JP2012236735A - ガラス素地の流出流量の測定装置、およびガラス製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ガラス素地の重心位置が素地受部のどの位置にあってもガラス素地の重量を正確に測定できるガラス素地の流出流量の測定装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、ガラス素地受部と、ガラス素地を排出する堆積・排出手段と、ガラス素地の重量信号を出力する重量測定手段と、重量信号からガラス素地の流出流量を演算する演算手段を具備し、堆積・排出手段は、ガラス素地受部を一端側とする他端側の重りと、中央に支持軸を備えて上下に回動自在に設けられた揺動部材と、堆積・排出のタイミングの検知手段を備え、重量測定手段は、回転支持部を備えた支持フレームと、支持フレームに設けられガラス素地受部を略水平方向とした状態で揺動部材を支持して重りにより揺動部材に生じる方向の回動を規制し反対方向の回動を許容する支持受部と、支持フレームの下で支持受部と回転支持部とを挟む位置の重量測定器を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス素地の流出流量の測定装置、およびガラス製品の製造方法に関する。

ガラス溶融炉から流出させたガラス素地の流量を測定することは、ガラス製品の品質を安定させ、歩留まり向上のために重要である。
従来、流出させたガラス素地量は、作業員が一定時間にガラス素地を所定の位置から流出させ、その重量を秤量機にて測定することで算出している。しかし、この方法では、ガラス素地の流量値をリアルタイムに測定することは困難であり、測定精度も良好とはいえない。したがって、測定精度が良好とはいえない計測結果を基にして溶融ガラス量の制御を行うと、ガラス溶融炉の安定運転を阻害する場合がある。
また、流出させたガラス素地を「ししおどし」のような、一定の重量の堆積・排出を繰り返す天秤構造を用い、排出動作回数を計数することで、ガラス流量を算出する方法も知られている。しかし、この方法においてもガラス素地の排出の間隔が堆積状態に依存して一定でない場合、排出動作回数によってガラス流量を高精度に計測することはできず、制御系に用いる検出量としては問題がある。

そこで従来、ガラス素地の流出流量を測定する装置において、ガラス溶融炉から流出させたガラス素地を受けてガラス素地をガラス素地受部に堆積させるとともに、堆積したガラス素地を所定の周期で排出する堆積・排出手段と、堆積・排出手段に堆積したガラス素地の重量を測定して重量信号を出力する重量測定手段と、重量測定手段により出力された重量信号から、ガラス素地流出流量を算出する手段を具備した装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開平９−２０８２３１号公報

特許文献１に記載されているガラス素地の流出流量測定装置は、図１０に示す第１の支点１０１で揺動自在に支持されるアーム状の第１のコテ１０２を備え、第１のコテ１０２の先端部側に第２の支点１０６を備え、他端部側に重り１０５を備えた天秤構造とされている。この流出流量測定装置１００は、第２の支点１０６で揺動自在に支持されるアーム状の第２のコテ１０７を備え、この第２のコテ１０７の先端側に素地受部１０３が形成されている。
更に、第２のコテ１０７の他端部側に第２の重り１０８が備えられ、第１のコテ１０２の中央側であって第２の重り１０８と第２の支点１０６との間に支持部材１０９が立設され、第２のコテ１０７の一部を受ける構成とされている。なお、図１０において符号１０９は素地受部１０３の上方に設けられた冷却水供給管を示す。

図１０に示す流出流量測定装置１００において、素地受部１０３にガラス素地が堆積されていない場合、第２の重り１０８側のモーメント荷重が大きいため、第２のコテ１０７は支持部材１０９の受部に当接され、支持されている。そして、素地受部１０３にガラス素地Ｇが一定量堆積されると、ガラス素地Ｇのモーメント荷重が第２の重り１０８のモーメント荷重に打ち勝つので、第２の支点１０６に沿って第２のコテ１０７が図１０の２点鎖線に示す如く素地受部１０３を下向きとするように回動する。この動作は上述した「ししおどし」が示す動作と類似している。
ガラス素地Ｇのモーメント荷重に従い、第２のテコ１０７が回動すると、斜め下向きになった素地受部１０３から外部にガラス素地Ｇが滑落し排出されるので、素地受部１０３に作用していたガラス素地Ｇのモーメント加重が無くなる。このため、第２のコテ１０７は基の状態に復帰する。

特許文献１に記載された構造では、第２の重り１０８の近傍にセンサ１１５を設け、このセンサ１１５により第２の重り１０８との距離を測定し、第２の重り１０８との距離が一定量以下である状態を検出し、検出結果を演算装置１１６に送ることができる。また、第１のコテ１０２の先端部近くの底部にロードセル１１７を設けてこのロードセル１１７の出力端子を演算手段１１６に接続している。そして、天秤構造の素地受部１０３がガラス素地Ｇを受けることが可能な状態であるのか、ガラス素地Ｇを排出中であるのかを示すタイミング信号をセンサ１１５が生成して該タイミング信号を演算装置１１６に送る。
演算手段１１６は、センサ１１５から出力されたタイミング信号とロードセル１１７が出力した重量信号からガラス素地Ｇの流出流量を演算して求めることができる。

ところが、特許文献１に記載された流出流量測定装置１００は、素地受部１０３に流下したガラス素地Ｇの重心の位置が異なった場合、モーメントの影響を受けて同じ重量のガラス素地Ｇであっても、重量計測値が異なる問題があった。
例えば、同じ重量ｍのガラス素地Ｇの重心位置が、図１０に示す如くロードセル１１７の重量計測位置から水平距離Ｌ１の位置にある場合と、水平距離Ｌ２の位置にある場合で図１０の矢印Ｂの範囲で重心位置の変動を生じる。これは、素地受部１０３の中にガラス素地Ｇが流下して堆積する場合、素地受部１０３の先端側に堆積する場合と、素地受部１０３の後端側に堆積する場合とがあり、これらの場合に応じて重心位置が変動するためでる。
即ち、ロードセル１１７に加わるモーメントを伴った荷重は、ｍ×Ｌ１＜ｍ×Ｌ２の関係となってしまうので、ガラス素地Ｇの重量を正確に測定できない問題があった。

なお、ガラス溶融炉から排出される溶融ガラスＧの排出量は変動することがあり、一定でない場合があること、製造目的とするガラス種に応じてガラスの粘度が異なることなどの種々の原因から、ガラス素地Ｇが素地受部１０３の異なる位置に堆積することは必然的に発生する。従って、素地受部１０３のいずれの位置に溶融ガラスＧが堆積した場合であっても、ガラス素地Ｇの重量を正確に把握する必要がある。

本発明は前記事情に鑑みなされたものであり、素地受部に流下したガラス素地の重心位置が素地受部のどの位置にあってもガラス素地の重量を正確に測定できるガラス素地の流出流量の測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、流下するガラス素地を受けるガラス素地受部と、該ガラス素地受部に堆積したガラス素地を所定の周期で排出する堆積・排出手段と、前記ガラス素地受部に堆積したガラス素地の重量を測定して重量信号を出力する重量測定手段と、該重量測定手段から出力された重量信号からガラス素地受部に堆積したガラス素地の流出流量を演算する演算手段とを具備するガラス素地の流出流量測定装置であって、前記堆積・排出手段は、前記ガラス素地受部を一端側とする他端側の重りと、前記一端側と前記他端側とをつなぐ長さ方向の中央に支持軸を備えて上下に回動自在に設けられた揺動部材と、堆積・排出のタイミングを検知して堆積のタイミングを示す信号を前記演算手段に出力する検知手段を備え、前記重量測定手段は、前記支持軸を軸支する回転支持部を介して略水平方向に延伸した支持フレームと、前記支持フレームに設けられ前記ガラス素地受部を略水平方向とした状態で前記揺動部材を支持して前記重りにより前記揺動部材に生じる方向の回動を規制し反対方向の回動を許容する支持受部と、前記支持フレームの下であって前記支持受部と前記回転支持部とを挟む位置に設けられた重量測定器を備える、ガラス素地の流出流量の測定装置を提供する。

本発明のガラス素地の流出流量の測定装置は、前記支持受部が、前記回転支持部よりも前記重りに近い側に設けられ、水平方向の前記揺動部材を下側から支持し、該揺動部材は前記ガラス素地受部を下向きとする方向に回動自在にされてもよい。
本発明のガラス素地の流出流量の測定装置は、前記支持受部が、前記回転支持部よりも前記ガラス素地受部に近い側に設けられ、水平方向の前記揺動部材を上側から支持し、該揺動部材は前記ガラス素地受部を下向きとする方向に回動自在にされてもよい。

本発明のガラス素地の流出流量の測定装置は、前記回転支持部が、前記揺動部材の幅方向両側に延出された前記支持軸の両端側に設けられ、前記支持フレームが略水平状態での前記揺動部材の長さ方向に沿って延在され、前記支持軸の両端側の前記支持フレームに複数の前記重量測定器が設けられてもよい。
本発明のガラス素地の流出流量の測定装置は、前記揺動部材を回動させて前記ガラス素地受部を下向きに姿勢制御し、前記ガラス素地受部からガラス素地を排出させる付勢手段を備えてもよい。
本発明のガラス素地の流出流量の測定装置は、前記付勢手段が、前記支持軸に接続されたリンク部材と該リンク部材をピストンロッドで押圧して前記揺動部材を回動させるシリンダー装置とを具備してもよい。
本発明のガラス素地の流出流量の測定装置は、前記リンク部材を押圧する前記ピストンロッドに、前記リンク部材を押圧する状態において該リンク部材に当接し、該リンク部材を押圧しない状態において該リンク部材から離間する離脱機構を付設してもよい。

本発明のガラス素地の流出流量の測定装置は、前記重量測定器が台車の上に設置され、前記揺動部材と前記支持フレームが前記台車とともに移動自在に設置されてもよい。
本発明のガラス素地の流出流量の測定装置は、前記付勢手段の一端部が、前記台車に固定されていることが好ましい。

本発明は、ガラス原料を溶融して溶融ガラスにする溶融工程と、前記溶融ガラスを成形する成形工程と、成形後のガラスを徐冷する徐冷工程とを備えるガラス製品の製造方法において、前記溶融工程から前記成形工程の直前までの途中で排出するガラス素地の流出流量の測定に前記した測定装置を用いるガラス製品の製造方法を提供する。

本発明によれば、ガラス素地受部と重りと支持軸を備えた揺動部材の一部を受ける支持受部を、支持軸とともに支持フレーム上に備え、支持フレームの下に複数の重量測定器の重量測定点を、前記支持受部と支持軸とを挟む位置に配置したので、堆積したガラス素地の重心位置の変動に関わることなくガラス素地受部に流下したガラス素地の正確な流出流量の測定ができる。
本発明によれば、堆積したガラス素地を排出し、再度堆積させてガラス素地の重量を計測するという動作を所定の周期で繰り返すことができ、流下するガラス素地の流出流量を正確に測定できるので、溶融ガラスの安定生産に寄与する流出流量の測定ができる。
本発明の溶融ガラスの製造方法によれば、排出したガラス素地の流出流量を正確に測定でき、安定生産に関与する製造条件としての流出流量を正確に把握できるので、品質の安定したガラス製品の生産に寄与する。

本発明の第１実施形態に係るガラス素地の流出流量の測定装置の斜視図。 同測定装置においてガラス素地を排出している状態を示す斜視図。 同測定装置の要部を示す概略構成図。 同測定装置と演算装置の概要を示す概略構成図。 同測定装置で計測されるガラス素地の重量と堆積時間との関係を示す図。 同測定装置に付設される排出桶の一例を示すもので、図６（Ａ）は側断面図、図６（Ｂ）は平面図。 同測定装置における重心位置と重量測定器の位置関係を示す構成図。 同測定装置にロータリーアクチュエータを設けた場合の一例構造を示すもので、図８（Ａ）はガラス素地の排出状態を示す構成図、図８（Ｂ）はロータリーアクチュエータ部分の拡大図。 本発明に係るガラス製品の製造方法の一例を工程順に示すフロー図。 従来のガラス素地流出流量の測定装置の一例を示す構成図。

「第１実施形態」
以下、添付図面を参照して本発明に係るガラス素地の流出流量の測定装置の第１実施形態について説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態に制限されるものではない。
図１〜４に示す第１実施形態の測定装置は、ガラスの溶融工程に設けられるガラス溶融炉から排出されるガラス素地などについて、流出流量を測定する装置として用いられる。また、図１〜４に示す測定装置は、ガラス溶融炉において製造された溶融ガラスを脱泡処理する減圧脱泡装置などの清澄装置、ガラス溶融炉以外の装置から排出されるガラス素地の流出流量の測定装置としても用いることができる。更に、図１〜４に示す測定装置は、ガラス溶融炉、減圧脱泡装置、清澄装置などにおいて異質素地として分離排出されるガラス素地の流出流量の測定装置として用いることができる。

本実施形態の測定装置１は、図１〜３に詳細構造を示す測定装置本体２と、図４に示す測定装置本体２に接続された増幅器３と演算装置（演算手段）４と演算装置４に接続された表示装置４ａを備えている。

測定装置本体２は、図１〜３に詳細に示す如く、設置場所に平行に敷設された２本のレール部材５の上に移動自在に台車６が設置され、台車６の上に複数の重量測定器（ロードセル）７を介し支持フレーム８が設置され、支持フレーム８の上に回転支持部９を介してシーソー型の揺動部材１０が設けられている。
揺動部材１０は、平行に配置された２本の本体アーム１１と、本体アーム１１、１１の先端側に取り付けられたスコップ型のガラス素地受部１５と、本体アーム１１、１１の後端側に取り付けられた重り１７とから概略構成されている。ガラス素地受部１５は溶融ガラスの接触に耐える耐熱性に優れたカーボン材料などからスコップ型に構成されている。この実施形態においてガラス素地受部１５は平板状の受板１５ａと受板１５ａの周縁部に平面視凹型に配置された堰止壁１５ｂとから構成されている。
揺動部材１０は、２本の本体アーム１１の長さ方向中央部をそれらに直交する方向に貫通した支持軸１８を水平に配置することで、支持軸１８の軸芯を回動支点として上下に回動自在（揺動自在）に支持されている。

支持軸１８は、レール部材５、５に沿って設けられた支持フレーム８を介し水平に支持されている。支持フレーム８は、レール部材５、５の上方に個々に水平に配置された細長い枠部材２１と、これらの枠部材２１、２１の間に直角に架設されたフレーム部材２１Ａからなり、Ｈ型に形成されている。枠部材２１、２１の各中央部上面に軸受け部材２３が取り付けられ、軸受け部材２３、２３によって支持軸１８の両端側が支持され、支持軸１８が軸回りに回動自在に水平に支持されている。各枠部材２１の下には台車６の一部を構成するための細長いロッド状の取付フレーム１９が設けられ、取付フレーム１９の長さ方向両端下面側に直動用のコロ部材１４が設けられている。取付フレーム１９、１９はこれらの間に直角に接続されている２本の横架材２０により梯子状に一体化され、台車６が構成されている。なお、台車６の下に敷設されているレール部材５、５の間にも複数本の横枠部材２２が直角に接続され、レール部材５、５と横枠部材２２が梯子状に組まれている。
台車６を構成する取付フレーム１９、１９においてガラス素地受部１５に近い側の端部側では横架材２０が略され、取付フレーム１９、１９の端部間が開放されていて、この開放された部分を利用してガラス素地受部１５が上下方向に回動できる空間が確保されている。また、台車６の下に位置するレール部材５、５に接続されている複数本の横枠部材２２においてガラス素地受部１５に近い端部側において横枠部材２２が略され、レール部材５、５の端部間が開放されていて、この開放された部分を利用してガラス素地受部１５が上下に回動できる空間が確保されている。

取付フレーム１９、１９の各々の両端側上部には、それぞれロードセルなどの重量測定器７が設けられている。これらの重量測定器７のうち、取付フレーム１９の両端側に設けられている対になる２つの重量測定器７は、それらの重量測定点７ａをそれぞれ上向きとして取付フレーム１９の両端側上部に図３に示す間隔をＣ３をあけて配置されている。取付フレーム１９、１９の上に設けられているこれら４つの重量測定器７の重量測定点７ａの上に枠部材２１、２１が配置されている。
このため、各重量測定点７ａの上に位置する枠部材２１、２１を含めて、枠部材２１、２１より上側に設けられている各部材の荷重を４つの重量測定器７で計測できるように構成されている。
即ち、４つの重量測定器７は、それらより上に位置する支持フレーム８の重量と、それらの上に位置する支持軸１８とその軸受け部材２３の重量と、支持軸１８に支持されている本体アーム１１とガラス素地受部１５と重り１７の重量と、支持フレーム８において後述するように設けられているストップ部材２４と支持受部３９などの重量を合計重量として計測できる。また、４つの重量測定器７は、これらの合計重量に加え、ガラス素地受部１５に対し後述するように流下されて堆積されるガラス素地Ｇの重量を計測できる。

支持軸１８の回動に応じて本体アーム１１、１１とガラス素地受部１５は上下に回動（揺動）できるが、図２に示す如く枠部材２１、２１の間およびレール部材５、５の間の空間を通過して本体アーム１１、１１とガラス素地受部１５が下向きにほぼ垂直に近い角度まで回動できる。
支持フレーム８においてフレーム部材２１Ａの上には、門型のストップ部材２４が立設されている。このストップ部材２４の上部２４ＡはＵ字型になるように支持軸１８側に折り曲げられて延出されている。ストップ部材２４の上部２４Ａは、図２に示すようにガラス素地受部１５を下に、重り１７を上になるように本体アーム１１を回動させた状態においてストップ部材２４の上部２４Ａに本体アーム１１の一部が接触すると、本体アーム１１の回動を阻止するように形成されている。
支持軸１８の一端側は一方の枠部材２１の外側まで延出されていて、その一端側に支持軸１８の回動とともに上下に旋回移動するブロック状のリンク部材２５が取り付けられている。また、支持フレーム８の一方の取付フレーム１９の側方に前記リンク部材２５に近接させてシリンダー装置２７が設置されている。

シリンダー装置２７はシリンダー本体２８の基端部側を取付フレーム１９の側部に水平に突出された延出片３０に支持されて設けられている。取付フレーム１９の側部の延出片３０上に支持片３１が起立され、シリンダー本体２８の基端部側に設けられた突出片２８ａを支持片３１に支持ピン３１ａによりピン結合してシリンダー本体２８が上下に旋回自在に取り付けられている。シリンダー本体２８にはピストンロッド２９が突出自在に収納されている。このピストンロッド２９の先端部には凹型の継手部材３２が取り付けられ、この継手部材３２の内側に配置された案内ピン３３を前記リンク部材２５の先端側に対向させてシリンダー装置２７がリンク部材２５に対峙されている。また、前記リンク部材２５においてシリンダー装置２７側の先端部にＣ字型の鉤部２６がその先端を下向きに形成され、この鉤部２６にシリンダー装置２７側の案内ピン３３が対峙されている。

案内ピン３３は継手部材３２の内側で水平に配置され、リンク部材２５のＣ型の鉤部２６の内側に配置されていて、シリンダー本体２８に沿ってピストンロッド２９を突き出すことで案内ピン３３を鉤部２６に突き当てたままリンク部材２５を上方に旋回できるように構成されている。
リンク部材２５の上方への旋回によって支持軸１８が同期して回動し、支持軸１８とともにガラス素地受部１５を下向きに回動できるようになっている。このため本実施形態においては、シリンダー装置２７と継手部材３２と案内ピン３３とリンク部材２５と支持軸１８によって、ガラス素地受部１５の付勢手段１６が構成されている。また、取付フレーム１９の側部であって、シリンダー本体２８の下方側に水平に突出片１９ａが形成され、この突出片１９ａに支持ロッド１９ｂが立設されている。この支持ロッド１９ｂはシリンダー本体２８の真下に配置され、支持ロッド１９ｂの上端部をシリンダー装置２８に当接させてシリンダー装置２８の姿勢を斜め上向きの傾斜状態に保持するために設けられている。
なお、図１に示すようにガラス素地受部１５を水平位置としてリンク部材２５を水平向きとしてその鉤部２６の先端を下向きにした状態において、継手部材３２内の案内ピン３３は鉤部２６とわずかに離間するように配置されている。従って、図１に示すようにガラス素地受部１５を水平位置とした状態において、リンク部材２５とシリンダー装置２７は直接接触しておらず、切り離されて分離独立した状態にされている。このため、鉤部２６を備えたリンク部材２５とそれを押圧可能な案内ピン３３とから離脱機構３４が構成されている。

図１に示すようにガラス素地受部１５を水平に位置させた状態において本体アーム１１の接近を検知する第１のセンサ（近接センサ：検知手段）３５が門型のストップ部材２４の立脚部の内側に形成され、図２に示す如くガラス素地受部１５をほぼ垂直に近い下向きとした状態において本体フレーム１１の接近を検知する第２のセンサ（近接センサ：検知手段）３６が門型のストップ部材２４の上部内側に設けられている。なお、ガラス素地受部１５および揺動部材１０が水平方向とは、ガラス素地Ｇがガラス素地受部１５に乗っていない状態で重り１７によって安定し、かつガラス素地Ｇが所定の重量になるまでガラス素地受部１５に乗っていればよいので、この範囲であれば傾斜している状態も含むものとする。
また、枠部材２１、２１を接続しているフレーム部材２１Ａの上に、本体アーム１１、１１とガラス素地受部１５を水平に向けた状態で重り１７側の案内アーム１１、１１の一部を受ける柱状の支持受部３９が立設されている。この支持受部３９は、ガラス素地Ｇがない状態でガラス素地受部１５が不安定にならないために設けるものであり、柱状である必要はない。たとえば、支持受部３９を略してフレーム部材２１Ａの上に直接、重り１７が乗っている場合には、そのフレーム部材２１Ａと重り１７の接触部分が支持受部となることを表す。

次に、これらのセンサ３５、３６は図４に示すように配線３７を介して演算装置（演算手段）４に電気的に接続されている。この演算装置４には配線３８と増幅器３を介して重量測定器７、７の計測重量信号の出力部が電気的に接続されている。

前記構造の測定装置本体２に対し、ガラス素地受部１５が設けられている側の空間の下方に、図６に示す構造のガラス素地排出用の中空の樋部材４０が設置されている。この桶部材４０の上端開口部に図２に示すように下向きに回動させたガラス素地受部１５を挿入できるように形成され、桶部材４０の内部側に冷却水Ｗを供給するための給水管４１の先端部が配置されている。なお、桶部材４０の下端側には図６では略されているが、ガラスカレット回収部などの収納部が接続され、重量測定後のガラス素地Ｇを冷却し、ガラスカレットとして回収できるように構成されている。

本実施形態の測定装置１において測定しようとするガラス素地Ｇが適用されるガラスの組成は特に制約がない。

以下に、前記構成の測定装置本体２と演算装置（演算手段）４を用いてガラス素地Ｇを測定する場合の各部の動作について説明する。
最初に、図１に示す如くガラス素地受部１５を水平状態にしておき、このガラス素地受部１５に溶融状態のガラス素地Ｇを流下させる。ここで、本体アーム１１の後端側に重り１７を設けているので、ガラス素地受部１５と本体アーム１１、１１に特に力を作用させていない場合は、重り１７が下降する方向に本体アーム１１、１１が回動し、支持受部３９に本体アーム１１が当接してガラス素地受部１５が水平に支持される。この状態でセンサ３５は本体アーム１１の接近を検知してタイミング信号を制御装置４に送り、ガラス素地受部１５が水平状態となっていて重量計測可能であることを演算装置４に伝達する。
なお、４つの重量測定器７はそれらの上側に存在する支持フレーム８や案内アーム１０などの重量も検知するので、これらの重量は予めキャンセルできるように重量測定器７の出力を初期設定しておき、ガラス素地受部１５に流下したガラス素地Ｇの重量のみを計量できるように重量測定器７の０点調整を行っておくことが好ましい。

以上の状態から、ガラス素地受部１５にガラス素地Ｇを流入させる。ガラス素地Ｇがガラス素地受部１５に時間とともに流入し堆積する場合、４つの重量測定器７が計測する重量について、図５に示す如く堆積時間と重量が変化する。
本実施形態の重量測定器７は、特定のサンプリング周期（ΔＴ）毎に連続的に重量を計測する機能を有している。従って、計測初期の設定無効時間Ｔ４を除いて例えば上述のセンサ３５が本体アーム１１の水平状態を検知した後、１秒後から特定のサンプリング周期に応じて重量の算出を開始する。

例えば、第１のセンサ３５が本体アーム１１の接近を検知した場合、タイミング信号を生成して演算装置４に送るので、演算装置４では、１秒間の測定無効時間経過後、最初の測定値を図５に示す測定値Ｓ１として順次Ｓｎまで重量測定器７からの計測重量値を記録する。
それぞれのサンプリング周期の値は、前回測定までのサンプリング値Ｘ回分（例えば８回）の移動平均とし、信号の変動を平滑化することができる。例えば、ｎ回（一例として５０回）のサンプリングを繰り返した結果を図５に示す。図５において、堆積時間Ｔ１、測定有効時間Ｔ２、測定無効時間Ｔ４（一例として１秒）、測定周期Ｔ３（一例として３秒）とした状態をそれぞれ示す。
図５に示す結果において、測定値Ｓ１とＳ３の時間平均を測定開始時の重量とし、サンプリング測定値ＳｎとＳｎ−１（一例としてＳ５０とＳ４８）の時間平均を測定終了時の重量として、図５に示す測定点を結ぶ線Ｒ１の傾きから流下したガラス素地Ｇの流出流量を演算装置４は演算で求めることができる。

ガラス素地Ｇの流出流量の測定が終了したならば、シリンダー装置２７を作動させてピストンロッド２９をシリンダー本体２８から突出させると、ピストンロッド２９の先端の案内ピン３３が鉤部２６に係合してリンク部材２５を上方に旋回させるので、図２に示す如くガラス素地受部１５を下向きに回動させることができ、これにより、図６に示す如く桶部材４０の中に計測後のガラス素地Ｇを排出できる。
ガラス素地Ｇの排出後、ピストンロッド２９をシリンダー本体２８の内部側に後退させるとガラス素地受部１５を回動させて姿勢制御していた規制力が無くなるので、重り１７の作用によって本体アーム１１、１１は自然に回動して水平状態に復帰する。
この水平状態をセンサ３５が検知するので、再度上述の如くガラス素地受部１５の測定開始状態となり、以上の動作を繰り返すことでガラス素地Ｇの測定が可能となる。

前記構成の測定装置１によれば、ガラス素地受部１５の水平状態において、換言すると、ガラス素地Ｇを測定している間、シリンダー装置２７はリンク部材２５の鉤部２６と離間して切り離されているので、シリンダー装置２７が重量測定器７の計測に影響を与えない。
シリンダー装置２７を用いてガラス素地受部１５を回動させる構成としたので、測定周期は任意に選択することができる。例えば、図５に示す如くガラス素地Ｇの重量測定後、直ちにシリンダー装置２７のピストンロッド２９を後退させてガラス素地受部１５を水平状態に戻し、ガラス素地Ｇの測定を開始してもよいし、一定の時間経過後にシリンダー装置２７のピストンロッド２９を後退させて測定を開始してもよい。

シリンダー装置２７をエアシリンダ式とするならば、ピストンロッド２９の伸縮スピードを自由に制御できるので、ガラス素地受部１５の上下回動速度を調整できる。これにより、落下するガラス素地Ｇの速度や状態に応じ、ガラス素地受部１５の回動速度を緩くすると、ガラス素地受部１５に溶融状態のガラス素地Ｇが当たって周囲に飛び散ることを抑制できる。

また、図１０に示す従来構造であると、ガラス素地Ｇを排出してコテ１０７が自由落下する際、ロードセル１１７に衝撃を与えるおそれがあるので、ロードセル１１７の寿命の面で問題を生じ易いが、本実施形態の構造であるならば、シリンダー装置２７のピストンロッド２９の後退速度を調整することで重量測定器７に対し衝撃を与えないようにすることができ、重量測定器７の寿命を延長できる効果がある。

なお、ガラス素地受部１５を上下回動できる構成により、例えば、想定以上に大量のガラス素地Ｇが流下してきた場合、電気的に排出信号を送ってシリンダー装置２７を強制的に作動させ、ガラス素地受部１５を下向きに強制回動することができる。また、強制回動させなくても、ガラス素地受部１５に多くのガラス素地Ｇが堆積して重り１７の荷重モーメントに打ち勝つと、ガラス素地受部１５は自然に回動する。
これにより、ガラス素地受部１５に想定外の大量のガラス素地Ｇが堆積することを防止できる。仮に、想定以上の大量のガラス素地Ｇがガラス素地受部１５の上に堆積すると、ガラス素地受部１５を回動させて桶部材４０にガラス素地Ｇを落下させた場合、桶部材４０がガラス素地Ｇによって詰まるおそれがある。

ところで、本実施形態の測定装置本体２を用いてガラス素地Ｇを測定した場合と従来の測定装置を用いてガラス素地を測定した場合について、ガラス素地Ｇの重心位置の変動による影響について以下に説明する。
図７は本実施形態の測定装置本体２の概略構成を示すが、ガラス素地受部１５の種々の位置にガラス素地Ｇが堆積され、ガラス素地Ｇとガラス素地受部１５と本体アーム１１と重り１７とがバランスした場合、それらが形成する重心位置は矢印Ａ３の範囲内（換言すると回転支持部９と支持受部３９との間）で変動する。この重心位置でのガラス素地重量ｍ３は図７に示すように常に左右の重量測定器７、７の重量測定点７ａ、７ａの間隔Ｃ３の範囲に存在するので、ガラス素地受部１５のいずれの位置にガラス素地Ｇが堆積してもガラス素地Ｇの重量計測結果に変化は生じない。
重心位置でのガラス素地重量ｍ３の範囲を重量測定器７、７の重量測定点７ａ、７ａ間に収まるようにした場合、重量測定点７ａと重心位置との距離は関係なく、ガラス素地Ｇの重量ｍ３＝ｍ１＋ｍ２＋ｍ３＋…＋ｍｎ（ｍｉはｉ点ごとの荷重、ｎは重量測定器の数）の関係が成立する。このため、ガラス素地受部１５のいずれの位置にガラス素地Ｇが堆積して堆積したガラス素地Ｇの重心位置が変動しても、ガラス素地Ｇの正確な重量測定ができる。

これに対し、図１０に示す従来の測定装置は、第１の支点１０１を中心に左右に荷重がかかっている。モーメントの釣り合いの関係から第１の支点１０１を中心として、右側のモーメントと左側のモーメントは等しくなるので以下の関係が成立する。
Ｌ１１（第１の支点１０１より左側の荷重重心までの距離）×ｍ１（第１の支点１０１より左側の荷重）＝Ｌ１２（第１の支点１０１から重量測定器の測定位置までの距離）×ｍ２（重量測定器にかかる荷重）＋Ｌ１３（第１の支点１０１より右側の荷重重心までの距離）×ｍ３（第１の支点１０１より右側の全加重）

図１０に示す測定装置の構成において、ガラス素地受部１０３に対しガラス素地の落下する位置に違いがあった場合、重量計測精度に影響を与える。仮に同じ位置のガラス素地が第１の支点１０１よりもより右側に落下して堆積した場合、右側重心位置はより右側になる（Ｌ１３が大きくなる）。そのため、モーメントの釣り合いが変わり（ｍ２とｍ３に掛かる荷重が変わる）、かつ、ガラス素地の重心の変化を求めることが難しくＬ１３の正確な値を把握できないため、重量測定器１１７にかかる荷重を正確に測定できない。

以上で説明したように、本実施形態の構造によれば、ガラス素地受部１５のいずれの位置にガラス素地Ｇが流下して堆積しても正確にガラス素地Ｇの重量を測定できる。
従って、ガラス素地の流出流量を正確に計測できるので、流出流量を正確に把握することで溶融量の安定化に寄与する。また、流出流量を正確に把握できることに伴い、ガラス溶融工程におけるガラス温度、圧力等の種々の条件を一定に制御するための検出量として正確な情報を提供できる。
なお、第一実施態様を示す図１において、支持受部３９は、支持軸１８よりも紙面奥にあるフレーム部材２１Ａの上に設置されて本体アーム１１を下から支持しているが、本体アーム１１をガラス素地Ｇが一定重量になるまで支持してやればよいので、支持受部３９を設ける位置は図１の位置に限定されない。例えば、支持受部によって本体アーム１１を支持軸１８よりも紙面手前側の枠部材２１の上で支持する場合に、支持受部が、本体アーム１１を上から支持すればよい。ただし、この場合には、ガラス素地Ｇが一定重量になると、本体アームをリリースする機構を設ける必要がある。なお、図１の２点鎖線に示すように枠部材２１の上にＬ字型の支持受部４３を本体アーム１１側に向いて延在するように設け、支持受部４３の先端部で本体アーム１１の上方への回動動作を受けるように構成することもできる。

「第２実施形態」
図８は本発明に係るガラス素地の流出流量の測定装置の第２実施形態を示すもので、図８（Ａ）は全体構成を示す略図、図８（Ｂ）は部分拡大図である。
図８に示す第２実施形態の測定装置本体４５において先に説明した第１実施形態の測定装置本体２の構造と異なっているのは、ガラス素地受部１５を傾斜させてガラス素地Ｇを排出する際に用いていたシリンダー装置２７を略した点と、シリンダー装置２７の代わりにロータリーアクチュエータ５０を設けた点である。第２実施形態の構造においてその他の構造は際１実施形態の構造と同等であるので、同一構造の部分の説明は省略する。

ロータリーアクチュエータ５０は、２本のピン５１、５１を有し、これらのピン５１を表面側対角位置に備えた長方形板状の取付部材５２を備えている。
取付部材５２の裏面側中心部にロータリーアクチュエータ５０の支持軸５３が取り付けられ、ロータリーアクチュエータ５０はその支持軸５３を測定装置本体２の支持軸１８と同軸位置にして支持軸１８の側方側に設置されていている。

ロータリーアクチュエータ５０の２本のピン５１は、取付部材５２の対角位置に取り付けられているので、図８（Ｂ）に示す如く本体アーム１１を水平にした状態において、１本のピン５１が本体アーム１１の下方に配置され、残り１本のピン５１が本体アーム１１の上方に配置されている。即ち、本体アーム１１の支持軸１８の軸心（回動支点）を中心として本体アーム１１の一側に１つのピン５１が配置され、他側に他の１つのピン５１が配置されている。
また、２本のピン５１は図８（Ｂ）に示す本体アーム１１の水平状態においていずれも本体アーム１１から間隙ｄ（一例として数ｍｍ程度）離間され、本体アーム１１と分離されている。

本体アーム１１が水平にされた状態はガラス素地受部１５が水平状態とされ、ガラス素地受部１５にガラス素地Ｇが流下されて重量計測できる状態であるので、２本のピン５１が本体アーム１１と切り離されて分離している必要がある。２本のピン５１と本体アーム１１を離間して切り離しておくと、重量測定器７が重量計測する場合、２本のピン５１が本体アーム１１を介して重量測定器７に影響を与えないので、ガラス素地Ｇの正確な重量測定ができる。

本実施形態においては、ロータリーアクチュエータ５０と取付部材５２とピン５１、５１が揺動部材１０（本体アーム１１）を回動させる付勢手段を構成するとともに、ロータリーアクチュエータ５０と取付部材５２とピン５１、５１が離脱機構としての機能も兼ね備えている。
ガラス素地受部１５に堆積されたガラス素地Ｇの重量を測定する場合の各部の動作は先の第１実施形態の構造と同様である。

ガラス素地Ｇの重量計測を行った後、ガラス素地Ｇを排出するには、ロータリーアクチュエータ５０を作動させて支持軸５３を回転させることによって取付部材５２を図８（Ａ）、（Ｂ）の矢印Ｒ方向に回動させる。この動作により、本体アーム１１とともにガラス素地受部１５を下向きに姿勢制御してガラス素地受部１５からガラス素地Ｇを排出することができる。
ガラス素地Ｇの排出後、ロータリーアクチュエータ５０の支持軸５３を上述の方向と反対方向に回転させることで図８（Ａ）に示す如く本体アーム１１を水平状態に復帰させて再度ガラス素地Ｇの重量計測を行う状態にできる。
本実施形態のガラス素地の流出流量の測定装置本体４５によれば、先の第１実施形態の測定装置本体２と同等の作用効果を得ることができる。

次に、本発明のガラス製品の製造方法について説明する。図９は、本発明のガラス製品の製造方法の一実施形態のフロー図である。
本発明のガラス製品の製造方法は、前述のガラス素地の流出流量の測定装置１を用いることを特徴とする。本発明のガラス製品の製造方法は、一例として、ガラス溶融炉により溶融ガラスを溶融して溶融ガラスを製造するが、ガラス溶融炉において排出されるガラス素地を先に説明した測定装置１を用いて測定し、ガラス素地の流出流量を逐一把握しながらガラス溶融炉において製造する溶融ガラスの量を制御しつつ溶融処理を行う溶融工程Ｋ１を備える。また、本発明のガラス製品の製造方法は、溶融工程Ｋ１に引き続き、減圧脱泡装置により溶融ガラスの減圧脱泡を行う脱泡工程Ｋ２と、減圧脱泡装置よりも下流側の成形装置で溶融ガラスを成形する成形工程Ｋ３と、その後工程において溶融ガラスを徐冷する徐冷工程Ｋ４と、徐冷後のガラスを切断する切断工程Ｋ５とによって、ガラス製品Ｇ６を得るガラス製品の製造方法である。

本発明のガラス製品の製造方法は、前述した流出流量の測定装置１を利用することの他は、公知技術の範囲である。また、本発明のガラス製品の製造方法で利用する装置については、前述の通りである。図９では、本発明のガラス製品の製造方法の構成要素である溶融工程Ｋ１、成形工程Ｋ３および徐冷工程Ｋ４に加え、さらに必要に応じて用いる切断工程Ｋ５、その他の後工程も示している。なお、図９に示す脱泡工程Ｋ２は、溶融工程Ｋ１において製造した溶融ガラスに含まれる泡が多い場合は実施し、溶融ガラスに含まれる泡が少ない場合は略してもよい。

先に説明した測定装置１を適用する工程は先のガラス素地の流出流量の測定について溶融工程Ｋ１に限らない。例えば、脱泡工程Ｋ２を行う場合、脱泡工程Ｋ２において用いられる減圧脱泡装置において、ガラス素地の流出流量の測定、脱泡直後の異質なガラス素地の排出量の測定などに上述の測定装置１を適用することもできる。
これらのいずれかの目的に上述の測定装置１を用いるならば、ガラス素地の流出流量を正確に把握できることから、ガラス溶融炉の運転条件を良好に制御する参考となり、品質の良好な溶融ガラスを製造できることに寄与する。また、減圧脱泡装置において異質なガラス素地の流出流量を正確に把握できることから、減圧脱泡装置の運転条件を良好にすることができ、品質の良好な溶融ガラスを製造できることに寄与する。

本発明の技術は、建築用ガラス、車両用ガラス、光学用ガラス、医療用ガラス、表示装置用ガラス、その他一般のガラス製品を製造する場合に用いるガラス素地の重量測定に広く適用できる。

Ｇ…ガラス素地、１…測定装置、２…測定装置本体、３…演算装置（演算手段）、６…台車、７…重量測定器（ロードセル）、７ａ…重量測定点、８…支持フレーム、９…回転支持部、１０…揺動部材、１１…本体アーム、１５…ガラス素地受部、１６…付勢手段、１７…重り、１８…支持軸、２１…枠部材、２４…ストップ部材、２５…リンク部材、２６…鉤部、２７…シリンダー装置、２８…シリンダー本体、２９…ピストンロッド、３３…案内ピン、３４…離脱機構、３５、３６…センサ（検知手段）、３９…支持受部、４０…樋部材、４３…支持受部、４５…測定装置本体、５０…ロータリーアクチュエータ、５１…ピン、５２…取付部材、Ｋ１…溶融工程、Ｋ２…脱泡工程、Ｋ３…成形工程、Ｋ４…徐冷工程、Ｋ５…切断工程、Ｇ６…ガラス製品。

Claims (10)

1. 流下するガラス素地を受けるガラス素地受部と、該ガラス素地受部に堆積したガラス素地を所定の周期で排出する堆積・排出手段と、前記ガラス素地受部に堆積したガラス素地の重量を測定して重量信号を出力する重量測定手段と、該重量測定手段から出力された重量信号からガラス素地受部に堆積したガラス素地の流出流量を演算する演算手段とを具備するガラス素地の流出流量測定装置であって、
   前記堆積・排出手段は、前記ガラス素地受部を一端側とする他端側の重りと、前記一端側と前記他端側とをつなぐ長さ方向の中央に支持軸を備えて上下に回動自在に設けられた揺動部材と、堆積・排出のタイミングを検知して堆積のタイミングを示す信号を前記演算手段に出力する検知手段を備え、
   前記重量測定手段は、前記支持軸を軸支する回転支持部を介して略水平方向に延伸した支持フレームと、前記支持フレームに設けられ前記ガラス素地受部を略水平方向とした状態で前記揺動部材を支持して前記重りにより前記揺動部材に生じる方向の回動を規制し反対方向の回動を許容する支持受部と、前記支持フレームの下であって前記支持受部と前記回転支持部とを挟む位置に設けられた重量測定器を備える、
   ガラス素地の流出流量の測定装置。
2. 前記支持受部が、前記回転支持部よりも前記重りに近い側に設けられ、略水平方向の前記揺動部材を下側から支持し、該揺動部材は前記ガラス素地受部を下向きとする方向に回動自在にされた請求項１に記載のガラス素地の流出流量の測定装置。
3. 前記支持受部が、前記回転支持部よりも前記ガラス素地受部に近い側に設けられ、水平方向の前記揺動部材を上側から支持し、該揺動部材は前記ガラス素地受部を下向きとする方向に回動自在にされた請求項１に記載のガラス素地の流出流量の測定装置。
4. 前記回転支持部が、前記揺動部材の幅方向両側に延出された前記支持軸の両端側に設けられ、前記支持フレームが前記揺動部材の略水平状態での長さ方向に沿って延在され、前記支持軸の両端側の前記支持フレームに複数の前記重量測定器が設けられた請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス素地の流出流量の測定装置。
5. 前記揺動部材を回動させて前記ガラス素地受部を下向きに姿勢制御し、前記ガラス素地受部からガラス素地を排出させる付勢手段を備えた請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス素地の流出流量の測定装置。
6. 前記付勢手段が、前記支持軸に接続されたリンク部材と該リンク部材をピストンロッドで押圧して前記揺動部材を回動させるシリンダー装置とを具備した請求項５に記載のガラス素地の流出流量の測定装置。
7. 前記リンク部材を押圧する前記ピストンロッドに、前記リンク部材を押圧する状態において該リンク部材に当接し、該リンク部材を押圧しない状態において該リンク部材から離間する離脱機構を付設した請求項６に記載のガラス素地の流出流量の測定装置。
8. 前記重量測定器が台車の上に設置され、前記揺動部材と前記支持フレームが前記台車とともに移動自在に設置された請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス素地の流出流量の測定装置。
9. 前記付勢手段の一端部が、前記台車に固定されている請求項８に記載のガラス素地の流出流量の測定装置。
10. ガラス原料を溶融して溶融ガラスにする溶融工程と、前記溶融ガラスを成形する成形工程と、成形後のガラスを徐冷する徐冷工程とを備えるガラス製品の製造方法において、前記溶融工程から前記成形工程の直前までの途中で排出するガラス素地の流出流量の測定に請求項１〜９のいずれか一項に記載の測定装置を用いるガラス製品の製造方法。

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