JP4160471B2

JP4160471B2 - ガラスセルの製造方法及び製造装置

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Publication number: JP4160471B2
Application number: JP2003278848A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　誠; 和男新田; 正人中濱
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2023-07-24
Also published as: JP2005041744A

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。

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。
特許第２７８８４０４号公報

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。

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。

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、前記有底管を成形可能な温度に加熱する加熱工程と、前記有底管の開口部から角形状の内型を挿入する第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。

請求項１の発明における加熱工程〜第２工程では、加熱された有底管に角形状の内型を挿入し、有底管の外周面に外型を押し付けて押圧することにより、有底管を角形状に成形する。このような内型および外型による押圧により、有底管の内面および外周面に対して型形状を確実に転写することができると共に、有底管の側面の肉厚を規定の厚さにすることができる。

第３工程では、外型を有底管から離した後、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。この有底管内部へのブロー加圧により、有底管の外周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。

また、有底管内部へのブロー加圧では、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、内型を有底管から引き抜く際に、有底管の内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る。また、内型と有底管の内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。

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。

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。

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、前記加熱工程は、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。

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。

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工程では、前記有底管の開口部から内型を挿入したとき、内型の側面に有底管の内周面が大部分接触するまで有底管の底部を内型により押し伸ばして有底管の内周面を略内型形状に成形することを特徴とする。

請求項５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工程では、前記有底管の開口部から内型を挿入したとき、内型の側面に有底管の内周面が大部分接触するまで有底管の底部を内型の重量によって押し伸ばして有底管の内周面を略内型形状に成形することを特徴とする。

請求項４および５の発明では、有底管が底部から徐々に押し伸ばされて略内型形状に成形されるため、内型の角形状を有底管に良好に転写することができ、成形性が向上する。

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１工程では、前記有底管の開口部から内型を挿入したとき、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。

請求項６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。

請求項７の発明は、請求項６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。

請求項７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。

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。

請求項８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。

請求項９の発明は、請求項６または７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て有底管の内部をブロー加圧することを特徴とする。

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。

請求項１０の発明は、請求項１〜９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。

請求項１０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。

請求項１１の発明は、請求項１〜１０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。

請求項１１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。

請求項１２の発明は、請求項６または７に記載のガラスセルの製造方法であって、前記第３工程の後、前記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。

請求項１２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。

請求項１３の発明は、請求項１２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。

請求項１３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。

請求項１４の発明は、請求項１２または１３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。

請求項１４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。

請求項１５の発明は、請求項１２〜１４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。

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。

請求項１６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、前記有底管を成形可能な温度に加熱する加熱手段と、前記有底管の開口部から挿入される角形状の内型と、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の間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、を具備し、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。

請求項１６の発明では、加熱手段が有底管を加熱し、内型および外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、有底管の側面の肉厚を規定の厚さにすることができる。

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、内型を有底管から引き抜く際に、有底管の内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。

また、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。

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。

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。

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示す。図１は、ガラスセルの製造の初期状態を示している。この製造装置は、ベース１上にガイドレール２が立設されており、このガイドレール２に沿って内型３、加工されるワークとしての有底管４、外型５および底型６が上下方向で一直線状となるように順に配置されている。

内型３、有底管４および底型６は、いずれもガイドレール２に沿って上下方向に移動可能な内型保持アーム１０、有底管保持アーム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１０，１１，１２は、略水平状態で上下動機構７に連結されており、上下動機構７が駆動することによりガイドレール２の長さ方向に沿った上下動が行われる。

この実施の形態において、上下動機構７は、ガイドレール２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と、ボールネジ１３が貫通するようにボールネジ１３に取り付けられたモータ１０ａ、１１ａ、１２ａとを備えている。モータ１０ａ、１１ａ、１２ａは、内型保持アーム１０、有底管保持アーム１１、底型保持アーム１２に対応しており、それぞれの保持アーム１０，１１，１２から延びているガイドアーム１０ｂ、１１ｂ、１２ｂを介して、対応した保持アーム１０，１１，１２に連結されている。この場合、ガイドアーム１０ｂ、１１ｂ、１２ｂにはガイドレール２が挿通しており、これによりガイドレール２に沿った上下動が安定して行われるようになっている。各モータ１０ａ、１１ａ、１２ａは、その駆動によってボールネジ１３に沿って上下動し、これにより、対応した保持アーム１０，１１，１２（すなわち、内型３、有底管４、底型６）が一体的に上下動する。この上下動は、モータ１０ａ、１１ａ、１２ａ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。

なお、上下動機構としては、内型３、底管４および底型６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。

内型３は、図２に示すように角形状の縦長となっており、その下降によって有底管４の開口部から有底管４内に挿入される。そして、有底管４内への挿入状態で内型３の側面３ａが有底管４の内周面を角形状に成形する。また、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。なお、内型保持アーム１０は、内型３の上部をチャッキング等により把持するものであり、これにより、内型３は内型保持アーム１０に吊り下げ状となって保持される。

図２（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。

なお、内型３には、後述するように、ブロー加圧手段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。

有底管４は、底部が閉鎖され上部が開口された管状に成形されており、開口された上部が有底管保持アーム１１から突出した状態で同アーム１１に保持される。有底管保持アーム１１による有底管４の保持は、有底管４の軸心が内型３の軸心と略一致した垂直状となるように行われる。この保持状態において、有底管４の大部分が有底管保持アーム１１から下方に露出しており、この露出部分が後述する有底管加熱装置９によって加熱される。また、有底管４の保持状態に対し、内型３が上部の開口部から挿入される。

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、Ｂ_２Ｏ_３含有のＳｉＯ_２からなる商品名「パイレックス」（イワキ（社）製）を使用することができる。

ガラスセル製造の初期状態である図１に示すように、内型保持アーム１０の下側には内型加熱装置８が配置され、有底管保持アーム１１の下側には、有底管４の加熱手段としての有底管加熱装置９が配置されている。

内型加熱装置８は、内型３を加熱するものであり、略水平な載置フレーム１５に載置された状態で内型３に対して進退可能となっている。内型加熱装置８の進退は、同装置８の一端側に連結された流体圧シリンダ等の押し具１６によって行われる。

図３は、内型加熱装置８を示し、内型３が挿入される内型挿入孔８ａが中央部分に形成された平面コ字形に成形されている。内型挿入孔８ａは、一端側が開口されており、押し具１６の作動によって内型加熱装置８が内型３方向に移動することにより、開口された一端側から内型３が内型挿入孔８ａに挿入されるようになっている。

図３に示すように、内型加熱装置８は平面コ字形に成形された金属製の断熱材８ｂと内型挿入孔８ａを囲むように断熱材８ｂに埋め込まれた放熱体８ｃと、放熱体８ｃを内型挿入孔８ａとの間で挟むように、すなわち放熱体８ｃの背面に位置するように断熱材８ｂに埋め込まれた発熱体８ｄとを備えている。放熱体８ｃは、発熱体８ｄ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。放熱体８ｃを設けることにより、内型３全体への均等な加熱が可能となっている。

内型加熱装置８では、発熱体８ｄからの熱が放熱体８ｃに伝達された後、内型挿入孔８ａの周囲から同孔８ａに放熱される。これにより、内型挿入孔８ａ内における温度のばらつきが小さく、内型３の長さ方向における温度分布が１０℃以内の状態で内型３を加熱することができる。

有底管加熱装置９も内型加熱装置８と同様に、略水平な載置フレーム１７に載置された状態で流体圧シリンダ等の押し具１８に連結されており、押し具１８の作動によって有底管４の方向に進退移動する。そして、有底管４の方向への移動により、有底管加熱装置９は有底管４を囲んだ状態で停止し、この停止状態で有底管４を加熱する。このため、有底管加熱装置９は上述した内型加熱装置８と同様な平面コ字形に形成されている。

図４および図５は、有底管加熱装置９の上下方向の断面を示し、有底管４が挿入される管挿入孔９ａが上下方向に貫通している。有底管加熱装置９も管挿入孔９ａを囲む断熱材９ｂを有している。断熱材９ｂの内部は、上下２段階で加熱を行うようになっている。上部の加熱部は、有底管４の入口部分に設けられており、管挿入孔９ａ側に位置する放熱体９ｃと、放熱体９ｃの背面に位置する発熱体９ｄとが断熱材９ｂの上部に埋め込まれることにより形成されている。下部の加熱部は、有底管４の出口部分に設けられており、発熱体９ｅが管挿入孔９ａ側に位置するように断熱材９ｂの下部に埋め込まれることにより形成されている。

図４における領域Ｂは上部の加熱部による加熱部位（入口部分の加熱部位）、領域Ａは下部の加熱部により加熱部位（出口部分の加熱部位）を示す。上部の加熱部（領域Ｂ）では、放熱体９ｃを介した間接的な加熱が行われるものであり、これにより、温度ばらつきのない加熱が可能となっている。この領域Ｂでは、有底管４を安定した溶融温度とするための予熱領域であり、１０^１１〜１０^１５ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相応した温度となるように有底管４を加熱する。

下部の加熱部（領域Ａ）では、発熱体９ｅによる直接的な加熱が行われる。この領域Ａでは、有底管４を十分な延伸可能な温度まで加熱するものであり、１０^６〜１０^１１ｄＰａ・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。以上の有底管加熱装置９の発熱体９ｄおよび内型加熱装置８の発熱体８ｄ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。

外型５は、略水平な載置フレーム１９に載置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内に挿入された内型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。

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。

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を用いた場合について説明する。

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は図示を省略した温度制御装置により、その温度が制御されるものである。

底型６は、底型保持アーム１２に保持された状態で有底管４の真下に位置している。この底型６は、押し具２８を下端側に備えており、底型保持アーム１２が上昇した状態で、押し具２８が駆動することにより、下方から外型５の間に進入して有底管４の底部に当接する。この当接は、後述するように、有底管４のブロー加圧以前に行われ、これにより、有底管４の底部の肉厚が規定の厚さとなるように作用する。かかる底型６も、図８に示すように外型５と同様にヒータ２５を備えており、ヒータ２５が温度制御装置２６に接続されることにより、その温度が制御されている。

以上に加えて、この実施の形態の製造装置では、図９に示すようにブロー加圧手段３１が設けられている。ブロー加圧手段３１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３１は、ホース等の連結管３２を介して内型３の上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、加圧媒体としてのブロー加圧手段３１からの加圧ガスが内型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。

ブロー成形時における内型３からの加圧ガスの漏出を防止するため、内型３と連結管３２との連結は密封栓３４を介して行われる。また、ブロー成形時に、有底管４の管内圧力が一定以上となることを防止するため、有底管保持アーム１１における保持部分には、有底管４の内圧を開放する隙間或いは開放弁が適宜配置されるものである（図示省略）。

次に、この実施の形態によるガラスセルの製造を説明すると、図１０は内型３を有底管４内に挿入した状態、図１１は内型３および外型５による押圧成形の状態、図１２はブロー成形の状態をそれぞれ示す。

図１に示すように、内型加熱装置８の進出によって内型３が内型加熱装置８に挿入されることにより加熱が行われると共に、有底管４は進出した有底管加熱装置９に挿入されることにより加熱が行われる。内型３の加熱は、有底管４を延伸加工可能な温度となるように行われるものであり、１０^６〜１０^１１ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相応した温度となるように加熱する。

一方、有底管４の加熱は、定位置で停止している有底管加熱装置９に対し、有底管保持アーム１１を下降させて、その管挿入孔９ａに挿入することにより行われる。この挿入により、有底管４が有底管加熱装置９の領域Ｂから領域Ａに移動するため、有底管４は底部から上端の開口部に向かって徐々に加熱される。これにより、有底管４の底部を１０^６〜１０^１１ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相応した温度に、底部の上側を１０^１１〜１０^１５ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相応した温度に加熱する。

図１０は、以上の加熱の後に、内型保持アーム１０を下降させることにより、内型３を開口部から有底管４内に挿入した状態を示す。この挿入により、有底管４の底部が内型３により押されるため、図１３に示すように、有底管４は内型３の側面３ａに沿って延伸する。この延伸では、有底管４の内周面の大部分が内型３の側面３ａと接触するまで有底管４の底部を押し伸ばす。これにより、有底管４は略内型３の形状に成形される。

この場合、内型３の寸法は、完成品であるガラスセルの最終内径よりも、５０〜７０μｍ程度小さくなるように設定されるものである。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。

図１１は、内型３による有底管４の延伸の後、有底管４を内型３と共に外型５まで下降した状態を示す。この下降においては、内型３は有底管４の内部に挿入された状態のままで外型５まで達する。そして、上述した温度で加熱されている状態の外型５が押し具２１によって有底管４の方向に移動し、内型３と外型５とによって有底管４を押圧成形する。この押圧成形により、内型３および外型５の型形状を有底管４に転写すると共に、有底管４の肉厚を規定の厚さとする。かかる内型３および外型５による押圧成形では、内型３が完成品であるガラスセルとの間で上述した寸法関係となっていため、有底管４はその外周面が完成品であるガラスセルの最終の外径寸法よりも５０〜７０μｍ程度小さくなるように成形され、これによりブロー加圧による成形代を確保することができる。

図１４は、図１１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。

以上の内型３と外型５とによる押圧成形においては、図１２に示すように、底型保持アーム１２を上昇させると共に、その押し具２８を駆動して底型６を外型５の内部に挿入して有底管４の底部に当接させる。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。これにより、有底管４の底部の肉厚を規定の厚さとすることができる。

その後、外型５を有底管４から５０〜７０μｍ程度離隔させる。すなわち、外型５は完成品であるガラスセルの最終の外径寸法となる位置まで退避させるものである。

この退避に続いて、バルブ３３を開放することにより、ブロー加圧手段３１（図９参照）から加圧ガスを内型３に供給する。供給された加圧ガスは、内型３の通気孔３ｂから有底管４内に噴出して有底管４をブロー加圧する。このブロー加圧により、有底管４が膨張してその外周面が外型５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、外型５の形状を有底管４に良好に転写することができる。なお、かかるブロー加圧に際して、有底管４は１０^６〜１０^１１ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相当した温度に維持されている。

以上により、有底管４が完成品であるガラスセルの形状および寸法に成形される。その後、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、有底管４の固化を行う。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。

この場合において、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。

外型５および底型６の離反の後、内型保持アーム１０を上昇させることにより、内型３を有底管４の内部から引き抜く。かかる引き抜きの際には、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。

内型３の引き抜きの後、有底管４を有底管保持アーム１１から取り外し、あるいは有底管保持アーム１１によって保持した状態のままで、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。

本発明の製造装置における初期状態の全体正面図である。（ａ），（ｂ）は内型の各例を示す斜視図である。内型加熱装置の平面からの断面図である。有底管加熱装置の側面からの縦断面図である。有底管加熱装置と有底管との関係を示す縦断面図である。外型の一例を示す平面からの断面図である。外型の別例を示す平面からの断面図である。外型および底型の配置を示す正面図である。ブロー加圧手段と他の部材との関係を示す断面図である。内型を有底管内に挿入した状態を示す正面図である。内型および外型による押圧成形を示す正面図である。底型を用いた成形を示す正面図である。内型と有底管との関係を示す斜視図である。（ａ）、（ｂ）は内型と外型との関係を示す断面図である。

符号の説明

３内型
３ｂ通気孔
４有底管
５外型
６底型
８内型加熱装置
９有底管加熱装置
３１ブロー加圧手段

Claims

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、
前記有底管を成形可能な温度に加熱する加熱工程と、
前記有底管の開口部から角形状の内型を挿入する第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。
前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする請求項１に記載のガラスセルの製造方法。
前記加熱工程は、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請求項１または２に記載のガラスセルの製造方法。
前記第１工程では、前記有底管の開口部から内型を挿入したとき、内型の側面に有底管の内周面が大部分接触するまで有底管の底部を内型により押し伸ばして有底管の内周面を略内型形状に成形することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
前記第１工程では、前記有底管の開口部から内型を挿入したとき、内型の側面に有底管の内周面が大部分接触するまで有底管の底部を内型の重量によって押し伸ばして有底管の内周面を略内型形状に成形することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
前記第１工程では、前記有底管の開口部から内型を挿入したとき、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請求項１〜５のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
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請求項６に記載のガラスセルの製造方法。
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請求項１〜７のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
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て有底管の内部をブロー加圧することを特徴とする請求項６または７に記載のガラスセルの製造方法。
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請求項１〜９のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
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請求項１〜１０のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
前記第３工程の後、前記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請求項６または７に記載のガラスセルの製造方法。
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請求項１２に記載のガラスセルの製造方法。
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請求項１２または１３に記載のガラスセルの製造方法。
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請求項１２〜１４のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
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、
前記有底管を成形可能な温度に加熱する加熱手段と、
前記有底管の開口部から挿入される角形状の内型と、
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の間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、
を具備し、
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ガラスセルの製造装置。