JP4889337B2

JP4889337B2 - ガラス丸棒の螺旋状加工装置

Info

Publication number: JP4889337B2
Application number: JP2006087585A
Authority: JP
Inventors: 鯉生池; 和義加藤; 博之岡島
Original assignee: Covalent Materials Corp
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: JP2007261850A

Description

本発明はガラス丸棒の螺旋状加工装置に係り、特に、ガラス丸棒を自動的に直線部を有する螺旋形状に加工するのに適するガラス丸棒の螺旋状加工装置に関する。

ガラス管の曲げあるいは螺旋形状の加工作業は人手で行われており、バーナの火力、被加熱部とバーナとの距離、加熱時間、曲げ加工速度等は、全て作業者の経験により判断されていた。このような人手による作業は、その作業時間等が作業者の熟練度に大きく左右され、安定した品質を得ることが困難であり、また、バーナを使用する作業となるため安全上の問題があった。

そこでこれらの問題を解決するために、多くの提案がなされている。

例えば、ガラス管の一端を把持する一方のチャックをガラス管軸方向に移動可能にし、他方のチャックを、一点を中心として回動可能にし、固定位置に設けられたガスバーナによってガラス管を一点で加熱し、他方のチャックを制御器により制御し旋回駆動してガラス管を環状に加工するガラス管の加工装置が提案されている（特許文献１）。

また、加熱されて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ながら、巻き付けドラムを軸方向に移動して、ガラス管を螺旋加工するガラス管螺旋加工装置が提案されている（特許文献２）。

さらに、ガラス管の一側を把持する移動側チャックを回動させると共に移動させ、かつ、加熱手段を移動側チャックと同期させて移動させることによりガラス管の曲げ加工を行うガラス管の曲げ加工装置が提案されている（特許文献３）。

しかしながら、特許文献１〜３のガラス管の加工装置はいずれも一般的なガラス管を環状に加工するには適するが、ガラス管を長円螺旋形状（いわゆるトラック形状）のガラス管の加工には適さない。
特開平３−１３１５４１号公報特開２００２−１２４３４号公報特開２００３−２７７０８６号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、自動化され、ガラス丸棒を直線部を有する螺旋形状に加工するのに適するガラス丸棒の螺旋状加工装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置は、ガラス丸棒の両側を把持し、送りチャックと旋回チャックとからなる一対のチャックと、この両チャック間に位置するガラス丸棒を加熱する加熱手段と、前記送りチャックを直線的に進退させる送りチャック移動機構と、前記旋回チャックをこの旋回チャックの旋回中心を通る垂直線に対して所定角度傾いた旋回軸に対して旋回させる旋回チャック回動機構を備え、前記送りチャックによりガラス丸棒を微小送りするとともに、前記旋回チャックを傾斜面に沿って旋回させて、ガラス丸棒を傾斜状態の屈曲形状に形成し、ガラス丸棒を直線状に移動して、ガラス丸棒を直線部を有する螺旋形状に加工することを特徴とする。

本発明によれば、自動化され、ガラス丸棒を直線部を有する螺旋形状に加工するのに適するガラス丸棒の螺旋状加工装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置の概念図である。

図１に示すように、本実施形態のガラス丸棒の螺旋状加工装置１は、ガラス管あるいは中実ガラス棒のようなガラス丸棒Ｇを送る送り側部２と、ガラス丸棒Ｇを加工する加工側部３と、ガラス丸棒Ｇを加熱する加熱手段としてのバーナ４とから構成され、ガラス管Ｇは送り側部２と加工側部３に橋渡すように載置される。

送り側部２は固定基板５を備え、この固定基板５には送りチャック移動機構６が設けられ、この送りチャック移動機構６は送りチャック７を直線的に進退させるものであり、固定基板５の裏面に設けられた駆動モータ８と、この駆動モータ８により回転されるボールねじ９と、送りチャック７の底部に設けられ、ボールねじ９に螺合し、固定基板５の長手方向に沿って設けたガイド溝１０に沿って直線的に進退するスライダ部１１からなる。

送りチャック７は平板状の一対の送りチャック爪７ａと、この送りチャック爪７ａをロック／アンロック状態に開閉するエアシリンダ７ｂからなる。

さらに、送り側部２には、送りチャック７とバーナ４間に長尺のガラス管Ｇを適宜支持する補助チャック１２が設けられ、さらに、送りチャック７の外側にはガラス管Ｇを常時支持するローラ１３が設けられている。補助チャック１２はＬ字状の一対の補助チャック爪１２ａと、この補助チャック爪１２ａをロック／アンロック状態に開閉するエアシリンダ１２ｂからなり、送りチャック７ａと同様、補助チャック１２の底部に設けられ、ボールねじ９に螺合し、ガイド溝１０に沿って直線的に進退するスライダ１２ｃからなる。

図２に示すように、加工側部３には旋回チャック回動機構１４が設けられ、この旋回チャック回動機構１４は取付基台１５と、この取付基台１５に取り付けられた旋回チャック１６からなり、この旋回チャック１６は垂直線ｖに対して所定の角度θ傾斜する旋回軸ａをなすように傾斜して取り付けられ、θ傾いた傾斜面ｓに平行に沿って回転する構造をなす。さらに、旋回チャック１６は軸心ｃからの長さがＲの腕を有し、半円の軌跡で旋回するＬ字状の一対の旋回チャック爪１６ａと、この旋回チャック爪１６ａをロック／アンロック状態に開閉するエアシリンダ１６ｂと、旋回チャック爪１６ａ及びエアシリンダ１６ｂを９０°回動させる回動機構１７を備える。

図１に示すように、バーナ４は加工側部３に上下２本配され、ガス流れ制御器１８によって、ガス流が制御されて火力が制御される。バーナ４の位置は曲げる方向と直交しているのがよい。曲げ部分内側を加熱するとＲが潰れてしまい、外側を加熱させると局部的に肉薄となってしまう。

ガラス管の曲げ加工装置１には、このガラス管の曲げ加工装置１全体を制御する制御装置１９が設けられており、送りチャック７、補助チャック１２、旋回チャック１４及びバーナ４等の制御は、予め制御装置１９にプログラムされた制御手順に従って行われ、また、必要に応じ制御装置１９に設けられた入力手段（図示せず）からの入力により行われる。

なお、加工後のガラス管の変形もしくは破損を極力避けるために、必要な場所に支持チャックあるいは支持ローラを設けるようにしてもよい。

次に本発明に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置を用いたシリカガラス管の螺旋状曲げ加工方法について、主として図３に沿って説明する。

図１及び図３（ａ）に示すように、螺旋状加工を行うガラス管Ｇを用意し、このガラス管Ｇをガラス丸棒の螺旋状加工装置１にセットして加工準備を行う。

はじめに、曲げ半径Ｒが形成されるような位置に予め設置、固定された送りチャック７、補助チャック１２及び旋回チャック１６を開放しておき、チャック爪７ａ、１６ａによりガラス管Ｇを支持し、その後、制御装置２からの指令によりエアシリンダ７ｂ、１６ｂを作動させてチャック爪７ａ、１６ａによりガラス管Ｇを把持する。

次に、送りチャック７及び補助チャック１２で支持した状態で、送りチャック７でガラス管Ｇを送りながら、着火されたバーナ４によりガラス管Ｇを加熱し、図１、図３（ｂ）及び（ｄ）に示すように、旋回チャック回動機構１４により旋回チャック１６を旋回させて、ガラス管Ｇを曲げ半径Ｒの半円状に加工する。

このとき、図２に示すように、旋回チャック１６は垂直線ｖに対して所定の角度θ傾斜する旋回軸ａをなすように傾斜して取り付けられ、θ傾いた傾斜面ｓに平行に沿って回転するので、図３（ｂ）の正面図である（ｃ）及び（ｄ）の正面図である（ｅ）に示すように、ガラス管Ｇの半円状部位ｇ_１はスロープ状をなす。

図３（ｆ）に示すように、半径Ｒの半円状の加工終了後、送りチャック７及び旋回チャック１６のロックを継続させた状態で、補助チャック１２もロック状態にする。

図３（ｇ）に示すように、この位置の送りチャック７のロック状態を継続した状態で、旋回チャック１６をアンロックにして、加工開始の状態に復し、補助チャック１２をアンロックにして、直線部位の長さだけ送るのに必要な位置に戻す。

図３（ｈ）に示すように、旋回チャック１６がアンロック状態、送りチャック７、補助チャック１２をロック状態にして、送りチャック７と補助チャック１２を移動させてガラス管Ｇをこのガラス管Ｇの直線部位ｇ_２の長さだけ送る。

このように、旋回チャック１６がアンロック状態時、ガラス丸棒Ｇを送りチャック７及び補助チャック１２で支持するので、ガラス管Ｇの片持ちは避けられ、ガラス管Ｇの自重によって、ワークがねじれたりするのを防止し、結果、高寸法精度の直線部を有するガラス管を得ることができる。

ガラス管Ｇを直線部位ｇ２の長さＬだけ送った後、旋回チャック１６をロックし、補助チャック１２をアンロックにして、ガラス管Ｇの軸心のブレを修正し、その後、送りチャック７をロック状態にする。

図４に示すように、このような加工工程を繰り返し、図５に示すように長円螺旋形状のガラス管Ｇを加工し、図６及び図７に示す長円螺旋形状のガラス管Ｇを得る。

本実施形態によれば、自動化され、ガラス管を直線部を有する螺旋形状に加工するのに適するガラス丸棒の螺旋状加工装置が実現される。

なお、上記実施形態では、ガラス管の傾斜状態を半円形状にした長円形状に加工するガラス管の螺旋状加工装置を例にとり説明したが、本発明に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置は、旋回チャックの回動軌跡を変えることで、ガラス丸棒を正方形に曲げたり、あるいは正三角形に曲げたりするような正多角形の螺旋状加工にも用いることができる。

本発明に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置の斜視図。本発明に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置に用いられる旋回チャックの側面図。（ａ）〜（ｈ）は本発明に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置を用いたガラス管の加工工程図。本発明に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置を用いたガラス管の加工工程説明図。本発明に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置により加工された長円螺旋形状のガラス管の正面図。本発明に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置により加工された長円螺旋形状のガラス管の正面図。本発明に係るガラス丸棒の螺旋状加工装置により加工された長円螺旋形状のガラス管の側面図。

符号の説明

１ガラス丸棒の螺旋状加工装置
２送り側部
３加工側部
４バーナ
６送りチャック移動機構
７送りチャック
７ａ送りチャック爪
１２補助チャック
１２ａ補助チャック爪
１４旋回チャック回動機構
１５取付基台
１６旋回チャック
１６ａ旋回チャック爪
１７回動機構
１９制御装置

Claims

ガラス丸棒の両側を把持し、送りチャックと旋回チャックとからなる一対のチャックと、
この両チャック間に位置するガラス丸棒を加熱する加熱手段と、
前記送りチャックを直線的に進退させる送りチャック移動機構と、
前記旋回チャックをこの旋回チャックの旋回中心を通る垂直線に対して所定角度傾いた旋回軸に対して旋回させる旋回チャック回動機構を備え、
前記送りチャックによりガラス丸棒を微小送りするとともに、前記旋回チャックを傾斜面に沿って旋回させて、ガラス丸棒を傾斜状態の屈曲形状に形成し、ガラス丸棒を直線状に移動して、ガラス丸棒を直線部を有する螺旋形状に加工することを特徴とするガラス丸棒の螺旋状加工装置。
前記送りチャックと旋回チャック間に補助チャックを設け、旋回チャックのアンロック時、ガラス丸棒を前記送りチャック及び前記補助チャックで支持することを特徴とする請求項１に記載のガラス丸棒の螺旋状加工装置。