JP2007204308A - 硝子粗球成形機及び硝子粗球の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で且つ材料ロスを少なく抑えて成形することができるのは勿論のこと、精度が高くそして安価に硝子粗球を成形することが可能である硝子粗球成形機及び硝子粗球の成形方法を提供する。
【解決手段】光学硝子球を製造する際の第一加工工程に供する小粒状の硝子粗球を成形する硝子粗球成形機であって、硝子材料を密閉収容して加熱処理可能で且つ加熱処理後に冷却可能な筒状を成す成形容器８と、この成形容器８を保持して駆動源１０から伝達される動力を得て回転する円筒状枠体１１を備え、この円筒状枠体１１は、その回転軸Ｌ１に対して成形容器８の軸心Ｌ２を傾斜させた状態で成形容器８を保持可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学硝子球を製造する際の第一加工工程に供する小粒状の硝子粗球を成形するのに用いられる硝子粗球成形機及び硝子粗球の成形方法に関するものである。

上記した光学硝子球を製造する場合、資源の有効利用や、加工工程の削減や、第一加工工程に供する元材である小粒状硝子粗球の精度向上及び製造コスト低減が重要であるが、その中でも、第一加工工程に供する小粒状の硝子粗球を如何にして精度良くそして低コストで製造するかが特に重要である。

従来において、上記した小粒状の硝子粗球の成形に際しては、硝子材料であるストリップ材料又は平板プレス材料からダイヤモンド切断によってさいころ状に切出したものに対して、バレル加工などの処理を施して硝子粗球を得る方法や、ガラス丸棒を円筒状に切断したものに対して、上記と同じくバレル加工などの処理を施して硝子粗球を得る方法が採用されているが、いずれの方法においても、球状に成形するのに多くの時間を必要とするうえ、除去するガラスの量（材料のロス）が得ようとする硝子粗球とほぼ同量ないしそれに近い量になってしまうという欠点があった。

これらの欠点を解消すべく成された他の硝子粗球の成形方法としては、例えば、加熱炉内に円筒容器をその軸心を傾けた状態で設置し、軸心廻りに回転させた円筒容器の上方からガラス材料とグラファイト等の離形材とを混合供給して加熱する方法があり、この方法において、円筒容器の回転に伴って加熱されながら下方に移動するガラス材料と離形材との混合物は、表面張力によって球状に成形されることとなる。
米国特許第１９８１８３号 米国特許第３５９７１７７号 米国特許第１９４９２８号 米国特許第２４６１０１１号

ところが、上記した円筒容器を用いた成形方法において、軸心を傾けて設置した円筒容器を回転させつつ加熱を行っているので、ガラス材料と離形材との混合物の大半は順序よく下方に移動して球状に成形されるものの、混合物の中には、他に先行して下方に移動したり、他に遅れて下方に移動したりする部分が生じることが否めず、これにより、熱的な条件が部分的に異なることで硝子粗球の精度低下及び歩留り低下を招いてしまい、その結果、光学硝子球を製造する際の第一加工工程に供し得ないことがあるという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題であった。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたものであり、短時間で且つ材料ロスを少なく抑えて成形することができるのは勿論のこと、精度が高くそして安価に硝子粗球を成形することが可能である硝子粗球成形機及び硝子粗球の成形方法を提供することを目的としている。

本発明は、光学硝子球を製造する際の第一加工工程に供する小粒状の硝子粗球を成形する硝子粗球成形機であって、硝子材料を密閉収容して加熱処理可能で且つ加熱処理後に冷却可能な円筒状や角筒状などの筒状を成す成形容器と、この成形容器を保持して駆動源から伝達される動力を得て回転する容器保持部を備え、この容器保持部は、その回転軸に対して成形容器の軸心を傾斜させた状態で成形容器を保持可能とした構成としたことを特徴としており、この硝子粗球成形機の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

本発明の硝子粗球成形機では、硝子粗球を成形する場合、駆動源から伝達される動力で容器保持部を回転させると、硝子材料及び離形材を収容して密閉した成形容器は、容器保持部の回転軸廻りに旋回することから、すなわち、成形容器の軸心が容器保持部の回転軸廻りに鼓ないし円錐台を描くようにして旋回することから、硝子材料及び離形材の混合効率が高まって、ほぼ全てにわたって熱的な条件が等しくなり、したがって、全ての混合物に球形化の条件が均一に与えられることとなって、硝子粗球の精度及び歩留りがいずれも向上することとなる。

本発明によれば、上記した構成としているので、短時間で且つ材料ロスを少なく抑えて成形することができるのは言うまでもなく、光学硝子球を製造する際の第一加工工程に供し得る精度の高い硝子粗球を低コストで成形することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の硝子粗球成形機において、成形容器の内壁面には、成形容器内に収容した硝子材料との間に生じる摩擦力を高めるローレット加工による凹凸やメッシュの内張りなどの摩擦力増加手段を設けた構成とすることができる。

この構成を採用した場合には、成形容器内における硝子材料と離形材との混合物が内壁面上を滑動し難くなり、その結果、硝子材料及び離形材の混合効率がより一層高まることとなる。

上記した硝子粗球成形機を用いて光学硝子球を製造する際の第一加工工程に供する小粒状の硝子粗球を成形するに際しては、例えば、容器保持部にその回転軸に対して軸心を傾斜させた状態でセットした成形容器に硝子材料を収容して密閉し、次いで、駆動源から伝達される動力で容器保持部を回転させて成形容器を容器保持部の回転軸廻りに旋回させつつ、成形容器内の硝子材料を所定温度で且つ所定時間加熱してガラス球状に成形した後、成形容器内においてガラス球状に成形された硝子材料を急速冷却して凍結させる構成を採用することが可能である。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明の硝子粗球成形機の一実施例を示している。図１に示すように、この硝子粗球成形機１は、加熱炉２と、この加熱炉２への導入部３と、鉛直方向に配置したシリンダ４からの動力を得て昇降して加熱炉２及び導入部３間を開放遮断する扉５と、水平方向に配置したシリンダ６からの動力を得て加熱炉２及び導入部３間で往復移動するステージ７と、密閉可能な供給取出し口８ａを具備して硝子材料及び離形材の混合物Ｗを収容する円筒状を成す成形容器８と、ステージ７上において成形容器８を保持し且つ回転ロッド９を介して駆動源１０から伝達される動力を得てステージ７と平行を成す回転軸Ｌ１廻りに回転する円筒状枠体（容器保持部）１１を備えている。

この場合、円筒状枠体１１は、図２に示すように、その一方の端部に容器固定用ブラケット１１ａを有していると共に、他方の端部にも容器固定用ブラケット１１ａを有しており、回転軸Ｌ１を間にしてこれらの容器固定用ブラケット１１ａを互いに１８０°オフセットさせることにより、回転軸Ｌ１に対して成形容器８の軸心Ｌ２を傾斜させた状態で成容器８を固定することができるようにしてある。

また、成形容器８の内壁面８ｂには、成形容器８内に収容した混合物Ｗとの間に生じる摩擦力を高めるローレット加工による凹凸（摩擦力増加手段）８ｃが設けてある。

この硝子粗球成形機１により、光学硝子球を製造する際の第一加工工程に供する小粒状の硝子粗球を成形するに際しては、まず、導入部３側に位置させたステージ７上の円筒状枠体１１に、硝子材料及び離形材の混合物Ｗを収容密閉した成形容器８をセットしたのち、回転ロッド９を介して円筒状枠体１１に駆動源１０から動力を付与して回転を開始させる。

次に、鉛直方向シリンダ４を作動させて扉５を上昇させるのに続いて、水平方向シリンダ６を作動させて成形容器８を載せたステージ７を導入部３から加熱炉２内に移動させ、扉５を下降させるのと同時に加熱炉２内の温度を上昇させる。

そして、成形容器８を円筒状枠体１１の回転軸Ｌ１廻りに旋回させつつ、成形容器８内の混合物Ｗを所定温度で且つ所定時間加熱してガラス球状に成形した後、加熱炉２内の温度を急速に下げて、成形容器８内におけるガラス球状に成形された混合物Ｗを急冷して凍結させ、最後に、扉５を上昇させて成形容器８を載せたステージ７を加熱炉２から導入部３に移動させる。

上記した硝子粗球成形機１では、駆動源１０から伝達される動力で円筒状枠体１１を回転させると、円筒状枠体１１に対して容器固定用ブラケット１１ａを介して固定した成形容器８は、円筒状枠体１１の回転軸Ｌ１廻りに旋回することから、すなわち、成形容器８の軸心Ｌ２が円筒状枠体１１の回転軸Ｌ１廻りに鼓ないし円錐台を描くようにして旋回することから、混合物Ｗの混合効率が高まって、ほぼ全てにわたって熱的な条件が等しくなり、したがって、全ての混合物Ｗに球形化の条件が均一に与えられることとなって、硝子粗球の精度及び歩留りがいずれも向上することとなる。

そこで、上記した硝子粗球成形機１により、φ５．２ｍｍの硝子粗球の成形を試みた。すなわち、上記硝子粗球成形機１の成形容器８に、得ようとする硝子粗球とほぼ同体積の円筒形材料３００ｇと、離形材としてのグラファイト１５０ｇとを収容して、加熱炉２内において、円筒状枠体１１を６０回／ｍｉｎ．で回転させつつ、８００℃で５分間の加熱を行ったところ、φ５．２±０．１５ｍｍの硝子粗球を得た。

また、上記硝子粗球成形機１の成形容器８に、得ようとする硝子粗球とほぼ同体積の円筒形材料３００ｇと、離形材としてのグラファイト１０ｇとを収容して、加熱炉２内において、円筒状枠体１１を６０回／ｍｉｎ．で回転させつつ、６８０℃で５分間の加熱を行ってφ４．５ｍｍの硝子粗球の成形を試みたところ、φ４．５±０．０５ｍｍの硝子粗球を得た。

これらの成形で得た硝子粗球は、いずれも光学硝子球を製造する際の第一加工工程に供することができるものであり、これにより、上記した硝子粗球成形機１を用いて精度の良い硝子粗球を低コストで成形することが可能であることが実証できた。

そして、上記した硝子粗球成形機１を用いて硝子粗球を成形すると、材料のロスが極めて少なく抑えられ、従来のさいころ材料を使用した場合の２倍（円筒形材料を使用した場合の１．５倍）が製品化され、加えて、バレル加工工程が削減可能になり、したがって、上記した硝子粗球成形機１が、資源の有効活用及びコストの節減に寄与し得ることが判る。

本発明の硝子粗球成形機の一実施例を示す断面説明図である。（実施例１） 図１における硝子粗球成形機の成形容器を保持した状態の円筒状枠体の正面説明図である。（実施例１）

符号の説明

１ 硝子粗球成形機
８ 成形容器
８ｂ 成形容器の内壁面
８ｃ ローレット加工による凹凸（摩擦力増加手段）
１０ 駆動源
１１ 円筒状枠体（容器保持部）
Ｌ１ 円筒状枠体の回転軸
Ｌ２ 成形容器の軸心
Ｗ 混合物

Claims (3)

1. 光学硝子球を製造する際の第一加工工程に供する小粒状の硝子粗球を成形する硝子粗球成形機であって、硝子材料を密閉収容して加熱処理可能で且つ加熱処理後に冷却可能な筒状を成す成形容器と、この成形容器を保持して駆動源から伝達される動力を得て回転する容器保持部を備え、この容器保持部は、その回転軸に対して成形容器の軸心を傾斜させた状態で成形容器を保持可能としたことを特徴とする硝子粗球成形機。
2. 成形容器の内壁面には、成形容器内に収容した硝子材料との間に生じる摩擦力を高める摩擦力増加手段を設けた請求項１に記載の硝子粗球成形機。
3. 光学硝子球を製造する際の第一加工工程に供する小粒状の硝子粗球を請求項１又は２に記載の硝子粗球成形機を用いて成形するに際して、容器保持部にその回転軸に対して軸心を傾斜させた状態でセットした成形容器に硝子材料を収容して密閉し、次いで、駆動源から伝達される動力で容器保持部を回転させて成形容器を容器保持部の回転軸廻りに旋回させつつ、成形容器内の硝子材料を所定温度で且つ所定時間加熱してガラス球状に成形した後、成形容器内においてガラス球状に成形された硝子材料を急速冷却して凍結させることを特徴とする硝子粗球の成形方法。

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