JP7070236B2 - Tubular glass cutting device and tubular glass cutting method - Google Patents
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Description
本発明は、管状ガラスを所定長さに切断して管ガラスを形成する管状ガラス切断装置及び管状ガラス切断方法に関する。 The present invention relates to a tubular glass cutting device and a tubular glass cutting method for cutting tubular glass to a predetermined length to form tube glass.
連続する管状ガラスを所定長さに切断して管ガラスを形成する管状ガラス切断装置が周知である。この管状ガラス切断装置には、例えば管状ガラスにレーザによってクラック(スクライブ)を形成し、管状ガラスに加えられた曲げ応力によりクラックを伸展させて折り割ることにより、所定長さの管ガラスを得るレーザ式が周知である(特許文献1等参照)。 A tubular glass cutting device that cuts continuous tubular glass to a predetermined length to form a tube glass is well known. In this tubular glass cutting device, for example, a laser is used to form a crack (scribing) in a tubular glass by a laser, and the crack is extended and broken by the bending stress applied to the tubular glass to obtain a tube glass having a predetermined length. The formula is well known (see Patent Document 1 and the like).
ところで、この種の管状ガラス切断装置においては、クラック形成後の管状ガラスの切断を簡易に行うことで装置を簡素化することが望まれている。
本発明の目的は、管状ガラスの折り割り構造の簡易化を可能にした管状ガラス切断装置及び管状ガラス切断方法を提供することにある。
By the way, in this kind of tubular glass cutting device, it is desired to simplify the device by simply cutting the tubular glass after crack formation.
An object of the present invention is to provide a tubular glass cutting device and a tubular glass cutting method that enable simplification of the folded structure of tubular glass.
前記問題点を解決する管状ガラス切断装置は、管状ガラスに治具によって曲げ応力を加えることにより、前記管状ガラスに形成されたクラックを伸展させて前記管状ガラスを切断する構成であって、前記治具は、偏心回転により前記管状ガラスに曲げ応力を加える偏心ローラである。 The tubular glass cutting device that solves the above-mentioned problems has a configuration in which cracks formed in the tubular glass are extended and the tubular glass is cut by applying bending stress to the tubular glass with a jig. The jig is an eccentric roller that applies bending stress to the tubular glass by eccentric rotation.
本構成によれば、管状ガラスに曲げ応力を加えて折り割る構造を、偏心ローラを用いた構造とし、偏心ローラの回転により、管状ガラスを切断することが可能となる。よって、管状ガラスの折り割り構造を簡易化することが可能となる。 According to this configuration, the structure in which the tubular glass is folded by applying bending stress is a structure using an eccentric roller, and the tubular glass can be cut by the rotation of the eccentric roller. Therefore, it is possible to simplify the folded structure of the tubular glass.
前記管状ガラス切断装置において、前記偏心ローラは、前記管状ガラスを位置決めする溝を有するローラであることが好ましい。この構成によれば、管状ガラスを折り割る際、溝を有するローラによって管状ガラスを所定の位置に位置決めすることが可能となる。よって、折り割り後のガラス端面の良好な品質を確保することが可能となる。 In the tubular glass cutting device, the eccentric roller is preferably a roller having a groove for positioning the tubular glass. According to this configuration, when the tubular glass is broken, the tubular glass can be positioned at a predetermined position by a roller having a groove. Therefore, it is possible to ensure good quality of the glass end face after folding.
前記管状ガラス切断装置において、前記偏心ローラは、前記管状ガラスに曲げ応力を付与する第1面と、前記第1面よりも大きな曲げ応力を前記管状ガラスに付与する第2面とを備えることが好ましい。この構成によれば、クラック形成時には、偏心ローラの第1面によって管状ガラスに応力を与え、管状ガラスの折り割り時には、偏心ローラの第2面によって、クラック形成時よりも大きな応力を管状ガラスに与えることができる。よって、クラック形成及びガラス折り割りの各工程に応じて、適切な曲げ応力を管状ガラスに加えることが可能となる。 In the tubular glass cutting device, the eccentric roller may include a first surface for applying bending stress to the tubular glass and a second surface for applying bending stress larger than the first surface to the tubular glass. preferable. According to this configuration, when cracks are formed, the first surface of the eccentric roller applies stress to the tubular glass, and when the tubular glass is folded, the second surface of the eccentric roller applies more stress to the tubular glass than when cracks are formed. Can be given. Therefore, it is possible to apply an appropriate bending stress to the tubular glass according to each step of crack formation and glass folding.
前記管状ガラス切断装置において、前記管状ガラスにレーザを照射することにより当該管状ガラスに前記クラックを形成するレーザ光照射装置を備えることが好ましい。この構成によれば、レーザによって安定したクラックが形成され、管状ガラスを折り割ることが可能となる。 The tubular glass cutting device preferably includes a laser light irradiating device that forms cracks in the tubular glass by irradiating the tubular glass with a laser. According to this configuration, stable cracks are formed by the laser, and the tubular glass can be broken.
前記問題点を解決する管状ガラス切断方法は、管状ガラスに治具によって曲げ応力を加えることにより、前記管状ガラスに形成されたクラックを伸展させて前記管状ガラスを切断する方法であって、前記治具は、偏心回転により前記管状ガラスに曲げ応力を加える偏心ローラである。 The tubular glass cutting method for solving the above problems is a method of applying bending stress to the tubular glass with a jig to extend cracks formed in the tubular glass and cut the tubular glass. The jig is an eccentric roller that applies bending stress to the tubular glass by eccentric rotation.
前記管状ガラス切断方法において、偏心ローラによって前記管状ガラスに曲げ応力を加えた状態で当該管状ガラスに前記クラックを入れ、その曲げ応力を増大させていくことによって前記クラックを伸展させて、前記管状ガラスを切断することが好ましい。この構成によれば、クラック形成の時点で偏心ローラから曲げ応力を予め管状ガラスに付与しておくので、管状ガラスの折り割りに必要な曲げ応力をスムーズに増大させて管状ガラスを折り割ることが可能となる。 In the tubular glass cutting method, the tubular glass is cracked in a state where bending stress is applied to the tubular glass by an eccentric roller, and the crack is extended by increasing the bending stress to extend the tubular glass. It is preferable to cut the glass. According to this configuration, bending stress is applied to the tubular glass in advance from the eccentric roller at the time of crack formation, so that the bending stress required for breaking the tubular glass can be smoothly increased to break the tubular glass. It will be possible.
本発明によれば、管状ガラスの折り割り構造を簡易化することができる。 According to the present invention, the folded structure of the tubular glass can be simplified.
以下、管状ガラス切断装置及び管状ガラス切断方法の一実施形態を図1~図6に従って説明する。
図1に示すように、管ガラス製造装置1は、ガラス原料を溶融して溶融ガラスMを生成するガラス溶融炉2と、溶融ガラスMを管状に引き出して成形するマッフル炉3と、マッフル炉3から送られてくる管状ガラスG(連続管ガラス)をアニール処理(熱処理)するアニーラー4と、アニール処理後の管状ガラスGを管引き成形する管引き装置5とを備える。また、管ガラス製造装置1は、管引き装置5によって牽引された管状ガラスGを切断する管状ガラス切断装置6と、切断後の管ガラスG’を搬送するコンベア7とを備える。
Hereinafter, an embodiment of the tubular glass cutting device and the tubular glass cutting method will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
As shown in FIG. 1, the tube glass manufacturing apparatus 1 includes a glass melting furnace 2 that melts a glass raw material to generate molten glass M, a muffle furnace 3 that draws and forms the molten glass M into a tubular shape, and a muffle furnace 3. It is provided with an annealing device 4 for annealing (heat-treating) the tubular glass G (continuous tube glass) sent from the glass, and a tube drawing device 5 for forming the tubular glass G after the annealing process. Further, the tube glass manufacturing device 1 includes a tubular
マッフル炉3は、軸L1回りに回転して溶融ガラスMを管状(管状ガラスG)に成形するスリーブ8を備える。スリーブ8は、例えば円筒状の耐火物からなる。スリーブ8は、部分的にテーパ状に形成され、テーパ部分の小径側端部9を斜め下方に向けた状態で配置されている。スリーブ8は、シャフト10を介して連結された駆動装置11によって回転することにより、ガラス溶融炉2から供給された溶融ガラスMを円筒状に巻回して、小径側端部9の側から管状に引き出し成形する。管状に引き出し成形された溶融ガラスMは、管状ガラスGとしてマッフル炉3の外部へ連続的に引き出される。
The muffle furnace 3 includes a sleeve 8 that rotates around the axis L1 to form the molten glass M into a tubular shape (tubular glass G). The sleeve 8 is made of, for example, a cylindrical refractory material. The sleeve 8 is partially formed in a tapered shape, and is arranged in a state where the small diameter
アニーラー4は、所定のアニール処理により管状ガラスGの歪みを除去する。アニール処理の温度や加熱時間等は、必要に応じて種々の値に設定される。
管引き装置5は、マッフル炉3で管状に引き出された溶融ガラスMと、アニーラー4を通過中及び通過した管状ガラスGとを一定速度で牽引することにより、管状ガラスGを管状ガラス切断装置6に搬送する。本例の管引き装置5は、図示しない一対の搬送ベルトによって管状ガラスGの上部と下部とを挟持しつつ、下流側へ牽引して管引きすることにより、所定の外径寸法に整えられた管状ガラスGを管状ガラス切断装置6に搬送する。
The annealing 4 removes the strain of the tubular glass G by a predetermined annealing treatment. The temperature of the annealing treatment, the heating time, and the like are set to various values as needed.
The tube pulling device 5 pulls the molten glass M drawn out in a tubular shape in the muffle furnace 3 and the tubular glass G passing through and passing through the annealing 4 at a constant speed to cut the tubular glass G into a tubular
図2に示すように、管状ガラス切断装置6は、管状ガラスGにレーザによってクラック(スクライブともいう)を入れてから曲げ応力を加えることにより、管状ガラスGを所定長さに切断して管ガラスG’に加工する。この場合、管状ガラス切断装置6は、管状ガラスGに周方向の一部にクラックを形成するクラック形成部12と、管状ガラスGに曲げ応力を加えてクラックを伸展させることにより管状ガラスGを折り割るクラック伸展部13とを備える。
As shown in FIG. 2, the tubular
クラック形成部12は、レーザによって管状ガラスGにクラックを形成するレーザ光照射装置12aである。レーザ光照射装置12aは、例えば多光子吸収レーザであることが好ましい。また、レーザ光照射装置12aは、管状ガラスGに一方向から部分的にレーザを照射することにより、管状ガラスGの一部分にクラックを形成する。
The
クラック伸展部13は、搬送された管状ガラスGを一方側から保持する保持ローラ14と、この管状ガラスGを他方側から支持する支持ローラ15と、管状ガラスGに接触して管状ガラスGを折り割る治具16とを備える。保持ローラ14、支持ローラ15及び治具16は、管状ガラスGの搬送経路L2に沿ってこの順に並んで配置されている。保持ローラ14及び支持ローラ15は、搬送された管状ガラスGを挟み込むようにして位置決めする。
The
図3に示すように、治具16は、偏心回転により管状ガラスGに曲げ応力を加えて管状ガラスGを折り割る偏心ローラ16aである。また、偏心ローラ16aは、管状ガラスGを位置決めする溝17を有するローラである。本例の偏心ローラ16aは、英文字V字状の溝17を有するVローラであることが好ましい。偏心ローラ16aは、管状ガラスGの加工の際、サーボモータ等を駆動源にして一定速度で回転する。溝17は、偏心ローラ16aの回転軸18回り(同図に示す回転の矢印A方向)に沿い全周に亘って形成されている。Vローラ(偏心ローラ16a)は、搬送されてくる管状ガラスGを、搬送方向及び上下方向において位置決めする。
As shown in FIG. 3, the
図4に示すように、偏心ローラ16aの溝17は、管状ガラスGに対して曲げ応力を付与する押込面19を備える。押込面19は、溝17において他の部位に対する溝の深さを変えることで形成されている。
As shown in FIG. 4, the
偏心ローラ16aは、管状ガラスGにクラックを形成する際に所定の応力を加えることが可能で、かつクラック形成後に、クラックを形成する際の応力よりも大きな曲げ応力Fを管状ガラスGに付与して、管状ガラスGを切断することが可能な形状に形成されている。本例の場合、偏心ローラ16a(押込面19)は、管状ガラスGに所定の曲げ応力を付与する第1面20と、第1面20に付与された曲げ応力よりも大きい曲げ応力を管状ガラスGに付与する第2面21とを備える。第1面20は、クラック形成時に管状ガラスGに曲げ応力を与える部位である。第2面21は、クラック形成後の管状ガラスGを折り割る際に管状ガラスGに曲げ応力を与える部位である。
The
次に、図5及び図6を用いて、管状ガラス切断装置6の作用及び効果を説明する。
図5(a)に示すように、管状ガラスGが切断位置まで搬送されると、レーザ光照射装置12aからレーザLAが管状ガラスGに照射されて、管状ガラスGにクラックCが形成される(クラック形成工程)。レーザLAは、管状ガラスGの内部に届く焦点距離で管状ガラスGに照射される。このとき、偏心ローラ16aの折り割り方向Aへの回転に伴って、溝17(押込面19)のうち第1面20が管状ガラスGに接触し、第1面20から管状ガラスGに曲げ応力が加えられた状態となる。また、このときの曲げ応力は、管状ガラスGを折り割る程の大きな加重ではなく、管状ガラスGを適度に支持できる程度の大きさの力であればよい。
Next, the operation and effect of the tubular
As shown in FIG. 5A, when the tubular glass G is conveyed to the cutting position, the laser
図5(b)に示すように、本例のレーザ光照射装置12aは、例えばレーザLAの焦点距離を変化させながら、レーザLAを管状ガラスGの周方向において「B1」から「B2」まで走査することにより、所定長さのクラックCを形成する。本例の場合、クラックCは、クラックCの中心Prと管状ガラスGの軸中心Pkとを結んだ線に対して直交する方向に延びる直線状に形成される。
As shown in FIG. 5B, the laser
ここで、管状ガラスG(管ガラスG’)の厚さを「w」とし、外径を「r」とする。本例の場合、厚さwは、0.2~2mmに設定されることが好ましく、管状ガラスGの軸中心Pkからの距離である外径rは、1~50mmに設定されることが好ましい。 Here, the thickness of the tubular glass G (tube glass G') is "w", and the outer diameter is "r". In the case of this example, the thickness w is preferably set to 0.2 to 2 mm, and the outer diameter r, which is the distance from the axis center Pk of the tubular glass G, is preferably set to 1 to 50 mm. ..
図6(a),(b)に示すように、管状ガラスGにクラックCが形成された後、偏心ローラ16aによる管状ガラスGの折り割りが実行される(折り割り工程)。本例の場合、図6(b)に示すように、スリーブ8により回転されながら管状ガラスGが引き出されるので、管状ガラスGが折り割り位置に到達した際、クラックCが管状ガラスGの周方向において所定距離移動する。
As shown in FIGS. 6A and 6B, after the crack C is formed in the tubular glass G, the tubular glass G is folded by the
管状ガラスGの折り割り時、偏心ローラ16aの折り割り方向Aへの更なる回転に伴い、溝17(押込面19)のうち第2面21が管状ガラスGに接触し、第2面から管状ガラスGに折り割りに必要な曲げ応力Fが加えられる。このときの曲げ応力Fは、管状ガラスGを折り割るのに必要な力に設定されている。
When the tubular glass G is folded, the
管状ガラスGに折り割りの曲げ応力Fが加わると、クラックCの端(クラック端22a,22b)を基点にして、クラックCが伸展する。ここでは、クラックCの両端からクラックCが各々伸展し、これがクラック伸展23(一方を「23a」とし、他方を「23b」とする)となる。すなわち、各クラック端22a,22bから延びたクラック伸展23a,23bが、合流点Sまで伸展していき、合流したタイミングで管状ガラスGが分断される。このようにして、連続した管状ガラスGから所定長さで切断され、管ガラスG’が形成される。
When the bending stress F of the folding split is applied to the tubular glass G, the crack C extends from the ends of the cracks C (crack ends 22a and 22b) as a base point. Here, the crack C extends from both ends of the crack C, and this becomes the crack extension 23 (one is referred to as “23a” and the other is referred to as “23b”). That is, the
管状ガラスGの折り割り後、残った管状ガラスGから管ガラスG’が同様の手順により製造される。そして、以上の工程が繰り返されることにより、連続成形される管状ガラスGから複数の管ガラスG’が製造される。 After the tubular glass G is folded, the tube glass G'is produced from the remaining tubular glass G by the same procedure. Then, by repeating the above steps, a plurality of tube glasses G'are manufactured from the tubular glass G that is continuously molded.
本例の場合、クラック形成後の管状ガラスGに曲げ応力Fを加えて折り割る構造を、偏心ローラ16aを用いた構造とし、偏心ローラ16aの回転により、クラック形成後の管状ガラスGを切断することが可能となる。よって、管状ガラスGの折り割り構造を簡易化することができる。
In the case of this example, the structure in which the tubular glass G after crack formation is folded by applying bending stress F is a structure using an
偏心ローラ16aは、管状ガラスGを位置決めする溝17(英文字V字状の溝17)を有するローラ(Vローラ)である。これにより、管状ガラスGを折り割る際、管状ガラスGを所定の位置に位置決めすることが可能となる。よって、折り割り後のガラス端面の良好な品質を確保することができる。
The
偏心ローラ16aは、管状ガラスGに所定の曲げ応力を付与する第1面20と、第1面20により付与された曲げ応力よりも大きい曲げ応力を管状ガラスGに付与する第2面21とを備える。このため、クラック形成時には、偏心ローラ16aの第1面20によって管状ガラスGに曲げ応力を与え、管状ガラスGの折り割り時には、偏心ローラ16aの第2面21によって、クラック形成時よりも大きな曲げ応力Fを管状ガラスGに与えることができる。よって、クラック形成及びガラス折り割りの各工程に応じて、適切な曲げ応力Fを偏心ローラ16aから管状ガラスGに加えることができる。
The
クラック形成工程では、管状ガラスGにレーザLAを照射することにより管状ガラスGにクラックCを形成する。よって、レーザLAによって安定したクラックCが形成され、管状ガラスGを折り割ることができる。 In the crack forming step, the tubular glass G is irradiated with the laser LA to form the crack C in the tubular glass G. Therefore, a stable crack C is formed by the laser LA, and the tubular glass G can be broken.
本例では、偏心ローラ16aによって管状ガラスGに曲げ応力を加えた状態で管状ガラスGにクラックCを形成し、その曲げ応力を増大させていくことによってクラックCを伸展させて、管状ガラスGを切断する。この場合、クラック形成の時点で偏心ローラ16aにより曲げ応力を予め管状ガラスGに付与しておくので、管状ガラスGの折り割りに必要な曲げ応力をスムーズに増大させて管状ガラスGを折り割ることが可能となる。
In this example, a crack C is formed in the tubular glass G in a state where bending stress is applied to the tubular glass G by the
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・偏心ローラ16aの1回転で管状ガラスGを1つ折り割る工法に限らず、例えば偏心ローラ16aの半回転ごとに、管状ガラスGを1本ずつ折り割る工法としてもよい。
In addition, this embodiment can be changed and carried out as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
The method is not limited to the method of folding one tubular glass G by one rotation of the
・偏心ローラ16aの第1面20及び第2面21は、互いが連なる連続面であることに限定されず、連続しない分断された面でもよい。
・クラックCは、管状ガラスGの内部にのみ形成されることに限定されず、表面や裏面に露出してもよい。
The
The crack C is not limited to being formed only inside the tubular glass G, and may be exposed on the front surface or the back surface.
・クラックCの形状は、ガラス端面において直線状となった形状に限定されず、例えば管状ガラスGの周方向に沿った円弧状など、他の形状に変更してもよい。
・クラックCの幅、厚さ、傾きなどは、実施例以外の態様に適宜変更できる。
The shape of the crack C is not limited to a linear shape on the end face of the glass, and may be changed to another shape such as an arc shape along the circumferential direction of the tubular glass G.
-The width, thickness, inclination, etc. of the crack C can be appropriately changed to an embodiment other than the embodiment.
・クラック形成工程と折り割り工程とは、同時に実施されることに限定されず、これら工程間に時間差を設けて、非同期としてもよい。この場合、クラックCは、例えば曲げ応力Fの方向に沿う線(加重方向の線Lc)と一部が重ならないように形成されてもよい。 -The crack forming step and the folding step are not limited to being performed at the same time, and a time difference may be provided between these steps to make them asynchronous. In this case, the crack C may be formed so as not to partially overlap the line along the direction of the bending stress F (line Lc in the weighting direction), for example.
・管状ガラスGに照射されるレーザLAは、多光子吸収レーザに限定されず、他の種類のレーザLAを採用してもよい。
・レーザLAを照射してクラックCを形成する場合、レーザLAの照射の態様は、必要とするクラックCを形成することができれば、どのような態様を採用してもよい。
The laser LA irradiated to the tubular glass G is not limited to the multiphoton absorption laser, and other types of laser LA may be adopted.
-When irradiating the laser LA to form the crack C, any mode of irradiation of the laser LA may be adopted as long as the required crack C can be formed.
・クラック形成部12は、レーザ式に限定されず、例えばメカニカルにクラックCを形成するなど、他の方式のものに変更してもよい。
・偏心ローラ16aは、第1面20及び第2面21を有する形状に限定されず、管状ガラスGに曲げ応力Fを付与できる形状をとっていればよい。
The
The
・偏心ローラ16aは、Vローラに限定されず、少なくとも回転軸18が偏心位置に存在するローラであればよい。
・溝を有するローラはVローラに限定されず、例えば、英文字U字状の溝を有するUローラ、溝の底角部が略90°の片仮名コ字状の溝を有するローラであってもよい。
The
The roller having a groove is not limited to the V roller, and may be, for example, a U roller having a U-shaped groove in English letters or a roller having a katakana U-shaped groove in which the bottom angle of the groove is approximately 90 °. good.
・支持ローラ15の位置は、例えばレーザ光照射装置12aの直下に位置することに限定されない。例えば、支持ローラ15は、管状ガラスGの搬送方向においてレーザ光照射装置12aに対して、コンベア7側又はマッフル炉3側に配置されてもよい。
The position of the
・クラック形成工程時、偏心ローラ16aから管状ガラスGに曲げ応力Fが付与されることに限定されず、曲げ応力が付与されていない状態でクラックを形成してもよい。
・管ガラス製造装置1は、実施例以外の構成を適宜採用可能である。
-During the crack forming step, the bending stress F is not limited to being applied from the
-The tube glass manufacturing apparatus 1 can appropriately adopt a configuration other than the embodiment.
1…管ガラス製造装置、6…管状ガラス切断装置、12a…レーザ光照射装置、16…治具、16a…偏心ローラ(Vローラ)、17…溝、20…第1面、21…第2面、G…管状ガラス、G’…管ガラス、C…クラック、F…曲げ応力、LA…レーザ。 1 ... tube glass manufacturing device, 6 ... tubular glass cutting device, 12a ... laser light irradiation device, 16 ... jig, 16a ... eccentric roller (V roller), 17 ... groove, 20 ... first surface, 21 ... second surface , G ... Tubular glass, G'... Tube glass, C ... Crack, F ... Bending stress, LA ... Laser.
Claims (5)
前記治具は、偏心回転により前記管状ガラスに曲げ応力を加える偏心ローラであり、
前記偏心ローラは、前記管状ガラスを位置決めする溝を有するローラである管状ガラス切断装置。 A tubular glass cutting device that stretches cracks formed in the tubular glass and cuts the tubular glass by applying bending stress to the tubular glass with a jig.
The jig is an eccentric roller that applies bending stress to the tubular glass by eccentric rotation .
The eccentric roller is a tubular glass cutting device that is a roller having a groove for positioning the tubular glass.
前記治具は、偏心回転により前記管状ガラスに曲げ応力を加える偏心ローラであり、
前記偏心ローラは、前記管状ガラスを位置決めする溝を有するローラである管状ガラス切断方法。 A tubular glass cutting method for cutting the tubular glass by extending cracks formed in the tubular glass by applying bending stress to the tubular glass with a jig.
The jig is an eccentric roller that applies bending stress to the tubular glass by eccentric rotation.
The tubular glass cutting method , wherein the eccentric roller is a roller having a groove for positioning the tubular glass.
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