JPH08217474A

JPH08217474A - ガラス有底管の成形方法

Info

Publication number: JPH08217474A
Application number: JP2509995A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Kagawa; 一成賀川; Kenji Kikuchi; 健次菊地; Masashi Sakamoto; 政司坂本
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】芯金をガラス転移点温度以下に、ガラス有底
管をガラス軟化点温度以上に別々に加熱することによ
り、吸引成形時のガラスの融着を防止する。また、加熱
膨張時の寸法に形成した芯金を用いることにより、成形
後の冷却時に芯金とガラス有底管との隙間を大きくし、
離型を容易とする。【構成】ガラス管ヒータ９の上部へガラス有底管を保
持するガラス保持部材７を設置する。ガラス保持部材７
上方に芯金ヒータ２を設ける。芯金ヒータ２の上方には
芯金１が支持部材４に取着されており、支持部材４はカ
ダイ１４に立設されたベース１３の駆動手段て下方向へ
移動可能に支持されている。ガラス保持部材７はベース
１３に取着された駆動手段にて上下方向へ移動可能に支
持されている。芯金ヒータ２は芯金１を降下させる際、
芯金ヒータ駆動３でベース１３方向に撤退できるように
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスまたは石英で形
成されたガラス有底管を加熱軟化し、ガラス有底管の内
部を吸引して芯金形状のガラス角形・有底管を成形する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱軟化したガラス有底管の内部
を吸引してガラス角形・有底管を成形する方法として、
例えば特公平１−３８０５５号公報記載の発明がある。
上記発明は、予め太めに造ったガラスまたは石英製のガ
ラス管の内部にセル状を決める芯金を挿入し、且つガラ
ス管の上部に真空ポンプの吸引口を接続して有底管内部
を吸引作用を及ぼしながら、徐々に内部底面より電気炉
内に挿入してヒータ間を挿通することにより、ガラス管
の全体を芯金に合わせて加熱成形し、成形後に芯金を抜
き出して適当な長さに切断することによりセルを製造す
る方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記従来技
術においては以下のような欠点がある。すなわち、ガラ
ス管内に芯金を挿入し、ガラス管内を減圧しつつガラス
管の底面より徐々にガラスを加熱する方法であるため、
ガラス管と芯金とが同じ温度に加熱される。その時、芯
金の底面部より上部に向かい温度が上昇して外周が大き
くなるが、芯金の底面部から芯金の上部に向かって大き
くなっていく。従って、ガラス管の底面部とガラス管の
上部との内寸の大きさも変化してしまい、ガラス管底面
部内周＞ガラス管上部内周となる。この状態では、芯金
を取り出す（離型する）際、ガラス管上部にある芯金へ
の隙間とガラス管底面部にある芯金への隙間との関係
が、ガラス管上部隙間＜ガラス管底面部隙間になり、離
型しにくいという欠点があった。

【０００４】しかも、ガラス管と芯金とを同時に加熱す
るため、ガラスが軟化する加熱炉の温度で芯金の寸法を
決定しなければならず、寸法設定が難しい。また、芯金
の温度もガラス管の軟化温度になるため、ガラス管が芯
金に融着してしまう恐れがある。この場合、ガラス管内
面に離型剤を施す必要がある。離型剤を施すと、ガラス
管内面に離型剤が付着するため、研削・研磨しなければ
ならない。さらに、ガラス有底管に芯金を挿入し、徐々
に加熱しながら成形を行うため、成形時間が長くなる。

【０００５】請求項１〜３の目的は、ガラス有底管の底
面部と上部との芯金への隙間を、ガラス有底管底面部隙
間≦ガラス有底管上部隙間とし、成形後に芯金を抜き取
り易くするとともに、成形ガラス有底管の内面寸法を向
上し、生産性の向上を図ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】請求項１〜３
の発明は、ガラス転移点温度に加熱した際の寸法が成形
寸法に設定された芯金をガラス軟化点の温度以上に加熱
されたガラス有底管に挿入し、ガラス有底管の内部に真
空ポンプの吸引作用を及ぼしながら軟化したガラス有底
管を芯金に密着させる。その後、芯金を冷却して収縮さ
せ、ガラス有底管より芯金を離型する。

【０００７】

【作用】請求項１から３の作用は、まずガラス有底管と
芯金とを別々に加熱する。加熱の際、芯金の底面部およ
び上部を同時に同じ温度で加熱し、均一に膨張させる。
そして、芯金の寸法をガラス転移点温度以下に加熱した
際の成形寸法へ形成したので、成形を終了して冷却した
ときの芯金の収縮量が大きく、ガラス有底管との隙間を
大きくできる。しかも、芯金の上部と底面部とを均一も
しくは上面部を多少大きめにとれ、離型時にコジリ・キ
ズ等の不具合が生じない光学用ガラス有底管が得られ
る。また、芯金を加熱して膨張したときの寸法を成形寸
法としているため、成形後のガラス有底管の内寸法の精
度は加熱炉の温度と芯金材の線膨張率で制御する。

【０００８】

【実施例１】図１〜図７は本実施例を示し、図１は概略
構成図、図２は要部斜視図、図３は図２の加熱前のＡ−
Ａ断面図、図４は要部断面図、図５〜図７は図２の成形
工程を示し、ａはＡ−Ａ断面図、ｂはＢ−Ｂ断面図であ
る。

【０００９】ガラス有底管８（パイレックス、内径φ９
ｍｍ×１１０ｍｍ、肉厚１．１ｍｍの試験管）を軟化点
温度以上（１１００℃以上）に加熱する円筒状をしたガ
ラス管ヒータ９の上部へガラス有底管を保持するガラス
保持部材７を設置する。そして、前記ガラス保持部材７
上方に芯金１（ＳＵＳ４４０、４．８８ｍｍ×５．９８
ｍｍ×１２０ｍｍ、表面処理ＣｒＮコート済み）を転移
点温度以下（４５０℃以下）に加熱する円筒状の芯金ヒ
ータ２を設ける。

【００１０】芯金ヒータ２の上方には芯金１が支持部材
４に取着されており、支持部材４はカダイ１４に立設さ
れたベース１３の駆動手段（芯金ボールネジ５、ガイド
６および芯金モータ１０）にてガラス有底管８方向（下
方向）へ移動可能に支持されている。さらに、ガラス有
底管８をガラス管ヒータ９より出し入れするため、ガラ
ス保持部材７はベース１３に取着された駆動手段（ガラ
スモータ１２、ガラス駆動ネジ１１およびガイド６）に
て上下方向へ移動可能に支持されている。芯金ヒータ２
は芯金１を降下させる際、芯金ヒータ駆動３でベース１
３方向に撤退できるように構成されている。

【００１１】以上の構成からなる装置を用いての成形方
法を述べる。本実施例では芯金１のＡ−Ａ断面の寸法を
４．８８×５．９８ｍｍとし、これを転移点温度４５０
℃に加熱する。加熱後、ガラス管ヒータ９で軟化点温度
１１００℃に加熱されたガラス有底管８内へ芯金１を挿
入する。そして、芯金１のｃ部でガラス有底管８の開口
部を密閉してガラス有底管８内部に吸引作用を及ぼし、
軟化したガラス有底管８を芯金１に密着させる。その
後、ガラス管ヒータ９の電圧を切り、冷却した後で芯金
１とガラス有底管８とを離型する。

【００１２】以下、図面を用いて成形方法を詳細に説明
する。加熱前の芯金１断面寸法は４．８８×５．９８ｍ
ｍで、芯金ヒータ２を用い転移点温度付近４８０度程度
に加熱膨張させた時点での断面寸法は４．９０×６．０
０ｍｍである（図３参照、膨張時を破線で示す）。同時
に、ガラス有底管８をガラス管ヒータ９で１１００℃程
度に加熱軟化させる。そして、支持部材４を介して芯金
ボールネジ５を芯金モータ１０で回転させて芯金１を上
下に駆動し、芯金ヒータ２を芯金ヒータ駆動３により芯
金１の進行方向より撤退させる。その後、芯金１をガラ
ス有底管８内に挿入し、芯金１をガラス保持部材７に当
てつけてガラス有底管８を密閉する（図４参照）。この
状態では、芯金１を転移点温度での成形寸法に設定した
ので、軟化点温度に加熱されたガラス有底管８はＡ×Ｂ
＝４．９０×６．００ｍｍの寸法に成形される（図５
ａ，ｂ参照）。

【００１３】次に、芯金１に設けられた吸引用穴１７
（図４参照）よりガラス有底管８内部を減圧する。減圧
により、軟化したガラス有底管８は芯金１の側面に引き
つけられて密着する（図６ａ，ｂ参照）。ガラス管ヒー
タ９よりガラス有底管８を引き出した後、芯金１に設け
られた冷却用穴１６（図４参照）よりＮ₂ガスで芯金１
を６０℃近辺まで冷却する。すると、芯金１がＡ’×
Ｂ’＝４．８８×５．９８ｍｍに戻り、芯金１とガラス
有底管８との隙間がａ×ｂ＝０．０２×０．０２ｍｍと
なるため、離型時に発生するコジリやキズ等を防ぐこと
ができる（図７ａ，ｂ参照）。

【００１４】本実施例によれば、芯金１をガラス転移点
温度付近に、ガラス有底管８をガラス軟化点温度程度に
それぞれ別々に加熱することにより、芯金１の底面部と
上面部とを均一に膨張させることができ、内寸精度のよ
いガラス有底管８を成形することができた。また、芯金
１を成形前に熱膨張させ、膨張した寸法を成形寸法とし
たため、成形後のガラス有底管８と芯金１との隙間を大
きくとることができた結果、ガラス有底管８に発生する
コジリやキズを防止することができた。

【００１５】

【実施例２】図８および図９は本実施例を示し、図８は
概略構成図、図９は図８のｃーｃ断面図である。本実施
例は、前記実施例１における芯金１を廃止し、代わりに
熱電対を有する芯金２１で構成した点が異なり、他の構
成は同様な構成からなるもので、同一構成部分には同一
番号を付してその説明を省略する。

【００１６】本実施例は、芯金２１の冷却用穴１６に熱
電対１８を挿入し、冷却用穴１６の先端に熱電対１８を
接触させている。冷却用穴１６は、流量制御装置１９に
接続されており、さらに温度制御装置２２とＮ₂ガス発
生装置２０とに接続されている。吸引用穴１７は真空ポ
ンプ１５に接続され、冷却用穴１６とは貫通していない
（図９参照）。

【００１７】以上の構成からなる装置を用いての成形方
法を以下に説明する。本実施例では、成形終了までは前
記実施例１と同様であり、その説明を省略する。加熱前
の芯金２１の断面寸法は４．８８×５．９８ｍｍであ
り、転移点温度に加熱した時点での断面寸法は４．９０
×６．００ｍｍに変化する。加熱した際の寸法に芯金２
１を設定したので、軟化点温度に加熱されたガラス有底
管は４．９０×６．００ｍｍの寸法に成形される。従っ
て、成形後に冷却すると、芯金２１の寸法は４．８８×
５．９８ｍｍに戻り、芯金２１とガラス有底管との隙間
を大きく取れる。

【００１８】冷却の際、芯金２１の冷却用穴１６へＮ₂
ガスを送り強制的に冷却し、芯金２１を６０℃近辺まで
冷却する。また、成形時の温度を熱電対１８で測定し、
芯金２１の温度が転移点温度以上にならないように制御
する。その制御装置として温度制御装置２２を用い、温
度が高くなると流量制御装置１９を開いてＮ₂ガス発生
装置２０からＮ₂ガスを芯金２１内部に流す。

【００１９】本実施例によれば、芯金２１を冷却用穴１
６へＮ₂ガスを送り強制的に冷却することにより、成形
時の芯金２１温度を常に転移点温度以下に保つことがで
きる。因って、ガラス有底管が芯金２１に融着する率が
少なくなり、安定した製品を成形できる。また、強制的
に冷却するため、冷却時間を短縮できた。

【００２０】

【実施例３】図１０から図１４は本実施例を示し、図１
０は芯金とガラス有底管の縦断面図、図１１は図１０の
アーア断面図、図１２は図１０のイーイ断面図、図１３
は変形例を示す縦断面図、図１４は図１３のウーウ断面
図である。本実施例では図１および図４を併用して説明
する。

【００２１】芯金１には冷却用穴１６が設けられてい
る。この冷却用穴１６はテーパ状になっており、芯金１
底面に近づくにつれて穴径が小さくなっている（図１０
参照）。この穴径の差は、アーア断面とイーイ断面の距
離１００ｍｍにおいて、アーア断面の穴径がφ３ｍｍ，
イーイ断面の穴径がφ１ｍｍである（図１１および図１
２参照）。すなわち、図１１および図１２に示すよう
に、芯金１内部の冷却用穴１６の径を変化させた構成で
ある。

【００２２】以上の構成からなる装置を用いての成形方
法を以下に説明する。芯金１を芯金ヒータ２で４８０度
程度に加熱し、芯金１の寸法を４．９５×６．００×１
２２ｍｍに熱膨張させる。同時に、ガラス有底管８をガ
ラス管ヒータ９で１１００℃程度に加熱して軟化させ
る。そして、駆動装置（支持部材４を介して芯金ボール
ネジ５、ガイド６および芯金モータ１０）により芯金１
を上昇させて芯金ヒータ２より抜き取る。次に、芯金１
をガラス有底管８に挿入し、ガラス保持部材７に当てつ
けてガラス有底管８内部を密閉する。その後、芯金１の
吸引穴１７よりガラス有底管８内部を減圧する（図４参
照）。軟化したガラス有底管８は減圧により芯金１の側
面に引きつけられて転写する。

【００２３】上記冷却用穴１６を用いて、冷却用穴１６
にＮ₂ガスを吹きかけて芯金１を冷却した場合、図１０
のアーア断面は図１１になる。この時の芯金１の外周面
とガラス有底管８の内周面との隙間は０．１から０．２
ｍｍである。また、図１０のイーイ断面は図１２にな
る。図１２の冷却用穴１６はφ１ｍｍであるため、冷却
の際に芯金１の断面積が大きいため熱容量が大きくて冷
めにくい。そのため、アーア断面（図１１の断面）より
も温度が高くなり熱収縮が小さくなる。すると、アーア
断面とイーイ断面とにおいて、芯金１の外周面とガラス
有底管８の内周面との隙間が０．１〜０．２ｍｍと０．
１５から０．０５ｍｍとなり、テーパ状の隙間が形成さ
れて芯金１が抜き取りやすくなる。

【００２４】本実施例によれば、芯金１における底面先
端部と上端部との断面積の大きさを変えることにより収
縮量を変えることができる。そのため、成形後に芯金１
をガラス有底管８から抜き取る際、芯金１とガラス有底
管８とがコジルことなくスムーズに離型することができ
た。従って、ガラス有底管８内面に傷が付かず品質が安
定し、生産性が向上した。また、芯金１に同じ温度の冷
却気体を吹きかけるだけで、芯金１の底面先端部と上端
部との温度を変え、芯金１の収縮量を変えることができ
た。従って、大変効率的な生産を行うことができた。

【００２５】尚、変形例として芯金１のアーア断面にφ
３ｍｍ，深さ１００ｍｍの冷却用穴１６を設け（図１３
参照）、ウーウ断面には冷却用穴が存在しない構造とし
た（図１４参照）。この場合も、本実施例と同様にアー
ア断面とウーウ断面との収縮量がアーア断面＞ウーウ断
面となり、同様な効果が得られた。

【００２６】

【発明の効果】請求項１および２の効果は、芯金をガラ
ス転移点温度以下に、ガラス有底管をガラス軟化点温度
以上に別々に加熱することにより、吸引成形時のガラス
の融着を防止する。請求項３の効果は、加熱膨張時の寸
法に形成した芯金を用いたことにより、成形後の冷却時
に芯金とガラス有底管との隙間が大きくなり、離型が容
易となり生産性が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す概略構成図である。

【図２】実施例１を示す要部斜視図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】実施例１を示す要部断面図である。

【図５】ａは図２のＡ−Ａ断面図、ｂは図２のＢ−Ｂ断
面図である。

【図６】ａは図２のＡ−Ａ断面図、ｂは図２のＢ−Ｂ断
面図である。

【図７】ａは図２のＡ−Ａ断面図、ｂは図２のＢ−Ｂ断
面図である。

【図８】実施例２を示す概略構成図である。

【図９】図８のｃーｃ断面図である。

【図１０】実施例３を示す縦断面図である。

【図１１】図１０のアーア断面図である。

【図１２】図１０のイーイ断面図である。

【図１３】実施例３の変形例を示す縦断面図である。

【図１４】図１３のウーウ断面図である。

【符号の説明】

１芯金２芯金ヒータ３芯金ヒータ駆動４支持部材５芯金ボールネジ６ガイド７ガラス保持部材８ガラス有底管９ガラス管ヒータ１０芯金モータ１１ガラス駆動ネジ１２ガラスモータ１３ベース１４カダイ１５真空ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱軟化させたガラス有底管の内部に吸
引作用を及ぼしながら減圧し、挿入された芯金の形状に
成形する成形方法において、前記ガラス有底管と芯金と
を別々に加熱することを特徴とするガラス有底管の成形
方法。
【請求項２】前記ガラス有底管を軟化点以上に、且つ
前記芯金をガラス有底管の転移点温度以下に加熱する事
を特徴とする請求項１記載のガラス有底管の成形方法。
【請求項３】前記芯金は加熱時に所定寸法となることを
特徴とする請求項１記載のガラス有底管の成形方法。