JPH0812360A - ガラスセルの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラスセルと金型とを簡単に離型でき、かつ
ガラスセルに割れや融着を生じさせない。 【構成】 下型３上に載置したガラスセル１ａの成形中
に、ガラスセル１ａの上端外側コーナー部に当接してガ
ラスセル１ａを位置決め保持する上位置決め部材１０を
エアシリンダ１２により上下動可能に設ける。また、ガ
ラスセル１ａの下端外側コーナー部に当接してガラスセ
ル１ａを位置決め保持する下位置決め部材１０をエアシ
リンダ１３により上下動可能に設ける。上下両位置決め
部材１０，１１は、ガラスセル１ａと上型２，右型４，
左型５の離型が完了した後に、ガラスセル１ａから離反
する。上下両位置決め部材１０，１１はガラスセル１ａ
のガラス転移点温度以下でかつガラス転移点温度より２
００℃低い温度以上に加熱し、ガラスセル１の割れと融
着を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動化学分析装置の分
光分析装置において測定用に使用されるガラスセルの製
造方法および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学センサによる化学分析装置には、試
料を入れるためのガラスセルが用いられている。本願の
請求項１〜４に係る発明に関する従来技術としては、特
公平３−６９８５２号公報に記載されている。上記公報
に記載されたガラスセルの製造方法は、底部のあるガラ
ス管内に、角のないほぼ方形の金型を挿入配置し、加熱
しながらガラス管内壁と金型外周との間隙を減圧するこ
とにより管内壁を金型外周の形状に成形し、ガラス管の
冷却後、金型を除去し、光が透過する相対向する側面外
周を研磨することを特徴としている。

【０００３】さらに、上記公報では、金型の材質がガラ
スの軟化点よりも高く、かつ、ガラス管の線膨張率より
も大きい金属であること、金型を挿入配置したガラス管
を不活性雰囲気下で加熱すること、金型がチッ化チタン
および炭化チタンより選ばれるチタン化合物の皮膜を有
することが特徴となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
には以下のような欠点があった。光が浸透する相対向す
るガラス管の側面は、所定の精度を得るために、成形し
たガラス管の外周を研磨する後工程が必要になってい
た。また、成形後ガラス管を冷却し、金型を除去する工
程では、ガラス管の内壁と金型との間に例えば１７〜３
４μｍの間隙を生じさせれば、ガラス管より金型を容易
に抜き取ることができると述べられている。しかし、成
形中のガラス管と金型は密着しており、いわゆるオプテ
ィカル・コンタクトの状態にある。そのため、冷却時も
ガラス管が金型と密着したまま引っ張られつつ収縮する
ことになる。ガラス管と金型が密着したままで金型をガ
ラス管から抜き取ろうとすると、ガラス管と金型との密
着を解除する力が必要となる。しかし、従来の方法で
は、前記力を加えることは難しく、無理に力を加える
と、離型後のガラス管に割れが生じたり、ガラス管の破
片が金型に融着して平滑な面をもつガラス管を製造する
ことが難しかった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、請求項１，３，４に係る発明は、ガラ
スセルの光学的に必要な面の内面および外面を研磨する
工程を必要とせずにガラスセルを製造することができ、
かつ成形したガラスセルと金型との密着を簡単に解除で
きるガラスセルの製造方法および製造装置を提供するこ
とを目的とする。請求項２に係る発明は、成形後のガラ
スセルに割れや融着を生じさせないガラスセルの製造方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明のガラスセルの製造方法は、ガ
ラスセルを内型と外型からなる型ユニットにより成形す
る工程と、成形中のガラスセルに１つ以上の位置決め部
材を当接する工程と、ガラスセルの成形が終了した後に
前記位置決め部材をガラスセルに当接させつつ成形用の
内型と外型をガラスセルから離型する工程と、前記離型
が終了した後に前記位置決め部材をガラスセルから離反
する工程とから構成した。

【０００７】請求項２に係る発明のガラスセルの製造方
法は、請求項１にあって位置決め部材をガラスセルのガ
ラス転移点温度以下でかつガラス転移点温度より２００
℃低い温度以上に温度制御して、成形中のガラスセルに
当接するように構成した。

【０００８】請求項３に係る発明は、内型と外型からな
る型ユニットによりガラスセルを成形するガラスセル製
造装置において、ガラスセルの上端部および下端部に当
接してガラスセルを位置決めする位置決め部材と、前記
位置決め部材をガラスセルに対して当接および離反自在
に駆動する駆動装置を設けて構成した。

【０００９】請求項４に係る発明は、内型と外型からな
る型ユニットによりガラスセルを成形するガラスセル製
造装置において、ガラスセル素材を載置する外型に設け
た位置決め部と、ガラスセルの上端部に当接してガラス
セルを位置決めする位置決め部と、前記位置決め部材を
ガラスセルに対して当接および離反自在に駆動する駆動
装置を設けて構成した。

【００１０】

【作用】請求項１，３の構成によれば、位置決め部材を
ガラスセルに当接させた状態でガラスセルを離型させる
ため、ガラスセルと金型との密着状態を簡単に解除する
ことができる。また、位置決め部材をガラスセルから離
反させた後、ガラスセルを回収することができる。

【００１１】また、請求項２の構成によれば、成形中の
ガラスセルに当接する位置決め部材をガラスセルのガラ
ス転移点温度以下に加熱すると、ガラスセルと位置決め
部材との融着が防止される。一方、位置決め部材をガラ
ス転移点温度より２００℃低い温度以上に加熱すると、
ガラスが急冷されて割れるのが防止される。

【００１２】さらに、請求項４の構成によれば、請求項
１，３の作用と同様にガラスセルと金型との密着状態が
簡単に解除できる。また、ガラスセルの上端部に当接し
ている位置決め部材を離反することで、ガラスセルを回
収できる。

【００１３】

【実施例１】図１および図２は本発明の実施例１を一部
を断面にして示す正面図で、図１はガラスセル成形前の
状態、図２はガラスセル成形中の状態を表している。以
下、図１および図２を用いて、本発明の実施例１を説明
する。

【００１４】本実施例のガラスセル製造装置は、上型
２，下型３，右型４，左型５，上位置決め部材１０，下
位置決め部材１１および基台９等から構成されている。

【００１５】上型２は、基台９の上部下面に固定したエ
アシリンダ６のピストンロッド６ａの先端に固着されて
いる。エアシリンダ６は、ピストンロッド６ａを鉛直下
方に向けて配設されており、エアシリンダ６の作動によ
り、上型２は上下方向に移動可能となっている。

【００１６】下型３は、基台９の下部上面に固定され、
上型２の下方で上型２に対向した位置に配設されてお
り、下型３の先端面上にガラスセル素材１が載置される
ようになっている。

【００１７】右型４は、基台９の右側面に固定したエア
シリンダ７のピストンロッド７ａの先端に固着されてい
る。エアシリンダ７は、ピストンロッド７ａを下型３上
に載置したガラスセル素材１に向けて配設されており、
エアシリンダ７の作動により、右型４はガラスセル素材
１の外側面に当接・離反すべく左右方向に移動可能とな
っている。

【００１８】左型５は、右型４のエアシリンダ７を固定
した基台９の右側面と対面する基台９の左側面に固定し
たエアシリンダ８のピストンロッド８ａの先端に固着さ
れ、下型３上に載置したガラスセル素材１を挟んで右型
４と対向する位置に配設されている。エアシリンダ８
は、ピストンロッド８ａを上記ガラスセル素材１に向け
て配設されており、エアシリンダ８の作動により、左型
５は、右型４が当接する外側面と反対側のガラスセル素
材１の外側面に当接・離反すべく左右方向に移動可能と
なっている。

【００１９】上記上型２，下型３，右型４および左型５
は、それぞれ材質が超硬合金で、断面形状が四角形に形
成されており、ガラスセル素材１に当接する成形面はそ
れぞれ平滑に研磨加工が施され、成形したガラスセルに
研磨を施す後加工を不要にしている。また、上下両型
２，３および左右両型５，４には、図示しないヒータが
それぞれ内蔵されており、ガラスセル素材１の成形時
に、上記各型２，３，４，５をそれぞれ所望の温度に加
熱し得るようになっている。

【００２０】上位置決め部材１０は、上部に上型２を挿
通可能な四角形の孔１０ａを形成し、下部に孔１０ａに
より大きくガラスセル素材１の外形寸法と略同寸法の四
角形の孔１０ｂを形成した段部１０ｃを有する中空形状
に形成されており、段部１０ｃおよび孔１０ｂの内側面
でガラスセル素材１の上端外側コーナー部を保持して位
置決めし得るようになっている。この上位置決め部材１
０は、基台９の略中間部下面に固定した固定したエアシ
リンダ１２のピストンロッド１２ａの先端に、支持部材
１４を介して、上型２と同軸になるように段部１０ｃを
ガラスセル素材１の上端面に対向させた状態で固定され
ている。エアシリンダ１２は、ピストンロッド１２ａを
鉛直下方に向けて配設されており、エアシリンダ１２の
作動により、上位置決め部材１０は上下方向に移動可能
となっている。

【００２１】下位置決め部材１１は、下部に上型３を挿
通可能な四角形の孔１１ａを形成し、上部に孔１１ａよ
り大きくてガラスセル素材１の外形寸法と略同寸法の四
角形の孔１１ｂを形成した段部１１ｃを有する中空形状
に形成されており、段部１１ｃおよび孔１１ｂの内側面
でガラスセル素材１の下端外側コーナー部を保持して位
置決めし得るようになっている。この下位置決め部材１
１は、基台９の下部上面に固定したエアシリンダ１３の
ピストンロッド１３ａの先端に支持部材１５を介して、
下型２と同軸になるように段部１１ｃをガラスセル素材
１の下端面に対向させ、下型３を孔１０ａ，１０ｂに挿
通させた状態で固定されている。

【００２２】上記上位置決め部材１０および下位置決め
部材１１には、図示しないヒータがそれぞれ内蔵され、
所望の温度に加熱し得るようになっている。

【００２３】次に、上記構成のガラスセル製造装置を用
いたガラスセル製造方法の実施例を図１および図２を用
いて説明する。本実施例では、材質がホウケイ酸ガラス
（ガラス転移点温度５６０℃、ガラス軟化点温度８２０
℃）からなる有底四角中空形状のガラスセル素材１用い
た。

【００２４】まず、ガラスセル素材１を、図示しない加
熱炉でガラス軟化点温度と略等しい８２０℃程度に加熱
し、図示しない搬送手段により、中空開口部を上に向け
て下型３上に載置する。

【００２５】次に、上型２をエアシリンダ６により下降
し、ガラスセル素材１の中空部に挿入する。また、右型
４および左型５をそれぞれエアシリンダ７およびエアシ
リンダ８により、ガラスセル素材１を挟持するように外
側面方向へ移動する。この時、上型２，下型３，右型４
および左型５は、内蔵したヒータにより、ガラス転移点
温度より低い５００℃程度に予め加熱されている。そし
て、ガラスセル素材１の外側面を上型２と右型４および
左型５により挟持し、ガラスセル素材１の内壁面は上型
２により、外側面は右型４，左型５により押圧成形され
る。このとき、成形圧力は１２０ｋｇｆ／ｃｍ² 程度で
ある。

【００２６】続いて、図２に示すように、上位置決め部
材１０をエアシリンダ１２により下降させ、ガラスセル
１ａの上端外側コーナー部に当接するとともに、下位置
決め部材１１をエアシリンダ１３により上昇させ、ガラ
スセル１ａの下端外側コーナー部に当接する。この時、
上位置決め部材１０および下位置め部材１１は、内蔵し
たヒータにより４００℃程度に予め加熱されている。そ
して、上位置決め部材１０および下位置決め部材１１が
ガラスセル１ａに当接しているとき、上位置決め部材１
０および下位置決め部材１１からガラスセル１ａに加わ
る力は、それぞれ２ｋｇｆ程度である。

【００２７】ガラスセル１ａの成形が終了すると、上型
２，右型４，左型５をエアシリンダ６，７，８により、
それぞれ上昇、右移動、左移動させ、ガラスセル１ａか
ら離型する。このとき、上型２，右型４，左型５が離れ
ても、ガラス１ａは、下型３上に載置した状態で上下両
位置決め部材１０，１１により位置決めされている。

【００２８】次に、上位置決め部材１０および下位置決
め部材１１をエアシリンダ１２，１３によりそれぞれ上
昇および下降し、ガラスセル１ａから離れさせる。そし
て、成形が終了したガラスセル１ａを図示しない搬送手
段により下型３上から回収する。

【００２９】本実施例によれば、平滑に研磨された成形
面を有する上型２，右型４および左型５によりガラスセ
ル１ａの光学機能面を成形することができる。そのた
め、所定の精度を得るために、成形したガラスセル１ａ
の外側や内壁を研磨する後加工工程を不要にすることが
できる。

【００３０】また、上型２，右型４および左型５が、成
形終了後にガラスセル１ａと密着していても、ガラスセ
ル１ａは上下両位置決め部材１０，１１で位置決め保持
されているため、離型時に、ガラスセル１ａには、上下
両位置決め部材１０，１１による押さえられる力と、上
型２，右型４，左型５による引っ張り力が働き、簡単に
離型することができる。このとき、上下両位置決め部材
１０，１１および各型２，４，５からガラスセル１ａに
作用する力はそれぞれ２ｋｇｆ程度であり、ガラスが破
損するような大きな力でないため、離型時にガラスセル
１ａに割れが発生するのを防ぐことができる。

【００３１】また、上位置決め部材１０および下位置決
め部材１１は、予め４００℃程度に加熱してからガラス
セル１ａに当接させるため、上下両位置決め部材１０，
１１を当接させた際にガラスセル１ａの急冷による割れ
の発生や上下両位置決め部材１０，１１とガラスセル１
ａとの融着を防止でき、平滑な面を有するガラスセル１
ａを容易に製造することができる。すなわち、上位置決
め部材１０および下位置決め部材１１の加熱温度を、ガ
ラス転移点温度以下で、ガラス転移点温度より２００℃
低い温度以上にしておくことにより、ガラスセル１には
割れや融着が発生しなくなる。例えば、上下両位置め部
材１０，１１の温度を３００℃にすると、ガラスセル１
ａに当接した際にガラスセル１ａが急冷され、ガラスセ
ル１ａに割れが発する。また、上下両位置決め部材１
０，１１の温度を６００℃にすると、ガラスセル１ａが
上下両位置決め部材１０，１１に融着する。

【００３２】なお、本実施例では、上位置決め部材１
０，下位置決め部材１１の駆動装置としてエアシリンダ
１２，１３を用いた場合を挙げたが、エアシリンダ１
２，１３に代えてモータ，カム，チェーン等を用いて駆
動してもよい。

【００３３】

【実施例２】図３および図４は本発明の実施例２を一部
を断面にして示す正面図で、図３はガラスセル成形前の
状態、図４はガラスセル成形中の状態を表している。

【００３４】上記実施例１では下型３と下位置決め部材
１１を別体とし、エアシリンダ１３により下位置決め部
材１１を上下動させてガラスセル１ａに当接・離反する
構成としていたが、本実施例では下型３の先部に位置決
め部１６を一体に設け、下位置決め部材１１とエアシリ
ンダ１３を省くように構成した点に特徴を有する。

【００３５】位置決め部１６は、下型３の先部側面に突
出した突出部１６ａと、突出部１６ａの先端から上方に
立ち上げた立上げ部１６ｂから構成されている。立上げ
部１６ｂに囲まれる凹状の四角形空間は、立上げ部１６
ｂの内側面でガラスセル素材１の下端外側コーナー部を
位置め保持し得るように、ガラスセル素材１の外形寸法
と略同一寸法に形成されている。その他の構成は実施例
１と同様であり、同一部分は同一番号を付し、その説明
を省略する。

【００３６】上記構成のガラスセル製造装置を用いたガ
ラスセルの製造方法は、実施例１において下位置決め部
材１１を上下動させる点を除いて、実施例１と同様であ
るため、その説明は省略する。

【００３７】次に、ガラスセル１ａの成形を行ったとき
の作用について、実施例１との相違点を以下に説明す
る。実施例１では、ガラスセル素材１の成形中に、上下
両位置決め部材１０，１１がエアシリンダ１２，１３に
よって移動し、ガラスセル１ａに当接する。また、上型
２，右型４，左型５がガラスセル１ａから離型した後、
上下両位置決め部材１０，１１がエアシリンダ１２，１
３によって移動し、ガラスセル１ａから離れる。

【００３８】本実施例では、図示しない加熱炉で加熱さ
れたガラスセル素材１を図示しない搬送手段により下型
３上に載置した時点で、下型３の位置決め部１６は、ガ
ラスセル素材１に当接する。そして、上位置決め部材１
０は、ガラスセル１ａの成形中，エアシリンダ１２によ
り下降され、ガラスセル１ａに当接する。また、上型
２，右型４，左型５がガラスセル１ａから離型した後、
上位置決め部材１０がエアシリンダ１２によって移動
し、ガラスセル１ａから離れる。

【００３９】本実施例によれば、本実施例１の効果に加
えて、ガラスセル素材１（ガラスセル１ａ）を位置決め
する部材の一方を下型３に一体に設けたので、位置決め
部材の駆動系が少なくなり、より簡易な構成の成形装置
および成形方法とすることができる。

【００４０】なお、本発明は、成形後のガラスセルに割
れや融着を生じさせないガラスセルの製造方法を提供す
ることを目的として、以下のように構成することができ
る。成形中のガラスセルに当接する位置決め部材を、位
置決め部材に内蔵したヒータによりガラスセルのガラス
転移点温度以下でかつガラス転移点温度より２００℃低
い温度以上に温度制御することを特徴とするガラスセル
の製造方法。上記構成によれば、ガラス転移点温度以下
に位置決め部材を加熱してガラスセルに当接すると、位
置決め部材はガラスセルに融着しない。また、ガラス転
移点温度より２００℃低い温度以上に加熱すると、位置
決め部材をガラスセルに当接した時にガラスセルが急冷
されず、割れが発生しない。さらに、位置決め部材を内
部から直接加熱するので、位置決め部材の温度制御が簡
単でかつ正確になる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を得ることができる。請求項１に係る発明で
は、ガラスセルの成形後、ガラスセルと金型との密着を
簡単に解除でき、かつガラスセルの光学的に必要な面の
内面および外面に研磨加工を施すことなくガラスセルを
製造することができる。請求項２に係る発明では、成形
後のガラスセルに割れや融着を生じさせることなくガラ
スセルを製造することができる。請求項３に係る発明で
は、ガラスセルの成形後、ガラスセルと金型との密着を
簡単に解除でき、かつガラスセルの光学的に必要な面の
内面および外面に研磨加工を施すこなくガラスセルを製
造することができるガラスセル製造装置を得ることがで
きる。請求項４に係る発明では、請求項３にかかる発明
の効果に加えて、ガラスセルの上端部に当接した位置決
め部材を離反することでガラスセルを回収することがで
きるガラス製造装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のガラス製造装置を一部を断
面にして示す正面図で、ガラスセルを成形する前の状態
を表している。

【図２】本発明の実施例１のガラス製造装置を一部を断
面にして示す正面図で、ガラスセルの成形中の状態を表
している。

【図３】本発明の実施例２のガラス製造装置を一部を断
面にして示す正面図で、ガラスセルを成形する前の状態
を表している。

【図４】本発明の実施例２のガラス製造装置を一部を断
面にして示す正面図で、ガラスセルの成形中の状態を表
している。

【符号の説明】

１ ガラスセル素材 １ａ ガラスセル ２ 上型 ３ 下型 ４ 右型 ５ 左型 ６，７，８，１２，１３ エアシリンダ １０ 上位置決め部材 １１ 下位置決め部材 １６ 位置決め部

フロントページの続き (72)発明者 三坂 元右 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラスセルを内型と外型からなる型ユニ
   ットにより成形する工程と、成形中のガラスセルに１つ
   以上の位置決め部材を当接する工程と、ガラスセルの成
   形が終了した後に前記位置決め部材をガラスセルに当接
   させつつ成形用の内型と外型をガラスセルから離型する
   工程と、前記離型が終了した後に前記位置決め部材をガ
   ラスセルから離反する工程とからなることを特徴とする
   ガラスセルの製造方法。
2. 【請求項２】 位置決め部材をガラスセルのガラス転移
   点温度以下でかつガラス転移点温度より２００℃低い温
   度以上に温度制御して、成形中のガラスセルに当接する
   ことを特徴とする請求項１記載のガラスセルの製造方
   法。
3. 【請求項３】 内型と外型からなる型ユニットによりガ
   ラスセルを成形するガラス製造装置において、ガラスセ
   ルの上端部および下端部に当接してガラスセルを位置決
   めする位置決め部材と、前記位置決め部材をガラスセル
   に対して当接および離反自在に駆動する駆動装置を有す
   ることを特徴とするガラスセルの製造装置。
4. 【請求項４】 内型と外型からなる型ユニットによりガ
   ラスセルを成形するガラスセル製造装置において、ガラ
   スセル素材を載置する外型に設けた位置決め部と、ガラ
   スセルの上端部に当接してガラスセルを位置決めする位
   置決め部材と、前記位置決め部材をガラスセルに対して
   当接および離反自在に駆動する駆動装置を有することを
   特徴とするガラスセルの製造装置。