JP2005041745A - Method and apparatus for manufacturing glass cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化学分析に用いられる角型形状をしたガラスセルの製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a square-shaped glass cell used for chemical analysis.
化学分析では、例えば、試薬と反応した被検試料をガラスセル内に充填し、ガラスセルに光を透過させて、その吸収率を測定する分析装置が使用されている。この装置に用いるガラスセルとしては、角型形状のものが用いられる。この角型形状のガラスセルは、ガラスからなる有底管を基材として成形されている。
ガラスセルの製造では、従来より外形が角形状の内型および外側の外型を用いて行われている。この製造では、有底管を電気炉等により成形可能な温度に加熱した後、角形状の内型を有底管の開口部から押し込み、次いで、外型を有底管の外周面に押し付けて内型と外型との間で有底管を角型形状に成形する。そして、冷却の後、外型を成形品から離隔すると共に、内型を成形品から引き抜き、さらに所定の長さに切断して完成品とする。
In the production of glass cells, conventionally, an inner mold having an angular outer shape and an outer mold having an outer shape are used. In this production, after heating the bottomed tube to a temperature that can be molded by an electric furnace or the like, the square inner mold is pushed through the opening of the bottomed tube, and then the outer mold is pressed against the outer peripheral surface of the bottomed tube. A bottomed tube is formed into a square shape between the inner mold and the outer mold. Then, after cooling, the outer mold is separated from the molded product, and the inner mold is pulled out of the molded product, and further cut into a predetermined length to obtain a finished product.
従来のガラスセルの製造では、成形品から内型を引き抜く際に、内型が成形品内面を摺動するため、成形品の内面が擦れて傷付いている。このような傷付きがある場合には、分析時の光が散乱するため、高精度に分析できない問題を有している。また、内型の引き抜きの際に、内型が振動したり、ブレた場合には、成形品が割れる問題も有している。 In the conventional glass cell manufacturing, when the inner mold is pulled out from the molded product, the inner mold slides on the inner surface of the molded product, so that the inner surface of the molded product is rubbed and damaged. In the case where there is such a scratch, the light at the time of analysis is scattered, so that there is a problem that it cannot be analyzed with high accuracy. In addition, when the inner mold is pulled out, the molded product breaks if the inner mold vibrates or shakes.
本発明はこのような従来の問題点を考慮してなされたものであり、内型の引き抜きの際に成形品内面の傷付きが発生することなく、また割れの発生を防止することが可能なガラスセルの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and it is possible to prevent the occurrence of cracks without causing damage to the inner surface of the molded product when the inner mold is pulled out. It aims at providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of a glass cell.
請求項1の発明のガラスセルの製造方法は、有底管からガラスセルを成形するガラスセルの製造方法において、前記有底管を角形状の内型に覆い被せる工程と、前記有底管をその底部から成形可能な温度に加熱することにより有底管を自重で延伸させて略内型形状に成形する第1工程と、前記有底管の外周面に外型を押し付けて内型との間で有底管を押圧成形する第2工程と、前記有底管の外周面から外型を僅かに離型させ、有底管の内部をブロー加圧することにより外型に有底管の外周面を押し付けて、有底管の外周面を外型形状に成形する第3工程と、を有することを特徴とする。
The method of manufacturing a glass cell according to
請求項1の発明では、角形状の内型に有底管を覆い被せた状態で、有底管を底部から加熱することにより有底管が延伸して略内型形状に沿った状態となり、この状態で外型と内型とによって押圧成形するため、内型および外型の型形状を有底管に転写することができると共に、有底管の肉厚を規定の厚さにすることができる。
In the invention of
第3工程では、外型を有底管から離した状態で、有底管の内部をブロー加圧して外型に有底管の外周面を押し付けることにより、有底管の外周面を外型形状に成形する。このようなブロー加圧により、有底管の外周面を高精度に成形できるため、後工程で研削や研磨を行う必要がなくなる。 In the third step, with the outer mold separated from the bottomed tube, the inner surface of the bottomed tube is blow-pressed and the outer surface of the bottomed tube is pressed against the outer mold, so that the outer surface of the bottomed tube is Mold into shape. Such blow pressurization allows the outer peripheral surface of the bottomed tube to be formed with high accuracy, eliminating the need for grinding or polishing in a subsequent process.
有底管内部へのブロー加圧においては、有底管の内面が内型から離れた非接触状態となる。このため、有底管を内型から離型する際に、有底管の内周面が内型と摺動することがなく、摺動に起因した有底管の内周面の傷付きを防止することができる。また、内型と有底管の内周面の間に隙間ができるため、内型からの離型の際に、内型が振動やブレが発生しても有底管が割れることがなくなる。 In blow pressurization to the inside of the bottomed tube, the inner surface of the bottomed tube is in a non-contact state away from the inner mold. For this reason, when the bottomed tube is released from the inner mold, the inner peripheral surface of the bottomed tube does not slide with the inner mold, and the inner peripheral surface of the bottomed tube is damaged due to the sliding. Can be prevented. In addition, since a gap is formed between the inner mold and the inner peripheral surface of the bottomed tube, the bottomed tube will not be broken even if vibration or blurring occurs in the inner mold when releasing from the inner mold.
請求項2の発明は、請求項1に記載のガラスセルの製造方法であって、前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする。
Invention of
請求項2の発明では、内型の稜線が面取りされていることにより、内型によって成形される有底管の内面の角部が鋭角となることがない。このため、分析時における被検試料の液切れが良く、付着残渣も少なくなり、ガラスセルの洗浄を容易に行うことができる。
In the invention of
請求項3の発明は、請求項1または2に記載のガラスセルの製造方法であって、前記第1工程では、前記有底管の底部から開口部に向かって徐々に加熱することを特徴とする。
Invention of
請求項3の発明では、有底管の底部側から成形可能な温度とすることができるため、底部側からの成形が可能となり、成形性が良好となる。
In the invention of
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記第1工程の後に、前記有底管の底部を内型と底型とによって押圧成形することを特徴とする。
Invention of
請求項4の発明では、有底管の底部を内型および底型によって押圧成形するため有底管の底部の肉厚を規定の厚さにすることができる。
In the invention of
請求項5の発明は、請求項4に記載のガラスセルの製造方法であって、前記内型と底型とによる有底管の底部の押圧成形は、有底管の側方に外型が配置された状態で行うことを特徴とする。
Invention of
請求項5の発明のように、外型が配置された状態で内型と底型とによる押圧成形を行うことにより、有底管の側面が必要以上に膨らむことがなく、良好な成形を行うことができる。
As in the invention of
請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記第2工程では、前記有底管の外周面をガラスセルの最終の外径寸法よりも小さく成形することを特徴とする。
Invention of
請求項6の発明のように、有底管をガラスセルの寸法よりも小さくすることにより、第3工程でのブロー加圧による成形代を確保することができ、有底管を規定の寸法に合わせて成形することができる。
As in the invention of
請求項7の発明は、請求項4または5に記載のガラスセルの製造方法であって、前記第3工程では、前記有底管の外周面から外型と共に底型を僅かに離型させ、有底管の内部をブロー加圧することを特徴とする。
The invention of
このように外型および底型を有底管から離すことにより、ブロー加圧による成形を確実に行うことができる。 Thus, by separating the outer mold and the bottom mold from the bottomed tube, molding by blow pressurization can be performed reliably.
請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記第3工程では、前記有底管の外周面から外型を離型させて、ガラスセルの最終の外径寸法となる位置まで移動させ、有底管の内部をブロー加圧することにより外型に有底管の外周面を押し付けて有底管の外周面を外型形状に成形することを特徴とする。
Invention of
請求項8の発明では、外型の離型状態でのブロー加圧により、有底管の外周面が外型に押し付けられるため、外型形状を有底管に良好に転写することができる。 In the eighth aspect of the invention, since the outer peripheral surface of the bottomed tube is pressed against the outer die by blow pressurization in the release state of the outer die, the outer die shape can be satisfactorily transferred to the bottomed tube.
請求項9の発明は、請求項1〜8のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記第3工程では、前記内型に設けた通気孔に加圧媒体を通過させて有底管内をブロー加圧することを特徴とする。
The invention of
請求項9の発明では、ブロー加圧の際の加圧媒体が内型から噴き出るため、ブロー加圧を確実に行うことができる。 In the ninth aspect of the invention, since the pressurizing medium at the time of blow pressurization is ejected from the inner mold, the blow pressurization can be reliably performed.
請求項10の発明は、請求項4または5に記載のガラスセルの製造方法であって、前記第3工程後、外型および底型をガラス転移点以下に冷却して有底管を固化する冷却工程と、外型および底型を有底管から退避させて有底管と離反する離反工程と、をさらに有することを特徴とする。
Invention of
請求項10の発明では、冷却工程を備えることにより有底管を固化させることができ、離反工程を備えることにより、外型および底型から有底管を離すことができる。これにより、成形された有底管の回収を行うことができる。
In the invention of
請求項11の発明は、請求項10に記載のガラスセルの製造方法であって、前記離反工程では、成形された有底管の成形面に対して外型および底型が垂直方向に離反することを特徴とする。
The invention of
請求項11の発明のように、外型および底型が垂直方向に離反することにより、外型および底型による有底管の傷付きを防止することができる。 As in the eleventh aspect of the invention, the outer die and the bottom die are separated in the vertical direction, so that the bottomed tube can be prevented from being damaged by the outer die and the bottom die.
請求項12の発明は、請求項10または11に記載のガラスセルの製造方法であって、前記離反工程では、前記底型を有底管から離反させた後、外型を有底管から離反させることを特徴とする。
The invention of
請求項12の発明では、底型が離れるとき、有底管は外型に保持されているため、外周面の歪みを防止することができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, when the bottom mold is separated, the bottomed tube is held by the outer mold, so that distortion of the outer peripheral surface can be prevented.
請求項13の発明は、請求項10〜12のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記離反工程の後、前記内型を有底管から離して必要長さに有底管を切断する工程をさらに有することを特徴とする。
Invention of
このように有底管を切断することにより、所望の長さのガラスセルとすることができる。 By cutting the bottomed tube in this way, a glass cell having a desired length can be obtained.
請求項14の発明のガラスセルの製造装置は、有底管からガラスセルを成形するガラスセルの製造装置において、開口部が下方を向いた状態で有底管が覆い被さるように立設された角形状の内型と、前記有底管を自重で延伸させるため、有底管を成形可能な温度に加熱する加熱手段と、前記有底管の外周面に押し付けられることにより、前記内型との間で有底管を押圧成形する外型と、前記有底管の外周面と外型とに隙間を設けた状態に対し、有底管の内部をブロー加圧するブロー加圧手段と、を具備することを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the glass cell manufacturing apparatus for forming a glass cell from a bottomed tube, the glass cell manufacturing device is erected so as to cover the bottomed tube with the opening facing downward. In order to extend the bottomed tube by its own weight, a square-shaped inner mold, heating means for heating the bottomed tube to a temperature at which it can be molded, and the inner mold by being pressed against the outer peripheral surface of the bottomed tube, An outer mold that press-molds the bottomed tube between the outer tube and a blow pressurizing unit that blow-pressurizes the inside of the bottomed tube against a state in which a gap is provided between the outer peripheral surface of the bottomed tube and the outer mold. It is characterized by comprising.
請求項14の発明では、角形状の内型に覆い被さっている有底管に対して加熱手段が加熱を行うため、有底管は自重によって延伸し、略内型形状に成形される。そして、外型および内型が有底管を押圧成形するため、内型および外型の形状を有底管に確実に転写することができると共に、有底管の肉厚を規定の厚さにすることができる。
In the invention of
ブロー加圧手段は、有底管の内部に対してブロー加圧を行うことにより、有底管を外型に押し付ける。これにより、有底管の外周を高精度に成形でき、後工程で研削や研磨を行う必要がなくなる。また、ブロー加圧手段が有底管を内型から離れた非接触状態とするため、有底管を内型から引き抜く際に、有底管の内周面と摺動することがなく、引き抜きの際の傷付きを防止することができ、しかも、内型と有底管の内周面の間に隙間ができるため、内型が振動やブレが発生しても、有底管が割れることがなくなる。 The blow pressurizing means presses the bottomed tube against the outer mold by performing blow pressure on the inside of the bottomed tube. Thereby, the outer periphery of a bottomed pipe can be shape | molded with high precision, and it becomes unnecessary to perform grinding and grinding | polishing in a post process. In addition, since the blow pressurizing means places the bottomed tube in a non-contact state away from the inner mold, when the bottomed tube is pulled out from the inner mold, the bottomed tube does not slide with the inner peripheral surface of the bottomed tube. In addition, the bottomed tube is cracked even if the inner die vibrates or shakes because there is a gap between the inner die and the inner peripheral surface of the bottomed tube. Disappears.
請求項15の発明は、請求項14に記載のガラスセルの製造装置であって、前記有底管の底部を内型との間で押圧成形する底型をさらに具備することを特徴とする。 A fifteenth aspect of the present invention is the glass cell manufacturing apparatus according to the fourteenth aspect of the present invention, further comprising a bottom mold that press-molds a bottom portion of the bottomed tube with an inner mold.
請求項15の発明では、底型を有することにより、底型および内型によって有底管の底部を押圧成形するため、有底管の底部の肉厚を規定の厚さにすることができる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, since the bottom portion of the bottomed tube is press-molded by the bottom die and the inner die, the thickness of the bottom portion of the bottomed tube can be set to a specified thickness.
請求項16の発明は、請求項14または15に記載のガラスセルの製造装置であって、前記内型の外径寸法がガラスセルの最終の内径寸法よりも小さいことを特徴とする。 A sixteenth aspect of the present invention is the glass cell manufacturing apparatus according to the fourteenth or fifteenth aspect, wherein an outer diameter of the inner mold is smaller than a final inner diameter of the glass cell.
このように内型の外径寸法がガラスセルの寸法よりも小さくなっていることにより、内型によって成形される有底管をガラスセルの寸法よりも小さくすることができる。これにより、第3工程でのブロー加圧による成形代を確保することができ、有底管を規定の寸法に合わせて成形することができる。 As described above, since the outer diameter of the inner mold is smaller than the dimension of the glass cell, the bottomed tube formed by the inner mold can be made smaller than the dimension of the glass cell. Thereby, the molding allowance by the blow pressurization in a 3rd process can be ensured, and a bottomed pipe | tube can be shape | molded according to a prescription | regulation dimension.
請求項17の発明は、請求項14〜16のいずれかに記載のガラスセルの製造装置であって、前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする。
The invention of claim 17 is the glass cell manufacturing apparatus according to any one of
請求項17の発明では、内型の稜線が面取りされるため、内型によって成形される有底管の内周面の角部が鋭角となることがなく、従って、分析時における被検試料の液切れが良く、付着残渣も少なくなり、ガラスセルの洗浄を容易に行うことができる。 In the invention of claim 17, since the ridge line of the inner mold is chamfered, the corner portion of the inner peripheral surface of the bottomed tube formed by the inner mold does not become an acute angle. Liquid drainage is good, adhesion residue is reduced, and the glass cell can be easily cleaned.
請求項18の発明は、請求項14〜17に記載のガラスセルの製造装置であって、前記内型の内部に、ブロー加圧手段からの加圧媒体が通過する通気孔を貫通状に設けたことを特徴とする。
The invention according to claim 18 is the glass cell manufacturing apparatus according to any one of
このような通気孔を内型に設けることにより、ブロー加圧の際の加圧媒体が内型から噴き出るため、ブロー加圧を確実に行うことができる。 By providing such an air hole in the inner mold, the pressurizing medium at the time of blow pressurization is ejected from the inner mold, so that the blow pressurization can be performed reliably.
請求項19の発明は、請求項14〜18のいずれかに記載のガラスセルの製造装置であって、前記加熱手段は、前記有底管が挿入される管挿入孔が形成されると共に、当該管挿入孔に挿入された有底管を囲むように配置された放熱体と、放熱体の背面に配置された発熱体とを具備することを特徴とする。
The invention of claim 19 is the glass cell manufacturing apparatus according to any one of
このように加熱手段が管挿入孔の周囲に放熱体と発熱体とを備えることにより、少ない温度ばらつきで有底管を加熱することができるため、型形状の転写を良好に制御することができる。 As described above, since the heating means includes the heat radiating body and the heat generating body around the tube insertion hole, the bottomed tube can be heated with a small temperature variation, so that the transfer of the mold shape can be controlled well. .
本発明のガラスセルの製造方法によれば、有底管内部へのブロー加圧によって有底管の内面が内型から離れた非接触状態となるため、内型を有底管から引き抜く際に、有底管の内周面と摺動することがなく、引き抜きの際の傷付きを防止することができ、しかも、内型に振動やブレが発生しても、有底管が割れることがなくなる。 According to the method for producing a glass cell of the present invention, the inner surface of the bottomed tube is separated from the inner mold by blow pressurization into the bottomed tube, and therefore when the inner mold is pulled out from the bottomed tube. The bottomed tube does not slide with the inner peripheral surface of the bottomed tube, and can be prevented from being damaged when being pulled out. Disappear.
本発明のガラスセルの製造装置によれば、内型および外型が有底管を押圧成形して、その形状を有底管に転写するため、有底管の側面の肉厚を規定の厚さにすることができる。また、ブロー加圧手段が有底管を内型から離れた非接触状態とするため、内型が有底管の内周面と摺動することがなく、引き抜きの際の傷付きを防止することができ、さらに、内型に振動やブレが発生しても、有底管が割れることがなくなる。 According to the glass cell manufacturing apparatus of the present invention, the inner die and the outer die press-mold the bottomed tube, and the shape is transferred to the bottomed tube. Can be In addition, since the blow pressurizing means places the bottomed tube in a non-contact state away from the inner die, the inner die does not slide with the inner peripheral surface of the bottomed tube, thereby preventing damage during drawing. In addition, the bottomed tube will not break even if vibration or blurring occurs in the inner mold.
図1は、本発明の一実施の形態におけるガラスセルの製造装置の全体を、図2および図3はその作動状態を示している。この製造装置は、有底管4が覆い被さる内型3と、有底管4を加熱する加熱手段としての有底管加熱装置9と、内型3と共に有底管4を押圧成形する外型5と、内型3と共に有底管4の底部を押圧成形する底型6と、有底管4をブロー加圧するブロー加圧手段8とを備えている。
FIG. 1 shows the entire glass cell manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 show its operating state. This manufacturing apparatus includes an
内型3はベース1上に設けられた内型保持具10に立設されている。ベース1上には、第1のガイドレール2および第2のガイドレール2aが平行となるように立設されており、外型5および底型6が第1のガイドレース2に沿って上下動可能に設けられており、有底管加熱装置9が第2のガイドレール2aに沿って上下動可能に設けられている。
The
外型5および底型6は、第1のガイドレール2に沿って移動可能な外型保持アーム11および底型保持アーム12に保持されている。これらの保持アーム11,12は略水平状態で第1の上下動機構7に連結されており、第1の上下動機構7が駆動することにより第1のガイドレール7の長さ方向に沿った上下動が行われる。
The
一方、有底管加熱装置9は第2のガイドレール2aに沿って移動可能な加熱装置保持アーム15に保持されている。加熱装置保持アーム15は略水平状態で第2の上下動機構14に連結されており、第2の上下動機構14が駆動することにより第2のガイドレール2aの長さ方向に沿った上下動が行われる。
On the other hand, the bottomed
第1の上下動機構7は第1のガイドレール2に対応して配置され、第2の上下動機構14は第2のガイドレール14に対応して配置されている。この実施の形態において、これらの第1および第2の上下動機構7,14は、対応したガイドレール2、2aと平行となるようにベース1上に立設されたボールネジ13,16と、ボールネジ13,16が貫通するようにボールネジ13,16に取り付けられたモータ12a、11a、15aとを備えている。
The first
モータ12a、11a、15aは、それぞれ底型保持アーム12、外型保持アーム11、加熱装置保持アーム15に対応しており、それぞれの保持アーム12,11,15から延びているガイドアーム12b、11b、15bを介して対応した保持アーム12,11,15に連結されている。ガイドアーム12b、11b、15bには、対応したガイドレール2,2aが挿通しており、これによりガイドレール2,2aに沿った上下動が安定して行われるようになっている。
The
各モータ12a、11a、15aは、その駆動によってボールネジ13,16に沿って上下動し、これにより、対応した保持アーム12,11,15(すなわち、外型5、底型6、有底管加熱装置9)が一体的に上下動する。この上下動は、モータ12a、11a、15aが図示を省略したモータ制御装置に接続されることにより、モータ制御装置内に格納されたプログラムに基づいて高精度に制御されるものである。
Each
なお、上下動機構としては、外型5、底管6および有底管加熱装置9を安定且つ高精度に昇降するものであれば、図示の形態に限定されるものではなく、例えば、リニアモータ、流体圧シリンダ、その他の機構であっても良い。
The vertical movement mechanism is not limited to the illustrated form as long as the
また、図示する形態では、有底管加熱装置9または外型5のいずれか一方が上下動する場合、これらが干渉する位置となっている。このため、これらの内の少なくとも一方の機構、例えば有底管加熱装置9を含めた第2のガイドレール2a、第2の上下動機構14の全体、をベース1上で退避方向に移動な構造とするものである。同様に、外型5および底型6が第1のガイドレール2を共用して上下動するため、相互に干渉する位置となることがある。このため、外型5および底型6は、それ自体の上下動または相手側の上下動に際して、相手側との干渉を避ける位置への退避が可能な構造となっている。これにより、外型5、底型6は独立して有底管4への接近および離反を行うことができる。
Moreover, in the form to show in figure, when either one of the bottomed
内型3は、図2に示すように角形状の縦長となっており、ベース1に固定されている内型保持具10から立設した状態となっている。内型3には、ワークである有底管4が覆い被せられた状態となり、この覆い被せ状態で有底管4が自重で延伸することにより、内型3の側面3aが有底管4の内周面を角形状に成形する。
As shown in FIG. 2, the
かかる内型3の外径寸法は、完成品であるガラスセルの最終内径寸法よりも50〜70μm程度小さくなるように設定されている。このように、設定することにより、内型3によって成形される有底管4を完成品であるガラスセルの寸法よりも小さくすることができる。従って、その後のブロー加圧による成形代を確保することができ、ガラスセルを目的の寸法に合わせることが可能となる。これに加えて、内型3がガラスセルの内径寸法よりも小さいことから、成形されたガラスセルを内型3から引き上げる際に、内型3とガラスセルの内周面とが接触することがない。従って、ガラスセルの内周面が傷付くことがないと共に、内型3が振動やブレを生じてもガラスセルが割れることがなくなる。
The outer diameter dimension of the
内型3は、WC、SiC等の燒結金属によって形成されており、これにより良好な耐熱性を有している。さらに、内型3の表面を無電解ニッケルメッキ等の高耐熱性処理を行うことも可能である。
The
図4(a)および(b)は、内型3の各例を示し、内型3は有底管4に挿入可能な所定長さとなっている。また、隣接した側面3aの境界部分である稜線が面取りされている。図2(a)の内型3においては、稜線を湾曲面とすることにより面取りが施され、図2(b)の内型3においては、稜線をC面とすることにより面取りが施されている。この場合、湾曲面は、例えば、0.3mm以上の曲率径、C面は0.3mm以上の曲率となるように形成される。このような面取りを施すことにより、内型3によって有底管4から成形されるガラスセルの内周面の角部が鋭角となることがない。このため、化学分析の際にガラスセル内に充填された被検試料の液切れが良好となるばかりでなく、試料残渣の付着量も少なくなり、ガラスセルの洗浄を容易に行うことが可能となる。
4A and 4B show examples of the
なお、内型3には、後述するブロー加圧手段8からの加圧流体が通過する通気孔3bが長さ方向に貫通している。この通気孔3bは、内型3の略中央部分を貫通するように形成されている。
In the
有底管4は、底部が閉鎖され、反対側が開口された管状に成形されており、開口部が下方を向いた状態で内型3に覆い被せられて成形が行われる。成形に際しては、有底管加熱装置9による有底管4への加熱が行われる。有底管4としては、内型3に相応した角形状が良好であるが、円形等であっても良い。また、有底管4の径は内型3が挿入可能なように設定される。有底管4の材質としては、ガラスセルに適合したガラスが選択される。この材質としては、例えば、B2O3含有のSiO2からなる商品名「パイレックス」(イワキ(社)製、登録商標)を使用することができる。
The bottomed
図5は、有底管加熱装置9を示し、内型3に覆い被さった状態の有底管4が挿入されるための管挿入孔9aを有している。有底管加熱装置9はこの管挿入孔9aが中央部分に形成された平面コ字形に成形されている。かかる有底管加熱装置9においては、第2のガイドレール2aに沿って下降することにより、管挿入孔9a内に有底管4が挿入され、上昇することにより有底管4が挿入状態から離脱する。
FIG. 5 shows the bottomed
有底管加熱装置9は平面コ字形に成形された金属製の断熱材9bと、管挿入孔9aを囲むように断熱材9bに埋め込まれた放熱体9cと、放熱体9cを管挿入孔9aとの間で挟むように、すなわち放熱体9cの背面に位置するように断熱材9bに埋め込まれた発熱体9dとを備えている。放熱体9cは、発熱体9dからの熱を受け取って放熱するものであり、例えば、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素等の燒結金属により成形されている。
The bottomed
有底管加熱装置9では、発熱体9dからの熱が放熱体9cに伝達された後、管挿入孔9aの周囲から同孔9aに放熱される。これにより、管挿入孔9a内における温度のばらつきが小さく、有底管4の長さ方向における温度分布が10℃以内の状態で有底管9を加熱することができる。有底管加熱装置9による有底管4の加熱は、有底管4が自重での延伸可能な温度となるように行うものであり、このため、106〜1011dPa・sのガラス粘度に相応した温度になるように有底管4を加熱する。なお、有底管加熱装置9の発熱体9dは、図示を省略した温度制御装置によって制御されることにより、その加熱温度が制御されるものである。
In the bottomed
有底管加熱装置9は、内型3に覆い被さった状態で停止している有底管4に対し、下降を行うことにより有底管4を加熱するものであり、従って、有底管4は上側に位置してる底部から下側に位置している開口部に向かって徐々に成形可能な温度に加熱される。このように底部側から成形可能な温度とする場合には、底部側からの成形が可能となり、成形性が良好となるメリットがある。
The bottomed
外型5は、略水平な外型保持アーム11に保持された状態で有底管4を囲むように配置されている。外型5は、有底管4の外周面に押し付けられることにより、有底管4内に挿入されている内型3との間で有底管4を押圧成形するものである。このため、外型5は内型3の側面3aと対応するように配置される。また、外型5は有底管加熱装置9が有底管4から退避した状態に対し下降を行うことにより、有底管4を囲む位置に移動する(図3参照)。
The
図6は、外型5の一例を示し、有底管4を囲むように2分割された構造となっている。各分割体5aは、内型3の側面3aと対応するV字型の成形面を有しており、押し具21により有底管4の方向に進退可能となっている。
FIG. 6 shows an example of the
図7は、外型5の別例を示し、内型3の各側面3aと対応するように4分割されている。この場合の外型5においても、4分割された各分割体5bが押し具21によって有底管4の方向に進退可能となっている。なお、以下の実施の形態では、図6に示す外型5について説明する。
FIG. 7 shows another example of the
外型5においては、後述する有底管4のブロー加圧時に、外型5の形状が転写されるのに適正な温度に加熱されるものであり、このため、図8に示すように、各分割体5aおよび5bの内部にヒータ23が配置されている。ヒータ23は温度制御装置26により、その温度が制御されるものである。
The
底型6は、底型保持アーム12に保持された状態で外型5の真上に位置している。この底型6は、底型保持アーム12が下降することにより、上方から外型5の間に進入して有底管4の底部に当接する。この当接により、有底管4の底部が内型3と底型6とによって押圧成形されるため、有底管4の底部の肉厚が規定の厚さとなる。かかる底型6も、外型5と同様に温度制御されたヒータ(図示省略)を内部に備えるものである。
The
ブロー加圧手段8は、その内部に希ガス、窒素ガス、炭酸ガス等の非酸化性の不活性ガスが加圧状態で充填されている。このブロー加圧手段8は、図9に示すように、ホース等の連結管32を介して内型3の下端部と連結されている。連結管32には、開閉可能なバルブ33が挿入されており、バルブ33を開放することにより、加圧媒体としての加圧ガスが内型3に供給される。供給された加圧ガスは、内型3に貫通している通気孔3bから有底管4内に噴出する。この噴出により、後述する有底管4のブロー成形が行われる。この場合、加圧ガスはブロー成形される有底管4の温度と略同じ温度で噴出されることが好ましい。また、上述したように、加圧ガスとして不活性ガスを用いているため、内型3の熱劣化を防止することが可能となっている。
The blow pressurizing means 8 is filled with a non-oxidizing inert gas such as a rare gas, nitrogen gas or carbon dioxide gas in a pressurized state. As shown in FIG. 9, the blow pressurizing means 8 is connected to the lower end portion of the
ブロー加圧による成形時おける有底管4からの加圧ガスの流出を防止するため、有底管4の開口部には、封止パッキン27が設けられている。この封止パッキン27には、加圧ガスによる有底管4内の圧力が一定以上とならないように図示を省略した隙間或いは開放弁が適宜、設けられるものである。
In order to prevent the pressurized gas from flowing out from the bottomed
次に、この実施の形態によるガラスセルの製造について説明する。 Next, the manufacture of the glass cell according to this embodiment will be described.
図2は、有底管4の成形以前の状態を示し、有底管4は開口部が下方を向いた状態でベース1上の内型3に覆い被さるようにしてセットされる。このセット状態に対して、加熱状態の有底管加熱装置9を第2のガイドレール2aに沿って下降させることにより、有底管4の加熱を行う。
FIG. 2 shows the state before the bottomed
図10は有底管加熱装置9による加熱状態を示し、有底管4は、有底管加熱装置9の下降に伴って上側の底部から下側の開口部に向かって徐々に加熱される。この加熱により、有底管4は106〜1011dPa・sのガラス粘度に相当した温度に加熱されるため、自重によって内型3の長さ方向に沿って延伸される。この延伸により、有底管4は略内型3の形状に沿った状態となり、角型の筒状に成形される。かかる有底管4の延伸の際に、内型3は有底管4からの伝熱により間接的に加熱されており、これにより後述する押圧成形の支障となることがない。
FIG. 10 shows a heating state by the bottomed
有底管4の延伸の後、有底管加熱装置9が加熱位置から退避し、その後、底型保持アーム12、すなわち底型6が第1のガイドレール2に沿って下降する。この底型6の下降に先立って、外型5は底型6の移動経路から退避している。なお、底型6は有底管4の押圧加工が可能な温度に加熱されている。かかる下降によって、底型6は有底管4の底部に当接し、内型3との間で有底管4の底部を押圧成形する。これにより、有底管4の底部を規定の肉厚に成形することができる。
After the bottomed
有底管4の底部に対する押圧成形の後、底型6が有底管4から退避すると共に、有底管加熱装置9が再度、有底管4を囲む位置に移動し、有底管4の押圧成形可能な温度、すなわち1012〜1014dPa・sのガラス粘度に相当する温度に加熱する。底型6の有底管4からの退避においては、底型6は有底管4の底部に対して垂直方向に離反する。このような垂直方向への離反では、底型6が有底管4の底部と摺動することがないため、有底管4の底部の傷付きを防止することができる。
After pressing the bottom of the bottomed
一方、外型5も同様に、有底管4の押圧成形可能な温度、すなわち1012〜1014dPa・sのガラス粘度に相当する温度に加熱されている。この外型5は、有底管加熱装置9が有底管4から退避した後、第1のガイドレール2に沿って下降する。この下降によって有底管4が外型5の内部に挿入される(図3参照)。
On the other hand, the
その後、押し具21が駆動して外型5が有底管4の外周面に押し付けられるように進出する。この進出により、外型5と内型3との間で有底管4を押圧成形する。従って、有底管4の外周面が規定の肉厚を有した角形状に成形される。この押圧成形においては、内型3の外径寸法が完成品であるガラスセルの最終の内径寸法よりも小さくなっているため、有底管4はガラスセルの最終の内径寸法よりも小さな外周面を有した状態となっている。
Thereafter, the
図11は、上述した押圧成形における外型5と内型3との関係を示す。同図(a)に示す内型3の中心と外型5の中心との偏心Eが0.02mm以下、内型3と外型5との回転ずれ角Fが2分以下であり、同図(b)に示す内型3と外型5との平行度Gが0.05mm以下の場合、有底管4の変形を防止できると共に、均一な肉厚とすることが可能となる。
FIG. 11 shows the relationship between the
有底管4の外周面の押圧成形の後、押し具21が反対方向に駆動し、これにより外型5が有底管4の外周面から僅かに離型する。外型5の移動においては、50〜70μm程度とするものであり、この移動量により、外型5は完成品であるガラスセルの最終の外径寸法と一致した位置で停止する。
After pressing the outer peripheral surface of the bottomed
外型5の退避の後、底型6が有底管4の底部に再度当接し、この当接状態でバルブ33を開放して、ブロー加圧手段8からの加圧ガスを内型3に供給し、有底管4をブロー加圧によって成形する。なお、ブロー加圧の成形に先立ち、有底管4は有底管加熱装置9によりブロー成形可能な温度、すなわち106〜1011dPa・sのガラス粘度に相当する温度に加熱されるものである。
After the
ブロー加圧成形においては、ブロー加圧手段8からの加圧ガスが内型3から有底管4内に噴出するため、有底管4が膨張し、有底管4の外周面が外型5の成形面に押し付けられ、外周面が外型5の形状に成形される。これにより、有底管4の外周面に外型5の形状を良好に転写することができる。また、このブロー加圧成形では、有底管4が膨張するため、その内周面が内型3から離れる。
In blow press molding, since the pressurized gas from the blow pressurizing means 8 is jetted from the
以上のブロー加圧成形の後、有底管4と接触している外型5および底型6をガラス転移点に相当する温度以下に冷却して有底管4を固化する。有底管4の固化の後、外型5および底型6を有底管4から退避させて有底管4と離反させる。この離反に際しては、外型5および底型6を有底管4の成形面(底面および外周面)に対し垂直方向に退避するように行う。このような垂直方向の離反では、外型5および底型6が有底管4を擦ることなく移動するため、有底管4への傷付きを防止することができる。
After the above blow press molding, the
かかる離反において、底型6を有底管4から離反させ、その後、外型5を有底管4から離反させる段階的な離反を行うことも可能である。このような離反では、底型6の離反の際に、有底管4が外型5に保持された状態となっているため、有底管4の外周面の歪みを防止できるメリットがある。
In such separation, it is also possible to perform stepwise separation in which the
以上による外型5および底型6の離反の後、図示を省略したロボットハンド等により有底管4を内型3から引き上げて内型3からの離型を行う。かかる有底管4の引き上げに際しては、有底管4の内周面が内型3と離れた状態となっているため、内型3が有底管4の内周面と摺動することがない。このため、有底管4の内周面の傷付きを防止することができると共に、内型3が振動したりブレを発生しても有底管4が割れることがない。
After the
内型3からの引き上げの後、有底管4を必要長さに切断する。これにより、ガラスセルを得ることができる。
After lifting from the
なお、本発明においては、ガラスセルの多数個取りの製造を行うことができる。この場合には、複数の内型3をベース1に並列状に立設させると共に、各内型3に対応する外型5、底型6および有底管加熱装置9を配置することにより可能となる。
In the present invention, it is possible to manufacture a large number of glass cells. In this case, the plurality of inner dies 3 can be erected in parallel with the
3 内型
3b 通気孔
4 有底管
5 外型
6 底型
8 ブロー加圧手段
9 有底管加熱装置
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記有底管を角形状の内型に覆い被せる工程と、
前記有底管をその底部から成形可能な温度に加熱することにより有底管を自重で延伸させて略内型形状に成形する第1工程と、
前記有底管の外周面に外型を押し付けて内型との間で有底管を押圧成形する第2工程と、
前記有底管の外周面から外型を僅かに離型させ、有底管の内部をブロー加圧することにより外型に有底管の外周面を押し付けて、有底管の外周面を外型形状に成形する第3工程と、
を有することを特徴とするガラスセルの製造方法。 In the method of manufacturing a glass cell for forming a glass cell from a bottomed tube,
Covering the bottomed tube with a rectangular inner mold;
A first step of extending the bottomed tube by its own weight by heating the bottomed tube to a temperature at which the bottomed tube can be molded;
A second step of pressing the outer die against the outer peripheral surface of the bottomed tube and pressing the bottomed tube with the inner die;
The outer mold is slightly released from the outer peripheral surface of the bottomed tube, the outer surface of the bottomed tube is pressed against the outer mold by blow-pressing the inside of the bottomed tube, and the outer surface of the bottomed tube is A third step of forming into a shape;
The manufacturing method of the glass cell characterized by having.
外型および底型を有底管から退避させて有底管と離反する離反工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項4または5に記載のガラスセルの製造方法。 After the third step, a cooling step of cooling the outer die and the bottom die to below the glass transition point to solidify the bottomed tube;
A separation step in which the outer mold and the bottom mold are retracted from the bottomed pipe and separated from the bottomed pipe;
The glass cell manufacturing method according to claim 4, further comprising:
開口部が下方を向いた状態で有底管が覆い被さるように立設された角形状の内型と、
前記有底管を自重で延伸させるため、有底管を成形可能な温度に加熱する加熱手段と、
前記有底管の外周面に押し付けられることにより、前記内型との間で有底管を押圧成形する外型と、
前記有底管の外周面と外型とに隙間を設けた状態に対し、有底管の内部をブロー加圧するブロー加圧手段と、
を具備することを特徴とするガラスセルの製造装置。 In a glass cell manufacturing apparatus for forming a glass cell from a bottomed tube,
A square-shaped inner mold erected so as to cover the bottomed tube with the opening facing downward;
In order to stretch the bottomed tube by its own weight, heating means for heating the bottomed tube to a temperature at which it can be molded,
An outer die that presses the bottomed tube with the inner die by being pressed against the outer peripheral surface of the bottomed tube;
Blow pressurizing means for blow-pressurizing the inside of the bottomed tube against a state where a gap is provided between the outer peripheral surface of the bottomed tube and the outer mold,
An apparatus for producing a glass cell, comprising:
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