JPH09142860A

JPH09142860A - ガラスセルの製造装置

Info

Publication number: JPH09142860A
Application number: JP30261095A
Authority: JP
Inventors: Takahito Shirogane; 孝人白銀
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【課題】中子の先端部と接触する付近に生じるワレを
防止する。【解決手段】ガラス容器４の内面を成形する中子１
と、中子１の成形面に対向して配置されガラス容器４の
外面を成形する外型３を有するガラスセルの製造装置に
おいて、上記中子１の先端部１ａに面取り１ｃを設け、
この面取り１ｃと面取り１ｃの交線を滑らかに連続した
曲面１ｂに構成する。これにより中子１の先端部１ａの
角部とガラス容器４との接触面積が大きくなり、角部と
ガラス容器４との接触する部分の応力集中を緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス容器を加熱
軟化した後に押圧成形するガラスセルの製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ガラスセル内の被検試料と試薬とを反応
させ、ガラスセルに光を照射して分析を行う光学センサ
を利用した自動化学分析装置には、一般に角型のガラス
セルが使用されている。この角型のガラスセルの製造に
関する従来技術としては、例えば特公平３−６９８５２
号公報および特願平６−１５２８４５号がある。

【０００３】特公平３−６９８５２号公報では、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隙間を減圧することにより、ガラス
管内壁を金型外周の形状に成形し、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し
ている。

【０００４】また、特願平６−１５２８４５号では、内
型を外部のヒータに挿入して加熱した後、最終形状に近
似した形状の予備成形体に挿入し、次に、この内型を挿
入した状態で外型により予備成形体をプレスして所望形
状のガラス容器を製造している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特公平３−６９８５２
号公報では、図４に示すように、ガラス管４内に方形状
の金型１を挿入し、ガラス管４の内部を減圧することに
よりガラス管４を金型１に沿わせて変形させるが、金型
１の先端部１ａと接触するガラス管４の部分には応力が
集中する。そのため、上記ガラス管４の部分にワレが発
生しやすい問題点があった。

【０００６】また、特願平６−１５２８４５号では、図
４を用いて説明すると、内型１を予備成形４体内に挿入
するときに、内型１の先端部１ａと予備成形体４は接触
し、次に外型（図示省略）によりプレスされる。内型１
の先端部１ａの角部がシャープになっていると、外型で
プレスすることにより、上記内型１の先端部の角部と接
触する予備成形体４の部分に応力が集中する。このた
め、ワレが発生しやすいという問題点が生じた。

【０００７】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の発明は、内型の先端部と接
触する付近に生じるワレを防止し、高精度のガラスセル
を製造する装置を提供することを目的とする。また、請
求項２の発明は、光学機能面の面積を拡大し、より安定
した分析結果が得られる高精度のガラスセルを製造する
装置を提供することを目的とする。さらに、請求項３の
発明は、ガラスセルの内面の粗さを向上させることによ
り、試薬等が付着しにくい高精度のガラスセルを製造す
る装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、以下のように構成した。請求項１の発明
は、ガラス容器を加熱軟化する加熱手段と、ガラス容器
の内面を成形する中子および中子の成形面に対向して配
置されガラス容器の外面を成形する外型を有する型部材
と、ガラス容器を外型で構成される空間に搬送する手段
と、中子および外型を駆動しガラス容器を加圧成形する
手段とを有するガラスセルの製造装置において、上記中
子の先端部に面取りを設け、この面取りと面取りの交線
を滑らかに連続した曲面に形成することとした。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の構成にあっ
て、上記中子の先端部の面取りを０．２ｍｍ以上とし
た。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１の構成にあっ
て、上記中子の先端部の面取りおよび滑らかに連続した
曲面の粗さを１０μｍ以下とした。

【００１１】すなわち、本発明のガラスセルの製造装置
は、図１（ａ）に示すように、中子１の先端部１ａの面
との交線には面取り１ｃを施し、さらに、上記面取り１
ｃと面取り１ｃの交線を滑らかに連続した曲面１ｂを形
成して中子１を構成している。また、上記面取り１ｃを
０．２ｍｍ以上にして構成している。さらに、上記面取
り１ｃと曲面１ｂのそれぞれの面粗さを１０μｍ以下に
して構成している。

【００１２】中子１は図示を省略した駆動装置により上
下動可能に保持され、ガラス軟化点程度に加熱されて外
型３内に図示を省略した駆動装置により搬送されたガラ
ス容器４の内部に挿入可能となっている。外型３は複数
の型からなり、中子１の面に対してそれぞれ対向すると
ともに、中子１の面に対して接近離反可能となってい
る。上記中子１は加熱装置（図示省略）によりガラス容
器４の転移点付近の温度に加熱され、図１（ｂ）に示す
ように、ガラス容器４内に挿入される。

【００１３】次に、本発明の作用を説明する。ガラス軟
化点程度に加熱されたガラス容器４は外型３で構成され
る空間に搬送され、次に、ガラス容器４の転移点付近に
加熱された中子１が上記ガラス容器４内に挿入される。
挿入時、中子１の先端部１ａがガラス容器４と先ず接触
する。次に、図示を省略した加圧装置により外型３が移
動し、ガラス容器４は加圧され、流動する。上記中子１
の先端部１ａに施された面取り１ｃおよび滑らかに連続
した曲面１ｂ部分に上記流動したガラスは充填される。
中子１の先端部１ａを本形状にしたことにより、先端部
１ａの角部とガラス容器４との接触面積が増加した。こ
のため、中子１の先端部１ａとガラス容器４と接触する
部分の応力が緩和される。

【００１４】

【発明の実施の形態】

［発明の実施の形態１］本発明の実施形態１のガラスセ
ルの製造装置を図２および図３に基づいて説明する。図
２は装置全体の概略構成を示す断面図、図３は中子の先
端部の詳細を示す斜視図である。

【００１５】図２において、５は中子駆動装置で、この
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および中子１と上下に移動させる駆動部５
ｃから構成されている。セットビス５ｂはアーム部５ａ
の側面から螺合され、中子１をアーム部５ａに垂下した
状態で固定する。駆動部５ｃは、例えば、図示を省略し
たガイド、ボールネジ、モータ等からなり、モータの回
転を制御することにより、中子１の位置が制御できるよ
うになっている。

【００１６】上記アーム部５ａの下方には中子加熱装置
２が設けられている。この中子加熱装置２は、加熱炉２
ｂと移動部材２ａから構成されており、移動部材２ａに
加熱炉２ｂが取り付けられている。移動部材２ａはその
詳細を図示していないが、ガイドおよびエアーシリンダ
等と連結し、図２の矢印Ａ方向に移動が可能になってお
り、中子１を加熱する際に中子１の真下に移動され、加
熱終了後は中子１の下降を妨げない位置に移動されるよ
うになっている。

【００１７】中子加熱装置２の下方には搬送装置７が設
けられている。この搬送装置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７ｂと上記アーム部７ａを図２の上下方向Ｃと図
２の紙面に対して垂直方向Ｄに移動可能な駆動部７ｃよ
り構成されている。駆動部７ｃは、上記中子駆動装置５
の駆動部５ｃと同様に、ガイド、ボールネジおよびモー
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
っている。上記ホルダ８は円板形状をなし、その中心に
孔を有している。上記孔にガラス容器４は挿入され、側
面から螺合したセットビス８ａによりホルダ８に保持さ
れる。ガラス容器４はホルダ８に保持され、上記ホルダ
８は搬送装置７に固定されている。ガラス容器４は角形
の筒状をなしており、その材質は硼珪酸ガラス（軟化点
８２０℃、転移点５６０℃）のものが使用される。

【００１８】搬送装置７の下方には加熱炉６が設けられ
ている。この加熱炉６は円筒形状をなし、上下方向に貫
通した穴を有しており、断熱材の中に電熱線を埋設して
構成されている。また、加熱炉６は、図示を省略した加
熱炉移動部材により、前後方向（矢印Ｂ方向）に移動が
可能になっており、搬送装置７のアーム部７ａに保持さ
れたガラス容器４を加熱軟化する際にはガラス容器４の
真下に移動され、加熱軟化終了後はガラス容器４の下降
を妨げない位置に移動されるようになっている。

【００１９】搬送装置７の下方には外型３が配置されて
いる。外型３はガラスセルの光学機能面を成形する一対
の外型３ａ、ガラスセルの非光学機能面を成形する一対
の外型３ｂとガラスセルの底面を成形する底型３ｃの計
５個から構成されおり、一対の外型３ａ、３ｂの間には
ガラス容器４を挿入配置する空間が形成されている。外
型３ａ、３ｂは、図示を省略した外型駆動装置により、
中子１に対して接近離反可能に移動され、上記空間に配
置されたガラス容器４をプレスできるようになってい
る。また、底型３ｃは円筒形状をしており、図示を省略
した固定部材に保持され、外型３ａ、３ｂとは異なり移
動はしない。外型３ａは面粗さが０．２μｍ以下であ
り、外型３ｂの面粗さは１０μｍ程度になっている。

【００２０】上記構成により、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る。次に、中子１は、上記中子
駆動装置５によりガラス容器４内に挿入される。一方、
搬送装置７により、ガラス容器４は加熱炉６内に移動
し、加熱軟化された後に、中子１の面に対向する外周の
４面の外型３ａ、３ｂと底面に対向する底型３ｃ構成さ
れている外型３内に搬送される。

【００２１】本発明の実施形態１で示す中子１、ガラス
容器４の形状は、光学機能面では中子１が６．５ｍｍ、
ガラス容器４が７ｍｍ、非光学機能面では中子１が６ｍ
ｍ、ガラス容器４が６．５ｍｍである。また、外型３
ａ、３ｂの高さは４０ｍｍ、ガラス容器４の長さは８０
ｍｍである。

【００２２】中子１の先端部１ａには、図３に示すよう
に、４個の面取り１ｃとコーナー面取り１ｄが施されて
いる。面取り１ｃおよびコーナー面取り１ｄの大きさは
Ｃ０．５に形成されており、面取り１ｃと面取り１ｃの
交線は滑らかに連続した曲面１ｂで構成されている。

【００２３】次に、上記構成からなるガラスセルの製造
装置の作用を説明する。加熱炉６はガラス容器４の軟化
点以上（本実施形態１では設定温度１０００〜１１００
℃、加熱時間６０〜４０秒）の温度に設定されており、
搬送装置７のアーム部７ａにホルダ８を介して保持され
てガラス容器４が加熱される。

【００２４】加熱終了後、搬送装置７によりガラス容器
４は一度上昇して加熱炉６内から出され、加熱炉６は図
示を省略した加熱炉移動部材によりガラス容器４の移動
経路外に後退する（図中矢印Ｂの右方向）。次に、加熱
軟化したガラス容器４は外型３より構成される空間に搬
送され、ガラス容器４は上記外型３で構成される中心付
近へ搬送される。

【００２５】中子１は中子加熱装置２の加熱炉２ｂによ
り、中子駆動装置５のアーム部５ａに保持されてガラス
容器４の転移点付近の温度に加熱される。本発明の実施
形態１では加熱炉２ｂの設定温度は９００℃で加熱時間
は約６０秒に設定されている。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。上記条件で加熱された中子１は５２０〜５３
０℃程度に加熱され、加熱されたガラス容器４内に挿入
される。

【００２６】加熱が終了した中子１は中子駆動装置５に
より一度上昇して加熱炉２ｂ内から出され、中子加熱装
置２の加熱炉２ｂは移動部材２ａにより中子１の移動経
路外に退避する。その後、中子１は中子駆動装置５によ
り下降し、上記ガラス容器４内に挿入が可能になる。

【００２７】中子加熱装置２の加熱炉２ｂは移動部材２
ａにより、加熱炉６は図示を省略した加熱炉移動部材に
より、それぞれ退避されるので、ガラス容器４の中心軸
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。

【００２８】外型３ａ、３ｂ、底型３ｃは中子１と同様
な温度に加熱されており、外型３ａ、３ｂはガラス容器
４の外周を、底型３ｃはガラス容器４の底面を中子１と
の間で加圧する。すなわち、ガラス容器４の底面は中子
駆動装置５の駆動力で加圧され、外周は図示を省略した
外型駆動装置により外型３ａ、３ｂが移動し、加圧され
る。本発明の実施形態１では外型３ａ、３ｂの加圧力は
３５０Ｋｇｆで、加圧時間は１０秒に設定している。

【００２９】中子１と外型３の加圧により、ガラス容器
４のガラスは流動し始める。特に、中子１の先端部１ａ
に施された面取り１ｃおよび滑らかに連続した曲面１ｂ
部分に、上記流動したガラスは充填される。中子１の先
端部１ａを本形状にしたことにより、上記先端部１ａの
角部とガラス容器４との接触面積が増加し、前記角部と
ガラス容器４との接触する部分の応力が緩和される。

【００３０】また、ガラス容器４の加熱温度と中子１、
外型３の加熱温度の差から、中子１と外型３と当接した
ガラス容器４は冷却固化され、所望の形状のガラスセル
が得られる。

【００３１】本発明の実施形態１によれば、以下の効果
を得ることができる。中子１と外型３で加圧成形するこ
とにより、所望の形状のガラスセルが得られる。さら
に、中子１の先端部１ａに面取り１ｃと滑らかに連続し
た曲面１ｂを構成したことにから、中子１の先端部１ａ
とガラス容器４との接触する部分の応力を緩和すること
ができ、その結果、上記部分に発生するワレを防止する
ことができる。また、本実施形態では、ガラス容器４を
搬送する軸と中子１を移動する軸が同軸上に配設しやす
い構成となっているので、ガラス容器４に対する中子１
の位置決め精度を向上させることができ、より安定して
高精度のガラスセルを製造することができる。

【００３２】［発明の実施の形態２］本発明の実施形態
２では、中子１の先端部１ａの面取り１ｃの大きさをＣ
０．２とした。その他の構成は本発明の実施形態１と同
様である。

【００３３】本発明の実施形態２の作用は実施形態１と
同様であるので、その説明を省略する。また、下記の表
１に中子１の先端部１ａの面取り１ｃの大きさとワレの
発生頻度を示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１に示すように、面取り１ｃの大きさが
Ｃ０．１５以下になると、先端部１ａの角部が鋭角にな
り、面取り１ｃの大きさがＣ０．２の場合に比べてワレ
の発生率が非常に大きくなっている。なお、中子１の先
端部１ａの滑らかに連続した曲面１ｂを施さない場合
は、面取り１ｃの大きさがＣ０．２以上でも８５％程度
のワレが発生している。

【００３６】次に、本発明の実施形態２の効果を説明す
る。本ガラスセルはセル内に被検試料と試薬を反応さ
せ、光を照射して分析を行う。本発明の実施形態２に示
したように、中子１の先端部１ａの面取り１ｃを小さく
（Ｃ０．２）したことにより、上記ガラスセル内に通る
光の面積を拡大したガラスセルを製造することができ
る。この結果、自動化学分析装置に上記ガラスセルを設
置すると、さらに安定した分析が可能になる。その他は
本発明の実施形態１と同様である。また、本発明の実施
形態２での面取り１ｃは、Ｃ面取りを施しているが、Ｒ
面取りでも同様の効果が得られる。

【００３７】［発明の実施の形態３］本発明の実施形態
３では、中子１の先端部１ａの面取り１ｃおよび滑らか
に連続した曲面１ｂの面粗さを１０μｍ以下とした。そ
の他の構成は本発明の実施形態１と同様である。

【００３８】本発明の実施形態３の作用は本発明の実施
形態１と同様であるので、その説明を省略する。

【００３９】本発明の実施形態３によれば、成形された
ガラスセルの中子１の先端部１ａに対応する位置の面粗
さが１０μｍ以下のガラスセルを得ることができる。ま
た、ガラスセルは、セル内に被検試料と試薬を投入し、
反応させるために使用され、上記反応は繰り返し行われ
る。そのため、ガラスセル内面の粗さが悪いと試薬又は
試料が付着しやすい。本発明の実施形態３では面粗さが
１０μｍ以下に確保することができるので、試薬又は試
料がより付着しにくく、繰り返し使用しても安定した分
析結果がより得られるガラスセルを製造することができ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、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の発明によれば、中子
と外型で加圧成形することにより、所望の形状のガラス
セルが得られ、さらに、中子の先端部に面取りと滑らか
に連続した曲面を構成したことから、中子の先端部とガ
ラス容器との接触する部分の応力が緩和され、その結
果、上記部分に発生するワレを防止することができる。

【００４１】請求項２の発明によれば、光学機能面を成
形する中子の成形面を大きくできるので、成形されたガ
ラスセル内に通る光の面積が拡大され、自動化学分析装
置に上記ガラスセルを設置すると、さらに安定した分析
結果を得ることができるガラスセルを得ることができ
る。

【００４２】請求項３の発明によれば、成形されたガラ
スセル内の面粗さを１０μｍ以下とすることができるの
で、試薬等が付着しにくく繰り返し使用しても安定した
分析結果が得られる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】本発明の要部を示し、図１（ａ）は中子の先端
部を示す斜視図、図１（ｂ）は中子、外型およびガラス
管を示す断面図である。

【図２】本発明の実施形態１の全体概略構成を示す断面
図である。

【図３】本発明の実施形態１の中子の先端部を示す斜視
図である。

【図４】従来技術を示す断面図である。

【符号の説明】

１中子１ａ先端部１ｂ曲面１ｃ面取り２中子加熱装置２ｂ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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス容器を加熱軟化する加熱手段と、
ガラス容器の内面を成形する中子および中子の成形面に
対向して配置されガラス容器の外面を成形する外型を有
する型部材と、ガラス容器を外型で構成される空間に搬
送する手段と、中子および外型を駆動しガラス容器を加
圧成形する手段とを有するガラスセルの製造装置におい
て、上記中子の先端部に面取りを設け、この面取りと面
取りの交線を滑らかに連続した曲面に構成したことを特
徴とするガラスセルの製造装置。
【請求項２】上記中子の先端部の面取りを０．２ｍｍ
以上としたことを特徴とする請求項１記載のガラスセル
の製造装置。
【請求項３】上記中子の先端部の面取りおよび滑らか
に連続した曲面の粗さを１０μｍ以下としたことを特徴
とする請求項１記載のガラスセルの製造装置。