JP2004107205A - レーザビームによってアンプルを密封するための装置と方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザビームによってアンプルを密封するための装置と方法を改良して、多種多様の寸法のアンプルを簡単に加工できるようにする。
【解決手段】レーザビームによってアンプル２を密封する装置が少なくとも１つのレーザビーム１５を発生する装置２０を有している。本発明ではレーザビーム１５が、種々異なったサイズ型態のアンプル２を加工できるようにアンプル２のヘッド区分１を加熱するために上下運動可能に配置されており、しかもレーザビーム１５によって加熱すべき区域３が、アンプル２の被加熱域の直径に常時ほぼ等しい。
【選択図】図１

Description

　本発明は、２つの独立請求項１及び５において発明の上位概念として特定した形式の、レーザビームによってアンプルを密封するための装置と方法に関する。

　前記形式の装置及び方法はすでに公知になっている（例えば、特許文献１参照。）。当該特許文献に基づいて、種々異なったサイズのアンプルを同一の装置で加工しようとする場合、いわゆるアンプル・ランス（槍状体）の直径にレーザビームを適合させる必要があることが判った。ここで云うアンプル・ランスとは、（未密封）アンプルの上部域のことである。レーザビームがアンプルに衝突する、アンプルにおけるレーザビームの高さ域が、このアンプル領域における直径にほぼ等しい場合に、満足のいく成績を得ることが可能である。更にまたレーザビームの直径を過度に大きく選んではならないことが判った。さもないと、アンプルに対して鋭角的に衝突するレーザビーム域がアンプル表面から反射されるので、このレーザビーム域内に存在するエネルギーが、アンプルのガラスを加熱するために全く又は僅かしか寄与しないからである。
国際特許９９／１０２３８号明細書

　そこで本発明の課題は、レーザビームによってアンプルを密封するための装置と方法を改良して、多種多様の寸法のアンプルを簡単に加工できるようにすることである。

　レーザビームによってアンプルを密封する装置において前記課題を解決する本発明の構成手段は、請求項１の特徴部に記載したように、レーザビームの作用中にレーザビームが装置によってアンプルの縦軸線に沿って移動可能であり、しかも該移動範囲が、アンプルのヘッド域直径にほぼ等しいヘッド域の高さ帯域内でレーザビームを作用させるような範囲に選ばれている点にある。

　レーザビームによってアンプルを密封する本発明の装置の有利な構成手段は、従属請求項としての請求項１〜請求項４に記載した通りである。レーザビームの高さ範囲をカバーするために必要な高さ調整装置は、有利な実施形態では、旋回可能なミラーによって、装置技術的に見て比較的簡便に実現される。更なる有利な実施形態では、所期の特性を有するレーザビームを調製する光学ブロックが、全体として上下運動可能に構成される。その場合、光学ブロックを、種々のアンプル高さに適合させるために始めから高さ調整できるように構成しておくのが有利である。

　光学ブロックの高さ調整はサーボモータによって行われるのが有利である。

　レーザビームによってアンプルを密封する方法において前記課題を解決する本発明の構成手段は、独立請求項としての請求項５の特徴部に記載したように、レーザビーム を縦軸線に沿って、加熱すべきヘッド域において上下運動させ、しかも該上下運動を、レーザビームによって加熱すべき領域におけるアンブルの直径にほぼ等しい範囲内で行う点にある。

　次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。

　図１には、第１アンプル２のヘッド区分１が図示されている。第１アンプル２とは、加工すべき最小型態のアンプルであり、この最小型態の第１アンプル２は約２ｍｌの液体もしくは薬剤を収容する。ヘッド区分１の領域内に示した区域３の高さｈ１は約５ｍｍに相当する。該区域３の高さｈ１は同時に、区域３におけるヘッド区分１の直径にもほぼ等しい。

　図２には、区域７を有する第２アンプル６のヘッド区分５が図示されている。第２アンプル６は、加工すべき最大型態を表わし、この最大型態の第２アンプル６は約２０ｍｌの液体もしくは薬剤を収容する。区域７の高さｈ２はその場合、約８ｍｍであり、しかも区域７におけるヘッド区分５の直径は同じく約８ｍｍである。

　図３では第１アンプル２のヘッド区分２が、レーザビームによるヘッド区分１の密封中の幾何学形状を明確にするために図示されている。図面から２つの指頭状輪郭９，１０が確認されるが、この場合、指頭状輪郭１０は第１アンプル２の成端上縁を形成して第１アンプルを密封し、かつ指頭状輪郭９は、その上位に位置する区分１１と共に除去される。更にまた図３に基づいて明らかなように、前記指頭状輪郭９，１０は、レーザビームによって加熱されるアンプル２の区域３内に位置している。指頭状輪郭９の上位及び指頭状輪郭１０の下位に位置する、加熱されなかったガラス材料は、アンプル２の成形加工には関与しない。

　図１において符号１５で示したレーザビームの円形輪郭は、５ｍｍの直径、すなわち区域３に等しい高さｈ１を有している。更にまたレーザビーム１５は第１アンプル２の縦軸線４に整合されている。いま同一のレーザビーム１５でもって第２アンプル６の区域７も加熱しようとする場合には、本発明ではレーザビーム１５が第２アンプル６の縦軸線８に沿って上下運動させられ、この場合レーザビーム１５の上限位置１５′と下限位置１５″が共に破線によって図示されている。区域７におけるレーザビーム１５の上下運動はその場合、必要に応じて１回通し式に行われるか、或いは複数回の上下運動を行うことも可能である。

　図４では、アンプル２をレーザビーム１５によって加熱する状況が平面図で示されており、この場合レーザビーム１５は、ヘッド区分１における第１アンプル２の直径に等しい直径を有している。図面から判るように、レーザビーム１５の両縁域は、第１アンプル２のヘッド区分１に対して鋭角的に照射され、それに伴って偏向させられる。その結果、レーザビーム１５の両縁域は、殆んど又は僅かしかヘッド区分１の加熱に寄与しないが、これに対してヘッド区分１のガラス表面に鈍角的に照射するレーザビーム１５のセンタ域は、完全にヘッド区分１内に侵入し、それに伴って該ヘッド区分１を加熱する。従ってレーザビーム１５の直径を、アンプルの加熱すべきヘッド区分の直径よりも小さく構成するのが有利である。この状況が図１及び図２では、前記レーザビーム１５よりも著しく小さな直径を有するレーザビーム１６によって付加的に図示されており、従って該レーザビーム１６は、第１アンプル２の場合も第２アンプル６の場合も、各アンプル２，６の区域３，７の全体をカバーして該区域を加熱するために上下運動されねばならない。

　図５には、アンプル２，６用の充填・密封プラントの一部分が図示されている。該充填・密封プラントはレーザビーム発生装置２０を備え、該レーザビーム発生装置はレーザビームを、例えば複数の導波ミラーを有するビーム案内２１によって光学ブロック２２へ導く。該光学ブロック２２は、レーザビームを所期のビーム直径並びに所期のビーム本数でアンプル２，６の所要部位に給送するように、単数又は複数のレーザビームを光学的に操作するために使用される。光学ブロック２２はこの場合、架台２３に上下運動可能に配置されており、この上下運動は矢印２４で示した通りである。前記架台２３の領域内には、それ自体公知のようにアンプル２，６用の搬送装置２５が位置している。該搬送装置２５は、図６に示したように１条のボトムレール２６を有し、該ボトムレールに沿ってアンプル２，６はステップ・バイ・ステップ式に搬送される。更にアンプル２，６のための、いわゆるローリングローラ２７が設けられており、該ローリングローラは各アンプル２，６を、各アンプルの縦軸線を中心として回転させ、これによってレーザビームの作用下で相当ヘッド区分に均等加熱が施される。アンプル２，６の上位には所謂ランス・ストリッパ２８が配置されており、該ランス・ストリッパは、アンプル２，６の密封後に屑として残留するところの、アンプル２，６のヘッド区分の領域を掴む。図５に基づいて判るように光学ブロック２２は、アンプル２，６の相当ヘッド区分を予熱するため、並びにアンプル２，６に本来の密封を施すために夫々８本のレーザビームを調製し、このために光学ブロック２２は相応の光学素子を有している。搬送装置２５によってアンプル２，６はその場合ステップ・バイ・ステップ式に夫々８桁部位ずつ搬送方向２９に移送されるので、第１の搬送ステップにおいてレーザビームがアンプル２，６のヘッド域を加熱するのに対して、次の搬送ステップ後、レーザビームがヘッド区分に作用しかつアンプル２，６のヘッド区分を溶融温度に更に加熱する間に、ランス・ストリッパ２８がアンプル２，６のヘッド区分に接触させられ、しかもランス・ストリッパによってランス屑部分が上向きに引抜かれるので、図３に示したような指頭状輪郭が個々のアンプル２，６に製作される。

　その場合アンプル２，６の昇温・予熱中も、アンプル２，６の溶融範囲への更なる加熱中も光学ブロック２２は、相応の運動法則に従って、殊にサーボモータ３０によって上下運動させられる。

　図示の実施例の変化態様によればレーザビームを予熱範囲では単に定位置でアンプル２，６に作用させることも考えられる。

　図７にはレーザビーム１６用の調整装置３２が略示されており、該調整装置は高さ調整可能な光学ブロックの代わりに、旋回可能なミラー３３を有している。該ミラー３３は調整駆動装置３４と結合されており、該調整駆動装置３４はレーザビーム１６を連続的にアンプル２の、加熱すべき区域３に沿って上下運動させ、その場合ミラー３３はその中立位置を中心として偏位させられる。

最小型態アンプルサイズの密封すべきアンプル・ヘッド域の側面図である。

最大型態アンプルサイズの密封すべきアンプル・ヘッド域の側面図である。

密封前と密封後におけるアンプルの幾何学形状を明示するためのアンプル・ヘッド域の側面図である。

密封すべきアンプル域の平面図である。

レーザビームによってアンプルを密封する装置のシステム図の斜視図である。

図５に示した装置の一部分を拡大して示した斜視図である。

旋回可能なミラーによるレーザビーム用調整装置の概略図である。

符号の説明

　１　　第１アンプルのヘッド区分、　２　　第１アンプル、　３　　第１アンプルの区域、　４　　第１アンプルの縦軸線、　５　　第２アンプルのヘッド区分、　６　　第２アンプル、　７　　第２アンプルの区域、　８　　第２アンプルの縦軸線、　９，１０　　指頭状輪郭、　１１　　区分、　１５　　レーザビーム、　１５′　　レーザビームの上限位置、　１５″　　レーザビームの下限位置、　１６　　レーザビーム、　２０　　レーザビーム発生装置、　２１　　ビーム案内、　２２　　光学ブロック、　２３　　架台、　２４　　上下運動を示す矢印、　２５　　アンプル用の搬送装置、　２６　　ボトムレール、　２７　　ローリングローラ、　２８　　ランス・ストリッパ、　２９　　搬送方向を示す矢印、　３０　　サーボモータ、　３２　　調整装置、　３３　　旋回可能なミラー、　３４　　調整駆動装置、　ｈ１，ｈ２　　高さ

Claims (6)

1. 　アンプル（２；６）の加熱すべきヘッド域（１；５）に方位づけられる少なくとも１つのレーザビーム（１５；１６）を発生する装置（２０）と、前記レーザビーム（１５，１６）の作用中に前記アンプル（２；６）をその縦軸線（４；８）を中心として回動させる手段（２７）とを備えた形式の、レーザビームによってアンプル（２；６）を密封する装置において、レーザビームの作用中にレーザビーム（１５；１６）が装置（３０；３２）によってアンプル（２；６）の縦軸線（４；８）に沿って移動可能であり、しかも該移動範囲が、アンプル（２；６）のヘッド域（１；５）直径にほぼ等しいヘッド域（１；５）の高さ帯域内でレーザビーム（１５；１６）を作用させるような範囲に選ばれていることを特徴とする、レーザビームによってアンプルを密封する装置。
2. 　移動装置（３２）が、ヘッド域（１；５）の加熱中に調整駆動装置（３４）によって中立位置を中心として旋回させられる旋回可能なミラー（３３）を有している、請求項１記載の装置。
3. 　少なくとも１つのレーザビーム（１５；１６）を発生する装置（２０）が光学ブロック（２２）を有し、かつ該光学ブロック（２２）が移動装置（３０）によって、ユニットとして上下運動させられる、請求項１記載の装置。
4. 　移動装置がサーボ駆動装置（３０）を有している、請求項３記載の装置。
5. 　アンプル（２；６）の加熱すべきヘッド域（１；５）に方位づけられる少なくとも１つのレーザビーム（１５；１６）を発生させ、しかも該レーザビームの作用中に前記アンプル（２；６）を、その縦軸線（４；８）を中心として回動する形式の、レーザビームによってアンプル（２；６）を密封する方法において、レーザビーム（１５；１６）を縦軸線（４；８）に沿って、加熱すべきヘッド域（１；５）において上下運動させ、しかも該上下運動を、レーザビーム（１５；１６）によって加熱すべき領域におけるアンブル（２；６）の直径にほぼ等しい範囲（３；７）内で行うことを特徴とする、レーザビームによってアンプルを密封する方法。
6. 　アンプル（２；６）の加熱すべき領域におけるレーザビーム（１６）の直径を、前記加熱すべき領域におけるアンプル（２；６）の直径よりも著しく小さくし、かつ前記レーザビーム（１６）を前記アンプル（２；６）の縦軸線（４；８）に整合させ、レーザビーム（１６）をアンプル（２；６）の表面に対して、実質的に正面から、つまり鈍角的に照射するようにする、請求項５記載の方法。

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