JP4822505B2

JP4822505B2 - ガラス管螺旋加工装置および螺旋状ガラス管の製造方法

Info

Publication number: JP4822505B2
Application number: JP2005283825A
Authority: JP
Inventors: 和生柴田
Original assignee: Covalent Materials Corp
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: JP2007091535A

Description

本発明は、ガラス管螺旋加工装置および螺旋状ガラス管の製造方法に関し、特に巻き付けドラムを用いることなく、ガラス管を螺旋状になすことができるガラス管螺旋加工装置および螺旋状ガラス管の製造方法に関する。

螺旋状のガラス管は、従来から種々用途で用いられており、このような螺旋状ガラス管は、従来、螺旋溝が形成されたガラス管巻き付けドラムを用い、バーナにより加熱されたガラス管を、作業者の手作業により、ガラス管巻き付けドラムに巻き付けることによって製造していた。

しかし、石英ガラス管は熱膨張係数が小さく、加工が難しいため、手作業による製造では、滑らかな螺旋形状にすることができず、多角形に製造するのが限度であった。また、この多角形に製造するにも経験が必要であった。さらに、手作業による製造では、作業者がバーナを取り扱うため、火傷などの危険性があった。

そこで、かかる課題を解決するために、本願出願人はガラス管螺旋加工装置および製造方法を、既に特許文献１において提案している。
このガラス管螺旋加工装置について、図２に示すと共にその概略について説明する。
図２に示すように、このガラス管螺旋加工装置は、ガラス管３０が長手方向に載置される支持アームを有するガラス管置台（図示せず）と、このガラス管置台に近接して設けられ、ガラス管３０を送る送りローラ機構３１と、この送りローラ機構３１により送られたガラス管３０を加熱する加熱手段３２と、この加熱手段３２により加熱されて可塑性が与えられたガラス管３０が巻き付けられる巻き付けドラム３３と、前記ガラス管３０を巻き付けドラム３３に押えるローラ３４と、この巻き付けドラム３３を回転させ、かつ軸方向に移動させる駆動手段（図示せず）とを備えている。
そして、可塑性が与えられたガラス管３０を巻き付けドラム３３に巻き付けながら、巻き付けドラム３３を軸方向に移動することによって、ガラス管３０に螺旋加工が施される。
特開２００２−１２４３４号公報

ところで、前記ガラス管螺旋加工装置にあっては、安全に作業を行なうことができ、しかも滑らかな螺旋加工をなすことができる。
しかしながら、巻き付けドラムを用いた場合、このドラムの直径によって螺旋状ガラス管の螺旋内径が決定されるため、螺旋内径が異なる螺旋状ガラス管を製造するには、これに対応した巻き付けドラムを用意しなければならなかった。また、ドラムに溝部を設け、前記溝部にガラス管を嵌め込みことで、螺旋状ガラス管の螺旋ピッチが決定されるため、螺旋ピッチが異なる螺旋状ガラス管を製造するには、これに対応した巻き付けドラムを用意しなければならなかった。
このように、多種類の螺旋状ガラス管を製造する場合、この数に対応した巻き付けドラムを用意しなければならず、生産性に問題があった。

また、前記ガラス管螺旋加工装置にあって、滑らかな螺旋加工を形成することができるが、高熱により可塑性が与えられたガラス管を巻き付けドラムに巻き付ける（押え付ける）ため、前記ガラス管の断面形状が変形し易い、また巻き付けドラムが消耗し易いという技術的課題があった。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、巻き付けドラムを用いることなく、ガラス管に螺旋状の加工を効率的に施すものであって、また断面形状が変形しない、ガラス管螺旋加工装置および螺旋状ガラス管の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するためになされたガラス管螺旋加工装置は、ガラス管を把持するチャック部と、前記チャック部を回転させるための第一駆動手段と、前記チャック部を上下動させる昇降手段と、前記チャック部を前後に移動させる移動手段と、前記チャック部の軸線と直交する方向であって、前記チャック部の軸線から所定距離離れた位置に設けられた加熱手段と、前記加熱手段の奥方に設けられた、ガラス管を送り出すローラとを備えていることを特徴としている。

このように、チャック部が回転、上下動、前後動可能に構成されているため、巻き付けドラムを用いることなく、ガラス管を螺旋状になすことができる。
しかも、任意の螺旋内径を有する螺旋状のガラス管、また任意の螺旋ピッチを有する螺旋状のガラス管を、更には任意の長さを有する螺旋状のガラス管を得ることができる。また巻き付けドラムに押え付けられないため、断面形状の変形を抑制することができる。

具体的には、前記昇降手段は、ボールネジと、前記ボールネジと螺合するスライダーと、前記ボールネジを回転させる第二の駆動手段とから構成され、前記第一の駆動手段の基台がスライダーに取り付けられ、前記ボールネジを第二の駆動手段によって回転させることにより、前記チャック部を上下動させることが望ましい。

また、前記移動手段は、ボールネジと、前記ボールネジと螺合するスライダーと、前記ボールネジを回転させる第三の駆動手段とから構成され、前記昇降手段の筐体がスライダーに取り付けられ、前記ボールネジを第三の駆動手段で回転させることにより、前記チャック部を前後動させることが望ましい。

本発明の目的を達成するためになされた螺旋状ガラス管の製造方法は、Ｌ字状に屈曲したガラス管の端部をチャック部に把持させると共に、前記ガラス管の他方を送り出しローラの間に配置する工程と、加熱装置によりガラス管を加熱し、ガラス管を可塑変形可能な状態に維持しつつ、送り出しローラによってガラス管を送り出しながら、前記チャック部を昇降装置にて所定距離、降下させる工程と、前記ガラス管を加熱し、ガラス管を可塑変形可能な状態に維持しつつ、送り出しローラによってガラス管を送り出しながら、チャック部を回転させると共に、移動手段によって前記チャック部を後方に移動させる工程とを含むことを特徴としている。

このように、まずチャック部を昇降装置にて所定距離、降下させ、チャック部を回転させると共に移動手段によってチャック部を後方に移動させるため、所定半径を有する螺旋状のガラス管を得ることができる。
しかも、チャック部の後方移動量を変えることにより、所定の螺旋ピッチを有する螺旋状のガラス管を、また所定の長さを有する螺旋状のガラス管を得ることができる。更に巻き付けドラムに押え付けられないため、ガラス管の断面形状の変形を抑制することができる。

ここで、加熱装置によりガラス管を加熱し、ガラス管を可塑変形可能な状態を維持しつつ、送り出しローラによってガラス管を送り出しながら、前記チャック部を昇降装置にて所定距離、降下させる工程の後、前記ガラス管を可塑変形可能な状態を維持しつつ、送り出しローラによってガラス管を送り出しながら、チャック部をほぼ１回転させ、その後、更に前記ガラス管を可塑変形可能な状態を維持しつつ、送り出しローラによってガラス管を送り出しながら、チャック部を回転させると共に移動手段によって前記チャック部を後方に移動させることが望ましい。

このように、前記チャック部を昇降装置にて所定距離、降下させる工程の後、加熱装置によりガラス管を加熱し、ガラス管を可塑変形可能な状態を維持しつつ、ガラス管を送り出しローラによってガラス管を徐々に送り出しながら、チャック部をほぼ１回転させているため、螺旋状ガラス管の端部を平面になすことができる。

以上のように本発明によれば、巻き付けドラムを用いることなく、ガラス管を螺旋状に効率的になすものであって、またガラス管の断面形状の変形が抑制される。

本発明にかかるガラス管螺旋加工装置の実施形態について、図１（ａ）に基づいて説明する。
本発明にかかるガラス管螺旋加工装置１は、被加工物であるＬ字状のガラス管Ｇ端部を把持するチャック部２と、前記チャック部２を回転させるためのモータ等の第一駆動手段３と、前記第一の駆動手段３を上下動させる昇降手段４と、前記第一の駆動手段３を上下動させるためのモータ等の第二の駆動手段５とを備えている。
また、本発明にかかるガラス管螺旋加工装置１は、前記昇降手段４を前後に移動させる移動手段６と、前記昇降手段４を前後動させるためのモータ等の第三の駆動手段７とを備えている。

前記第一の駆動手段３はモータからなり、この第一の駆動手段３は基台に取り付けられている。また前記昇降手段４は、ボールネジと前記ボールネジと螺合するスライダーとから構成され、前記第一の駆動手段３の基台はスライダーに取り付けられている。したがって、前記ボールネジを第二の駆動手段５によって回転させることによって、第一の駆動手段３は上下動する。

また、前記移動手段６は前記した昇降手段４と同様に、ボールネジと前記ボールネジと螺合するスライダーとから構成されている。そして、前記昇降手段４の筐体は前記移動手段６のスライダーに取り付けられている。したがって、移動手段６のボールネジを第三の駆動手段７で回転させることによって、前記昇降手段４は前後に移動する。

このようにガラス管螺旋加工装置１のチャック部２は、回転するのみならず、昇降手段４及び移動手段６によって、前記チャック部２を上下方向、前後方向に移動させることができる。

更に、前記チャック部２の軸線と直交する方向であって、前記チャック部２の軸線ｌから所定距離ｒの位置に、加熱手段８であるバーナが設けられている。また、更に加熱手段８の奥位置には、ガラス管Ｇを送り出すローラ９が設けられている。なお、前記ローラ９はモータ等の第四の駆動手段１０によって回転可能に構成されている。
このように構成されているため、前記送り出しローラ９によって、送り出されたガラス管Ｇは加熱装置８で加熱され、可塑性を呈するようになる。

次に、前記ガラス管螺旋加工装置を用いた、螺旋状ガラス管の製造方法について図１（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。
先ず、Ｌ字型に屈曲したガラス管の端部をチャック部２に把持させると共に、前記ガラス管Ｇの他方を送り出しローラ９の間に配置する。そして、図１（ａ）に示すように、加熱装置８によりガラス管Ｇを加熱し、ガラス管を可塑変形可能な状態にする。
続いて、前記ガラス管Ｇを加熱し、ガラス管Ｇを可塑変形可能な状態を維持しつつ、ガラス管Ｇを送り出しローラ９によって徐々に送り出しながら、図１（ａ）の仮想線の状態から、製造しようとしている螺旋状ガラス管の半径ｒに相当する寸法分、前記チャック部２を昇降装置４にて降下させる。尚、その状態を、図１（ａ）において実線で示す。

その後、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、前記ガラス管Ｇを加熱し、ガラス管Ｇを可塑変形可能な状態を維持しつつ、ガラス管Ｇを送り出しローラ９によって送り出しながら、チャック部２を駆動手段３によってほぼ１回転させる。このように、チャック部２を駆動手段３によってほぼ１回転させることによって、螺旋状ガラス管の端部を平面になすことができる。
そして、チャック部２がほぼ１回転した後、ガラス管Ｇの加熱状態を維持しつつ、ガラス管Ｇを送り出しローラ９によって送り出しながら、チャック部２を徐々に回転させる共に、移動手段６によって昇降手段４を後方に移動させる。

このようにして、チャック部２は回転しながら、移動手段６によって昇降手段４を後方に移動するため、ガラス管Ｇは螺旋状に巻回され、螺旋加工が施される。
このとき、ガラス管Ｇは巻き付けドラムに巻き付けられないため、前記ガラス管Ｇの断面形状の変形を抑制することができる。
なお、チャック部２が１回転する際の、移動手段６によるチャック部２の移動量が、螺旋のピッチとなる。したがって、移動量が小さい場合にはピッチの小さな螺旋状ガラス管を得ることができ、一方移動量が大きい場合には、ピッチの大きな螺旋状ガラス管を得ることができる。

本発明は各種用途の螺旋状ガラス管の加工装置として、また螺旋状ガラス管の製造方法として好適に用いることができる。

図１は、本発明にかかるガラス管螺旋加工装置および螺旋状ガラス管の製造方法を示す図であって、（ａ）〜（ｄ）は製造工程を示す図である。図２は、従来のガラス管螺旋加工装置を示す図である。

符号の説明

１ガラス管螺旋加工装置
２チャック部
３第一駆動手段（モータ）
４昇降手段
５第二駆動手段（モータ）
６移動手段
７第三駆動手段（モータ）
８加熱手段（バーナ）
９ローラ
１０第四駆動手段（モータ）
Ｇガラス管
ｌチャック部の軸線

Claims

ガラス管を把持するチャック部と、前記チャック部を回転させるための第一駆動手段と、前記チャック部を上下動させる昇降手段と、前記チャック部を前後に移動させる移動手段と、前記チャック部の軸線と直交する方向であって、前記チャック部の軸線から所定距離離れた位置に設けられた加熱手段と、前記加熱手段の奥方に設けられた、ガラス管を送り出すローラとを備えていることを特徴とするガラス管螺旋加工装置。
前記昇降手段は、ボールネジと、前記ボールネジと螺合するスライダーと、前記ボールネジを回転させる第二の駆動手段とから構成され、
前記第一の駆動手段の基台がスライダーに取り付けられ、前記ボールネジを第二の駆動手段によって回転させることにより、前記チャック部を上下動させることを特徴する請求項１に記載されたガラス管螺旋加工装置。
前記移動手段は、ボールネジと、前記ボールネジと螺合するスライダーと、前記ボールネジを回転させる第三の駆動手段とから構成され、
前記昇降手段の筐体がスライダーに取り付けられ、前記ボールネジを第三の駆動手段で回転させることにより、前記チャック部を前後動させることを特徴する請求項１または請求項２に記載されたガラス管螺旋加工装置。
前記請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたガラス管螺旋加工装置を用いた螺旋状ガラス管の製造方法において、
Ｌ字状に屈曲したガラス管の端部をチャック部に把持させると共に、前記ガラス管の他方を送り出しローラの間に配置する工程と、
加熱装置によりガラス管を加熱し、ガラス管を可塑変形可能な状態に維持しつつ、送り出しローラによってガラス管を送り出しながら、前記チャック部を昇降装置にて所定距離、降下させる工程と、
前記ガラス管を加熱し、ガラス管を可塑変形可能な状態に維持しつつ、送り出しローラによってガラス管を送り出しながら、チャック部を回転させると共に、移動手段によって前記チャック部を後方に移動させる工程とを含むことを特徴とする螺旋状ガラス管の製造方法。
加熱装置によりガラス管を加熱し、ガラス管を可塑変形可能な状態を維持しつつ、送り出しローラによってガラス管を送り出しながら、前記チャック部を昇降装置にて所定距離、降下させる工程の後、
前記ガラス管を可塑変形可能な状態を維持しつつ、送り出しローラによってガラス管を送り出しながら、チャック部をほぼ１回転させ、
その後、更に前記ガラス管を可塑変形可能な状態を維持しつつ、送り出しローラによってガラス管を送り出しながら、チャック部を回転させると共に移動手段によって前記チャック部を後方に移動させることを特徴とする請求項４に記載された螺旋状ガラス管の製造方法。