JPH08277135A

JPH08277135A - ガラスセルの製造方法

Info

Publication number: JPH08277135A
Application number: JP8033695A
Authority: JP
Inventors: Takahito Shirogane; 孝人白銀; Osamu Umetsu; 修梅津
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】成形されたガラスセルの外面研磨加工を不要
とし、かつガラス素材の肉厚寸法に左右されずにプレス
のみでは得られない任意の肉厚を有する高精度のガラス
セルを製造する。【構成】ガラス容器４からなる材料を用い、その開口
部を把持して加熱軟化させ、軟化した底部を自重で引き
伸ばした後ガラス容器４の中に中子１を挿入しつつ中子
１と外型３から構成する空間にガラス容器４を搬送し、
中子１と外型３でガラス容器を加圧変形させることによ
り所望の肉厚に成形し、冷却固化させた後、成形された
ガラスセルを中子１と外型３から取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガラス容器を加熱軟化さ
せた後に押圧成形するガラスセルの成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の製造方法として特公平３
−６９８５２号公報に開示された発明が知られている。
そして同公報記載の発明は、ガラス管内にほぼ方形の金
型を挿入し加熱しながらガラス管内壁と金型外周との間
隙の気体を減圧することにより、管内壁を金型外周の形
状に密着させて形成し、冷却後金型を除去し、側面外周
を研磨することによりガラスセルを製造するものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
角型ガラスセルはその肉厚を均一にする必要があるが、
ガラスセルの面精度が不均一であると光の屈折が不均一
となって、測定精度の誤差が生じるので面精度として１
０μｍ以下が要求されている。この点、前記従来の例で
は有底管外周部を制約しないので面精度を均一成形する
ことが困難であるために成形後に側面外周を研磨しなけ
ればならないことと、冷却時の収縮等により面にひけが
生じて表面精度を劣化させるという問題がある。

【０００４】よって本発明は前記問題点に鑑みてなされ
たものであり、成形されたガラスセルの外面研磨加工を
不要とし、かつガラス素材の肉厚寸法に左右されずにプ
レスのみでは得られない任意の肉厚を有する高精度のガ
ラスセル、あるいは肉薄で高精度なガラスセルを成形す
る製造方法の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、本発明はつぎのような工程にてガラスセルを
製造することとした。その製造工程について図１及び図
２の概念図を用いて説明する。図１及び図２に示すよう
にガラス容器４は搬送装置７に固定されたホルダ８に保
持され、搬送装置７により加熱炉６内で一定時間加熱さ
れた状態で保持された後中子１と外型３との間に搬送さ
れる。一方中子１は中子駆動装置５により中子加熱炉２
内に挿入されて所定の温度まで加熱された後ガラス容器
４内に挿入される。

【０００６】加熱炉６ではガラス容器４をその軟化点以
上の任意の温度に設定することができ、またガラス容器
４を加熱炉６内に任意時間保持することができるので、
ガラス容器４が溶融して自重で引き伸ばされることによ
り肉厚が薄くなる量を保持時間で制御することができ
る。その後、肉厚が制御されたガラス容器４はガラス容
器４の転移点付近の温度に加熱された中子１と外型３に
より加圧される。加圧されるとガラス容器４は中子１と
外型３とに接触することにより、ガラス容器４、中子
１、外型３のそれぞれの加熱温度の差からガラス容器４
は冷却固化され所望の面精度及び肉厚が得られる。冷却
固化後は外型３が離型し、中子１は中子駆動装置５によ
り成形されたガラスセルから抜き取られる。

【０００７】またこの他の製造方法として、ガラス容器
４が自重で引き伸ばされることに加えて、さらにガラス
容器４内に中子１を挿入することにより強制的にガラス
容器４を引き伸ばして側面の肉厚を制御する。これによ
り、ガラス容器４は中子１と外型３とで加圧されて引き
伸ばされて所望の面精度及び肉厚のガラスセルが形成さ
れる。これにより成形されたガラスセルは外形研磨加工
が不要となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面とともに具体的
に説明する。なお各実施例において共通の要旨は共通の
符号を付して対応させることにより重複する説明を省略
する。

【０００９】

【実施例１】図３から図９は本発明の実施例１を示し、
図３はガラスセル製造装置全体の概略断面図、図４は加
熱炉と加熱炉移動部材、図５は加熱開始時のガラス容器
の状態、図６は加熱終了時のガラス容器の状態、図７は
外型３の加圧機構、図８はガラス容器、中子及び外型の
配置を示す図、図９は外型の斜視図である。

【００１０】ガラス容器４は角形の筒形状をなし、その
材質として硼珪酸ガラス（軟化点８２０℃、転移点５６
０℃）のものを使用している。このガラス容器４は円盤
状をなし、その中央部に穴８ｂが穿設されたホルダ８の
穴８ｂ内に挿通され、側面よりセットビス８ａにてホル
ダ８に固定されている。

【００１１】搬送装置７はホルダ８を載置するアーム部
７ａ、ホルダ８をアーム部７ａに固定するセットビス７
ｂ，アーム部７ａを上下方向と、紙面に対して垂直方向
に移動可能にする駆動部７ｃにより構成されている。そ
して駆動部７ｃは例えば図示しないガイド、ボールネジ
及びモータ等により構成され、モータの回転を制御する
ことによりアーム部７ａの位置を決めることができるよ
うになっていて、ガラス容器４は搬送装置７により加熱
炉６内に移動され、つぎに外周４面、底側に１面、中子
１の面に対向する外型３が形成する空間に搬送される。

【００１２】加熱炉６は図４に示すように２体化されて
おり、加熱炉移動装置９により矢印Ａで示す方向に開閉
が可能であり、または矢印でＢで示す方向に進退動が可
能である。この加熱炉移動装置９はプレート９ｂに固定
されたエアシリンダ９ｄと、エアシリンダ９ｄに接続さ
れたガイド９ｃとガイド９ｃに接続され、２体化した加
熱炉６を保持するアーム９ａを介して加熱炉６を矢印Ａ
方向移動させ、またエアシリンダ９ｅにて図示しないガ
イドにより矢印Ｂ方向に移動させることができるように
なっている。

【００１３】中子１の形状は図７及び図８に示すよう
に、成形して得られるガラスセルの内寸と同等な形状を
なしており、その材質はガラス容器４の線膨張係数より
大きいもの、例えば超硬合金、ステンレス系金属からな
っている。中子１の外周に対する外型３の４面近傍には
パイプ１０が配置されており、パイプ１０からは不活性
ガス（例えば、窒素、アルゴン等）が中子１に向かって
排出可能になっている。

【００１４】また、外型３は外型駆動装置１１により駆
動されてガラス容器４の側方からプレスができるように
なっている。そして外型駆動装置１１は外型３を保持す
るマウント１１ｄ、マウント１１ｄの外周に配置されて
外型３を加熱するノズルヒーター１１ｂ、ノズルヒータ
ー１１ｂをカバーし、型押さえ１１ａを保持するカバー
１１ｃと、外型３をマウント１１ｄに固定する型押さえ
１１ａから構成されている。

【００１５】さらに、マウント１１ｄはジルコニアから
なる断熱リング１１ｅを介して軸１１ｇに保持されてお
り、軸１１ｇはガイド１１ｆに固定されていて、固定板
１１ｉに固定されたエアシリンダにて加圧され、ガラス
容器４を加圧する方向に移動させられるようになってい
る。

【００１６】外型３の底面側は円筒形状をしており、図
示しない固定部材に保持されていて、外周４面側とは異
なり移動はしない。このような外型駆動装置１１及び中
子１の外周４面に対応する位置と底面側に対応する位置
とから外型３は構成され、型部材を形成している。

【００１７】中子駆動装置５は中子１を保持するアーム
部５ａ、セットビス５ｂ及び中子１を上下に移動させる
駆動部５ｃからなる。そして、駆動部５ｃは搬送装置７
の駆動部７ｃと同様に図示してはいないが、ガイド、ボ
ールネジ、モータからなり、モータの回転を制御するこ
とにより中子１の位置を制御することができるようにな
っている。

【００１８】また、中子加熱装置２は加熱炉２ｂと移動
部材２ａからなり、移動部材２ａは図示しないガイド及
びエアシリンダ等と連結し、図４においてＣ方向に移動
可能になっている。また、加熱炉２ｂは円筒形状をなし
ており、断熱材の中に電熱線２ｃが埋設された構造にな
っている。

【００１９】この構成の装置にて予め中子駆動装置５に
より中子１は中子加熱装置２の加熱炉２ｂ内に搬送され
所定の温度まで加熱され、加熱された中子１は中子駆動
装置５によりガラス容器４内に挿入される。

【００２０】加熱炉６はガラス容器４の軟化点以上（本
実施例では設定温度を１１００℃、加熱時間４０〜９０
秒）の温度に設定されているが、ガラス容器４の加熱温
度及び粘度は加熱炉６の温度と加熱時間により任意に設
定することができる。

【００２１】従って、ガラス容器４は加熱前には図５に
示すように等厚の状態になっているものが、加熱される
ことにより溶融して自重で引き伸ばされ、図７に示すよ
うになり加熱終了時には側面肉厚が薄い状態で保持され
る。

【００２２】本実施例では加熱炉６の温度１１００℃、
加熱時間４０秒ではガラス容器４の肉厚は変化しない
が、温度１１００℃、加熱時間９０秒の場合初期肉厚１
ｍｍから製品としての所望の肉厚０．５ｍｍに引き伸ば
される。加熱終了後、加熱炉移動部材９のエアシリンダ
９ｄの作動により２体化された加熱炉６が矢印Ａ方向に
開かれ、エアシリンダ９ｅにより、開いた加熱炉６が矢
印Ｂ方向に後退すると同時にガラス容器４は搬送装置７
により下降を開始し、図８に示すように外型３にて形成
する空間内に搬送される。

【００２３】この場合、加熱炉６が開いて後退（エスケ
ープ）するので加熱軟化したガラス容器４は時間的ロス
が少なく、外型３で形成する空間内に搬送することがで
きる。また、中子１は中子加熱装置５の加熱炉２ｂによ
りガラス容器４の転移点付近の温度に加熱される。本実
施例では加熱炉２ｂの設定温度は９００℃で加熱時間は
約６０ｓｅｃに設定されている。この中子１の加熱はガ
ラス容器４の加熱時間よりも長い場合もあるのでガラス
容器４を加熱する前に中子１を加熱する場合もあり、中
子１、ガラス容器４の加熱終了するタイミングはほぼ同
時になるように設定している。

【００２４】この条件で加熱された中子１は、５２０〜
５３０℃程度に加熱され、図７に示すように加熱された
ガラス容器４内に挿入される。加熱終了した中子１は中
子駆動装置５により一度上昇し、中子加熱装置２の加熱
炉２ｂは移動部材２ａによりエスケープさせられる。

【００２５】その後、中子１は下降し、ガラス容器４内
に挿入が可能になる。中子加熱装置２の加熱炉２ｂは移
動部材２ａにより、加熱炉６は加熱炉移動部材９により
それぞれエスケープさせられるので、ガラス容器４と中
子１の中心軸をほぼ同軸上に配設することが可能になっ
ている。

【００２６】つぎに、中子１と同様な温度に加熱された
外型３は外型駆動装置１１のエアシリンダ１１ｈにより
移動し、加圧される。本実施例では加圧力は３００ｋｇ
ｆ／ｃｍ²程度で、加圧時間は１０ｓｅｃに設定されて
いる。また中子１と外型３は加熱されたガラス容器４よ
り低い温度に設定されているので、ガラス容器４は中子
１と外型３とに接触すると同時に冷却固化する。そのた
めに本実施例では肉厚が潰れにくく、加圧のみによる肉
厚の変化量が０．１ｍｍ程度しか得られない。

【００２７】冷却固化後、外型駆動装置１１により外型
３が移動し成形されたガラスセルより離型し、つぎにガ
ラスセル及び中子１は搬送装置７と中子駆動装置５とに
より同時にかつ同スピードで上昇し大気雰囲気中で冷却
される。冷却後、中子１と成形されたガラスセルとの間
にはそれぞれの線膨張率の差から隙間が生じ、ガラスセ
ルはホルダ８のセットビス８ａをゆるめて容易に抜き取
られる。

【００２８】ガラス容器４の自重で引き伸ばされる量、
及び肉厚の減少量は加熱炉６の温度と加熱時間で決定さ
れ、調査実験によるデータから経験的に推測されてい
る。その実験例をガラス容器初期肉厚１ｍｍ，加熱炉温
度１１００℃として表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】従って、本実施例で得られたガラスセルの
面形状精度はｐｖ＝１μｍ以下が得られ、肉厚は０．５
〜０．９ｍｍまで幅広く得られている。

【００３１】本実施例によれば、ガラス容器４を加熱し
て溶融させ、自重で引き伸ばされた後、中子１と外型３
とで加圧成形することにより、所望の面形状精度及び肉
厚精度が得られ、成形後に研磨加工が不要な高精度のガ
ラスセルを製造することができる。また、ガラス容器４
の肉厚寸法に左右されずに加圧力のみでは潰すことがで
きない任意の肉厚のガラスセルを製造することができ
る。また、肉薄のガラス容器を使う必要がないことによ
り、ホルダ８に保持する際の割れがなくなり、不良が低
減される。

【００３２】

【実施例２】本実施例におけるガラスセルの製造方法を
前記実施例１における図７及び図８を用いて説明する。
本実施例では、加熱中に溶融して自重で引き伸ばされた
ガラス容器４を外型３が形成する空間内に搬送し、中子
１をガラス容器４内に挿入する。このとき、ガラス容器
４の搬送装置７を所定の位置より上部で停止させること
により、ガラス容器４は中子１によって強制的に引き伸
ばされ、その後に外型３により加圧されて所望のガラス
セルが形成される。本実施例の場合は、ガラス容器４を
１０ｍｍ引き伸ばすことにより肉厚を８０％程度に調整
することができる。その他は前記実施例１と同様であ
る。

【００３３】本実施例によれば、ガラス容器４を加熱し
て中子１を挿入し、強制的に引き伸ばすことによりガラ
ス容器４の肉厚寸法に左右されずに加圧力では潰すこと
ができない任意の肉厚のガラスセルを製造することがで
きる。その他は前記実施例１と同様な効果が得られる。
さらに、前記実施例１における自重による引き伸ばしを
付加することにより肉薄で高精度なガラスセルを得るこ
とができる。

【００３４】

【実施例３】図１０から図１４は本発明の実施例３を示
し、図１０は熱風ブロウ噴出装置の正面図、図１１は図
１０のブロウ部分を拡大した上面図、図１２はガラスセ
ル製造装置全体の概略断面図、図１３及び図１４はガラ
ス容器が変形する工程を示す図である。

【００３５】本実施例では、前記実施例１におけるガラ
ス容器４の形状を変更し、外型駆動部材１１に図１２に
示すストッパー１１ｊを付加したことを異にするもので
ありその他の構成は前記実施例１と同様である。図１０
に示すように実施例１における加熱炉６の位置に少なく
とも１つ以上のブロー管１０を設け、熱風ブロー噴出装
置１４及び冷却ブロー噴出装置１２に接続し、その両者
をバルブ１３にて切り換え可能にしてある。そして、熱
風ブロー噴出装置１４は例えばヒータと送風装置とを組
み合わせたもの、あるいはガスバーナーを用い、冷却ブ
ロー噴出装置１２は不活性ガス（例えば窒素、アルゴン
等）が噴出可能になっている。

【００３６】また、図１２に示すように、外型駆動部材
１１のガイド１１ｆの前方にストッパー１１ｊを配置
し、このストッパー１１ｊにて外型３の位置決めをす
る。このストッパー１１ｊは本実施例では外型３の図中
、の軸に設置している。また、成形に用いるガラス
容器４は試験管形状をなしている。その他の構成は前記
実施例１と同様である。

【００３７】この構成の装置にて、熱風ブロー噴出装置
１４からはガラス容器４の軟化点以上（本実施例では８
００〜１５００）の熱風をガラス容器４に向かってブロ
ー管１０を通して噴出させる。さらにバルブ１３の切り
換えにより冷却ブローも噴出し得るので、熱風と冷却を
交互に繰り返すことによりガラス容器４の加熱温度及び
粘度を任意に設定することができる。従って、ガラス容
器４は自重で引き伸ばされ、熱風ブローと冷却ブローの
温度と時間とを調節して肉厚を自由に制御することがで
きる。さらに、図１３の及びで示す外型３が移動
し、ストッパー１１ｊにて位置が規制され、外型３に沿
うようにしてガラス容器４が変形し、肉厚を制御するこ
とが可能になる。その他は前記実施例１と同様である。

【００３８】本実施例によれば、熱風ブロー及び冷却ブ
ローによりガラス容器４を交互に加熱冷却し、ガラス容
器４が自重で引き伸ばされる量を調整した後、中子１と
外型３とで加圧成形することにより、ガラス容器４の肉
厚寸法に左右されずに加圧力だけでは潰すことができな
い任意の肉厚のガラスセルを高精度に製造することがで
きる。さらに、ストッパー１１ｊを設けたことにより、
ガラスセルの肉厚寸法を高精度化することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、ガラス容器を自重で引
き伸ばした後、加圧成形することにより、研磨加工を不
要とし、かつガラス素材の肉厚寸法に左右されずにプレ
スのみでは得られない任意の肉厚を有する高精度なガラ
スセルを製造することができる。また自重による引き伸
ばしと中子による強制的な引き伸ばしをした後に加圧成
形することから、より肉薄で高精度なガラスセルを製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガラスセル製造工程の概念図。

【図２】図１の上面図。

【図３】本発明の実施例１を示すガラスセル製造装置全
体の概略断面図。

【図４】加熱炉と加熱炉移動部材を示す図。

【図５】加熱開始時のガラス容器の状態を示す図。

【図６】加熱終了時のガラス容器の状態を示す図。

【図７】外型３の加圧機構を示す図。

【図８】ガラス容器４周辺における外型の上面図。

【図９】外型３の斜視図。

【図１０】本発明の実施例３を示す熱風ブロウ噴出装置
の正面図。

【図１１】図１１のブロウ部分を拡大した上面図。

【図１２】本発明の実施例３を示すガラスセル製造装置
全体の概略断面図。

【図１３】ガラス容器が変形する工程を示す図。

【図１４】ガラス容器が変形する工程を示す図。

【符号の説明】

１中子２中子加熱炉３外型４ガラス容器５中子駆動装置６加熱炉７搬送装置８ホルダ９加熱炉移動部材１０パイプ１１外型駆動装置１２冷却ブロー噴出装置１３バルブ１４熱風ブロー噴出装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス容器からなる材料を用い、その開
口部を把持して加熱軟化させ、軟化した底部を自重で引
き伸ばした後、前記ガラス容器の中に中子を挿入しつつ
中子と外型にて形成する空間にガラス容器を搬送する工
程と、前記中子と外型でにてガラス容器を加圧変形させ
る工程と、前記ガラス容器を冷却固化させた後、成形さ
れたガラスセルを前記中子と外型から取り出す工程とを
有することを特徴とするガラスセルの製造方法。
【請求項２】加熱軟化させ、軟化した底部を自重で引
き伸ばした前記ガラス容器に中子を挿入し、前記中子に
より前記ガラス容器をさらに引き伸ばす工程を有する請
求項１記載のガラスセルの製造方法。