信號將所述轉臺的旋轉驅動控制為,使得 所述轉臺進行加減速並連續地旋轉,而且,將所述轉臺的旋轉驅動控制為,當所述成型部位 於所述熔融玻璃供給部的下方時,所述轉臺的旋轉速度最慢。
19. 根據權利要求18所述的玻璃塊的成型裝置,其中, 所述成型部形成為凹陷狀並通過從所述氣體噴出孔噴出浮起用氣體而以使所述熔融 玻璃塊浮起或者大致浮起的狀態接收所述熔融玻璃塊,在所述成型部的開口外緣附近形成 有朝向所述成型部的中心向斜下方傾斜的斜面。
20. 根據權利要求14至19中的任一項所述的玻璃塊的成型裝置,其中, 所述轉臺的半徑為100mm?200mm,設置於所述轉臺的所述成型部的數量為36?180。
21. 根據權利要求14至20中的任一項所述的玻璃塊的成型裝置,其中, 相鄰的兩個所述成型部的中心之間的距離為2. 0mm?7. 9mm。
22. 根據權利要求14至21中的任一項所述的玻璃塊的成型裝置,其中, 所述成型部的直徑為〇. 3mm?4. 5mm。
23. -種衝壓成型用坯料的製造方法,其中, 利用權利要求1至13中的任一項所述的玻璃塊的製造方法製造玻璃塊,並對所述玻璃 塊進行滾磨加工。
24. -種玻璃成型品的製造方法,其中, 利用權利要求23所述的衝壓成型用坯料的製造方法製造衝壓成型用坯料,對所述衝 壓成型用坯料進行加熱/軟化,進行衝壓成型而得到玻璃成型品。
25. -種球預製件的製造方法,其中, 利用權利要求1至13中的任一項所述的玻璃塊的製造方法製造玻璃塊,並對所述玻璃 塊實施冷加工。
26. -種光學元件的製造方法,其中, 利用權利要求25所述的球預製件的製造方法製造球預製件,對所述球預製件進行加 熱/軟化,進行精密衝壓成型而得到光學元件。
【文檔編號】C03B11/02GK104066691SQ201380006394
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年1月24日 優先權日:2012年1月24日
【發明者】井口義規 申請人:Hoya株式會社