(57)【要約】【課題】球状キャビティが形成された型本体を３つの型部材に分割することで型部材の加工性の容易化を図る。【解決手段】ガラス球体３６を成形するためのガラス球体成形型１０は、ガラス素材を充填する球状キャビティ１４の中央部を構成するための中型１６と、球状キャビティ１４の中央部の両側のうちの一方を構成するための上型１８と、球状キャビティ１４の中央部の両側のうちの他方を構成するための下型２０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス球体を成形するためのガラス球体成形型において、
ガラス素材を充填する球状キャビティの中央部を構成するための中型と、
前記球状キャビティの中央部の両側のうちの一方を構成するための第１の型と、
前記球状キャビティの中央部の両側のうちの他方を構成するための第２の型と、
を有することを特徴とする、ガラス球体成形型。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス球体成形型において、
前記中型は、前記球状キャビティの赤道を含む平面に関し対称な形状であることを特徴とする、ガラス球体成形型。
【請求項３】
請求項１に記載のガラス球体成形型において、
前記中型は、前記第１の型側と前記第２の型側との間で複数に分割されていることを特徴とする、ガラス球体成形型。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のガラス球体成形型において、
前記中型、並びに前記第１及び第２の型のうちの少なくとも１つに、外部雰囲気と前記球状キャビティとを連通する孔部が形成されていることを特徴とする、ガラス球体成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型本体に球状キャビティを形成し、この球状キャビティにガラス素材を充填してガラス球体を得るガラス球体成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、球形状のガラス素材を製造するには、立方体形状の複数のブロック素材にバレル研削を施し、球形状に研削することで行っていた。しかし、このとき、バレル研削時にブロック素材同士が干渉することにより、各ガラス素材に微細なクラックが発生するおそれがあった。このため、近年、球状のガラス素材を成形手段により製造するようになった。
【０００３】
例えば、特許文献１には、金型を用いてセラミックスの球体を成形する技術が開示されている。
この特許文献１では、上型及び下型とこれらを嵌挿するスリーブとを有し、上型及び下型間にセラミックス粉末を充填してセラミックス製ボールを加圧成形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、型合わせ面に生じた帯状の凸部を除去するため、焼結前の仮焼結段階で研磨加工を行う必要があった。この帯状の凸部は、球状の成形空間（球状キャビティ）に全く同一体積のセラミックス粉末を充填するのは困難なことから、駄肉の逃げ部として設けられるものである。
また、特許文献１では、成形型を上型及び下型の２つに分割していたため、これら上型及び下型のキャビティ形状は半球に近く、上型及び下型の周辺部の加工には、制御が難しく加工が困難であった。
【０００６】
例えば、図１２は、従来の下型１２０の断面図を示している。
同図１２に示すように、下型１２０のキャビティ１１４の形状は略半球に近く、深い球面形状のため断面の中心角の半分θ（以下、説明の便宜上、中心角という）が大きかった。このため、キャビティ１１４を研削、研磨する時に、その周辺部（Ｐ点）の加工が難しく、また、加工取り代も大きいため、加工機に多大の負担がかかっていた。
【０００７】
すなわち、図１３に示すように、下型１２０を加工機のチャック１３２で固定して矢印Ａ方向に回転させ、ボールエンドミル１３４でキャビティ１１４を研削、研磨する際、周辺部（Ｐ点）を加工するにはボールエンドミル１３４を矢印Ｄ方向に傾ける必要があった。このため、加工制御が難しく、特に周辺部（Ｐ点）に磨き残りが発生するという課題があった。
【０００８】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、球状キャビティが形成された型本体を少なくとも３つの型部材に分割することで型部材の加工性の容易化を図り得るガラス球体成形型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るガラス球体成形型は、
ガラス球体を成形するためのガラス球体成形型において、
ガラス素材を充填する球状キャビティの中央部を構成するための中型と、
前記球状キャビティの中央部の両側のうちの一方を構成するための第１の型と、
前記球状キャビティの中央部の両側のうちの他方を構成するための第２の型と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記のガラス球体成形型において、
前記中型は、前記球状キャビティの赤道を含む平面に関し対称な形状である。
さらに、本発明は、上記のガラス球体成形型において、
前記中型は、前記第１の型側と前記第２の型側との間で複数に分割されている。
また、本発明は、上記のガラス球体成形型において、
前記中型、並びに前記第１及び第２の型のうちの少なくとも１つに、外部雰囲気と前記球状キャビティとを連通する孔部が形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、球状キャビティが形成された型本体を少なくとも３つの型部材に分割することで型部材の加工性の容易化を図ったガラス球体成形型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１のガラス球体成形型の断面図である。
【図２】同上の中型加工用のブロック部材の断面図である。
【図３】同上の中型の加工工程の断面図である。
【図４】同上の中型の加工後の断面図である。
【図５】バイトを用いて中型を球面加工するときの状態を示す図である。
【図６】上型の断面図である。
【図７】エンドミルによる上型の球面加工の状態を示す図である。
【図８】下型の球面加工の状態を示す図である。
【図９】ガラス球体の外観を示す図である。
【図１０】実施の形態２のガラス球体成形型の断面図である。
【図１１Ａ】同上の第１の中型の断面図である。
【図１１Ｂ】同上の第２の中型の断面図である。
【図１２】従来の下型の断面図である。
【図１３】従来の下型の加工方法の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本実施の形態について説明する。
［実施の形態１］
【００１４】
図１は、本実施の形態のガラス球体成形型の断面図、図２は、中型加工用のブロック部材の断面図、図３は、中型の加工工程の断面図、図４は、中型の加工後の断面図である。
同図１において、ガラス球体成形型１０は、型本体１２の内部に球状キャビティ１４が形成されている。この型本体１２は、球状キャビティ１４を通る平行な平面Ｆ１−Ｆ１，Ｆ２−Ｆ２で切断されて３つに分割されている。すなわち、型本体１２は、球状キャビティ１４の赤道Ｘ−Ｘを含む中型１６、この中型１６に両極側（赤道Ｘ−Ｘと直交する南極側及び北極側）から接する第１の型としての上型１８、及び第２の型としての下型２０に分割されている。中型１６は、球状キャビティ１４の中央部１４ａを構成するためのものである。上型１８は、球状キャビティ１４の中央部１４ａの両側のうちの一方１４ｂを構成するためのものである。下型２０は、球状キャビティ１４の中央部１４ａの両側のうちの一方１４ｃを構成するためのものである。
【００１５】
また、本実施の形態では、中型１６は、球状キャビティ１４の赤道Ｘ−Ｘを含む平面Ｙ−Ｙに関し対称な形状であることができる。中型１６は、球状キャビティ１４の赤道Ｘ−Ｘを中心として南北に等しい距離ａ，ａで分割されている。このように、中型１６を、球状キャビティ１４の赤道Ｘ−Ｘを中心として南北側に等しく形成することで、球面の加工制御を行いやすくしている。
【００１６】
このように、中型１６を、赤道Ｘ−Ｘを中心として南北側に等しく形成したことで、上型１８と下型２０は対称形状に分割されることになる。こうして、上型１８と下型２０に全く同一の研削・研磨加工を施すことで、効率的に上型１８と下型２０を得ることができる。
なお、型本体１２を複数（３つ）に分割したのは、中型１６、上型１８、及び下型２０の夫々の球面の加工深さを浅くして、加工の容易化を図るためである。加工深さが深いと、工具の支持角度が大きくなり加工性に影響する。
【００１７】
さらに、上型１８には、外部雰囲気と球状キャビティ１４とを連通させる駄肉逃げ孔（孔部）２２が形成されている。この駄肉逃げ孔２２は、球状キャビティ１４内に充填された軟化した余剰のガラス素材の逃げ出しを許容するために設けられるものである。これは、球状キャビティ１４と全く同一の体積のガラス素材を充填することは困難であるからである。
【００１８】
この駄肉逃げ孔２２は、球状キャビティ１４の中心を通るように上型１８の中心に形成するのが好ましい。こうすることで、駄肉逃げ孔２２に逃げた余剰のガラス素材が、重力の作用で本体ガラス側に均等圧を及ぼすこととなり、ヒケのない均質なガラス球体３６（図９参照）が得られるためである。
また、この駄肉逃げ孔２２はガス抜き孔としての機能も併有している。ただし、この駄肉逃げ孔２２を上型１８に形成する代わりに、中型１６や下型２０に形成してもよい。また、これら上型１８と下型２０等の夫々に形成してもよい。なお、この駄肉逃げ孔２２に充填されたガラス素材は、冷却後、後加工により除去される。
【００１９】
図２〜図５は、中型１６の加工工程を示す図である。
まず、図２に示すように、断面矩形状のブロック部材２４を準備する。このブロック部材２４の断面は、幅Ｗ、高さＨをなしていて、幅Ｗに比して高さＨは相対的に大きくない方が好ましい。前述したように、加工深さが大きいと加工性が低下するためである。
【００２０】
なお、ブロック部材２４の材質は特に限定されるものではないが、例えば超硬合金（ＷＣ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等が用いられる。球状キャビティ１４の加工面は高精度に加工される必要があり、また、成形時には高温となるため軟質材料では不向きであるからである。
従って、上型１８と下型２０も、中型１６と同じ材質を用いるのが好ましい。
【００２１】
このブロック部材２４に対し、図３に示すように、加工予定の球状キャビティ１４の中心Ｏを通るように、ドリル２６を用いてブロック部材２４の上下面を貫通する貫通孔２８を形成する。このときの貫通孔２８の大きさは、球状キャビティ１４の球面１４ａ（図３の破線参照）に接触しないような大きさとする。
このように、中間工程で貫通孔２８を形成することにより、球面加工時の取り代が少なくなり、その後の加工機への負担が小さくなる。
この貫通孔２８により、中型１６の肉厚が薄くなり取り代の体積も小さくすることができる。こうして、全工程での加工取り代から貫通孔２８の体積を減らすことができる。
【００２２】
図４は、中型１６の加工後の断面形状を示す図である。
この中型１６は、図３のブロック部材２４にドリルで貫通孔２８を穿設した後、さらに後述するように、球状の研削、研磨加工を施して球状キャビティ１４の球面１４ａを形成したものである。
一般に、中型１６の断面の中心角αは７０〜８０°以下が好ましく、さらに好ましくは５０°以下がよい。球状キャビティ１４をバイト３１で加工する際、中心角αが小さいと、取り代も少なくなり、加工機への負担が少なくなって加工性もよくなるためである。
【００２３】
このように、中心角αを小さくすることで、球状キャビティ１４の周辺（Ｐ点）を加工するときの磨き残りを少なくすることができる。
【００２４】
図５は、バイト３１を用いて中型１６を球面加工するときの状態を示す図である。
すなわち、ブロック部材２４の中心に貫通孔２８を形成した後、そのブロック部材２４をチャック３２で固定し、矢印Ａ方向に回転させる。この状態で、バイト３１を被加工面が所望の球面形状となるように、バイト３１を前後方向（矢印Ｂ方向）及び上下方向（矢印Ｃ方向）に運動させて加工する。
この場合、バイト３１を傾ける必要がなく、研削・研磨加工する際の制御もしやすくなり加工性が向上する。
【００２５】
図６は、上型１８の断面図、図７は、エンドミル３４による上型１８の球面加工の状態を示す。
上型１８の加工においても、中心角αが小さいと、取り代も少なくなり、エンドミル３４の傾斜角度も小さくて済む。こうして、上型１８を研削・研磨加工する際の制御ならびに加工性が向上する。また、本実施の形態では、不図示のドリルを用いて球状キャビティ１４の球面１４ａの中心位置に駄肉逃げ孔２２を形成している。
【００２６】
この駄肉逃げ孔２２は、球状キャビティ１４に軟化したガラス素材が充填された際、余剰のガラス素材の逃げ出しを許容するものである。この駄肉逃げ孔２２を設けたことで、従来のような凸状帯部のない略真球に近いガラス球体を得ることができる。
なお、成形後の冷却工程では、駄肉逃げ孔２２に残ったガラス素材は固化するが、この部分は後加工により削除される。
【００２７】
図７は、エンドミル３４を用いて上型１８を球面加工するときの状態を示す図である。
この場合、球状キャビティ１４を研削、研磨する際に、エンドミル３４を矢印Ｄ方向に傾けて周辺部（Ｐ点）を加工するが、球状キャビティ１４が浅いためわずかに傾けるだけで足りる。
【００２８】
図８は、下型２０の断面図を示す。
この場合も、図７と同様の手段で、エンドミル３４により球状キャビティ１４の球面１４ａを加工することができる。この場合も、球状キャビティ１４を研削、研磨する際に、球状キャビティ１４が浅いため、エンドミル３４をわずかに傾けるだけで足りる。
なお、本実施の形態では、型本体１２を３つに分割した場合について説明したが、３つ以上であれば、分割個数は適宜選択することができる。
【００２９】
図９は、本実施の形態のガラス球体成形型１０を用いて成形したガラス球体３６の外観を示している。
このガラス球体３６には、突起３８が球面から突出するように形成されている。この突起３８は、上型１８の駄肉逃げ孔２２によって形成された部分であり、最終的に研削により除去される。
【００３０】
本実施の形態によれば、内部に球状キャビティ１４が形成された型本体１２を、中型１６、上型１８、下型２０の３つに分割することで加工性の容易化を図ることができる。
また、上型１８に駄肉逃げ孔２２を形成したので、凸状帯部等のない略真球に近いガラス球体３６を得ることができる。
［実施の形態２］
【００３１】
図１０は、本実施の形態のガラス球体成形型１０の断面図である。
なお、実施の形態１と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態では、中型１６を複数（本実施の形態では２つ）に分割した点が実施の形態１と相違している。中型１６は、上型１８側と下型２０側との間で複数に分割されている。
ガラス球体成形型１０は、型本体１２の内部に球状キャビティ１４が形成されている。この型本体１２は、第１の中型１６１及び第２の中型１６２と、上型１８と、下型２０と、を有している。
【００３２】
本実施の形態では、中型１６を赤道Ｘ−Ｘを通る平面で切断し、第１の中型１６１と第２の中型１６２とに分割したものである。
図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、中型１６を、第１の中型１６１と第２の中型１６２に分割したことで、第１と第２の中型１６１、１６２の夫々の球状キャビティ１４をさらに浅く形成することができる。
【００３３】
これにより、第１と第２の中型１６１、１６２を研削、研磨するには、実施の形態１の図２〜図５に示したように、ブロック部材に対しドリルを用いて貫通孔を形成し、さらに、バイトを前後方向（図５の矢印Ｂ方向）及び上下方向（図５の矢印Ｃ方向）に運動させて加工すればよい。
なお、第１の中型１６１と第２の中型１６２は、赤道Ｘ−Ｘを中心として対称であるため、一方の中型（１６１又は１６２）のみを加工すればよい。一方を１８０°反転させれば、他方に使用することができるためである。
【００３４】
また、本実施の形態では、中型１６を２つに分割した場合について説明したが、これに限らない。中型１６を３つ以上に分割してもよい。
本実施の形態によれば、内部に球状キャビティ１４が形成された型本体１２を４つの型部材（第１の中型１６１、第２の中型１６２、上型１８、下型２０）に分割することで、夫々の型部材のさらなる加工性の容易化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０      ガラス球体成形型
１２      型本体
１４      球状キャビティ
１４ａ    球面
１６      中型
１６１      第１の中型
１６２      第２の中型
１８      上型
２０      下型
２２      駄肉逃げ孔
２４      ブロック部材
２６      ドリル
２８      貫通孔
３１      バイト
３２      チャック
３４      エンドミル
３６      ガラス球体
３８      突起
１１４    球面
１２０    下型
１３２    チャック
１３４    エンドミル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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