JP6699682B2 - Method for manufacturing glass joined body - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス接合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a glass joined body.
従来、例えば、複数のガラス材を接合し、ガラス接合体を作製することが成されている。ガラス材の接合方法としては、例えば、レーザー光を照射することにより複数のガラス材を溶接する方法が知られている(例えば、特許文献1等を参照)。 Conventionally, for example, a plurality of glass materials are joined together to produce a glass joined body. As a method of joining glass materials, for example, a method of welding a plurality of glass materials by irradiating laser light is known (see, for example, Patent Document 1).
例えば、第1のガラス材と、第2のガラス材とを垂直に溶接したいという要望がある。具体的には、例えば、筒状の第1のガラス材の長さ方向における一方側端部に、円板状の第2のガラス材を溶接し、有底円筒管状の容器を作製したいという要望がある。 For example, there is a desire to vertically weld a first glass material and a second glass material. Specifically, for example, a desire to weld a disk-shaped second glass material to one end portion in the length direction of a cylindrical first glass material to manufacture a bottomed cylindrical tubular container. There is.
しかしながら、第1のガラス材と、第2のガラス材とを垂直に溶接した場合、溶接部の厚みが薄くなるため、強度が低くなりやすい。すなわち、高強度なガラス接合体が得られ難い。 However, when the first glass material and the second glass material are vertically welded, the strength of the welded portion tends to be low because the thickness of the welded portion becomes thin. That is, it is difficult to obtain a high-strength glass joined body.
本発明の主な目的は、高強度なガラス接合体を製造する方法を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a method for producing a high-strength glass joined body.
本発明に係るガラス接合体の製造方法は、第1のガラス材の端面に第2のガラス材が接合されてなるガラス接合体の製造方法であって、第2のガラス材の端部が、第1のガラス材と第2のガラス材との当接部よりも外側に至るように、第1のガラス材の端面と第2のガラス材の主面を当接させる工程と、当接部の外側端部よりも内側にレーザー光を第2のガラス材に対して照射することにより第2のガラス材の端部を融解させて第1のガラス材と第2のガラス材とを溶接する工程と、を含む。この方法では、第1の部分と第2の部分との接合部の肉厚を大きくでき、接合部の強度を向上することができる。従って、高強度なガラス接合体を製造することができる。 A method for manufacturing a glass joined body according to the present invention is a method for manufacturing a glass joined body in which a second glass material is joined to an end surface of a first glass material, wherein an end portion of the second glass material is A step of bringing the end surface of the first glass material into contact with the main surface of the second glass material so as to reach the outside of the contact portion between the first glass material and the second glass material; Of the second glass material by irradiating the second glass material with laser light inside the outer edge of the first glass material to weld the first glass material and the second glass material. And a process. With this method, the thickness of the joint between the first portion and the second portion can be increased, and the strength of the joint can be improved. Therefore, a high-strength glass joined body can be manufactured.
本発明に係るガラス接合体の製造方法では、当接部よりも外側に位置する部分が融解するまでレーザー光を照射することが好ましい。そうすることにより、確実に第1の部分と第2の部分との接合部の肉厚を大きくできるため、接合部の強度をさらに向上することができる。 In the method for manufacturing a glass joined body according to the present invention, it is preferable to irradiate the laser beam until the portion located outside the contact portion is melted. By doing so, the thickness of the joint between the first portion and the second portion can be surely increased, so that the strength of the joint can be further improved.
本発明に係るガラス接合体の製造方法では、当接部における第1のガラス材の厚みをt1とし、当接部における第2のガラス材の厚みをt2とし、溶接前において、当接部よりも外側に位置している部分の第2のガラス材の厚み方向における断面積をSとしたときに、S≦t1×t2となるように、第1のガラス材と第2のガラス材とを当接させてレーザー光を照射することが好ましい。このようにすることにより、レーザー溶接により、第2のガラス材の当接部よりも外側に位置している部分を確実に消失させることができる。 In the method for manufacturing a glass joined body according to the present invention, the thickness of the first glass material at the contact portion is t 1 , the thickness of the second glass material at the contact portion is t 2, and before the welding, the cross-sectional area in the thickness direction of the second glass material of the portion is positioned outward from the parts when the S, such that S ≦ t 1 × t 2, the first glass member and the second It is preferable to irradiate with a laser beam by bringing it into contact with a glass material. By doing so, it is possible to reliably eliminate the portion of the second glass material, which is located outside the contact portion, by laser welding.
本発明に係るガラス接合体の製造方法では、当接部における第1のガラス材の厚みをt1とし、溶接前において、当接部よりも外側に位置している部分の長さをLとしたときに、L≦t1となるように第1のガラス材と第2のガラス材とを当接させてレーザー光を照射することが好ましい。そうすることにより、レーザー溶接により、第2のガラス材の当接部よりも外側に位置している部分を確実に消失させることができる。 In the method for manufacturing a glass joined body according to the present invention, the thickness of the first glass material at the contact portion is t 1, and the length of the portion located outside the contact portion before welding is L. At this time, it is preferable that the first glass material and the second glass material are brought into contact with each other so that L≦t 1 and laser light is irradiated. By doing so, it is possible to reliably eliminate the portion of the second glass material, which is located outside the contact portion, by laser welding.
本発明に係るガラス接合体の製造方法では、第2のガラス材の主面に対して垂直な方向から視たときに、レーザー光の第2のガラス材の主面におけるスポットの中心が、第1のガラス材の厚み方向において、当接部の中心よりも内側に位置するようにレーザー光を第2のガラス材に照射することが好ましい。そうすることにより、接合部をより厚肉にすることができるため、接合部の強度をさらに向上することができる。 In the method for manufacturing a glass joined body according to the present invention, when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the second glass material, the center of the spot of the laser light on the main surface of the second glass material is In the thickness direction of the first glass material, it is preferable to irradiate the second glass material with laser light so as to be located inside the center of the contact portion. By doing so, the joint portion can be made thicker, so that the strength of the joint portion can be further improved.
本発明に係るガラス接合体の製造方法では、第2のガラス材の主面に対して垂直な方向から視たときに、レーザー光の第2のガラス材の主面におけるスポットが、第1のガラス材の厚み方向において、当接部の内側端部よりも内側にまで至っていることが好ましい。そうすることにより、接合部をより厚肉にすることができ、接合部の強度をさらに向上することができる。 In the method for manufacturing a glass joined body according to the present invention, when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the second glass material, the spot of the laser light on the main surface of the second glass material is the first In the thickness direction of the glass material, it is preferable that the abutting portion extends further inside than the inner end portion. By doing so, the joint portion can be made thicker and the strength of the joint portion can be further improved.
本発明に係るガラス接合体の製造方法では、第1及び第2のガラス材を歪点以上の温度にまで加熱した状態で、第1のガラス材と第2のガラス材との溶接を行うことが好ましい。そうすることにより、レーザー溶接時に第1及び第2のガラス材が破損することを抑制することができる。 In the method for manufacturing a glass joined body according to the present invention, the first glass material and the second glass material are welded while the first and second glass materials are heated to a temperature equal to or higher than the strain point. Is preferred. By doing so, it is possible to suppress damage to the first and second glass materials during laser welding.
本発明に係るガラス接合体は、円筒状の第1のガラス材と、第1のガラス材の長さ方向における一方側端部を塞ぐように第1のガラス材にレーザー溶接された円板状の第2のガラス材とを備える。本発明に係るガラス接合体では、第1のガラス材と第2のガラス材との接合部の強度が高い。 The glass joined body according to the present invention is a cylindrical first glass material and a disk shape laser-welded to the first glass material so as to close one end portion in the length direction of the first glass material. And a second glass material. In the glass joined body according to the present invention, the strength of the joined portion between the first glass material and the second glass material is high.
本発明に係るガラス接合体は、第1のガラス材と第2のガラス材との接合部が内側に向かって突出していることが好ましい。この場合、接合部の強度をより高くすることができる。 In the glass joined body according to the present invention, it is preferable that a joint portion between the first glass material and the second glass material projects inward. In this case, the strength of the joint can be increased.
本発明によれば、高強度なガラス接合体を製造する方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a high-strength glass joined body.
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。 Hereinafter, an example of a preferable mode for carrying out the present invention will be described. However, the following embodiments are merely examples. The present invention is not limited to the embodiments described below.
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。 In each drawing referred to in the embodiments and the like, members having substantially the same function are referred to by the same reference numeral. Further, the drawings referred to in the embodiments and the like are schematically described. The dimensional ratio of the object drawn in the drawing may be different from the dimensional ratio of the actual object. The dimensional ratio of objects may be different between the drawings. Specific dimensional ratios of objects should be determined in consideration of the following description.
図1は、本実施形態におけるガラス接合体の製造工程を説明するための模式的斜視図である。図2は、図1の線II−IIにおける模式的断面図である。図3は、図2のIII部分の拡大模式的断面図である。図4は、図2のIII部分の拡大模式的平面図である。図5は、本実施形態において製造されたガラス接合体の模式的断面図である。図6は、図5のVI部分の拡大模式的断面図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining the manufacturing process of the glass joined body in the present embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. FIG. 3 is an enlarged schematic sectional view of a portion III in FIG. FIG. 4 is an enlarged schematic plan view of a portion III in FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the glass joined body manufactured in this embodiment. FIG. 6 is an enlarged schematic sectional view of a VI portion of FIG.
まず、図1〜図4を参照しながら、図5及び図6に示すガラス接合体1の製造方法について説明する。
First, a method for manufacturing the glass bonded
図5に示すガラス接合体1は、図1及び図2に示すように、第1のガラス材10と、第2のガラス材20とを有する。第1及び第2のガラス材10,20の形状及び寸法は、特に限定されない。第1及び第2のガラス材10,20は、それぞれ、平板状、曲板状、屈曲板状、円筒状等であってもよい。本実施形態では、第1のガラス材10は、円筒状である。第2のガラス材20は、円板状である。
The glass joined
図3に示すように、第2のガラス材20の端部20aにおいて、第1のガラス材10の端面10aと、第2のガラス材20の主面20bとを当接させる。具体的には、第2のガラス材20の端部20aが、第1のガラス材10と第2のガラス材20との当接部10b、20dよりも、半径方向の外側に至るように、第1のガラス材10の端面10aと第2のガラス材20の端部20aにおける主面20bとを当接させる。
As shown in FIG. 3, at the
本実施形態では、具体的には、第2のガラス材20の直径は、第1のガラス材10の直径よりも大きい。これら第2のガラス材20と第1のガラス材10とを、中心が一致するように配し、第1のガラス材10の端面10aと、第2のガラス材20の端部20aにおける主面20bとを当接させる。このため、第2のガラス材20の端部20aが、第1のガラス材10の当接部10bよりも半径方向の外側にまで至る。
In the present embodiment, specifically, the diameter of the
上述のように、第1のガラス材10の端面10aと第2のガラス材20の主面20bとを当接させた状態で、第2のガラス材20の上方から他方側の主面20cにレーザー光LBを照射する。具体的には、図4に示すように、当接部10b、20dの外側端部10b1よりも内側にレーザー光LBを照射する。これにより、第2のガラス材20の端部20aを融解させて第1のガラス材10と第2のガラス材20とを溶接する。本実施形態では、第2のガラス材20の端部20aのうち、第1のガラス材10と当接している部分20d、10bよりも外側に位置する外側部分20eが融解するまで、第2のガラス材20にレーザー光LBを照射する。その結果、図5に示す、ガラス接合体1を得る。
As described above, in a state where the
なお、レーザー光LBの照射による第1のガラス材10と第2のガラス材20との溶接は、第1及び第2のガラス材10,20を、第1及び第2のガラス材10,20の歪点以上にまで加熱した状態で行うことが好ましく、歪点+5℃〜歪点+100℃の温度範囲で行うことがより好ましい。このようにすることで、溶接の際に、第1及び第2のガラス材10,20が破損することを抑制することができる。
The welding of the
図5及び図6に示すガラス接合体1は、第1のガラス材10と、第1のガラス材10と接合された第2のガラス材20とを有する。ガラス接合体1は、有底円筒管状の容器を構成している。第1のガラス材10と第2のガラス材20によって構成される接合部30における成す角の大きさ(θ)は、特に限定されない。接合部30における成す角の大きさ(θ)は、例えば、90°未満であってもよいし、90°であってもよいし、90°より大きくてもよい。
The glass bonded
具体的には、本実施形態では、ガラス接合体1は、円筒状の第1のガラス材10と、第1のガラス材10の長さ方向における一方側端部を塞ぐように第1のガラス材10にレーザー溶接された第2のガラス材20とを備える。
Specifically, in the present embodiment, the glass joined
本実施形態では、当接部10b、20dの外側端部10b1よりも内側にレーザー光LBを照射するため、第2のガラス材20において、当接部20d(10b)から融解が開始していく。このため、当接部20d(10b)が融解した後に融解した外側部分20eは、内側に引き寄せられていく。より具体的には、融解した外側部分20eは、接合部30の内側に引き寄せられていく。このため、第1のガラス材10と第2のガラス材20との接合部30が、他の部分に比べて厚肉となり、内側に突出する突出部30aが形成される。従って、高強度なガラス接合体1を得ることができる。
In the present embodiment, since the laser light LB is irradiated to the inside of the outer end portion 10b1 of the
より高強度なガラス接合体1を得る観点からは、接合部30をより厚肉にすることが好ましい。従って、第2のガラス材20の外側部分20eが融解するまで、第2のガラス材20にレーザー光を照射することが好ましい。このようにすることで、レーザー光を照射した際に、融解した外側部分20eが接合部30の内側により引き寄せられて、接合部をより厚肉にすることができ、より高強度なガラス接合体1を得ることができる。
From the viewpoint of obtaining a stronger glass joined
また、図4に示すように、第2のガラス材20の主面20b、20cに対して垂直な方向から視たときに、レーザー光LBの第2のガラス材20の主面20cにおけるスポットの中心C1が、第1のガラス材10の厚み方向において、当接部20d(10b)の中心C2よりも内側に位置するようにレーザー光LBを照射することが好ましい。このようにすることで、融解した外側部分20eが接合部30の内側に引き込まれやすくなり、接合部30をさらに厚肉にできる。
Further, as shown in FIG. 4, when viewed from a direction perpendicular to the
また、第2のガラス材20の主面20b、20cに対して垂直な方向から視たときに、レーザー光LBの第2のガラス材20の主面20cにおけるスポットが、第1のガラス材10の厚み方向において、当接部10b、20dの内側端部10b2よりも内側にまで至っていることがさらに好ましい。このようにすることで、融解した外側部分20eが内側に引き込まれやすくなり、接合部30をさらに厚肉にできる。
Further, when viewed from the direction perpendicular to the
なお、図6に示すように、レーザー光LBの照射位置によっては、主面20cに凹部20c1が形成されることもある。しかしながら、凹部20c1の深さよりも突出部30aの高さの方が高くなる。このため、凹部20c1が形成された場合であっても、高強度なガラス接合体1を得ることができる。
As shown in FIG. 6, a concave portion 20c1 may be formed on the
第1のガラス材10の厚みをt1とし、
当接部20d(10b)における第2のガラス材20の厚みをt2とし、
溶接前において、当接部20d(10b)よりも外側に位置している外側部分20eの第2のガラス材の厚み方向における断面積をSとし、
溶接前において、当接部20d(10b)よりも外側に位置している外側部分20eの長さをLとしたときに、以下の条件(1)、(2)を満たすように、第1のガラス材10に第2のガラス材20を当接させてレーザー溶接を行うことが好ましい。
The thickness of the
The thickness of the
Before welding, the cross-sectional area in the thickness direction of the second glass material of the
Before welding, when the length of the
S≦t1×t2 ……… (1)
L≦t1 ……… (2)
Sがt1×t2よりも大きい場合や、Lがt1よりも大きい場合、レーザー溶接によって外側部分20eが完全に消失しない場合がある。条件(1)や条件(2)を満たすようにレーザー溶接を行うことによって、外側部分20eが消失しやすくなる。
S≦t 1 ×t 2 (1)
L≦t 1 (2)
When S is larger than t 1 ×t 2 or when L is larger than t 1 , the
なお、本発明のガラス接合体は、例えば、耐腐食性が要求される薬品等の容器として用いることができる。 The glass joined body of the present invention can be used, for example, as a container for chemicals or the like that requires corrosion resistance.
1:ガラス接合体
10:第1のガラス材
10a:端面
10b、20d:当接部
10b1:外側端部
10b2:内側端部
20:第2のガラス材
20a:端部
20b、20c:主面
20c1:凹部
20e:外側部分
30:接合部
30a:突出部
1: Glass bonded body 10:
Claims (5)
前記第2のガラス材の端部が、前記第1のガラス材と前記第2のガラス材との当接部よりも外側に至るように、前記第1のガラス材の端面と前記第2のガラス材の主面を当接させる工程と、
前記当接部の外側端部よりも内側にレーザー光を前記第2のガラス材に対して照射することにより前記第2のガラス材の端部を融解させて前記当接部より内側に引き寄せ内側に突出する突出部を形成するように前記第1のガラス材と前記第2のガラス材とを溶接する工程と、
を含む、ガラス接合体の製造方法。 A method for manufacturing a glass joined body, in which a second glass material is joined to an end surface of a first glass material,
The end surface of the first glass material and the second glass material are arranged so that the end portion of the second glass material reaches the outside of the contact portion between the first glass material and the second glass material. A step of abutting the main surface of the glass material,
By irradiating the second glass material with laser light inside the outer end portion of the contact portion, the end portion of the second glass material is melted and pulled inward from the contact portion. Welding the first glass material and the second glass material so as to form a protruding portion that protrudes to
And a method for producing a glass joined body.
前記当接部における前記第2のガラス材の厚みをt2とし、
溶接前において、前記当接部よりも外側に位置している部分の前記第2のガラス材の厚み方向における断面積をSとしたときに、
S≦t1×t2
となるように、前記第1のガラス材と前記第2のガラス材とを当接させてレーザー光を照射する、請求項1又は2に記載のガラス接合体の製造方法。 The thickness of the first glass material at the contact portion is t 1 ,
The thickness of the second glass material at the contact portion is t 2 ,
Before welding, when the sectional area in the thickness direction of the second glass material of the portion located outside the abutting portion is S,
S≦t 1 ×t 2
The method for producing a glass joined body according to claim 1 or 2, wherein the first glass material and the second glass material are brought into contact with each other to irradiate laser light so that
溶接前において、前記当接部よりも外側に位置している部分の長さをLとしたときに、
L≦t1となるように前記第1のガラス材と前記第2のガラス材とを当接させてレーザー光を照射する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のガラス接合体の製造方法。 The thickness of the first glass material at the contact portion is t 1 ,
Before welding, when the length of the portion located outside the abutting portion is L,
The glass bonded body according to any one of claims 1 to 3, wherein the first glass material and the second glass material are brought into contact with each other to irradiate a laser beam so that L≦t 1 . Production method.
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