JP6156123B2 - ガラス管切断装置およびガラス管切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続的に管引きされるガラス管を所定の長さに切断する、ガラス管切断装置の技術に関する。

従来から、例えば医療用のアンプルや照明用の蛍光管などに用いられるガラス管は、主としてダンナー法によって生産される。
前記ダンナー法においては、先端部を斜下方に向けつつ軸心を中心にして回転してなるスリーブの外周面に、帯紐状の溶融ガラスが巻き付けられる。スリーブに巻き付けられた溶融ガラスは、徐々に一様な厚みの層となって該スリーブの先端部へと流動する。そして、スリーブの先端部から圧縮空気が噴出されるとともに、該スリーブの前方には管引機が配設され、該管引機の牽引力によって、溶融ガラスはスリーブの先端部よりガラス管となって引出される。
管引機によって引出されたガラス管は、一旦、ガラス管切断装置（例えば、「特許文献１」を参照）によって所定の長さに粗切断され、次いで、再切・口焼装置によって両端部を再切断および口焼処理される（例えば、「特許文献１」を参照）。
こうして、ガラス管は連続して生産される。

ここで、前記ガラス管切断装置においては、水を含んだカッター刃を、未だ高温状態にあるガラス管に当接させて、ガラス管に切断オリジンとなる切断傷を入れ、該切断傷から熱衝撃によってクラックを伸展させることによりガラス管を切断するチルカット方式が採用される（例えば、「特許文献２」を参照）。

特開２００７−３３１９９４号公報 実開平６−５４７４６号公報

このようなチルカット方式を採用するガラス管切断装置においては、ガラス管における切断面の安定した品質を確保するために、常に適量の水をカッター刃に供給することが必要である。
よって、従来のガラス管切断装置においては、例えば、供給配管等を介して、霧状の水を圧縮空気とともにカッター刃に吹き付けることによって、該カッター刃に適量の水を供給していた。
しかしながら、適量の水とは一般的に少量であるため、供給配管を介して供給される少量の水を、常に安定してカッター刃に噴霧することは難しく、また、吹き付けられた水がカッター刃に留まる量も一定しないため、カッター刃に供給される水量が安定せず、粗切断後のガラス管の切断面の品質にバラツキが生じやすかった。

本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、カッター刃と、該カッター刃に水を供給する供給手段とを備え、該カッター刃を、連続的に管引きされるガラス管の外周面に対して間欠的に当接させて、該ガラス管に切断傷を形成することで、前記ガラス管を所定の長さに切断するガラス管切断装置であって、カッター刃に供給される適量の水がたとえ微少量であっても、該カッター刃に対して安定して適量の水を供給することができるガラス管切断装置およびガラス管切断方法を提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明の請求項１に係るガラス管切断装置は、カッター刃と該カッター刃に水を供給する給水手段とを備え、該カッター刃を、連続的に管引きされるガラス管の外周面に対して間欠的に当接させて、該ガラス管に切断傷を形成することで、前記ガラス管を所定の長さに切断するガラス管切断装置であって、前記カッター刃は、複数の板状部材を具備してなり、前記複数の板状部材が間隔を有するように水平方向に積層されてなることを特徴とする。

本発明の請求項２に係るガラス管切断装置は、前記カッター刃の上部は、下方に向かって開口する矩形箱状のカッターホルダーに挿嵌され、前記カッター刃と前記カッターホルダーとの間には、前記水の行き場を規制するための貫通孔を備えるシール部材が介在されることを特徴とする。

本発明の請求項３に係るガラス管切断装置は、前記カッター刃を構成する複数の板状部材は、各々垂直方向に微動可能であることを特徴とする。

本発明の請求項４に係るガラス管切断方法は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガラス管切断装置によりガラス管を切断することを特徴とする。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、本発明の請求項１に係るガラス管切断装置によれば、カッター刃が複数の板状部材からなり、板状部材が間隔を有するように水平方向に積層されてなるため、カッター刃に供給される適量の水がたとえ微少量であっても、水が、互いに隣接する前記板状部材の間隙に浸透することとなり、該カッター刃に対して安定して適量の水を供給することができ、安定した切断面の品質を確保しつつ、連続的に管引きされるガラス管を所定の長さに切断することが可能となる。

本発明の請求項２に係るガラス管切断装置によれば、カッター刃の上端部がカッターホルダーに挿嵌されることにより、該カッター刃の積層状態が堅固に保持される。
また、カッター刃とカッターホルダーとの間にシール部材を介在させることにより、カッター刃の上端部が天板部の下面に衝突するのを効果的に防止することが可能となり、カッター刃の摩耗を防止することができる。
さらに、シール部材には、カッター刃の上面に導かれた水の行き場を規制するための貫通孔が形成されることから、外部に漏洩させることなく、確実に適量の水を、所定の場所（互いに隣接する前記板状部材の間隙）に導くことができる。

本発明の請求項３に係るガラス管切断装置によれば、これらの板状部材を上下方向に微動させることによって、互いに隣接する前記板状部材の間隔に浸透した水を、ガラス管の上端部に当接する部分まで、確実に浸透させることができる。

本発明の請求項４に係るガラス管切断方法によれば、安定した切断面の品質を確保しつつ、連続的に管引きされるガラス管を所定の長さに切断することができる。

本発明の一実施形態に係るガラス管切断用カッターを備えた、切断装置の全体的な構成を示した一部断面正面図。 ガラス管切断用カッターの全体的な構成を示した図であって、図１の矢印Ａの方向から見た一部断面平面図。 同じく、ガラス管切断用カッターの全体的な構成を示した図であって、図２の矢印Ｂの方向から見た断面正面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。

［切断装置１］
先ず、本発明を具現化するガラス管切断装置１（以下、単に「切断装置１」と記載する）の全体構成について、図１を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては便宜上、図１の上下方向を切断装置１の上下方向と規定して記述する。

切断装置１は、管引きされるガラス管Ｔを、所定の長さに連続的に切断するための装置である。
切断装置１は、軸心を垂直方向とする主軸２を備え、該主軸２が、水平状の基台３の上面に立設される第一ハウジング４内に、上端部を突出させた状態で挿設される。

そして、主軸２は、第一ハウジング４に内装される複数の軸受４１・４１・・・を介して軸支される。また、第一ハウジング４内において、主軸２の下端部には、第一ベベルギア２１が貫設される。

一方、基台３の上面には、駆動モータ５が第一ハウジング４と隣接して配設されており、該駆動モータ５より水平方向に突出する出力軸５ａが、カップリング６を介して、水平方向に延出する駆動伝達軸７の一端部と連結される。
また、駆動伝達軸７は、その他端部（カップリング６側との反対側の端部）を第一ハウジング４内に挿入した状態で、該第一ハウジング４の側面より突設される第二ハウジング８内に挿設されるとともに、該第二ハウジング８に内装される複数の第二軸受８１・８１を介して軸支される。

そして、駆動伝達軸７の他端部には、第二ベベルギア７１が貫設され、該第二ベベルギア７１が第一ベベルギア２１と噛合することにより、駆動伝達軸７は主軸２と連結される。
これにより、駆動モータ５による駆動力は、出力軸５ａを介して、カップリング６、駆動伝達軸７、第二ベベルギア７１、第一ベベルギア２１と順に伝達されることとなり、前記駆動力によって、主軸２が軸心を中心にして回転駆動される。

ところで、主軸２の上端部（第一ハウジング４より上方に突出された端部）には、旋回アーム９が貫設される。
前記旋回アーム９は、主軸２の上端部に固設される基部９Ａや、該基部９Ａと連結される揺動アーム９Ｂなどにより構成される。
具体的には、揺動アーム９Ｂは、その一端部にて、連結ピン９１を介して基部９Ａの水平方向端部と上下方向に揺動可能に連結されてなり、揺動アーム９Ｂは、基部９Ａより水平方向に延出して配設される。また、揺動アーム９Ｂの他端部には、後述するカッター構造体１０が、下方に向かって突設される。

なお、揺動アーム９Ｂの他端部には、配管部材９２が連通されており、該配管部材９２を介して、カッター構造体１０に備えられるカッター刃１０１に、図示しない給水手段から適量の水が供給される。

一方、第一ハウジング４の上端部側面には突縁部４ａが設けられ、該突縁部４ａの上面にはカム面が形成される。

このような構成からなる切断装置１において、駆動モータ５による駆動力によって主軸２が回転駆動されると、該主軸２と同調して、旋回アーム９が該主軸２を中心にして水平方向に旋回する。
この際、揺動アーム９Ｂは、自身の下面中央部において軸支されるカムローラー９３を介して、突縁部４ａの上面（カム面）を摺動移動することとなり、該カム面の形状に沿って、連結ピン９１を中心にして上下方向に揺動する。

そして、揺動アーム９Ｂの他端部の軌跡の下方において、ガラス管Ｔが水平方向に連続的に管引きされるところ、突縁部４ａの上面は、前記揺動アーム９Ｂの他端部がガラス管Ｔの上方を通過する際、該他端部（即ち、カッター構造体１０）は下降し、給水手段から適量の水が供給されたカッター刃１０１が、ガラス管Ｔの上端部に当接するような構造になっている。
これにより、ガラス管Ｔは、その上端部において切断オリジンとなる切断傷が入れられ、その後、熱衝撃によるクラックが該切断傷より伸展することにより、所定の長さに切断される。この場合、ガラス管Ｔは一定の速度で管引きされ、揺動アーム９Ｂは一定の速度で旋回されているので、カッター刃１０１が一定間隔でガラス管Ｔに当接し、ガラス管Ｔが一定の所定長さで連続的に切断される。

以上のように、本実施形態における切断装置１においては、配管部材９２を介して給水手段から水が供給されるカッター刃１０１が備えられ、該カッター刃１０１を、連続的に管引きされるガラス管Ｔの外周面に対して間欠的に当接させて、該ガラス管Ｔに切断傷を形成するとともに、水により該切断傷に熱衝撃を与えることで、前記ガラス管Ｔは所定の長さに切断される。
ここで、一般的に、厚肉且つ膨張係数が小さいガラス管Ｔを切断する際は、カッター刃１０１がガラス管Ｔに当接する際の衝撃を大きくするとともに、該カッター刃１０１に供給される水の量を比較的多めにする必要がある。
一方、薄肉且つ膨張係数が大きなガラス管Ｔを切断する際は、カッター刃１０１がガラス管Ｔに当接する際の衝撃を小さくするとともに、該カッター刃１０１に供給される水の量を微少量にする必要がある。
このようなことを踏まえて、本実施形態における切断装置１においては、後述するカッター構造体１０を備えることによって、カッター刃１０１に供給される水の量が、たとえ微少量であっても、安定して供給されることを可能としている。

なお、切断装置１の構成については、本実施形態のものに限定されることはなく、例えば、垂直方向に旋回する旋回アームを備え、該旋回アームの先端部に備えられるカッター構造体１０のカッター刃１０１をガラス管Ｔに当接させて、ガラス管Ｔを連続的に所定の長さに切断するような構成としてもよい。

［カッター構造体１０］
次に、カッター構造体１０の構成について、図２および図３を用いて詳述する。
なお、以下の説明においては便宜上、図３の上下方向をカッター構造体１０の上下方向と規定して記述する。

カッター構造体１０は、例えば、切断装置１の旋回アーム９（より具体的には、揺動アーム９Ｂの他端部の下端）に備えられ、該切断装置１によってガラス管Ｔを切断する際、該ガラス管Ｔに切断オリジンとなる切断傷を入れるためのものである。
カッター構造体１０は、図２に示すように、主にカッター刃１０１、カッターホルダー１０２、およびシール部材１０３などにより構成される。

カッター刃１０１は、切断装置１によってガラス管Ｔを切断する際、該ガラス管Ｔに直接当接される部材である。
カッター刃１０１は、複数の矩形状の板状部材によって構成される。また、これらの板状部材として、比較的厚みのある板状部材（以下、適宜「厚肉カッター刃１０１Ａ」と記載する）と、該厚肉カッター刃１０１Ａに比べて厚みの薄い板状部材（以下、適宜「薄肉カッター刃１０１Ｂ」と記載する）との二種類の板状部材が使用される。

カッター刃１０１は、水平方向に積層されたこれらの複数の板状部材（厚肉カッター刃１０１Ａおよび薄肉カッター刃１０１Ｂ）からなる。
例えば、本実施形態においては、カッター刃１０１は、三枚の厚肉カッター刃１０１Ａ・１０１Ａ・１０１Ａ、および二枚の薄肉カッター刃１０１Ｂ・１０１Ｂが、厚肉カッター刃１０１Ａ、薄肉カッター刃１０１Ｂ、厚肉カッター刃１０１Ａ、薄肉カッター刃１０１Ｂ、厚肉カッター刃１０１Ａの順に、水平方向に向かって交互に積層配置されてなる。
そして、厚肉カッター刃１０１Ａおよび薄肉カッター刃１０１Ｂの間には、水が浸透可能な間隔が設けられている。

そして、図３に示すように、複数枚の厚肉カッター刃１０１Ａおよび薄肉カッター刃１０１Ｂの平面部には、例えば、上下方向に延出する複数個（本実施形態においては二個）の長孔１０１ａ・１０１ａが、これらの厚肉カッター刃１０１Ａおよび薄肉カッター刃１０１Ｂの同じ位置に貫通するようにして穿孔されており、後述するように、カッター刃１０１は、該長孔１０１ａ・１０１ａを介して、ボルトなどの締結部材１０４・１０４によって、カッターホルダー１０２に保持される。

また、カッター刃１０１は、少なくとも積層方向の両側に厚肉カッター刃１０１Ａ・１０１Ａを配置してなることが、不意な外力に対して十分な強度を確保する上でも望ましい。
但し、必ずしも厚肉カッター刃１０１Ａと薄肉カッター刃１０１Ｂとを交互に積層する必要はなく、積層方向の両側に厚肉カッター刃１０１Ａ・１０１Ａを配置するとともに、これらの厚肉カッター刃１０１Ａ・１０１Ａの間に複数の薄肉カッター刃１０１Ｂ・１０１Ｂ・・・を配置してもよい。
また、本実施形態では、三枚の厚肉カッター刃１０１Ａ・１０１Ａ・１０１Ａと二枚の薄肉カッター刃１０１Ｂ・１０１Ｂとの、合計五枚のカッター刃１０１を備えているが、カッター刃１０１の枚数はこれに限るものではない。例えば、カッター刃１０１を２枚の厚肉カッター刃１０１Ａ・１０１Ａで構成したり、二枚の厚肉カッター刃１０１Ａ・１０１Ａと二枚の薄肉カッター刃１０１Ｂ・１０１Ｂで構成し、二枚の厚肉カッター刃１０１Ａ・１０１Ａを外側に配置するとともに、二枚の薄肉カッター刃１０１Ｂ・１０１Ｂを内側に配置する構成としたりすることも可能である。

また、カッター刃１０１の材質については、遂次、適量の水が供給されることから、鉄以外の材質によって形成されることが望ましい。例えば、厚肉カッター刃１０１Ａは、耐磨耗性を考慮して、耐熱鋼などにより形成することが望ましく、また、薄肉カッター刃１０１Ｂは、加工容易性を考慮して、ステンレス鋼などにより形成することが望ましい。

次に、カッターホルダー１０２について説明する。
カッターホルダー１０２は、カッター刃１０１の積層状態を保持するための部材である。
カッターホルダー１０２は、下方に向かって開口する矩形箱状に形成され、天板部１０２ａと、該天板部１０２ａの縁辺に沿って下方に突設する周縁部１０２ｂとにより構成される。

そして、カッターホルダー１０２の下方より、前述したカッター刃１０１の上部が、該カッターホルダー１０２の内部に挿嵌される。
これにより、カッター刃１０１は、カッターホルダー１０２の周縁部１０２ｂによって、上端部の周囲を堅固に保持される。
その結果、カッター刃１０１を構成する厚肉カッター刃１０１Ａおよび薄肉カッター刃１０１Ｂは、上下方向の移動を除き、積層状態を堅固に保持される。

また、これらの厚肉カッター刃１０１Ａおよび薄肉カッター刃１０１Ｂは、前述したように、複数の長孔１０１ａ・１０１ａを介して、締結部材１０４・１０４によって、カッターホルダー１０２に保持される。
その結果、カッター刃１０１を構成する複数のカッター刃１０１・１０１・・・は、長孔１０１ａ内にて締結部材１０４が相対的に摺動移動可能な範囲内に、上下方向の移動が規制される。
つまり、カッター刃１０１を構成する厚肉カッター刃１０１Ａおよび薄肉カッター刃１０１Ｂは、カッターホルダー１０２によって積層状態を保持されつつ、各々上下方向（垂直方向）に微動可能な構成となっている。

ところで、カッターホルダー１０２は、天板部１０２ａの上面において、前述した揺動アーム９Ｂの他端部の下面に固設される。
一方、天板部１０２ａの平面中央部には、貫通孔１０２ｃが穿孔されており、揺動アーム９Ｂの他端部に連通される配管部材９２の先端部が、前記貫通孔１０２ｃに挿嵌される。
こうして、配管部材９２によって供給される水は、常に、カッターホルダー１０２の内部、即ちカッター刃１０１の上面へと導かれるようになっている。

次に、シール部材１０３について説明する。
シール部材１０３は、カッター刃１０１の上面（即ち、複数のカッター刃１０１・１０１・・・の上端部）と、カッターホルダー１０２の天板部１０２ａの下面と、の間の衝突を防ぐことによって、各々のカッター刃１０１・１０１・・・の摩耗防止を図るための部材である。
また、シール部材１０３は、配管部材９２を介して、カッター刃１０１の上面へと導かれた水の行き場を規制するための部材である。

シール部材１０３は、例えば弾性部材や熱可塑性部材からなる。
また、シール部材１０３は、カッター刃１０１の上面と同形状の矩形板状部材からなる。

そして、シール部材１０３は、カッター刃１０１の上面に載置され、該カッター刃１０１とともに、カッターホルダー１０２の内部へと挿嵌される。
これにより、シール部材１０３は、カッター刃１０１の上面と、カッターホルダー１０２の天板部１０２ａの下面との間に介在することとなり、複数のカッター刃１０１・１０１・・・の上端部が天板部１０２ａの下面に衝突するのを、効果的に防止することができる。

また、図２に示すように、シール部材１０３の平面中央部には、長孔（貫通孔）１０３ａが穿孔される。
前記長孔１０３ａは、シール部材１０３がカッター刃１０１の上面に載置された状態において、該カッター刃１０１を構成する全てのカッター刃１０１・１０１・・・の上端部と連通するように、前記カッター刃１０１の積層方向に延出して形成される。

そして、図３に示すように、カッターホルダー１０２の貫通孔１０２ｃは、前記長孔１０３ａと連通されることから、配管部材９２の先端部が、前記貫通孔１０２ｃを介して、前記長孔１０３ａと連通される。
これにより、配管部材９２を介して、カッター刃１０１の上面へと導かれた水は、長孔１０３ａ内に行き場を規制されるのである。

以上のような構成からなる、本実施形態におけるカッター構造体１０によれば、カッター刃１０１に供給される適量の水がたとえ微小量であっても、該カッター刃１０１を構成する全ての厚肉カッター刃１０１Ａおよび薄肉カッター刃１０１Ｂに対して、適量の水を安定して供給することができる。

即ち、前述したように、配管部材９２を介して給水手段から供給される水は、シール部材１０３の長孔１０３ａによって行き場を規制されつつ、互いに隣接して積層される厚肉カッター刃１０１Ａおよび薄肉カッター刃１０１Ｂの僅かな隙間に徐々に浸透していくことから、適量の水がたとえ微小量であっても、安定して供給することができるのである。

また、本実施形態におけるカッター構造体１０においては、前述したように、カッターホルダー１０２内において、カッター刃１０１を構成する厚肉カッター刃１０１Ａおよび薄肉カッター刃１０１Ｂを、上下方向の僅かな範囲内にて微動可能に設けることとしている。
よって、隣接するカッター刃１０１・１０１間に水を浸透させる際、これらのカッター刃１０１・１０１を相対的に上下方向に微動させることによって、より確実に水を浸透させることができる。

１ 切断装置（ガラス管切断装置）
１０１ カッター刃
１０１Ａ 厚肉カッター刃
１０１Ｂ 薄肉カッター刃
１０２ カッターホルダー
１０３ａ 長孔（貫通孔）
Ｔ ガラス管

Claims (4)

1. カッター刃と該カッター刃に水を供給する給水手段とを備え、該カッター刃を、連続的に管引きされるガラス管の外周面に対して間欠的に当接させて、該ガラス管に切断傷を形成することで、前記ガラス管を所定の長さに切断するガラス管切断装置であって、
   前記カッター刃は、複数の板状部材を具備してなり、
   前記複数の板状部材が間隔を有するように水平方向に積層されてなる、
   ことを特徴とするガラス管切断装置。
2. 前記カッター刃の上部は、下方に向かって開口する矩形箱状のカッターホルダーに挿嵌され、
   前記カッター刃と前記カッターホルダーとの間には、前記水の行き場を規制するための貫通孔を備えるシール部材が介在される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のガラス管切断装置。
3. 前記カッター刃を構成する複数の板状部材は、
   各々垂直方向に微動可能である、
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のガラス管切断装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガラス管切断装置によりガラス管を切断する、
   ことを特徴とするガラス管切断方法。

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