JPH06219761A - 管硝子切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 回転支持手段２にて回転支持される管硝子１
の切断予定部１ａ外周面を加熱器３にて加熱して自然冷
却した後、前記切断予定部１ａを切断工具５により切断
する。 【効果】 切断対象となる管硝子の肉厚が厚くなったと
しても、管硝子を確実且つきれいに切断することがで
き、しかも、管硝子の内面傷の発生を確実に回避でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ブラウン管用硝子バ
ルブのネックチューブ、蛍光灯、アンプル管等の管硝子
を切断する管硝子切断方法及びその装置に係り、特に、
管硝子を外面から切断する新規な切断方法及びその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の管硝子切断方法としては所
謂チルカット（CHILL CUT）方式と称されるもの及び所
謂内面切断方式と称されるものが知られている。前者の
チルカット方式は、回転支持される管硝子の切断予定部
の外面をバーナで加熱した後、熱歪みの入った箇所に水
車（水冷される回転ホイール）を押し付けることによ
り、管硝子を熱収縮を利用して切断するものである。一
方、後者の内面切断方式は、回転支持される管硝子の切
断予定部の内面に超硬カッタで切り溝を付けた後、管硝
子の切断予定部の外面をバーナで加熱することにより、
管硝子を熱膨張を利用して切断するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
チルカット方式にあっては、肉厚が薄い管硝子の切断の
場合には何等問題はないが、管硝子の肉厚が２〜３ｍｍ
と厚くなると、水冷用の水を多くすることにより管硝子
を切断することは可能であるが、管硝子の切断面にビリ
（縦筋のクラック）が入り、管硝子をきれいに切断する
ことが困難になってしまうという技術的課題が見い出さ
れた。また、後者の内面切断方式にあっては、管硝子の
肉厚が厚くなったとしても、管硝子をある程度きれいに
切断することは可能であるが、超硬カッタにて管硝子の
切断予定部の内面に切り溝を付ける際に硝子粉が発生
し、この硝子粉が管硝子の内面に残存し易く、例えば後
工程でフレア加工を施す場合において管硝子を内面チャ
ックすると、管硝子の内面壁を傷付ける蓋然性が高く、
その後の管硝子の各種加工工程で内面傷の影響で管硝子
が割れ易くなるという技術的課題が見い出された。尚、
この内面切断方式においては、管硝子の切断面がノコギ
リ状になり、グレーズしても取りきれず、平滑な面にな
り難いことから、後工程において溶融接着する際に巻き
込み泡を発生させ易いという技術的課題もあった。

【０００４】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ために為されたものであって、切断対象となる管硝子の
肉厚が厚くなったとしても、管硝子を確実且つきれいに
切断することができ、しかも、管硝子の内面傷の発生を
確実に回避できるようにした管硝子切断方法及びその装
置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明に係
る管硝子切断方法は、図１（ａ）に示すように、図示外
の回転支持手段にて回転支持される管硝子１の切断予定
部１ａ外周面を加熱器３にて加熱して自然冷却した後、
前記管硝子１の切断予定部１ａを切断工具５により切断
することを特徴とする。

【０００６】このような方法発明を具現化する装置態様
としては、例えば図１（ｂ）に示すように、管硝子１を
回転支持する回転支持手段２と、この回転支持手段２で
回転支持される管硝子１の切断予定部１ａ外周面を加熱
する加熱器３と、常時は加熱位置Ｐ1から離間した待機
位置Ｐ0に加熱器３を後退させ、加熱動作実行時に加熱
位置Ｐ1に加熱器３を進出させる加熱器可動支持手段４
と、管硝子１の切断予定部１ａを切断する切断工具５
と、加熱器３による管硝子１の切断予定部１ａ外周面の
加熱動作が終了した後の僅かな自然冷却時間経過後に切
断工具５を管硝子１の切断予定部１ａの外面に押し付け
る切断工具可動支持手段６とを備えたものを挙げること
ができる。

【０００７】このような技術的手段において、管硝子１
としては、ブラウン管用硝子バルブのネックチューブ、
蛍光灯、アンプル管等管状の硝子の総てを対象とする。
また、回転支持手段２としては管硝子１を回転運動させ
ながら支持し得るものであれば適宜選定して差し支えな
いが、管硝子１切断時における管硝子１の切断位置のず
れを有効に防止するという観点からすれば、管硝子１の
軸方向のずれを規制する位置規制手段を付設することが
好ましい。

【０００８】更に、加熱器３としては、管硝子１の切断
予定部１ａの外面を局部加熱するものであればバーナを
始め適宜選定して差し支えない。この場合において、加
熱器３の加熱位置Ｐ1及び加熱時間については加熱器３
の加熱能力及び管硝子１の管壁肉厚を考慮して適宜選定
すればよい。また、加熱器可動支持手段４としては、加
熱位置Ｐ1と待機位置Ｐ0との間で加熱器３を移動させ得
るものであればよく、待機位置Ｐ0としては加熱器３に
よる加熱動作後の管硝子１の自然冷却を行なう上で加熱
器３の余熱効果の影響を抑えられるように選定されれば
よい。

【０００９】また、切断工具５としては、加熱後の自然
冷却過程において管硝子１を切断し得るものであればホ
イールカッタ、爪状カッタを始め適宜選定して差し支え
ないが、切断性能を考慮すればダイヤモンド製カッタを
使用することが好ましい。そして、切断工具可動支持手
段６としては切断動作時に切断工具５を切断位置へ移動
させ得るものであれば適宜選定して差し支えないが、切
断動作時の管硝子１の割れ事故を有効に防止するという
観点からすれば、管硝子１の壁面に切断工具５が不必要
に高い圧接力で押し付けられる事態をなくすように、切
断工具５を支持することが好ましく、例えば一端が回動
自在に支承される揺動アームを介して切断工具５を揺動
支持し、管硝子１の切断予定部１ａの外面上部に切断工
具５を載置させるようにする支持方式が挙げられる。

【００１０】

【作用】上述したような技術的手段によれば、図２に示
すような作用によって管硝子１が切断される。すなわ
ち、先ず、回転支持される管硝子１の切断予定部１ａの
外面が加熱器３により加熱される。このとき、図２
（ａ）の管硝子１の管壁Ａ部に着目すると、図２（ｂ）
に示すように、管壁Ａ部は外面をピークとして放射状に
温度が伝搬される温度分布を有し、この温度分布に伴っ
て、管壁Ａ部の肉厚方向に圧縮応力から引張り応力へ変
化する曲げ応力分布を示す。この後、加熱器３による管
硝子１の加熱動作が終了すると、管硝子１は所定時間自
然冷却される。このとき、管壁Ａ部の外面側が急激に冷
却されることから、管壁Ａ部の温度分布は、図２（ｃ）
に示すように、温度ピークが管壁Ａ部の外面から内部へ
移動したものになり、この温度分布変化に伴って、管壁
Ａ部の肉厚方向に圧縮応力から引張り応力へ変化する曲
げ応力分布のうち管壁Ａ部の外面側に引張り応力が生ず
る。この状態において、管硝子１の切断予定部１ａの外
面に切断工具５を押し付けて微小切り溝７を入れると、
管壁Ａ部の応力バランスが瞬間的に崩れ、この微小切り
溝７部分を切断起点として管硝子１の切断予定部１ａが
切断される。本発明において、切断に好ましい状態にな
るまで自然冷却させるのに要する時間は、上述の切断原
理から管壁Ａ部の外面の応力分布が圧縮応力から引張り
応力に変化するのに要する時間である。より具体的に
は、雰囲気温度、管硝子１の厚み及び外径によって若干
異なる（厚みが厚く外径が大きい程時間が長くなる傾向
がある）が、加熱が終了してから０．５〜５秒自然冷却
させるのが好ましい。０．５秒より短いと管壁Ａ部の外
面の応力分布が充分引張り応力に変化していないため切
断が困難であり好ましくなく、５秒よりも長いと管壁Ａ
部の冷却が進行し外面の引張り応力が消失するので切断
が困難になり好ましくない。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。図３及び図４はブラウン管用硝
子バルブのネックチューブ切断装置にこの発明を適用し
た一実施例を示す。同図において、１０は切断対象であ
るブラウン管用硝子バルブのネックチューブ（以下この
実施例では管硝子と称する）であり、この管硝子１０は
回転支持装置１１にて軸心を回転中心として回転運動し
ながら支持される。この実施例において、上記回転支持
装置１１は、管硝子１０を複数点で回転支持するもの
で、例えば一対の回転ホイール１２，１３を一部オーバ
ラップさせた状態で並設し、回転駆動機構１４からの駆
動力をプーリ１５及びベルト１６を介して各回転ホイー
ル１２，１３に伝達することにより、各回転ホイール１
２，１３を同じ方向へ回転させて一対の回転ホイール１
２，１３にて形成される受け部１７に管硝子１０を抱き
込み支持するようにし、管硝子１０に回転力を与えるよ
うにしたものである。また、この実施例においては、管
硝子１０切断時の軸方向のずれを防止するために、管硝
子１０の外面を上方から抑え込む回転自在なフリーロー
ル１８が設けられている。このフリーロール１８の支持
機構は、図４に示すように、例えばエアシリンダ１９を
介してガイドレール２０に沿って進退するスライダ２１
を有し、このスライダ２１に弾性スプリング２２を介し
て押圧される支持アーム２３を取り付け、この支持アー
ム２３にフリーロール１８を回転自在に支承したもので
あり、エアシリンダ１９進出時にて弾性スプリング２０
の付勢力を持ってフリーロール１８を管硝子１０に適度
の圧接力で押し付けるようになっている。

【００１２】また、この実施例において、管硝子１０の
切断予定部１０ａの下方には加熱用のバーナ３０が配設
されており、このバーナ３０はサポートブラケット３１
を介してバーナ昇降支持機構３２に支持されており、管
硝子１０に接近配置される加熱位置（この実施例では管
硝子１０から２〜４ｍｍ離間した位置）と、加熱位置か
ら所定距離（この実施例では５０〜６０ｍｍ）下降した
待機位置との間を昇降動するようになっている。尚、こ
の実施例で用いられるバーナ昇降支持機構３２として
は、例えば後述するカッタ進退支持機構４２と同様のも
のが用いられる。

【００１３】更に、管硝子１０の切断予定部１０ａの上
方には切断用のカッタユニット４０が配設されており、
このカッタユニット４０は支持ブラケット４１を介して
カッタ進退支持機構４２に連結され、カッタ進退支持機
構４２により管硝子１０に接する切断位置と待機位置と
の間で進退動するようになっている。この実施例におい
て、上記カッタ支持機構４２は、エアシリンダ４３を介
してガイドレール４４に沿って進退するスライダ４５を
有し、このスライダ４５に支持ブラケット４１を固定す
るようにしたものである。

【００１４】また、この実施例において、支持ブラケッ
ト４１の下部は、図５〜図７に示すように、下端に開口
する逆Ｕ字溝４６を有すると共に、この逆Ｕ字溝４６の
下端開口をサポートプレート４７で塞いだものである。
そして、上記カッタユニット４０は、上記逆Ｕ字溝４６
の両壁に進退自在に支持される可動支持ロッド５１を有
し、このこの可動支持ロッド５１にはベアリング５２を
介して段差付きの揺動アーム５３を揺動自在に支持し、
この揺動アーム５３の揺動自由端にホイールサポート５
４を介してダイヤモンドパウダ製ホイール５５を支持す
るようにしたものであり、この実施例では、カッタユニ
ット４０のダイヤモンドパウダ製ホイール５５の管硝子
１０への圧接力が自重で約１００ｇ程度になるようにな
っている。尚、このカッタユニット４０は、上方に後退
した時に揺動アーム５３の下端部が上記サポートプレー
ト４７に当接し、不必要にがたつくことが防止されるよ
うになっている。また、この実施例における可動支持ロ
ッド５１の支持構造は、例えば上記逆Ｕ字溝４６の一側
壁にねじ孔５１１を形成すると共に、逆Ｕ字溝４６の他
側壁に貫通孔５１２を開設する一方、可動支持ロッド５
１の一部にねじ部５１３を形成し、上記ねじ孔５１１に
可動支持ロッド５１のねじ部５１３を螺合させ、上記逆
Ｕ字溝４６の両壁に可動支持ロッド５１を進退自在に支
持するもので、上記逆Ｕ字溝４６の他側壁と揺動アーム
５３との間に弾性スプリング５６を介装することによ
り、可動支持ロッド５１のねじ部５１３とねじ孔５１１
との間の遊び代をなくすようにしている。そして、上記
可動支持ロッド５１の一端にはコントロールノブ５７が
設けられ、このコントロールノブ５７をゲージ目盛り５
８に適宜合わせることにより、可動支持ロッド５１を適
宜進退させ、カッタユニット４０の切断位置を微調整し
得るようになっている。

【００１５】次に、この実施例に係る管硝子切断装置の
作動について説明する。先ず、図示外のスタートスイッ
チを作動させると、回転支持装置１１上にセットされた
切断対象である管硝子１０が回転運動し始める。このと
き、フリーロール１８が管硝子１０を上方から抑え込み
管硝子１０の軸方向の移動が規制されている。この状態
において、バーナ３０が待機位置から上昇して加熱位置
にセットされ、切断対象である管硝子１０の径寸法、肉
厚に応じて予め決められた時間（例えば、管硝子１０が
管外径２０ｍｍで肉厚３ｍｍのものであれば７．５秒、
管硝子１０が管外径２９ｍｍで肉厚３ｍｍのものであれ
ば１１秒、管硝子１０が管外径３８ｍｍで肉厚３ｍｍの
ものであれば１５秒程度）だけ管硝子１０の切断予定部
１０ａの外面を加熱する。この後、バーナ３０を加熱位
置から待機位置へ降下させ、約３秒程度管硝子１０を自
然冷却した後、カッタユニット４０を待機位置から切断
位置へセットし、ダイヤモンド製ホイール５５を管硝子
１０の切断予定部１０ａ外面に載置する。すると、ダイ
ヤモンド製ホイール５５が管硝子１０の切断予定部１０
ａの外面に載置された瞬間に管硝子１０が切断予定部１
０ａできれいに切断される。

【００１６】このような切断過程を経た管硝子１０の切
断面状態及び所謂内面切断方式（比較例）にて切断され
た管硝子１０（この例では管外径２９ｍｍで肉厚３ｍ
ｍ）の切断面状態を図８，図９に示す。図８はグレーズ
前の管硝子１０の切断面状態であり、また、図９はグレ
ーズ後の管硝子１０の切断面状態を示し、各図の（ａ）
は管硝子１０の切断面を直上から見た写真、（ｂ）は管
硝子１０の切断面を３０度の斜め方向から見た写真、
（ｃ）は管硝子１０の切断面を４５度の斜め方向から見
た写真である。これらの写真によれば、実施例に係る管
硝子１０の切断面が比較例のものに相当あるいはそれ以
上にきれいに切断、グレーズされていることが確認され
る。このことは、硝子クズの発生防止と、後工程におけ
る溶融接着する際の巻き込み泡の発生防止につながるも
のである。

【００１７】また、実施例のものと比較例のものとで管
硝子１０の切断寸法精度について、管硝子１０の長さ寸
法１３１．０ｍｍに対して±０．３ｍｍの誤差範囲まで
を良品として調べたところ、比較例のものが５〜１０％
の不良品を出すのに対し、実施例のものは総て良品であ
ることが確認された。

【００１８】尚、上記実施例に係るカッタユニット４０
にあっては、ダイヤモンド製ホイール５５を用いたが、
これに限られるものではなく、図１０に示すように、例
えばタングステンカーバイト（ＷＣ）製の超硬カッタ６
０を用いるようにしてもよい。但し、この場合には、超
硬カッタ６０の硬度がダイヤモンド製ホイール５５に比
べて低下する分、付勢スプリング６１を用いたり、揺動
アーム５３の重量を重くする等して超硬カッタ６０の管
硝子１０への圧接力を大きく設定することが必要であ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、管硝子の切断予定部の外面を加熱した後に、僅か
に自然冷却した後に管硝子の切断予定部の外面に切断工
具を押し付けるようにしたので、チルカット方式のよう
な水冷用の水を用いる必要がなくなり、その分、管硝子
の切断が切断対象となる管硝子の肉厚が厚くなったとし
ても、管硝子の切断面にビリが入る事態を有効に回避し
ながら、管硝子を確実且つきれいに切断することができ
る。また、所謂内面切断方式のように、管硝子の内面に
硝子粉が残存する事態を確実になくすことができるの
で、管硝子の内面傷の発生を確実に回避することがで
き、その分、後工程での管硝子の不意な割れ事故を未然
に防止することができる。

【００２０】更に、この発明において、切断工具として
ダイヤモンドパウダ製カッタを用いるようにすれば、管
硝子に対する切断工具の圧接力をそれほど大きく設定し
なくても、切断工具そのものの硬さにより管硝子を確実
に切断することが可能になり、切断工具可動支持手段の
構成を簡略化することができる。更にまた、この発明に
おいて、切断工具可動支持手段として、一端が回動自在
に支承される揺動アームを介して切断工具を揺動支持
し、管硝子の切断予定部の外面上部に切断工具を載置さ
せるようにすれば、切断工具が管硝子に不必要に高い圧
接力で押し付けられる事態を有効に回避でき、その分、
管硝子切断時における管硝子の割れ事故を有効に防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）はこの発明に係る管硝子切断方法の構
成を示し、（ｂ）はこの発明に係る管硝子切断方法を具
現化する装置態様を示す説明図である。

【図２】 （ａ）は本願発明方法にて切断される管硝子
の管壁Ａ部を示し、（ｂ）は加熱過程時における管硝子
の管壁Ａ部の温度分布及び応力線図の一例を示し、
（ｃ）は自然冷却過程時及び切断過程時における管硝子
の管壁Ａ部の温度分布及び応力線図を示す説明図であ
る。

【図３】 この発明が適用された管硝子切断装置の一実
施例を示す正面説明図である。

【図４】 図３中ＩＶ方向から見た矢視図である。

【図５】 実施例に係る管硝子切断装置の要部拡大斜視
図である。

【図６】 図３中ＶＩ部拡大図である。

【図７】 図４中ＶＩＩ部拡大図である。

【図８】 実施例及び比較例の管硝子の切断端面状態
（グレーズ前）を示す図面代用写真である。

【図９】 実施例及び比較例の管硝子の切断端面状態
（グレーズ後）を示す図面代用写真である。

【図１０】 実施例に係る管硝子切断装置の変形例を示
す図５に相当する説明図である。

【符号の説明】

１…管硝子，１ａ…切断予定部，２…回転支持手段，３
…加熱器，４…加熱器可動支持手段，５…切断工具，６
…切断工具可動支持手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転支持手段（２）にて回転支持される
   管硝子（１）の切断予定部（１ａ）外周面を加熱器
   （３）にて加熱して自然冷却した後、前記切断予定部
   （１ａ）を切断工具（５）により切断することを特徴と
   する管硝子切断方法。